CH404610A - Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Brennen, Rösten oder Sintern von Gut in der Schwebe und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur Wärmebehandlung,   insbesondere      zum    Brennen, Rösten oder Sintern von Gut in der Schwebe und   Verfahren    zum Betrieb der Vorrichtung
In allen den Fällen, in denen Gut, das einer Wärmebehandlung zu unterwerfen ist, staubförmige oder feinkörnige Gestalt hat, ist es   erwiinscht,    das Gut in dieser Gestalt der Wärmebehandlung zu unterziehen, also ihm nicht vor der Wärmebehandlung erst eine andere Gestalt zu geben, es zu grösseren Körnern zu granulieren und dgl.



   Man hat daher schon mehrfach vorgeschlagen, Zementrohmehl, Erzstaub und verschiedene chemische Stoffe in der Schwebe zu brennen, indem man z. B. diese Stoffe während ihres freien Falles durch entgegenströmende heisse Gase der Wärmebehandlung unterzog. Eine so durchgeführte Wärmebehandlung erfordert jedoch sehr geringe Geschwindigkeiten (damit das Gut nicht von den Gasen mitgerissen wird) und daher entsprechend grosse Wärmebehandlungsräume.



   Man hat auch weiterhin schon vorgeschlagen, das feinkörnige Gut einem schnell fliessenden Gasstrom beizumischen. Gut und Gas flossen dann im Gleichstrom, das Gut wurde während dieses Fliessens der Wärmebehandlung unterzogen und anschliessend wurden die beiden Stoffe in einem dahintergeschalteten Zyklon oder dgl. wieder getrennt. Dieses Verfahren arbeitet mit grossen Gasgeschwindigkeiten, erfordert daher nur verhältnismässig kleine Abmessungen der Wärmebehandlungseinrichtung, aber das Gleichstromverfahren hat bekanntlich, wärmewirtschaftlich gesehen, einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Um diesem Nachteil wenigstens teilweise abzuhelfen, hat man auch schon vorgeschlagen, mehrere solcher Aggregate einschliesslich der zugehörigen Zyklone hintereinanderzuschalten.

   Abgesehen davon jedoch, dass ein erträglicher wärmewirtschaftlicher Wirkungsgrad nur bei Hintereinanderschaltung einer grösseren Anzahl solcher Aggregate zu erwarten ist, wächst damit gleichzeitig der Platzbedarf für die Wärmebehandlungsvorrichtung, so dass der Hauptvorteil der kleinen Abmessungen der Vorrichtung wieder verloren geht.



   Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, eine Vorrichtung zu schaffen, in der das staub- oder feinkörnige Gut im Gegenstrom von aussen beheizten heissen Gasen der Wärmebehandlung unterworfen wird, wobei gleichzeitig das Gas mit grosser Geschwindigkeit strömt.



   Dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zugrunde gelegt, die geeignet ist zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Brennen, Rösten oder Sintern von Zementrohgut, Erz, chemischen Stoffen und sonstigem körnigen Gut in der Schwebe.



   Sie besteht aus einer zylindrischen Kammer, an deren Umfang ein Behandlungsgas, üblicherweise Sekundärluft, tangential in die Kammer eingeleitet und in deren Mitte axial aus ihr wieder abgeführt wird, wobei an deren Stirnwänden Brenner für ein Wärmebehandlungsmedium, beispielsweise mit Brennstoff gemischte Primärluft oder einen flüssigen oder. gasförmigen Brennstoff, vorgesehen sind.



   Die der Erfindung gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kammer im Verhältnis zu ihrem Durchmesser schmal ist und eine in ihr nahe ihrer Mitte exzentrisch ausmündende Zuleitung für das zu behandelnde Gut aufweist, dass ferner die an den Stirnwänden der Kammer angeordneten Brenner für das Wärmebehandlungsmedium tangetial in Richtung des Gasstromes münden und dass am Umfang der Kammer Gutaustragsöffnungen vorgesehen sind.



   Zweckmässig können die Gutaustragsöffnungen bei waagrechter Lage der Kammer in der Nähe der tiefsten Stelle der Zylinderwandung angeordnet sein.



  Ausserdem kann sich ein tangential am Kammerum  fang angeordneter Gaseinlasstutzen über die gesamte Kammerbreite erstrecken. Ferner können die Brenner für das Wärmebehandlungsmedium, in einer Entfernung von etwa einem halben Kammerradius, die Stirnwände der Kammer durchbrechen. Schliesslich können diese Brenner so ausgebildet sein, dass die Zündung des Wärmebehandlungsmediums ausserhalb des Wärmebehandlungsraums erfolgt.



   Hierbei kann das in die Kammer eingebrachte Gut von dem in Spiralen seinem Austritt zuströmenden Behandlungsgas in kreisende Bewegung versetzt werden, gelangt dabei unter die Einwirkung der Zentrifugalkraft und legt einen spiralförmigen Weg in Richtung auf die den Kammerumfang bildende zylindrische Aussenwand der Kammer zurück, wo es durch die Gutaustragsöffnungen ausgetragen wird.



   Die kreisende Strömung in der Kammer kann zudem noch dadurch gefördert werden, dass das Wärmebehandlungsmedium in die Strömungsrichtung des Behandlungsmediums eingetragen wird.



   Durch Wahl der Grösse der   Gaseintritts-und    Gasaustrittsöffnungen sowie der Gaseintrittsgeschwin  digkeit    hat man es weitgehend in der Hand, die Geschwindigkeit des kreisenden Gasstromes im Innern der zylindrischen Kammer zu beeinflussen, und sie auf einen solchen Wert einzustellen dass das Gut in mehreren spiralförmigen Windungen von der Gutaufgabestellte zur Zylinderwandung gelangt. Bei einer verhältnismässig kleinen Gasaustrittsöffnung z. B. wird das Gas gezwungen, in dieser schneller zu strömen (bei gleichzeitiger Erhöhung des Druckes in der    Kammer). In der der Gasaustrittsöffnung g benach-    barten Zone der Kammer wird dann selbstverständlich die Gasgeschwindigkeit ebenfalls steigen, was wieder zur Folge hat, dass hier die auf das Gut wirkende Zentrifugalkräfte grösser werden.

   Mit steigender   Kornfeinheit    des zu behandelnden Gutes muss die   Gaseintritts- und -austrittsgeschwindigkeit    grösser gewählt werden, damit die der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Reibungskräfte des Gutes im Gas diese nicht übersteigen und das Gut nicht von den ausströmenden Gasen mitgerissen wird.



   Durch die Anordnung und Lage der Brenner wird bewirkt, dass die höchste Temperatur (Brenn-, Sintertemperatur) in der Kammer dort herrscht, wo das   Wiirmebehandlungsmedium    eingeführt wird, Nach der Gasaustrittsöffnung zu nimmt die Temperatur ab, da das Gas laufend mit neuem, kaltem oder vorgewärmtem Gut in Berührung kommt, dieses allmählich in der Temperatur steigernd. Von der Zone der höchsten Temperatur nach dem Umfang der Kammer zu nimmt die Gastemperatur ebenfalls ab, hier wird die Luft bzw. das Gas von dem bereits behandelten heissen Gut erhitzt bzw. das Gut abgekühlt. Vom Kammerumfang bis zu den Brennstoffeinführungsstellen (Brennern) erstreckt sich also die Kühlzone, im Bereich der Brenner die Brennzone und weiter nach der Mitte der Kammer zu die Vorwärmezone.



   Falls es sich um ein Gut handelt, das z. B. bei Sintertemperatur zum Kleben neigt, sind trotzdem Anbackungen an den Wandungen der Kammer nicht zu fürchten, denn mit der zylindrischen Wandung kommt nur bereits gekühltes Gut in Berührung. An den Stirnwänden im Bereich der höchsten Temperatur aber kommt das Gut mit der Wandung nicht in   Berührung,    da es infolge der axialen Strömungskomponente der Brennergase von den Wandungen   abge    drängt wird.



   In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.



   Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kammer von der Stirnseite aus mit eingezeichneten Pfeilen, die den Weg von Gas und Gut andeuten,
Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Kammer, wobei die Zylinderachse in der Schnittebene liegt,
Fig. 3 zeigt den gleichen Schnitt bei einer geänderten Ausführungsform,
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung der Kammer, bei der die auf einer Stirnseite angeordneten Brenner sowie ein mittiger Gasaustrittsstutzen zu sehen sind.



   Fig. 5 veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 4 durch einen Brenner und einen Teil der Kammerstirnwand.



   Der Weg des tangential eingeführten Behandlungsgases vom Umfang der zylindrischen Kammer zum zentralen Gas austritt ist durch den Pfeil 1 angedeutet, der Weg des Gutes durch den gestrichelten Pfeil 2, der Weg des Wärmebehandlungsmediums durch den strichpunktierten Pfeil 3.



     Illit    4 (Fig. 1) ist die zylindrische Aussenwand der Kammer bezeichnet, mit 5 die Gasaustrittsöffnung, die ein- oder beidseitig in den Stirnwänden 6 (Fig. 2) der Kammer angebracht ist. 7 sind die tangential gerichteten Gas- bzw. Lufteintrittsöffnungen am Umfang der zylindrischen Kammer. 8 ist Gutaustritts öffnung.



   Die zylindrische Kammer kann beliebig im Raum angeordnet werden. Bevorzugt wird jedoch eine Aus  führungsform    mit waagrechter Zylinderachse. Im letzteren Falle ist es zweckmässig, die Gutaustrags öffnungen am tiefstgelegenen Punkt der Kammer anzubringen. Auf diese Weise gelingt die Gutaustragung besonders reibungslos.



   Die Kammer hat vorzugsweise die Form eines schmalen Zylinders (Fig. 2), d. h. die Erstreckung in Richtung der Zylinderachse ist weit geringer als die in Richtung des Zylinderdurchmessers. Die Stirnwände können auch nach der Zylinderachse zu leicht kegelig (Fig. 3) oder gewölbt sein.



   Die Brenner 9, die an den Stirnwänden der zylindrischen Kammer angebracht sind, sind im gleichen Sinne wie der kreisende   Luft- bzw.    Gas strom tangential gerichtet. Die Guteinbringvorrichtung 10 für das staub- oder griesförmige Gut ist durch eine der beiden Gasaustrittsöffnungen 5, in die Kammer geführt.



  Sie kann z. B. aus einem axial angeordneten Rohr bestehen, das im Innern der Kammer abgebogen ist.  



  Das Gut wird dann mit Hilfe von Luft oder dgl. eingeblasen.



   Die Relativbewegung von Gut und Gas entspricht bei der Vorrichtung nach der Erfindung dem Radius der zylindrischen Kammer, sie ist also nur relativ gering, aber durch die gleichzeitige kreisende Bewegung der beiden Medien wird erreicht, dass die Behandlungsdauer erheblich ist. Ausserdem entstehen durch die Bewegung der einzelnen Gutkörner quer zum Gasstrom   Wirbelhewegungen    in diesem, die ausreichen, um eine intensive, die Wärmeübertragung fördernde Umspülung der Gutkörner zu erreichen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Brennen, Rösten oder Sintern von Zementrohgut, Erz, chemischen Stoffen und sonstigem körnigem Gut, in der Schwebe, bestehend aus einer zylindrischen Kammer, an deren Umfang ein Behandlungsgas tangential in die Kammer eingeleitet und in deren Mitte axial aus ihr wieder abgeführt wird, und dass an deren Stirnwänden Brenner für ein Wärmebehandlungsmedium vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer im Verhältnis zu ihrem Durchmesser schmal ist und eine in ihr nahe ihrer Mitte exzentrisch ausmündende Zuleitung (10) für das zu behandelnde Gut aufweist, dass ferner die an den Stirnwänden (6) der Kammer angeordneten Brenner (9) für das Wärmebehandlungsmedium tangential in Richtung des Gasstromes (1) münden und dass am Umfang der Kammer Gutaustragsöffnungen (8) vorgesehen sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass bei waagrechter Lage der Achse der zylindrischen Kammer die Gutaustragsöffnungen (8) in der Nähe der tiefsten Stelle der Zylinderwanv dung angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Patentanspnich I, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein tangential am Kammerumfang angeordneter Gaseinlasstutzen (7) über die gesamte Kammerbreite erstreckt.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (9) für das Wärmebehandlungsmedium so ausgebildet sind, dass seine Zündung ausserhalb des Wärmebehandlungsraums erfolgt.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (9) in einer Entfernung von etwa einem halben Kammerradlus die Stirnwände (6) der Kammer durchbrechen.

   PATENTANSPRUCH II Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasgeschwindigkeit in der Kammer so gewählt wird, dass das Gut in mehreren spiralförmigen Windungen von der Gutaufgabestelle zur Wandung des Zylinders und an dieser durch die Austragsöffnungen ausgetragen wird.