DE19739443A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Reduktion von stückigen Eisenoxiden in einem Reduktionsschacht wird der erzeugte Eisenschwamm im unteren Teil des Reduktionsschachtes aus diesem aus­ getragen. Eine Möglichkeit dieses Austragens besteht darin, daß der Eisenschwamm mittels radial wirkende Austragorgane, insbesondere Förderschnecken, seitlich aus dem Reduktionsschachtofen abgeführt wird. Durch die radiale Anordnung der Förderschnecken bestehen zwischen diesen seitliche Zwischenräume (tote Flä­ chen), die sich zur Innenwand des Reduktionsschachtes hin erweitern. Auf diesen Zwischenraumflächen bauen sich unbewegte Zonen des durch den Schacht nach unten bewegten Möllers, sogenannte "tote Männer" auf. Wei­ terhin können die Austragorgane aus Festigkeitsgrün­ den nicht beliebig groß hinsichtlich ihres Durchmes­ sers und ihrer hänge gemacht werden, so daß normaler­ weise auch in der Mitte des Reduktionsschachtes zwi­ schen den inneren Enden der Austragorgane (Schnecken­ köpfen) eine tote Fläche besteht, auf der sich eben­ falls ein "toter Mann" (zentraler "toter Mann") auf­ baut. Die Höhe dieser "toten Männer" ist abhängig von der Größe der jeweiligen Zwischenraumfläche und dem Schüttwinkel der Möllerschuttung. Insbesondere bei höheren Verstaubungen aufgrund des Staubgehaltes des Reduktionsgases ist dieser Schüttwinkel sehr steil und die innere Reibung sehr hoch. Dabei können sich die über den Zwischenraumflächen der Förderschnecken gebildeten "toten Männer" und der zentrale "tote Mann" gegenseitig abstützen. Die "toten Männer" haben einen potentiell schädlichen Einfluß auf die Gleichmäßig­ keit der Durchgasung des Möllers sowie der Möllerbe­ wegung im Schacht und damit auf die Gleichmäßigkeit der Reduktion der Eisenoxide.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm aus stückigen Eisenoxiden in einem Reduktionsschacht un­ ter Verwendung eines heißen staubhaltigen Reduktions­ gases, das in einem Gaserzeuger durch partielle Oxi­ dation von festen Kohlenstoffträgern erzeugt und über seitliche Reduktionsgaseinlässe am unteren Ende der Reduktionszone in den Reduktionsschacht eingeleitet wird, bei der die stuckigen Eisenoxide im oberen Be­ reich des Reduktionsschachtes eingegeben und als Ei­ senschwamm an dessen unterem Ende durch Austragorgane radial ausgetragen werden, zu schaffen, bei der zu­ mindest die sich in der Mitte zwischen den radialen Austragorganen befindliche tote Fläche in der Boden­ ebene des Reduktionsschachtes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Dadurch, daß im mittleren Bereich des Reduktions­ schachtes unterhalb der zwischen den inneren Enden der Austragorgane gebildeten Fläche im Boden des Re­ duktionsschachtes eine zusätzliche Austragöffnung für den Eisenschwamm vorgesehen ist, können sich keine "toten Männer" mehr in der Mitte und im wesentlichen auch seitlich zwischen den Austragorganen ausbilden, da die mittlere Fläche selbst als Austragöffnung dient und auch das über den seitlichen Flächen be­ findliche Möllermaterial sich nicht mehr am zentralen "toten Mann" abstützen kann, sondern vielmehr beim Absinken im Reduktionsschacht zu einem erheblichen Teil zu der zusätzlichen Austragöffnung hin gelenkt wird.

Vorteilhaft ist zwischen jeweils zwei Austragorganen und nach oben über diese hinausragend eine Leitein­ richtung vorgesehen, derart, daß der nach unten sin­ kende Eisenschwamm seitlich zu den Austragorganen und radial zu der zusätzlichen Austragöffnung gelenkt wird. Hierdurch wird eine verstärkte Lenkung des Möl­ lermaterials zu den Austragorganen und der zusätzli­ chen Austragöffnung hin erreicht.

Die Leiteinrichtungen haben vorzugsweise eine vom Rand der zusätzlichen Austragöffnung schräg nach oben bis zur Innenwand des Reduktionsschachtes verlaufende obere Kante und erweitern sich nach unten und radial nach außen bis zur Breite des seitlichen Zwischen­ raums zwischen den Austragorganen. Hierdurch ist si­ chergestellt, daß das gesamte Möllermaterial gleich­ mäßig nach unten sinkt, bis es ausgetragen wird.

Durch die Teilung des Abzugs in einen Außen- und Zen­ trumsbereich kann die Absinkgeschwindigkeit im Be­ reich des Schacht-Außendurchmessers und im Bereich über dem Mittenaustrag unabhängig voneinander gesteu­ ert werden. Somit ist - in Verbindung mit den indivi­ duell einstellbaren Austragsgeschwindigkeiten der Austragsorgane - eine gezielte Steuerung des Schacht­ ganges über den gesamten Schachtquerschnitt möglich.

Vorteilhaft befindet sich unterhalb der zusätzlichen Austragöffnung ein senkrechter Schacht mit einem dem Durchmesser der Austragöffnung entsprechenden kon­ stanten Durchmesser, wobei der Schacht am unteren Ende verschlossen ist und wobei oberhalb des Bodens des Schachtes mindestens ein weiteres radial wirken­ des Austragorgan für den Eisenschwamm angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den unteren Teil eines Reduktions­ schachtes in senkrechter Schnittdar­ stellung gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch den Reduktionsschachtofen in der Ebene II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 den unteren Teil eines Reduktions­ schachtes in senkrechter Schnittdar­ stellung gemäß einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Die Figuren zeigen den Teil des Reduktionsschachtes unterhalb der Bustleebene, das heißt der Ebene, in der das Reduktionsgas in den Schacht geblasen wird, um in diesem durch den Möller nach oben zu steigen und die Umwandlung der Eisenoxide in Eisenschwamm zu bewirken.

Der Reduktionsschacht weist einen zylindrischen oder bereichsweise konischen Mantel 1 auf, der am unteren Ende in den Boden 2 übergeht. Unmittelbar oberhalb des Bodens 2 befinden sich mehrere, beispielsweise zehn seitliche Austragöffnungen für den den Eisen­ schwamm enthaltenden Möller, die in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung entlang des Mantels 1 in einer horizontalen Ebene verteilt sind. Durch jede dieser Austragöffnungen ist ein Austragorgan in Form einer Förderschnecke 3 geführt. Die Förderschnecken 3 transportieren den auf den Boden 2 herabgesunkenen Möller radial nach außen, so daß er jeweils in ein Fallrohr 4 gelangt, durch welches er beispielsweise in einen das Reduktionsgas erzeugenden Einschmelzver­ gaser geführt wird. Dieser Mölleraustrag ermöglicht das Absinken des Möllers im Reduktionsschacht.

Die radialen Förderschnecken 3 erstrecken sich nur über einen Teil des Radius des Reduktionsschachtes, so daß die Schneckenköpfe einen Abstand von der Schachtachse aufweisen und eine Kreisfläche zwischen sich bilden. Der Boden 2 enthält eine dieser Kreis­ fläche entsprechende mittlere Austragöffnung, die in einen zylindrischen Schacht 5 mit gegenüber dem des Reduktionsschachtes entsprechend verringertem Durch­ messer übergeht.

Oberhalb des Bodens 2 befindet sich zwischen jeweils zwei Förderschnecken 3 ein keilförmiges Leitelement 6. Die vordere bzw. obere Kante der Leitelemente er­ streckt sich vom Rand der mittleren Austragöffnung nach oben ansteigend bis zur Innenwand des Mantels 1, wobei der Steigungswinkel dieser Kante gegenüber der Vertikalen etwa 25 bis 40° beträgt. Weiterhin erwei­ tern sich die Leitelemente 6 von dieser Kante ausge­ hend nach unten und radial nach außen, so daß ihre auf dem Boden aufliegende Fläche jeweils der toten Fläche zwischen zwei Förderschnecken 3 entspricht. Der Neigungswinkel der Seitenflächen der Leitelemente 6 liegt etwa im Bereich von 5 bis 15°.

Die Leitelemente 6 lenken den herabsinkenden Möller so zu der mittleren Austragöffnung im Boden 2 sowie zu den Förderschnecken 3, daß praktisch der gesamte Möller ungehindert ausgetragen wird, das heißt das Auftreten "toter Männer" unterbunden wird.

Der die mittlere Austragöffnung passierende Teil des Möllers gelangt in den unten geschlossenen Schacht 5. Um das Material aus diesem auszutragen, sind unmit­ telbar über dem Boden des Schachtes 5 zwei einander diametral gegenüberliegende Austragöffnungen vorgese­ hen, durch welche ebenfalls je eine Förderschnecke 7 hindurchgeführt ist für den Austrag zu einem Fallrohr 8, das auch beispielsweise in den Einschmelzvergaser führt. Da der Durchmesser des Schachtes 5 bedeutend kleiner als der des Reduktionsschachtes ist, ragen die Förderschnecken 7 jeweils über die Mitte des Schachtes 5 hinaus, so daß sämtlicher in den Schacht 5 eintretender Möller ohne Stauung zu den Fallrohren 8 transportiert wird.

Anstelle der Förderschnecken 8 können auch andere Austragorgane am Boden des Schachtes 5 vorgesehen sein, beispielsweise eine Zellenradschleuse oder ein Bunkerräumer.

Bei dem Reduktionsschacht nach Fig. 3 schließt sich an die mittlere Austragöffnung im Boden 2 ein Schacht 9 an, dessen Innendurchmesser nach unten hin stetig abnimmt und am unteren Ende etwa 1 m oder weniger beträgt. Das untere Ende des Schachtes 9 ist offen, so daß der Möller aus diesem austreten kann. Er fällt auf einen Hubbalken 10, der sich in einer Kammer 11 mit einem Auslaufrohr 12 befindet. Der Hubbalken 10 führt in Abhängigkeit von der Menge des aus dem Schacht 9 ausgetretenen Möllers Schwenkbewegungen durch und bewirkt eine diskontinuierliche Abgabe von diesem an das Auslaufrohr 12.

Das Auslaufrohr 12 wird zentral durch einen Kohlein­ liner 13 in den Kopf eines Einschmelzvergasers 14 geführt. Der Kohleinliner 13 umfaßt ein vertikales Zuführungsrohr von einem Kohlebunker und einen zwei­ stufigen Schneckenförderer. Durch die konzentrische Einbringung von Möllermaterial bzw. Eisenschwamm und Kohle in den Kopf des Einschmelzvergasers 14 wird die Durchmischung von diesem gefördert, so daß das Schmelzen des Eisenschwamms und die Erzeugung des Reduktionsgases im Einschmelzvergaser 14 verbessert werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm aus stückigen Eisenoxiden in einem Reduktionsschacht unter Verwendung eines heißen staubhaltigen Re­ duktionsgases, das in einem Gaserzeuger (14) durch partielle Oxidation von festen Kohlen­ stoffträgern erzeugt und über seitliche Reduk­ tionsgaseinlässe am unteren Ende der Reduktions­ zone in den Reduktionsschacht eingeleitet wird, bei der die stückigen Eisenoxide im oberen Be­ reich des Reduktionsschachtes eingegeben und als Eisenschwamm an dessen unterem Ende durch Aus­ tragorgane (3) radial ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich des Reduktionsschachtes unterhalb der zwischen den inneren Enden der Austragorgane (3) gebildeten Fläche im Boden des Reduktionsschachtes eine zusätzliche Austragöff­ nung für den Eisenschwamm vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen jeweils zwei Austragorga­ nen (3) und nach oben über diese hinausragend eine Leiteinrichtung (6) vorgesehen ist, derart, daß der nach unten sinkende Eisenschwamm seit­ lich zu den Austragorganen (3) und radial zu der zusätzlichen Austragöffnung gelenkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Austragorgane Förder­ schnecken (3) sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung (6) eine vom Rand der zusätzlichen Austragöff­ nung schräg nach oben bis zur Innenwand des Re­ duktionsschachtes verlaufende obere Kante hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Neigungswinkel der oberen Kan­ te der Leiteinrichtung (6) etwa 25 bis 40° ge­ genüber der Senkrechten beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitein­ richtung (6) nach unten und radial nach außen bis zur Breite des seitlichen Zwischenraums zwi­ schen den Austragorganen (3) erweitert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Neigungswinkel der Seitenflä­ chen der Leiteinrichtung (6) etwa 5 bis 30° ge­ genüber der Senkrechten beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der zusätzlichen Austragöffnung ein Schacht (5) mit nach unten hin verjüngenden gleichbleibendem oder sich erweiterndem Durchmesser befindet, daß der Schacht (5) am unteren Ende verschlossen ist und daß oberhalb des Bodens des Schachtes (5) mindestens ein weiteres radial wirkendes Aus­ tragorgan (7) für den Eisenschwamm angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Austragorgan eine För­ derschnecke (7) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Austragorgan eine Zel­ lenradschleuse ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Austragorgan ein Bun­ kerräumer ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der zusätzlichen Austragöffnung ein senkrechter Schacht (9) mit nach unten abnehmendem Durchmes­ ser befindet, daß der Schacht (9) am unteren Ende eine Austragöffnung für den Eisenschwamm aufweist und in eine Kammer (11) mit Auslaufrohr (12) mündet, und daß in der Kammer (11) unter­ halb der Austragöffnung am unteren Ende des Schachtes (9) ein Hubbalken (10) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Auslaufrohr (12) durch das Zuführungsrohr (13) für die Einbringung der fe­ sten Kohlenstoffträger in den Gaserzeuger (14) geführt ist.