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Drehrohröfen zum Rösten, Sintern, Agglomerieren von Erzen od. dgl. bzw. zum Brennen von Kalk,
Dolomit oder Zement werden häufig mit einem Granulat der aufzuarbeitenden Rohstoffe beschickt, um dem beim Beschicken der Drehrohröfen mit fein gemahlenem Trockengut oder Schlamm unvermeidlichen Entstehen von Staub entgegenzuwirken. Beim Beschicken von Drehrohröfen mit einem Granulat der zu verarbeitenden
Rohstoffe kann nun das Entstehen von Staub nicht in dem Masse verhindert werden, als es erwünscht wäre, da während des Fertigtrocknens des Granulats im Drehrohrofen der Trocknungsvorgang meist zu rasch verläuft und aus dem im Granulat enthaltenen Wasser entstehender Dampf zu einem mehr oder weniger weitgehenden Zerfall des Granulats führt.
Der Grund für den Zerfall des dem Drehrohrofen zugeführten Granulats liegt vor allem darin, dass, insbesondere bei Drehrohröfen kurzer Baulänge, das dem Drehrohrofen zugeführte feuchte Granulat unmittelbar unter dem Einfluss der von der Sinterzone des Drehrohrofens ausgehenden Wärmestrahlung steht und dass zusätzlich die den Drehrohrofen durchströmenden heissen Gase im Bereich der Trocknungszone des
Drehrohrofens noch eine zu hohe Temperatur besitzen.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde von der
Patentinhaberin mit einem gleichaltrigen Vorschlag ein Drehrohrofen zum Sintern von gegebenenfalls miteinander reagierende Stoffe enthaltendem feuchtem Granulat geschaffen, in welchem vor der Reaktionszone eine
Einschnürung und hinter der Trocknungszone eine Kühlmittel in das Innere des Drehrohrofens fördernde
Kühlvorrichtung angeordnet ist und die Kühlvorrichtung einen um den Mantel des Drehrohrofens gelegten und an ein Gebläse angeschlossenen Ringkanal aufweist, aus welchem Kühlgas über im Mantel des Drehrohrofens vorgesehene Durchlässe in das Innere des Drehrohrofens gelangt,
wobei zweckmässig die im Mantel des
Drehrohrofens vorgesehenen Durchlässe von in das Innere des Drehrohrofens reichenden und in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Drehrohrofens umgebogenen Rohrstücken gebildet sind und sich die Einschnürung zweckmässig von der Reaktionszone bis zur Kühlvorrichtung erstreckt.
Dadurch, dass in einem solchen Drehrohrofen vor der Reaktionszone eine Einschnürung vorgesehen ist, wird das dem Aufgabeende des Drehrohrofens zugeführte feuchte Granulat vor dem direkten Einfluss der von der
Reaktionszone ausgehenden Wärmestrahlung geschützt, während mittels der hinter der Trocknungszone vorgesehenen Kühlvorrichtung die Temperatur der den Drehrohrofen verlassenden Abgase so weit gesenkt werden kann, dass ein zu rasches Abdampfen des Wassers aus dem Granulat auf jeden Fall verhindert werden kann.
Dadurch, dass hinter der Trocknungszone eine Kühlmittel in das Innere des Drehrohrofens fördernde
Kühlvorrichtung angeordnet ist, wird zusätzlich dafür gesorgt, dass das noch ziemlich feuchte Granulat vor dem
Eintreten in die Trocknungszone durch die aus der Reaktionszone kommenden heissen Gase schroff erhitzt wird, was ebenfalls zum Zerfall des feuchten Granulats durch rasch verdampfendes Wasser führen könnte.
Zusätzlich besitzt ein solcher Drehrohrofen noch den Vorteil, dass im Hinblick auf die im Drehrohrofen vorgesehene
Einschnürung auch die Temperaturführung innerhalb des Drehrohrofens leichter kontrolliert werden kann und ohne Schwierigkeit Regelkreise ohne jede Schwingneigung aufgebaut, also einfache Regler mit nur kurzer Totzeit verändert werden können, da in einem solchen Drehrohrofen die bisher übliche Verweilzeit des zu sinternden
Granulats in der Sinterzone von etwa 20 bis 45 min auf etwa 2 bis 10 min gesenkt werden kann und sich aus der insgesamt geringeren Baulänge des Drehrohrofens auch eine kürzere Vorwärmzone ergibt.
Es ist nun Ziel der Erfindung, in einem Drehrohrofen der angegebenen Art die Temperatur in der Vorwärmzone in besonders einfacher und in wenig störungsanfälliger Weise zu regeln.
Dementsprechend ist ein Drehrohrofen zum Sintern von gegebenenfalls miteinander reagierende Stoffe enthaltendem feuchtem Granulat, in welchem vor der Reaktionszone eine Einschnürung und hinter der Trocknungszone eine Kühlmittel in das Innere des Drehrohrofens fördernde Kühlvorrichtung angeordnet ist und die Kühlvorrichtung einen um den Mantel des Drehrohrofens gelegten und an ein Gebläse angeschlossenen Ringkanal aufweist, aus welchem Kühlgas über im Mantel des Drehrohrofens vorgesehene Durchlässe in das Innere des Drehrohrofens gelangt, wobei zweckmässig die im Mantel des Drehrohrofens vorgesehenen Durchlässe von in das Innere des Drehrohrofens reichenden und in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Drehrohrofens umgebogenen Rohrstücken gebildet sind und sich die Einschnürung zweckmässig von der Reaktionszone bis zur Kühlvorrichtung erstreckt,
gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass am Aufgabeende des Drehrohrofens ein Temperaturfühler vorgesehen ist, an den ein Regler zum Verstellen eines die Kühlmittelzufuhr zur Kühlvorrichtung beeinflussenden Stellgliedes angeschlossen ist.
Mittels des am Aufgabeende des Drehrohrofens vorgesehenen Temperaturfühlers erfasste Temperatur- änderungen der den Drehrohrofen verlassenden Abgase können im Hinblick darauf, dass die Trocknungszone des Drehrohrofens durch die in diesem Drehrohrofen vorgesehene Einschnürung gegen die von der Reaktionszone des Drehrohrofens ausgesandte Wärmestrahlung gut abgeschirmt ist, in verlässlicher Weise dazu ausgenutzt werden, das Stellglied des die Kühlmittelzufuhr zur Kühlvorrichtung verstellenden Reglers in solcher Weise zu beeinflussen, dass das Temperaturgefälle zwischen der Kühlvorrichtung und dem Aufgabeende des Drehrohrofens konstant gehalten wird und damit vermieden werden kann,
dass das dem Drehrohrofen zugeführte feuchte Granulat im Bereiche der Trocknungszone bei zu hoher Temperatur zu schroff getrocknet oder wegen zu niedriger Temperatur in der Trocknungszone zu langsam getrocknet wird und damit in dem einen Falle schon in der Trocknungszone und im andern Falle erst in der Vorwärmzone zerfällt.
Mit der deutschen Patentschrift Nr. 490000 ist bereits vorgeschlagen worden, einem Drehrohrofen
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Verbrennungsluft über beliebig auf die Ofenlänge verteilte Einführöffnungen zuzuführen, jedoch ist es in einem so ausgebildeten Drehrohrofen auch dann nicht möglich, das Temperaturgefälle im Einlaufabschnitt des
Drehrohrofens konstant zu halten, wenn Verbrennungsluft in den Drehrohrofen über im Einlassabschnitt desselben angeordnete Einführöffnungen zugeführt wird, da die zugeführte Luft dazu dient, in erster Linie den
Verbrennungsvorgang zu beeinflussen und nur in zweiter Linie zu Kühlzwecken ausgenutzt werden könnte.
Mit der deutschen Patentschrift Nr. 581711 ist bereits vorgeschlagen worden, zum Schutz der Einbauten im
Einlassabschnitt von Drehrohröfen in den Drehrohrofen Kühlluft mittels eines in das Drehrohr hineinragenden und zweckmässig nahe der Drehrohrachse ortsfest angeordneten Einblasrohres in solcher Weise einzublasen, dass die sich normalerweise im Drehrohrofen einstellende laminare Strömung der Abgase gestört wird und diese
Abgase mit der Kühlluft möglichst gut durchmischt werden, jedoch ist bei diesem bekannten Vorschlag nicht vorgesehen, im Einlassabschnitt des Drehrohrofens ein konstantes Temperaturgefälle der Abgase vorzusehen, was, ebenso wie bei einem Drehrohrofen gemäss der deutschen Patentschrift Nr.
490000, wegen des Fehlens einer Einschnürung im Drehrohrofen zwischen dessen Sinterzone und dessen Trockenzone und damit wegen des Beheizens des dem Drehrohrofen zugeführten Gutes durch die von der Sinterzone ausgehende Strahlungswärme nicht den durch die Erfindung angestrebten Effekt zeitigen könnte. Das gleiche gilt auch für einen Drehrohrofen gemäss der brit. Patentschrift Nr. 240, 049 und der entsprechenden USA-Patentschrift Nr. 1, 708, 693, trotzdem bei diesem bekannten Drehrohrofen die Möglichkeit gegeben ist, die Menge der den Einlassabschnitt des Drehrohrofens zugeführten Kühlluft von Hand aus zu verstellen.
Zweckmässig ist in einem erfindungsgemässen Drehrohrofen der um den Mantel des Drehrohrofens gelegte Ringkanal mit einem Stellmotor für das als verstellbare Drosselklappe ausgeführte Stellglied ausgestattet, da dann in besonders einfacher Weise die in den Drehrohrofen eingesaugte Menge an Kühlluft beeinflusst werden kann.
Zeitabhängige Schwankungen des sich im Drehrohrofen über seine Länge einstellenden Temperaturgefälles können dann besonders gering gehalten werden, wenn gemäss der Erfindung über die Kühlvorrichtung Luft mittels eines Gebläses in den Drehrohrofen gesaugt wird, das an das Aufgabeende des Drehrohrofens angeschlossen ist, wobei der Gasdruck im Bereiche des Austragendes des Drehrohrofens konstant gehalten wird.
Die Erfindung wird im folgenden durch die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drehrohrofens darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemässen Drehrohrofen samt einigen Hilfseinrichtungen, teilweise im Schnitt, und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehrohrofen im Bereiche der Kühlvorrichtung.
Die in Fig. 1 gezeigte Sinteranlage--12--weist einen mit geneigter Achse angeordneten Drehrohrofen - auf, dessen höher liegendem Ende-14a-das zu sinternde Gut in Form von Granulat-10zugeführt wird, welches während des Drehens des Drehrohrofens zu dessen Austragsende--14bweitergefördert wird. An der Aussenseite des Mantels des Drehrohrofens --14-- sind mehrere Radkränze --14d-- vorgesehen, mit welchen der Drehrohrofen auf laufrollen --14e-- abgestützt ist.
Der Antrieb des Drehrohrofens erfolgt mittels eines am Mantel des Drehrohrofens befestigten Zahnkranzes-14e'--, in welchen ein Ritzel--14f-eingreift, das mittels eines Motors --14j-- über ein Untersetzungsgetriebe - -14i-- und eine zur Achse --14g-- des Ritzels führende Kupplung-14h--angetrieben wird. Die auf diese Weise dem Drehrohrofen erteilbare Drehzahl liegt zwischen 1 und 3 Umdr/min.
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eine Leitung-28b--an ein das Aufgabeende--14a-des Drehrohrofens umfassendes Gehäuse--22-- angeschlossen ist.
Das zu sinternde Granulat --10-- gelangt aus einem Fülltrichter --20a-- in eine eine
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Das dem Drehrohrofen--14--am Aufgabeende--14a--aufgegebene Granulat bewegt sich während des Drehens des Drehrohrofens aufeinanderfolgend durch eine eine Trockenvorrichtung--18--aufweisende Trocknungszone--TZ--, eine Vorwärmzone--VZ--und eine Reaktionszone--RZ--und fällt dann in Form von Sintergut--10g--vom Abgabeende des Drehrohrofens --14-- auf eine Rutsche --14k2 --, von welcher es in ein ähnlich wie der Drehrohrofen--14--aufgebautes und angetriebenes Kühlrohr--30-- gelangt.
Dieses Kühlrohr--30--ist mit Laufkränzen--30a--ausgestattet, die auf Laufrollen--30b-- laufen, wenn das Kühlrohr--30--mittels des Motors--30h--über ein Untersetzungsgetriebe--30g--,
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--30c-- eingreift,Stellglied --32a-- des Ventils --16-- verstellt, um die ermittelte Regelabweichung rückgängig zu machen. Der Luftdurchsatz durch den Drehrohrofen --14-- wird in Abhängigkeit vom Luftdruck im das Abgabeende
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des--28b-, welche vom Gebläse --28-- zum das Aufgabeende --14a-- des Drehrohrofens --14-umfassenden Gehäuse-22--führt, angeordnete Stellglied -28c-- zugeführt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Drehrohrofen zwischen seiner Reaktionszone--RZ--und seiner Trocknungszone--TZ--mit einer Einschnürung--26a-- versehen, in welcher das den Drehrohrofen - durchlaufende Granulat nahezu auf die Sinterungstemperatur erhitzt wird. Die axiale Länge dieser
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kommen kann. Auf diese Weise ist eine der für zu scharfes Trocknen des den Drehrohrofen zugeführten feuchten Granulats massgebenden Ursachen ausgeschaltet. Um nun auch ein zu scharfes Trocknen des dem Drehrohrofen zugeführten feuchten Granulats durch die den Drehrohrofen durchströmenden heissen Abgase zu vermeiden, ist stromauf der Einschnürung --26a-- eine Kühlvorricfhtung --24-- vorgeschen, mittels welcher in das Innere des Drehrohrofens Kühlmittel gefördert werden kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Kühlmittel Luft verwendet, die im Hinblick auf den innerhalb des Drehrohrofens vom Gebläse --28-- erzeugten Unterdruck in das Innere des Drehrohrofens einströmt. Zu diesem Zweck sind, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, im Mantel --14c-- des Drehrohrofens--24--Durchlässe--24e--in Form von gekrümmten Rohrstutzen vorgesehen, deren Krümmung der in Fig.
2 durch einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung des Drehrohrofens entgegengesetzt
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regeln zu können, ist der Mantel--14c--des Drehrohrofens--14--im Bereiche der Mündungen der Durchlässe-24e-von einem einen Ringkanal bildenden Mantel --24a-- umfasst, in welchen über eine mit einer Drosselklappe --24b-- versehene ansaugleitung --24c--, die an eine Spitzlutte des Mantels--24a-- angeschlossen ist, angesaugt werden kann.
Die Menge der in den Drehrohrofen--14--eingesaugten Kühlluft
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getrocknet werden, da innerhalb dieser Trocknungszone wegen der zwischen dieser Trocknungszone und der Reaktionszone des Drehrohrofens liegenden Einschnürung --26a-- die von der Wandung der Reaktionszone ausgesandte Wärmestrahlung nicht in der Trocknungszone wirksam wirken kann und weiters die Temperatur der die Trocknungszone durchströmenden Gase so weit erniedrigt werden kann, dass das im feuchten Granulat enthaltene Wasser nicht schlagartig verdampft.
Um in der Trocknungszone-TZ-das feuchte Granulat trotz der relativ niedrigen Temperaturen der diese Trocknungszone durchströmenden Abgase ausreichend rasch trocknen zu können, sind in der
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die stromabgelegenen Enden der Wände--18a--gehaltenen Stauplatte--18b--. Mittels der in Axialebenen des Drehrohrofens liegenden Wände--18a--wird das dem Drehrohorfen --14-- zugeführte feuchte
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mechanisch beansprucht wird. Durch Abrieb entstandener Staub kann vom Boden der Spitzlutte des Mantels --24a-- der Kühlvorrichtung über einen dort vorgesehenen Schieber bzw. vom Boden des das Aufgabeende --14a-- des Drehrohrofens --14-- umfassenden Gehäuses --22-- über einen Schieber --22c-- abgelassen werden.
Im Hinblick auf die in dem Drehrohrofen vorgesehene Einschnürung --26a-- staut sich das dem Drehrohrofen zugeführte Granulat vor der Einschnürung-26a- (bei-10e--) auf, so dass das Granulat dort ziemlich lange verweilt und den grössten Teil der Temperaturerhöhung von Trocknungstemperatur auf eine in Nähe der Sinterungstemperatur liegende Temperatur erfährt. Durch die Einschnürung-26a-gelangt das Granulat in nur relativ dünner Schicht und wird damit innerhalb der Einschnürung rasch bis auf
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Sinterungstemperatur erhitzt.
Das eigentliche Sintern kann innerhalb der Reaktionszone in nur kurzer Zeit abgeschlossen werden, da dort im Hinblick auf den durch die Einschnürung-26a-bewirkten Wärmestau eine ausreichend grosse Wärmemenge für das Sintern des Granulats zur Verfügung steht, das bei-10f-in dünner
Schicht aus der Einschnürung-26a-in die Reaktionszone-RZ-rieselt.
In dem Drehrohrofen beträgt das Verhältnis der Länge der Reaktionszone--RZ--zu deren Durchmesser etwa 2, 5 bis 4, 5 und ist abhängig von der Drehzahl des Drehrohrofens, die zwischen 1 bis 4 Umdr/min liegen kann, wobei Umfangsgeschwindigkeiten der Innenseite der Auskleidung des Drehrohrofens von 9 bis 36 m/min, vorzugsweise 16, 5 m/min, in Frage kommen.
Der Innendurchmesser der Einschnürung-26a-beträgt zweckmässig das 0, 3 bis 0, 8fache, insbesondere das 0, 5fache des Innendurchmessers der Reaktionszone-RZ--. Das Verhältnis der Länge der Einschnürung - -26a-- zum Innendurchmesser der Reaktionszone--RZ--beträgt zweckmässig etwa 0, 25 bis 10, 0, vorzugsweise 3, 0.
Der Innendurchmesser der Trocknungszone--TZ--ist in der Regel gleich dem Innendurchmesser der
Reaktionszone--RZ-. Das Verhältnis der Länge der Trocknungszone--TZ--zu deren Durchmesser ist abhängig von der Temperaturempfindlichkeit des feuchten Granulats und beträgt zweckmässig etwa 4, 0 bis 14, 0.
Der Öffnungswinkel des die Einlaufseite des Drehrohrofens mit der Einschnürung --26a-- verbindenden Kegelstumpfmantels beträgt in der Regel 60 bis 1600, vorzugsweise 900.
Die Verweilzeit des Granulats in der Reaktionszone (Fig. l) beträgt etwa 2 bis 10min bei etwa 1204 bis 1649 C, ist also im Vergleich zu der Verweilzeit von etwa 20 bis 45 min in der Reaktionszone eines herkömmlichen Drehrohrofens wesentlich kürzer. Diese kürzere Verweilzeit des Granulats in der Reaktionszone ist für das Sintern ausreichend. Diese kurze Verweilzeit verringert auch die entstehende Menge an Sinterbelag in der Reaktionszone.
Wenn Granulat mit einem Wassergehalt von etwa 11% verwendet wird, sollte die Verweilzeit in der Trocknungszone--TZ--etwa 20 min betragen, so dass das Granulat von Raumtemperatur, d. h. von etwa 20 C, auf etwa 37 C am Ende der Trocknungszone-TZ-erwärmt werden kann.
Eine Verweilzeit von etwa 30 min oder weniger in der Vorwärmezone-VZ-reicht aus, um das Granulat vor dem Eintritt in die Reaktionszone auf die gewünschte Temperatur unterhalb etwa 11000C zu erwärmen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehrohrofen zum Sintern von gegebenenfalls miteinander reagierende Stoffe enthaltendem feuchtem Granulat, in welchem vor der Reaktionszone eine Einschnürung und hinter der Trocknungszone eine Kühlmittel in das Innere des Drehrohrofens fördernde Kühlvorrichtung angeordnet ist und die Kühlvorrichtung einen um den Mantel des Drehrohrofens gelegten und an ein Gebläse angeschlossenen Ringkanal aufweist, aus welchem Kühlgas über im Mantel des Drehrohrofens vorgesehene Durchlässe in das Innere des Drehrohrofens gelangt, wobei zweckmässig die im Mantel des Drehrohrofens vorgesehenen Durchlässe von in das Innere des Drehrohrofens reichenden und in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Drehrohrofens umgebogenen Rohrstücken gebildet sind und sich die Einschnürung zweckmässig von der Reaktionszone bis zur Kühlvorrichtung erstreckt,
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vorgesehen ist, an den ein Regler (36b, 36c) zum Verstellen eines die Kühlmittelzufuhr zur Kühlvorrichtung (24) beeinflussenden Stellgliedes (24c) angeschlossen ist.
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