DE2735390A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermerueckgewinnung aus geschmolzener schlacke - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur waermerueckgewinnung aus geschmolzener schlackeInfo
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DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
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PACIFIC METALS CO., LTD., TOKYO / JAPAN
Verfahren und Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus geschmolzener
Schlacke
-Ansprüche-
1 709886/0980 -2-
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9t7043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo Bank Manchen 3892623
983310 TELEX: 05245«O BERGd Postscheck Manchen 63343-808
Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus geschmolzener metallurgischer
Schlacke unter Verwendung einer Wärmerückgewinnausrüstung, welche als Hauptkomponentenelemente einen ersten Wärmetauscher
des Drehzylindertyps mit einer Mahl- oder Zerstäubungsvorrichtung zum Zermahlen oder Zerstäuben der geschmolzenen
Schlacke in einem Luftstrahl und einen zweiten Wärmetauscher aufweist, welcher zur Rückgewinnung von Heißluft
hoher Temperatur von den heißen Schlackengranulaten dient, die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden.
Im allgemeinen wird beim Erzschmelzprozess und beim Feinungs- oder Frischprozess von Rohmetall eine große Menge von geschmolzener
Schlacke hoher Temperatur erzeugt, wobei die Wärmemenge, welche mit der Schlacke aus dem System herausgeführt
wird, sehr groß ist. Jedoch ist die geschmolzene Schlacke ein Hochtemperaturprodukt und ändert sich während
der Abkühlung aus dem flüssigen Zustand in den festen Zustand so stark, daß sie sehr schwierig zu handhaben ist,
und hat außerdem einen sehr niedrigen industriellen Wert. Aus den obigen und anderen Gründen wird die aus einem
metallurgischen Ofen ausgegebene geschmolzene Schlacke zunächst einmal in einer Wassergranulierausrüstung oder
einer Trockengrube gekühlt, während nur ein Teil der Schlacke als Ballast- und Baumaterial verwendet wird, der größere
Teil jedoch Schutt ist.
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Daher wurde die Schlacke seit langem nicht zur Wärmerückgewinnung genutzt, so daß ein sehr starker Anteil von
Wärmeenergie ungenutzt blieb.
Mittlerweile wurde aber weltweit ein starker und lauter Anspruch auf Produkt- und Energieeinsparung geltend gemacht,
wobei die Rückgewinnung herausgeführter Wärme aus geschmolzener Schlacke eines der wichtigsten und dringensten
zu lösenden Probleme darstellt.
Besonders auf dem Gebiet der Eisen-Nickel-Herstellung, wo meistens ein Drehkiln (zum Kalzinieren des Erzes) und ein
elektrischer Ofen (zum Reduktionsschmelzen des Erzes) verwendet werden, wird eine große Menge geschmolzener Schlacke
aus dem elektrischen Ofen erzeugt, die bis zu 30 bis 40 t pro Tonne des Nickelanteils in dem hergestellten Nickeleisen
erreicht. Da außerdem die geschmolzene Schlacke auf einer hohen Temperatur wie 1500 bis 16000C ist, beansprucht sie
meist ungefähr 50% des Wärmeverbrauchs des elektrischen Ofens, was etwa 15 χ 10 kcal pro Tonne Nickel entspricht
und äquivalent zu dem Heizwert von 1500 1 Schweröl ist.
Seit kurzen erschöpft sich das Nickelvorkommen in der
Welt sehr schnell, so daß die Qualität des Nickelerzes ständig absinkt. Mit dem Absinken des Qualitätsgrades
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nimmt der Anteil an Schlacke, die pro Tonne Nickel erzeugt wird, übermäßig stark zu, wobei diese Tendenz stärker und
stärker wird. Daher nimmt die Wichtigkeit zur Wärmerückgewinnung aus geschmolzener Schlacke zu.
Bisher wurden verschiedene Techniken zur Rückgewinnung der Schlackenwärme vorgeschlagen und in vielen Patentbeschreibungen
und wissenschaftlichen Aufsätzen veröffentlicht.
Unter diesen besteht beispielsweise ein Verfahren darin, die geschmolzene Schlacke in einer kontinuierlichen Schlackengießmaschine
vom Raupenkettentyp oder einem Schlackenwagen in einer geschlossenen Kammer zu vergießen und in die geschlossene
Kammer zur Erzeugung von Heißluft Luft einzuführen und herauszuführen. Ein anderes Verfahren besteht
darin, die geschmolzene Schlacke in einer geschlossenen Kammer mittels Wasserdampf, eines Luftstrahls und einer
Drehtrommel zu granulieren und in die Kammer Luft einzuführen, so daß ein Heißluftstrom erhalten wird. Ein noch
anderes Verfahren besteht darin, die geschmolzene Schlacke zu Schlackenklumpen zu vergießen, die Schlackenklumpen in
einen Schachtturm einzubringen und in den Turm Luft einzuführen, um Heißluft zu erhalten.
Alle dieser obigen konventionellen Verfahren sind in der
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Industriepraxis beträchtlichen Beschränkungen unterworfen, weil sie solche Nachteile haben, wie den, daß die Ausrüstung
eine sehr große Struktur erforderlich macht und unter dem Gesichtspunkt der Wärmeisolierung nicht zufriedenstellend
ist, daß die Wärmerückgewinnrate niedrig liegt (bei 35 bis 40%) und daß die Temperatur der rückgewonnen Heißluft niedrig
ist.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung
aus geschmolzener Schlacke geschaffen, welches von den obigen Nachteilen der konventionellen Verfahren
frei ist und mit großem Vorteil nicht nur auf dem Gebiet der Nickeleisenproduktion, sondern auch auf anderen
Gebieten anwendbar ist, wie bei der Stahlherstellung, wo sehr große Schlackenmengen hergestellt werden, und bei der
Herstellung von anderen Eisenlegierungen und Nichteisenmetallen.
Die Merkmale der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß geschmolzene Schlacke, welche aus einem metallurgischen
Ofen ausgegeben wird und aus einer Schlackenrinne herausfließt, mittels eines Luftstrahles in einen ersten Wärmetauscher
des Drehzylindertyps hinein zerstäubt wird und die heißen Schlackengranulate, die so erhalten werden, wie
auch Luft im Gleichstrom durch den Wärmetauscher geführt werden, so daß ein Wärmeaustausch zwischen der Schlacke
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und dem Luftstrom zur Erzielung eines ersten Heißluftstromes
stattfindet. Dann werden die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegebenen heißen Schlackengranulate in einen zweiten
Wärmetauscher zugeführt, der an den ersten Wärmetauscher angeschlossen ist und wo die heißen Schlackengranulate in
Kontakt mit einem Gegenstrom von Kaltluft gebracht werden, der von außerhalb des Systems zugeführt wird, oder mit
einem Gegenstrom aus einem Gemisch der genannten Kaltluft und einem Teil des ersten Heißluftstroms, der aus dem ersten
Wärmetauscher ausgegeben wird, so daß ein Wärmeaustausch erzielt wird und ein zweiter Heißluftstrom rückgewonnen wird.
Gemäß der Erfindung wird, um einen effektiven Wärmeaustausch mit der geschmolzenen Schlacke zu erzielen, die
Schlacke aus einem Zustand heraus verfestigt, in welchem sie sich noch bei sehr hohen Temperaturen befindet, und
wird so fein wie möglich zerteilt, um die freie Oberfläche der sich verfestigenden Schlacke so stark wie möglich zu
vergrößern. Zu diesem Zweck wird der geschmolzene Schlackenstrom, der kontinuierlich aus einem metallurgischen Ofen
ausgegeben wird, durch Einblasen eines Druckluftstrahles aus einer Luftdüse fein zerstäubt, die an der unteren Seite
am vorderen Ende einer Schlackenrinne angeordnet ist. Die fein zerteilten Schlackengranulate, die dadurch erhalten
werden, werden durch die Luftzerstäubung in einen ersten
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Wärmetauscher des Drehzylindertyps eingeführt, wo ein erster Wärmeaustausch mit dem Luftstrahl aus der Düse
durchgeführt wird. Dann werden die heißen Schlackengranulate, die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden,
in einen zweiten Gegenstrom-Wärmetauscher eingeführt, welcher von dem ersten Wärmetauscher getrennt ist, so daß
durch Wärmeaustausch mit den heißen Schlackenteilchen kontinuierlich ein Heißluftstrom rückgewonnen wird. Für
diesen Fall ist es zweckmäßig, die heißen Schlackenteile nach ihrer Zerstäubung auf einer Temperatur unterhalb ihres
Schmelzpunktes zu halten, beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 1100 bis 13000C im Fall geschmolzener Schlacke,
die während des Frischens oder Feinens von Nickeleisen erzeugt wird, so daß verhindert wird, daß die Granulatteilchen
aneinander haften oder an der Innenwand der Ausrüstungen ankleben.
Es könnte als durchführbar angesehen werden, das Zerstäuben der geschmolzenen Schlacke und den Wärmeaustausch gleichzeitig
nur in dem ersten Wärmetauscher durchzuführen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß es erforderlich ist, die
Schlacke auszugeben, während sie sich noch bei hohen Temperaturen befindet, nachdem zur Erhöhung der Temperatur des
rückgewonnenen Heißluftstromes die Wärmerückgewinnung stattfindet, weil in dem ersten Wärmetauscher die Schlacken-
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granulate und die Luft sich im Gleichstrom befinden, so daß der Rückgewinnwirkungsgrad klein ist, wie dies den Fachleuten
auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik bekannt ist.
Wenn man dabei andererseits den Rückgewinnwirkungsgrad durch Absenken der Temperatur der ausgegebenen Schlacke vergrößert,
ist es erforderlich, die Temperatur der rückgewonnenen Heißluft abzusenken, so daß die Verwendbarkeit des Heißluftstromes
beträchtlich eingeschränkt wird.
Daher ist die Anordnung von zwei gesonderten Wärmetauschern gemäß der Erfindung sehr viel vorteilhafter, weil die Temperatur
der Heißluft auf einem hohen Pegel gehalten werden kann und der Rückgewinnwirkungsgrad beträchtlich erhöht werden
kann.
Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, wenn berücksichtigt wird, daß die meisten der modernen metallurgischen öfen die geschmolzene
Schlacke nur intermittierend ausgeben, denn gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Heißluftstrom kontinuierlich
aus dem Wärmetauscher zu erhalten und den Heißluftstrom direkt an seinen speziellen Bestimmungsort zuzuführen,
wie in einen Rotationstrockner und einen Drehkilnbrenner in Anpassung an deren Betriebsbedingungen.
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Die Menge und Temperatur des ersten Heißluftstromes, der
aus dem ersten Wärmetauscher ausgeblasen wird, ist am meisten abhängig von dem Verhältnis der zur Zerstäubung
der geschmolzenen Schlacke verwendeten Luft zur geschmolzenen Schlackenmenge, der Steuerung der Temperatur der heißen
Schlackengranulate, die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden, und der Menge von Luft, welche durch öffnungen
des ersten Wärmetauschers eingeführt wird. Die Menge und Temperatur des endgültig rückgewonienenzweiten Heißluftstromes
und der Wärmerückgewinnwirkungsgrad sind abhängig von der Steuerung der Menge an Heißluft, die aus dem ersten
Wärmetauscher ausgeblasen wird, der Menge von Kaltluft,die in den zweiten Wärmetauscher von außerhalb des Systems eingeführt
wird, und der Temperatur der abgekühlten Schlacke, die aus dem zweiten Wärmetauscher ausgegeben wird. Daher
werden der erste und der zweite Wärmetauscher unter solchen Bedingungen betrieben, daß eine optimale Menge und Temperatur
des rückgewonnenen zweiten Heißluftstromes für dessen
spezielle Anwendung mit größtmöglichem Wärmewirkungsgrad erhalten werden.
Die Verbindung zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher, nämlich die Oberführung der heißen
Schlacke nach ihrer Zerstäubung zwischen den Wärmetauschern, wird vorzugsweise kontinuierlich mittels eines warmfesten
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Förderers ausgeführt, der so gestaltet ist, daß Wärmeverluste vermieden sind, oder diskontinuierlich ausgeführt,
wobei die heißen Schlackengranulate zeitweise in einem wärmeisolierten Behälter gespeichert werden. Wenn die geschmolzene
Schlacke aus einem elektrischen Ofen intermittierend ausgegeben wird, ist es wünschenswert, an dem oberen Teil
des zweiten Wärmetauschers einen wärmeisolierenden Speicherbehälter, beispielsweise ein Schlackenfach, vorzusehen, welcher
eine Aufnahmekapazität hat, die an das Ausgabeintervall der geschmolzenen Schlacke und die maximal erforderliche
Speichermenge aus den heißen Schlackengranulaten angepaßt ist, welche aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden,
wie auch eine Vorrichtung zur Ausgabe einer konstanten Menge der heißen Schlackengranulate, die in dem Behälter
gespeichert sind, um die heißen Schlackengranulate kontinuierlich in den zweiten Wärmetauscher einzuführen.
Um außerdem Schlacke, die an der Innenwand des ersten Wärmetauschers
in Form einer Platte oder eines Ringes anhaftet, leichter beseitigen zu können, ist es vorteilhaft, den ersten
Wärmetauscher so zu gestalten, daß er eine oben eingeschnittene konische Gestalt mit dem breiteren Ende als
Ausgabeende hat oder daß der Außenmantel des zylindrischen Wärmetauschers mit Wasserstrahlen oder durch Anblasen von
Luft gekühlt wird. In diesem Fall kann Kaltwasser, Heiß-
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wasser oder Wasserdampf mit dem zerstäubenden Luftstrahl gemischt werden oder in den ersten Wärmetauscher unabhängig
von dem zerstäubenden Luftstrahl eingeblasen werden.
nicht
Solche Verfahren sollten jedoch' verwendet werden, wenn der rückgewonnene Heißluftstrom zum Trocknen und Kalzinieren von Erz oder als Heizquelle für Brenner verwendet werden soll. Falls erforderlich, kann eine Mahl- oder Zerkleinerungseinrichtung an dem Ausgabeende des ersten Wärmetauschers angeordnet werden, um die heißen Schlackengranulate, die in dem ersten Wärmetauscher erhalten werden, fein zu zermahlen, so daß eine optimale Schlackenteilchengröße (beispielsweise nicht größer als 20 mm) für die nachfolgende Obergabe und Behandlung in dem zweiten Wärmetauscher erhalten wird.
Solche Verfahren sollten jedoch' verwendet werden, wenn der rückgewonnene Heißluftstrom zum Trocknen und Kalzinieren von Erz oder als Heizquelle für Brenner verwendet werden soll. Falls erforderlich, kann eine Mahl- oder Zerkleinerungseinrichtung an dem Ausgabeende des ersten Wärmetauschers angeordnet werden, um die heißen Schlackengranulate, die in dem ersten Wärmetauscher erhalten werden, fein zu zermahlen, so daß eine optimale Schlackenteilchengröße (beispielsweise nicht größer als 20 mm) für die nachfolgende Obergabe und Behandlung in dem zweiten Wärmetauscher erhalten wird.
Als zweiter Wärmetauscher kann, anstatt ihn vom Drehzylindertyp zu machen, ein sonstiger konventioneller Typ von Wärmetauschern
verwendet werden, wie solche, die mit einem Schwebebett, einem Vorschubrost oder einem Kugelbett arbeiten,
je nachdem, welchen Zustand die heißen Schlackenteilchen nach der Zerstäubung haben. Der zweite Wärmetauscher
soll jedoch eine wärmeisolierte Struktur haben und so gestaltet sein, daß die heißen Schlackehgranulate im Gegenstrom
mit einem Luftstrom geführt werden, wodurch ein Heißluftstrom hoher Temperatur mit hohem Wärmewirkungsgrad erhalten
wird.
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Zusammenfassend wird daher erfindungsgemäß geschmolzene
Schlacke, die aus einem metallurgischen Ofen ausgegeben wird, und eine Schlackenrinne hinabfließt, mittels eines
Luftstrahls in einen ersten Wärmetauscher in Form einer Drehzylindertrommel hinein zerstäubt. Die auf diese Weise
erhaltenen heißen Schlackengranulate und die Luft werden im Gleichstrom durch den Wärmetauscher geführt, so daß
Wärme aus der Schlacke auf den Luftstrom übertragen wird und ein erster Heißluftstrom erhalten wird. Dann werden
die heißen Schlackengranulate, die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden, in einen zweiten Wärmetauscher
zugeführt, der an den ersten Wärmetauscher angeschlossen ist, wo die heißen Schlackengranulate im Gegenstrom mit
Kaltluft in Kontakt gebracht werden,welche von außerhalb des Systems geliefert wird, oder mit einem Gegenstrom aus
einen Gemisch der genannten Kaltluft und einem Teil des ersten Heißluftstroms, der aus dem ersten Wärmetauscher
ausgeblasen wird, so daß ein Wärmeaustausch stattfindet und ein zweiter Heißluftstrom rückgewonnen wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezug auf dio Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung, welche bei dei Erfindung angewendet wird,
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Fig. 2 ein Schaubild, welches die Abhängigkeit des Wärmerückgewinnwirkungsgrades
und der Temperatur des zweiten Heißluftstromes zeigt, und
Fig. 3 ein Schaubild, welches die Abhängigkeit zwischen dem Wärmerückgewinnwirkungsgrad und dem Verhältnis
der die Schlacke zerstäubenden Luft zu der Schlacke zeigt.
In Fig. 1 wird der geschmolzene Schlackenstrom 2, welcher von der Rinne 1 herabtropft, in schwebende heiße Schlackengranulate
6 mittels eines Luftstrahls 3 zerstäubt, der schräg nach oben von der Bodenseite der Rinne 1 her ausgeblasen
wird, und diese Granulate 6 verfestigen sich wenigstens auf dem Außenumfangsteil während ihres Schwebens in
dem ersten Wärmetauscher 4 des Drehzylindertyps und fallen auf den Boden des ersten Wärmetauschers 4, wo sie als
heiße Granulate 7 verbleiben. Aufgrund der sogenannten Kilnwirkung bewegen sie sich nach unten und sammeln sich
im unteren Teil der Haube 5. Die so erhaltenen heißen Schlackengranulate 7 werden kontinuierlich in den zweiten
Wärmetauscher 11, der beispielsweise vom Drehzylindertyp
ist und von dem ersten Wärmetauscher 4 getrennt angeordnet ist, über eine Rutsche zugeführt oder sie werden
erst einmal in einem Schlackenbehälter 8 gespeichert und dann in den zweiten Wärmetauscher 11 kontinuierlich mit
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gesteuerter Zuflußrate zugeführt.
Der Luftstrahl, der zur Zerstäubung der geschmolzenen Schlacke in dem ersten Wärmetauscher 4 verwendet wird,
fließt zusammen mit Luft, die in den Zylinder aus öffnungen eintritt, im Gleichstrom mit den heißen Schlakkengranulaten,
wobei ein Teil der Schlackenwärme ausgetauscht wird und ein erster Heißluftstrom 9 entsteht.
Die Kaltluft 10, die von außerhalb des Systems in den zweiten Wärmetauscher 11 eingeführt wird, wird mit wenigstens
einem Teil des ersten Heißluftstroms 9 gemischt, der aus dem ersten Wärmetauscher 4 ausgegeben wird, so
daß ein Heißluftstrom mit gesteuerter Temperatur und in
gesteuerter Strömungsrate erhalten wird, welcher in den zweiten Wärmetauscher 11 durch die Einblasöffnung 14 am
unteren Teil des zweiten Wärmetauschers 11 im Gegenstrom
mit den heißen Schlackengranulaten 7 eingeblasen wird,so daß die heißen Schlackengranulate 7 vollständig abgekühlt
werden. Nach dem Kühlen wird der Heißluftstrom als zweiter rückgewonnener HeißluftstrOm 15 zurückgewonnen, welcher
seinem endgültigen Bestimmungsort zugeführt wird. Die abgekühlten Schlackengranulate 13 werden, nachdem ein ausreichender
Wärmeaustausch stattgefunden hat, aus dem unteren Teil der Haube 12 ausgegeben, die am Ausgabeende
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des zweiten Wärmetauschers 11 angeordnet ist.
Wenngleich dies in Fig. 1 nicht gezeigt ist, kann ein Gebläse oder Ausgabeventilator optimaler Gestaltung in den
Luftströmungswegen angeordnet sein.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die folgenden bevorzugten Ausführungsformen verwiesen.
Der erste Heißluftstrahl, der von dem ersten Wärmetauscher des Drehzylindertyps ausgeblasen wird, wird mit einer vorbestimmten
Menge Kühlluft von außerhalb des Systems gemischt, um die Windtemperatur und Menge einzustellen, wodurch
die Temperatur des zweiten Heißluftstroms geändert wird, der aus dem zweiten Wärmetauscher des Drehzylindertyps
rückgewonnen wird. Änderungen für den Wärmerückgewinnwirkungsgrad in dieser Ausführungsform sind in Tabelle
3 und Fig. 2 gezeigt.
Tabelle 1 Geschmolzene Schlacke
Elektrischer Ofen Schlackenströmungsrate Schlackentemperatur
Behandlungszeit
7500 KVA (Eisen-Nickel Frischofen) 60 t/h (mittel)
1500 - 16000C
30 - 35 min.
1500 - 16000C
30 - 35 min.
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Tabelle 2 Ausrüstungen
| Erster | 2.5m (3m) Durchmesser χ 7m Länge |
| Wärmeaus | keine Auskleidung |
| tauscher | Schrägstellung : 4/100 |
| Drehrate: 15 rpm | |
| Zweiter | 2.5m Durchmsser χ 10m Länge |
| Wärmeaus tauscher |
Wärmeisolierung aus 100 mm gießbarer Aus kleidung mit einem Heber Schrägstellung : 4/100 |
| Drehrate : 3 rpm |
Tabelle 3 Beziehung zwischen der Tempratur des
rückgewonnen zweiten Heißluftstroms
und des Wärmerückgewinnwirkungsgrades
rückgewonnen zweiten Heißluftstroms
und des Wärmerückgewinnwirkungsgrades
| Ü | Zerstäubender Luft strahl (Nm3/H) |
1 | 2 | 3 | 1 | 4 | |
| I | Erster Wind (Nm3/H) | 14.400 | 14.400 | 14.400 | 1 | 4.400 | |
| i | Erste Windtempera tur (0C) |
16.800 | 16.800 | 16.800 | 6.800 | ||
| M Q) x> |
ri | Heißschlackentempera tur (0C) |
250 | 250 | 250 | 250 | |
| Ers | W ! |
Zweiter Wind (Nm3/H) | 1.200 | 1 .200 | 1 .200 | 11 | 1 .200 |
| S | Zweite Windtempora- tur (°C) |
58.000 | 72.200 | 94.200 | 5.200 | ||
| .ter | Kaitschlackentempera- tur (0C) |
860 | 735 | 600 | 510 | ||
| Zwei | Wärmerückgewinn (%) | 200 | 150 | 100 | 70 | ||
| 56 | 59 | 62 | 63 | ||||
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Wie in Tabelle 3 und Fig. 2 gezeigt, steht die Temperatur des zweiten Heißwindes in nahezu linearer Beziehung mit
dem Wärmerückgewinnwirkungsgrad, und wenn die Temperatur
des zweiten Heißwindes bei 8600C ist, ist der wärmerückgewinnwirkungsgrad
56%. Wenn die Temperatur bei 5100C ist,
ist der Wirkungsgrad 63%.
Unter denselben Bedingungen des Schlackenabzugs wie in Beispiel 1 wurde die Menge der die Schlacke zerstäubenden Luft,
nämlich das Verhältnis der Zerstäubungsluft zur Schlacke geändert.
Der Wärmeaustauschwirkungsgrad (das Obergangsverhältnis der Wärmemenge, die in der Schlacke enthalten ist,
welche in den Wärmetauscher eintritt, zum Heißluftwind) in jedem der beiden Wärmetauscher und der Wärmerückgewinnwirkungsgrad
und dergl. sind in Tabelle 4 gezeigt und die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Zerstäubungsluft/Schlacke
und dem Wärmerückgewinnwirkungsgrad ist in Fig. 3 gezeigt.
Wie aus den Daten in Tabelle 4 und Fig. 3 ersichtlich, liegt das vorteilhafteste Verhältnis der Zerstäubungsluft zu der
Schlacke zur Erzielung eines gewünschten Wärmerückgewinnwirkungsgrades bei 2 00 bis 280 Nm /t. Wenn die Menge der
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Zerstäubungsluft zu klein ist, ist die Zerstäubung der
Schlacke unvollständig, so daß die geschmolzene Schlacke von dem oberen Ende der Schlackenrinne herabtropft und
sich verfestigt, was zu einem größeren Anteil klumpenförmiger Schlacke in den heißen Schlackengranulaten führt,
wodurch der Wärmerückgewinnwirkungsgrad in dem zweiten Wärmetauscher absinkt. Wenn andererseits die Menge an Zerstäubungsluft
übermäßig groß ist, wird die Schlacke in zu kleine Teilchen zerstäubt, so daß die Strahlung und der
Wärmeübergang zu der Oberfläche des Mantels des ersten Wärmetauschers zunehmen, was zum Absinken des Wärmerückgewinnwirkungsgrades
führt.
Dieses Beispiel zeigt die Einsaprung des Trocknerbrennstoffs, wenn ein Teil des rückgewonnen Heißluftstromes, welcher
aus dem zweiten Wärmetauscher ausgeblasen wird, zum Trocknen von Nickelerz in einem Drehtrockner verwendet wird.
Wie in Tabelle 6 gezeigt, kann, wenn die Temperatur des Heißluftstromes innerhalb eines Bereichs von 450 bis 7400C
geändert wird, während die Menge des in den Drehtrockner eingeführten Heißluftstromes konstant auf 24.300 Nm /H ge-
709886/0980
halten wird, eine größere Brennstoffersparnis bei einer
höheren Temperatur des Heißluftstromes erzielt werden.
Wenn die Menge des Heißluftstromes innerhalb eines Bereichs von 15.000 bis 27.000 Nm /H geändert wird, während
die Temperatur des Heißluftstromes auf 6700C konstant gehalten
wird, kann eine größere Brennstoffersparnis erhalten werden durch eine größere Menge des Heißluftstromes.
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Tabelle 4 Ergebnisse durch Ändern der Zerstäubungsluftmenge
(Zerstäubungsluft/Schlacke)
| Verhältnis Zer stäubungsluft/ Schlacke (Nm3/t |
16 | 1 | 2 | Versuchsnummer | 3 | 4 | 17 | 5 | 19. | 6 | |
| erster Heißwind (Nm3/H) |
1 | 120 | 160 | 200 | 240 | 1 | 280 | 1 . | 320 | ||
| ischer | Temp·rotheiße Schlacke (0C) |
.000 | 16.200 | .500 | 16.800 | .000 | 200 | ||||
| •metal | 1. Heißwind- temp. (0C) 1.Wärmetausch- rate (%) |
58 | .250 | 1.240 | 16 | .220 | 1 .200 | 52 | .170 | 52. | 130 |
| erster War | Kühlluftmenge (Nm3/H) |
74 | 170 2.9 |
200 3.4 |
1 | 230 4.0 |
250 4.4 |
69 | 270 4.8 |
68. | 250 5.1 |
| zweiter Heiß wind (Nm3/H) |
1 | .200 | 58.200 | .400 | 54.900 | 1 | .900 | 1 . | 000 | ||
| eher | Verhältnis 2.Heißwind/ Schlacke (Nm3/t) |
.200 | 74.400 | 56 | .900 | 71 .700 | .900 | 800 | |||
| iärmetaus | 2.Heißwind- temp.(0C) |
.237 | 1 .240 | 72 | .215 | 1 .195 | .165 | 147 | |||
| ter V | Kaltschlacken- temp. (0C) |
600 | 650 | 1 | 680 | 700 | 700 | 78 | 700 | ||
| zwei | 2.Wärmetausch rate (%) |
200 | 160 | 120 | 100 | 100 | 53 | 100 | |||
| Wärmerückgewinn (%) |
66.9 | 73.3 | 76.3 | 78.6 | 78.3 | .0 | |||||
| 48.5 | 53.0 | 54.5 | 55.3 | 54.0 | .1 | ||||||
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-25-
Drehtrockner
Behandlungskapazität Naßerz 50 t/H. 3m Durchmesser χ 30 m Länge
Neigung 3/100 Drehrate : 1.5 rpm C-Grad Schwerölbrenner
Entwässerung 4,8t/H
Brennstoffersparnis
| konstante | Heißwind | Temp. (0C) |
Brennstoff | (Schweröl) | 346 | 56.8 | |
| ohne rückge wonnenen Wind |
Menge an | Menge (Nm3/H) |
- | verwendete gesparte Spar- Menge (g/H) Menge {i/H) rate(%) |
426 | 70.0 | |
| Heißwind | - | 450 | 609 | 525 | 86.2 | ||
| verwendet | 24.300 | 535 | 263 | 609 | 100 | ||
| F | konstante | 24.300 | 650 | 183 | 335 | 55.0 | |
| C (U |
Temperatur | 24.300 | 740 | 84 | 435 | 71.4 | |
| gewoni wind |
des Heiß | 24.300 | 670 | 0 | 526 | 86.4 | |
| *α U-H |
windes | 15.000 | 670 | 274 | 609 | 100 | |
| :£) Q) HtC |
verwendet | 19.500 | 670 | 174 | |||
| mit | 23.600 | 670 | 83 | ||||
| 27.700 | 0 | ||||||
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Leerseite
Claims (11)
1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei geschmolzener
Schlacke aus metallurgischen öfen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ende einer Schlackenrinne,
welcher zur Ausgabe geschmolzener Schlacke aus einem metallurgischen Ofen dient, ausfließende geschmolzene
Schlacke mittels einesLuftstrahls in einen ersten Wärmetauscher des Drehzylindertyps hinein zerstäubt
wird, daß das so zerstäubte Schlackengranulat durch den ersten Wärmetauscher hindurch im Gleichstrom mit
Luft geführt wird, so daß ein Wärmeaustausch mit der Luft erfolgt und eine erster Heißluftstrom erhalten
wird, daß die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegebenen heißen Schlackengranulatteilchen in einen an
den ersten Wärmetauscher angeschlossenen zweiten Wärmetauscher eingeführt und durch diesen im Gegenstrom
mit von der Außenseite des Wärmetauschers zugeführter Kaltluft hindurchgeführt werden, so daß durch den Wärmeaustausch
die Kaltluft erwärmt und ein zweiter Heißluftstrom erhalten wird.
—3 —
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ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Außenseite des zweiten Wärmetauschers zugeführte
Kaltluft mit wenigstens einem Teil des ersten Heißluftstroms gemischt wird, der aus dem ersten Wärmetauscher
ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl zur Zerstäubung der geschmolzenen
Schlacke mit Kaltwasser, Heißwasser oder Wasserdampf gemischt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die heißen Schlackengranulatteilchen, die aus dem ersten Wärmetauscher ausgegeben werden,in
eine Teilchengröße zerkleinert werden, die für ihre Überführung in den und ihre Behandlung in dem zweiten
Wärmetauscher geeignet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die heißen Schlackengranulatteilchen von dem ersten Wärmetauscher kontinuierlich in den zweiten
Wärmetauscher eingeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die heißen Schlackengranulatteilchen
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aus dem ersten Wärmetauscher intermittierend in den zweiten Wärmetaucher zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die heißen Schlackengranulatteilchen, die aus dem ersten Wärmetauscher intermittierend ausgegeben
werden, sogleich in einem wärmeisolierten Speicherbehälter gespeichert werden, der eine an das Ausgabeintervall
für die geschmolzene Schlacke und die maximale Speichermenge heißer Schlackengranulatteilchen aus dem
ersten Wärmetauscher angepaßte Aufnahmekapazität hat, und daß eine konstante Menge der so gespeicherten heißen
Schlackengranulatteilchen in den zweiten Wärmetauscher ausgegeben wird, so daß ein zweiter Heißluftstrom kontinuierlich
erhalten wird.
8. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus geschmolzener Schlacke, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftstrahl-Blasdüse zum Ausblasen eines Luftstrahls schräg nach oben auf
die geschmolzene Schlacke, welche aus einer an einem metallurgischen Ofen angebrachten Schlackenrinne herabfließt,
unterhalb des Ausgabeendes der Schlackenrinne angeordnet ist und ein erster Wärmetauscher des Drehzylindertyps
vorgesehen ist, in welchem schwebende heiße
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Schlackengranulatteilchen, die von dem Luftstrahl aus
der Düse zerstäubt sind, im Gleichstrom mit der Luft strömen, so daß ein Wärmeaustausch erzielt und ein erster
Heißluftstrom erhalten wird, und daß an den ersten Wärmetauscher ein zweiter Wärmetauscher angeschlossen ist, in
welchem die heißen Schlackengranulatteilchen aus dem ersten Wärmetauscher im Gegenstrom mit Kaltluft geführt
sind, die von außen in den zweiten Wärmetauscher, wahlweise mit wenigstens einem Teil des ersten Heißluftstroms
zur Erzielung eines Wärmeaustausche und Erzeugung eines zweiten Heißluftstroms eingeführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher
eine Überführvorrichtung zur Oberführung der heißen Schlackengranulatteilchen vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten
Wärmetauscher eine Zerkleinerungseinrichtung zum Zerkleinern der heißen Schlackengranulate angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Wärmetauscher
und dem zweiten Wärmetauscher ein Speicherbehälter für die heißen Schlackengranulate angeordnet ist.
709886/0980
-6-
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