DE102010036587A1

DE102010036587A1 - Hängezylinder für Doppelschachtöfen

Info

Publication number: DE102010036587A1
Application number: DE102010036587A
Authority: DE
Inventors: Michael Louen
Original assignee: Calderys France SAS
Current assignee: Imertech SAS
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Hängende Wand zum Umlenken von heißen Gasen in einem Brennofen, insbesondere einem Ofen zum Brennen von Kalk, zusammengesetzt aus einer Anzahl Wandelemente, umfassend einen sich in senkrechter Richtung nach oben hin verdickenden Aufhängebereich, in dessen Deckenfläche ein oder mehrere Vertiefungen vorgesehen sind für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit Halterungen für die frei hängende Befestigung des Wandelements und einen Wandbereich, gegossen aus einem feuerfesten Material, wobei das Eigengewicht des Materials die Festigkeit der Halterungen nicht übersteigt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft feuerfeste Gas- und Wärmeumlenkwände für Öfen, insbesondere den Hängezylinder von Doppelschachtöfen sowie feuerfeste Wandelemente hierfür.
STAND DER TECHNIK
Ein großer Anteil des weltweit verwandten Branntkalks wird in Doppelschachtöfen hergestellt, da diese weniger Energie verbrauchen. Um die Kalköfen noch mehr an die Bedürfnisse der Kalkindustrie anzupassen, gibt es sie als runde Doppelschachtöfen und in größeren, rechteckigen Formen für eine Produktionsleistung von bis zu 850 Tonnen pro Tag und mehr. Die Öfen gibt es mit unterschiedlichen Feuerungssystemen und auch für ökologische Feuersysteme wie Schwachgas mit sehr niedrigem Heizwert oder für Holzstaub produziert aus Grünholz. Es gibt sie für Produktionsleistungen von 100 bis 850 Tonnen pro Tag und für Kalksteinkörnungen von 10 bis 200 mm sowie für nahezu alle Brennstoffe.
All diesen Öfen ist gemein, dass die heißen Gase im Ofen zur besseren Ausnutzung des Wärmeinhalts umgelenkt werden. Hierbei kommen Ringkanäle zum Einsatz, mit deren Hilfe die heißen Abgase aus dem Brennschacht so in den Abgasschacht geleitet werden, dass sie das Brenngut optimal vorheizen. Die Innenwand eines solchen Ringkanals wird dabei von einem zylinderförmigen Bauteil, dem so genannten Hängezylinder, gebildet. Die Hängezylinder sind bei einem klassischen Doppelschachtofen rund, können aber auch bei größeren, rechteckigen Öfen mehreckig, z. B. sechs-, acht- oder zwölfeckig im Grundriss sein. Die Hängezylinder der einzelnen Schächte sind über einen Überströmkanal miteinander verbunden.
Herkömmliche Hängezylinder werden aus Metallzylindern hergestellt, z. B. aus Stahlzylindern, auf denen eine feuerfeste Materialschicht angebracht ist. Die Heißgase im Ofeninnern und im Ringkanal können Temperaturen bis zu 1000°C und mehr erreichen. Alle Bauteile, insbesondere die Hängezylinder müssen daher für solche Temperaturen ausgelegt sein. Es besteht allerdings die Gefahr, dass die Stahlteile der Hängezylinder auf Grund der hohen Temperaturen sich verbiegen, beziehungsweise schmelzen. Daher werden die Stahlteile der Hängezylinder mit Ventilatoren über Kühlkanäle gekühlt. Die Kühlluft hält den Stahlzylinder in einem sicheren Temperaturbereich von etwa 200°C.
Um Schäden am Ofen vorzubeugen und um langen Standzeiten zu entgehen, muss jederzeit sichergestellt sein, dass das Kühlsystem nicht ausfällt. Daher haben Doppelschachtöfen ein Stand-by-System, das bei Ausfall des Primärkühlsystems einspringt, so dass der Ofen zumindest sicher heruntergefahren werden kann, ohne dass Schäden entstehen.
Nachteilig daran ist, dass zum Betrieb der Öfen zwei unabhängige Kühlsysteme benötigt werden, die jeweils über eine unabhängige Energiezufuhr versorgt werden müssen. So kann z. B. das Primär-Kühlsystem aus dem Hauptstromnetz versorgt werden, während das Stand-by-System mit Dieselgeneratoren versorgt wird. Das Bereitstellen von unabhängigen Kühlsystemen und separater Energiezufuhr, wovon eine Hälfte praktisch nie zum Einsatz kommt, ist für die Installation und die Wartung der Anlage sehr kostspielig und arbeitsaufwändig. Zudem muss das Stand-by-System in regelmäßigen Abständen getestet werden, was zusätzliche Auslagen bedeutet.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch die Kühlung des Stahlzylinders ein extremes Temperaturgefälle zwischen den Stahl- und Feuerfestbauteilen des Hängezylinders und auch innerhalb einzelner Bauteile entsteht, durch das es zu Spannungsrissen in und zwischen den einzelnen Materialien kommen kann. Dies stellt ein zusätzliches Ausfallrisiko für den Ofen dar.
Der Stand der Technik stellt sich daher als Problem dar. Besonders problematisch ist die Erfordernis, dass die Kühlung der Hängezylinder in keinem Fall ausfallen darf.
Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel bereitzustellen, die es ermöglichen, Kalköfen zu betreiben, die von einer ständigen Kühlung einzelner Bauteile komplett unabhängig sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hängende Wand zum Umlenken von heißen Gasen für einen Brennofen gemäß Anspruch 1. Die erfindungsgemäße hängende Wand zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie integral aus Feuerfestmaterialien besteht und durch Zusammenwirken einzelner Wandteile die Innenwand eines Ringkanals zum Umlenken von Verbrennungsgasen bilden kann. Ist eine solche hängende Wand vorhanden, so müssen im Inneren des Kalkofens für einen Hängezylinder keine Metalle verarbeitet werden, die gekühlt werden müssten. Die Installation von aufwändigen Ventilatoranlagen sowie Stand-by-Systemen und deren getrennte Energieversorgungen erübrigt sich dadurch und das Risiko eines Ausfalls der Kühlung ist gänzlich abgeschafft.
Die erfindungsgemäße hängende Wand ist bevorzugt zusammengesetzt aus einer Anzahl Wandelemente, umfassend einen im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten feuerfesten Aufhängebereich, in dessen Deckenfläche ein oder mehrere Vertiefungen vorgesehen sind für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit Halterungen für eine frei hängende Befestigung des jeweiligen Wandelements und einen Wandbereich aus einem feuerfesten Material, der so ausgelegt ist, dass das Eigengewicht des Materials die Festigkeit der Halterungen nicht übersteigt.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die hängende Wand zudem Hängeelemente aus Feuerfestmaterialien, die so geformt sind, dass sie durch formschlüssigen Eingriff von den Wandelementen der hängenden Wand abhängen können. Die Hängelemente sind dabei so ausgelegt, dass jeweils ein Hängeelement so über ein Wandelement geschoben werden kann, dass das Wandelement in das Hängeelement eingreift und dieses vom Wandelement abhängen kann und wobei das Gesamteigengewicht von Wandelement und Hängeelement die Festigkeit der Halterungen des Wandelements nicht übersteigt. Zudem ist es denkbar, weitere sekundäre Hängeelemente an von Wandelementen abhängenden Hängeelementen anzuhängen.
In einer Ausführungsform haben die Wandelelemente eine Form, so dass sich der Aufhängebereich in sekrechter Richtung nach oben hin verdickt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die Hängeelemente, und gegebenenfalls die sekundären Hängeelemente eine Form, wobei sich die abhängenden Elemente nach unten hin verjüngen.
Die einzelnen Wandelemente, gegebenenfalls mit Hängeelementen, können so zusammengefügt sein, dass sich daraus eine zylindrische oder eine im Grundriss mehreckige, z. B. eine sechseckige, eine achteckige oder eine zwölfeckige Struktur ergibt. Diese Struktur bildet die Innenwand eines Ringkanals zum Umlenken von Verbrennungsgasen in einem Ofen, bevorzugt in einem Doppelschachtofen für das Kalkbrennen.
Einzelne Wandelemente und einzelne Hängeelemente für die erfindungsgemäße hängende Wand sind auch Teil der Erfindung. Die Elemente sind vorzugsweise aus gleichwertigen Feuerfestmaterialien hergestellt, so dass sie gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Dadurch sind die einzelnen Wand- und die Hängeelemente, und damit die daraus gebildete hängende Wand, in der Lage, den hohen Temperaturen innerhalb des Ofens standzuhalten. Zudem wird verhindert, dass sich die formschlüssigen Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen auf Grund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturschwankungen lockern.
Auch Teil der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine hängende Wand in einem Ofen, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen und Installieren von Halterungen zur Befestigung von Wandelementen in einer Ofenwand; (ii) Bereitstellen von Wandelementen mit jeweils einem Aufhängebereich und einem Wandbereich aus Feuerfestmaterialien mit Vertiefungen in der Deckenfläche des Aufhängebereichs für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit den Halterungen; und (iii) Abhängen der Wandelemente von den Halterungen, so dass sich die Wandbereiche der Wandelemente in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung befinden, und so dass sie zusammen die Innenwand eines Ringkanals für einen Schachtofen bilden.
Zudem kann das Verfahren umfassen die Schritte (iv) Bereitstellen von Hängeelementen aus Feuerfestmaterial mit einem formschlüssigen Eingriff für die Wandelemente aus Schritt (ii) und einem Wandbereich aus Feuerfestmaterialien; und (v) Abhängen der Hängeelemente von den Wandelementen, so dass sich die Wandbereiche der Hängeelemente in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung befinden, und so dass sie zusammen die Innenwand eines Ringkanals für einen Schachtofen bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens hat der Wandbereich der in Schritt (ii) bereitgestellten Wandelemente eine sich nach unten hin verjüngende Form. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Wandbereich der in Schritt (iv) bereitgestellten Hängeelemente eine sich nach unten hin verjüngende Form.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden in Schritt (ii) die Wandelemente direkt auf die in der Ofendecke installierten Halterungen gegossen, so dass der form- und kraftschlüssige Eingriff sich schon alleine daraus ergibt.
Die Wand- und Hängeelemente bestehen dabei bevorzugt aus identischem Material, bevorzugt aus Feuerfestbeton. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Wandelemente mit Hilfe von Holzschablonen direkt auf die Halterungen aufgegossen und dort aushärten gelassen, so dass sich automatisch der gewünschte form- und kraftschlüssige Eingriff mit den Halterungen bildet.
Die Verwendung von erfindungsgemäßen hängenden Wänden, sowie von Wandelementen beziehungsweise Hängeelementen in einem Ofen zum Kalkbrennen ist auch Teil der Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung und deren Vorteile werden jetzt mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen und ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt:
1 eine zeichnerische Darstellung eines Doppelschachtofens mit erfindungsgemäßen hängenden Wänden und mit Angabe der Strömungsrichtung der Gase;
2 eine fotografische Abbildung von zwei Wandelementen für eine erfindungsgemäße hängende Wand;
3 eine fotografische Abbildung eines Wandelements für eine erfindungsgemäße hängende Wand;
4 eine fotografische Abbildung von zwei Wandelementen für eine erfindungsgemäße hängende Wand;
5 eine fotografische Abbildung von beispielhaften Halterungen für Wandelemente für eine erfindungsgemäße hängende Wand;
6 eine fotografische Abbildung von installierten beispielhaften Halterungen für die Wandelemente einer erfindungsgemäßen hängenden Wand;
7a einen Schnitt durch ein Wandelement mit abhängendem Hängeelement;
7b einen Schnitt durch ein Wandelement mit abhängendem Hängeelement und davon abhängendem sekundären Hängeelement;
8 eine zeichnerische Darstellung eines herkömmlichen Hängezylinders aus mit Feuerfestmaterialien bedecktem Metall.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Doppelschachtöfen mit hoher Energieausbeute sind zum Beispiel in der DE 198 45 495 A1 , sowie in den älteren Druckschriften DE 317832 , DE 11 57 133 , DE 29 27 834 A1 , DE 29 29 819 A1 und CH 637 760 A5 beschrieben.
1 zeigt die Skizze eines Doppelschachtofens 1 mit zwei Schächten 20, 20', welche abwechselnd als Brennschacht und als Abgasschacht eingesetzt werden. Dabei werden jeweils im Brennschacht Brenngut und Brennstoff verfeuert, während im Abgasschacht Brenngut durch die Abgase aus dem ersten Schacht vorgewärmt wird. Die Abgase werden aus dem Brennschacht werden in den Abgasschacht umgelenkt. Die Gasströmungen sind in 1 abgebildet, wobei der linke Schacht 20 als Brennschacht fungiert und der rechte Schacht 20 als Abgasschacht.
Der Brennschacht 20 ist gefüllt mit Brenngut. Wird der Doppelschachtofen 10 zum Kalkbrennen genutzt, so ist dies Kalkstein (Calciumcarbonat). Das Brenngut wird in der oberen, so genannten Brennzone 40, des Schachts über eine Brennstoffzufuhr 80 mit Brennstoff (zum Beispiel Erdgas, Heizöl oder Braun-, Stein- oder Holzkohlenstaub) versetzt, so dass es effizient bei konstanter Temperatur brennen kann. Über einen Einlasskanal 90 wird Luft in die Brennzone 40 des Schachts 20 gepumpt. An der Unterseite des Brennschachts 20 befinden sich Kühllufteinlässe 100, durch welche Kühlluft in eine untere, so genannte Kühlzone 30, des Brennschachts 20 eingeblasen wird. Die Luftzufuhr über den Einlasskanal 90 und die Kühllufteinlässe 100 bewirkt einen im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Gasstrom im Brennschacht 20. Der Gasstrom verläuft in der Kühlzone 30 von unten nach oben und in der Brennzone 40 von oben nach unten, und strömt dann über einen Ringkanal 60 und einen Überströmkanal 70 in den Abgasschacht 20' weiter. Unter dem Brennschacht 20 fällt das gebrannte Material (zum Beispiel Kalk) aus und kann zur Weiterverarbeitung eingesammelt werden (nicht gezeigt).
Der Abgasschacht 20' ist mit Brenngut gefüllt. Die Abgase aus dem Brennschacht 20 strömen durch den Überströmkanal 70, beziehungsweise einen Ringkanal 60', der mit dem Überströmkanal 70 verbunden ist, in den Abgasschacht 20'. Durch Einlässe 10' wird Luft eingepumpt, so dass ein im Wesentlichen vertikal ausgerichteter Gasstrom entsteht, in dem die Gase von unten nach oben strömen und oben aus dem Abgasschacht 20' entweichen. Die heißen Abgase aus dem Brennschacht 20 erwärmen das Brenngut im Abgasschacht 20' auf eine Temperatur, die der Temperatur im Brennschacht 20 nahe kommt.
Das Prinzip des Doppelschachtofens 10 beruht darauf, dass der Gasstrom im Doppelschachtofen 10 in regelmäßigen Abständen, so zum Beispiel in 3- bis 5-Stundenabständen, umgekehrt wird. Dann wird der Brennschacht zum Abgasschacht und der Abgasschacht zum Brennschacht. Dabei wird die Brennstoffzufuhr 80 unterbrochen und erfolgt über Brennstoffzufuhr 80', und die Luftzufuhr 90 wird unterbrochen und durch Luftzufuhr 90' ersetzt. Der Gasstrom im Doppelschachtofen 10 kehrt sich demnach um und verläuft von Schacht 20' in den Schacht 20 (nicht gezeigt). Der Doppelschachtofen erzielt extrem hohe Energieausbeute und Effizienz, weil das Brenngut schon vor dem Brennen auf eine Temperatur, die nahe der Brenntemperatur ist, vorgeheizt ist. Des Weiteren kann durch ständiges Nachfüllen von Brenngut in den jeweiligen Brennschacht kontinuierlicher Betrieb des Doppelschachtofens 10 gewährleistet werden.
Beispiel
Wie im einleitenden Teil der Anmeldung beschrieben, ist es bekannt, die Ringkanäle 60, 60' so anzulegen, dass deren Innenwände von zylinderförmigen Bauteilen 50, 50' gebildet werden, die jeweils von den Außenwänden der Schächte 20, 20' abhängen. Erfindungsgemäß werden diese Zylinder aus Materialien hergestellt, die extrem hitzebeständig sind. Dadurch müssen diese Hängezylinder nicht gekühlt werden und das Ausfallrisiko des Doppelschachtofens 10 wird reduziert. Die Hängezylinder 50, 50' werden demnach aus hängenden Wänden gebildet, die aus Feuerfestmaterialien bestehen. Die Wände sind dabei so geformt, dass sie eine frei hängende integrale Struktur bilden, welche die Innenwand eines Ringkanals 60, 60' bildet.
Die hängenden Wände befinden sicht am unteren Ende der Brennzone 40 des Doppelschachtofens 10, so dass sich die über den Überströmkanal 70 verbundenen Ringkanäle 60, 60' in der Grenzzone zwischen der Brennzone 40 und der Kühlzone 30 befinden. So kann sichergestellt werden, dass die Brenn- und Abgase im Doppelschachtofen 10 so gelenkt werden, dass eine maximale Effizienz erzielt wird. Dazu werden Wandelemente 110 von der Schachtwand abgehangen, wo sich der Schacht nach unten hin verbreitert, wie in 1 schematisch gezeigt.
Die hängenden Wände bestehen aus feuerfesten Wandelementen, die so ausgelegt sind, dass sie von Halterungen abhängen und zusammen zylinderförmige oder im Grundriss mehreckige Hängezylinder bilden, die die Innenwände der Ringkanäle 60, 60' bilden. Die Form der Hängezylinder ist dabei von der Form der Schachtöfen abhängig. Wesentlich an dem Hängezylindern ist, dass er integral aus Feuerfestmaterialien besteht, die keiner Kühlung bedürfen.
Der Doppelschachtofen mit Hängezylinder, bei dem sich die Kühlung erübrigt, bietet erhebliche Vorteile. Zum einen entfällt das Erfordernis des Einbauens von Kühlventilatoren im Doppelschachtofen 10. Das führt zu einer erheblichen Senkung der Kosten beim Bau des Doppelschachtofens, da weniger Bauteile benötigt werden und die Komplexität der Struktur so gemindert wird. Weiterhin wird eine zusätzliche elektrische Ansteuerung der Kühlung überflüssig, wodurch auch der Betrieb des Doppelschachtofens 10 vereinfacht wird.
Da herkömmliche Doppelschachtöfen durch einen Ausfall der Kühlung der Hängezylinder besonders gefährdet sind, müssen sie über ein Stand-by-System für die Kühlanlage, das sowohl separate Ventilatoren als eine separate Energiezufuhr besitzt, so dass im Falle eines Ausfalls des primären Kühlsystems, beziehungsweise dessen Stromzufuhr, der Ofen zumindest sicher heruntergefahren kann, ohne dass durch eventuell austretende Heißgase, Brenngut oder Brennstoff Unfälle oder schwere Schäden an der Anlage verursacht werden. Dies erfordert zum Beispiel weitere Ventilatoren, Notstromaggregate, sowie eine Steuerung für das Einspringen des Stand-by-Systems, wenn es gebraucht wird. Bereitstellen und Unterhalt der Stand-by-Systeme sind extrem aufwändig und kostspielig. Beim beispielhaften Doppelschachtofen 10 sind diese Stand-by-Systeme nicht erforderlich, was zu einer weiteren Reduktion der Kosten beiträgt.
Selbst wenn ein herkömmlicher Doppelschachtofen bei Einsatz des Stand-by-Systems sicher und ohne weitere Schäden heruntergefahren wird, so führt ein Ausfall des Primärkühlsystems doch zu ungeplanten Standzeiten und Reparaturarbeiten des Doppelschachtofens. Bei Ausfall des Kühlsystems muss der Doppelschachtofen zuerst sicher heruntergefahren werden, dann muss die Ladung des Ofens entfernt werden, die Hängezylinder müssen überprüft und gegebenenfalls ausgebessert oder ersetzt werden, und der Ofen muss vor dem erneuten Hochfahren wieder mit Brennmaterial gefüllt und getestet werden. Diese Vorgänge sind langwierig, umständlich, kostspielig und teilweise auch für die beteiligten Mitarbeiter gefährlich. All die beschriebenen wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Risiken sind bei dem erfindungsgemäßen Doppelschachtofen 10 nicht vorhanden.
Des Weiteren werden im erfindungsgemäßen Doppelschachtofen 10 keine Kühlluftkanäle angelegt, durch welche Kühlluft für die Metallteile der Hängezylinder geleitet würde. Dies führt zu einer weiteren Reduktion der Kosten und der Fehleranfälligkeit des Ofens.
Dazu kommt, dass durch den Wegfall der Primär-Kühlanlage zusätzliche Betriebskosten, wie Energie- und Wartungskosten der Kühlanlage entfallen.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen. Doppelschachtofens 10 besteht darin, dass seine Hängezylinder 50, 50' aus nur einem feuerfesten Material, bevorzugt aus Feuerfeststeinen, bestehen. Aufgrund der hohen Temperaturschwankungen besteht nämlich in herkömmlichen Doppelschachtöfen stets die Gefahr, dass durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien Spannungsrisse in der Struktur entstehen. Dadurch, dass einerseits die Kühlung der Hängezylinder überflüssig ist und somit niedrigere Temperaturunterschiede auftreten, und andererseits die Hängezylinder 50, 50' nur aus einem Material bestehen, ist die Gefahr der Entstehung von solchen Spannungsrissen gleich in zweifacher Hinsicht erheblich reduziert.
Die erfindungsgemäßen hängenden Wände können auch in Schachtöfen, die keine klassischen Doppelschachtöfen sind, zum Umlenken von Brenngasen, Abgasen oder Wärme eingesetzt werden.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden an die Wandelemente 110 Hängeelemente 120 gehängt, um eine hängende Wand der gewünschten Größe zu erhalten. Die Hängeelemente 120 und die Wandelemente 110 sind dabei so geformt, dass ein formschlüssiger Eingriff 160, 160' zwischen den Bauteilen entstehen kann. Beispielhafte Gestaltungen der Wandelemente 110 und Hängeelemente 120 sind in 7a gezeigt. Die Wandelemente 110 dienen dazu, die Länge des Hängezylinders 50, 50', der die Innenwand des Ringkanals 60, 60' bildet, zu erhöhen. Zudem ist es denkbar, weitere sekundäre Hängeelemente 170 durch formschlüssigen Eingriff von den Hängeelementen 110 abzuhängen (7b).
Die Wand- und Hängeelemente werden bevorzugt aus Feuerfestbeton gegossen. Daher ist es vorteilhaft, die einzelnen Elemente separat zu gießen, wodurch die Dauer des Abbindens verkürzt werden kann, und sie erst danach durch die vorgesehenen Formeingriffe zusammenzusetzen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die einzelnen Wand- und Hängeelemente aus identischem Feuerfestbeton, so dass alte Elemente die gleichen physischen und chemischen Eigenschaften haben, insbesondere den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten. Dies hat den Vorteil, dass bei Temperaturschwankungen nicht die Gefahr besteht, dass durch unterschiedlich starke Ausdehnungen, bzw. Kontraktionen, der einzelnen Bauteile sich die Formeingriffe lockern.
Die Wandelemente 110 und Hängeelemente 120 für die hängenden Wände als Hängezylinder 50, 50' sind bevorzugt gegossene Elemente aus bekannten Feuerfestmaterialien. Beispielhafte Ausführungsformen der Feuerfeststeine sind den 2 bis 4 zu entnehmen. 2 und 4 zeigen dabei jeweils zwei Wandelemente 110, die zusammen einen Teil eines Hängezylinders 50, 50' bilden. Die Wandelemente 110 und Hängeelemente 120 haben vorzugsweise eine gute Zugfestigkeit und niedrige Dichte. Durch die niedrige Dichte wird das Gewicht, das die Halterungen 130 aushalten müssen, möglichst niedrig gehalten, und die hohe Reißfestigkeit erlaubt den Einsatz von möglichst hohen, schlanken Wandelementen 110 und Hängeelementen 120, 170, wodurch deren Gewicht weiter reduziert werden kann. Zudem können die Wandelemente 110 und Hängeelemente 120, 170 so geformt sein, dass sie sich nach unten hin verjüngen, wodurch deren Eigengewicht weiter verringert wird.
So können die Wandelemente 110 und die Hängeelemente 120, 170 aus hochfeuerfestem Beton gegossen sein, der einen Al₂O₃-Anteil von > 50%, vorzugsweise von zwischen 60 und 90% hat, einen SiO₂-Anteil zwischen 0 und 30%, vorzugsweise zwischen 7,5 und 25% hat, einen MgO-Anteil zwischen 0 und 10% hat und einen CaO-Anteil zwischen 0 und 10%, vorzugsweise zwischen 1 und 5% hat. Solche Feuerfestbetone sind im Stand der Technik für ihre besonders hohe Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit bekannt.
Des Weiteren ist Teil der Erfindung ein Herstellungsverfahren für hängende Wände zum Umlenken von heißen Gasen in Brennöfen, beispielsweise in Doppelschachtöfen 10. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Installieren von Halterungen 130 in der Schachtwand am unteren Ende der Brennzone 40. Hier verbreitert sich der Schacht nach. unten hin und die Schachtwand ist horizontal, so dass die Halterungen 130 vertikal nach unten abhängen. Die Halterungen 130 können beispielsweise aus wellenförmigen Stahlstäben bestehen mit einer Länge von 20 bis 100 cm, bevorzugt 30 bis 50 cm und einem Durchmesser von 0,5 bis 5 cm, bevorzugt von 1 bis 3 cm. Diese Stahlstäbe können, wie in 5 und 6 gezeigt, im Wesentlichen nach unten gerichtet, in einer horizontalen Decke fest installiert werden. Die Wellenform der Halterungen 130 begünstigt den bestmöglichen Kontakt und damit eine feste Verbindung zwischen Halterungen 130 und Wandelement 110. Die Stahlstäbe werden in regelmäßigen Abständen von etwa 20 bis 50 cm voneinander installiert. Es können aber auch andere, dem zuständigen Fachmann geläufige, Halterungen für die Wandelemente benutzt werden.
In einem nächsten Schritt werden Wandelemente 110 an die Halterungen angehangen. Dazu werden Holzschablonen unter den Halterungen 130 installiert, in die Feuerfestbeton eingegossen wird, so dass das Feuerfestbeton in den Holzschablonen abbindet und um die Halterungen 130 herum sich erhärtet. Die Holzschablonen werden so zusammengesetzt, dass sie die gewünschte spätere Form der Wandelemente 110 haben und an den Seiten mit Trichtern zum Einfüllen des Betons versehen. Sollen von den Wandelementen 110 später noch Hängeelemente 120 abgehangen werden, so erhalten sie eine Form, die einen formschlüssigen. Eingriff mit Hängeelementen 120 ermöglicht. Sind die Wandelemente 110 ausgehärtet, so können die Holzschablonen entfernt werden. Die Wandelemente 110 hängen nun von den Halterungen 130 ab. Die Wandelemente 110 werden so positioniert, dass sie in ihrer Gesamtheit eine hängende Wand bilden, die die Innenwand eines Ringkanals 60, 60' für das Umlenken von Abgasen und Wärme im Ofen bildet.
Dadurch, dass die Wandelemente 110 direkt auf die Halterungen 130 gegossen werden, erhalten sie in ihren Deckenflächen automatisch form- und kraftschlüssige Vertiefungen für die Halterungen 130.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden in einem weiteren Schritt Hängeelemente 120 bereitgestellt, die von den bereits installierten Wandelementen 110 abhängen können und so die hängende Wand vergrößern. In diesem Fall haben die Wandelemente 110 an ihrer Unterseite eine Form, die sich für einen formschlüssigen Eingriff der Hängeelemente 120 eignet, und die Hängeelemente 120 sind entsprechend geformt, so dass sie von den Wandelementen 110 abhängen können.
Die Hängeelemente 120 werden bevorzugt in entsprechend geformten Holzschablonen aus Feuerfestbeton gegossen. Nach Aushärten des Feuerfestbetons werden die Holzschablonen entfernt und die fertigen Hängeelemente 120 werden mit dem jeweiligen formschlüssigen Eingriff über die Wandelemente 110 geschoben, so dass sie zusammen eine integrale Struktur bilden, die einen Hängezylinder 50, 50' als Innenwand des Ringkanals 60, 60' bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Wandelemente 110 und die Hängeelemente 120 aus identischen Feuerfestbetonen, so dass sie über gleiche chemische und physikalische Eigenschaften verfügen, insbesondere gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Dadurch wird verhindert, dass sich auf Grund von Temperaturschwankungen im Ofen zwischen dem Wandelement 110 und dem Hängeelement 120 Spannungen entstehen und sich die Verbindung zwischen den Bauteilen lockert.
Ähnlich können auch sekundäre und weitere Hängeelemente 170 für die Hängezylinder 50, 50' bereitgestellt und eingesetzt werden.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Wandelemente 110 und Hängeelemente 120, 170 zum Umlenken von Heiß- und Verbrennungsgasen, beziehungsweise von Wärme, in Brennöfen ist auch Teil der Erfindung.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung kann der Fachmann den beiliegenden Ansprüchen entnehmen.
Bezugszeichenliste

10: Doppelschachtofen
20, 20': Schacht
30: Kühlzone
40: Brennzone
50, 50': Hängezylinder
60, 60': Ringkanal
70: Überströmkanal
80, 80': Brennstoffzufuhr
90, 90': Luftzufuhr
100, 100': Kühlluftzufuhr
110: Wandelement
12: Hängeelement
130: Halterung
140: Aufhängebereich
150: Wandbereich
160, 160': Eingriff
170: sekundäres Hängeelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19845495 A1 [0032]
- DE 317832 [0032]
- DE 1157133 [0032]
- DE 2927834 A1 [0032]
- DE 2929819 A1 [0032]
- CH 637760 A5 [0032]

Claims

Hängende Wand zum Umlenken von heißen Gasen in einem Brennofen, insbesondere einem Ofen zum Brennen von Kalk, gekennzeichnet dadurch, dass sie zusammengesetzt ist aus einer Anzahl Wandelemente (110), umfassend einen im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten Aufhängebereich (140) aus einem feuerfesten Material, in dessen Deckenfläche ein oder mehrere Vertiefungen vorgesehen sind für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit Halterungen (130) für die frei hängende Befestigung des Wandelements (110) und einen Wandbereich (150) aus einem feuerfestem Material, wobei das Eigengewicht des Materials die Festigkeit der Halterungen (130) und des Materials nicht übersteigt.
Hängende Wand gemäß Anspruch 1, zudem umfassend Hängeelemente (120) aus Feuerfestmaterialien, die so geformt sind, dass sie durch formschlüssigen Eingriff (160, 160') von den Wandelementen (110) der hängenden Wand abhängen können, so ausgelegt, dass jeweils ein Hängeelement (120) so über ein Wandelement (110) geschoben werden kann, dass das Wandelement (110) in das Hängeelement (120) eingreift und dieses vom Wandelement (110) abhängen kann und wobei Gesamteigengewicht von Wandelement (110) und Hängeelement (120) die Festigkeit der Halterungen (130) und des Materials nicht übersteigt.
Hängende Wand gemäß Anspruch 2, zudem umfassend weitere sekundäre Hängeelemente (170), die an von Wandelementen (110) abhängenden Hängeelementen (120) hängen, wobei das Gesamteigengewicht von Wand- und Hängeelementen (110, 120, 170) die Festigkeit der Halterungen (130) und des Materials nicht übersteigt.
Hängende Wand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandelemente (110), Hängeelemente (120) und/oder sekundäre Hängeelemente (170) so geformt sind, dass sie sich nach unten hin verjüngen.
Hängende Wand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine im Grundriss im Wesentlichen mehreckige, beziehungsweise eine zylindrische Form aufweist.
Wandelement (110) aus einem feuerfesten Material, umfassend einen im Wesentlich senkrecht ausgerichteten Aufhängebereich (140) aus einem feuerfesten Material, in dessen Deckenfläche eine oder mehrere Vertiefungen vorgesehen sind für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit Halterungen (130) für die frei hängende Befestigung des Wandelements (110) und einen Wandbereich (150) aus einem feuerfestem Material, wobei das Eigengewicht des Materials die Festigkeit der Halterungen (130) und des Materials nicht übersteigt, wobei mehrere Wandelemente (110) durch Abhängen in einem Ofen zu der hängenden Wand aus einem der Ansprüche 1 bis 4 zusammengesetzt werden können.
Wandelement (110) gemäß Anspruch 6, so geformt, dass es sich nach unten hin verjüngt.
Hängeelement (120) aus einem feuerfesten Material, so geformt, dass es durch formschlüssigen Eingriff (160, 160') vom Wandelement (110) aus Anspruch 5 abhängen kann, und dass es so über das Wandelement (110) geschoben werden kann, dass das Wandelement (110) in das Hängeelement (120) eingreift, dass das Hängeelement (120) vom Wandelement (110) abhängen kann und wobei das Gesamteigengewicht von Wandelement (110) und Hängeelement (120) die Festigkeit der Halterungen (130) und des Materials nicht übersteigt.
Hängeelement (120) gemäß Anspruch 8, so geformt, dass es sich nach unten hin verjüngt.
Verfahren zur Herstellung einer hängenden Wand in einem Ofen, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen und Installieren von Halterungen (130) zur Befestigung von Wandelementen (110) in einer Ofenwand; (ii) Bereitstellen von Wandelementen (110) aus Feuerfestmaterial mit jeweils einem Aufhängebereich (140) und einem Wandbereich (150) aus Feuerfestmaterialien mit Vertiefungen in einer Deckenfläche des Aufhängebereichs (140) für einen form- und kraftschlüssigen Eingriff mit den Halterungen (130); und (iii) Abhängen der Wandelemente (110) von den Halterungen (130), so dass sich die Wandbereiche (150) der Wandelemente (110) in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung befinden, und so dass sie zusammen die Innenwand eines Ringkanals (60, 60') für einen Schachtofen (10) bilden.
Verfahren nach Anspruch 10, zudem umfassend die Schritte (iv) Bereitstellen von Hängeelementen (120) aus Feuerfestmaterial mit einem formschlüssigen Eingriff (160, 160') in die Wandelemente (110) aus Schritt (ii) und einem Wandbereich aus Feuerfestmaterialien; und (v) Abhängen der Hängeelemente (120) von den Wandelementen (110), so dass sich die Wandbereiche der Hängeelemente (120) in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung befinden, und so dass sie zusammen die Innenwand eines Ringkanals (60, 60') für einen Schachtofen (10) bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Wandbereiche der Wandelemente (110) und/oder der Hängeelemente (120) so geformt sind, dass sie sich nach unten hin verjüngen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Hängeelemente (120) und die Wandelemente (110) aus identischen Feuerfestmaterialien bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei in Schritt (ii) die Wandelemente (110) direkt auf die bereits installierten Halterungen (130) aus Feuerfestbeton aufgegossen werden.
Verwendung einer hängenden Wand aus einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Ofen zum Kalkbrennen.
Verwendung von Wandelementen (110) aus Anspruch 6 oder 7 in einem Ofen zum Kalkbrennen.
Verwendung von Hängeelementen (120) aus Anspruch 8 oder 9 in einem Ofen zum Kalkbrennen.