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Die Funktion einer Sinteranlage besteht darin die Hochöfen mit Sinter zu versorgen, eine Kombination aus gemischten Erzen, Flussmitteln und Koks, die partiell ‚gekocht‘ oder gesintert werden. In dieser Form vereinen die Werkstoffe sich effektiv im Hochofen. Somit ist eine gleichmäßigere und wiederkehrende Eisenherstellung möglich. Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer Sinteranlage.
Die Werkstoffe werden der Sinteranlage aus Lagerbehältern zu geführt. Sie werden unter Einsatz von einem Wägetrichter pro Lagerbehältnis im richtigen Verhältnis miteinander vermischt. Einzige Ausnahme ist das Rückgut, für das stattdessen Prallplattenwaagen eingesetzt werden. Sowohl das Wiegen als auch der gesamte Sinterprozess sind kontinuierliche Abläufe. Die gewogenen Werkstoffe laufen auf einem Förderband zur Mischtrommel, in der Wasser hinzugefügt wird – entweder manuell oder als kalkulierter Prozentsatz des Gewichts des Werkstoffes.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Koks wird im Strangwalzenfülltrichter gemessen und zur Anpassung der sekundären Wasserflussrate verwendet. Die Permeabilität der Mischung wird wird zur Regulierung der Wassermenge verwendet.
Die Werkstoffmischung wird von Fülltrichter über einen Walzenspeiser auf das Sinterband aufgetragen. Die Betttiefe wird eingestellt und durch Justierung der Abtrennplatte konstant gehalten. Diese ist mit Sonden ausgestattet, um die Schichttiefe des Werkstoffes zu messen und die Geschwindigkeit des Walzenspeisers automatisch zu variieren. Die Menge des Werkstoffs im Fülltrichter wird durch die automatische Regelung der Zufuhrraten von den einzelnen Rohstoffbehältern konstant gehalten.
Die Rohmischung wird vom Zündofen entzündet, der von einer Mischung aus Kokereigas, Gichtgas und manchmal Naturgas befeuert wird. Der Heizwert der Mischung und die eingestellte Zündofentemperatur werden geregelt. Ein separates Prozessleitsystem dient dazu, einen festen Zündofendruck aufrechtzuerhalten; dazu werden die Windkastendämpfer unmittelbar unter dem Zündofen reguliert.
Das Sinterband ist ein Fließband mit heißem Sinter, das auch nach Verlassen des Zündofens, in welchem dem Sinter mithilfe eines Saugzugverfahrens Luft entzogen wird, noch weiter ‚kocht‘.
Ein wichtiger Teil des Sintern ist das Durchbrennen. Das bedeutet, dass die Sinterschicht komplett durchgebrannt ist und von Temperatursonden unter dem Sinterbett entdeckt wurde. Durchbrennen ist wichtig, darf jedoch nicht zu schnell nach dem Zündofen erfolgen. Der Saugzug am Sinterband wird auf einem voreingestellten Wert eingehalten, indem die Hauptlüftungsschlitze durch Druckmessungen im Hauptluftzug geregelt werden. Auf diese Weise wird die Stelle geregelt, an der das Durchbrennen erfolgt.
Die Menge des hinzugefügten Primärwassers ist proportional zum Gewicht des Rohmischguts, das der Mischtrommel zugeführt wird. Das kann ganz einfach mit dem Process Automation Controller von Eurotherm bewerkstelligt werden, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Der Sollwert für die Zufuhr des Sekundärwassers wird häufig als proportionaler Anteil der Mischgut-Bandwagen-Istwert betrachtet. Für größere Genauigkeit wird eine Feuchtigkeitsmessung eingesetzt, um das Verhältnis zwischen Werkstoff und Wasser abzugleichen. Dadurch wird die Wasserflussrate entsprechend des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts der Rohmischung korrigiert.
Kaskadenregelgung wird nicht immer eingesetzt, aber da der Wasserflussregelkreis schneller reagiert als der Feuchtigkeitsregelkreis, produziert die Kaskadenregelung bessere Ergebnisse.
Am Ende des Sinterbandes durchläuft der Sinter einen Stachelwalzenbrecher und die Heißsortierung zum rotierenden Rundkühler. In der Regel werden mehrere Gebläse zum Kühlen verwendet; die Geschwindigkeit des Kühlers wird bestimmt durch:
Das Rückgut, das bei der Heißsortierung ausgesondert wird, wird dann zu den Rückgutbehältern befördert.
Nach dem Kühler gelangt das Sinter in den Entladebunker. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stand durch eine Variierung der Ausgangszufuhrrate geregelt.
Der Sinter gelangt dann in den Kaltsortierungsbereich, wo er durch Brechwalzen und Siebe läuft, um Stücke in einer bestimmten Größenordnung zu erstellen. Sinter unterhalb der erforderlichen Größe läuft über eine Bandwaage und und kehrt zusammen mit dem heißen Rückgut in den Rückgutbehälter zurück.
Der Unterschied zwischen dem Gewicht des kalten Sinterrückguts und dem Gewicht des insgesamt produzierten Rückguts weist die Menge des heißen Rückguts aus. Unregelmäßige Schwankungen in der Produktionsrate von heißem oder kaltem Sinterrückgut weist auf einen möglichen Anlagenfehler hin.
Folgende Faktoren können die Rate des produzierten Rückguts beeinflussen:
Zwei wichtige Eigenschaften des Sinters sind die Basizität, die von der Menge des Kalksteins und die Festigkeit, die vom Koksgehalt abhängt.
Der Sinter kann jetzt im Hochofen eingesetzt werden. Fließbänder befördern das Material zum Vorratslager des Hochofens, wo des zu anderen Werkstoffen hinzugefügt wird, um den Möller für den Hochofen zu formen.
Abbildung 3 zeigt, wie die Temperatur des Zündofens geregelt wird; ebenfalls dargestellt sind Optionen für das Regelungsverhältnis.
Bei der luftgeführten Temperaturregelung bei einem festen Verhältnis bietet die erforderliche Temperatur einen Sollwert für den Luftstrom. Der Brennstoff folgt dem Luftstrom in einem festen Verhältnis und macht dies zu einer brennstoffeffizienten Methode.
Bei der luftgeführter Temperaturregelung mit einem variablen Verhältnis hingegen ist der Luftstrom festgelegt und die Leistung des Temperaturreglers (das Wärmebedarfsignal) für den Zündofen gibt den Verhältnissollwert des Gasreglers vor. Diese Methode kommt in der Regel zur Anwendung, wenn es eine leicht verfügbare Quellen von preiswertem Brennstoff gibt, wie z.B: Gichtgas.
Die Druckregelung des Zündofens erfolgt in der Regel durch die entsprechende Einstellung der Dämpfer in den Windkästen unter der Zündhaube. Ein PID-Controller mit einem Regelkreis wird meist dazu verwendet, automatisch den Druck auf dem gewünschten Wert zu halten.
Zum Anfeuern der Zündhaubenbrenner werden Gichtgas und Koksereigas verwendet. Der Heizwert des Brennstoffes wird über einen konstanten Wert von einem separaten Regelkreis gesteuert. Wenn das Sinterband anhält, zwingt das digitale Signal die Zündhaube in einen Zustand der ’schwachen Hitze‘, bis das Band wieder anläuft.
Es ist leichter, die Temperatur der Zündhaube konstant zu halten, wenn der Heizwert des Brennstoffes innerhalb festgelegter Werte geregelt wird, bei ca. 4.000 – -6.000 kJ/m³. Dieser Heizwert wird durch Vermischung von Koksereigas mit Gichtgas erreicht. Abbildung 4 zeigt die Strategie zur Regelung des Heizwertes.
Der Durchbrennpunkt sollte im Idealfall kurz vor Ende des Sinterbandbettes liegt. Er wird durch eine Veränderung der Sinterbandgeschwindigkeit reguliert. Der Durchbrennpunkt wird durch eine Reihe von Variablen beeinflusst, wie z.B. die Tiefe des Sinterbandes, der Wassergehalt und die Qualität des Sinters.
Die Bandgeschwindigkeit wird entweder manuell geregelt oder durch Messung der Abgastemperatur als Indikator des Durchbrennpunktes. Wenn das Durchbrennen zu früh erfolgt, steigt die durchschnittliche Abgastemperatur an. Erfolgt es zu spät, so sinkt die Abgastemperatur und die Bandgeschwindigkeit wird zum Ausgleich verringert.
Mithilfe der Windkastentemperaturen kann die Überwachung verbessert werden; sie können als Sollwerttendenz hinzugefügt werden Abbildung 5 zeigt dies in der Regelungsstrategie.
Die Saugluft, die vom Hauptgebläse erzeugt wird, wird durch die Lüftungsschlitze in der Nähe des Gebläses variiert; diese werden von einem Gebläusesaugluftregler gesteuert. Wenn die Abgastemperatur über eine sichere Arbeitsgrenze steigt, bietet ein Umschalter dem Abgasübertemperaturregler die Möglichkeit, die Lüftungsschlitze entsprechend zu positionieren.
Nach Verlassen des Sinterbandes wird der heiße Sinter auf einem Rundkühler abgekühlt.Die Geschwindigkeit des Rundkühlers wird so geregelt, dass sie den Sinterbandanforderungen entspricht, die durch die Betttiefe und die Bandgeschwindigkeit vorgegeben sind.
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