Verfahren <B>zur</B> Wärmebehandlung von Gut verschiedener Art, insbesondere zum Brennen von Zement und Erdalkali-Carbonaten, z. B. Falk, 1Viagnesit, Dolomit und dergl., lind Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Gut verschiedener Art, insbesondere zum Brennen von Zement und Erdalkali-Carbonaten, z. B.
Kalk, Magnesit, Dolomit und dergl., in einer Ein richtung mit einem mittels elektrischen Flam menbogens beheizten Drehrohrofen. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bisher hat man mittels elektrischer Energie beheizte,Öfen immer von hocherhitz ter Luft, die beim Kühlen des anfallenden gebrannten Gutes vorgewärmt und besonders mittels elektrischer Energie aufgeheizt wird, durchströmen lassen. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass die Verwen dung von Luft als Wärmeträger im Ofen mehrere Nachteile bedingt. So werden im Ofen schädliche Stickstoffverbindungen ge bildet, welche die Güte des Erzeugnisses be einträchtigen. Im weiteren werden durch die fühlbare Wärme der Luft nicht unerhebliche Wärmemengen aus dem Ofen abgeführt, wel- ehe in einem Vorwärmer bei kleinem Tempe raturgefälle auf das vorzuwärmende Roh material übertragen werden müssen.
Die Folge davon ist, dass der Vorwärmer im Ver hältnis zum Ofen sehr gross bemessen werden muss, was zu erhöhten Wärmeverlusten, zu grossem Platzbedarf und zu Mehrkosten der Anlage führen muss. Der genannten Erkennt nis wird nun gemäss vorliegender Erfindung dadurch Rechnung getragen, dass die Wärme behandlung im Drehrohrofen ohne Zufuhr von Luft oder andern Gasen durchgeführt wird, so dass die im Flammenbogen erzeugte Wärme praktisch nur durch Strahlung über tragen wird.
Im weiteren ist gemäss der Er findung die als indirekte Heizfläche wirkende Innenfläche des Futters des Drehrohrofens so festgelegt, dass die Höchsttemperatur dieser Fläche im Verlaufe einer Umdrehung des Rohres 1550 C nicht übersteigt.
Um die Wirtschaftlichkeit des Betriebes aufs höchste zu steigern, können zweckmässig die dem Ofen noch entströmenden Gase dazu benützt werden, einen mindestens zum grösse ren Teil in einem Kreislauf umgewälzten Gasstrom aufzuheizen, welcher ununter brochen im Wärmeaustausch mit dem dem Ofen zuzuführenden Rohmaterial abgekühlt und hierauf im Wärmeaustausch mit dein aus dem Ofen anfallenden gebrannten Gut wieder erwärmt wird.
Dabei werden vorteil haft die dem Ofen entströmenden CTase dem umgewälzten Gasstrom nach dem zweit genannten Wärmeaustausch zugeführt, und dem Gasstrom wird nach dessen Abkühlung, aber vor dessen Wiederaufhetzung, eine Gas menge entzogen, die der im Ofen und im Vor wärmer entwickelten Gasmenge entspricht. In einem solchen Falle lassen sich die Abgas mengen und zusammenhängend damit die Abgasverluste durch fühlbare Wärme auf ein Mindestmass herabdrücken.
Unter Umständen ist es aus fabrikations technischen Gründen von besonderer Bedeu tung, dass das gebrannte Gut mit möglichst tiefer Temperatur aus dem Kühler austritt. Dies lässt sich bei geringer Beeinträchtigung der Wärmewirtschaft der Ofenanlage bei einem Durchführungsbeispiel dadurch er reichen, dass Frischluft, die durch Wärmeaus tausch mit dem aus dem Ofen anfallenden gebrannten Gut erwärmt worden ist, den dem Ofen entströmenden Gasen höherer Tempera tur möglichst nahe der Stelle, wo diese Gase dem Ofen entströmen, beigemengt wird, und dass das so erhaltene Gas-Luftgemisch durch Wärmeaustausch mit dem dem Ofen zuzufüh renden Rohmaterial abgekühlt und hierauf ins Freie gelassen wird.
Um ein einwandfreies Erzeugnis zu erhal ten und um die Bildung von Kalziumkarbid bei Verwendung von Kohlenelektroden zu vermeiden, wird dem Rohmaterial vor dessen Granulierung zweckmässig ein Oxydationsmit tel, beispielsweise Braunstein (111n0,), zum Oxydieren der im Elektroofen von den Elek troden anfallenden Abbröckelungen bei gemengt.
Sämtliche Elektroden -erden zweckmässig im auslaufseitigen Ofenkopf des Drehrohr ofens angeordnet. Eine solche Anordnung der Elektroden hat zur Folge, dass die Tempera tur im Drehrohrofen gegen den Auslauf stetig ansteigt. Dadurch lässt sich die für die Erzeugung eines gleichmässig durchgesinter- ten Gutes erforderliche allmähliche Erhitzung des Rohmaterials erreichen.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind in vereinfachter Darstellung verschiedene bei spielsweise Ausführungsforuien von erfin dungsgemässen Einrichtungen dargestellt, an Hand welcher auch Durchführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert sind. Es zeigt.: Fig. 1 teilweise in einem Längsschnitt und teilweise in Ansicht eine erste Ausfüh rungsform einer solchen Einrichtung und Fig. 2 in Ansicht eine zweite Ausfüh- rungsform.
Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab einen axialen Längsschnitt durch das auslaufseitige Ende eines Drehrohrofens mit drei Elektro den und Fig. 4 eine Endansicht des auslaufseiti gen Kopfes dieses Ofens.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Silo, 2 eine Granuliertrommel mit eingebauter, nicht ge zeigter Brause und 3 einen als sich drehende Trommel ausgebildel.en Vorwärmen dessen Achse gegen den Auslauf eine Neigung von etwa: 5 \J aufweist. Dieser Vorwärmer 8 läuft auf Laufrollen 4 mit einer Drehzahl von 1,5 Umdrehung je Minute um, und im Innern desselben sind an sich bekannte Einbauten vorgesehen, die dazu dienen, den angestrebten Wärmeaustausch inniger zu gestalten.
Eine Schurre 5 leitet das < iiis der Trommel ? an fallende Gut in den Vorwärmer 3 über. 6 be zeichnet den eigentlichen Drehrohrofen der Einrichtung, dessen Achse ebenfalls gegen die Auslaufseite hin schwach geneigt ist. Dieser Ofen 6 läuft mit einer etwas kleineren Dreh zahl um als der Vorwärmer 3, indem er nur etwa eine Umdrehung je Minute ausführt. Im auslaufseitigen Ofenkopf 7 sind Elektro den 8 angeordnet, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt; ist.
Die als indirekte Heizfläche wirkende Innenfhiclie des Futters 9 des Dreh rohrofens 6 ist so bemessen, dass die Höchst- temperatur an dieser Fläche im Verlaufe einer Umdrehung des Rohres 1550 C nicht übersteigt.
10 bezeichnet eine Schurre, durch die das den Ofen 6 verlassende, glühend heisse, ge brannte Gut einem Kühler 11 zugeführt wird. Dieser Kühler 11 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie der Vorwärmer 3; im Innern dieser Trommel sind somit gleichfalls an sich bekannte Einbauten vorgesehen, um den Wärmeaustausch lebhafter zu gestalten. An den Kühler 11 schliessen sich eine Ent- leerungsschurre 12 und eine Leitung 13 an. Von letzterer zweigen zwei Leitungen 14 und 15 ab.
Die Leitung 14, in die ein Gebläse 16 eingebaut ist, mündet am eintrittsseitigen Ende des Vorwärmers 3 in diesen aus, wäh rend die Leitung 15, in die eine einstellbare Klappe 17 eingebaut ist, als Schornstein dient. 18 bezeichnet einen am eintrittsseitigen Ende des Vorwärmers 3 vorgesehenen, luft dichten Endverschluss und 19 bezeichnet einen Verschluss, der den Vorwärmer 3 luftdicht mit dem Drehrohrofen 6 verbindet.
Der Küh ler 11 weist luftdichte Endverschlüsse 20 und ?1 auf, von denen der erste über eine Leitung 22 mit dem Verschluss 19 verbunden ist. In die Schurren 5, 10 und 12 sind Absperr organe 23 bezw. 24, 25 eingebaut, welche die Einrichtung gegen den Zutritt von Falschluft sichern. Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im Silo 1 ist Roh mehl aufgespeichert, dem ein Oxydations mittel. z. B. Braunstein, in solcher Menge bei gemischt ist, da.ss der im Elektroofen 6 ent stehende Elektrodenabbrand oxydiert wird.
Im anfallenden gebrannten Gut findet sich als Folge dieser Massnahme kein Kalzium karbid, Magnesiumkarbid und dergl. vor. Dem aus dem Silo 1 in die Granuliertrommel 2 gelangenden Rohmehl wird eine solche Menge Wasser zugesetzt, dass die Granalien beim Verlassen der Granuliertrommel 10 bis 15 % Feuchtigkeit aufweisen. Das so vor- behandelte granulierte Rohmaterial gelangt durch die Schurre 5 in den Vorwärmer 3 und hierauf, nachdem es in diesem vorgewärmt worden ist, in den eigentlichen Drehrohrofen 6.
In der Nähe des Einlaufes dieses Ofens 6 erfolgt die Kalzinierung des Rohmaterials und in der Umgebung der Elektroden 8 geht die Sinterung des Gutes vor sich. Durch die Schurre 10 gelangt das glühend heisse, ge brannte Gut in den Kühler 11, um von dort nach erfolgter Abkühlung schliesslich ins Freie zu gelangen.
Die in der Kalzinierzone des Ofens 6 ent weichenden CO.,-Gase hoher Temperatur wer den zum Aufheizen des Gasstromes verwen det, den das Gebläse 16 aus dem Vorwärmer 3 durch die Leitung 14 ansaugt und durch die Leitung 13 zum grössten Teil in den Küh ler 11 fördert. Der im Kühler 11 erwärmte Gasstrom gelangt durch die Leitung 22 nach dem eintrittsseitigen Ofenkopf, wo er sich mit den dem Ofen 6 noch entströmenden Gasen mischt. Die Klappe 17 in der Schorn steinleitung 15 ist dabei so eingestellt, dass die durch das Gebläse 16 umgewälzte Gas menge geeignete Temperaturverhältnisse im Vorwärmer 3 und Kühler 11 schafft.
Durch die Leitung 15 gelangen solche Mengen von Kohlensäure und Wasserdampf ins Freie, wie sie vom Drehrohrofen 6 her bezw. im Vor wärmer 3 dem umgewälzten Gasstrom ab gegeben werden. Die verschiedenen luftdich ten Verschlüsse 7, 18, 19, 20 und 21 sorgen dafür, dass keine Gase an den betreffenden Stellen ins Freie entweichen bezw. Luft in den Kreislauf eindringen kann.
Erheblicher Unter- bezw. Überdruck ist nur bei dem ein- trittsseitigen Endverschluss 18 des Vorwär- mers 3 und beim austrittsseitigen End- verschluss 21 des Kühlers 11 vorhanden; diese Verschlüsse 18 und 21 sind daher besonders sorgfältig auszuführen.
Durch Vorsehen einer in Fig. 1 nicht dargestellten Drosselstelle in der Gasleitung 14 bezw. 22 lässt sich er reichen, dass bei den Endverschlüssen 7 und , 19 des Ofens 6 und beim eintrittsseitigen Endverschluss 20 des Kühlers 11 nahezu Druckausgleich herrscht, so dass sich die Dichtungen an diesen Verschlüssen 19, 7 und 20 besonders einfach ausbilden lassen. s Bei der beschriebenen Einrichtung wird somit die Wärmebehandlung im eigentlichen Drehrohrofen 6 ohne Zufuhr von Luft oder andern Gasen durchgeführt, so dass die Wärmebehandlung im Ofen in einer C."0- Atmosphäre stattfindet. Die im Flammen bogen erzeugte Wärme wird daher praktisch nur durch Strahlung übertragen.
Dabei wer den die dem Elektroden-Elektroofen 6 noch entströmenden Gase dazu benutzt, einen zum grösseren Teil in einem Kreislauf umgewälz ten Gasstrom aufzuheizen. Dieser Gasstrom wird ununterbrochen im V orwärmer 3 durch Wärmeaustausch mit dem dem Ofen 6 zu zuführenden Rohmaterial abgekühlt und im Kühler 11 im Wärmea,ustauseh mit dem aus dem Ofen 6 anfallenden, glühend heissen, ge brannten Gut wieder erwärmt.
Diesem um gewälzten Gasstrom werden die dem Elek- troden-Elektroofen 6 noch entströmenden Gase nahe der Stelle, wo er aus der Leitung 22 austritt, bei--;emiseht. Ferner wird dem genannten Gasstrom nach dessen Abkühlung im Vorwä.rmer 3, aber vor der Wiederauf- heizung im Kühler 11, eine Gasmenge durch die Leitung 15 hindurch entzogen, die der im Ofen 6 und Vorwärmer 3 entwickelten Gas menge entspricht.
Anstatt den Vorwärmer 3 und den Kühler 1.1 in der in Fig. 1 gezeigten Weise als rotie rende Trommeln auszubilden, können auch anders gebaute Wärmeaustauscher, z. B. Wanderroste, zur Verwendung kommen. Vor wärmer und Kühler können auch in bekann ter Weise gegen Wärmeverluste isoliert sein.
Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung, wel che ebenfalls einen mittels elektrischen Flammenbogens beheizten Elektroofen 26 aufweist, unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass das gebrannte Gut in einem Kühler 27 mittels Frischluft ge kühlt wird. Diese Frischluft wird durch ein Gebläse 28 unter Druck dem Kühler 2 7 am Auslaufende zugeführt.
Die in der Kalzinier- zone des Ofens 26 entweichenden CO2-Gase werden im eintrittsseitigen Ofenkopf mit der Frischluft gemischt, die im Kühler 27 durch Wärmeaustausch mit dem glühend heissen Gut, vorgewärmt worden ist. Dieses Gemisch durchströmt dann einen Vorwärmer 29 und wird hierauf von einem Gebläse 30 in einen Schornstein 31 gefördert, von wo es schliess lieh ins Freie gelangt.
Auch in diesem Fall kann durch Einbau einer in Fig. 2 nicht näher veranschaulichten Drosselstelle erreicht -werden, dass im Ofen weder Unter- noch Cberdruclz vorherrscht.
In Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausfüh rungsform des auslaufseitigen Endes eine mittels elektrischen Flammenbogens geheiz ten Drehroliroferis veranschaulicht. In diesen Figuren bezeichnet 32 einen Ofenkopf, der fahrbar ausgebildet ist, damit der Ofen für die Ausbesserung des Futters leicht zugäng lich wird. In den Ofenkopf 32 sind drei mit Drehstrom gespeiste Elektroden 33, 34 und 35 pyramidenförmig so eingebaut, dass sie unter sich einen Winkel a von ungefähr 45 bilden, d. h. a kann auch um einige Grade grösser oder kleiner als 45 sein.
Durch die Anordnung sämtlicher Elektroden im aus laufseitigen Ofenkopf des Drehrohrofens lässt sich eine Blaswirkung auf den Flammen bogen in axialer Richtung gegen das Ein laufende des Ofens hin erreichen, wodurch das Ofenfutter in der Umgebung des Flammenbogens gegen örtliche Überhitzung weitgehend geschützt, wird.
Der .untere Teil des Ofenkopfes 32 ist derart ausgebildet, dass er das aus dem Ofen Herausfallende Gut auf nimmt, von wo es von einer nicht gezeigten Schurre in einen ebenfalls nicht gezeigten Kühler übergeleitet wird.
Während es in Einrichtungen der be schriebenen Art ohne weiteres möglicb ist, die Wärme austauscher, also die Vorwärmer 3 bezw. 29 und die Kühler 11 bezw. 27, gegen Strahlungsverluste wii-hiim zu isolieren, lässt sieh eine befriedigende Isolierung des Ofen mantels mit den bis heute bekannten Baustof fen nicht durchführen. Es besteht aber die Möglichkeit,
die Strahlungsverluste des Ofens in bekannter Weise zur Vorwärmung von Luft heranzuziehen und mit dieser Warmluft das granulierte Rohmaterial vorzutrocknen. <B>PS</B> sei noch erwähnt, dass sich eine Rege lung der Ofenheizung durch Veränderung der Stromstärke bei konstanter Spannung zu folge Veränderung der Spitzenentfernung der Elektroden erreichen lässt.