VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES REGENERATORS SOWIE REGENERATOR SELBST

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Regenerators, bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess oder einen chemischen Prozess, bei welchem zyklisch Kaltgas und Heißgas durch ein Schüttgut in jeweils entgegengesetzter Richtung geleitet wird, welches sich in einem Ringraum zwischen einem Heißrost und einem das Heißrost umgebenden Kaltrost befindet, und wobei in wiederkehrenden Zyklen eine Menge Schüttgut aus dem Ringraum entnommen wird, sowie ein Regenerator selbst, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.

[0002] Regeneratoren dieser Art werden bspw in der Stahlherstellung oder Stahlbehandlung für Temperaturen oberhalb von 800°C eingesetzt. Im Hochofen- und Konverterbetrieb dienen solche Regeneratoren zur Erzeugung von Heißwind, bei denen Temperaturen auch im Bereich von 1.200 °C gefordert sind. Regeneratoren dieser Art sind aus der US 2,272,108 bekannt.
Es ist ferner bekannt, dass diese Regeneratoren der oben genannten Bauart einen Ringraum zwischen einem inneren Heißrost und einem äußeren Kaltrost aufweisen, in dem das Schüttgut als Wärmeträger enthalten ist. Somit unterscheidet man zwei Betriebsphasen, eine Heißphase und eine Blas- oder Kaltphase. In der Heißphase werden heiße Gase durch die Schüttung geleitet, und die fühlbare Wärme darin gespeichert. In der Blas- oder Kaltphase werden Kaltgase in umgekehrter Richtung durch die Schüttung hindurch geleitet, wodurch die Wärme aus der Schüttung auf das Kaltgas übertragen wird. Heißrost und Kaltrost sind über Öffnungen oder Maschen so abgeschlossen, dass die Öffnungs- oder Maschenweite so gewählt ist, dass Gase ungehindert hindurchtreten können, aber das Schüttgut nicht. D.h. die Partikel- oder Korngröße des Schüttgutes, Pebbles genannt, ist größer als die Öffnungs- oder Maschenweite von Heißrost und Kaltrost.

[0003] Der Heißrost besteht dabei aus Schamottsteinen, oder aus Steinen aus anderen feuerfesten Materialien. Der Kaltrost besteht im Wesentlichen aus Lochblech.

[0004] Als Schüttgut (Pebbles) werden üblicherweise Kugeln aus keramischem Werkstoff, bspw aus Aluminiumoxyd verwendet.

[0005] Es ist zu berücksichtigen, dass sich das Schüttgut bei thermischer Beaufschlagung, d.h. beim Aufheizen ausdehnt. So kommt es im besagten Ringraum des Regenerators zu mechanischen Spannungen, und daraufhin zu zunehmender Kompaktierung die sowohl den Kaltrost als auch den Heißrost beschädigen kann. Diese Temperaturwechselbeanspruchung führt also dazu, dass sich das Schüttgut mehr und mehr kompaktiert, und damit den Heißrost auf Dauer zerstört.

[0006] Aus der EP 0 908 692 A2 ist es bekannt, aus dem Regenerator während des Durchleitens von Heißgas, also in der Heißphase, eine definierte Menge Schüttgut abzulassen, um die ausgeübte Druckspannung auf Heiß- und Kaltrost zu reduzieren. Dabei nehmen Hohlkammern des Heißrostes Schüttgut auf, welches durch thermische Ausdehnung in der Heißphase, Schüttgutmengen durch thermische Ausdehnung durch eine Öffnung durchschiebt. Das abgelassene Schüttgut wird über einen Transportgasstrom dann wieder nach oben zum Regenerator geführt, um es dort wieder einzufüllen.

[0007] Bereits durch die thermische Ausdehnung in der Heißphase und den dadurch bewirkten erzwungenen Durchtritt des Schüttgutes durch Öffnungen, sowie insbesondere durch den Transport desselben über einen Gasstrom werden die Körner (Pebbles) des Schüttgutes stark erodiert.
Hinzu kommt, dass die Pebbles im eingangs genannten Stand der Technik heiß abgelassen werden und durch den Transportgasstrom sehr schnell abgekühlt werden. Zur mechanischen Beanspruchung kommt somit noch die starke thermische Wechselbeanspruchung, was die Erosion der Pebbles noch weiter verstärkt.

[0008] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Regenerators, sowie einen Regenerator selbst dahingehend zu verbessern, dass das Schüttgut deutlich schonender behandelt, und auch die Reduktion der Druckspannungen im Regenerator effektiver erfolgt.

[0009] Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

[0011] Im Hinblick auf einen Regenerator selbst ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenen Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Regenerators sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben. Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass aus dem Schüttgut in der Kaltphase oder kurz vor der Phase der Heißgasbeaufschlagung eine definierte, mit Messmitteln ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes abgelassen wird.

[0012] Es wird also anders als im Stand der Technik das Schüttgut in der Kaltphase abgelassen und die Temperaturwechselbeanspruchung damit reduziert. Damit wird das Schüttgut erheblich schonender behandelt. Eine mechanische Verschiebung des Schüttgutes in der Kaltphase, oder kurz davor oder kurz danach ist somit erheblich weniger erosiv.

[0013] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge über eine Wäge- oder Füllmaßbestimmung geleitet wird, bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist. Dies heisst, dass die Menge des abgelassenen Schüttgutes genau auf die erwartbare thermische Ausdehnung berechnet und bemessen ist, oder bemessen werden kann.

[0014] Das Schüttgut, d.h. die Pebbles rieseln oder rollen dann unter Schwerkrafteinfluss nach unten heraus in ein Fördersystem, das bspw ein Becherwerk, oder ein anderer Vertikalförderer wie Taschenförderer oder Gurttaschenförderer sein kann. Dabei kann das Schüttgut zunächst in ein im Förderer enthaltenes oder beigestelltes Sammelgefäß einlaufen, von wo aus es dann über den Förderer nach oben gefördert werden kann.

[0015] In weiterer vorteilhafte Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge als Zwischenspeichermenge in einem Förderer oder einem Sammelbehälter zunächst zeitlich verweilend zwischengespeichert wird. Somit findet keine sofortige Rückverfüllung statt. Damit wirkt der Förderer oder der Sammelbehälter wie ein Zwischenspeicher.

[0016] Eine diesbezügliche wesentliche weitere Ausgestaltung ist, dass das Schüttgut im Förderer oder Sammelbehälter unbewegt solange verweilt, bis das Schüttgut vollständig abgekühlt ist, bevor es danach wieder zur Rückverfüllung weiter bewegt wird. So kann im oben beschriebenen Sinne, eine schonende, möglichst erosionsreduzierte mechanische Behandlung des Schüttgutes während der Rückverfüllung erfolgen, weil das Schüttgut dabei im UNBEWEGTEN Zustand zunächst erst vollständig abkühlen kann, bevor es wieder zur Rückverfüllung bewegt wird. D.h. es wird damit erzielt, dass das Schüttgut im warmen Zustand möglichst kaum bewegt, um die Erosion bei gegenseitigem Aneinanderreiben zu vermeiden.

[0017] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass bei der Bemessung der abzulassenden Schüttgutmenge die Ablassrohre in ihrem Volumen derart mitberücksichtigt werden, dass die nach Schließen von Schiebern an der Ablassleitung oder den Ablassleitungen noch ausrieselnde Schüttgutmenge in der gewünschten Zielmenge automatisch mitberücksichtigt wird. Wenn also beispielsweise die Schieber direkt am Boden des Regenerators, oder am obersten Ende der Ablassleitungen angeordnet sind, werden diese dann geschlossen, wenn die bereits ausgerieselte und in einem Becher gesammelte Schüttgutmenge plus die noch im Ablassrohr nach Schließen des Schiebers vorhandene und noch ausrieselnde Schüttgutmenge in Summe der vorbestimmten Ablassmenge entspricht.

[0018] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgelassene Schüttgutmenge nach Füllmaß- oder Gewichtsbestimmung über einen Förderer bspw ein Becherwerk nach oben zu einer Rückführung von Schüttgut in den Ringraum des Regenerators gefördert wird. Anders als im eingangs beschriebenen Stand der Technik wird das Schüttgut nicht über einen Gasstrom durch ein Rohr nach oben geleitet, sondern durch einen Förderer bspw ein Becherwerk, wodurch das Schüttgut ganz erheblich geringerer mechanischer Belastung ausgesetzt wird. Damit hat das Schüttgut selbst eine deutlich längere Standzeit.

[0019] In besonderer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Wäge- oder Füllmaßbestimmung integraler Bestandteil des Förderers, und somit des Rückförderungsprozesses des abgelassenen und wieder rückgeführten Schüttgutes ist.

[0020] Dadurch wird die Einrichtung in der Betriebsweise erheblich vereinfacht, und es braucht keine separate Massenbestimmung zwischen Ablassleitungen und Förderer vorgesehen werden.

[0021] In Bezug auf einen Regenerator der gattungsgemäßen Art besteht die Erfindung darin, dass die Bodenöffnung zum Ablassen des Schüttguts über eine Rohrleitung mit einem Förderer, vorzugsweise einem vertikal aufgestellten Becherwerk verbunden ist, in welches das Schüttgut einrieselt und von dort zum Regenerator nach oben zur Rückverfüllung des Schüttgutes in den Ringraum förderbar ist, und dass der Förderer bspw ein Becherwerk sowie die Schieber zum Ablassen als auch zum Rückverfüllen der abgelassenen Schüttgutmenge über eine Steuereinrichtung angesteuert betrieben werden, in welcher auch die Heiß- und Kaltzyklen des Regenerators geregelt werden.

[0022] Auf diese Weise wird das Schüttgut schonend abgelassen und zurück transportiert. Die Bemessung des Ablasses lässt sich ggfs temperaturabhängig bestimmen und so auf einfache Weise steuern. Auf diese Weise werden die Schüttgutpartikel (Pebbles) außerdem möglichst in der Kaltphase oder vor der Heißphase bereits abgelassen, so dass die Temeperaturwechselbeanspruchung des Schüttgutes, d.h. der Pebbles während des Ablasses reduziert, und damit eine zusätzlich mechanisch schonende Behandlung des Schüttgutes beim Ablass und bei der Rückverfüllung erfolgt.

[0023] Die Ablassmenge ist so dimensioniert, dass in der Heißphase mindestens die im Schüttgut bewirkte Ausdehnung und die damit einhergehende Volumenänderung durch den Schüttgutablass auf diese Weise kompensiert wird. Wesentlicher funktioneller Aspekt bleibt aber dennoch, dass hiermit einer Kompaktierung des Schüttgutes durch einem zunehmende Verdichtung der Zwischenräume zwischen den Schüttgutpartikeln entgegen gewirkt wird.

[0024] Damit werden außerdem in effektiver Weise Heißrost und Kaltrost mechanisch entlastet.

[0025] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Förderer oder ein vom Förderer bedienter Sammelbehälter integrale Wäge- oder Füllmaßbestimmungsmittel zumindest an einem der Förderteilvolumina, wie bspw Becher, Taschen etc, enthält, über welche die abgelassene Schüttgutmenge ermittelbar ist.

[0026] Auf diese Weise kann die abgelassene Schüttgutmenge in jedem Fall genau dimensioniert werden, auf die nach Erfahrungswerten zuvor ermittelte erwartbare thermische Ausdehnung. Das System ist somit in sich geschlossen steuer-/regelbar.

[0027] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Wäge- oder Füllmaßbestimmungsmittel des Förderers mit einer Steuereinrichtung derart korrespondieren, dass hierüber die Menge des abzulassenden Schüttgutes über die Ansteuerung des Schiebers der Bodenöffnung steuerbar ist, bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist, diese Schieber automatisch geschlossen werden.

[0028] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass dem Förderer am Schüttgutablass ein Sammelbehälter vorgeschaltet ist, welcher mit den Wäge- oder Füllmassbestimmungsmitteln zunächst unabhängig vom Becherwerk in der vorstehend beschriebenen Weise füllbar ist, und das Becherwerk anschließend die dort befüllte Schüttgutmenge aus dem Sammelbehälter nach oben transportiert.

[0029] So kann man die Wäge- oder Füllmassbestimmungsmittel zwar im Förderer oder Becherwerk integrieren, wobei aber bei dieser Variante die Gewichts- oder Füllmassbestimmung vom reinen Förderer separiert bleibt.

[0030] Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zwischen dem obersten Förderpunkt und dem Rückverfüllungungseingang in den Ringraum des Regenerators ein Schüttgutpuffer vorgeschaltet ist, über welchen das nach oben rückgeförderte Schüttgut zunächst kurzfristig zwischengelagert und sodann gesteuert in den Ringraum rückverfüllt wird. Dieser Schüttgutpuffer ist oder kann auch als Druckschleuse eingesetzt werden, weil bei der Umförderung und Rückführung des Schüttgutes während der Blas- oder Kaltphase ein Überdruck vorliegt. Für den Anlagenbetrieb mit nennenswertem Überdruck in der Blasphase ist dies sogar notwendig und vorteilhaft. Da hierzu ja ein Schieber zum Regenerator oben geöffnet werden muss, muss zuvor die über das Becherwerk rückgeförderte Menge in Gänze zunächst vorliegen, damit in einem möglichst kurzen Rückfüllvorgang das Schüttgut rückverfüllt werden kann.

[0031] In Bezug auf den Aufbau des Heißrostes ist in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet, dass das Heißrost aus Steinen mit einer polygonalen Trapezform nach Art von Tortenstücken gebildet ist, die zu einem Ring verlegt sind, und dabei eine Mehrzahl von Ringen übereinander gelegt sind.

[0032] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steine hohl bzw hohl gebohrt sind und auf der Heißrostinnenseite des Regenerators ein Loch mit einem runden Querschnitt und auf der zum Ringraum des Regenerators weisenden Außenseite ein Loch mit einem quadratischen Querschnitt aufweisen, welches wiederum mit einem keramischen Gitterstein verschlossen ist, dessen Maschenweite kleiner als der Durchmesser der Schüttgutpartikel (Pebbles) ist. Bei diesem Heißrost ist anders als in der eingangs zitierten EP 0 908 692 A2 ein Eindringen des Schüttgutes in Öffnungen oder Innenräume der Steine gezielt vermieden. Dadurch kommt es auch zu keinem im heißen Zustand quasi gewaltsam durch thermische Ausdehnung bewirkten erosiven expansiven Durchtritt durch Öffnungen des Heißrostes.

[0033] Ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt.

[0034] Es zeigt:

Figur 1: Regenerator im Querschnitt

Figur 2: Regenerator mit außen angeordnetem Becherwerk

Figur 3: Heißroststein im Detail

Figur 4: Ring aus Heißroststeinen

[0035] Figur 1 zeigt einen Regenerator 1 im Querschnitt. Der Innenraum 5 des Regenerators 1 wird von Heißgas beaufschlagt, und von einem gasdurchlässigen Heißrost 2 umschlossen. Beim Durchtritt des Heißgases durch den Heißrost 2 wird das Schüttgut aufgeheizt. Nach dem Aufheizvorgang wird sodann Kaltgas durchgeleitet, welches durch das heisse Schüttgut dann aufgeheizt wird. Im Schüttgut, wird also die vorher gespeicherte thermische Energie dann zum Heizen des Kaltgases genutzt.

[0036] Der Heißrost 2 ist von einem weiteren Mantel, dem Kaltrost 3 umgeben. Zwischen Heißrost 2 und Kaltrost 3 bildet sich somit ein zylindrischer Ringraum 4, in dem Schüttgut angeordnet ist.

[0037] Im vorliegenden Fall sind keramische Gitter vorgesehen, die verhindern, dass Schüttgut in den Heißrost 2 und/oder den beheizten Inneraum hineintreten.

[0038] Der mit dem Schüttgut (Pebbles) befüllte Zylinderraum 4 zwischen Heißrost 2 und Kaltrost 3 mündet unten im Regenerator 1 in die Ablassleitungen 10 aus.

[0039] Die Rückfüllung des abgelassenen und außerhalb des Regenerators 1 nach oben geförderten Schüttgutes erfolgt am Regenerator oben.
Dort sind Stutzen 7 und mit diesen verbundene Rohrleitungen angeordnet, die das rückverfüllte Schüttgut von oben über Schwerkraft wieder in den Zwischenraum 4 des Regenerators 1 führen.

[0040] Figur 2 zeigt den Regenerator 1 mit den Rohrleitungsführungen sowie der vom Regeneratorraum nach außen gelegten, ebenso erfindungsgemäßen Förderstrecke des unten abgelassenen und oben wieder rückverfüllten Schüttgutes. Der Regenerator, wie in Figur 2 gezeigt, weist wie bereits in Figur 1 zu erkennen, einen zylindrischen Außenmantel auf. Die beiden Enden des zylindrischen Mantels sind distal mittels Deckel 8 und 9 verschlossen. Im Bereich des unteren Deckels sind die Ablass-Rohrleitungen 10 angeordnet. Das Schüttgut fließt direkt vom zylindrischen Zwischenraum 4 des Regenerators 1 in die Ablass-Rohrleitungungen 10.

[0041] Die Rückverfüllung am oberen Ende des Regenerators 1 ist ebenfalls im dort angeordneten oberen Deckel 8 angeordnet. In der Vertikalen neben dem eigentlichen Regenerator 1 ist der Förderer 14 platziert. Am unteren Ende des Regenerators 1 sind die Ablass-Rohrleitungen 10 so angeordnet, dass unter Einwirkung der Schwerkraft das Schüttgut nach unten fließt, rollt oder rieselt. Da eine Mehrzahl von radial verteilt angeordneten Ablass-Rohrleitungen 10 vorgesehen sind, um einen gleichmäßigen Ablass von Schüttgut um den gesamten Umfang des zylindrischen Zwischenraumes 4 zu gewährleisten, sind die Rohrleitungen 10 über den gesamten Verlauf ihrer Länge in einer steten abfallenden Richtung platziert, so dass kein Syphoneffekt entsteht. Denn dann würde das Schüttgut dort unter der Schwerkraft nicht mehr abfließen können. Alle Rohrleitung laufen zusammen und münden in ein unter dem Förderer, der hier als Becherwerk dargestellt ist, oder in einen im Becherwerk unten integrierten Sammelbehälter 13. Dieser Behälter ist mit Füllmaß- oder Gewichtsermittlungsmitteln versehen. Die vor der Heißphase abzulassende Schüttgutmenge wird dabei so bemessen, dass es dem zuvor bestimmten, durch thermische Außdehnung des Schüttgutes bewirkten Volumenzuwachs entspricht. Wird also die diesbezüglich ermittelte Schüttgutmenge abgelassen, so entlastet dies den mechanischen Druck auf den Heißrost und den Kaltrost.
Am Beginn des Ablasses werden Schieber an den Ablass-Rohrleitungen 10 im Regenerator 1 geöffnet und es fließt Schüttgut ab. Dieses fließt dann durch die Ablass- Rohrleitungen 10 nach unten in das Sammelbehältnis 13 am oder im Förderer bzw Becherwerk. Wird dort der ermittelte Füllstand oder das ermittelte Gewicht der abzulassenden Schüttgutmenge erreicht, so wird der oder werden die Schieber wieder geschlossen.
Da auch die Ablass-Rohrleitungen 10 ein Volumen haben, muss bei der ermittelten abzulassenden Schüttgutmenge dieses "Totvolumen" mitberechnet werden, so dass die hier nicht weiter dargestellte Steuerung dieses beim definierten Schüttgutablass bzw der definierten Schütgutablassmenge mitberücksichtigt.

[0042] Ist diese abzulassende Schüttgutmenge erreicht, so wird der Förderer bzw das Becherwerk in Gang gesetzt, und fördert die abgelassene Schüttgutmenge nach oben, zum oberen Ende des Regenerators 1. Dort fließt sie wieder unter Schwerkrafteinfluss in ein Zwischenbehältnis 16, von wo aus sie wieder definiert, und ggfs mit mindestens einem weiteren Schieber über Rückführrohrleitungen 17 und 7 direkt in den im Regenerator 1 angeordneten Zwischenraum 4 zwischen Kaltrost 3 und Heißrost 2 rückverfüllt wird. Das besagte Zwischenbehältnis ist vorteilhafterweise eine Druckschleuse oder mit einer Druckschleuse verbunden, oder wird als Druckschleuse betrieben.
Die Förderung ist gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik aus den oben bereits genannten Gründen erheblich schonender für die Schüttgutpartikel (Pebbles) .

[0043] Figur 3 zeigt einen einzelnen Heißroststein 21. Der Aufbau des Heißrostes besteht aus diesen Steinen, die in übereinander gestapelten, jeweils versetzt zueinander angeordneten Ringen, Ring für Ring übereinander gestapelt sind, wie eine ringförmige Mauer.
Wie zu erkennen ist, sind die Steine 21 mit Durchgangsöffnungen versehen, die so platziert und konturiert sind, dass im verbauten Zustand das zum Inneren hin, also zum von dem Heißrost umgebenden Innenraum hin, als Ausmündungen 22 rund ausgebildet, und nach außen, also zum mit Schüttgut befüllten Zwischenraum hin als Ausmündungen 23 quadratisch ausgebildet sind. Die quadratischen Ausmündungen 23 sind dabei mit hitzebeständigen oder keramischen Gittern 24 verschlossen, so dass genau anders als im eingangs genannten Stand der Technik, keinerlei Schüttgut in das Innere der Steine 21 eindringen kann. Hierzu ist die Maschenweite der keramischen Gitter 24 kleiner als die kleinste Korngröße des Schüttgutes (Pebbles).
Fixiert sind die keramischen Gitter 24 in den Steinen 21 mit keramischem Kleber.

[0044] Figur 4 zeigt einen aus Heißroststeinen 21 zusammengefügten Ring. Der Heißrost besteht somit aus einer Mehrzahl von übereinander gelegten und miteinander verklebten Ringen, zu einer polygonalen Zylinderröhre wie in Figur 1 als Heißrost 2 dargestellt.

Bezugszeichen

[0045] 

1 Regenerator

2 Heißrost

3 Kaltrost

4 Zwischenraum für Schüttgut (Pebbles)

5 Inneraum, Heißgaseintritt Heizphase

7 Rückfüllstutzen / -leitungen

8 Oberer Regeneratordeckel

9 Unterer Regeneratordeckel

10 Untere Ablassrohrstutzen, Ablassrohrleitungen

11 Außenmantel des Regenerators

13 Sammelbehälter

14 Förderer (Becherwerk)

15 Rohrabschnitt

16 Oberes Zwischenbehältnis

17 Obere Rückfüllleitungen

20 Füllmaß- oder Gewichtsermittlungsmittel

21 Heißroststein

22 Ausmündung der Durchgangsöffnung im Heißroststein nach innen

23 Ausmündung der Durchgangsöffnung im Heißroststein zum Schüttgutzwischenraum

24 Gitter/Filter, keramisch

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Regenerators (1), bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess oder einen chemischen Prozess, bei welchem zyklisch Kaltgas und Heißgas in jeweils entgegengesetzter Richtung durch ein Schüttgut geleitet wird, welches sich in einem Ringraum (4) zwischen einem Heißrost (2) und einem den Heißrost (2) umgebenden Kaltrost (3) befindet, und wobei in wiederkehrenden Zyklen eine Menge Schüttgut aus dem Ringraum (4) entnommen und später wieder rückverfüllt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass aus dem Schüttgut in der Phase der Kaltgasbeaufschlagung oder kurz davor oder danach eine definierte, mit Messmitteln ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes (4) abgelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge über eine Wäge- oder Füllmaßbestimmung (20) gleitet wird, bis die definierte Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge als Zwischenspeichermenge in einem Förderer (14) oder Sammelbehälter (13) zunächst zeitlich verweilend zwischengespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schüttgut im Förderer oder Sammelbehälter unbewegt solange verweilt, bis das Schüttgut vollständig abgekühlt ist, bevor es danach wieder zur Rückverfüllung weiter bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Bemessung der abzulassenden Schüttgutmenge die Ablassrohre zum Ablassen des Schüttguts in ihrem Volumen derart mitberücksichtigt werden, dass die nach Schließen von Schiebern an der Ablassleitung oder den Ablassleitungen noch ausrieselnde Schüttgutmenge in der gewünschten Zielmenge automatisch mitberücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgelassene Schüttgutmenge nach Füllmaß- oder Gewichtsbestimmung über einen Förderer nach oben zu einer Rückführung von Schüttgut in den Ringraum des Regenerators geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wäge- oder Füllmaßbestimmung integraler Bestandteil des Förderers, und somit des Rückförderungsprozesses des abgelassenen und wieder rückgeführten Schüttgutes ist.

8. Regenerator (1), bspw in Form eines Pebble Heaters, zur Erzeugung von Heißwind für einen Stahlerzeugungs-/- behandlungsprozess, oder einen chemischen Prozess, mit einem Schüttgut, durch welches zyklisch wechselnd Kaltgas und Heißgas geleitet wird, wobei sich das Schüttgut in einem Ringraum (4) zwischen einem Heißrost (2)und einem den Heißrost (2) umgebenden Kaltrost (3) befindet, und der Ringraum (4) mit mindestens einer mit Schiebern verschließbaren und öffenbaren Bodenöffnung versehen ist, sowie mit Mitteln zur Rückförderung des abgelassenen Schüttgutes in den Regenerator, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bodenöffnung über eine Rohrleitung (10) mit einem Förderer (14) verbunden ist, in welchen das Schüttgut einrieselt und von dort zum Regenerator nach oben zur Rückverfüllung des Schüttgutes in den Ringraum (4) förderbar ist, und dass der Förderer (14) sowie die Schieber zum Ablassen als auch zum Rückverfüllen der abgelassenen Schüttgutmenge über eine Steuereinrichtung angesteuert betrieben werden, in welcher auch die Heiß- und Kaltzyklen des Regenerators geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerator (1) derart ausgebildet ist, dass aus dem Schüttgut in der Phase der Kaltgasbeaufschlagung oder kurz davor oder danach eine definierte, mit Messmitteln ermittelte Menge an Schüttgut durch Bodenöffnungen des Ringraumes (4) abgelassen wird.

9. Regenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (14) ein Vertikalförderer in Form eines Becherwerkes, oder Taschenförderers, oder Gurttaschenförderers ist.

10. Regenerator nach Anspruch 8, oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (14) oder ein vom Förderer bedienter Sammelbehälter integrale Wäge- oder Füllmaßbestimmungsmittel (20) enthält, oder zumindest an einem der Füllbecher oder Taschen des Förderers enthält, über welche die abgelassene Schüttgutmenge ermittelbar ist.

11. Regenerator nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wäge- oder Füllmaßbestimmungsmittel (20) des Förderers mit einer Steuereinrichtung derart korrespondiert, dass hierüber die Menge des abzulassenden Schüttgutes über die Ansteuerung des Schiebers der Bodenöffnung bis die Menge an abzulassendem Schüttgut erreicht ist, steuerbar ist.

12. Regenerator nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Förderer (14) am Schüttgutablass ein Sammelbehälter (13) vorgeschaltet ist, welcher mit den Wäage- oder Füllmassbestimmungsmitteln (20) zunächst unabhängig vom Förderer in der vorstehend beschriebenen Weise füllbar ist, und der Förderer anschließend die dort befüllte Schüttgutmenge aus dem Sammelbehälter nach oben transportiert.

13. Regenerator nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem obersten Förderpunkt des Förderers und dem Rückverfüllungungseingang in den Ringraum (4) des Regenerator ein Schüttgutpuffer (16) vorgeschaltet ist, über welchen das nach oben rückgeförderte Schüttgut zunächst kurzfristig zwischengelagt und sodann gesteuert in den Ringraum rückverfüllt wird.

14. Regenerator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schüttgutpuffer (16) eine Druckschleuse ist.

15. Regenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heißrost (2) aus Steinen (21) mit einer polygonalen Form in geometrischer Form eines Tortenstückes gebildet ist, die zu einem Ring verlegt sind, und dabei eine Mehrzahl von Ringen übereinander gelegt sind.

16. Regenerator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steine (21) hohl sind bzw hohl gebohrt sind und auf der Heißrostinnenseite des Regenerators ein Loch mit einem runden Querschnitt (22) und auf der zum Ringraum des Regenerators weisenden Außenseite ein Loch mit einem quadratischen Querschnitt (23) aufweisen, welche wiederum mit keramischen Gittersteinen (24) verschlossen sind, deren Maschenweite kleiner als der Durchmesser der Schüttgutpartikel (Pebbles) ist.

Claims

1. Method for operating a regenerator (1), for example in the form of a pebble heater, for generating hot air for a steel production/treatment process or for a chemical process, in which cold gas and hot gas are cyclically passed in respectively opposite directions through bulk material which is located in an annular space (4) between a hot grate (2) and a cold grate (3) surrounding the hot grate (2), and wherein in recurring cycles a quantity of bulk material is removed from the annular space (4) and is subsequently added back in, characterized in that a defined quantity of bulk material, determined using measuring means, is discharged through bottom openings of the annular space (4) in the cold gas charging phase or shortly before or after.

2. Method according to Claim 1,
characterized in that
the discharged quantity of bulk material is routed via a weighing or fill level determining means (20) until the defined quantity of bulk material that is to be discharged is reached.

3. Method according to Claim 1 or 2,
characterized in that
the discharged quantity of bulk material is at first stored temporarily in a conveyor (14) or collecting container (13) as an intermediate storage quantity.

4. Method according to Claim 3,
characterized in that
the bulk material remains stationary in the conveyor or collecting container until the bulk material has cooled completely, before it is then moved on for refilling.

5. Method according to one of the preceding Claims 1 to 4,
characterized in that
when measuring the quantity of bulk material that is to be discharged, the volume of the discharge pipes for discharging the bulk material is taken into account so as to automatically take into account that quantity of bulk material still coming out after closure of gates on the discharge line(s).

6. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
after determining the fill level or the weight, the discharged quantity of bulk material is conveyed upwards by means of a conveyor for the purpose of returning bulk material to the annular space of the regenerator.

7. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
the weighing or fill level determining means is an integral part of the conveyor, and thus of the process for recirculating the discharged and returned bulk material.

8. Regenerator (1), for example in the form of a pebble heater, for generating hot air for a steel production/treatment process or for a chemical process, having bulk material through which cold gas and hot gas are passed in cyclical alternation, wherein the bulk material is located in an annular space (4) between a hot grate (2) and a cold grate (3) surrounding the hot grate (2), and the annular space (4) is provided with at least one bottom opening that can be closed and opened by means of gates, and with means for returning the discharged bulk material to the regenerator, for the purpose of carrying out the method according to one of Claims 1 to 7, wherein the bottom opening is connected via a pipeline (10) to a conveyor (14) into which the bulk material flows and can thence be conveyed upward, to the regenerator, to refill the bulk material in the annular space (4), and in that the conveyor (14) and the gates for discharging and also for refilling the discharged quantity of bulk material can be operated in a controlled manner by a control device which also regulates the hot and cold cycles of the regenerator, characterized in that the regenerator (1) is designed such that a defined quantity of bulk material, determined using measuring means, is discharged through bottom openings of the annular space (4) in the cold gas charging phase or shortly before or after.

9. Regenerator according to Claim 8, characterized in that the conveyor (14) is a vertical conveyor in the form of a bucket elevator or pocket conveyor, or belt pocket conveyor.

10. Regenerator according to Claim 8 or 9, characterized in that the conveyor (14) or a collecting container served by the conveyor contains integrated weighing or fill level determining means (20), or contains these at least at one of the buckets or pockets of the conveyor, by means of which it is possible to determine the discharged quantity of bulk material.

11. Regenerator according to Claim 10,
characterized in that
the weighing or fill level determining means (20) of the conveyor corresponds with a control device such that it is thereby possible to control the quantity of bulk material to be discharged, by controlling the gate of the bottom opening, until the quantity of bulk material that is to be discharged is reached.

12. Regenerator according to Claim 10 or 11,
characterized in that
at the bulk material outlet, a collecting container (13) is positioned upstream of the conveyor (14), which container can be filled in the previously described manner with the weighing or fill level determining means (20), initially independently of the conveyor, and the conveyor then lifts the quantity of bulk material, filled there, from the collecting container.

13. Regenerator according to Claim 12,
characterized in that
between the uppermost conveying point of the conveyor and the refill inlet into the annular space (4), there is a bulk material buffer (16) which is positioned upstream of the regenerator and by means of which the bulk material from which has been recirculated upward is first briefly stored and can then be returned in a controlled manner to the annular space.

14. Regenerator according to Claim 13,
characterized in that
the bulk material buffer (16) is a pressure lock.

15. Regenerator according to one of Claims 9 to 14,
characterized in that
the hot grate (2) is formed of bricks (21) with a polygonal shape in the geometric shape of a wedge, which are laid out to form a ring, and in so doing a plurality of rings are laid one above the other.

16. Regenerator according to Claim 13,
characterized in that
the bricks (21) are hollow or drilled out and have a round-cross-section hole (22) on the hot grate inner side of the regenerator and a square-cross-section hole (23) on the outer side, facing the annular space of the regenerator, which holes are in turn closed with ceramic checker bricks (24) whose mesh width is smaller than the diameter of the bulk material particles (pebbles).

Revendications

1. Procédé d'exploitation d'un régénérateur (1), par exemple sous la forme d'un « pebble heater », pour la production de vent chaud pour un processus de production ou de traitement de l'acier ou un processus chimique, dans lequel du gaz froid et du gaz chaud sont acheminés cycliquement dans des directions respectivement opposées à travers une matière en vrac qui se trouve dans un espace annulaire (4) entre une grille chaude (2) et une grille froide (3) entourant la grille chaude (2), et dans lequel, dans des cycles récurrents, une certaine quantité de matière en vrac est extraite de l'espace annulaire (4) et y est plus tard à nouveau ramenée, caractérisé en ce que dans la phase de l'alimentation en gaz froid ou peu avant ou peu après, une quantité définie de matière en vrac déterminée par des moyens de mesure est évacuée de la matière en vrac par des ouvertures de fond de l'espace annulaire (4).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de matière en vrac évacuée est acheminée par une détermination de mesure de remplissage ou de pesage (20) jusqu'à ce que la quantité définie de matière en vrac à évacuer soit atteinte.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité de matière en vrac évacuée est accumulée de manière intermédiaire en rétention en premier lieu temporairement, en tant que quantité d'accumulation intermédiaire, dans un transporteur (14) ou un récipient de collecte (13).

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière en vrac est retenue immobile dans le transporteur ou le récipient de collecte assez longtemps pour que la matière en vrac soit complètement refroidie, avant d'être ensuite à nouveau remise en mouvement pour le remplissage de retour.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes 1 à 4, caractérisé en ce que lors de la mesure de la quantité de matière en vrac à évacuer, les tuyaux d'évacuation pour l'évacuation de la matière en vrac sont pris en considération en ce qui concerne le volume de telle sorte que la quantité de matière en vrac encore en ruissellement après la fermeture de registres sur la conduite d'évacuation ou les conduites d'évacuation soit automatiquement prise en compte dans la quantité cible souhaitée.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de matière en vrac évacuée est acheminée après détermination de poids ou de mesure de remplissage sur un transporteur vers le haut jusqu'à un retour de matière en vrac dans l'espace annulaire du régénérateur.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de mesure de remplissage ou de pesage fait partie intégrante du transporteur, et ainsi du processus de refoulement de la matière en vrac évacuée et à nouveau réintroduite.

8. Régénérateur (1), par exemple sous la forme d'un « pebble heater », pour la production de vent chaud pour un processus de production ou de traitement de l'acier, ou un processus chimique, avec une matière en vrac à travers laquelle du gaz froid et du gaz chaud sont acheminés cycliquement et alternativement, dans lequel la matière en vrac se trouve dans un espace annulaire (4) entre une grille chaude (2) et une grille froide (3) entourant le grille chaude (2), et l'espace annulaire (4) est pourvu d'au moins une ouverture de fond qui peut être fermée et ouverte par des registres, ainsi que de moyens pour le refoulement de la matière en vrac évacuée dans le régénérateur, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'ouverture de fond est reliée à un transporteur (14) par une conduite tubulaire (10), dans lequel la matière en vrac ruisselle et de là peut être transportée vers le haut jusqu'au régénérateur pour ramener la matière en vrac dans l'espace annulaire (4), et le transporteur (14) ainsi que les registres sont commandés en entraînement aussi bien pour évacuer que pour ramener la quantité de matière en vrac évacuée par un dispositif de commande, dans lequel également les cycles de chauffage et de refroidissement du régénérateur sont réglés, caractérisé en ce que le régénérateur (1) est conçu de telle sorte que dans la phase d'alimentation en gaz froid ou peu avant ou peu après, une quantité définie de matière en vrac déterminée par des moyens de mesure soit évacuée de la matière en vrac par des ouvertures de fond de l'espace annulaire (4).

9. Régénérateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le transporteur (14) est un transporteur vertical sous la forme d'un élévateur à godets, ou d'un transporteur à poches, ou d'un transporteur à bande et poches.

10. Régénérateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le transporteur (14) ou un récipient de collecte servant de transporteur contient des moyens de détermination de mesure de remplissage ou de pesage (20) intégrés, ou en contient au moins sur l'un des godets ou l'une des poches de remplissage du transporteur, moyens par lesquels peut être déterminée la quantité de matière en vrac évacuée.

11. Régénérateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de détermination de mesure de remplissage ou de pesage (20) du transporteur correspondent à un dispositif de commande de telle sorte que par ces moyens la quantité de la matière en vrac à évacuer puisse être commandée par la commande du registre de l'ouverture de fond jusqu'à ce que la quantité de matière en vrac à évacuer soit atteinte.

12. Régénérateur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'un récipient de collecte (13) est raccordé en amont du transporteur (14) à la sortie de matière en vrac, lequel peut être rempli par les moyens de détermination de mesure de remplissage ou de pesage (20) en premier lieu indépendamment du transporteur, de la manière décrite plus haut, et le transporteur transporte ensuite vers le haut la quantité de matière en vrac qui y est accumulée en dehors du récipient de collecte.

13. Régénérateur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'entre le point d'alimentation le plus haut du transporteur et l'entrée de remplissage de retour de la matière dans l'espace annulaire (4) du régénérateur est raccordé en amont un tampon de matière en vrac (16) grâce auquel la matière en vrac refoulée vers le haut est en premier lieu provisoirement entreposée de manière intermédiaire et est ensuite commandée pour être ramenée dans l'espace annulaire.

14. Régénérateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le tampon de matière en vrac (16) est un sas sous pression.

15. Régénérateur selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la grille chaude (2) est constituée de pierres (21) ayant une forme polygonale sous la forme géométrique d'une part de tarte, qui sont positionnées selon un anneau et sont ainsi entassées les unes sur les autres suivant une pluralité d'anneaux.

16. Régénérateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les pierres (21) sont creuses ou sont forées en creux et comprennent sur le côté intérieur de la grille chaude du régénérateur un trou à section transversale ronde (22) et sur le côté extérieur faisant face à l'espace annulaire du régénérateur, un trou à section transversale quadrangulaire (23), lesquels sont à leur tour obturés par des briques en céramique (24) dont la largeur de maille est plus petite que le diamètre des particules de matière en vrac (les pebbles).

Zeichnung