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Dokumentenidentifikation EP1325156 29.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001325156
Titel VORRICHTUNG ZUM VERTEILEN EINES STÜCKIGEN SCHÜTTGUTES
Anmelder Voest-Alpine Industrieanlagenbau GmbH & Co., Linz, AT
Erfinder KEPPLINGER, Werner, Leopold, A-4060 Leonding, AT;
WURM, Johann, A-4283 Bad Zell, AT;
BERNER, Franz, A-4481 Asten, AT
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 50112046
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 27.08.2001
EP-Aktenzeichen 019696517
WO-Anmeldetag 27.08.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/09852
WO-Veröffentlichungsnummer 2002027041
WO-Veröffentlichungsdatum 04.04.2002
EP-Offenlegungsdatum 09.07.2003
EP date of grant 14.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse C21B 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von zumindest teilweise vorreduziertem Eisenerz, auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor oder Behälter der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, erstreckt, und das stückige Schüttgut über mindestens eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die zumindest zwei, insbesondere rotationssymmetrische, Fallbeine aufweist, welche vorzugsweise in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft weiters neuartige Streueinrichtungen.

Die Verteilung eines stückigen Schüttgutes auf einer ausgedehnten Fläche ist ein im Anlagenbau und in der Verfahrenstechnik bekanntes Problem. Insbesondere bei Reaktoren der chemisch/physikalischen Verfahrenstechnik werden große Anstrengungen unternommen, um einen für den jeweiligen Prozess optimalen Verteilungsgrad des Schüttgutes zu erwirken. Die falsche Beladung eines derartigen Reaktors kann zu einer Minderung in der Qualität des erzeugten Produktes, wie auch zu einer deutlich höheren Umweltbelastung, etwa durch höheren Staubaustrag, führen. Damit wird die Produktivität einer derartigen Anlage negativ beeinflußt.

US-A-4497609 beschreibt eine Vorrichtung, mittels der ein Schüttgutstrom kontinuierlich in einen Schachtofen chargiert werden kann. Dazu wird Schüttgut über mehrere Fallbeine an die Peripherie des Schachtofens chargiert.

Aus der FR 1.197.358 ist bereits eine rotierende Einrichtung zum Beschicken eines Ofens mit Schüttgut zu entnehmen. Hierbei werden zur Einleitung des Schüttgutes schwingende Elemente verwendet.

FR 1.367.391 lehrt eine Vorrichtung zum Einleiten von Schüttgut, wobei der Schüttgutstrom in Teilströme aufgeteilt und in einen Ofen eingeleitet wird.

Unter dem Gesichtspunkt des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 weiter zu entwickeln, mit welcher gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Prozessführung sowie eine wirtschaftlichere Ausgestaltung der Anlage erreicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung einfach anwendbare Streueinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 zu entwickeln. Diese Aufgabe wird durch entsprechende Streueinrichtungen gemäß Anspruch 8 gelöst.

Die vorliegende Erfindung erweist sich insbesondere bei Einsatz in einem Einschmelzvergaser als besonders vorteilhaft, und ist diesbezüglich am detailliertesten dokumentiert. Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsform, vielmehr handelt es sich bei der Beschreibung der Vorgänge in einem Einschmelzvergaser um eine beispielhafte Erläuterung. Die Anwendungen der Erfindung bei anderen metallurgischen Aggregaten, insbesondere bei einem Schachtofen, sind weitere konkrete Ausführungsformen der Erfindung.

Ein Einschmelzvergaser stellt ein Aggregat zur Herstellung von Roheisen oder Stahlvorprodukten dar, wie es im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist.

Der Einschmelzvergaser, wie im Stand der Technik beschrieben, dient zum Einschmelzen eines weitgehend vorreduzierten Eisenerzes (DRI), sowie der Erzeugung von Reduktionsgas aus Reduktionsgasträgern, vorzugsweise stückiger Kohle.

Die Kohle sowie das DRI werden zumeist über die Kuppel des Einschmelzvergasers in selbigen eingebracht, wobei es sich als günstig erwiesen hat, die Kohle zentral einzubringen.

Das DRI wird demnach über eine oder mehrere dezentral gelegene Öffnungen an der Vergaserkuppel in den Einschmelzvergaser eingebracht.

Nach einem Verfahren zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von zumindest teilweise vorreduziertem Eisenerz, auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor oder Behälter der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, erstreckt, wird das stückige Schüttgut über mindestens eine Chargiervorrichtung chargiert, die zumindest zwei, insbesondere rotationssymmetrische, Fallbeine aufweist, welche vorzugsweise in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind, wobei weiters zumindest ein Anteil des Schüttgutes, an einer Streueinrichtung in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung verteilt wird.

Das Schüttgut wird an der Streueinrichtung zumindest teilweise innerhalb des Fallbeines verteilt.

Die Streufelder benachbarter Fallrohre überlappen sich die vor Erreichen des Festbettes zumindest teilweise.

Das gesamte Streubild aller Fallrohre bildet - von oben gesehen - im Wesentlichen einen konzentrischen Ring.

Die Erfindung ist durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von Eisenschwamm, aus einem Schüttgutstrom auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett gekennzeichnet, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, vorzugsweise in einem Einschmelzvergaser, erstreckt, und wobei das stückige Schüttgut über eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die mindestens zwei, vorzugsweise rotationssymmetrische, Fallbeine aufweist, und die Chargiervorrichtung eine, zumindest einer der Fallbeine zugeordnete, Streueinrichtung zur Verbreiterung des Schüttgutes aufweist, mittels welchem zumindest ein Anteil des Schüttgutes in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung, verteilbar ist, wobei die Streueinrichtung eine Kette, vorzugsweise eine Rundgliederkette, aufweist.

Die Verteilung eines Schüttgutes über mehrere Fallbeine bzw. Schrägrohre ist in der Verfahrenstechnik, insbesondere der Hüttentechnik, seit langem bekannt.

Durch die zusätzliche Anbringung einer Streueinrichtung wird das Schüttgut, wie es aus den Fallbeinen auf die Fläche fällt, zusätzlich gestreut, bzw. werden die auf diese Weise gebildeten Schüttgutströme verbreitert.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überlappen sich die verbreiterten Schüttgutströme. Damit ist insbesondere gewährleistet, dass auch bei Ausfall eines Fallbeines, beispielsweise durch Verstopfung desselben, das Festbett eine, im Wesentlichen gleichmäßige, Beschickung mit Schüttgut erfährt.

Für eine möglichst gleichmäßige Streuung ist eine - von oben gesehen- radiale und tangentiale Verteilung besonders geeignet, allerdings bewirkt sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Verteilung einzeln angewandt ebenfalls eine Verbreiterung des Schüttgutstromes, sowie eine, wenn auch begrenzte, Streuung des Schüttgutes.

Nach einem Merkmal der Erfindung sind die Fallbeine in gleichem Abstand von der Longitudinalachse des Reaktors angeordnet.

In besonders bevorzugter Weise wird das Schüttgut dabei auf dem Festbett an mehreren Punkten entlang eines gedachten Kreises bzw. Kreisringes abgeladen, wobei sich nach einer weiteren bevorzugten Ausführung die einzelnen den Fallbeinen zugeordneten Schüttgutströme teilweise überschneiden. Auf diese Weise kann der Ausfall eines oder mehrerer Fallbeine bei der Chargierung des Festbettes kompensiert werden.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung starr angeordnet.

Insbesondere bei höheren Temperaturen haben sich bewegliche Vorrichtungen, beispielsweise in einschlägigen Reaktoren der Hüttentechnik, als wenig zuverlässig erwiesen. Es sind dabei besondere Schutzmaßnahmen (Temperatur, Verschleiß) zu treffen, die einen beträchtlichen Kostenaufwand verursachen.

Eine unbewegliche, also starre, Vorrichtung ist demgegenüber kostengünstig und zuverlässig.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung beweglich, aber ohne mechanischen Antrieb, insbesondere ohne jeden Antrieb, angeordnet. Starr ist in diesem Fall entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Befestigung der Streueinrichtung.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Streueinrichtung innerhalb des Fallbeines angebracht. Damit ist gewährleistet, dass die Streueinrichtung nicht der hohen Temperatur des Einschmelzvergasers ausgesetzt ist. Insbesondere ist dabei die hohe Strahlungswärme im Gasraum zu berücksichtigen, wie sie in einem Einschmelzvergaser auftritt und eine hohe Belastung sämtlicher Einbauten hervorruft. Durch den Einbau in das Fallbein wird die Streueinrichtung effektiv vor einer derartigen thermischen, bzw. thermo-mechanischen Beanspruchung geschützt, und erzielt eine hohe Standfestigkeit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Streueinrichtung eine Anzahl von Noppen auf, die an der Innenseite des Fallbeines angebracht sind.

Durch die Noppen wird das Material im Fallrohr abgebremst und insbesondere längs eines Kreisringes in einem vorbestimmten Abstand von einem Vergaserzentrum auf das Festbett chargiert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die verschleißfesten Noppen im unteren Teil des Fallrohres angebracht.

Nach der Erfindung weist die Streueinrichtung eine Kette, vorzugsweise eine Rundgliederkette, auf.

Die Kette stellt eine einfache und kostengünstige Alternative dar, das Material im Fallbein bzw. Schrägrohr zu bremsen, und auf diese Weise die gewünschte Chargierung entlang des Kreisringes zu erzeugen. Die Kette ist dabei aus temperaturbeständigem und verschleißfesten Material gefertigt.

Nach einem zusätzlichen Merkmal weist die Kette in vorbestimmten, vorzugsweise zueinander variierenden, Abständen eine Anzahl von Streuelementen, beispielsweise Knoten, auf.

Damit ist gewährleistet, dass eine besonders gleichmäßige Streuung erreicht wird.

Die Erfindung ist weiters durch eine erfindungsgemäße Streueinrichtung gemäß Anspruch 8 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Streueinrichtung weist eine Anzahl von Ketten auf, an denen wiederum jeweils eine Anzahl von Knoten vorgesehen sind, wobei benachbarte Knoten in, vorzugsweise zueinander unterschiedlichen, Abständen angebracht sind.

Durch die erfindungsgemäße Streueinrichtung wird das Schüttgut abgebremst und gestreut, und so der resultierende Schüttgutstrom, der auf das Festbett trifft, verbreitert.

Im folgenden werden nicht einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
schematisch die DRI-Verteilung in einem Einschmelzvergaser (nicht nach der Erfindung)
Fig. 2
eine Ausführungsform einer Einrichtung zur kombinierten Leitung und Streuung (nicht nach der Erfindung)
Fig. 3
eine beispielhafte Ausführungsform einer Streueinrichtung

In Fig. 1 ist schematisch die DRI-Verteilung in einem Einschmelzvergaser skizziert. Dabei weist der Einschmelzvergaser Zuführungen für Kohle 1, für DRI 6, für Staub 2, für Sauerstoff 3, sowie einen Schlacken- und Roheisenabstich 4 und eine Gasableitung 5 zur Ableitung des Reduktionsgases auf. Sowohl die Kohle wie auch das DRI werden kontinuierlich in den Einschmelzvergaser eingebracht. Die Zuführung 6 des DRI weist sechs in äquidistanten Abständen von der, entlang der Longitudinalachse ausgerichteten, Kohleeinbringung angeordnete Öffnungen in der Vergaserkuppel auf, die mit Fallbeinen bzw. schrägen Fallrohren ausgestattet sind. Stellvertretend, der besseren Übersichtlichkeit wegen, ist in Fig. 1 eine einzige Zuführung 6 für DRI dargestellt.

Das DRI wird durch 6 Fallbeine, die jeweils in der entsprechenden Öffnung an der Vergaserkuppel befestigt sind, geleitet, wobei jedes Fallbein an seiner Innenfläche Noppen aufweist, die zur Streuung des DRI dienen.

Das DRI wird entlang eines gedachten Kreises bzw. Kreisringes auf das Bett des Einschmelzvergasers verteilt, wobei in das Zentrum kein DRI chargiert wird. Die Verteilung des DRI ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei die DRI-Verteilung 7 am Festbett schematisch skizziert ist. Demnach erfolgt durch die Streuung des DRI in den Fallbeinen eine Vergrößerung des Streuradius des DRI am Festbett, wobei sich die einzelnen Schüttflächen teilweise überlappen. Durch die Streuung erfolgt eine gleichmäßige Verteilung sowie insbesondere eine bessere Durchmischung des DRI mit der eingebrachten Kohle.

In Fig. 2 ist schematisch eine Einrichtung zum Leiten und Streuen des DRI dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Fallbein 8, an dessen Innenfläche mehrere Noppen 9 angebracht sind. Wird das DRI durch dieses Fallbein geleitet, wird es durch die Noppen abgelenkt und gebremst.

Sämtliche Teile der hier vorgestellten Vorrichtung müssen an die Umgebungsbedingungen in ihrem jeweiligen Einsatzgebiet angepaßt werden. Bei einer Verwendung in einem Einschmelzvergaser gelangen zu einem überwiegenden Teil hochwarmfeste, verschleißfeste Werkstoffe zur Anwendung. Darüber hinaus kann an eine Feuerfestauskleidung jener Teile gedacht werden, die besonders hohen Temperaturen ausgesetzt werden.

Solche Teile der hier dargestellten Vorrichtung, die erfahrungsgemäß einer besonderen verschleißbedingten Belastung ausgesetzt sind, werden zusätzlich durch Panzerungen, beispielsweise durch Aufschweißungen, geschützt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform zu einer Streueinrichtung, wie sie beispielsweise in einem Einschmelzvergaser zur Einbringung des DRI auf das Festbett verwendet wird, ersichtlich. Dabei wird in einem Fallbein 10 über eine geeignete Befestigung 11 in einem Schutzrohr 12 eine oder mehrere Ketten 13 angebracht.

Die Ketten weisen nach einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Knoten auf. Vorzugsweise variieren dabei die Abstände der Knoten zu einander. Das Schüttgut, das über eine Zuleitung 14 in das Fallbein 10 eingeleitet wird, wird durch die Ketten bzw. die Knoten der Ketten abgebremst und einer Streuung unterworfen.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Verteilen eines stückigen Schüttgutes, insbesondere von Eisenschwamm, aus einem Schüttgutstrom auf eine ausgedehnte Fläche, insbesondere auf ein Festbett, wobei sich diese Fläche in einem Reaktor der physikalischen oder chemischen Verfahrenstechnik, insbesondere in einem Reaktor eines Hüttenwerkes zur Erzeugung von Roheisen oder Stahlvorprodukten, vorzugsweise in einem Einschmelzvergaser, erstreckt, und wobei das stückige Schüttgut über eine Chargiervorrichtung chargiert wird, die mindestens zwei, vorzugsweise rotationssymetrische, Fallbeine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargiervorrichtung eine, zumindest einer der Fallbeine zugeordnete, Streueinrichtung zur Verbreiterung des Schüttgutstromes aufweist, mittels welcher zumindest ein Anteil des Schüttgutes in - von oben gesehen - radiale und/oder tangentiale Richtung verteilbar ist, wobei die Streueinrichtung eine Kette, vorzugsweise eine Rundgliederkette, aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtung im Fallbein angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fallbeine in gleichem Abstand von der vertikalen Longitudinalachse des Reaktors angeordnet sind. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung starr angeordnet ist. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtung beweglich, aber ohne mechanischen Antrieb, ausgeführt ist Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung eine Anzahl von Noppen aufweist, die an der Innenseite des Fallbeines angebracht sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette in vorbestimmten, vorzugsweise zueinander variierenden, Abständen eine Anzahl von Streuelementen, insbesondere Knoten, aufweist. Streueinrichtung, vorzugsweise zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Streueinrichtung eine Anzahl von Ketten aufweist, an denen wiederum jeweils eine Anzahl von Knoten vorgesehen sind, wobei benachbarte Knoten in, vorzugsweise zueinander unterschiedlichen, Abständen angebracht sind.
Anspruch[en]
Apparatus for distributing a lumpy bulk material, in particular iron sponge, from a flow of bulk material onto an extensive surface, in particular onto a fixed bed, this surface extending within a reactor used in physical or chemical process engineering, in particular within a reactor of a metallurgical plant for producing pig iron or primary steel products, preferably in a melter gasifier, and the lumpy bulk material being charged via a charging apparatus which has at least two, preferably rotationally symmetrical, chutes, characterized in that the charging apparatus has a scattering device, which is assigned to at least one of the chutes, for widening the stream of bulk material, by means of which scattering device at least a proportion of the bulk material can be distributed in the radial and/or tangential direction, as seen from above. Apparatus according to Claim 1, characterized in that the scattering device is arranged in the chute. Apparatus according to Claim 1 or 2, in which the chutes are arranged at the same distance from the vertical longitudinal axis of the reactor. Apparatus according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that the scattering device is arranged in a rigid manner. Apparatus as claimed in one or more of Claims 1 to 4, characterized in that the scattering device is designed to be moveable, but without a mechanical drive. Apparatus according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the scattering device has a number of projections which are arranged on the inner side of the chute. Apparatus according to Claim 1, characterized in that the chain, at predetermined intervals, which preferably vary with respect to one another, has a number of scattering elements, in particular nodules. Scattering device, preferably for use in an apparatus according to one or more of Claims 1 to 7, characterized in that the scattering device has a number of chains, on each of which, in turn, a number of nodules are provided, adjacent nodules being arranged at intervals which preferably differ from one another.
Anspruch[fr]
Dispositif pour répartir un produit en morceaux en vrac, en particulier de l'éponge de fer, depuis un flux de produit en vrac sur une surface étendue, en particulier sur un lit fixe, sachant que cette surface s'étend dans un réacteur utilisé dans des processus industriels physiques ou chimiques, en particulier dans un réacteur d'une usine sidérurgique destinée à produire de la fonte brute ou des avant-produits d'acier, de préférence dans un gazéificateur à fusion, et sachant que le produit en morceaux en vrac est chargé au moyen d'un dispositif de chargement qui présente au moins deux goulottes, de préférence à symétrie de révolution, caractérisé en ce que le dispositif de chargement présente un équipement de dispersion associé à au moins une des goulottes et destiné à élargir le flux de produit en vrac, équipement au moyen duquel au moins une partie du produit en vrac peut être répartie en direction - vue de dessus - radiale et/ou tangentielle, sachant que l'équipement de dispersion présente une chaîne, de préférence une chaîne à maillons ronds. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement de dispersion est disposé dans la goulotte. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, sachant que les goulottes sont disposées à la même distance de l'axe longitudinal vertical du réacteur. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'équipement de dispersion est disposé de manière rigide. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'équipement de dispersion est conçu mobile, mais sans entraînement mécanique. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'équipement de dispersion présente un certain nombre de bossages qui sont disposés sur la face intérieure de la goulotte. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne présente à des intervalles prédéfinis, qui de préférence varient les uns par rapport aux autres, un certain nombre d'éléments de dispersion, en particulier de nodules. Équipement de dispersion, de préférence à utiliser dans un dispositif selon une ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'équipement de dispersion présente un certain nombre de chaînes sur lesquelles est à nouveau respectivement prévu un certain nombre de nodules, sachant que les nodules voisins sont disposés à intervalles de préférence différents les uns des autres.






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