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Doppelschrägofen
Die Erfindung betrifft einen Doppelschrägofen zum Brennen und Sintern von Material, insbesondere von Kalkstein, mit einem oberen Brennraum mit schräger Bodenfläche, auf welcher das Material abrutscht, wobei die freiliegende obere Schicht des Materials durch Brenngase, die aus in der der Bodenfläche gegenüberliegenden, vorzugsweise senkrechten Wand angeordneten Brennkammern in einen oberhalb des Materialbettes vorgesehenen Hohlraum eingeführt und dann unter Vorwärmung des Materials durch den Füllschacht abgezogen werden, erhitzt wird, und einen unteren Brennraum mit entgegengesetzt zur Bodenfläche des oberen Brennraumes gerichteter, schräger Bodenfläche,
in den das unter Umkehr seiner Schichtung eintretende Material abrutscht und aus einer freiliegenden Oberfläche in einen oberhalb des Materialbettes vorgesehenen zweiten Hohlraum von aus in der gleichen Weise wie im oberen Brennraum angeordneten Brennkammern austretenden zusätzlichen Brenngasen beaufschlagt wird, bevor es in den von Kühlluft durchströmten Kühlschacht gelangt.
Es sind bereits Doppelschrägöfen von verschiedener Ausgestaltung bekannt. So ist ein als Ringofen ausgebildeter Doppelschrägofen vorgeschlagen worden, bei dem an der Umlenkstelle an der Aussenseite der Übergangsstelle des nach aussen kegelig abfallenden oberen Brennraumes zu dem nach innen kegelig abfallenden unteren Brennraum Brenngase in den Ofen eingeführt werden, von denen ein Teil direkt in den oberen Brennraum gelangt und an dessen oberem Ende durch den Füllschacht abgeführt wird, während der andere Teil der Brenngase mittels durch die Materialsäule hindurchgeführter Leitungen in den im unteren Brennraum oberhalb des Materialbettes vorhandenen Hohlraum geleitet wird, wobei die Brenngase diesen nach unten durchströmen und sie dann durch ein mittleres Abzugsrohr vom unteren Ende dieses Hohlraumes nach aussen abgeführt werden.
Ferner sind aus älteren Vorschlägen des Erfinders Doppelschrägöfen bekannt, bei denen jedem der beiden Brennraumhohlräume von entgegengesetzten Seiten des Ofens aus Brenngase gesondert zugeführt werden. Diese Öfen haben sich im praktischen Betrieb bewährt, weil bei ihnen der Abrieb des den Ofen durchwandernden Materials nicht nur wesentlich geringer als bei mit dauernder Gutumwälzung arbeitenden Drehrohröfen, sondern auch geringer als bei Schachtöfen üblicher Bauart ist, in denen eine sehr hohe Materialsäule auf dem im unteren Teil des Ofens befindlichen gebrannten Material lastet, was insbesondere beim Austragen einen hohen Abrieb zur Folge hat.
Ein weiterer Vorteil von Doppelschrägöfen dieser Bauart besteht darin, dass ohne den für einen Drehrohrofen erforderlichen hohen baulichen Aufwand und ohne den bei Drehrohröfen benötigten hohen Brennstoffverbrauch sich eine gleichmässige Behandlung des gesamten Materials erzielen lässt.
Trotz dieser und anderer Vorteile lässt sich aber bei Öfen der vorerwähnten Bauart in vielen Fällen ein mildgebranntes Branntgut nicht erzeugen.
Dies ist nach den Erkenntnissen des Erfinders darauf zurückzuführen, dass in den beiden Brennräumen die unteren Abschnitte der Materialbetten bei diesen Öfen übermässig hohen Temperaturen ausgesetzt sind, so dass ein Überbrennen des Materials an diesen Stellen der Brennräume häufig nicht verhindert werden konnte.
Diese Übelstände werden gemäss der Erfindung dadurch beseitigt, dass bei einem Doppelschrägofen der eingangs erwähnten Art die Brennkammern beider Brennräume in den oberen Hälften der vorzugswei-
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se senkrechten Brennraumwände angeordnet sind, so dass die aus ihnen austretenden Brenngase nur die oberen und mittleren Abschnitte der abrutschenden Materialbetten beaufschlagen.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die oberen und mittleren Abschnitte der in den Brennräu- men abrutschenden Materialbetten nicht nur von den sie beaufschlagenden Brenngasen, sondern auch durch die intensive Wärmeausstrahlung aus den Brennkammern, in denen sehr hohe Temperaturen herrschen, erhitzt werden, während der untere Abschnitt des Materialbettes der unmittelbaren Beaufschlagung durch
Brenngase und Wärmestrahlung entzogen ist, so dass dort die für ein weichgebranntes Branntgut erforderli- che Temperatur, bei Kalkstein etwa 1200 C, nicht überschritten wird.
In den oberen und mittleren Abschnitten, wo die jeweils im Materialbett oben liegende Schicht noch nicht fertiggebrannt ist, nimmt das Material die durch Konvektion und Strahlung übertragene Wärme be- gierig an, ohne dass sich dabei seine Temperatur unzulässig erhöht. Die neue Anordnung weicht also von den bisher für Doppelschrägöfen bekannten Anordnungen erheblich ab, bei denen die Brenngase in die
Brennräume, insbesondere in den oberen Brennraum, so eingeführt werden, dass sie das in den höher lie- genden Teilender Brennräume bereits stark erwärmte Material im unteren Teil des Brennraumes direkt be- aufschlagen.
In den nicht von Brenngasen beaufschlagten unteren Abschnitten des Materialbettes kann einer Er- höhung der Branntguttemperaturen femer dadurch entgegengewirkt werden, dass der Hauptteil der von unten in den Hohlraum des oberen Brennraumes eintretenden Rauchgase bzw. der Hauptteil der bei normalem Ofenbetrieb in den Hohlraum des unteren Brennraumes gelangenden Sekundärluft durch die unteren Abschnitte des Materialbettes in diese Brennräume geleitet werden.
Den Brennkammern wird aus der Kühlzone des Ofens entnommene erwärmte Kühlluft über eine Abzweigleitung zugeführt, in der ein Sauggebläse angeordnet ist, dessen Druckseite über regelbare Leitungen mit den Brenngaszuführungen beider Brennräume verbunden ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist im folgenden Teil der Beschreibung an Hand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen im wesentlichen rechteckig ausgebildeten Doppelschrägofen. Die gleiche Anordnung kann jedoch auch für Ringöfen verwendet werden.
Der Ofen weist einen senkrecht angeordneten, rechteckigen Füllschacht 10 auf, dessen nicht dargestelltes oberes Ende mit Beschickungseinrichtungen üblicher Bauart und Rauchgasabzugsvorrichtungen sowie gegebenenfalls mit die Restwärme der Rauchgase ausnützenden Luftvorwärmern versehen ist.
Das untere Ende des Füllschachtes mündet in den oberen Brennraum 12. Die beiden in der Zeichnungsebene liegenden Seitenwände des Brennraumes sind im wesentlichen fluchtend mit den Seitenwänden des Füllschachtes angeordnet, wobei sie aber etwas in Richtung auf das untere Ofenende divergieren. Von den quer zur Zeichnungsebene liegenden Seitenwänden ist die rechtsliegende Wand schräg nach unten und nach links geneigt, wobei der Neigungswinkel dieser Wand etwas grösser als der Böschungswinkel des behandelten Materials ist. Als eine geeignete Schräge hat sich ein Neigungswinkel von etwa 50 bis 600, beispielsweise 550, oder ein Neigungswinkel, der etwa 5 - 150 grösser als der Böschungswinkel ist, erwiesen.
Die der schrägen Wand oder Ablauffläche 14 gegenüberliegende Wand 16 ist senkrecht angeordnet und an ihren oberen Enden durch eine im wesentlichen waagrechte Wand 18 mit dem Füllschacht 10 verbunden. Im oberen Teil der senkrechten Wand 16 sind zwei nebeneinanderliegende Brennkammern 20 von vorzugsweise rundem Querschnitt vorgesehen, an deren äusseren Enden je ein Brenner 22 angeordnet ist.
Von diesen Brennkammern ist nur eine in der Zeichnung gezeigt. Die senkrechte Wand 16 erstreckt sich etwas weiter nach unten als die schräge Wand 14, an deren unterem Ende sich eine senkrechte Wand 24 von geringer Länge anschliesst, so dass zwischen dem oberen Brennraum 12 und dem unteren Brennraum 26 ein kurzer senkrechter Schacht 28 vorhanden ist.
Die in der Zeichnungsebene liegende Breite des Schachtes 28 ist geringer als die entsprechende Breite des Füllschachtes, während seine quer zur Zeichnungsebene gemessene Breite auf Grund der nach Jnten divergierenden Ausbildung der Seitenwände des oberen Brennraumes etwas grösser als die entsprechende Breite des Füllschachtes ist.
Der untere Brennraum 26 wird von einer von der senkrechten Wand 16 ausgehenden schrägen Wand 30, einer waagrechten oberen Wand 32, einer senkrechten Wand 34 und zwei im wesentlichen senkrechten, aber nach unten etwas divergierenden, quer zur Zeichnungsebene liegenden Wänden gebildet. Der untere Brennraum entspricht also in seiner äusseren Form im wesentlichen dem oberen Brennraum ; ist aber räumlich etwas grösser. Die im oberen Teil der senkrechten Wand 34 angeordneten Brennkammern 36 mit Bren- nern 38 entsprechen den Brennkammern 20.
Der sich an den unteren Brennraum 26 anschliessende Kühlschacht 40, der im Gegensatz zu bekann- : enDoppelschrägöfensenkrechtangeordnet ist, hat ebenfalls rechteckige Form und ist an seinen beiden in
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der Zeichnungsebene liegenden Seiten mit Ausnehmungen 42 versehen. An den äusseren Ecken dieser Ausnehmungen 42 sind Rohrstutzen 44 vorgesehen, die miteinander durch eine Ringleitung 46 verbunden sein können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Ringleitung 46 über eine Verbindungsleitung 48 mit dem Einlass eines Ventilators 50 verbunden, dessen Auslass über Leitungen 52 und 54 an die Brenner 22 und 38 angeschlossen ist.
In den Leitungen 48, 52 und 54 sind Regelklappen 56,58 und 60 vorgesehen, so dass, je nach den Betriebsbedingungen, eine bestimmte Menge von Primärluft den Brennern 22 bzw. 38 zugeführt werden kann.
Das untere, mit Austragevorrichtungen üblicher Art versehene Ende des Kühlschachtes ist nicht gezeigt.
Durch die senkrechte Anordnung des Kühlschachtes wird vermieden, dass sich, wie dies bei den be-
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ten der Fall war, der grössere Teil der Kühlluft an der der Schrägfläche des unteren Brennraumes benachbarten Seite des Kühlschachtes konzentriert und dann zu einem erheblichen Teil durch den mittleren Abschnitt des Materialbettes hindurchströmt, bevor sie in den oberhalb des Materialbettes befindlichen Teil des Brennraumes gelangt. Bei senkrechter Anordnung des Kühlschachtes strömt der grössere Teil der Kühlluft durch den unteren Abschnitt des Materialbettes und trägt auf diese Weise dazu bei, dass ein Überbrennen des in diesem Abschnitt befindlichen, bereits fertig oder fast fertig gebrannten Materials nicht erfolgt.
Der beschriebene Ofen kann mit klassiertem oder unklassiertem Material gefahren werden Er eignet sich insbesondere zum Brennen von kleinstückigem Kalkstein (Splitt) von beispielsweise 10 bis 25 mm Stückgrösse.
Die Beheizung des Ofens erfolgt durch Öl oder Gas. Insbesondere bei der Beheizung mit Öl oder Starkgas kann, im Gegensatz zu üblichen Schachtöfen, mit sehr geringem Luftüberschuss, und daher wegen der geringen Rauchgasmengen, mit hohem thermischemWirkungsgrad gefahren werden. Beim neuen Verfahren wirken sich die wegen des geringen Luftüberschusses hohen Brenngastemperaturen-beispielsweise über 15000C - nicht ungünstig aus, weil einerseits sich diese hohen Temperaturen verringern, wenn die Brenngase in den sich an die Brennkammern anschliessenden, oberhalb des Materialbettes vorhandenen Hohlraum gelangen und anderseits, weil die Brenngase nur das rohe bzw. noch nicht fertiggebrannte Gut beaufschlagen, welches Wärme begierig aufsaugt, so dass die Gastemperaturen in den an diesen Abschnitten des Materialbettes angrenzenden Teilen des Hohlraumes schnell herabgesetzt werden-z.
B. auf etwa 12000C.
Das in den unteren Abschnitten in den beiden Brennräumen jeweils obenliegende Material, das nicht von den Brenngasen beaufschlagt ist, wird nicht oder nur geringfügig zusätzlich beheizt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der grössere Teil der aus dem unteren Brennraum hochsteigenden Rauchgase, deren Temperatur weit unter 12000C liegt, durch das Material des unteren Abschnittes des oberen Brennraumes bzw. wenn der grössere Teil der im Kühlschacht erwärmten Luft durch den unteren Abschnitt des Materialbettes der unteren Brennkammer geleitet wird. Die in dem unteren Teil der Hohlräume beider Brennkammern herrschenden Temperaturen sind daher erheblich geringer als die Temperaturen in den von den Brenngasen durchströmten oberen Teilen der beiden Brennräume.
Der thermische Wirkungsgrad der Anlage kann gegebenenfalls dadurch erhöht werden, dass zur Verringerung von Rauchgasverlusten dem Beschickungsmaterial ein gewisser Anteil von festen Brennstoffen (Koks) zugegeben wird, der durch den in den Brenngasen bzw. Rauchgasen enthaltenen Luftüberschuss verbrannt wird. Der zugegebene Anteil an festen Brennstoffen und die Srückgrösse desselben wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass der feste Brennstoff bereits beim Eintritt des Materials in den zweiten Brennraum vollständig verbrannt ist.
Eine weitere Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades lässt sich erreichen, wenn man in an sich bekannter Weise am oberen Ofenende einen Wärmeaustauscher vorsieht, in welchem Luft durch die Restwärme der Rauchgase erhitzt wird.
Ferner kann durch Zumischen von Rauchgas zu der den Brennern zugeführten Primärluft eine weitere Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades erzielt werden ; was auf einfache Weise dadurch erreicht werden kann, dass man den Ventilator so fährt und regelt, dass nicht nur die gesamte Kühlluft angesaugt, sondern auch ein Teil der Rauchgase durch das Materialbett des unteren Brennraumes hindurch, also im Gleichstrom, nach unten abgesaugt wird.