AT396482B - Anlage mit einem schacht, insbesondere reduktionsschachtofen - Google Patents

Description

AT396482B

Die Erfindung betrifft eine Anlage, insbesondere Reduktionsschachtofen zur Direktreduktion metallischer Erze, mit einem Schacht, der an seinem oberen Endbereich eine Gasabsaugung, eine Beschickungseinrichtung zum kontinuierlichen Beschicken von Schüttgut sowie eine Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Temperatur des aus dem Schüttgut austretenden Gases an einer Mehrzahl von über den freien Querschnitt des Schachtes verteilt angeordneten Stell«) aufweist.

Es ist aus der DE-A 3141 280 und der DE-A 38 34 969 bekannt, das Schüttgut über eine im ober«) Endteil des Schachtes angeordnete Beschickungseinrichtung dem Schacht zuzuführen. Die Beschickungseinrichtung ist von einer Mehrzahl von gegenüber dem Schacht starr angeordneten Rohren gebildet, über die das Schüttgut unter Bildung einer Mehrzahl von Schüttgutkegeln, deren jeweilige Spitze stets in gleicher Höhe bei der Mündung des zugehörigen Rohres liegt, in den Schacht gelangt Die kontinuierliche Zuführung des Schüttgutes bietet den Vorteil der Temperaturkonstanz im oberen Endbereich des Schachtes, die bei einer diskontinuierlichen Einbringung des Schüttgutes, wie zum Beispiel bei einem Hochofen mit einer als Drehschurre ausgebildeten Beschickungseinrichtung, nicht gegeben ist da durch das chargenweise und in der Regel kalt eingebrachte Schüttgut ein plötzlicher Abfall der Gastemperatur erfolgt

Nachteilig ist jedoch bei den bekannten kontinuierlichen Beschickungseinrichtungen, daß es am Schüttgutkegel zu einer Entmischung des Feinkorn- vom Grobkornanteil des Schüttgutes kommt, da der Grobkomanteil an der Oberfläche des Schüttgutkegels weit« abrollt als das feinteilige Schüttgut Hierdurch kommt es zu ein« ungleichen Durchgasung des Schüttgutes und im Falle ein« Direktreduktion von Eisenerz zu einem ungleichen Reduktionsgrad, der noch dadurch verstärkt wird, daß an Stellen einer höheren Durchgasungsgeschwindigkeit die Gase eine höhere Temperatur aufweisen.

Bei einer sogenannten V-Schüttung (bekannt aus der DE-A 31 41 280) gelangen - bedingt durch die Entmischung - die gröberen Partikel des Einsatzgutes in die Mitte, die feineren bleiben am Rand. Hiedurch wird der Gasstrom sehr stark zur Mitte gedrängt Bei einer sogenannten M-Schüttung (bekannt aus der DE-A 38 34 969) bzw. A-Schüttung laufen die gröberen Partikel zum Rand, die feineren bleib«) mehr in d« Mitte. Dabei wird wiederum der Gasstrom mehr zum Rand gedrängt da erstens der spezifische Widerstand einer Grobkomschüttung geringer ist und zweitens d« Weg zur Schüttungsoib«fläche kürzer ist

Bei der Reduktion von Stückerz ist eine gleichmäßige Durchgasung und Erwärmung im Schachtoberteil besonders wichtig, weil d« Temperaturbereich des Niedrigtemperaturkornzerfalles (bis 750°) möglichst rasch durchschritten werden soll. Schlecht durchgaste Zonen wmden langsamer erwärmt woraus sich ein stärkerer Komzerfall ergibt was wiederum wegen des geringeren Lückenvolumens zu einem größeren Druckv«lust und damit zu einer noch schlechteren Durchgasung führt Insbesondere bei staubhaltigen Gasen kann die Erzschüttung als Festbettfilter di«)«) und damit die Durchgasung der Randpartien behindern.

Aus der DE-B -1 151822 ist eine Anlage der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei d« das Schüttgut mit Hilfe einer als Förderband ausgebildeten Beschickungsvorrichtung mit gleichbleibender Zuführungsgeschwindigkeit in das Innere des Schachtes gefördert wird, wobei die Beschickungsvorrichtung einen horizontal beweglichen Wagen aufweist, sodaß das Beschickungsgut an v«schiedenen Stellen des Schachtquerschnittes einbringbar ist. Mittels eines Thermoelementes, welches an dem Wagen etwa an der Stelle angeordnet ist, an der das Beschickungsgut abgeworfen wird, lassen sich die Gastemperaturen messen und in Abhängigkeit derselben kann die Vorschubgeschwindigkeit der Beschickungsvorrichtung derart geregelt werden, daß über Stellen von verhältnismäßig hoher Durchlässigkeit die Materialabgabe gesteigert und über Stellen von verhältnismäßig niedrig« Durchlässigkeit die Materialabgabe vermindert wird.

Nachteilig ist hierbei die relativ komplizierte Beschickungsvorrichtung, insbesondere für einen Schacht mit hohen Gastemperaturen. Weiters ist nachteilig, daß die Temperaturmeßeinrichtung mit dem Förderband üb« den Querschnitt des Schachtes verfahren wird, sodaß immer nur die Temperatur an ein« Stelle, nämlich an der Abwurfstelle des Beschickungsgutes, festgestellt werden kann. Hierdurch ist es nicht möglich, Abweichungen in (ter Temperaturverteilung über den gesamten Schachtquerschnitt festzustellen und zu korrigieren.

Aus der EP-A - 0 261 432 ist es bei einem Durchgasungsschacht bekannt, mit Hilfe einer Temperaturmessung die Schüttguteinbringung in den Schacht zu steuern, wobei im achsnahen Teil des Schachtinnenraumes Schüttgut mit ein« anderen Zusammensetzung chargiert werden soll als im radial anschließenden äußeren Bereich des Schachtinnenraumes. Hier besteht zudem die Gefahr d« Beschädigung der Temperaturmeßeinrichtung durch beim Chargiervorgang herabfallendes Chargiergut, da die Temp«aturmeßeinrichtung unterhalb der Chargiereinrichtung angeordnet ist.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dies« Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Anlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche eine gleichmäßige Behandlung des Schüttgutes, d. h. eine gleichmäßige Durchgasung desselben über den gesamten Querschnitt des Schachtes bei geringem konstruktiven Aufwand sicherstellt und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird «findungsgemäß dadurch gelöst, daß im oberen Endbereich des Schachtes oberhalb des Schüttgutes in ein« Querschnittsebene verteilt mehrere Temperaturmeßeinrichtungen vorgesehen sind, verbunden mit einer Steuerung der Schüttguteinbringung in Abhängigkeit von über ein vorbestimmtes Maß unterschiedlichen Temperaturwerten, und daß die Beschickungseinrichtung zur Bildung mindestens eines im Schacht liegenden Schüttgutkegels entweder -2-

AT396482B (a) mehrere rohrförmige Mündungsstücke aufweist, die in bezug auf den Schachtquerschnitt in radialer Richtung verstellbar sind oder (b) mindestens ein rohrförmiges Mündungsstück, das höhenmäßig mittels einer Betätigungseinrichtung versetzbar ist, aufweist oder (c) eine Mehrzahl von rohrförmigen, mittels einer Betätigungseinrichtung wahlweise abspenbaren Mündungsstücken aufweist.

Vorzugsweise ist das rohrförmige Mündungsstück als Rohrteleskop ausgebildet.

Nach einer bevorzugt«! Ausführungsform ist das rohrförmige Mündungsstück als schwenkbare Verlängerung eines ortsfesten Beschickungsrohres ausgebildet.

Die Anordnung der Mündungsstücke ist zweckmäßig so getroffen, daß sie in bezug auf den Schachtquerschnitt radial symmetrisch angeordnet sind, wobei vorteilhaft eines davon in bezug auf den Schachtquerschnitt zentrisch angeordnet ist

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß von dem zentrischen Beschickungsrohr in bezug auf den Schachtquerschnitt radial gerichtete rohrförmige Beschickungsrohre ausgehen und im Inneren des zentrischen Beschickungsrohres ein wahlweise eines oder mehrere der radial äußeren, an den Beschickungsrohren angeordneten Mündungsstücke oder das zentrische Mündungsstück verschließender und mit einer Betätigungseinrichtung verstellbarer Schieber vorgesehen ist

Die Temperaturmeßeinrichtungen sind zweckmäßig an den Schachtinnenraum in seinem die Beschickungseinrichtung aufweisenden Bereich überspannenden Trägem angeordnet.

Vorteilhaft sind die Träger von Stahlrohren gebildet und die Temperaturmeßeinrichtungen sowie die zu den Temperaturmeßeinrichtungen führenden Meßleitungen im Inneren der Stahlrohre angeordnet.

Um die Temperatur der aus dem Schüttgut austretenden Gase möglichst knapp über der Schüttgutoberfläche messen zu können, sind vorteilhaft die Temperaturmeßeinrichtungen zwischen den Mündungsstücken angeordnet.

Zur Automation der erfindungsgemäßen Anlage sind zweckmäßig die Temperaturmeßeinrichtungen mit einer Rechen- und Steuereinheit gekoppelt, die wiederum mit der Betätigungseinrichtung zum Versetzen mindestens eines der Mündungsstücke bzw. zum Verstellen des Schiebers zwischen dem zentralen Mündungsstück und den radial äußeren Mündungsstücken gekoppelt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsformen näher erläutert, wobei Fig. 1 den Oberteil eines Schachtes eines Direktreduktionsschachtofens zur Direktreduktion von Eisenerz im Längsschnitt und Fig. 2 einen gemäß der Linie (11*11) der Fig. 1 geführten Schnitt gemäß einer ersten Ausführungsform darstellen. In den Fig. 3, 4 und 5 sind jeweils weitere Ausführungsformen in zu Fig. 1 analog« Darstellung gezeigt.

Mit (1) ist ein Oberteil eines feuerfest ausgekleideten im wesentlichen zylindrisch«! Schachtes (2) eines Direktreduktionsschachtofens bezeichnet, in dem von oben kontinuierlich chargiertes stückiges Schüttgut, nämlich Eisenerz (3), mittels den Schacht (2) von unten nach oben durchströmenden Reduktionsgas reduziert wird. Die Einleitung des Reduktionsgases erfolgt in bei diesem Reduktionsverfahren üblich« Weise durch am unteren Drittel der Höhe des Schachtes (2) an dessen Mantel (4) angeordnete Speiseleitungen.

Die Beschickung des Schachtes mit dem eisenhaltigen Schüttgut (3) erfolgt über eine Beschickungseinrichtung (5), die gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einen zentral zum Schacht (2) angeordneten und ob«halb des Schachtes (2) liegenden Sammelbehälter (6) aufweist. Von dem Sammelbehälter (6), der von oben üb« eine zentrale Öffnung (7) kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickt wird, gehen sechs um die Längsachse (8) des Schachtes gleichmäßig verteilt angeordnete Beschickungsrohre (9) aus, die durch die Decke (10) des Schachtes (2) in dessen Inneres (11) münden.

An den knapp unterhalb der Decke (10) liegenden Enden (12) der Beschickungsrohre (9) sind rohrförmige Mündungsstücke (13) angelenkt, wobei die Anlenkung so getroffen ist, daß die Mündungsstücke (13) von der Längsachse (8) des Schachtes (2) aus gesehen in radialer Richtung verschwenkt werden können. Das obere Ende (14) jedes im wesentlichen gerade und zylindrisch ausgebildeten Mündungsstückes (13) ist trichterförmig erweitert, um in jeder der Schwenkstellungen der Mündungsstücke (13) über das untere Ende (12) des zugehörigen Beschickungsrohres (9) zu ragen, so daß sämtliches durch die Beschickungsrohre (9) absinkendes Schüttgut (3) durch die nachgeordneten Mündungsstücke (13) fließt und einen an der unteren ebenfalls erweitert ausgebildeten Öffnung (15) anschließenden Schüttgutkegel (16) bildet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die Spitzen (17), d. h. die oberen Enden der Schüttgutkegel (16) in Abhängigkeit der Schwenklage der Mündungsstücke (13) näher an oder weiter entfernt von der Längsachse (8) des Schachtes (2) sowie in geringem Maß höher oder tiefer.

Zum Verschwenken der Mündungsstücke von der in Fig. 1 mit vollen Linien dargestellten Lage in die in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien gezeigte Lage dient ein oberhalb der Decke (10) des Schachtes (2) und geschützt in einem Gehäuse angeordneter Stellzylinder (18), dessen Kolben (19) über ein über Umlenkrollen (20) in das Innere (11) des Schachtes (2) geführtes Seil (21) an einem mit dem Stellzylinder (18) heb- und senkbaren Stellkeil (22) befestigt ist. An dem Stellkeil (22) liegen an den Mündungsstücken (13) befestigte und radial nach innen abstehende Gleitkufen (23) an, die sich nach oben in radialer Richtung zur Längsachse (8) hin «weitem. -3-

Claims (10)

1. AT 396 482 B An der Decke (10) des Schachtes (2) ist seitlich der Einmündungen der Beschickungsrohre (9) eine Gasabzugsöffnung (24) vorgesehen. Knapp oberhalb der von den unteren Öffnungen (15) der MiindungsstUcke (13) einnehmbaren obersten Lage sind in einer Querschnittsebene (Q) des Schachtes (2) verteilt mehrere Temperaturmeßeinrichtungen (25) vorgesehen, die vorzugsweise als Thermoelemente ausgebildet sind. Diese Thermoelemente (25) sind im Inneren von sich radial über den Querschnitt des Schachtes (2) erstreckenden Stahlrohren (26), in denen auch die elektrischen Anschlußleitungen (27) geführt sind, angeordnet. Die Stahlrohre (26) ragen durch den Mantel (4) des Schachtes (2) nach außen. Die elektrischen Anschlußleitungen (27), die Uber die Stahlrohre (26) nach außen geführt sind, sind an eine nicht dargestellte Rechen- und Steuereinheit angeschlossen, die wiederum mit dem Stellzylinder (18) zur Verstellung der Position der Mündungsstücke (13) in der nachfolgend beschriebenen Weise gekoppelt ist Bei einer stationären Schüttung des Schüttgutes (3) im Inneren (11) des Schachtes (2) kommt es zu einer Entmischung des Schüttgutes, da der Grobanteil des Schüttgutes (3) am Schüttgutkegel (16) weiter nach außen rollt Hierdurch sammelt sich im Zentrum des Schüttgutkegels, also dort wo der Schüttgutkegel (16) seine größte Höhe und damit den längsten Gasdurchtrittsweg aufweist, das feinere Schüttgut (3), so daß zusätzlich zum längsten Gasdurchtrittsweg noch eine gegenüber den Randzonen eines Schüttgutkegels (16) erniedrigte Gasdurchlässigkeit auftriu. Dies bedingt eine ungleiche Durchgasung und damit einen ungleichmäßigen Reduktionsgrad des Erzes. Oberhalb der Stellen, an denen das Gas schneller durch das Schüttgut (3) dringt, weist das aus dem Schüttgut (3) austretende Gas eine höhere Temperatur auf, so daß aufgrund der in einer Querschnittsebene (Q) gemessenen Temperaturwerte auf die Behandlungsdauer durch das das Schüttgut unterhalb der Temperaturmeßeinrichtung (25) durchströmende Gas geschlossen werden kann. Erfindungsgeinäß erfolgt bei über ein bestimmtes Maß von einem Temperaturwat abweichenden gemessenen Temperaturwaten eine Änderung des Einbringens des Schüttgutes (3) dahingehend, daß die Lage der Schüttgutkegel (16) versetzt wird, und zwar gemäß der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform in radialer Richtung so weit, bis die in der Querschnittsebene (Q) gemessenen Temperaturwerte gleich groß sind oder nur um ein solches Maß voneinander äbweichen, daß über den Querschnitt des Schachtes (2) gesehen auf eine Konstanz da das Schüttgut (3) durchströmenden Gasmoige und damit auf eine gleichmäßige Behandlung des Schüttgutes (3) durch das Gas geschlossen werden kann. Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, bei der in jeder der beiden Bildhälften je ein Betriebszustand dargestellt ist, weist die Beschickungseinrichtung (5) sowohl ein zentrales Beschickungsrohr (9') als auch von diesem radial in einer bestimmten Entfernung liegende Beschickungsrohre (9) auf. Alle Beschickungsrohre (9,9') sind jeweils mit einem teleskopisch über das Beschickungsrohr (9,9') schiebbaren und in verschiedenen Schiebepositionen fixieibaren Mündungsstück (13') versehen, wodurch es möglich ist, die Austrittsöffnungen (15) der Beschickungseinrichtung (5) in unterschiedliche Höhen zu bringen. Als Folge davon ergeben sich nicht nur in untoschiedlichen Höhen liegende Spitzen (17) da Schüttgutkegel (16) sondern auch unterschiedliche Schüttungsarten, wie z. B. eine A-Schüttung, die in der linken Bildhälfte der Fig. 3 dargestellt ist, oder eine V-Schüttung, die in der rechten Bildhälfte der Fig. 3 gezeigt ist Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform ermöglicht ebenfalls das Variieren zwischen einer V-Schüttung und einer A-Schüttung, wobei die Dastellung analog zu der der Fig. 3 ist. Hier ist im Innaen der Beschickungseinrichtung (5) ein in vertikaler Richtung in unterschiedliche Positionen verschiebbarer und in diesen Positionen fixierbara und als Zylinder ausgebildeter Schieber (28) vorgesehen, der in gehobena Position die radial äußoen Mündungsstücke (13"), die einstückig mit den Beschickungsrohren (9,9') ausgebildet sind, verschließt und in äbgesenkter Position das zentral angeordnete Mündungsstück (13") unter Zuhilfenahme eines zentrisch im Inneren desselben angeordneten kegelförmigen Einsatzes (29) absperrt. Gemäß der in Fig. 5 dagestellten Ausführungsform, die ähnlich der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist, ist die Verschwenkbakeit der Mündungsstücke (13) soweit gegeben, daß eine reine A-Schüttung erreicht werden kann, wenn die Mündungsstücke (13) nach innen bis za Längsachse (8) des Schachtes (2) geschwenkt sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Anlage, insbesondere Reduktionsschachtofen za Direktreduktion metallischer Erze, mit einem Schacht, da an seinem oberen Endbereich eine Gasabsaugung, eine Beschickungseinrichtung zum kontinuierlichen Beschicken von Schüttgut sowie eine Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Temperatur des aus dem Schüttgut austretenden Gases an einer Mehrzahl von üba den freien Quaschnitt des Schachtes verteilt angeoidneten Stellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im obaen Endbereich des Schachtes (2) oberhalb des Schüttgutes -4- AT 396 482 B (3) in einer Querschnittsebene (Q) verteilt mehrere Temperatunneßeinrichtungen (25) vorgesehen sind, verbunden mit einer Steuerung der Schüttguteinbringung in Abhängigkeit von über ein vorbestimmtes Maß unterschiedlichen Temperaturwerten, und daß die Beschickungseinrichtung (5) zur Bildung mindestens eines im Schacht (2) hegenden Schüttgutkegels (16) entweder (a) mehrere rohrförmige Mündungsstücke (13) auf weist, die in bezug auf den Schachtquerschnitt in radialer Richtung verstellbar sind (Fig. 1,5) oder (b) mindestens ein rohrförmiges Mündungsstück (13')> das höhenmäßig mittels einer Betätigungseinrichtung versetzbar ist, aufweist (fug. 3) oder (c) eine Mehrzahl von rohrförmigen, mittels einer Betätigungseinrichtung wahlweise absperrbaren Mündungsstücken (13") aufweist (Fig. 4).
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Mündungsstück (13*) als Rohrteleskop ausgebildet ist (Fig. 3).
3. 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Mündungsstück (13) als schwenkbare Verlängerung eines ortsfesten Beschickungsrohres (9) ausgebildet ist
4. 4. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstücke (13,13', 13") in bezug auf den Schachtquerschnitt radial symmetrisch angeordnet sind.
5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der rohrförmigen Mündungsstücke (13*, 13") in bezug auf den Schachtquerschnitt zentrisch angeordnet ist (Fig. 3,4).
6. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem zentrischen Beschickungsrohr (9') in bezug auf den Schachtquerschnitt radial gerichtete rohrförmige Beschickungsrohre (9) ausgehen und im Inneren des zentrischen Beschickungsrohres ein wahlweise eines oder mehrere der radial äußeren, an den Beschickungsrohren (9) angeordneten Mündungsstücke (13") oder das zentrische Mündungsstück (13") verschließender und mit einer Betätigungseinrichtung verstellbarer Schieber (28) vorgesehen ist (Fig. 4).
7. 7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtungen (25) an den Schachtinnenraum (11) in seinem die Beschickungseinrichtung (5) aufweisenden Bereich überspannenden Trägem (26) angeordnet sind.
8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger von Stahlrohren (26) gebildet sind und daß die Temperaturmeßeinrichtungen (25) sowie die zu den Temperaturmeßeinrichtungen (25) führenden Meßleitungen (27) im Inneren der Stahlrohre (26) angeordnet sind.
9. 9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeß-einrichtungen (25) zwischen den Mündungsstücken (13,13', 13") angeordnet sind.
10. 10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtungen (25) mit einer Rechen- und Steuereinheit gekoppelt sind, die wiederum mit der Betätigungseinrichtung (18 bis 23) zum Versetzen mindestens eines der Mündungsstücke (13,13') (Fig. 1,3,5) bzw. zum Verstellen des Schiebers (28) zwischen dem zentralen Mündungsstück (13") und den radial äußeren Mündungsstücken (13") (Fig. 4) gekoppelt ist. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -5-