CH645871A5 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von blaehton und blaehschiefer. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden Drehrohrofen mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner wobei am Einfüllende eingebrachtes Rohprodukt eine seiner Trocknung und Aufheizung dienende Vorwärmzone durchläuft und hierauf in einer zum Auslassende hin führenden Blähzone durch die vom Brenner erzeugte Hitze zum Fertigprodukt gebläht wird.

Weiterhin hat es die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden, von einem Zylindermantel umschlossenen Drehrohrofen mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner zu tun.

Zur Herstellung von sogenanntem Leichtbeton verwendet man bekanntlich «Leichtzuschlagstoffe», insbesondere Blähton und Blähschiefer, aber beispielsweise auch gesinterte Flugasche. Die vorliegende Erfindung hat es mit der Herstellung solcher Leichtzuschlagstoffe, in erster Linie Blähton und Blähschiefer zu tun. Ausser zur Erzeugung von Leichtbeton finden diese Zuschlagstoffe gelegentlich auch noch andere Verwendung, beispielsweise bei der Flüssigkultur von Pflanzen, insbesondere Zimmerpflanzen. Auch für solche Verwendungsarten werden die erfindungsgemäss hergestellten Stoffe in Betracht gezogen.

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen dieser Leichtzuschlagstoffe werden Drehrohröfen verwendet, die bei ihrer Erstellung einen erheblichen Bau-und Vorrichtungsaufwand erfordern und im Betrieb einen aussergewöhnlich hohen Wärmebedarf haben. Insbesondere das letztere ist bei der herrschenden Knappheit an Brennstoffen bzw. der Höhe der Brennstoffkosten in dem einschlägigen Industriezweig ein ständig spürbarer werdendes Problem.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemässe Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen so zu verbessern, dass Vorrichtungsaufwand und Wärmebedarf geringer werden und Heizenergie gespart werden kann.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemässen Verfahren erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Rohprodukt beim Durchlaufen des Drehrohrofens durch einen oder mehrere dort angeordnete Brenner zusätzlich beheizt wird

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass an einer oder mehreren Stellen des Drehrohrofen-Zylindermantels Mantelbrenner fest angeordnet sind, die mit dem Drehrohrofen umlaufen und die mit ihrer Flammenaustrittsöffnung in das Innere des Ofens hineinragen.

Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen ersten, an sich bekannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Bläh-schiefer;

Fig. 2 schematisch einen zweiten, ebenfalls bekannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Blähschiefer;

• Fig. 3 schematisch einen dritten, an sich bekannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Blähschiefer;

Fig. 4 schematisch den erfindungsgemäss modifizierten Ofentyp 1 aus Fig. 1;

Fig. 5 schematisch den erfindungsgemäss modifizierten Ofentyp 2 aus Fig. 2 und

Fig. 6 den grundsätzlichen Aufbau eines Drehrohrofens mit Mantelbrenner.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Blähton, Blähschiefer, gesinterter Flugasche oder anderen Leichtzuschlagstoffen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen ersten Typ eines Drehrohrofens 10 mit einem langgestreckten, beispielsweise 30-40 m langen Drehrohr 11, welches in Richtung seiner Mittelachse geradlinig, stufenlos durchgeht. An der Aussenseite des kreiszylindrischen Rohres 11 sind zwei Lauf ringe 12, 13 fest angeordnet, die auf Laufrollenstationen 14 umlaufen. Die Laufrollenstationen 14 ruhen jeweils auf einer Funda-mentabstützung 15 auf. Ein (nicht dargestellter) Antriebsmotor dient dazu, das Drehrohr 11 um seine Mittelachse in Rotation zu versetzten. Das in Fig. 1 links gelegene Ende des Rohres 11 ist das Einfüllende 16, in welches das zu blähende Rohprodukt eingebracht wird. Am Auslaufende 17 des Drehrohres 11 wird das Fertigprodukt entnommen. Das Drehrohr 11 ist in Richtung vom Einlaufende 16 zum Auslaufende 17 gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt, so dass das zu behandelnde Produkt allmählich vom Einlaufende 16 zum Auslaufende 17 hin wandert. Am oder in der Nähe des Auslaufendes 17 ist ein mit Öl, Gas, oder

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Kohlestaub gespeister Brenner 18 ortsfest angeordnet, dessen Flamme in das Drehrohr 11 hineingerichtet ist und die für die Behandlung des Rohproduktes insgesamt erforderliche Heizwärme liefert.

Bei der Herstellung von Blähtorn oder eines anderen Leichtzuschlagstoffes wird das Rohprodukt, beispielsweise Ton, am Einlaufende 16 in das umlaufende Drehrohr 11 eingegeben. Das Rohprodukt durchwandert im Gegenstrom zu den vom Brenner 18 erzeugten Heizgasen nacheinander eine Trocken- und Aufheizzone A bzw. B, die gemeinsam auch als Vorwärmzone C bezeichnet werden, sowie anschliessend eine Blähzone D. Das in der Vorwärmzone C getrocknete und aufgeheizte Rohprodukt wird in der Blähzone D zu dem gewünschten Fertigprodukt, beispielsweise Blähton, gebläht. Das Fertigprodukt wird anschliessend am Auslaufende 17 entnommen.

Die soweit beschriebene Vorrichtung und das in ihr ablaufende Verfahren sind an sich bekannt.

Da das Drehrohr 11 des Ofens 10 aus einem Stück ist, dreht es sich im Bereich jeder Prozesszone C, D mit der gleichen Drehzahl. Dies hat zur Folge, dass die Wanderungsgeschwindigkeit des Produkts im Ofen in allen Zonen gleich ist. Eine Steuerungsmöglichkeit bei diesem .Ofentyp beschränkt sich demnach auf eine Drehzahlvariation des gesamten Drehrohres, die Veränderung der Feuerungsleistung am Brenner 18 und eine Erhöhung oder Verringerung der am Einlaufende 16 eingegebenen Rohproduktmenge.

Der in Fig. 2 dargestellte, zweite Typ eines Drehrohrofens 20 unterscheidet sich von dem ersten Ofentyp gemäss Fig. 1 dadurch, dass er aus zwei unabhängig voneinander umlaufenden, koaxial abgedichtet aneinander anschliessenden Drehrohren 21, 22 besteht, wobei das Drehrohr 21 im wesentlichen die Vorwärm- und das Drehrohr 22 im wesentlichen die Blähzone C bzw. D enthalten. Im übrigen entspricht der Ofentyp 2 in Aufbau und Wirkungsweise dem Ofentyp 1. Insbesondere ist beim Ofentyp 2 auch nur ein einziger, ortsfest am Auslassende 27 angeordneter Brenner 28 vorgesehen.

Der Ofentyp 2 besitzt gegenüber dem Ofentyp 1 den Vorteil, dass durch die Aufteilung des Ofens in zwei Drehrohre 21, 22 die Wanderungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Produktes in Teilabschnitten des Ofens durch Veränderung der Drehzahl unterschiedlich beeinflusst werden kann. Das die Blähzone D enthaltende Drehrohr 22 wird in der Regel mit höherer Drehzahl betrieben als das die Trock-nungs- und Aufheizzonen A bzw. B enthaltende Drehrohr 21.

Die Ofentypen 1 und 2 haben den Nachteil, dass der gesamte Wärmeaufwand für die Trocknungs-, Aufheiz- und Blähprozesse an einer einzigen Stelle, nämlich am Auslaufende 17 des Ofens durch eine einzige Flamme aufgebracht werden muss.

Man verwendet daher zur Ausschaltung dieses Nachteils auch bereits einen dritten Typ eines Drehrohrofens 30, der in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser Ofenanlage sind zwei Drehrohre 31, 32, die wiederum die Vorwärm- bzw. Blähzone enthalten, unter Ausbildung einer Stufe und! Zwischenschaltung eines Übergangsgehäuses 33 zueinander versetzt angeordnet. Zwischen dem Übergangsgehäuse und den betreffenden, stirnseitigen Enden der Drehrohre 31, 32 sind Abdichtungen vorgesehen. Jedes Drehrohr 31, 32 ist an seinem Auslaufende 34 bzw. 35 durch jeweils einen separaten Brenner 36 bzw. 38 befeuert. Das unten trichterförmig ausgebildete Übergangsgehäuse 33 sorgt im übrigen für einen glatten Übergang des zu behandelnden Produktes aus dem Rohr 31 in das Rohr 32. Der Vorteil dieser Ofenversion liegt darin, dass der Hauptwärmebedarf des Gesamtbrennprozesses, der beim Trocknen und Aufheizen des Rohprodukts entsteht, direkt dem die Vorwärmzone enthaltenden

Drehrohr 31 zugeführt werd'en kann, wo er benötigt wird. Dadurch wird die Blähzone im Drehrohr 32 bezüglich der zuzuführenden Wärmemenge wesentlich entlastet. Da bei der Herstellung von Leichtzuschlagstoffen, insbesondere der Blähtonherstellung, in der Blähzone (Drehrohr 32) mit hohem Luftüberschuss gearbeitet werden muss, kann durch die zweite Feuerung (Brenner 36) in der Vorwärmzone (Drehrohr 31) der hohe Sauerstoffüberschuss in den Abgasen des Drehrohres 32 als Sekundärluft dienen, so dass die Abgaswärmeverluste aus der Blähzone durch die niedrigere, spezifische (auf die Gesamtbrennstoffmenge bezogene) Abgasmenge gegenüber den Ofentypen 1 und 2 zu einem niedrigeren Wärmeverbrauch der Gesamtanlage führen. Der Ofentyp 3 ist also besonders wärmewirtschaftlich. Der Brenner 38 kann beispielsweise bei halbierter Luftmenge mit der halben Ölmenge im Vergleich mit den Ofentypen 1 und 2 betrieben werden.

Allerdings hat der Ofentyp 3 gemäss Fig. 3 auch Nachteile: Das die Vorwärmzone enthaltende Drehrohr 31 hat eine relativ grosse Bauhöhe über dem Erdboden und erfordert dementsprechend höhere Fundamentkosten. Die beiden zwischen den Drehrohren 31, 32 und1 dem Übergangsgehäuse 33 erforderlichen Abdichtungen sind nie vollkommen und ermöglichen nicht nur Wärmeaustritt sondern auch Falschlufteintritt, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage beträchtlich reduziert werden kann.

Der Kern der Erfindung besteht nun darin, die Vorteile des Ofentyps 3 unter Vermeidung seiner Nachteile in die Praxis umzusetzen.

Dies geschieht entsprechend Fig. 4 prinzipiell durch die Kombiniation des einstückigen Ofentyps 1 (Fig. 1) mit einem sogenannten Mantelbrenner, der die Funktion des (ortsfesten) Brenners 36 in Fig. 3 übernimmt. Ein solcher Mantelbrenner ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. Mantelbrenner sind aus der Hüttentechnik (Erzaufbereitung) an sich bekannt. Sie sind mit ihrer Flammenaustrittsöffnung in des Innere des Drehrohrofens gerichtet fest auf der Aussenseite des Ofenmantels angeordnet und laufen mit diesem um. Diese mitumlaufenden Mantelbrenner haben also im Gegensatz zu den weiter oben schon beschriebenen, ortsfesten Brennern 18, 28, 36, 38 den Vorteil, dass sie an beliebiger Stelle eines geradlinig-stufenlos durchgehenden Drehrohrofens angeordnet werden können.

Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Mantelbrenners in einem Drehrohrofen. Der Mantelbrenner 41 ist an seinem einen Ende fest mit dem Mantel 61 eines Drehrohrofens 60 verbündten und ragt mit seinem anderen Ende radial in das Innere des Ofens derart hinein, dass seine Flammenaustrittsöffnung in der Mitte des Ofenquerschnittes mit der Ofenachse ausgerichtet ist. Der Ofen 60 selbst weist ein mit einem Einfülltrichter 63 für Rohprodukt ausgerüstetes Einfüllende 64 auf. Durch dieses Einfüllende hindurch erfolgt auch die Zuführung des Brennstoffes (Öl, Gas oder Kohlenstaub) zum Mantelbrenner 41. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen das der Brenner 41 mit Öl gespeist wird. Eine ortsfeste Ölleitung 65 führt bis zu einer an sich bekannten Drehkupplung 66, wo sich an die ortsfeste Leitung 65 ein mit dem Drehrohrofen 60 mitumlaufendes Leitungsstück 67 anschliesst. Das Leitungsstück

67 verläuft nach zwei Abkrümmungen durch eine Öffnung

68 im Mantel 61 auf die Aussenseite des Ofens und mündet dort in den Brenner 41 ein. Das Leitungsstück 67 ist einerseits an der Drehkupplung 66 und andererseits durch Befestigungsglieder 69 am Mantel 61 abgestützt. Auf diese Weise kann durch das Leitungsstück 67 dem mit dem Ofen umlaufenden Mantelbrenner 41 Brennstoff zugeführt werden. Das Leistungsstück 67 ist im Inneren des Drehrohrofens 60 von einem Rohr 71, 73 grösseren Durchmessers

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umgeben, welches bei 72 ebenfalls eine Drehkupplung enthält. Das Rohrstück 73 hinter der Drehkupplung 72 läuft also mit dem Drehrohrofen 60 um. Durch das Rohr 71 (und das Rohrstück 73) kann Kühlluft zur Kühlung der Leitung 67 hindurchgeblasen werden. Ausserdem kann, was nicht eigens dargestellt ist, auf der Aussenseite des Mantels 61 neben dem Mantelbrenner 41 auch noch ein mitumlaufendes Primärluftgebläse für den Mantelbrenner 41 angeordnet werden.

Der in Fig. 4 dargestellte, zusätzlich zu dem am Auslaufende 47 ortsfest angeordneten Brenner 48 mit dem mitrotierenden Mantelbrenner 41 bestückte Drehrohrofen 40 hat alle Vorteile des oben beschriebenen Ofentyps 3 (Fig. 3), also im wesentlichen einen niedrigeren, spezifischen Wärmeaufwand. Gegenüber dem Ofentyp 3 entfallen die beiden am » Übergangsgehäuse 33 vorgesehenen Abdichtungen, so dass in den Ofen insbesondere keine Falschluft mehr eintreten kann, was zu einer weiteren Senkung des spezifischen Wärmebedarfes führt. Ein besonderer Vorteil der in Fig. 4 dargestellten Anordnung sind die niedrigen Investitionskosten, da dieser Ofen nur noch einen einzigen Ofenantrieb hat und die Anzahl der Laufringe mit Laufrollenstationen und Fundamentabstützungen von vier bis auf zwei reduziert werden kann. Als Nachteil muss jedoch, wie eingangs bereits erwähnt, bei diesem Ofentyp in Kauf genommen werden, dass eine getrennte Beeinflussung der Vorwärm- und Blähzone durch voneinander abweichende Drehrohrumdrehungen' nicht möglich ist.

Der zuletzt genannte Nachteil kann aber durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäss Fig. 5 behoben werden, bei welcher ein Mantelbrenner mit dem Ofentyp 2 aus Fig. 2 kombiniert ist. Der Mantelbrenner 51 ist am

Mantel des die Vorwärmzone enthaltenden Drehrohres 52 befestigt und dient der Aufheizung dieser Zone. Das an das Drehrohr 52 anschliessende, die Blähzone enthaltende Drehrohr 53 wird an seinem Auslaufende 57 durch einen orts-5 festen Brenner 58 beheizt.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung hat gegenüber dem Ofentyp 3 (Fig. 3) wiederum den Vorteil geringerer Investitionskosten, weil die niedrigere Bauhöhe des Drehrohres 52 geringere Fundamentkosten bedingt. Ausserdem fällt eine io der am Übergangsgehäuse 33 benötigten Ofenabdichtungen weg, da die koaxial und stufenlos aneinander anschliessenden Rohre 52, 53 an ihrer Anschlussstelle nur eine einzige Abdichtung benötigten. Bei alledem hat die Ofenanordnung gemäss Fig. 5 gegenüber dem Ofentyp 2 (Fig. 2) den ge-is wichtigen Vorteil eines niedrigen, spezifischen Wärmeaufwandes.

Bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen ist jeweils ein einziger, zusätzlicher Mantelbrenner 41 bzw. 51 vorgesehen, der insgesamt der Aufheizung der Vor-2o wärmzone dient. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch zwei oder mehr Mantelbrenner an dem einen oder an beiden Drehrohren der Ofenanlage vorgesehen werden, beispielsweise je ein Mantelbrenner für die Trockmmgs- und Aufheizzone.

25 Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, dass auch bei bereits bestehenden Ofenanlagen, beispielsweise gemäss Fig. 1 und 2, ein Mantelbrenner nachträglich, an der gewünschten Stelle des Ofenmantels angeordnet werden kann. Hierdurch kann eine solche Anlage nachträglich 30 so umgerüstet werden, dass sich im Betrieb erhebliche Brenn-stoffeinsparungen gegenüber dem ursprünglichen Zustand erzielen lassen.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (7)

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1. Verfahren zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden Drehrohrofen mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner, wobei am Einfüllende eingebrachtes Rohprodukt eine seiner Trocknung und Aufheizung dienende Vorwärmzone durchläuft und hierauf in einer zum Auslassende hinführenden Blähzone durch die vom Brenner erzeugte Hitze zum Fertigprodukt gebläht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohprodukt beim Durchlaufen des Drehrohrofens durch einen oder mehrere dort angeordnete Brenner zusätzlich beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohprodukt beim Durchlaufen der Vorwärmzone des Drehrohrofens zusätzlich beheizt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden, von einem Zylindermantel (61) umschlossenen Drehrohrofen (40, 50) mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden (46, 47) sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner (48), dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder mehreren Stellen des Zylindermantels (61) Mantelbrenner (41) fest angeordnet sind, die mit dem Drehrohrofen (40, 50) umlaufen und die mit ihrer Flammenaustrittsöffnung (62) in das Innere des Ofens hineinragen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbrenner (41, 51) zwischen Vorwärm-und Blähzone angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Ansprach 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (50) aus zwei unabhängig voneinander umlaufenden, koaxial aneinander anschliessenden Drehrohren (52, 53) besteht, und der Mantelbrenner (51) so angeordnet ist, dass er die im ersten Drehrohr (52) gelegene Vorwärmzone (C) beheizt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbrenner (51) auf dem Mantel des ersten Drehrohres (52) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (40) aus einem einzigen, ungeteilten, geradlinig durchgehenden Drehrohr besteht, und der Mantelbrenner (41) auf dem Mantel des Drehrohres so angeordnet ist, dass er die Vorwärmzone (C) beheizt.