WO2018010995A1

WO2018010995A1 - Austragsvorrichtung für einen schachtofen und verfahren zum austragen von brenngut aus einem schachtofen

Info

Publication number: WO2018010995A1
Application number: PCT/EP2017/066499
Authority: WO
Inventors: Heinz TÖLKE; Christoph Beyer
Original assignee: Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2018-01-18
Also published as: DE102016112969A1

Abstract

Eine Austragsvorrichtung für einen Schachtofen umfasst einen rotierend antreibbaren Boden (5) und eine oberhalb des Bodens (5) angeordnete, umlaufende Begrenzungswand (13) zur Aufnahme von auf dem Boden (5) aufliegendem, auszutragendem Brenngut, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand (13) und einer Oberseite des Bodens (5) eine Austragsöffnung (15) zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist. Weiterhin ist eine Kühlmittelzufuhr für eine Kühlung der Austragsvorrichtung, insbesondere des Bodens (5) und/oder der Begrenzungswand (13), und/oder des Brennguts mittels sowohl einem Kühlgas als auch einer Kühlflüssigkeit vorgesehen.

Description

Austragsvorrichtung für einen Schachtofen und Verfahren zum Austragen von

Brenngut aus einem Schachtofen

Die Erfindung betrifft eine Austragsvorrichtung für einen Schachtofen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Austragen von Brenngut aus einem Schachtofen.

In der EP 1 038 851 AI ist ein Regenerativschachtofen mit zwei vertikalen Schächten beschrieben, wobei die beiden Schächte in bekannter Weise abwechselnd brennend oder regenerativ betrieben werden, wobei die im Brennbetrieb des einen Schachts anfallenden Rauchgase zur Vorwärmung des in dem regenerativ betriebenen Schacht vorhanden Brennguts genutzt werden. Ein Austragen des Brennguts aus den beiden Schächten erfolgt an den unteren Schachtenden mittels Austragsvomchtungen, deren strukturelle Ausgestaltungen und Funktionalitäten in der EP 1 038 851 AI nicht näher konkretisiert sind. Vor dem Austragen des Brennguts erfolgt ein Abkühlen in den unteren Abschnitten der Schächte, wobei die dazu vorgesehene Kühlluft den unteren Enden der Schächte zugeführt wird. Die Kühlluft umströmt dadurch vor einer Durchströmung des Brennguts die Austragsvomchtungen, wodurch diese ebenfalls gekühlt werden.

Ein zu dem Regenerativschachtofen gemäß der EP 1 038 851 AI grundsätzlich vergleichbarer Regenerativschachtofen ist aus der DE 10 2013 108 410 B3 bekannt. Bei diesem Schachtofen sind Austragsvomchtungen in Form von jeweils mehreren Austragtischen vorgesehen, die mittels Schiebemechanismen in horizontaler Richtung hin und her verschiebbar sind, wodurch das Brenngut sowohl in einem Randbereich als auch in einem zentralen Bereich bezüglich der Längsachse des Schachts ausgetragen wird.

Weiterhin ist aus der EP 0 081 475 A2 eine Austragsvorrichtung zum Austragen von Eisenschwamm aus einem Schachtofen bekannt, wobei die Austragsvorrichtung eine Mehrzahl von parallel zueinander ausgerichteten, im Querschnitt unrunden Roststäben aufweist, die drehbar gelagert sind, um die Breiten der zwischen diesen ausgebildeten Austragspalte einstellbar zu machen. Die Roststäbe können mit einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden, um diese zu kühlen.

Die DE 27 45 924 AI offenbart eine Austragsvomchtung für einen Schachtofen mit einem Boden und einer oberhalb des Bodens angeordneten, umlaufenden Begrenzungswand zur Aufnahme von auf dem Boden aufliegendem, auszutragendem Brenngut, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand und einer Oberseite des Bodens eine Austragsöffnung zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist. Der Boden wird in mindestens zwei Richtungen, die vorzugsweise senkrecht zueinander stehen, zyklisch hin und her bewegt, um das Austragen des Brennguts zu bewirken.

Die GB 253 391 A beschreibt eine Austragsvomchtung für einen Schachtofen mit einem rotierend antreibbaren Boden und einer oberhalb des Bodens angeordneten, umlaufenden Begrenzungswand zur Aufnahme von auf dem Boden aufliegendem, auszutragendem Brenngut, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand und einer Oberseite des Bodens eine Austragsöffnung zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist.

Die DE 24 54 707 Bl offenbart eine Austragsvomchtung für einen Schachtofen mit einem Boden und einer oberhalb des Bodens angeordneten, umlaufenden Begrenzungswand zur Aufnahme von auf dem Boden aufliegendem, auszutragendem Brenngut, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand und einer Oberseite des Bodens eine Austragsöffnung zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist. Das Austragen des Brennguts über die Austragsöffnung wird primär mittels eines rotierend angetriebenen Austragestößels erreicht, der Teil eines ebenfalls rotierend angetriebenen und Durchgangsöffnungen für ein über eine zentrale Welle zugeführtes Kühlmittel (Verbrennungsluft) aufweisenden Verteilerkonuses ist.

Die DE 30 03 345 AI beschreibt eine Austragsvomchtung für einen Schachtofen, bei der ein statischer Boden mit darüber in einer Kreisbahn geführten Abstreifern vorgesehen ist. Der Boden stellt den unteren Abschluss mehrerer übereinander beziehungsweise ineinander angeordneter, kegelstumpfförmiger Metallmäntel dar, die Zwischenräume ausbilden, die der Verteilung von Kühlgas dienen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für ein verbessertes Austragen von Brenngut aus einem Schachtofen aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird mittels einer Austragsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und mittels eines Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist eine Austragsvorrichtung für einen Schachtofen vorgesehen, die zumindest einen rotierend antreibbaren Boden und eine oberhalb des Bodens angeordnete, umlaufende Begrenzungswand zur Aufnahme beziehungsweise zur seitlichen Begrenzung von auf dem Boden aufliegendem, auszutragendem Brenngut aufweist, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand und einer Oberseite des Bodens eine Austragsöffnung zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist.

Dabei bezieht sich die Angabe„oberhalb" auf die relative Anordnung des Bodens und der Begrenzungswand in Vertikalrichtung in einer vorgesehenen Betriebsausrichtung der Austragsvorrichtung, die vorzugsweise an einem unteren Ende eines Schachts eines Schachtofens angeordnet ist, wobei der Schacht weiterhin bevorzugt eine vertikale Ausrichtung (seiner Schachtlängsachse) aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Begrenzungswand näher an der Rotationsachse des Bodens gelegen ist, als der umfangseitige Rand des Bodens (insgesamt oder in zumindest einem Abschnitt).

Mittels eines Bodens, der mittels eines Rotationsantriebs der Austragsvorrichtung rotierend angetrieben wird, kann in konstruktiv einfacher Weise ein vorteilhafter und insbesondere vergleichsweise gleichmäßiger Austrag von Brenngut aus dem Schachtofen realisiert werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Brenngut ausschließlich über die zwischen der Begrenzungswand und dem Boden ausgebildete Austragsöffnung, die auch in Form von mehreren voneinander separierten Teilöffnungen ausgebildet sein kann, ausgetragen wird. Folglich kann für eine erfindungsgemäße Austragsvorrichtung ausschließlich diese eine Austragsöffnung vorgesehen sein. Dadurch kann beispielsweise ermöglicht werden, einen zentralen Bereich des Bodens beziehungsweise des Schachts eines erfindungsgemäßen Schachtofens für die Integration eines Rotationsantriebs für den Boden oder zumindest für die Integration einer Antriebswelle zu nutzen.

Austragsvomchtungen für Schachtöfen sind in vielen Fällen hohen thermischen Belastungen durch das noch vergleichsweise heiße Brenngut ausgesetzt, was sich negativ auf die erreichbaren Betriebslebensdauern auswirken kann. Diese Problematik stellt sich insbesondere bei einem Hochtemperaturbetrieb eines (erfindungsgemäßen) Schachtofens, beispielsweise bei der Produktion von Sintermaterialien. Die Temperatur des Brennguts auf dem rotierenden Boden der Austragsvomchtungen kann dabei beispielsweise mehr als 900°C, mehr als 1250 °C oder mehr als 1400°C betragen.

Um eine thermische Belastung einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung durch das Brenngut vergleichsweise gering zu halten ist vorgesehen, dass diese und/oder das Brenngut mittels Kühlmittels, konkret sowohl mittels eines Kühlgases als auch mittels einer Kühlflüssigkeit, direkt oder indirekt gekühlt wird.

Eine Kühlung mittels mindestens eines Kühlgases kann insbesondere einfach umsetzbar sein. Weiterhin kann ein solches Kühlgas in vorteilhafter Weise auch für eine zusätzliche Nutzung in dem Schachtofen, beispielsweise als Brenngas, vorgesehen sein. Eine Kühlung mittels mindestens einer Kühlflüssigkeit kann sich dagegen insbesondere durch eine vergleichsweise große spezifische Kühlleistung auszeichnen. Hierzu umfasst eine erfindungsgemäße Austragsvorrichtung eine Kühlmittelzufuhr, die dafür vorgesehen und dementsprechend ausgebildet ist, die Austragsvorrichtung, konkret den Boden und/oder die Begrenzungswand, und/oder das Brenngut mittels Kühlmittels zu kühlen. Dabeiist vorgesehen, dass die Kühlmittelzufuhr sowohl eine Kühlgaszufuhr als auch eine Kühlflüssigkeitszufuhr umfasst, wodurch insgesamt eine besonders vorteilhafte Kühlung der Austragsvorrichtung und/oder des auf dem Boden aufliegenden Brennguts erreicht werden kann.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austragen von Brenngut aus einem Schachtofen ist demnach vorgesehen, dass das auf einem Boden einer (erfindungsgemäßen) Austragsvorrichtung aufliegende Brenngut durch einen rotierenden Antrieb des Bodens durch eine Austragsöffnung, die zwischen dem Boden und einer Unterkante einer oberhalb des Bodens angeordneten Begrenzungswand ausgebildet ist, ausgetragen wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Austragsvorrichtung und/oder das Brenngut mittels eines Kühlgases und mittels einer Kühlflüssigkeit direkt oder indirekt gekühlt wird/werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung mit einer Kühlmittelzufuhr kann vorgesehen sein, dass in den Boden und/oder in die Begrenzungswand ein oder mehrere Kühlmittelkanäle integriert sind, die Teil der Kühlmittelzufuhr sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung einer solchen erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung kann dann noch vorgesehen sein, dass der oder die Kühlmittelkanäle Teil eines Kühlmittelkreislaufs sind, in dem Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) zumindest teilweise, vorzugsweise möglichst vollständig zirkulierend gefördert wird, wozu eine solche erfindungsgemäße Austragsvorrichtung eine entsprechende Fördervorrichtung (Pumpe oder Verdichter) aufweisen kann. Mittels einer solchen erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung wird eine direkte Kühlung der Austragsvorrichtung, insbesondere des Bodens und/oder der Begrenzungswand, mittels eines Kühlmittels ermöglicht, ohne dass das Kühlmittel mit dem Brenngut in Kontakt kommen würde. Eine gegebenenfalls negative Beeinflussung des Brennguts durch einen solchen Kontakt mit Kühlmittel kann dadurch vermieden werden. Besonders bevorzugt kann dabei noch vorgesehen sein, dass der oder die Kühlmittelkanäle zu Durchströmung mittels einer Kühlflüssigkeit vorgesehen sind, so dass die höhere spezifische Kühlleistung, die eine Kühlflüssigkeit in der Regel im Vergleich zu einem Kühlgas ermöglicht, in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden kann, während gleichzeitig eine gegebenenfalls nicht gewollte Benetzung des Brennguts mit einer Kühlflüssigkeit vermieden werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, ein Kühlgas für eine Durchströmung der Kühlmittelkanäle vorzusehen.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den oder die Kühlmittelkanäle als Teil einer Durchlaufkühlung vorzusehen, bei dem eine lediglich einmalige Durchströmung des oder der Kühlmittelkanäle mittels eines Kühlmittels vorgesehen ist.

Ergänzend oder alternativ zu einer Kühlung der Austragsvomchtung, insbesondere des Bodens und/oder der Begrenzungswand, mittels Kühlmittels, das für eine Durchströmung von Kühlmittelkanälen vorgesehen ist, kann auch vorgesehen sein, die Austragsvomchtung, insbesondere den Boden und/oder die Begrenzungswand, und/oder das Brenngut selbst durch eine direkte Beaufschlagung mit über ein oder mehrere Austrittsöffnungen ausgebrachtes Kühlmittel zu kühlen. Hierzu kann in einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung vorgesehen sein, dass in die Austragsvomchtung und insbesondere in den Boden und/oder in die Begrenzungswand eine oder mehrere Austrittsöffnungen für Kühlmittel integriert sind.

Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Kühlwirkung für die Austragsvomchtung und/oder für das auf dem Boden aufliegende Brenngut kann dann noch vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnungen derart ausgebildet sind, dass sich bezüglich der Rotationsachse des Bodens eine seitliche Austrittsrichtung für das Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) ergibt.

Neben einem oder mehreren Kühlmittelkanälen und/oder einer oder mehreren Austrittsöffnungen für Kühlmittel kann die Kühlmittelzufuhr einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung insbesondere noch ein oder mehrere Reservoirs für Kühlmittel und/oder eine oder mehrere Fördervorrichtungen für Kühlmittel und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher umfassen.

In einer weiterhin bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung kann eine mit dem Boden verbundene Antriebswelle vorgesehen sein, wobei in die Antriebswelle ein oder mehrere Kühlmittelkanäle integriert sind. Die Antriebswelle des erfindungsgemäß rotierend angetriebenen Bodens kann folglich in konstruktiv vorteilhafter Weise für die Zufuhr von Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) zu dem Boden genutzt werden.

Vorzugsweise kann für eine erfindungsgemäße Austragsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Boden eine Bodenfläche ausbildet, die sich, ausgehend von dem Rand des Bodens hin zu dessen Zentrum, der Begrenzungswand bezüglich der Richtung entlang der Rotationsachse des Boden zunehmend annähert, wodurch ein Transport des Brennguts hin zu der radial (bezüglich der Rotationsachse) außen liegenden Austragsöffnung in vorteilhafter Weise unterstützt werden kann.

Eine derartige Bodenfläche kann in vorteilhafter Weise dadurch ausgebildet sein, dass diese mehrere ring- oder kreisförmige (vorzugsweise ebene und weiterhin bevorzugt horizontal ausgerichtete) Abschnitte aufweist, die entlang der Rotationsachse des Bodens in unterschiedlichen Abständen zu der Begrenzungswand angeordnet sind, wobei die Umfangsabmessungen der Abschnitte umso kleiner sind, je kleiner diese Abstände zu der Begrenzungswand (bezüglich der Richtung entlang der Rotationsachse des Boden) sind.

In einen derart ausgebildeten Boden einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung können in konstruktiv vorteilhafter Weise Austrittsöffnungen integriert sein, indem die ring- oder kreisförmigen Abschnitte der Bodenfläche von vorzugsweise ring- oder kreisförmigen, plattenförmigen Bodenelementen, die zentral oder dezentral bezüglich der Rotationsachse angeordnet sein können, ausgebildet sind, wobei zumindest zwischen zwei, vorzugsweise zwischen allen benachbart angeordneten Bodenelementen die Austrittsöffnungen ausgebildet sind. Dabei können die Austrittsöffnung insbesondere in Umfangsrichtung (bezüglich der Rotationsachse des Bodens) von Distanzelementen begrenzt sein, durch die die Bodenelemente in Richtung der Rotationsachse zueinander beabstandet gehalten sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung kann vorgesehen sein, dass der Boden ein oder mehrere Mitnahmeelemente für das Brenngut umfasst. Die Mitnahmeelemente können insbesondere dazu dienen, die auf dem Boden aufliegende Schicht des Brennguts teilweise von dem rotierenden Boden mitnehmen zu lassen, wodurch ein Austragen des Brennguts aus der Austragsöffnung unterstützt wird. Die Mitnahmeelemente können insbesondere als aus einer Bodenfläche des Bodens vorstehende Vorsprünge ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Austragsvomchtung mit plattenförmigen Bodenelementen und mit diese Bodenelemente zueinander beabstandet haltenden Distanzelementen kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass diese Distanzelemente derart ausgebildet sind, dass diese auch als (die) Mitnahmelemente wirken.

In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung kann vorgesehen sein, dass die Begrenzungswand innerhalb einer Wand eines Gehäuses („Gehäusewand") der Austragsvomchtung beziehungsweise des Schachtofens angeordnet ist, wobei besonders bevorzugt vollumfänglich zwischen der Begrenzungswand und der Gehäusewand ein Abstand vorgesehen ist. Die Begrenzungswand kann dabei insbesondere koaxial zu der Gehäusewand angeordnet sein (jeweils bezogen auf die Längsachsen dieser Wände).

Zur Positionierung der Begrenzungswand innerhalb der Gehäusewand können in bevorzugter Weise ein oder mehrerer Halteelemente vorgesehen sein. Diese können in einer bevorzugten Weiterbildung einer entsprechenden erfindungsgemäßen Austragsvomchtung auch dazu genutzt werden, Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) zu in die Begrenzungswand integrierten Kühlmittelkanälen und/oder Austrittsöffnungen zu führen. Dementsprechend kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass in das oder die Halteelement(e) ein oder mehrere Kühlmittelkanäle für Kühlmittel integriert sind. In einer bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung, die eine oder mehrere Austrittsöffnungen für Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) aufweist, kann vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnung(en) hinsichtlich der Öffnungsgröße einstellbar ausgebildet sind. Dies ermöglicht in relativ einfacher Weise eine bedarfsgerechte Anpassung des Mengenstroms von Kühlmittel, das über die Austrittsöffnung(en) ausgebracht wird.

Ebenfalls einer bedarfsgerechten Anpassung der Kühlleistung kann dienen, wenn eine Ermittlungsvorrichtung zur direkten oder indirekten Ermittlung mindestens eines die Austragsvomchtung und/oder das Brenngut betreffenden Betriebsparameters und weiterhin eine Steuervorrichtung zur Beeinflussung der Kühlmittelzufuhr in Abhängigkeit von dem Ermittlungsergebnis der Ermittlungsvorrichtung vorgesehen sind. Eine Beeinflussung der Kühlmittelzufuhr kann insbesondere durch eine Anpassung des Mengenstroms von zur Verfügung gestelltem Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit), das für eine Durchströmung von Kühlmittelkanälen und/oder für ein Ausbringen aus Austrittsöffnungen vorgesehen ist, erfolgen. Sofern Austrittsöffhungen vorgesehen sind, die hinsichtlich der Öffnungsgröße einstellbar ausgebildet sind, kann eine entsprechende Beeinflussung der Kühlmittelzufuhr mittels der Steuervorrichtung auch durch eine Größenanpassung dieser Austrittsöffnungen erfolgen.

Als einer von der Ermittlungsvorrichtung zu ermittelnder Betriebsparameter kann insbesondere eine Temperatur des Brennguts und/oder eine Temperatur des Bodens und/oder eine Temperatur der Begrenzungswand und/oder eine Temperatur von Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) vorgesehen sein, sodass die Ermittlungsvorrichtung einer entsprechenden erfindungsgemäßen

Austragsvomchtung weiterhin bevorzugt eine Temperaturmessvorrichtung zur (direkten oder indirekten) Ermittlung einer oder mehrerer Temperaturen einer oder mehrerer Komponenten der Austragsvomchtung (insbesondere des Bodens und/oder der Begrenzungswand) und/oder des Brennguts und/oder von Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) umfasst. Weiterhin kann die Ermittlungsvorrichtung einer solchen erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung eine Strömungsmessvorrichtung zur Ermittlung eines eine Strömung von Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) charakterisierenden Wertes (z.B. Volumenstrom, Massenstrom, Druck, etc.) umfassen. Dadurch kann insbesondere eine Regelung des von der Kühlmittelzufuhr geförderten Kühlmittels (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) realisiert werden.

Sofern für eine erfindungsgemäße Austragsvorrichtung ein Beaufschlagen des Brennguts mit Kühlmittel (Kühlgas und/oder Kühlflüssigkeit) vorgesehen ist, kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass in die entsprechende Kühlmittelzufuhr eine Vorrichtung zur Zumischung eines Additivs integriert ist. Bei einem solchen Additiv kann es sich beispielsweise um Harnstoff oder Ammoniak oder um einen Stoff, der Harnstoff oder Ammoniak umfasst, handeln, der/das dadurch einer Entstickung von Rauchgasen, die beim Brennen des Brennguts innerhalb des Schachtofens entstehen, dienen kann.

Insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung kann auch vorgesehen sein, dass eine vorzugsweise vorgesehene Ermittlungsvorrichtung eine Schadstoffmesseinrichtung zur Messung eines oder mehrerer Schadstoffgehalte in Rauchgas des Schachtofens umfasst. Dies ermöglicht beispielsweise eine Regelung der Menge des Additivs, die mittels der entsprechenden Vorrichtung zugemischt werden kann, in Abhängigkeit von der Höhe des oder der ermittelten Schadstoffgehalte.

Der Boden der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung kann um eine Rotationsachse drehend antreibbar sein oder angetrieben werden, die zentrisch oder exzentrisch angeordnet ist. Eine exzentrische Anordnung kann das randseitige Austragen des Brenngutguts positiv beeinflussen.

Ebenfalls kann der Boden einen Rand aufweisen, der kreisförmig oder nichtkreisförmig ist. Auch kann ein Rand vorhanden sein, der das auszutragende Brenngut aufstaut. Durch einen solchen Staueffekt kann sich auf dem Boden eine„autogene Verschleißschutzschicht" ausbilden, die den Boden oder Teile davon vor Verschleiß und/oder vor einer zu hohen Temperaturbelastung schützt. Der Rand kann geschlossen umlaufend oder mit„Lücken" versehen ausgebildet sein.

Die Erfindung betrifft auch einen Schachtofen mit einer erfindungsgemäßen Austragsvomchtung. Der Schachtofen umfasst neben der Austragsvomchtung zumindest noch einen Schacht, der einen Brennraum ausbildet, in dem Brenngut mittels Heißgasen thermisch behandelt werden kann. Die Austragsvomchtung schließt sich vorzugsweise an das untere Ende des Schachts an.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Austragsvomchtung in einer perspektivischen

Schnittdarstellung;

Fig. 2: schematisch die Integration einer Kühlmittelzufuhr in einer ersten Ausgestaltungsform in eine Austragsvomchtung gemäß der Fig. 1; und

Fig. 3: schematisch die Integration einer Kühlmittelzufuhr in einer zweiten Ausgestaltungsform in eine Austragsvomchtung gemäß der Fig. 1.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Austragsvomchtung umfasst ein Gehäuse mit einem oberen Gehäuseteil 1, der von einer im Wesentlichen zylindrischen Gehäusewand 2 ausgebildet ist. An das untere Ende des oberen Gehäuseteils 1 schließt sich ein unterer Gehäuseteil 3 an, der eine Gehäusewand 4 umfasst, die in Richtung ihres unteren Endes zulaufend ausgebildet ist und die als Austragstrichter für Brenngut (nicht dargestellt) dient, das mittels der Austragsvomchtung aus einem vertikalen Schacht (nicht dargestellt) eines erfindungsgemäßen Schachtofens dient. Die Austragsvomchtung ist Teil dieses Schachtofens, wobei sich der dazugehörige Schacht an das obere Ende der Austragsvomchtung anschließt. Der Schachtofen dient dazu, Brenngut thermisch zu behandeln, wobei eine innerhalb des Schachts aufgenommene und auf einem Boden 5 der Austragsvomchtung abgestützt Säule des Brennguts in einem Abschnitt mit Heißgasen beaufschlagt wird, um die thermische Behandlung zu bewirken. In einem unteren Abschnitt der Säule des Brennguts, die zwischen der Brennzone, in der die Beaufschlagung mit den Heißgasen erfolgt, und dem Boden 5 der Austragsvomchtung gelegen ist, erfolgt ein Kühlen des Brennguts, um zum einen eine für ein Austragen aus dem Schachtofen ausreichend niedrige Temperatur des Brennguts zu erreichen, und zum anderen, um die bei dem Kühlen auf ein Kühlmittel übertragene Wärmeenergie innerhalb des Ofens zu halten und folglich regenerativ zu nutzen.

Ein Kühlen des Brennguts erfolgt primär mittels eines Kühlgases, bei dem es sich insbesondere um Kühlluft handeln kann, wobei das Kühlgas über einen Kühlgaseinlass 6 in die Austragsvomchtung und damit in den Schachtofen eingebracht wird. Konkret erfolgt das Einbringen des Kühlgases mittels eines Einlassrohrs 7, das Teil einer Kühlgaszufuhr ist und sich durch die Gehäusewand 4 des unteren Gehäuseteils 3 hindurch bis zu einem ringförmig umlaufenden Kühlgasaustrittsgehäuse 8 erstreckt, das außenseitig um einen Abschnitt eines zylindrischen Lagergehäuses 9 umlaufend angeordnet ist. Das Kühlgas verteilt sich in dem Kühlgasaustrittsgehäuse 8 und verlässt dieses über in den Zeichnungen nicht sichtbare, seitliche Austrittsöffnungen, wodurch eine relativ gleichmäßige Verteilung des Kühlgases innerhalb des unteren Gehäuseteils 3 erreicht wird. Gleichzeitig wird durch die Umströmung des Lagergehäuses 9 ein Kühlen des Lagergehäuses 9 und damit einer innerhalb des Lagergehäuses 9 angeordneten Lagervorrichtung 10 erreicht. Die Lagervorrichtung 10 dient einer drehbaren Lagerung einer Antriebswelle 11, die drehfest mit dem Boden 5 der Austragsvomchtung verbunden ist, wobei die Antriebswelle 11 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bezüglich ihrer Längsachse 12, die der Rotationsachse 12 des Bodens 5 entspricht, von der Lagervorrichtung 10 abgestützt ist.

Innerhalb der Gehäusewand 2 des oberen Gehäuseteils 1 ist eine zylindrische Begrenzungswand 13 in koaxialer Anordnung bezüglich der Gehäusewand 2 des oberen Gehäuseteils 1 angeordnet und über Halteelemente 14 mit dieser verbunden. Die Begrenzungswand 13 ist oberhalb des Bodens 5 angeordnet, wobei zudem der größte Außendurchmesser des Bodens 5 größer als der Außendurchmesser der Begrenzungswand 13 ist. Zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand 13 und der Oberseite des Bodens 5 (der „Bodenfläche") ist eine umlaufende Austragsöffnung 15 ausgebildet. Brenngut, das in einer Säule innerhalb des Schachtofens aufgenommen ist, wobei die Säule in einem unteren Abschnitt umfangsseitig von der Begrenzungswand 13 begrenzt ist, und das zudem auf dem Boden 5 der Austragsvorrichtung aufliegt, wird infolge eines rotierenden Antriebs des Bodens 5 (über die Antriebswelle 11, die von einem nicht dargestellten Rotationsantrieb antreibbar ist) durch die umlaufende Austragsöffnung 15 radial nach außen bis hin zu dem Rand des Bodens 5 transportiert und fällt, dort angekommen, in die als Austragstrichter wirkende Gehäusewand 4 des unteren Gehäuseteils 3, aus dem dieses dann mittels eines in den Zeichnungen nicht sichtbaren Auslasses abführbar ist.

Der in den Zeichnungen erkennbare ringförmige Spalt zwischen der Innenseite der Gehäusewand 2 des oberen Gehäuseteils 1 und der Außenseite der Begrenzungswand 13 ist bei der Integration der Austragsvorrichtung in einen Schachtofen an seinem oberen Ende infolge einer entsprechenden Ausgestaltung des Schachts verschlossen.

Um eine Bewegung der Partikel in einer untersten Schicht des Brennguts in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 12 des Bodens 5 hin zu dem Rand des Bodens 5 zu unterstützen, weist der Boden 5 eine Bodenfläche auf, die sich ausgehend von dem Rand des Bodens 5 hin zu dem (durch die Rotationsachse 12 definierenden) Zentrum des Bodens 5 der Begrenzungswand 13 zunehmend annähert. Dazu ist vorgesehen, dass der Boden 5 eine Mehrzahl von plattenförmigen Bodenelementen 16 umfasst die jeweils ring- oder kreisförmig ausgebildet und fest miteinander verbunden sind. Die Bodenelemente 16 sind dabei in koaxialer Ausrichtung zueinander derart übereinander gestapelt, dass deren Außendurchmesser und demnach auch deren Umfangsabmessungen ausgehend von dem Rand des Bodens 5 hin zu dessen Zentrum zunehmend kleiner werden. Dadurch wird eine Bodenfläche ausgebildet, die mehrere ring- oder kreisförmige Abschnitte umfasst, die jeweils im Wesentlichen eben ausgebildet sind, wobei die Abschnitte in unterschiedlichen Abständen (in Richtung der Rotationsachse 12) zu der Begrenzungswand 13 angeordnet sind, wobei die Umfangsabmessungen der Abschnitte umso kleiner sind, je kleiner die Abstände zu der Begrenzungswand 13 sind. Folglich wird eine schräg in Richtung des Rands des Bodens 5 abfallende Lage der untersten Schicht des Brennguts auf dem Boden 5 erreicht, die zu der gewollten Unterstützung der Bewegung der Partikel des Brennguts in radialer Richtung hin zu dem Rand des Bodens 5 führt.

Diese Bewegung der Partikel in der untersten Schicht des auf dem Boden 5 aufliegenden Brennguts wird weiterhin durch eine Mehrzahl von Mitnahmeelementen 17 unterstützt, die von Distanzelementen 18 ausgebildet sind, die jeweils mit einem Abschnitt zwischen benachbarten Bodenelementen 16 angeordnet sind, wodurch zwischen benachbarten Bodenelementen 16 jeweils ein Abstand ausgebildet ist. Durch diese Abstände zwischen benachbarten Bodenelementen 16 bildet der Boden 5 Öffnungen 19 aus, die in Umfangsrichtung von den Distanzelementen 18 begrenzt sind und die als Austrittsöffnungen 19 genutzt werden können. Beispielsweise kann eine Ausgestaltung des Bodens 5 vorgesehen sein, die ermöglicht, dass ein Teil des in den unteren Gehäuseteil 3 eingeströmten Kühlgases den Boden 5 durch diese Öffnungen 19 durchströmt und dadurch relativ zentral in das auf dem Boden 5 aufliegende Brenngut einströmt. Der größte Teil des Kühlgases wird jedoch den Boden 5 randseitig umströmen und über die zwischen dem Boden 5 und der Begrenzungswand 13 ausgebildete Austragsöffnung 15 randseitig in das auf dem Boden 5 aufliegende Brenngut einströmen.

Die Distanzelemente 18 ragen jeweils mit einem Abschnitt über den Rand des jeweils kleineren an diese angrenzenden Bodenelements 16 hinaus, wodurch diese Vorsprünge bezüglich desjenigen ringförmigen Abschnitts, der von der Oberseite des jeweils größeren der an diese angrenzenden Bodenelemente 16 ausgebildet ist, darstellen. Diese Vorsprünge wirken als Mitnahmeelemente 17, durch die ein Teil des in der untersten Schicht vorliegenden Brennguts von dem rotierend angetriebenen Boden 5 mitgenommen wird, wodurch eine Bewegung der Partikel des Brennguts innerhalb dieser untersten Schicht erzeugt wird, die zu der gewollten Unterstützung der Bewegung der Partikel durch die Austragsöffnung 15 hindurch in Richtung des Rands des Bodens 5 führt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Möglichkeiten für die Integration einer Kühlflüssigkeitszufuhr in eine Austragsvorrichtung gemäß der Fig. 1.

In der Fig. 2 ist gezeigt, dass in die Bodenelemente 16 eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen 20 integriert sind, die über in die Antriebswelle 11 integrierte Kühlmittelkanäle 20, von denen zumindest einer als Vorlauf und zumindest einer als Rücklauf eines Kühlmittelkreislaufs, in dem eine Kühlflüssigkeit mittels einer nicht dargestellten Pumpe gefördert werden kann, dient. In den Kühlmittelbeziehungsweise Kühlflüssigkeitskreislauf kann weiterhin ein Reservoir (nicht dargestellt) für die Kühlflüssigkeit und/oder ein Wärmetauscher (nicht dargestellt) integriert sein, der der Rückkühlung der bei der Durchströmung von insbesondere dem Boden 5 erwärmten Kühlflüssigkeit dient.

Bei einer Integration einer Kühlflüssigkeitszufuhr in eine erfindungsgemäße Austragsvorrichtung, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt folglich eine Flüssigkeitskühlung des Bodens 5 und damit auch zumindest der untersten Schicht des auf dem Boden 5 aufliegenden Brennguts, wobei das Brenngut infolge der Zirkulation der Kühlflüssigkeit in einem Kühlmittelkreislauf bei geschlossen ausgebildeten Kühlmittelkanälen 20 des Bodens 5 nicht mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt kommt.

In der Fig. 3 ist dagegen gezeigt, dass auch die Möglichkeit besteht, das Brenngut zusätzlich zu der Kühlung mittels des Kühlgases direkt durch eine Benetzung mit einer Kühlflüssigkeit zu kühlen. Hierzu sind in den Boden 5 und die Begrenzungswand 13 eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 21 integriert, durch die Kühlflüssigkeit, die den Austrittsöffnungen 21 über in die Bodenelemente 16 und die Antriebswelle 11 sowie in die Halteelemente 14 integrierte Kühlmittelkanäle 20 zugeführt wird, dosiert ausgebracht werden kann. Dabei kann eine Dosierung der ausgebrachten Kühlflüssigkeit durch eine Leistungsregelung einer für die Förderung der Kühlflüssigkeit genutzten Pumpe erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, die Austrittsöffnungen 21 hinsichtlich der Öffnungsgröße verstellbar auszuführen.

Claims

Patentansprüche :

1. Austragsvomchtung für einen Schachtofen mit einem rotierend antreibbaren Boden (5) und einer oberhalb des Bodens (5) angeordneten, umlaufenden Begrenzungswand (13) zur Aufnahme von auf dem Boden (5) aufliegendem, auszutragendem Brenngut, wobei zwischen einer Unterkante der Begrenzungswand (13) und einer Oberseite des Bodens (5) eine Austragsöffnung (15) zum Austragen des Brennguts ausgebildet ist, wobei eine Kühlmittelzufuhr für eine Kühlung des Bodens (5) und/oder der Begrenzungswand (13) und/oder des Brennguts mittels Kühlmittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelzufuhr eine Kühlgaszufuhr und eine Kühlflüssigkeitszufuhr umfasst.

2. Austragsvomchtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Boden (5) und/oder in der Begrenzungswand (13) ein oder mehrere Kühlmittelkanäle (20) integriert sind.

3. Austragsvomchtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Boden (5) und/oder der Begrenzungswand (13) eine oder mehrere Austrittsöffnungen (19, 21) für Kühlmittel integriert sind.

4. Austragsvomchtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine mit dem Boden (5) verbundene Antriebswelle (11), wobei in die Antriebswelle (11) ein oder mehrere Kühlmittelkanäle (20) integriert sind.

5. Austragsvomchtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) eine Bodenfläche ausbildet, die sich ausgehend von dem Rand des Bodens (5) hin zu dem Zentrum des Bodens (5) in Richtung entlang der Rotationsachse (12) des Boden (5) der Begrenzungswand (13) annähert.

6. Austragsvomchtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche mehrere ring- oder kreisförmige Abschnitte umfasst, die in Richtung einer Rotationsachse (12) des Bodens (5) in unterschiedlichen Abständen zu der Begrenzungswand (13) angeordnet sind, wobei die Umfangsabmessungen der Abschnitte umso kleiner sind, je kleiner diese Abstände zu der Begrenzungswand (13) sind.

7. Austragsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche und gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ring- oder kreisförmigen Abschnitte von plattenförmigen Bodenelementen (16) ausgebildet sind, wobei zumindest zwischen zwei benachbart angeordneten Bodenelementen (16) eine oder mehrere Austrittsöffhungen (19) ausgebildet sind.

8. Austragsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) ein oder mehrere Mitnahmeelemente (17) für das Brenngut umfasst.

9. Austragsvorrichtung gemäß Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwischen zwei benachbart angeordneten Bodenelementen (16) ausgebildeten Austrittsöffhungen (19) von Distanzelementen (18) begrenzt sind, durch die die Bodenelemente (16) zudem in Richtung der Rotationsachse (12) zueinander beabstandet gehalten sind, wobei diese Distanzelemente (18) derart ausgebildet sind, dass diese auch als Mitnahmelemente (17) wirken.

10. Austragsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand mittels eines oder mehrerer Halteelemente (14) beabstandet bezüglich einer Gehäusewand (2) gehalten ist, wobei in das oder die Halteelemente (14) ein oder mehrere Kühlmittelkanäle (20) für Kühlmittel integriert sind.

11. Austragsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (19, 21) hinsichtlich der Öffnungsgröße einstellbar ausgebildet sind.

12. Austragsvomchtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelzufuhr eine Vorrichtung zur Zumischung eines Additivs umfasst.

13. Austragsvomchtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ermittlungsvorrichtung zur direkten oder indirekten Ermittlung mindestens eines die Austragsvomchtung und/oder das Brenngut betreffenden Betriebsparameters und eine Steuervorrichtung zur Beeinflussung der Kühlmittelzufuhr in Abhängigkeit von dem Ermittlungsergebnis der Ermittlungsvorrichtung .

14. Austragsvomchtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungsvorrichtung

• eine Temperaturmessvorrichtung zur Ermittlung einer Temperatur einer Komponente der Austragsvomchtung, des Brennguts und/oder von Kühlmittel und/oder

• eine Strömungsmessvorrichtung zur Ermittlung eines eine Strömung von Kühlmittel charakterisierenden Wertes und/oder

• eine Schadstoffmesseinrichtung zur Messung eines oder mehrerer Schadstoffgehalte in Rauchgas des Schachtofens umfasst.

15. Verfahren zum Austragen von Brenngut aus einem Schachtofen, wobei das auf einem Boden einer Austragsvomchtung aufliegende Brenngut durch einen rotierenden Antrieb des Bodens durch eine Austragsöffnung, die zwischen dem Boden und einer Unterkante einer oberhalb des Bodens angeordneten Begrenzungswand ausgebildet ist, ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsvomchtung und/oder das Brenngut mittels eines Kühlgases und mittels einer Kühlflüssigkeit direkt oder indirekt gekühlt wird.