Drehrohrofenanlage zum Brennen von Gut, insbesondere von Zementrohgut. Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehrohrofenanlage zum Brennen von Gut, insbesondere von trocken bis h@al,bfeucht, ;
das heisst bis etwa 20% Wassergehalt, aufberei tetem und gestreusseltem Zementrohgut mit ,einer zwecke Rückgewinnung von wenigstens 50 % der Wärme des austretenden Gutes mit Einbauten versehenen Kühlvorrichtung und einem Wärmeaustausthem am Ofeneinlauf.
Mit der Erfindung soll ein niedrigerer#Wärme- verbrauch bei Drehöfenanlagen mit Kühl vorrichtung durch gleichzeitige Rückgewin nung von Wärme an der Auslaufseite und an der Einlauf seiIe des DrehrohrofenG, letzteres durch einen Wärmeaustauseher zwischen Gas und Brenngut, erreicht werden.
An sich ist die gleichzeitige Anwendung eines Wärmeaustauschers am Abgasende eine; Drehrohrofens und :einer besonderen Kühlvorrichtung am Auslaufende :des Dreh- rohrofens bekannt. Es ist aber @bis@her nicht gelungen, bei Drehrohröfenanlagen mit Wär- meaus:tausehgliedern .aus Metall :
eine befrie digende Ausnutzung der Brennstoffwärme bezw. eine befriedigende Ausnutzung :der Rauchgaswärme zu erreichen. Bei Ausfüh rung der Wärmeaustauschglieder aus kera- mvschem Stoff kann man theoretisch diesen Erfolg zwar erreichen, aber der Ofen wird dann viel zu lang und schwer, um praktiscli brauchbar zu sein.
Bei bekannten Wärme- austausGhgliedern aus Metall dagegen tritt der Übelstand auf, :dass die notwendnge Wärmeaustausehfläche unterschritten wird, die Abgastemperatur und der Brennstoffver brauch steigen.
Bei: der Drehrohrofenanlage .gemäss der Erfindung reicht :der Wärmeaustauscher biss nahe an die Kalzinierzone und weist hinter sinaruder liegende metallische Wärmeaus- tauschelemenrte auf, die quer zur Strö- mungs:richtung der Gase liegen und Öffnun gen für den Durchgang :der Abgase auf weisen, und deren zwischen :den Öffnungen verbleibende Teile ,ganz oder nahezu ganz in -das Gut :eintauchen.
Der Wärmeaustauseher am Einlaufende :des Drehrohrofens besitzt zweckmässig senk- recht zur Drehachse mit Zwischenräumen hintereinander liegende Zackenscheiben, deren Zacken oder dergleichen abwechselnd bei jeder Umdrehung auf der ganzen Fläche von den Gasen geheizt und von dem Bren:n- gut gekühlt werden.
Vorteilhaft werden die einzelnen hintereinander liegenden meta-lli- schen Flächen dieses Wärmeaustauschers zur Erzielung einer Stoss- und Wirbelbewegung versetzt zueinander angeordnet. Der Wärme- austauscher kann dabei auch ausserhalb des Drehrohrofens, und zwar unabhängig von ihm selbst angeordnet sein.
Durch den mitt leren Teil der metallischen Flächen, die bei spielsweise als Zackenscheiben ausgebildet sein können, kann :ein Hilfs@schornsteiu ge führt sein, der zur Regelung der durch gehenden Gase mit entsprechenden Klappen oder Ventilen ausgerüstet ist. Die Zacken ,der Seheiben oder Flächen des Wärmeausta.u- schers können auch schräg zur Scheibenfläche stehen. Die Scheiben können glatt oder auch beispielsweise zur Vergrösserung ,der Ober- fläcUe gewellt a.usge;führt werden.
Der heisseste Teil des Wä.rmeaustausehers kann mit zungenartigen Gebilden, Wülsten oder dergleichen ausgerüstet sein, die an der Wandung des Drehrohrofens befestigt sind. L?m ein Festsetzen oder Festbrennen des Roh mehls an den Einbauten zu vermeiden, kön nen in dem Wärmea.ustauseher Mahlkörper wie Scheiben, Kugeln oder dergleichen vor gesehen sein.
Das Rohgut wird dem Dreh rohrofen meist in trockenem bis halbfeuch tem Zustande aufgegeben werden, auch ist es ohne weiteres mö,glYCh,dieses Gut, beispielis- weise Zementroh, t, vor der Aufgabe zu kleinen Kügelchen oder dergleichen zu ver formen, das heisst es zu streusseln.
Statt den Wä:rmeau@stauscher aus schei- benförmi,gen Wärmeaustausehelementen zu gestalten, kann es auch vorteilhaft sein, ihn schraubenlinienförmig auszubilden und ihm Kegelform zugeben.
Die einzelnen Windun gen dieser Schrauben bilden bei dieser Aus- führungsform die Wärmeaust.ausehelemente und werden um ein mittleres Ga:sverdrän,-,er- rohr herumgelegt, das mit entsprechenden Regelungsorganen für den Abzug der Gase versehen ist. .
Wird der Wärm-ea.ustauscher so ausgebil- det, dass die Steigung der einzelnen seh.rau- benförmigen Windungen bezw. Wä.rmea.us- tauschelemente nach dem Ofeneinlauf hin abnehmen, so kann bei einer solchen Ausfüh- ;
run---,wform durch die kleinere Steigung der einzelnen Windurigen nach dem Ofeneinlauf zu ein grösserer Teil der Abgaswärme von diesen Windungen aufgenommen und an das Brenngut abgegeben werden.
Gerade am, Ofeneinlauf, wo zur Wa.sse raustreibung und Wärmeaufnahme bedeutende Wä.rmeinengen gebra.neht werden, steht dann durch die klei nere Steigung der einzelnen Windungen mehr Wärme wegen der vergrösserten Heiz-, fMche zur Verfügung.
Das Gut wandert an dieser Stelle langsaxiier durch, den Ofen, und auch die diesem Gut entgegenströmenden Gase werden langsamer durch die Windun- gen abgeführt. Dadurch wieder wird zwi- sehen dem Gut und den Gasen ein guter Wärmeaustauseh herl>ei.geführt.
Vorteilhaft werden die Wärmeausta.usch- elemente nicht als volle Kreisscheiben, son dern nur als kreissektorförmige Seheiben ausgebildet. Auch diese Seheiben liegen wie der quer oder annähernd quer zur Strömungs- richtung der Gase, tauchen ganz oder nahezu ganz in das Gut ein und sind mit Offnun- gen für den Durchtritt der Gase versehen. ;
Mit Hilfe einer dera.rti@gen kreissektorfömi- gen Ausbildung der Scheiben würde die ge samte Ofenanlage billiger und leichter wer den, ohne dass der gute und schnelle Wä.rme- austausch zwischen Bern Brenngut und den Gasen irgendwie ungünstig beeinflusst würde. Die Erfindung ist in der Zeichnung in ver schiedenen Au sführungsförmen dargestellt.
FinG. 1 zeigt eine Drehro:hrofenanlage im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch den Kühler, Fi,g. 3 einen (Auerschnitt durch den Wär- mea.ustauscher in vergrössertem Ma:
sssta.be nach C-C der Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt des Wärmeaus tausehers nach 21-B der Fig. 1, Fig. 5 und 6 veränderte Ausführungs- for men, Fig. 7 einen Drehrohrofen mit schrau- benarti.g ausgebildeten Wärmeaustauech- elementen,
Fiig. 8 eins Ausführungsform des Dreh rohrofens, bei der die einzelnen Scheiben ,des Wärmeaus@taus,chers nur aus einzelnen greis- stücken bestehen und Fig. 9eine ,derartige einzelne Scheibe.
In F'i,g. 1 bedeutet 1 den Drehrohro@fen, der am. untern Ende mit einem Brenner 2 und dem Kühler 3 versieh en ist.. Der Kühler kann auoh unter dem Drehrohrofen angeordnet sein, er ist zwecks Rückgewinnung von min destens 50 % Klinkerwärme mit Einbauten versehen.
Der Ofen ist in bekannter Weise auf Laufringen 4 ,gelagert. Dia Bedienungs,- bühne ist mit 5 bezeichnet. Der Wärmeaus- tauscher 6 ist am Einlaufende des Drehrohr- ofens 1 angeordnet,
reicht bis nahe an die Ka.lziinierzone und dient zur Wärmeübertra gung von den Abgasen zum Brenngut. Er besteht beispielsweise aus zwei Teilen, und zwar einer Au tauschzo@üs A-B für Strah- lun-swärme (Fig. 1 und 4) und der hoch wirksamen konvektiven Wärmeanstauschzone C-D (F'ig. 3).
Die heissere Austauschzone für die Strahlungswärme ist aus keramischen Baustoffen hergestellt und besitzt gegossene Metallplatten, Zungen, Wülste oder derglei chen, die an der Ofenwandung angebracht sind, während die konvektive Z'Viärmea.us- t.auschzone aus dünnen scheibenförmigen 32e- ta.llblechen oder metallischen Platten 7 als Wärmeaustausehelemente zusammengesetzt ist.
Diese liegen in einem grossen Zahl dicht hintereinander quer zur Strömungsrichtung der Gase. Die Abgaso strömen durch die Schlitze der Scheibe, um auf den Zackenrinc der naehfolgenden @Scheibe :aufzuprallen. Zu diesem Zweck sind die Za.ekenscheiben zuein ander versetzt, so da:ss die Abgaise gezwun gen werden, in einem langen Zickzackweg durch den Wärmeaustauscher zu strömen.
Dadurch entstehen .Stoss,- und Wirbelbewe gungen, :dis den Wärmeübergang begünstigen. Bei der Drehung des Ofens bewegen sich die Zacken durch den heissen Gasistrom und er hitzen sich. Sie tauchen dann bei weiterer Drehung mindestens teilweise in das kühlere Gut ein und geben ihre Wärme ab.
Der ganze Quersichnitt des Gasstromes ist durch hintereinander liegende Wärmeaus- tauschelemente ausgefüllt. Gregen den innern gern 9 (Füg. 3) der Wärmeaustauschs@che.i- ben prallen die Gase, die sich dann in ach- sia.ler Richtung nicht weiter fortbewegen können.
Das nach dem obern Ende ausströ mende Gas ist gezwungen, :den wirksamen Teil des Wä-rmeaustaus,chers zu umspülen und hier stark Wärme abzugeben. In Fig. 4 bedeutet 10 @dias sich .durch Drehung des Ofens wendende Ofengut, in,das Zungen oder Wülste bei jeder Umdrehung vollständig ein- tauchen. Damit das Brenngut durch die engen Schlitze zwischen den Zacken sich bequem weiter bewegt,
können die Zacken etwas schräg .gestellt sein, auch können ,dis Scheiben ,gewellt sein. Der Wärmeaustauscher kann auch ohne weiteres :als Klinkenkühler benutzt werden, dem zur Kühlung des Gutes kleinst- mögliche Luftmengen zufliessen. Bei möglichst hoher Luftvorwärmung und folglich ;
geringen Abgasmengen sind mit dem beschriebenen konvsktiven Wärmeaus,- tauscher bis etwa 70 der Abgaswärme auf .das Brenngut übertragbar.
Fig. 6 deutet eine Möglichkeit zur Ver hütung des zufälligen Überhitzens des Wärme- nustaus.chers an. Durch den Kern der Zacken scheiben ist ein Ans,ehlussro@hr 16 eines Hilfs- @scho-rnsteins :geführt. Durch eine entspre chende Stellung der Klappen 17 kann ein Teil oder alle Gase in dien Hilfsschornstein geleitet werden.
In F'ig. 1, 5 und 6 ist mit 18 ein Gas- geb@l'äs9 zur Erzeugung eines verhältnismässig niedrigen Zuges bezeichnet, -der genügt, um .dis Abgase durch ,den WärmeaustauscUer zu ziehen, während der Antriebsmotor des Ge bläses mit 19 bezeichnet ist. Öffnung 20 dient zur Brenubg-utzurführung.
Die beschriebene Anwendung ,einer hohen Luftvorwärmung mit einem wirksamen Ein- b,autenwärmeaustauseher für die Abgase er- möglicht einen niedrigen Wärmeverbrauch, verbunden mit kleiner Anlage und kleinen Betriebskosten, weil der ganze Ofen auf ebener Erde aufgebaut werden kann und weil der nötige Kraftbedarf zur Erzeugung des Zugas klein ist.
Die Abbildung gemäss Fig. 7 stellt eine veränderte Ausführungsform da.r. Der Dreh rohrofen 1 is:t .auch hier in an sich bekannter Weise ausgebildet und auf Rollen 4 gelagert.
Der konvektive Wärmeaustauscher besitzt in diesem Beispiel hintereinander liegende, schneckenartig oder schraubenartig gewun dene einzelne Windungen 21 aus dünnem Metallblech, wobei diese einzelnen Windun- gen um den Gasverdränger 16 herumgelegt sind, der wieder als Rohr ausgebildet ist.
Zum Abfluss der Gase sind am Umfange der einzelnen Windungen 21 dieser Schnecke oder Schraube Schlitze wie bei dem aus ein zelnen Scheiben bestehenden Wä.rmeaustau- scher angeordnet. Diese einzelnen Schlitze oder auch Öffnungen in den Windungen 21 sind vorteilhaft gegeneinander versetzt.
Da durch prallen die Gase gegen die einzelnen Windungen, so d.a.ss Stoss- und Wirbelbewe gungen erzeugt werden, die die Wärmeüber tragung bezw. dien Wärmeaustausch günstig beeinflussen. Die hocherhitzten Teile der ein zelnen Windungen 21 tauchen dann bei der Drehung des Ofens in das kühlere Brenngut ein und geben ihre Wärme ab. Die Steigung der schraubenartig gewundenen einzelnen Windungen könnte statt, wie dargestellt, kon stant zu sein, nach dem Ofeneinlauf hin ab nehmen.
Auch die Abbildungen ,gemäss Fing. 8 und-, 9 zeigen einen Drehrohrofen an sich bekannter Bauart. Im Einlaufteil 22 dieses Drehrohr ofens 1 ist wieder der Wärmeaustauscher an geordnet, der zur Übertragung -der Wärme von den Abgasen auf das Brenngut dient. Er besteht auch hier aus einer grösseren Anzahl dünner, hintereinander liegenden Metall bleche 23, die aber keine volle Kreisscheibe .darstellen, sondern nur Kreissektorform haben, wie in Fig. 9 zum Ausdruck ge kommen ist.
Das nach dem obern Teil ab- strömende Gas wird bei dieser Ausbildung des _N,#'äzmeaustauschers gezwungen, durch seinen wirksamen Teil hindurehzuströmen. Auch hier tauchen die einzelnen Scheiben stücke 23 bei der Drehung .des Ofens in das Gut ein und geben die aufgenommene Wärme ab. Die 23 sind mit ein oder mehreren Öffnungen 24 versehen und -sitzen auf einem gemeinsamen Rohr 25, das wieder als Ga.sabzugsrohr oder als Gas verdränger ausgebildet ist.
In diesem Gasverdränger können entsprechende Regelvorrichtungen eingebaut werden, um gegebenenfalls über schüssige Wärme aus dem Ofen abfliessen zu lassen und so von den Metallteilen fernzuhal- ten. Der Wärmeaustausüher ist zweckmässig bei dieser und auch bei den übrigen Aus führungen so ausgebildet, dass er als Ganzes eingebaut und herausgenommen werden kann. In diesem Falle wird er an seinen beiden En den durch entsprechende Haltekreuze ge tragen.
Wird bei einem der dargestellten Dreh öfen trocken oder allenfalls halbfeucht (bis etwa 20% \Vassergehalt) aufbereitetes und eventuell noch b streusselte,s Gut dem Ofen aufgegeben und wird ein Klinkerkühler benutzt, der wenigstens<B>50%</B> der Klinker- warme an die Verbrennungsluft überträgt, so hat sich gezeigt,
dass man -eine Abgastem peratur von etwa 100 und einen entsprechend niedrigen Brennstoffverbrauch erreichen kann.
Die Gase erlangen bei den dargestellten Öfen durch Führung in engen Gaswegen eine hohe Gasgeschwindigkeit und- eine Wirbel@- bewebaung. Die Wärmeübertragung von den Abgasen auf .das zu brennende Gut erfolgt schneller. Der bei der erfindungsgemässen An lage verwendete Wärmeaustauscher besitzt ein hohes Leitvermögen, da er metallische Wärmeaustauschelemento besitzt.