Strahlungsabsorption von normalem und pelletiertem Gemenge

Abstract

Für die Energieaufnahme aus dem Oberofen ist die Strahlungsabsorption des einzuschmelzenden Gemenges entscheidend. Untersucht wurde das Gesamtabsorptionsvermögen von Normalgemenge und Pelletschüttungen unterschiedlicher Fraktion im Temperaturbereich von 25 bis 1200 °C. Die stärkste Beeinflussung des Absorptionsvermögens erfolgt durch die Änderung des Wassergehaltes im Gemenge und bei höherer Temperatur durch die Bildung von Primärschmelzphasen. Mit abnehmender Feuchte des Gemenges (keine zusätzliche Wasserzugabe) fällt die Absorption von etwa 60 % bei Normalgemenge auf einen Wert von 15 % rapide ab ; umgekehrt steigt sie ebenso steil bis auf 60 % wieder an mit der Bildung der ersten Schmelzphasen. Pelletschüttungen verhalten sich tendenziell analog; jedoch wird das Absorptionsvermögen durch den sich ändernden Wassergehalt weniger stark beeinflußt als bei Normalgemenge. Die Gründe hierfür werden dargelegt. Interessant war festzustellen, daß die Pelletgröße selbst keinen Einfluß auf das Absorptionsverhalten besitzt. Dies liegt an der Unabhängigkeit des Leerflächenanteils in der Oberfläche einer Pelletschüttung von der Pelletgröße. Im Inneren einer Schüttung liegen allerdings die Verhältnisse anders. Bis zu einer Temperatur von 800 °C weisen Pelletschüttungen ein deutlich, etwa um den Faktor 5, höheres Absorptionsvermögen auf. Nach der Bildung einer mehr oder weniger geschlossenen dünnen Schmelzschicht unterscheiden sich Pelletschüttungen hinsichtlich der Strahlungsabsorption nicht mehr von Schüttungen aus Normalgemenge. Radiation absorption of normal and pelleted batch The absorption of radiation by the batch being melted has an important effect on the combustion space energy balance. The total absorptivity of normal batch and of pellets of various size fractions has therefore been measured from 25 to 1200 °C. The strongest influences on the absorptivity result from changing the water content of the batch and, at high temperature, from formation of the first liquid phase. On decreasing the batch moisture (no added water) the absorptivity rapidly decreases from about 60 % for normal batch to about 15 % but it increases again equally steeply to about 60 % when the first liquid phase forms. Similar trends occur with pellets but the effect of changing water content is less than with normal batch. The reasons for this are examined. It is interesting that the pellet size had no effect on absorptivity. This is because the fraction of holes on the surface of the batch layer is independent of pellet size. The conditions inside the batch are, however, different. Up to about 800 °C pellets have an absorptivity which is distinctly higher, by a factor of about 5. Once a more or less complete film of liquid has formed the difference in absorptivity between normal batch and pellets disappears. Absorption d'un rayonnement par un mélange normal et par un mélange aggloméré L'absorption du rayonnement par le mélange en voie de fusion est un facteur décisif pour l'absorption de l'énergie provenant de la partie supérieure du four. On étudie le pouvoir absorbant total d'un mélange normal et celui de mottes d'agglomérés de composition de différentes granulo-métries dans un domaine de températures compris entre 25 et 1200 °C. L'effet le plus marqué sur le pouvoir absorbant est obtenu par une modification de la teneur en eau du mélange et, aux températures élevées, par la formation de phases fondues primaires. Lorsque l'humidité du mélange décroit (en l'absence d'addition d'eau supplémentaire), l'absorption passe rapidement d'une valeur de 60 %, qui est celle d'un mélange normal, à une valeur de 15 %. Inversement, elle revient de nouveau, d'une manière tout aussi rapide, à 60 % lorsque se forment les premaères phases fondues. Le comportement de masses d'agglomérés de composition suit une tendance analogue; le pouvoir absorbant est cepen-dant moins fortement influencé par une modification de la teneur en eau que ce n'est le cas pour un mélange normal. On expose les raisons de ce comportement. Il est interessant de constater que la taille des agglomérés n'exerce en elle-même aucun effet sur le comportement à l'absorption. Ceci est dû au fait que l'importance des vides superficiels qui se présentent à la surface d'une motte d'agglomérés ne dépend pas de la taille des agglomérés. A l'intérieur de la motte, les conditions sont cependant différentes. Jusqu'à une température de 800 °C, les mottes d'agglomérés possdent un pouvoir absorbant nettement plus élevé — d'un facteur 5 environ. Après formation d'une mince couche plus ou moins continue de mélange fondu, les mottes d'agglomérés ne se distinguent plus d'une motte de mélange normal sous le rapport du pouvoir d'absorption d'un rayonnement.