用于熔炉的废料预热装置和用于废料预热的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于熔炉的废料预热装置。此外，本发明还涉及一种用于熔炉的废料预热的方法，特别是通过使用根据本发明的废料预热装置。

背景技术：

现有技术中已知使用熔炉(特别是电弧炉)的热废气来预热用于在熔炉中产生熔体的废料的不同的设备。其中，已知具有用于输送废料的轴的设备，所述轴基本上竖直地设置在熔炉上方，废气或废热由此在上升时穿过轴并因此确保了废热的良好利用。但是，这种由熔炉和废料预热装置组成的设备的相对较高的高度是不利的。这种设备的另一个缺点是，以重量失控或不连续的方式输送到熔炉中的废料被压缩，这意味着在运输过程中会出现困难，特别是将废料楔入废料预热装置中，这会导致废料运输中断。

此外，现有技术中已知通用的废料预热装置，其使用所谓的“con-steel”方法并且以不同的设计实现。de102008037111a1中已知的这种废料预热装置的特征在于水平布置的传送带或水平布置的传送装置，其用于朝熔炉方向在管状废料预热壳体内连续地进给废料。在废料进到传送装置上的输入区域与废料从传送装置进入熔炉的转移区域之间的废料预热壳体的上壁中形成有凹部，该凹部形成了与用于从熔炉抽出废气的抽吸装置连接的进气区域。在这种情况下不利的是，在传送装置上方的废料预热壳体的截面没有完全填充有废料，因为这可导致废料在废料预热壳体中被卡住或阻塞，例如在上述进气区域中，这可导致如从首先提到的设计中已知的传送装置的堵塞。因此，废料仅填充废料预热壳体的局部截面并且由抽取装置吸入的废气基本上在废料的上侧和废料预热壳体之间被引导经过输入区域和转移区域之间的区段的的部分长度。由于热废气仅与废料的上部区域有效连接，而废料的面向传送装置的区域至少基本上没有被废热或热废气预先加热，因此设备的效率相对较低。

这种废料预热装置的构造或使用的另一先决条件是，没有废气以不受控制的方式离开废料预热装置的区域。在许多情况下，废气由于废料预热装置的泄漏会逸出并且必须进行(热)后处理，因为在废料的预热过程中不仅会产生有味物质，而且还会从废料中的油漆或油中产生根据监管规定不得排放到大气中的一氧化碳。因此，强制在所谓的后燃烧腔室中对一氧化碳进行后燃烧。异味物质在700℃至800℃的温度下在后燃烧腔室中燃烧。此外，必须指出的是，具有正常环境温度的空气由于泄漏会进入废料预热设备，所述空气必须与废气一起在后燃烧腔室中或在较早的阶段被加热到上述700℃至800℃。因此，由于增加了为了确保后燃烧腔室中所需温度而所需要的能量，设备中的泄漏导致废料预热装置的效率的进一步降低。

技术实现要素：

根据本发明的包括权利要求1的特征的用于熔炉的废料预热装置的优点在于，所述废料预热装置具有上述两种设计的优点(垂直进给轴和根据“con-steel”方法的基本上水平连续的运输)，而没有其典型的缺点。特别是，根据本发明的废料预热装置特别充分地利用熔炉中产生的(热)废气以进行废料预热，并且因此特别高效。另外，根据本发明的废料预热装置允许在用于加热废料的热废气和废料之间建立有效连接，使得废料被完全或均匀地加热。均匀加热是由此实现的，即，废料预热壳体的截面可以完全被废料填充，因为废料在被特别是以倾斜的方式布置的传送装置连续地传送时不被压缩，并且因此不倾向于卡在废料预热壳体中并阻塞传送装置。

根据本发明，废料预热装置具有抽取装置，该抽取装置包括至少一个进气区域，该进气区域在背离转移区域的输入区域的一侧上布置在废料预热壳体的一端的端区域处，并且至少部分地、优选至少大体上作用在废料预热壳体的截面上，和/或至少一个进气区域在输入区域和转移区域之间的区域中、优选在输入区域中被布置在废料预热器的两个相对的侧壁的区域中，进气区域在侧壁区域中至少部分地、优选大体上在废料预热壳体的的整个高度上延伸。

总而言之，根据本发明的废料预热装置与通用的现有技术相反，其特征在于，热废气不仅仅沿着在废料预热壳体中传送的废料的上部而且优选沿着废料的整个截面区域，或者额外地或可替代地沿着废料的整个高度，被侧向布置在废料预热壳体区域中的进气区域引导。另外，根据本发明的进气区域的布置允许废料预热壳体的截面全部或技术上尽可能地被废料填充，而这不会对废料加热或者废料传送的功能产生负面影响。此外，废料在传送装置上的整个传送长度上被加热，使得废料最长时间暴露于废气。

从属权利要求中公开了根据本发明的用于熔炉的废料预热装置的有利的扩展方案。权利要求书、说明书和/或附图中公开的至少两个特征的所有组合构成本发明的范围的一部分。

在传送装置的一优选的结构构造中，传送装置具有包括片层部件的底部，该片层部件被布置成能够在废料的传送方向上相对于彼此移动。这种传送装置的特征尤其在于，通过(仅)在传送装置的底部的区域中的摩擦力将废料朝熔炉的方向拉出，由此特别避免了废料在废料预热壳体的侧壁及顶部区域中的阻塞或卡住，并且在运输过程期间任何时候都不会减小容积且不会压缩废料。这允许或促进特别是废料预热壳体的整个截面被废料填充。此外，当废料预热壳体的在废料的输入区域和废料进入熔炉的转移区域之间的截面区域增大时，减少了废料被废料预热壳体的壁卡住的趋势。

废料朝熔炉方向的进给以及输送装置上方的废料预热壳体的截面的整个填充对于热废气的最佳利用通过以下方式可以得到改善，即将传送装置的底部相对于水平线倾斜的方式，优选地倾斜至少5°，优选地倾斜5°至15°之间的角度，由此通过重力作用来支撑废料的运输。

由于熔炉的(热)废气至少基本上在废料预热壳体中的废料的整个截面上作用在废料上，所以还发生废料在废料的过渡区域中向传送装置的底部区域的热传递。为了避免对传送装置的功能性的负面影响或传送装置的在底部区域中的热过载，还设置为，在具有片层部件的传送装置中，片层部件在背离废料的一侧上具有冷却片层部件的冷却装置。

为了在熔炉被废料填充的过程结束之后使熔炉易于倾斜以倒出熔体，本发明另外还设置为，尤其通过将传送装置和废料预热壳体布置在滚轮部件上，传送装置连同围绕传送装置的部分一起被布置成额外地能够纵向移位。因此，可以将传送装置布置在相对于熔炉更远的距离处，从而当所述熔炉倾斜时，其不会被传送装置或废料预热壳体阻止所需的倾斜。

根据本发明的废料预热装置的另一方面涉及输入区域，在该输入区域中，废料被进给到传送装置或废料预热壳体的区域中。根据本发明的一个优选实施例，输入区域以闸的形式实现为使得可以通过至少一个阻塞部件来阻塞环境空气朝废料预热壳体的方向进入。这种结构设计通过以下方式特别是提高了废料预热装置的效率，即，没有不期望的环境空气(其相对于被吸入的热废气而言是冷的)进入废料预热壳体或传送装置的区域，并且在该区域处，环境空气会与热废气混合，从而降低温度。将输入区域以闸的方式式形成可以通过相对于彼此可移动的多个板或门来实现，或者例如通过在其外周处与环境隔离的用于废料的螺旋传送机来实现。

为了避免热废气从传送装置的区域进入环境并且环境空气从外界进入传送装置或废料预热壳体的区域，并由此通过与热废气混合而导致效率降低，本发明还提出，传送装置的在片层部件下方的区域借助于相对环境密封的壳体而密封，以防止环境空气进入。

为了避免废料被朝向抽取装置传送，特别是当抽取装置被布置成使得废气在废料预热壳体的区域中的废料的整个截面上被吸入时，本发明还提出，废料预热壳体在废料预热壳体的背离废料的转移区域的一侧上具有可透气的后壁(例如以孔板等形式)，该后壁以与抽取装置的进气区域对准的方式布置。

如果能够独立于传送装置操作的用于废料的传送部件(特别是以滑动件形式)设置在输入区域的区域中，则可以实现废料朝熔炉方向的传送的额外的改进。所述滑动件可以特别通过前述的后壁或孔板来实现。

为了允许废料仅借助于重力进入废料预热壳体或传送装置的区域，从而不必借助于另外的传送装置来传送废料，本发明设置为，废料的输入区域在与转移区域相对的端区域处布置在废料预热壳体的顶侧上。

为了避免不需要的其他废料进入熔炉，特别是在熔炉的填充即将结束时进入废料炉，并且为了在传送装置或废料预热壳体从熔炉移除时将传送装置或废料预热壳体朝熔炉的方向密封以使得熔炉可以枢转或倾斜以便倒出熔体，本发明的另一有利实施例还提供了，传送装置或废料预热壳体的转移区域形成为可借助于阻塞部件朝熔炉的方向闭合。

为了对经由抽取装置从熔炉吸入的且可能被废料污染的废气进行热的后处理或处理以使得所述废气随后可被释放到周围的大气中，本发明的一个实施例提供了，借助于抽取装置被吸入通过废料的废气可以在流经废料之后借助于抽取装置被提供至后燃烧装置。

最后提到的变型的一个特别优选的扩展方案中，后燃烧装置经由歧管连接至熔炉的上部区域，从熔炉的歧管进入并且额外地经由抽取装置进入后燃烧装置的废气的混合比以及后燃烧腔室中的废气的温度可以借助于特别以可调节挡板的形式的导流装置来调节。

此外，本发明还涉及一种用于熔炉的废料预热的方法，特别是通过使用根据本发明的前述废料预热装置，其中，废料在输入区域中被进给到传送装置，该传送装置至少基本上水平地传送废料，传送装置通过使用从熔炉中抽取的热废气来沿着输入区域和进入熔炉的转移区域之间的传送路径加热废料。根据本发明的方法的特征在于，经垂直于废料在传送装置中的传送方向延伸的废料预热壳体的截面的至少一部分，在背离转移区域的输入区域的一侧上抽取废气，和/或在围绕传送装置的废料预热壳体的两个相对侧壁的区域中抽取废气。

前述方法的一个特别优选的实施例的特征在于，废料预热壳体的整个截面至少基本上完全被废料填充，并且废料被连续地传送。

该方法的另一优选特征在于，在熔炉填充结束时通过反转传送方向将废料传送回去，以便将位于过渡区域中的任何废料从所述区域移除到熔炉，并且以便促进通过相应的闭合部件来闭合废料预热壳体和熔炉。

此外，根据本发明的通过使用废料预热装置进行废料预热的方法的特征在于，在连续传送废料的过程中，废料不倾向于被压缩也不倾向于堵塞。

本发明的其他优点、特征和细节可以从下面优选的实施例的描述和附图中得出。

附图说明

在附图中：

图1是穿过用于熔化金属的设备的简化纵向截面，该设备包括熔炉，该熔炉具有连接到其上的废料预热装置和在背景中可见的后燃烧腔室，

图2是根据图1的废料预热装置的传送装置的区域中的截面，以及

图3是沿图2的箭头iii方向观察的具有片层部件的传送装置的俯视图。

具体实施方式

在附图中，相同的部件和具有相同功能的部件用相同的附图标记表示。

图1示出了用于在熔炉50中产生由金属组成的熔体1的设备100的高度简化的示例。以本身已知的方式，熔炉50形成具有内腔室51并且可以绕旋转轴线52枢转或倾斜，旋转轴线52在图1的图示中垂直于图1的图层延伸，以便通过在熔炉50的出口(未示出)的区域中将熔炉50的内腔室51中产生的熔体1从熔炉50中倒出来随后处理它。此外，示出了与电压源(未示出)连接的三个电极55中的两个，所述电极55用于产生使金属液化所需的能量。熔炉50还具有上部区域58，该上部区域58以圆顶状方式形成并且经由歧管59连接至后燃烧腔室60。

通过添加借助于电极55熔化的废料5来产生熔体1，废料5可借助于根据本发明的废料预热装置10被进给到熔炉50。

根据图1至图3的简要示出，废料预热装置10具有管状的废料预热壳体12，该废料预热壳体12例如具有矩形的横截面，并且覆盖至少基本上水平布置的传送装置15的顶侧。从图1可以看出，废料预热壳体12基本上是线性的，在所示的示例性实施例中，废料预热壳体12的高度h以及因此废料预热壳体12的截面面积(假设废料预热壳体12具有恒定宽度)在废料5进入到废料预热壳体12的输入区域17朝废料5进入熔炉50的传送区域19的方向增加。

从图1中还可以看出，在转移区域19中，废料预热壳体12或传送装置15的截面可以借助于在双向箭头21的方向上能够移动的锁定滑动件22闭合或打开。

另外还应提到的是，熔炉50在转移区域19的区域中还具有一个借助于未示出的部件能够关闭的开口23，以便将废料5转移到熔炉50中并且允许在开口23关闭的情况下在该区域中将熔炉50密封。

此外，图1和图2示出了传送装置15与废料预热壳体12一起布置在滚轮部件25上，从而在双向箭头26的方向上能够移位，以便当用废料5填充熔炉50的过程完成时将传送装置15或废料预热壳体12布置在相对于熔炉较远的距离处，从而使得熔炉50可以围绕旋转轴线52倾斜以移除熔体1。为此，在结构上都彼此连接的废料预热壳体12或传送装置15均连接到调节驱动器28。

废料5进入废料预热装置10的输入区域17在废料预热壳体12的一端的端区域30处与传送区域19相对的一侧上布置在其顶侧31上，并且所述输入区域17具有进给轴32，该进给轴32垂直向上突出且可以借助于两个横向滑动件36、38关闭，这两个横向滑动件36、38布置在彼此上方并彼此平行，并且可以彼此独立地沿双向箭头34的方向移动，所述横向滑动件36、38用作锁定或阻挡部件。

从图1可以看出，在两个横向滑动件36、38之间布置有特定数量6的废料5，其通过下部横向滑件36的释放而经由进给轴32从图1所示的位置移动到废料预热壳体12或传送装置15的区域中。

另外还应提到的是，代替两个横向滑动件36、38，也可以提供用于将废料5进给到废料预热壳体12或传送装置15的区域中的其他装置，例如传送带和螺旋传送机或类似物的组合。为了实现这种进给装置，重要的是，进给轴32或废料预热壳体12以尽可能密封的形式形成，以防止在废料5进给到废料预热壳体12期间环境空气的进入。

在废料预热壳体12与传送区域19相对的一端的端区域30处布置有进气区域42，所述进气区域42被布置为例如通过透气部件(比如孔板44)与废料预热壳体12的截面有效连接。

重要的是，进气区域42以这样的方式布置：其至少部分地、优选大部分、特别优选完全地与在废料预热壳体12内部于传送装置15上传送的废料5对准，或者所述进气区域42在废料5的垂直于废料预热壳体12内的废料5的至少基本上水平的传送方向70的截面上起作用。为此目的，孔板44或进气区域42从底部区域的高度或传送装置15的传送水平的高度延伸至进给轴32从废料预热壳体12向上延伸的区域。因此，在理想情况下，进气区域42在端区域30中具有对应于废料预热壳体12的在端区域30中的高度h的高度。

进气区域42经由进气歧管46连接至抽取装置48。此外，可调节挡板49布置在进气歧管46中，以便调节由抽取装置48经由废料预热壳体12的截面从熔炉50的内腔室51吸入的一定量的热废气。此外，所抽取的废气经由进给歧管62或进给管线从抽取装置48移动到后燃烧腔室60中，其中，能够调节的挡板64以示例性方式布置在歧管59中，以使得直接从熔炉50经由歧管59进入后燃烧腔室60的区域中的废气与经由抽取装置48和进给歧管62进入后燃烧腔室60的区域的废气之间的混合比是能够调节的。

根据一个可选的实施例，经具有能够调节的挡板68的新鲜空气吸入口66将外部空气进给到歧管62的区域中，该外部空气用于在后燃烧腔室60中借助未示出的加热装置加热到700℃和800℃之间的温度的废气进行调温。

尤其在图2和图3的简要示出中可以看出，布置在后燃烧腔室60旁边的传送装置15具有多个片层部件72，这些片层部件72彼此平行并且沿废料5的纵向方向或传送方向70布置，以形成底部73，所述片层部件72由耐磨钢制成。以示例性方式示出了十二个片层部件72。片层部件72形成了推底板并且在传送装置15的整个长度上延伸，每个片层部件72具有例如10cm至30cm的相同的宽度b。成组的片层部件72可以借助于相应的驱动器(未示出)而同时且同步地移动。废料5借助于片层部件72的传送原理阐述如下：例如，假设十二个片层部件72彼此紧挨着布置。首先，将第一、第四、第七片和第十片层部件72逆着传送方向70拉回例如30cm的距离。然后，将第二片、第五、第八和第十一片层部件72拉回相同的距离(30cm)。随后，将第三、第六、第九和第十二片层部件72拉回相同的距离(30cm)。现在，通过将所有十二个片层部件72同时沿传送方向70向前推相同的距离(30cm)来进行废料5的传送过程。

还提到的是，传送装置15的水平(即片层部件72)相对于水平线倾斜至少5°、优选在5°和15°之间的角度α的方式布置。然而，这样的角度α仍应由传送装置15的至少基本上水平的布置构成。这特别是相对于或者相比于传送装置来说，其中，该传送装置至少基本垂直延伸或废料5通过废料5的重力作用而被传送。

根据图2，在废料预热壳体12的下方，片层部件72被壳体74包围，该壳体74可以是废料预热壳体12的部分，从而避免热废气从废料预热壳体12经由片层部件72泄漏到外部环境并且避免空气从外部环境经由片层部件72进入废料预热壳体12的区域中。此外，图2示出了由耐热钢制成的片层部件72各自在背向废料预热壳体12的底侧上连接到冷却装置76，所述冷却装置76具有例如冷却水流通过的冷却通道(图2中未示出)。

为了将废料5从输入区域17朝着传送区域19或传送装置15输送，还可以提供滑动件78，所述滑动件78被布置成能够移动并且朝着熔炉50传送废料5。可选地，孔板44也可以形成作为滑动件。

另外，图2可选地示出了将废料预热壳体12布置成在其两个相对的侧壁80、82的区域中经由对应形成的进气区域84而与抽取装置48有效连接的可能性。侧壁80、82例如借助于孔板在进气区域84的区域中以透气的方式形成。重要的是，进气区域84至少基本上布置在废料预热壳体12的整个高度h上或在废料预热壳体12中传送的废料5的高度上，进气区域84还优选地布置在用于废料预热箱12中的废料5的输入区域17的区域中。

此外，图1示出了当废料5被进给到熔炉50中时，在传送装置15上方，废料预热壳体12的至少几乎整个截面都填充有废料5，经由抽取装置48从熔炉50的区域中吸入的热废气因此也在废料预热壳体12中的废料5的整个截面上作用在废料5上。

在不背离本发明的思想的情况下，可以以多种方式改变或修改前述设备100或废料预热装置10。如图2中可选地示出的，另外的传送装置90可以特别地至少布置在进给轴32和废料预热壳体12之间的过渡区域中，特别是在侧壁80、82的区域中。另外的传送装置90优选地布置在废料预热壳体12的上部区域中并且可以以对应于包括片层部件72的传送装置15形成或者以传送带、滑动件等形式实现。

当另外的传送装置90运行时，必要的是，将来自进给轴32的废料5逆着传送装置15的传送方向70传送，优选连续地传送。通过将废料5在废料预热壳体12的上部区域中传送回去，当废料5同时在废料预热壳体12的下部区域中被传送装置15传送时，另外的传送装置90可靠地避免了废料5在从进给轴32进入废料预热壳体12的过渡区域中被卡住和压缩。

附图标记

1熔体

5废料

6数量

10废料预热装置

12废料预热壳体

15传送装置

17输入区域

19转移区域

21双向箭头

22锁定滑动件

23开口

25棍部件

26双向箭头

28可调节的驱动器

30端区域

31顶侧

32进给轴

34双向箭头

36、38横向滑动件

42进气区域

44孔板

46进气歧管

48抽取装置

49挡板

50熔炉

51内腔室

52旋转轴线

55电极

58区域

59歧管

60后燃烧腔室

62进给歧管

64挡板

66新鲜空气吸入口

68挡板

70传送方向

72片层部件

73底部

74壳体

76冷却装置

78滑动件

80、82侧壁

84进气区域

90传送装置

100设备

h高度

b宽度

α角度