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Verfahren und Vorrichtung zum Vorerhitzen von Zementrohmaterial u. dgl. Zementrohmaterial, Kalk, Erz oder dergleichen, welches in einem Drehofen gebrannt. oder gesintert werden soll, kann durch den Durchgang von heissen Gasen aus dein Ofen abwärts durch das Material vorerhitzt werden, während es sich als ein Bett auf oder über einem gasdurchlässigen Träger bewegt. Der Grad der Vorerhitzung kann ein solcher sein, dass das Material vor dem Eintritt in den Ofen teilweise caleiniert oder gesintert wird.
Bisher ist der einfachste Weg der Ausführung dieses Verfahrens der Erhitzung des Materials gewesen, das frische Material auf ein Ende des Trägers zu speisen, die Ofengase einmal abwärts durch das Material zu leiten und dann das Material in seinem vorerhitzten Zustand vom entgegengesetzten Ende des Trägers in den Drehofen zu entladen. Nun wird an dem ersten Ende des Trägers, wo das Material kalt und oft nass ist, so viel Wärme aus den Gasen entfernt, dass ihre Temperatur, wenn sie durch den Träger hindurchgehen, ganz niedrig ist. Am entgegengesetzten Ende jedoch sollte das gesamte vorerhitzte Material die hohe Temperatur besitzen, mit welcher es in den Ofen gespeist werden soll.
Darum haben die Gase unter diesem Ende des Trägers eine entsprechend hohe Temperatur, welche oberhalb 700 sein kann. Selbst wenn diese Temperatur etwas unterhalb 700' ist, so schädigt die Aussetzung des Trägers einer solch hohen Maximaltemperatur den Träger und verkürzt in erheblicher Weise seine Lebensdauer. Weil die Gastemperatur unterhalb des Entladungsendes des Trägers so hoch ist, kann die Durchschnittsgastempera- tur unterhalb des Trägers in der Grössenordnung von 250 sein. Diese hohe Durchschnittstemperatur ist ein Anzeichen der schlechten thermischen Wirksamkeit des Verfahrens. Die für den Durchgang eines gegebenen Volumens von Ofengasen notwendige Fläche des Trägers kann leicht berechnet werden, wenn die Geschwindigkeit der Gase durch die Schicht bekannt ist.
Jedoch dürfen viele kalte Rohstoffe nicht in unmittelbare Berührung mit den sehr heissen Ofengasen kommen, und darum wird kalte Luft mit diesem Teil des heissen Gasstromes vermischt, welcher durch die Schicht am Speiseende des Trägers geht. Nun ist in der Praxis die Menge an zugesetzter frischer Luft bis zu einer Hälfte der Menge der aus dem Drehofen kommenden Gase. Dies bedeutet, dass der Träger eine grössere Fläche haben muss, als beim Fehlen jeglichen Zusatzes an Frischluft erforderlich sein würde. Da im folgenden auf diese Fläche hingewiesen wird, wird sie zur Erleichterung von Vergleichen mit A bezeichnet. Die benutzten Träger sind im allgemeinen endlose Kettenroste und sehr kostspielig.
Es ist daher sehr erwünscht, sowohl ihre Grösse und damit die Anlagekosten zu vor-
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ringern, wie auch ihre Lebensdauer zu verlängern.
Ein anderer Weg der Ausführung des bekannten Verfahrens besteht darin, den Träger und die Schicht auf ihm durch zwei Zonen nacheinander gehen zu lassen und die heissen Ofengase durch die Schicht und den Träger in jeder dieser Zonen hindurchgehen zu lassen. Die Gase gehen zuerst durch die zweite Zone (d. i. die dem Entladungsende des Trägers nähere) und dann durch die erste Zone. Dies ergibt eine ausgezeichnete thermische Wirksamkeit, aber in der zweiten Zone wird der Träger wiederum einer so hohen Gashöchsttemperatur ausgesetzt, dass seine Lebensdauer in erheblichem Grade verkürzt wird. Überdies benötigt dieses Verfahren eine vergrösserte Trägerlänge, und tatsächlich muss die Fläche 11/3 -A sein.
Dieses Verfahren vermag darum nicht die Lebensdauer des Trägers zu verlängern und erfordert grössere Kosten eines grösseren Trägers sowohl bei der Anlage wie beim Ersatz. Überdies sind in der Praxis zwei Gebläse erforderlich, um die Gase zu veranlassen, durch die zwei Zonen hindurchzugehen, und Staubsammler müssen dazwischen angeordnet sein, um den bei dem ersten Durchgang der Gase aufgenommenen Staub zu entfernen, damit dieser Staub nicht das zweite Gebläse beschädigt.
Gemäss der Erfindung wird ein Teil oder das ganze Material von den Gasen zwei oder mehrere Male durchströmt, wobei das frische zu erhitzende Material auf den Träger als eine untere Schicht des Betts und bereits durch den ein- oder mehrmaligen Durchgang der Gase erhitztes Material als eine obere Schicht oder Schichten auf die Schicht aus frischem Material aufgebracht wird. Ein Teil des Betts einschliesslich eines Teils oder der gesamten obern Schicht oder Schichten wird in den Ofen vom Entladungsende des Trägers eingespeist und der Rest des Betts einschliesslich eines Teils oder der gesamten untern Schicht wird von dem Entladungsende des Trägers entfernt und ganz oder teilweise zur Bildung der obern Schicht oder Schichten benutzt.
Die Temperatur der Gase in Berührung mit dem Entladungsende des Trägers ist viel niedriger als bei den bisherigen Verfahren, weil die ganze Fläche des Trägers durch die kalte Schicht geschütztwird,welche ein sehr wirksamer Wärmeaufnehmer ist. Die Maximaltemperatur gerade unterhalb des Trägers kann nur #200 oder weniger sein. Die Durchschnittstemperatur unterhalb des Trägers kann etwa 150 sein. Dies bedeutet, dass die thermische Wirksamkeit ausgezeichnet ist, wobei der Grund darin liegt. dass die heissen Gase zuerst in Berührung mit der heissen Schicht und dann mit der kalten Schicht kommen.
Gleichzeitig kann der Träger kurz gehalten -erden. weil die Gase durch ihn nur einmal durchgehen müssen, und tatsächlich würde die Fläche nur % . A sein, wenn das Bett von der gleichen Dicke wie bei dem obengenannten einfachsten bekannten Verfahren wäre. Jedoch kann das Bett dicker sein, beispielsweise das Doppelte der normalen Dicke, und um den gleichen Druckabfall aufrechtzuerhalten, muss die Fläche des Trägers zwischen 2/3 - A und 0,9 -A sein. Es ist jedoch ersichtlich, dass diese Fläche kleiner als bei dem einfachsten bisher verwendeten Verfahren ist.
Es wird sehr bevorzugt, das Bett ain Entladungsende des Ofens waagrecht zu teilen, wobei der obere Teil in den Ofen gespeist wird. Jedoch kann das Bett auch senkrecht in getrennte-Ströme aufgeteilt werden, von welcher einer in den Ofen gespeist wird, während der oder die andern benutzt werden, um die obere Schicht oder Schichten des Betts zu bilden. Bei solch senkrechter Teilung wird der Träger immer noch durch das frische Material geschützt und die erforderliche Fläche des Trägers ist etwa die gleiche wie bei waagrechter Teilung, aber das in den Ofen gespeiste Material ist nicht so gleichförmig erhitzt wie bei waagrechter Teilung.
Wenn das Bett waagrecht geteilt wird, hängt die Frage, ob alles oder nur ein Teil des Materials auf dein oder über den Träger mehr als einmal bewegt werden soll, und in dein ersteren Fall, wie viele Male es sich so bewegt,
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von der Höhe des Betts ab, bis zu welcher die Teilung durchgeführt wird. 'Vemz die Arbeitsbedingungen konstant sind, kommt das in den Drehofen als das erhitzte Produkt entladene Material gleich der Menge an zugespeistem frischem Material, und für eine gegebene Höhe der Teilung stellt sich die Menge an zurückgeführtem Material selbst auf einen bestimmten Wert ein.
Wenn das Bett mindestens zweimal so hoch ist wie die Schicht an zugeführtem Material, wird das gesamte Material mindestens zweimal auf dem Träger erhitzt. Dies gibt die beste Kombination von wirksamen Vorerhitzern und Schutz des Trägers.
Das Bett muss gasdurchlässig sein, und wenn das Rohmaterial in der Form von pulverförmigen Teilchen zugegen ist, ist es notwendig, diese Teilchen mit Nasser oder einem andern Bindemittel zu agglomerieren unter Bildung von Körnchen vor dem Speisen auf den Rost. Wenn solche Körnchen in unmittelbare Berührung mit den heissen, den Ofen verlassenden Gasen gebracht würden, würden sie bersten und wieder in Pulver zurückverwandelt, welches das Gas an dem Durchgang durch das Materialbett verhindern -würde. Aus diesem Grunde wird bei den üblichen Verfahren, bei welchen die Ofengase einmal durch das Material gehen, kalte Luft mit einem Teil der heissen Gase wie im vorstehenden erwähnt vermischt.
Die Erfindung ist besonders brauchbar bei der Behandlung solcher Körnchen,weil die Temperatur der Gase verringert wird, wenn sie durch die obere Schicht hindurchgehen. d. h. bevor sie in Berührung mit den frischen Körnchen kommen. Somit wird die Gefahr des Berstens der Körnchen beseitigt oder wesentlich verringert, und zu gleicher Zeit wird die Notwendigkeit des Zusatzes kalter Luft vermieden.
Die Erfindung schliesst einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorerhitzungsapparat ein, wobei der letztere besitzt: eine Kammer mit einem Einlass und einem Auslass für heisse Gase, wobei der Ein- lass mit dem Ofen verbunden ist; einen gasdurchlässigen, so konstruierten Träger, um ein Materialbett innerhalb der Kammer zu befördern, und so eingerichtet, dass die Gase aus dem Ofen von oben nach unten durch ihn hindurchgehen müssen, wenn sie von dem Einlass zu dem Auslass strömen; eine Einrichtung zum Speisen frischen Materials auf den Träger als eine untere Schicht des Betts; eine oder mehrere Einrichtungen zur Bildung einer obern Schicht oder Schichten des Betts aus weiterem Material;
Mittel zum Teilen des Betts am Entladungsende des Trägers und Mittel zur Lieferung von mindestens einem Teil des abgeteilten Materials zu der oder den Vorrichtungen für das Bilden der obern Schicht oder Schichten des Betts; Mittel, um den restlichen Teil des Materials am Entladungsende in den Ofen zu führen, wobei dieser Teil einen Teil oder alles Material von der obern Schicht bzw. Schichten einschliesst.
Fünf Vorrichtungen gemäss der Erfindung sind als Beispiele in den schematischen Zeichnungen wiedergegeben, wobei jede der fünf Figuren einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung darstellt.
In Fig. 1 ist ein Drehofen 1 angedeutet, aus welchem die heissen Gase durch einen Schacht 2 in den obern Teil 3 einer Kammer 4 strömen. Innerhalb der Kammer 4 ist ein gasdurchlässiger Träger in der Gestalt eines endlosen Kettenrostes 5 vorgesehen, welcher über zwei Räder 6 und 7 in Pfeilrichtung geht. Die heissen Ofengase strömen von oben nach unten durch den Rost und das darauf ruhende Materialbett zu einem untern Teil 8 der Kammer und von da heraus durch Öffnungen 9 zu einem nicht gezeigten Gebläse. Das Gebläse entlädt sich in einen Schornstein.
Am Speiseende des Förderrostes 5 bef n- det sich ein Speisetrichter 10, durch welchen frisches Rohmaterial unter Bildung einer Schicht auf dem Rost zugeführt wird. Eine obere Materialschicht, angezeigt durch eine dichtere Punktierung als die der untern Schicht, wird aus durch einen zweiten Trichter 11 zugespeistem Material gebildet.
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Am Entladungsende des Rostes 5 ist eine Schaufel 12, welche sich über die ganze Breite des Rostes mit ihrem freien Ende wenigstens annähernd parallel zur Oberfläche des Rostes erstreckt. Die Schaufel 12 dringt in das Bett ein und dient zur Teilung des Betts in einen obern und untern Teil.
Der obere Teil geht über die Schaufel in den Schacht 2 hinein und von dort in den Ofen 1. Der untere Teil des Betts fällt von dem Rost 5 durch einen Trichter 30 in einen Elevator 13, durch welchen er zu einem Schneckenförderer 14 hochgehoben wird, welcher das Material zu dem Trichter 11 fördert. Die Arbeitsweise der Schaufel 12 kann durch ein Sehloch 15 beobachtet werden.
Die Schaufel 12 ist an ihrer Wurzel angelenkt, und ein nichtgezeigter Mechanismus ist zu ihrem Schwenken vorgesehen, um den Abstand ihrer Kante von der Oberfläche des Rostes einzustellen.
Es ist unerwünscht, feine Teilchen wieder auf den Rost zu speisen. Daher kann das erhitzte Material zur Entfernung feiner Teilchen gesiebt werden, bevor daraus die obere Schicht gebildet wird. Das Sieb kann in dein Trichter 30 vorgesehen sein. Die feinen abgesiebten Teilchen werden zu einem Förderer 31 gegeben, auf welchen feine Teilchen, welche durch den Rost 5 hindurchgehen, fallen. Alle diese Teilchen werden durch den Förderer in den Ofen über ein Organ 32 abgegeben.
Durch Einstellung der Schaufel 12 zum Abschälen einer verhältnismässig dünnen Materialschicht ist es möglich, die gewünschte Wärmebehandlung des Materials sicherzustellen, welches in den Ofen gespeist wird. Wenn der abgeschälte Teil dünner als der zurückgeleitete Teil ist, wird das erhaltene Ergebnis eine intensivere Wärmebehandlung des Materials sein. Zementrohstoffe oder Kalk können so gleichförmiger Calcinierung auf den erwünschten genauen Grad unterworfen werden.
Es ist selbstverständlich, dass die Menge an in den Ofen entladenem Material immer der Menge gleichkommt, welche auf den Rost von dem Trichter 10 gespeist wird, so lange, wie die Entladeöffnungen der Trichter 10 und 11 konstant. in der Fläche bleiben. Die Anzahl von Malen, welche das Material von heissen Gasen durchströmt wird. hängt daher von der Einstellung der Schaufel 12 ab, welche ihrerseits die Gesamtdicke des Betts regelt.
Die Dicke des Betts hängt von der Grösse der Stücke oder Körner des auf den Träger gebrachten Materials ab. Beispielsweise beim Behandeln von Körnern mit einer Durchschnittsgrösse von etwa 10 mm kann die Dicke etwa 8" (20 ein) sein, und beim Behandeln von Kalksteinstücken von 30-40 mm Durchschnittsgrösse kann die Dicke der Schicht etwa. e0-30" (50-75 cm) sein.
Der in Fig. 2 gezeigte Apparat arbeitet. in der gleichen Weise wie der von Fig. 1. Bei diesem Apparat ist der Rost 5 nach oben geneigt in Richtung der Bewegung des Materials, und der Elevator 13 und der Schneckenförderer 14 sind durch ein einziges Becherwerk 16 ersetzt.
Mehr als eine Schaufel 12 kann vorgesehen sein, so dass das Bett in mehr als zwei Teile aufgeteilt wird, wobei zwei oder mehr Trichter 11 dementsprechend auch vorgesehen sein können, um die getrennten untern Teile aufzunehmen. Der kälteste dieser Teile sollte die unterste Schicht des zurückgeführten Materials bilden. Die unterste Schicht kann gewünschtenfalls aus beliebigem inertem Material bestehen und wiederholt benutzt, d. h. zurückgeführt werden zur Bildung einer Schicht unter dem frischen Material anstatt über ihm.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher der untere Teil des Materials durch einen Schneckenförderer 16 zurückgeleitet wird, welcher auch das feine Material entfernt, welches durch den Rost 5 fällt. Der Förderer 16 gibt das Material an einen Elevator 17, welcher es auf ein Sieb 18 entleert. Das feine, durch das Sieb hindurchgehende Material tritt in eine Körnungstrommel 19 zusammen mit frischem, durch einen Trichter 20 eingespeistem Rohmaterial ein. Die Trommel 19 empfängt auch eine Flüssigkeit und dreht
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sich um eine waagrechte Achse, wobei sie die Stoffe in Körnchen überführt.
Die in der Trommel 19 gebildeten Körnchen werden zu dem Trichter 10 gespeist, und das auf dem Sieb 18 zurückgehaltene Material wird zu dem Trichter 11 gespeist und bildet somit die obere Materialschicht auf dem Rost ä.
Das frische Rohmaterial kann beispielsweise ans einem wässrigen Brei bestehen. In diesem Fall hat das Sieb 18 Öffnungen, gross genug, um einen wesentlichen Teil des trockenen zurückgeleiteten Materials zur Trommel 19 gehen zu lassen, wo es zusammen mit dem Brei in Körnchen von geeignetem geringem Wassergehalt, beispielsweise 14%, überge- führt werden wird.
Das Verhältnis von zurückgeführtem Material zu frischem Brei kann relativ hoch sein. So kann bei einem typischen Beispiel der Rohbrei 370/, (Cxew. %) Wasser und der schliessliche Brei kann nur 1:20/" Wasser enthalten. Es ist möglich, diesen Brei zu erhalten, wenn die Menge an zurückgeleitetem Material mehr als das Dreifache der Menge an trockenem Material in dem Brei ist. Jedoch kann diese Menge an zurückgeführtem Material verringert werden, wenn der Brei über ein Vakuumfilter geleitet wird, um den Wassergehalt beispielsweise von 37 auf 20% zu verringern, bevor das zurückgeleitete Material mit dem Brei vermischt wird.
Fig.4 zeigt einen Apparat mit einem schrägen Rost 22, in welchem jeder zweite Roststab mittels eines Kniehebels 23 und einer Pleuelstange 24, angetrieben von einem 3Iotor 25 über Getriebe 26, hin und her bewegt wird.
Der Rost 2 2 ist auf eine Schräge eingestellt, ein klein wenig geringer als der Gleitwinkel des Materials. Bei der Bewegung jedes zweiten Roststabes schräg nach unten geht Material auf den Rost von den Trichtern 10 und 11, und bei der Bewegung der Roststäbe nach oben verhindern die Trichter 10 und 11 das Material auf dem Rost an der Aufwärtsbewegung.
Die Gase aus dem Drehofen 1 strömen zur Oberseite des Rostes 22 durch ein Rohr 2 und werden von der Kammer unter dem Träger durch eine Leitung 9 fortgeleitet. Feines Material, welches durch den Träger 22 fällt, wird zu einem Rohr 28 mittels eines Schnek- kenförderers 27 gebracht und tritt so in den Ofen 1 zusammen mit dem Material ein, welches von dem Träger durch die Schaufel 12 abgenommen wird. Der untere Teil des zuunterst auf dem Rost 22 liegenden Materials wird zu dem Trichter 11 durch einen Elevator 13 hochgehoben.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 5 wird das Materialbett senkrecht geteilt. Zu diesem Zweck ist eine pflugartige Einrichtung 29 am Entladungsende des Rostes 5 so vorgesehen, dass etwas von dem Material als ein Strom zu einer Seite davon und etwas zu der andern Seite geht. Einer dieser Ströme fällt in eine seitlich schräge Schurre 30, durch welche er in den Ofen 1 abgegeben wird, und der andere Strom fällt auf einen schematisch durch Linie 33 angedeuteten Förderer, um zu einem Trichter 11 gebracht zu werden.