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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zement im Drehofen.
Bei der Herstellung von Zement nach dem üblichen Nassverfahren durch Eingiessen des Schlammes in Drehöfen sowie auch beim Einspritzen des Schlammes in zerstäubtem Zustande (britisches Patent Nr. 22734 A. D. 1902 und Nr. 243410), war die Bildung von Ansätzen von teilweise getrocknetem Material, von sogenannten Schlammringen an den Ofenwandungen und die dadurch hervorgerufenen schädlichen Wirkungen auf die Leistung des Ofens praktisch nicht vermeidbar.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Übelstände dadurch zu beseitigen, dass das Mass des Trocknens, dem der Schlamm durch Zerstäubung vor seiner Ablagerung auf die Ofenwandung ausgesetzt wird, derart geregelt wird, dass das Material im Zeitpunkte des Auftreffens auf die Ofenwandung bei noch merklichem Feuchtigkeitsgehalt doch schon auf einen halbfesten oder pastenartigen Zustand getrocknet worden ist, wodurch erreicht wird, dass einerseits das Zementmaterial sich gut an der Ofenwandung ablagert, nicht in störendem Ausmass durch die Gase aus dem Ofen herausgeblasen wird und seine Bestandteile innig vermischt bleiben und dass doch anderseits die vorerwähnten unerwünschten, an der Ofenwandung haftenden Ansätze nicht auftreten.
Infolgedessen wird eine höhere Ausbeute an Klinker erhalten, der gewöhnlich aus kleinen Stücken besteht und daher nicht nur von gut gebranntem Zement gebildet ist, sondern auch mit geringen Kosten gemahlen werden kann.
Der Punkt, über welchen hinaus das Trocknen vor der Ablagerung des zerstäubten Schlammes an der Ofenwand nicht getrieben werden soll, unterliegt mutmasslich keinen sehr beträchtlichen Schwankungen und liegt ungefähr bei einem Wassergehalt von etwa 10%. Der Punkt, bis zu welchem dieTrocknung mindestens getrieben werden soll, um die Bildung von Zusammenballungen zu vermeiden und die vorerwähnten Vorteile restlos zu erzielen, schwankt beträchlich mit der Natur der verschiedenen Zementbildner und dem Mass der Plastizität und Backfähigkeit des jeweiligen Schlammes bei verschiedenem Wassergehalt, da die Zementbildner ja nach ihrem Ursprungsort in dieser Hinsicht beträchtlich verschieden sind.
Beispielsweise soll ein ursprünglich etwa 40% Wasser enthaltender Schlamm gewöhnlich so weit getrocknet werden, dass etwa 50% des Wassers aus dem Schlamm entfernt werden und in dem Material bei Erreichen der Ofenwand ein Wassergehalt von rund 25% verbleibt. In manchen Fällen jedoch können die gewünschten Ergebnisse auch dann erreicht werden, wenn die Menge Wasser, die aus dem Schlamm vor seiner Ablagerung am Ofen durch Trocknen entfernt wird, beträchtlich geringer ist, beispielsweise 20% des gesamten Wassers des zerstäubten Schlammes beträgt.
Ein Kennzeichen für das Vorhandensein der richtigen Verhältnisse zur Erzielung einer hohen Ofenausbeute nach dem neuen Verfahren besteht in vielen Fällen in der Gestalt des Klinkers, der durchschnittlich in seiner Form merklich kleiner und regelmässiger ist als der Klinker, der bei Betrieb desselben Ofens mit gleichem Schlamm nach der üblichen Schüttmethode erhalten wird.
Das notwendige Ausmass der Einwirkung der Gase auf das zerstäubte Material zwecks Erreichung der besten Trocknung des Materials bei seiner Ablagerung auf der Ofenwand ist für jeden einzelnen Schlamm eine Funktion des Wassergehaltes desselben, der Feinheit der Zerstäubung, der Zeit der Aussetzung des zerstäubten Materials der Einwirkung der Gase und der Temperatur derselben, obwohl unter allen Umständen ein Raum des Ofens mit zerstäubtem Schlamm angefüllt werden muss, von welchem sowohl der Querschnitt als auch die Länge wesentlich sind.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Erzielung der vorangegebenen Resultate, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Teil derselben von der Ofenmündung aus gesehen, und die Fig. 3-6 zeigen schematisch abgeänderte Einrichtungen.
Bei der Anlage nach den Fig. 1 und 2 ist in der Rückwand des Ofenhauptes 5 eine mit dem Ofen 7 in einer Linie liegende Kammer 3 eingesetzt. Die Vorderwand dieser Kammer besitzt Öffnungen 9, 9, und von hinter diesen Öffnungen liegenden Punkten 10 werden durch Spritzeinrichtungen Schlamm- strahlen durch das Ofenhaupt hindurch in den Ofen eingespritzt.
Die beiden Strahlen durchdringen sich wechselseitig, und einer derselben tritt weiter in den Ofen ein als der andere. 12 ist ein Kratzer, der mittels einer Kurbel 13 (auf einer die Vorderwand der Kammer 3 durchsetzenden Welle) von Zeit zu Zeit gedreht werden kann, um etwaigen Ablagerungen von teilweise getrocknetem Schlamm, der aus dem Ofen herausgeblasen worden sein könnte, von der Vorderwand der Kammer 3 zu beseitigen, während bei 15 ein fester Schaber angeordnet ist, der von einem Träger 17 gehalten wird. Der Schaber 15 reinigt beim Drehen des Ofens dessen Mündung.
Von den Kratzern 12 und 15 losgelöstes Material und ebenso auch anderes Material, das unmittelbar im Ofenhaupt 5 herabfällt, wird durch eine flüssige Masse (vorzugsweise frischer Schlamm) aufgefangen, welche den Boden des Ofenhauptes erfüllt, aus welch letzterem die Gase bei 19 austreten, um in den Kamin zu strömen.
Das auf diese Weise durch die Flüssigkeit aufgefangene Zementmaterial wird zusammen mit der Flüssigkeit fallweise abgezogen und ist für seine Zerstäubung im Ofen wieder verfügbar.
Bei 21 ist ein Rührwerk veranschaulicht, welches die Mischung des abgelagerten Gutes mit der Flüssigkeit hervorbringt.
In einem Falle wurde bei einer derartigen Anlage, wo der Abstand zwischen den Punkten 10 und der Stelle A-A (Fig. 1), woselbst der längere Strahl seine grösste Breite hatte, ungefähr 9 m betrug, ein Druck von etwa 5. 5 kg/cm2 und ein Schlamm verwendet wurde, der aus dem blauen Liasdistrikt von Southam (Warwickshire) stammte, gefunden, dass die aus dem Ofen austretenden Gase nicht nur auf eine Temperatur von 150 C gegen 4000 C beim Betrieb desselben Ofens nach der üblichen Schüttmethode abgekühlt waren, sondern dass auch die vorerwähnten Vorteile erreicht wurden, indem nämlich die Ofenleistung von 4'6 t per Stunde bei der üblichen Schüttmethode auf 6'2 t per Stunde mit der veranschaulichen Anlage gesteigert wurde.
Berechnungen und Beobachtungen zeigten, dass der durchschnittliche Wassergehalt des dabei benutzten besonderen Schlammes, der beim Zerstäuben 40% Wasser enthielt, beim Erreichen der Ofenwandung zwischen 20 und 25% lag. In diesem Falle ergab sich, dass, während beim Betrieb des Ofens nach der Schüttmethode ein Klinker entstand, der hauptsächlich aus Stücken von etwa 12 mm Durch- messer bestand, unter den angegebenen neuen Verhältnissen ein Klinker erzeugt wurde, der hauptsäch- lich aus Stücken von nicht mehr als 3-4Y2 mm Durchmesser zusammengesetzt war.
Man kann die erforderliche Zerstäubung auch durch einen Satz von vorzugsweise konvergierenden Zerstäuberdüsen hervorbringen, deren einander durchdringende Strahlen ihre maximale Weite (welche annähernd im Durchmesser dem lichten Querschnitt des Ofens entspricht), im gleichen Abstand von der Ofenmündung an einer Stelle erreichen, wo die Achsen der Strahlen die Ofenachse schneiden oder annähernd schneiden, und zu diesem Zwecke können die Düsen entweder innerhalb oder ausserhalb des Ofens angeordnet werden ; letzteres ist beispielsweise in Fig. 3 veranschaulicht, und der Gesamtquerschnitt des Ofens ist in dieser Zone dann gänzlich erfüllt mit zerstäubtem Schlamm, durch welchen hindurch die Ofengase streichen müssen.
Die Verwendung nur einer einzigen Düse ist insofern weniger günstig als, wie aus Fig. 4 ersichtlich, der näher zur Ofenmündung liegende Teil der Zone C-D nur wenig abgelagerten Schlamm aufnehmen wird.
Um diesem Mangel bei Verwendung einer einzigen Düse oder bei Verwendung einer Anzahl dieser zu begegnen, deren Strahl bzw. deren Strahlen erst zu weit von der Ofenmündung weg die maximale Weite erreichen oder, wo mit ungewöhnlich hohem Druck gearbeitet wird, kann man die Ausgangsstelle bzw.-stellen des Strahles oder der Strahlen weiter, etwa nach rückwärts verlegen. Bei sehr weiter Form des Ofenhauptes ist dies durch ein mehr oder weniger weites Vorragen einer Düsenkammer 300 (Fig. 5) im Ofenhaupt 5 leicht erreichbar. Wo die Weite des Ofenhauptes dies nicht zulässt, kann man an der Ofenwand koaxial zum Ofen einen Stutzen 30 (Fig. 6) ansetzen und die Strahlen von einem oder mehreren Punkten 10 knapp ausserhalb desselben ausgehen lassen.
Die Zerstäubung kann aber auch durch Zerstäubungsmittel anderer Art als durch Düsen bewerkstelligt werden, beispielsweise durch Einrichtungen, bei welchen ein Strom komprimierter Luft über die Mündung eines die Flüssigkeit zuführenden Rohres geleitet wird und dabei die Flüssigkeit zerstäubt.
Stets muss aber beachtet werden, dass die Achse des Strahles oder die Achsen der Strahlen in bezug auf die Ofenachse so liegen, dass der feuchte Strahl mit keiner nennenswerten Energie mehr auf die Ofenwandung auftrifft ; die Energie des Strahles soll sich im Gasraum des Ofens bereits im Wesen erschöpft haben, und wenn ein Strahl irgendwo auf die Ofenwandung auftrifft) soll solches erst nach einem so langen Weg durch die Gase hindurch stattfinden, dass vor dem Auftreffen der betreffende Strahlteil bereits
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ziemlich getrocknet worden ist und seine Tendenz verloren hat, an der Ofenwand zusammenhängende Massen zu bilden.
Die Praxis hat gezeigt, dass bei der Zementherstellung nach der Erfindung bei Gasaustrittstemperaturen des Ofens unter 150 C etwa 25% weniger Brennstoff per Tonne hergestellten Zements
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Zementdrehöfen sind gewöhnlich über eine gewisse Entfernung von ihrer Mündung innen mit Hebe-und Rühreinrichtungen, Rippen, lose Stangen, Ketten u. dgl. für den Schlamm versehen, die beim Umlaufen des Ofens Teile des Materials anheben und sie durch die Gase hindurch wieder abfallen lassen, um durch diese ständige Fallwirkung ein Zerbrechen sich etwa gebildeter Zusammenbackungen, in jedem Falle aber eine Vergrösserung der Oberfläche des Schlammes hervorzubringen, die den Gasen ausgesetzt ist ; diese Einrichtungen sind auch dazu geeignet, Massen, welche an den Ofenwandungen haften bleiben möchten, abzulösen.
Wo jedoch Schlamm in zerstäubtem Zustande im Ofen verteilt wird, sind derartige Einrichtungen in jenem Teil des Ofens abträglich, wo zerstäubtes Material eben abgelagert wird.
Demzufolge wird vorgezogen, den Ofen über seine von dem Strahl oder den Strahlen eingenommene Länge frei von solchen Schlammhebe-und-rühreinrichtungen zu lassen und diese nur über diesen Längenabschnitt und dort anzuordnen, wo die Ablagerung einer wesentlichen Menge zerstäubten Materials auf der Ofenwandung nicht mehr wahrscheinlich ist.
Dieses Freilassen des Ofens an dem erwähnten Teil von inneren zusätzlichen Einrichtungen kann (insbesondere, da dies zur nutzbaren Lichtweite des Ofens in diesem Teile beiträgt), vorteilhaft bis zur Entfernung der üblichen Mauerwerksauskleidung in dem genannten Ofenteil betrieben werden, so dass dortselbst der Ofen nur aus seiner metallischen Hülle, gegebenenfalls mit einem wärmeisolierenden Mantel, besteht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zement im Drehofen, bei welchem von dessen Innen-oder Aussenseite aus Zementschlamm in Form eines oder mehrerer Strahlen in fein verteiltem Zustande eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits zur Erzielung einer feinen Zerstäubung der Schlammstrahlen und anderseits zur Erzielung grosser Wege der Schlammteilchen und damit langer Trocknungzeiten vor ihrer Ablagerung an der Ofenwand, der Strahl oder jeder der Strahlen in den Ofen unter einem Druck von mindestens zwei, vorzugsweise aber mehr Atmosphären und in solcher Richtung eingeschleudert wird, dass praktisch alle eingespritzten Teilchen des Gutes mit der Ofenwandung erst nach Verlust ihrer Geschwindigkeit und nach einer solchen Trocknung in Kontakt treten,
dass der Wassergehalt des Gutes durchschnittlich grösser als 10% bei einem Mindestverlust von 20% an jenem Wasser ist, welches er beim Zerstäuben enthält, wodurch erzielt wird, dass die Teilchen nicht kräftig gegen die Ofenwandung stossen und bei Erreichung derselben schon so weit getrocknet sind, dass sie ihr Bestreben zum Zusammenbacken und zur Bildung von Ofenansätzen verloren haben und Klinker von verhältnismässig kleiner, aber gleichmässiger Grösse erhalten werden.