Schachtofen zum kontinuierlichen Brennen von Zement, Kalk, Dolomit und ähnlichen Stoffen Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schachtofen zum, kontinuierlichen Brennen von Zement, Kalk, Dolomit und ähnlichen Stoffen, bei welchem das zu brennende Gut von oben aufgegeben. wird und unter dem Einfluss :
der .Schwere nacheinander wenig- stens je eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Abkühlzone durchläuft, mit minde stens einem Verbrennungsraum zur Erzeu gung von nicht mehr brennbaren Heissgasen als ausschliessliche Wärmequelle für den Brennprozess, welcher Verbrennungsraum ge gen den Ofenschacht in bezug auf direkte Flamm- und Strahhulgseinwirkiuig abge schirmt ist, dadurch gekennzeichnet,,
dass der V erbrennungsraiun am obern Sehachtende angeordnet und .durch zwei Gruppen von IIeissgaskanälen mit der Brennzone des Ofen- .,ehachtes verbinden ist, wobei die Kanäle der ersten Gruppe annähernd senkrecht von oben in den mittleren Teil des Schachtquerschnit tes und diejenigen der zweiten Gruppe rings an der Ofenwandung verteilt annähernd radial in den Ofenschacht einmünden.
Es ist seit langem bekannt, in Schachtöfen das Brennen von Kalk und. ähnlichen Roh materialien mittels unmittelbar in den Ofen schacht eingeführtem gasförmigem oder flüs sigem Brennstoff durchzuführen, jedoch liegt bisher keine für .das Brennen von Zementroh- mehl geeignete Konstruktion vor.
Dies. liegt vor allem an der grossen Empfindlichkeit des Zementrohmehls gegen überhitzung und an der Notwendigkeit, eine bestimmte Mindest temperatur unbedingt aufrechtzuerhalten. Das Brennen von Zementrohmehl erfordert also ein .genaues Einhalten enger Temperatur grenzen in der Brennzone, was bei Kalk und ähnlichen Stoffen von weit geringerer Bedeu tung ist. Zu diesem Zweck il t auch bereits bekannt,
den Ofenschacht mittels nicht mehr brennbarer Verbrennungsgase indirekt zu beheizen, derart, dass der -eigentliche Ofen sehacht :gegen den Verbrennungsraum in be- zug auf die direkte h'lamm- und .Strahlungs- einwirkung abgeschirmt ist, wodurch die Temperaturen besser beherrschbar und ein facher zu regeln sind.
Hierbei macht sich je doch der Nachteil geltend., dass der Durchsatz von Heissgas .durch das zu verarbeitende Gut in den lockeren Randzonen bekanntlich grö sser ist .als in, den kompakteren, mittleren oder achsnahen Teilen der Materialsäule, wodurch trotz genau regulierter Heissgastemperatur ein ungleichmässiger Brand des. Ofengutes entsteht.
Umdiele ,Schwierigkeiten zu umgehen, sind Schachtöfen bekanntgeworden mit ringför= migem Nutzquerschnitt, wobei die Heissgase durch Öffnungen, in -den begrenzenden Schachtwandungen in vorwiegend: radialer" Richtung quer durch das Brenngut strömen.
Vorschläge sind gemacht worden für die radiale Durchsetzung des Brenngutes: mit Heissgas vom Kerndes Ofens aus nach aussen, sowie auch in umgekehrter Richtung.<B>-</B>Da, sieh die Heissgase beim Durchdringen des Brenn- gutes abkühlen, ist für ein auf Temperatur änderungen empfindliches Brenngut nur eine kurze radiale Wegstrecke zulässig, die im praktischen Fall so klein ausfällt,
dass Be triebsstörungen durch das Hängenbleiben der Ofencharge auftreten.
Demgegenüber zeichnet sich der Schacht ofen gemäss der Erfindung dadurch aus, dass der Verbrennungsraum am obern Schacht ende angeordnet und durch zwei Gruppen von Heissgaskanälen mit der heissesten Zone, der Brennzone. des. Ofenschachtes, verbunden ist, wobei die Kanäle der ersten Gruppe annä hernd senkrecht von oben in den mittleren Teil des Sehachtquerschnittes und diejenigen der zweiten Gruppe, rings :an der Ofenwan dung verteilt., annähernd radial in den Ofen schacht einmünden.
Diese Ausbildung der Gaszuführung zur Brennzone ermöglicht eine gleichmässige Durchsetzung des Brenngutes mit Heissgasen, vor allem im Bereich der Brennzone. Die am obern Schachtende angeordneteBrennkammer gestattet kurze Zuführungsleitungen für die Heissgase zur Brennzone, wodurch die Lei- tungsverluste klein bleiben und die Tempera- turregWierung zuverlässig zu handhaben ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausfüh rung des ,Schachtofens mit nicht rundem Querschnitt ist der Verbren iuigsraum keil förmig mit der Schmalseite nach unten ange ordnet, welche Schmalseite bis in das Innere des obern Sehachtendes hineinreicht, so dass der keilförmige Teil im Ofensehacht einen zentralen Hohlkörper bildet,
dessen Wandun gen eine direkte Beheizung des Aufgabegutes durch Flammenstrahlung weitgehend verun- möglichen.
Bei einer andern zweckentsprechenden Anordnung des Verbrennungsraumes umgibt derselbe das Sehachtende ringartig, so dass 'die rings der ,Schachtwandung verteilten Heiss:gaskanäle durch kurze, annähernd radiale Verbindungskanäle verwirklicht wer den, und:
die im wesentlichen senkrecht von oben in .den mittleren Teil des Schachtquer schnittes einmündenden Heissgaskanäle über eine Querverbindung, die den Schacht diago nal überspannt, mit der ringförmigen Brenn- kammer verbunden sind.
Der Schachtofen kann für die Verarbei tung von Materialien verwendet werden, die dem Ofenschacht von oben aus als Formlinge, Granulat oder in anderer stückiger Form zu geführt werden. - Dabei kann das zu bren nende Material auf Grund seiner teehnologi- schen Eigenschaften oder auf Grund seiner H erkauft, z. B. als Abfall oder Naturprodukt.
aus einem andern Prozess, bereits ausserhalb des Ofenschachtes einer thermischen oder chemischen Vorbehandlun:g wie Trocknung, Austreiben von Hydratwasser, teilweiser oder gänzlicher Entsäuerung, unterzogen worden sein.
Für die meisten Fälle ist es aber von Vorteil, den Brennprozess von der Trocknung bis zum Ausbringen des gebrannten und rückgekühlten Materials im Ofenschaeht durehzuführen. Die Troeknung wird damit in die Vorwärmzone einbezogen, in der das Ma terial der Einwirkung des bereits etwas abge kühlten Heissgasstromes aus der Brennzone ausgesetzt ist. In Fällen, da der Wärmebe darf in :
der Vorwärmzone sehr gross ist, sind direkte Heissgasleitungen von der Brennkam- mer zur Vorwärmzone vorzusehen. Dabei wird die am obern Sehachtende angeordnete Brennkammer wiederum sehr kurze Verbin dungsleitungen ermöglichen.
In er beiliegenden Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführtuigsformen des erfin- dungsgemässen .Schachtofens dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 und 2 das erste Beispiel in zwei zueinander um 90 versetzten Vertikalschnit ten und Fig. 3 und 4 den obern Teil des zwei ten Beispiels in analogen Darstellungen.
In beiden Beispielen ist der Einfachheit halber nur je :ein Verbrennungsraum gezeich net; es könnten jedoch auch mehrere sein.
Bei der ersten Ausführungsform erfolgt am obern Ende .des hier beispielsweise ovalen Ofenschachtes 1, gebildet durch die Schacht wandungen 2, die kontinuierliche Zuführung des zu brennenden Materials durch die Schächte 3 und 4 über bekannte, hier nicht näher beschriebene Fördereinrichtungen.
Der Verbrennungsraum 5 ist vom, den Wandun gen, 6 -umgeben, welche nach unten keilförmig ausgebildet sind. Die Schmalseite 7 des Keils reicht bis in das Innere des obern. Schacht endes hinein und bildet im Ofenschacht einen zentralen Hohlkörper, dessen Wandungen 8 eine. direkte Beheizung des Aufgabegutes clurch die Flammen oder Flammenstrahlung weitgehend verunmöglichen.
Vom Verbren nungsraum :5 führt eine erste Gruppe von Heissgaekanälen 9 und 9,a annähernd senk recht von oben in. die Brennzone und versorgt den mittleren Teil des Schachtquerschnittes mit Heissgasen. Eine zweite Gruppe von Heiss gaskanälen 10 ist gleichmässig an der Peri pherie der Schachtwandung verteilt und steht über den Ringkanal 11 und die Durchtritts- öffnungen 12 mit dem Verbrennungsraum 5 in Verbindung.
Bei Bedarf kann durch Höherversetzen der Kanäle 9a ein Teilstrom heisser Gase direkt in die Vorwärmzone ge leitet werden. Der Raum in den Zuführungs schächten 3 und 4 und unmittelbar darunter bildet die Vorwärmzone 13, während die eigentliche Brennzone entweder die mit 14a oder die mit 14b bezeichnete Ausdehnung an nehmen kann.
Die Brennzonenlänge entspre chend 14a wird erreicht, wenn die durch die Öffnungen 9, 9a und 10 eingeströmten Heiss gase durch die Öffnungen 16 aus dem Ofen schacht abgezogen werden.
Die Brennzonen- länge entsprechend 14b wird erreicht, wenn die durch dieselben Öffnungen eingeströmten Heissgasmengen auch teilweisse durch die Ab saugöffnungen 17 aus dem Ofenschacht ent fernt werden.
Die Betriebsweise mit der längeren Brenn- zone 14b hat sich als vorteilhaft erwiesen bei der Verarbeitung von empfindlichem Brenn- gut, das unter Innehaltung enger Grenzen zwischen maximaler und. minimaler Brenn- temperatur die Brennzone durchläuft.
Dem 1 wird am untern Ende durch das Gebläse 1,8 ein. Kühlluft- oder Kühlgasstrom zugeleitet, der durch das ge brannte Material hindurch nach oben strömt und durch die Kanäle 17 wieder nach aussen gelangt. In der Kühlzone 15 wird die fühlbare Wärme .des gebrannten Materials an das Kühlgas abgegeben.
Der Wärmeinhalt dieses Kühlluft- oder Kühl;gasstromes kann ausge nützt werden, sei es zur thermischen. Aufbe reitung des dem Schachtofen zuzuführenden Materials, sei ;es ,durch Verwendung des Kühl- luftstr6mes als Verbrennungsluft in der Brennkammer 5.
Eine weitere beispielsweise Ausführung des obern Teils eines Schachtofens gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt im Aufriss und Längsschnitt die Fig. 3 bzw. 4. Dabei sind gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Der nur angedeutete Ofenschacht 1, hier ebenfalls von ovalem Querschnitt, sowie die Materialzufüh- x@uigsschächte 3 und 4, die Heissgaszufüh- rungskanäle 9 und 10 und die Absaugleitung 17 sind gleich angeordnet wie in Fig. 1 und 2.
Der Verbrennungsraum ist als Ringkanal 19 ausgebildet, der den Ofenschacht an seinem obern Ende ringförmig umgibt. Die im wesentlichen senkrecht von. oben in den mitt leren Teil des Schachtquerschnittes einmün denden Heissgaskanäle 9 sind mit der dem Schachtrand anliegenden Brennkammer über eine Querverbindung 20 verbunden,
welche den Ofenschaeht von seinen entferntesten Punkten aus diagonal überspannt. Die ausge- zogenen Pfeile bezeiehnen die Strömungsrich tungen der Heissgase, um eine Brennzonen- länge entsprechend der Ausdehnung 14c ti- erreichen. Hierfür ist erforderlich,
dass die den Gasdruck regulierenden. Organe so einge stellt sind, dass zwischen den Eintrittsschlit zen 9 und 10 und den Ableitungskanälen 17 keine Druckdifferenz besteht.
Wird in d'er Leitung 17 der Druck tiefer gehalten als bei den Eintrittsschlitzen 9 und 10, so strömt ein. Teil der Heissgase in Rich- tung der gestrichelten Pfeile, und es entsteht die Brennzonenlänge nach 14b. Die Vorwärm- zone 13 sowie die Kühlzone 15 ändern in keinem Falle ihre Lage.
Die Konstruktion; derartiger Schachtöfen bereitet im allgemeinen gewisse Schwierigkei ten an .den Trennfugen zwischen stark be- heizten und weniger heissen Teilen. In den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 sowie 3 und 4 sind derartige Trenn fugen weitgehend vermieden, indem die stark beheizten Bautee, durch welche die heissen Verbrennungsgase strömen, dank der oben angeordneten Brennkammer eine in sich ge schlossene bauliche Einheit bilden.
Der beschriebene, in kontinuierlicher Ar beitsweise betriebene Schachtofen gestattet die Verarbeitung ganz verschiedenartiger Materialien, die verschiedene Brenntempera- turen und Brennzeiten benötigen.
Durch die leichte BeeSnflussbarkeit des zugeführten Heissgasstromes nach Temperatur und Menge kann, zusammen mit den die Materialdurch- satzmenge regelnden Fördermitteln die jewei lige Verweilzeit des zu brennenden Materials in, der Vorwärm- und Brennzone auf den ge wünschten Wert eingestellt werden.
In jedem Falle lässt sich auch die gegenseitige Lage von Vorwärm- und Brennzone so anordnen, dass, unter Berücksichtigung von Temperatur und Menge der diesen Zonen .zugeführten Heiss gase, für den Brennprozess optimale Verhält- nisse erreicht werden.
Die benötigten Heissgase werden zweck mässig durch Verbrennung flüssiger oder gas förmiger Brennstoffe erzeugt. Es sei jedoch ausdrücklich- darauf hingewiesen, dass auch feste Brennstoffe hierzu verwendet werden können, wenn dieselben vorher vergast oder verbrannt werden.