[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abkühlen von gebranntem Material,
wie Sinter oder Pellets, das nach dem Verlassen einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage
gebrochen und in einem eigenen Kühler mit eingeblasener Luft gekühlt wird, sowie auf
eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
[0002] Der zunehmende Bedarf an Rohstahl und Roheisen muß überwiegend durch den Bezug aufbereiteter,
also feinkörnig anfallender Eisenerze gedeckt werden. Dabei hat sich für die Agglomeration
dieser feinkörnigen Erze und Konzentrate einerseits das Sinterverfahren und anderseits
das Pelletieren durchgesetzt und sowohl das Sintern, insbesondere das Sintern von
Feinerzen, als auch das Brennen von Pellets wird heute fast ausschließlich in kontinuierlich
arbeitenden Ofenanlagen, also Wanderrostanlagen, durchgeführt, da nur so die erforderliche
hohe Durchsatzmenge zu erreichen ist. Das Material verläßt die Ofenanlage nach Durchgang
einer Zündzone und einer Wärmebehandlungszone als heißer Sinterkuchen oder als gebrannte
Pelletsschicht und muß nachfolgend in eigenen, ebenfalls kontinuierlich arbeitenden
Kühlern gekühlt werden, wozu es gebrochen und mit Kühlluft beaufschlagt wird. Zur
Kühlung dieses heißen, stückigen Materials werden nun bisher gerade Kühler, Druck-Ringkühler,
Zellenkühler oder Abstreifkühler verwendet, die sich zwar in der Konstruktion unterscheiden,
aber nach dem gleichen Verfahren arbeiten, und zwar wird das heiße Material in einer
dünnen Schicht großflächig verteilt und im Querstrom gekühlt. Dadurch sind sehr große
Kühlluftmengen notwendig, was zur Folge hat, daß die Temperatur der Luft nach der
Kühlung nur etwa 200° C beträgt, wodurch eine Rückführung dieser Kühlwärme zur Wärmebehandlung
des Materials in der Ofenanlage unwirtschaftlich ist und die Abluft meistens ohne
weitere Nutzung in die Atmosphäre abgegeben wird. Ein weiterer Nachteil dieser Querstromkühlung
liegt darin, daß das Material vor dem Eintritt in den Kühler gesiebt werden muß. Diese
Warmabsiebung der feinen Teilchen ist erforderlich, um den Durchgang der Kühlluft
durch das stückige Material nicht zu behindern.
[0003] Es wurde auch schon versucht, wenigstens einen Teil der Kühlwärme beim Brennprozeß
wieder zu verwerten, in dem der Kühlluftstrom nach der Kühlung geteilt und nur der
wärmere Teil, der etwa eine Temperatur von etwa 340
0C erreicht, dem Brennprozeß zugeführt wird. Der Wärmeinhalt der restlichen Kühlluft
geht hier jedoch verloren.
[0004] Zum Brennen von Pellets ist es auch bereits bekannt, eine Wanderrostanlage mit einem
Schachtofen zu kombinieren, wobei die Pellets im Schachtofen fertiggebrannt und gekühlt
werden und die Kühlluft aus der Kühlzone direkt in die Brennzone des Schadtofens eindringt.
Dies bringt einen ziemlichen Bauaufwand für den Schachtofen , mit sich, der noch dazu
nur eine geringe Durchsatzleistung aufweist, so daß einer Bandanlage mindestens zwei,
vorzugsweise aber drei bis sechs Schachtöfen zugeordnet werden müssen.
[0005] Aus der Klinker-Industrie ist an sich auch schon ein reines Gegenstromkühlen bekannt,
wozu ein unmittelbar an einen Drehofen anschließender Schachtkühler Verwendung findet.
Dieser "chachtkühler ist allerdings mit einem Walzenrost ausgerüstet und daher für
Sinter-oder Pelletieranlagen unbrauchbar. Eine Auslegung eines solchen Kühlers für
höhere Leistungen, wie sie beispielsweise eben bei Sinteranlagen notwendig sind, würde
zu einem nicht akzeptablen Verschleiß des Walzenrostes führen. Außerdem wird hiebei
die Kühlluft im Kreislauf geführt und nicht für einen Brennprozeß weiterverwendet.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlverfahren der eingangs geschilderten
Art anzugeben, das ohne besonderen Aufwand in wirtschaftlicher Weise eine praktisch
vollständige Rückführung der Kühlwärme in den Brennprozeß ermöglicht. Außerdem soll
eine einfache, zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen
werden.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Kühlluft im Gegenstrom durch das
den Kühler durchwandernde Material gedrückt und anschließend die gesamte Luftmenge
der Wärmebehandlungszone in der Ofenanlage zugeführt. Durch die Gegenstromkühlung
kann die erforderliche Kühlluftmenge im Vergleich zur Querstromkühlung klein gehalten
werden und die Kühlluft wird beim Durchgang durch das zu kühlende Material praktisch
bis auf die Eintrittstemperatur dieses Materials in den Kühler, d. h. ca.auf 500 bis
600° C, aufgewärmt. Auf Grund dieser hohen Temperatur ist daher eine wirtschaftliche
und vollständige Verwertung der Kühlluft möglich und die gesamte Kühlwärme kann dem
Brennprozeß rückgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine Einsparung von zusätzlichen
Brennstoffen für die Wärmebehandlungszone der Ofenanlage, was nicht nur eine Verbesserung
der Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage, sondern auch eine Erleichterung der Umweltschutzmaßnahmen
mit sich bringt, da Schadstoffe ja hauptsächlich aus dem Brennstoff stammen. Da außerdem
der gesamte Kühlluftstrom der Ofenanlage zugeführt wird, ist auch keine Entstaubung
von aus dem Kühler ins Freie abzuführender Kühlluft erforderlich. Wird darüber hinaus
die Strömungsgeschwindigkeit der im Gegenstrom geführten Kühlluft richtig ausgelegt,
kann auf einfachste Weise gleichzeitig eine Windsichtung und damit die Abtrennung
des heißen Feinanteiles am zu kühlenden Material vor der Kühlung durchgeführt werden,
so daß sich eine separate Warmabsiebung nach dem Brechen des Materials und vor dem
Kühler erübrigt.
[0008] In einer besonders günstigen Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die aus der Ofenanlage austretende gebrannte Materialschicht der Höhe nach in einen
unteren heißeren und einen oberen kühleren Teil getrennt und nur die heißeren Teile
werden zum Kühler weitergeleitet. Wie Messungen gezeigt haben, weist die aus dem Ofen
kommende gebrannte Materialschicht in ihrem unteren Drittel eine Temperatur von ca.1100°C
auf, während ihr oberer Teil, etwa zwei Drittel der Schichthöhe, fast bis auf Raumtemperatur
abgekühlt ist. Dabei erfolgt der Temperaturübergang nicht stetig, sondern in engen
Dickenbereichen. Die Materialschicht kann daher in einen heißen und einen kalten Teil
aufgespalten werden, wobei nur der heiße Materialanteil von ca.900° C dem Kühler zugeführt
zu werden braucht und der kalte Anteil von ca.30° C direkt zur Kaltsiebung weitergefördert
werden kann. Da somit gleichmäßig höher temperiertes Material in den Kühler gelangt,
wird auch die Kühlluft auf eine höhere Temperatur erwärmt und ist wirtschaftlicher
verwertbar. Dazu kommt noch, daß die zu kühlende Materialmenge geringer bleibt.
[0009] Da beim Kühlen auch eine Windsichtung erfolgt, kann zur Abtrennung des von der Kühlluft
mitgerissenen und heißen Rückgutes, das ist der heiße Feinanteil des zu kühlenden
Materials, erfindungsgemäß der aus dem Kühler kommende Luftstrom vor der Wärmebehandlungszone
durch einen Feststoffabscheider geführt werden.
[0010] Um auf einfache, allen Anforderungen gerecht werdende Weise das erfindungsgemäße
Verfahren durchführen zu können, wird eine Vorrichtung mit einem stehenden Schachtkühler
verwendet, die nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist,
daß der Schachtkühler einen an sich bekannten, quer bewegbaren, ringförmigen Schubtisch
aufnimmt, der mit einer pyramiden- oder kegelförmigen Materialrutsche zusammenwirkt,
die koaxial zum Schachtkühler mit Abstand über dem Schubtisch angeordnet ist und mit
ihrer Spitze unterhalb des Mündungsbereiches eines über einen Brecher od. dgl. mit
dem Materialausgang der Ofenanlage in Verbindung stehenden Füllschachtes liegt, und
daß die Eintrittsöffnung für die Kühlluft im Bereich des Schubtisches vorgesehen ist
und der Kühler mit einem sich verjüngenden Oberteil an eine zur Wärmebehandlungszone
der Ofenanlage führende Rohrleitung anschließt. Das ständig in den Kühler über den
Füllschacht eingebrachte Material wird durch das Zusammenwirken von Materialrutsche
und Schubtisch ringförmig aufgeteilt und stetig ausgetragen. Die von unten nach oben
strömende Kühlluft findet eine große Angriffsfläche und kann das Material gut durchsetzen.
Dabei ergibt sich eine sehr gleichmäßige Kühlung des Materials, da einerseits die
Austragsgeschwindigkeit für das Material am Außenumfang des Schubtisches größer als
am Innenumfang und anderseits wegen des Schüttkegels auch die Massenstromdichte der
Kühlluft an der Außenseite größer als im Zentrum des Schachtkühlers ist, so daß die
größere Durchsatzgeschwindigkeit des Materials mit der größeren Kühlgeschwindigkeit
infolge größerer Massenstromdichte der Luft konform geht. Der Schubtisch, der exzentrisch
und oszillierend angetrieben wird, bedarf keines besonderen Konstruktionsaufwandes
und ist überaus verschleißfest. Er erlaubt eine sehr großflächige Austragung des Materials,
so daß selbst bei niedriger Bauhöhe des Kühlers eine hohe Durchsatzleistung erreicht
werden kann.
[0011] Günstig ist es weiters, wenn der Schachtkühler erfindungsgemäß im Bereich der Materialrutsche
seitlich umlaufende Leitbleche od. dgl. aufweist, die zusammen mit der Materialrutsche
eine auf den Schubtisch gerichtete Materialführung bilden. Dadurch wird nicht nur
ein störungsfreier Durchsatz des Materials durch den Kühler gesichert, sondern auch
die zwischen dem heißen und dem bereits gekühlten Material eingeblasene Kühlluft gezwungen,
zur Gänze durch das abwandernde Material zu strömen und die volle Kühlwirkung zu erbringen.
[0012] Eine Beschleunigung der Abkühlung kann auch dadurch erreicht werden, daß erfindungsgemäß
in der Materialrutsche Luftdurchtrittsöffnungen vorgesehen sind, durch die auch hier
Kühlluft in das an der Rutsche abgleitende Material eindringen kann.
[0013] Da das in den Kühler eingebrachte Material an seiner Oberfläche durch die entweichende
Kühlluft gleichzeitig luftgesichtet wird und somit im Kühlluftstrom heißes Rückgut
enthalten ist, kann vorteilhafterweise in die Rohrleitung zwischen Kühler und Wärmebehandlungszone
ein Feststoffabscheider eingebaut sein, mit dem dieses heiße Rückgut von der Kühlluft
getrennt wird.
[0014] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem Kühler eine
Trenneinrichtung zum Teilen des gebrannten Materials in einen heißeren und einen kühleren
Teil vorgeordnet, wobei die Trenneinrichtung einen zum Füllschacht des Kühlers führenden
Förderschacht für die heißeren und einen zur Kaltabsiebung od. dgl. führenden Förderschacht
für die kühleren Teile aufweist. Da die aus dem Brennofen kommende Materialschicht
der Höhe nach sehr unterschiedliche Temperaturen aufweist, ist durch eine solche Trenneinrichtung
eine Abspaltung des kühleren Materials möglich, das nicht mehr dem Kühler zugeführt
werden muß und gleich zur Kaltsiebung kommen kann. Der verbleibende heißere Anteil
des Materials wird dem Füllschacht des Kühlers zugeliefert und im Kühler gekühlt,
wodurch einerseits heißere Luft aus dem Kühler in die Wärmebehandlungszone gelangt
und anderseits nur eine geringere Materialmenge durch den Kühler wandern muß.
[0015] Um auf einfache Weise eine Trennung der Materialschicht in einen heißeren und einen
kühleren Teil zu erreichen, besteht erfindungsgemäß die Trenneinrichtung aus einem
von unten nach oben schlagenden keilförmigen Hammerwerkzeug, beispielsweise Preßlufthammer,
und einem das gebrannte Material von der Ofenanlage in den Wirkungsbereich des Werkzeuges
bringenden Führungsrost od. dgl. Das von der Ofenanlage kommende heiße Material wird
so vom Führungsrost erfaßt, in seiner Bahn entsprechend umgelenkt und von oben dem
Werkzeug zugeführt, wodurch es aufgespaltet wird. Das keilförmige Werkzeug trennt
dabei nicht nur die Materialstükke, sondern bildet gleichzeitig auch Abgleitflächen
für die abgespaltenen Materialteile.
[0016] Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Führungsrost gegenüber der Werkzeugmittelebene
verstellbare Endabschnitte aufweist. Durch diese Verstellung des Rostes gegenüber
der Wirkrichtung des Werkzeuges ist es möglich, das Verhältnis der aufgespaltenen
Materialteile zu variieren und die Temperatur bzw. Menge des dem Kühler bzw. der Kaltsiebung
zukommenden Anteiles zu beeinflussen.
[0017] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch dargestellt, und zwar
zeigen
Eig. 1 die gesamte Sinteranlage,
Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Kühlers und
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Trenneinrichtung.
[0018] In einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage 1 zum Sintern von Feinerzen od. dgl.
wird das zu sinternde Material über eine Aufgabevorrichtung 2 auf einen Wanderrost
3 aufgebracht, der es durch eine Zündzone 4 und eine Wärmebehandlungszone 5 führt.
Ein Saugzuggebläse 6 leitet die beim Sinterprozeß anfallenden kühleren Abgase ins
Freie, während die heißeren Abgase über ein Gebläse 7 wieder zurück in die Zündzone
4 gefördert werden. Der fertig gesinterte Sinterkuchen 8 fällt nach Verlassen der
Ofenanlage vom Wanderrost 3 in größeren Stücken ab und kommt in einen Stachelbrecher
9, wo er kleinstückig gebrochen wird. Der gebrochene Sinterkuchen gelangt dann über
einen Füllschacht 10 in einen Schachtkühler 11, den er durch einen Entleerungsschacht
12 und eine Austragrinne 13 abgekühlt verläßt (Pfeile 8'). Zur Kühlung des gesinterten
Materials wird über ein Gebläse 14 Kühlluft in den Kühler 11 geblasen, wo sie die
Beschickung im Gegenstrom durchdringt. Die erwärmte Kühlluft wird nach oben über eine
Rohrleitung 15 abgezogen, einem Feststoffabscheider 16 zugeführt, der sie vom heißen
Rückgut befreit, und anschließend zur Gänze durch die Leitung 17 der Wärmebehandlungszone
5 zugeführt, so daß praktisch die gesamte Kühlwärme beim Sinterprozeß wieder verwertbar
ist.
[0019] Der Schachtkühler 11, der einen runden oder auch eckigen Querschnitt aufweisen kann,
besitzt einen sich nach oben verjüngenden Oberteil 11a, der an die Rohrleitung 15anschließt,
und einen trichterförmigen Unterteil 11b, der in den Entleerungsschacht 12 übergeht.
Der Schachtkühler 11 nimmt einen ringförmigen Schubtisch 18 auf, der auf einem Kreuzträger
19 quer bewegbar lagert und mittels eines Antriebes 20 in exzentrische oder oszillierende
Bewegung versetzt werden kann. Mit Abstand über dem Schubtisch 18 ist am Kreuzträger
19 eine kegel- oder pyramidenförmige Materialrutsche 21 fest montiert, die mit dem
Schubtisch 18 zusammenwirkt. Die Spitze der Materialrutsche 21 liegt unterhalb des
Mündungsbereiches 22 des Füllschachtes 10, so daß das zu kühlende gebrochene Sintermaterial
8a durch die Materialrutsche 21 gleichmäßig verteilt auf den Schubtisch 18 aufgebracht
und durch die Schubtischbewegung gleichmäßig sowohl an der Außenseite des Schubtisches
als auch durch den Spalt zwischen Schubtisch und Materialrutsche an der Innenseite
des Schubtisches ausgetragen wird. Seitlich am Schachtkühler umlaufende Leitbleche
23 dienen zur Regulierung des Materialflusses sowie zur Leitung der Kühlluft durch
den Materialstrom. Die Kühlluft wird nun durch das Gebläse 14 im Bereich des Schubtisches
18, also zwischen dem bereits gekühlten Material und dem noch heißen Material durch
Eintrittsöffnungen 14' in den Schachtkühler 11 eingeblasen und durchdringt das zu
kühlende Material im Gegenstrom, wie durch die Pfeile 24 angedeutet. Der Füllschacht
10 ist nun genügend lang ausgebildet, so daß das eingebrachte Sintermaterial 8a selbstdichtend
wirkt und nur minimale Kühlluftmengen durch den Kühlschacht entweichen können. Ähnliches
gilt beim Entleerungsschacht 12, wenn dieser genügend lang ist, doch kann bei geringer
Bauhöhe durchaus auch ein bekanntes Doppelklappensystem zur Abdichtung verwendet werden.
[0020] Um eine beschleunigte Abkühlung zu erreichen, können in der Materialrutsche 21 zusätzliche
Luftdurchtrittsöffnungen 25 vorgesehen sein, was beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 angedeutet ist.
[0021] Wie in Fig. 4 veranschaulicht, kann nun dem Kühler 11 eine Trenneinrichtung 26 vorgeordnet
sein, die den Sinterkuchen 8 der Höhe nach in zwei Teile teilt. Wie Messungen ergaben,
ist der Sinterkuchen nämlich an seiner auf dem Wanderrost 3 aufliegenden Seite wesentlich
heißer als auf seiner freien Oberfläche, so daß durch diese Trenneinrichtung 26 dem
Kühler 11 nur der heißere Anteil zugeführt zu werden braucht und der kühlere Anteil
gleich beispielsweise einer Kaltsiebung unterzogen werden kann. Die Trenneinrichtung
26 besteht nun aus einem von unten nach oben schlagenden keilförmigen Preßlufthammer
27, der mit einem Führungsrost 28 zusammenwirkt. Die vom Wanderrost abfallenden Sinterkuchenstücke
8b werden durch den Führungsrost 28 beidseitig erfaßt und in den Wirkungsbereich des
Hammers 27 gebracht, der sie in einen kühleren Anteil 8b' und einen heißeren Anteil
8b" aufteilt, welche Anteile über eigene Förderschächte 29a; 29b abgeführt werden.
Um das Verhältnis zwischen den beiden Anteilen variieren zu können, besitzt/der Führungsrost
28 verstellbare Endabschnitte 30, wodurch die Wirkungsebene des Hammers 27 relativ
zur Höhe der Sinterkuchenstücke 8b eingestellt werden kann und der dem Kühler zugeförderte
Anteil 8b" mengen- und temperaturmäßig wählbar ist.
1. Verfahren zum Abkühlen von gebranntem Material, wie Sinter oder Pellets, das nach
dem Verlassen einer kontinuierlich arbeitenden Ofenanlage gebrochen und in einem eigenen
Kühler mit eingeblasener Luft gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft
im Gegenstrom durch das den Kühler durchwandernde Material gedrückt und anschließend
die gesamte Luftmenge der Wärmebehandlungszone in der Ofenanlage zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Ofenanlage austretende
gebrannte Materialschicht der Höhe nach in einen unteren heißeren und einen oberen
kühleren Teil getrennt wird und nur die heißeren Teile zum Kühler weitergeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Kühler
kommende Luftstrom vor der Wärmebehandlungszone durch einen Feststoffabscheider geführt
wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit'einem
stehenden Schachtkühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtkütler (11) einen
an sich bekannten, querbewegbaren, ringförmigen Schubtisch (18) aufnimmt, der mit
einer pyramiden- oder kegelförmigen Materialrutsche (21) zusammenwirkt, die koaxial
zum Schachtkühler mit Abstand über dem Schubtisch angeordnet ist und mit ihrer Spitze
unterhalb des Mündungsbereiches (22) eines über einen Brecher (9) od. dgl. mit dem
Materialausgang der Ofenanlage (1) in Verbindung stehenden Füllschachtes (10) liegt,
und daß die Eintrittsöffnung (14') für die Kühlluft im Bereich des Schubtisches vorgesehen
ist und der Kühler mit einem sich verjüngenden Oberteil (11a) an eine zur Wärmebehandlungszone
(5) der Ofenanlage (1) führende Rohrleitung (15, 17) anschließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtkühler (11)
im Bereich der Materialrutsche (21) seitlich umlaufende Leitbleche (23) od. dgl. aufweist,
die zusammen mit der Materialrutsche eine auf den Schubtisch (18) gerichtete Materialführung
bilden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Materialrutsche
(21) Luftdurchtrittsöffnungen (25) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Rohrleitung (15, 17) zwischen Kühler (11) und Wärmebehandlungszone (5) ein Feststoffabscheider
(16) eingebaut ist.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kühler (11) eine Trenneinrichtung (26) zum Teilen des gebrannten Materials
(8b)in einen heißeren (8b") und einen kühleren Teil (8b') vorgeordnet ist, wobei die
Trenneinrichtung einen zum Füllschacht des Kühlers führenden Förderschacht (29b) für
die heißeren und einen zur Kaltabsiebung od. dgl. führenden Förderschacht (29a) für
die kühleren Teile aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (26)
aus einem von unten nach oben schlagenden keilförmigen Hammerwerkzeug, beispielsweise
Preßlufthammer (27), und einem das gebrannte Material (8b) von der Ofenanlage (1)
in den Wirkungsbereich des Werkzeuges bringenden Führungsrost (28) od. dgl. besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsrost (28)
gegenüber der Werkzeugmittelebene verstellbare Endabschnitte (30) aufweist.