DE1154794B

DE1154794B - Umlaufender Trommelofen

Info

Publication number: DE1154794B
Application number: DE1961S0073050
Authority: DE
Inventors: George Ellis Boughey; Frederick John Harris
Original assignee: Scottish Agricultural Industries Ltd
Current assignee: Scottish Agricultural Industries Ltd
Priority date: 1960-03-18
Filing date: 1961-03-17
Publication date: 1963-09-26
Also published as: DK103994C; NL126459C; FR1344864A; NL262525A; GB907900A

Description

Umlaufender Trommelofen Die Erfindung betrifft einen Drehrohrofen mit zwei im wesentlichen um eine waagerechte Achse umlaufenden Trommeln, die konzentrisch ineinander angeordnet und mit Einrichtungen zum Abfüllen gasförmiger und/oder dampfförmiger Bestandteile versehen sind, in denen die Feststoffe den Abschluß bilden.
Bei einigen Verfahren, z. B. bei der Herstellung von Natriumsulfat aus Natriumchlorid und Schwefelsäure, sind die gleichzetig gewonnenen Gase selbst wertvolle Produkte, und ihre Gewinnung erhöht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Wenn für diese Verfahren ein direkt befeuerter Ofen verwendet wird, sind die Reaktionsgase durch Verbrennungsgase und Luft verunreinigt und verdünnt. Das erschwert nicht nur die Gewinnung der Reaktionsgase, sondern bedingt auch Schwierigkeiten bei der Ableitung der Abgase. Die Trennung der Reaktionsgase von den Verbrennungsgasen kann jedoch in zweckmäßiger Weise durchgeführt werden, indem man das Verfahren im wesentlichen in zwei Stufen aufteilt, und zwar in eine Erhitzungs- und eine Reaktionsstufe. In der Erhitzungsstufe wird ein Bett vorgeformter Produktteilchen auf eine geeignete Temperatur gebracht, so daß bei seiner anschließenden Übertragung in die Reaktionsstufe die übermittelte Wärme des heißen umlaufenden Bettes ausreicht, um die Umwandlung der zu diesem hinzugegebenen Reaktionspartner zu gewährleisten.
Die Temperatur des Bettes und die Verweilzeit in der Reaktionsstufe können so eingestellt werden, daß das Bett vollständig umgesetzt ist, bevor es in die Heizstufe zurückgeführt wird. Ein bestimmter Anteil des umlaufenden Bettes wird als fertiges Produkt entfernt.
Ein direkt befeuertes Verfahren bedingt daher die Verwendung zweier Einheiten, nämlich eines Trommelofens für die Heizstufe und eines Reaktionsgefäßes. Das würde auch einen großen äußeren Rücklauf von heißem Material und ein System, bei dem große Wärmeverluste auftreten, bedingen.
Es wurde nun gefunden, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung solcheVerfahren, die die Entwicklung und Rückgewinnung eines Reaktionsgases einschließen, in einer einzigen Einheit unter Betriebsbedingungen von relativ hoher Wärmeausnutzung durchgeführt werden können.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zwei trommelartige Behälter verwendet, wobei der eine Behälter innerhalb des anderen koaxial angeordnet ist.
Es ist bereits eine Vorrichtung mit zwei ineinanderliegenden Trommeln zum Reduzieren von Erzen ohne Schmelzung und zur teilweisen oder vollständigen Verbrennung der bei der Reduktion entwickelten Gase bekannt. Hierbei sind jedoch keineEinrichtungenvorgesehen, um die Gase in der inneren Trommel von denen in der äußeren Trommel zu trennen. Es fehlen auch Einrichtungen, um das Behandlungsgut von der einen Trommel in die andere Trommel überzuführen.
Bei dieser bekannten Vorrichtung sind in der äußeren Trommel zwei Schleusen vorgesehen, die mit dem Drehofen umlaufen und die dazu dienen, zu verhindern, daß der beim anfänglichen Erwärmen gebildete Wasserdampf mit den Verbrennungsgasen in Berührung kommt, die während des Röstens und Reduzierens von Erzen gebildet werden, ohne daß ein Schmelzen des Gutes in der äußeren Kammer stattfindet. Eine weitere Schleuse dient dazu, zu verhindern, daß die Verbrennungsgase aus der äußeren Kammer durch das Austragende für den sich ergebenden Feststoff austreten. Diese gelangen vielmehr durch eine besondere Öffnung und der gebildete Wasserdampf durch eine weitere Öffnung. Mit einer derartigen Vorrichtung läßt sich das Verfahren gemäß der oben beschriebenen Art jedoch nicht ausführen.
Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist ein Drehrohrofen vorgesehen mit zwei vorzugsweise im wesentlichen um eine waagerechte Achse umlaufenden Trommeln, die konzentrisch ineinander angeordnet und mit Einrichtungen zum Abfüllen gasförmiger oder dampfförmiger Anteile versehen sind, in denen die Feststoffe den Abschluß bilden, der gemäß der Erfindung derartig ausgebildet ist, daß die beiden Frontseiten der inneren Trommel durch feststehende Anschlußplatten gasdicht verschlossen sind, welche Schleusen besitzen, die den Transport der Feststoffe zwischen der inneren und der äußeren Trommel ermöglichen, jedoch durch die Feststoffe einen Gasabschluß bilden, daß mindestens eine Kopfseite der äußeren Trommel durch eine feststehende Abschlußplatte verschlossen ist und daß je eine Gasableitung aus der inneren Trommel und aus der äußeren Trommel nach außen führt, die an den feststehenden Platten befestigt sind.
Gemäß einer Weiterbildung sind an einer feststehenden Platte der äußeren Trommel Einrichtungen zum Erwärmen des Trommelinhalts angebracht.
An der feststehenden Platte der äußeren Trommel und an der benachbarten feststehenden Platte der inneren Trommel können Reaktionsmittel-Zuführungseinrichtungen angebracht sein.
Vorzugsweise wird an den tÇbertragungsvorrichtungen an der feststehenden Platte der äußeren Trommel ein Abzugsrohr für die Feststoffe angebracht, um die Feststoffe aus der äußeren Trommel wahlweise abziehen zu können.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal sind an der Innenseite der äußeren Trommel Schöpfbleche vorgesehen, um die Feststoffe während des Umlaufs der beiden Trommeln in die Übertragungsvorrichtung zu befördern.
Die Übertragungsvorrichtungen können z. B. aus einer sich verzweigenden Rinne bestehen, die mit einer der feststehenden inneren Trommelplatten verbunden ist und die innerhalb des Arbeitsbereichs der Schöpfbleche angebracht sind und sich bis zum Boden der inneren Trommel erstrecken, damit die Feststoffe einen Verschluß zwischen den Trommeln bilden.
Vorzugsweise weist die Übertragungsvorrichtung eine Öffnung am Ende der inneren Trommel - der Falhinne gegenüberliegend - auf, und die benachbarte feststehende innere Trommelplatte im unteren Segment ist mit einer entsprechenden Öffnung versehen, wobei diese Öffnungen während des Trommellaufs von Zeit zu Zeit einander gegenüberliegen, so daß Feststoffe in die äußere Trommel gelangen, wenn die Öffnungen gegenüberliegen, und dabei die Feststoffe der inneren Trommel einen Gasabschluß bilden.
Die beiden Ablaßleitungen der inneren und äußeren Trommeln können mit den feststehenden Platten vereinigt sein.
Es ist ferner vorteilhaft, an der inneren Trommel Schöpfbleche anzubringen und eine zweite gegabelte Rinne an der gegenüberliegenden feststehenden Platte der Trommel festsitzend anzuordnen, so daß während des Trommelumlaufs Feststoffe durch die Schöpfbleche in diese Rinne gelangen, die sich an den Boden der äußeren Trommel erstreckt, so daß die Feststoffe einen Verschluß derselben bilden.
Ferner können an beiden Stirnseiten der äußeren Trommel feststehende Platten vorgesehen sein.
Die Erfindung ist an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsformen ergänzend beschrieben.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erste Ausführugnsform der Erfindung; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1, und Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist eine innere Trommel 11 konzentrisch an Stützen 26 angebracht, die an einer äußeren ummantelten Trommel 12 befestigt sind. Die Einheit ist horizontal angeordnet.
Feststehende Platten 13 und 14 wirken mit den Enden der inneren Trommel 11 zusammen und dichten sie so von der äußeren Trommel 12 ab. Die Enden der äußeren Trommel sind durch feste Platten 15 und 16 ebenfalls verschlossen, jedoch nicht notwendigerweise dicht. Die Platten 13 und 14 sind mit den Platten 15 bzw. 16 durch nicht gezeigte Stützen verbunden.
Die Endplatte 13 ist mit einem zweigabeligen Trichter 17 versehen, durch welchen Material aus der äußeren Trommel 12 in die innere Trommel 11 oder den Produktauslaß 27 übertragen wird. Bei der Drehung der Trommeln führen Schöpfbleche 19 das Material nach oben, bis es in den Trichter 17 und in die innere Trommel 11 fällt. Der Trichter 17 ist mit einem Auslaß von einstellbarer Höhe versehen.
Die Endplatte 14 hat in ihrem unteren Segment ein Loch 28; ferner befindet sich am Ende der Trommel 11 ein Loch 29. Wenn sich diese Löcher während der Drehung der Vorrichtung treffen, fällt das Material aus der inneren Trommel 11 in die äußere Trommel 12, während die Tiefe des Bettes in der inneren Trommel 11 den Gasabschluß bewirkt.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist die Anordnung zur Materialübertragung aus der inneren Trommel 11 in die äußere Trommel 12 von ähnlicher Art wie die oben für die Übertragung von der äußeren Trommel 12 zur inneren Trommel 11 beschriebene, d. h., Schöpfbleche 20 sind an der Innenwand der inneren Trommel 11 angebracht und führen während der Drehung das Material nach oben, um es durch einen Trichter 18, der durch die feste Platte 14 in die äußere Trommel 12 führt, zu entleeren.
Die Abdichtungsplatte 13 trägt ferner ein Rohr 21 zur Einführung der Reaktionspartner. Eine Gasabnahmeöffnung 22 und eine Gasabnahmeöffnung 23 gestatten die getrennte Abnahme der in der inneren Trommel 11 bzw. äußeren Trommel 12 entwickelten Gase. Falls nötig, wird ein Gasbrenner 24 zur Erwärmung des umlaufenden Bettes auf die gewünschte Reaktionstemperatur benutzt. Die Erfindung soll hinsichtlich des benutzten Brennertyps nicht beschränkt sein, und es kann irgendein geeignetes Mittel zum Erwärmen des Bettes der rollenden Teilchen verwendet werden.
Die Tiefe des Bettes der Teilchen in jeder Trommel wird durch Einstellung des Auslasses am Trichter 17 und der Größe des Loches 28 in der Endplatte 14 eingestellt, um die erforderlichen Reaktionsbedingungen zu erhalten. In dem Trichter 17 wird eine Säule von Teilchen aufrechterhalten, wodurch ein wirksamer Gas abschluß zwischen jeder Trommel erzielt wird.
Im Betrieb verursacht die Drehung des Reaktionsofens, beispielsweise mittels eines Zahnkranzes 25 und Antriebsritzels, den Umlauf des Materials durch die Reaktions- und Heizstufen.
Bei einem Verfahren, für welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut geeignet ist, werden die Reaktionspartner, gewöhnlich in Form einer Aufschlämmung oder Lösung, dem Bett heißer Körner durch das Rohr 21 zugeführt. Die Betriebsbedingungen, wie Umdrehungsgeschwindigkeit, Bettiefe und Bettemperatur, werden so gewählt, daß im wesentlichen alle bei der Umsetzung entwickelten Gase in der inneren Trommel 11 abgegeben und getrennt durch die Gasabnahmeöffnung 22 abgenommen werden. Eine unter Umständen entstehende Druckdifferenz zwischen den beiden Trommeln wird durch eine geeignete, nicht gezeigte Regeleinrichtung ausgeglichen. Die Einheit ist, wie gezeigt, horizontal angeordnet. Das ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich, und die Vorrichtung kann in irgendeinem Winkel angeordnet sein, solange das Teilchenbett, wie oben beschrieben, umläuft, falls nötig mit Hilfe geeignet angeordneter Förderschnecken oder Leitbleche. Die Art des beschriebenen Verfahrens und die Drehung der Trommeln sind so, daß das Produkt ohne die Notwendigkeit, es zu schmelzen oder irgendwelche flüssigen Bindemittel zuzufügen, körnig gehalten wird. Die Reaktionspartner können in Form eines Films auf die heißen Körner gegeben werden, wodurch der Diffusionswiderstand vermindert und die Austreibung von Dampf oder irgendwelchen entwickelten Gasen erleichtert wird; daher können niedrigere Betriebstemperaturen angewandt werden als bei Durchführung der Umsetzung in einer Masse.
Wegen der gedrungenen Bauart der Vorrichtung und der Abwesenheit jedes äußeren Umlaufsystems werden Wärmeverluste auf ein Minimum herabgesetzt. Darüber hinaus können mit einer derartigen Vorrichtung mit Leichtigkeit außerordentlich hohe Umlaufgeschwindigkeiten bei niedrigem Kraftbedarf erhalten werden.
Die Vorteile der Anwendung hoher Umlaufgeschwindigkeiten sind, daß a) der Reaktionsstufe mehr Wärme zugeführt werden kann, ohne ihre Temperatur zu erhöhen, wodurch die umzusetzende Menge erhöht wird, und b) die Kornstruktur und Einstellung der Körnung wegen der Dünne der auf jedem Korn während jedes Durchgangs aufgebauten Schichten verbessert werden.
Ein umlaufender Trommelofen, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, wurde zur Herstellung von Kaliummetaphosphat als Düngemittel aus Phosphorsäure des Naßverfahrens und Kaliumchlorid benutzt; dieses Verfahren ist in der britischen Patentschrift 832011 beschrieben.
Die verwendete Vorrichtung wurde oben beschrieben und in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Die Trommeln 11 und 12 waren 122 cm lang und 33 cm im Durchmesser bzw. 152cm lang und 107 cm im Durchmesser. Sie wurden mit 32 Umdrehungen pro Minute gedreht. Die Reaktionsaufschlämmung von Kaliumchlorid in Phosphorsäure wurde durch ein Rohr 21 von 12,7 mm Durchmesser zugeführt.
Wärme wurde durch einen Gasbrenner zugeführt, so daß die in die innere Trommel eintretenden Feststoffe eine Temperatur von ungefähr 5200 C hatten. Die Umlaufgeschwindigkeit der Feststoffe lag zwischen 680 und 907 kg pro Stunde. Die Produktionsgeschwindigkeit betrug 25 kg pro Stunde.
Ein wesentlicher Teil (90°/o) des entwickelten Chlorwasserstoffs wurde aus der inneren Trommel 11 ohne Verunreinigung mit Verbrennungsgasen gewonnen. Darüber hinaus wurden wegen des kleinen Anteils von Chlorwasserstoff in den Verbrennungsgasen die Abgasschwierigkeiten verringert. Das Produkt war körnig und voll umgesetzt.
Selbstverständlich sind andere als die oben beschriebenen zwei Ausführungsformen erfindungsgemäß möglich. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, zwei zu den Austragenden hin schwach konisch abnehmende Trommeln vorzusehen und dadurch den Durchfluß des nicht gasförmigen Materials durch die Trommeln zu erleichtern.
In den folgenden Ansprüchen erfolgt die Erwähnung der im wesentlichen horizontalen Lage und des im wesentlichen Zusammenfallens der Rotationsachsen der Trommeln oder der im wesentlichen horizontalen Anordnung der ineinander angeordneten Trommeln in Hinsicht darauf, daß der Umlauf des nicht gasförmigen Materials in dem Trommelofen auf allen Stufen mit ungefähr gleicher Leichtigkeit bewirkt werden soll. Wären die Trommelachsen zwar zusammenfallend, jedoch senkrecht, so würde das Material mit Hilfe der Schwerkraft leicht durch die eine fließen, jedoch wäre ein Fluß durch die andere durch einfache Drehung des Trommelofens unmöglich. Weiterhin würde, wenn die Achsen in sehr verschiedenen, obwohl horizontalen Ebenen lägen, der Fluß von der oberen zur unteren Trommel durch Schwerkraft in gewissem Umfang begünstigt, während er von der unteren zur oberen Trommel behindert wäre.
Ferner soll in den Ansprüchen der Hinweis auf Drehbarkeit oder Drehung jeweils bedeuten, daß die Trommeln nicht nur in Lagen angeordnet sind, welche ihre Drehung gestatten, sondern auch durch irgendeine Kraftquelle tatsächlich angetrieben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehrohrofen mit zwei im wesentlichen um eine waagerechte Achse umlaufenden Trommeln, die konzentrisch ineinander angeordnet und mit Einrichtungen zum Abführen gasförmiger und/ oder dampfförmiger Bestandteile versehen sind, in denen die Feststoffe den Abschluß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frontseiten der inneren Trommel (11) durch feststehende Abschlußplatten (13, 14) gasdicht verschlossen sind, welche Schleusen aufweisen, die den Transport der Feststoffe zwischen der inneren und der äußeren Trommel ermöglichen, jedoch durch die Feststoffe einen Oasabschluß bilden, daß mindestens eine Kopfseite der äußeren Trommel (12) durch eine feststehende Abschlußplatte (16) verschlossen ist und daß je eine Gasableitung aus der inneren Trommel und aus der äußeren Trommel nach außen führt, die an den feststehenden Platten befestigt sind.
2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer feststehenden Platte (15) der äußeren Trommel (12) Einrichtungen (24) zum Erwärmen des Trommelinhalts angebracht sind.
3. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die feststehende Platte (15) der äußeren Trommel (12) und die benachbarte feststehende Platte (13) der inneren Trommel ein Reaktionsmittel-Zuführungsrohr (21) durchgeführt ist.
4. Drehrohrofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an der Innenseite der äußeren Trommel angeordnete Schöpfbleche (19), einen innerhalb des Arbeitsbereichs der Schöpfbleche (19) angebrachten feststehenden zweigabeligen Trichter, dessen eines Rohr durch die Platte (13) in das Feststoffbett der inneren Trommel reicht, während das andere durch die Platte (15) nach außen führt.
5. Drehrohrofen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Öffnung (29) in der Stirnfläche der inneren Trommel und eine Öffnung (28) in der benachbarten feststehenden inneren Trommelplatte (14) in dem unteren Segment, die derart angeordnet ist, daß sich die Öffnungen während eines Trommelumiaufs einmal überdachen.
6. Drehrohrofen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Schöpfbleche (20) an der inneren Trommel (11) und einen Trichter im Förderbereich der Schöpfbleche, dessen Rohr durch die feststehende Platte (14) der inneren Trommel bis in das Feststoffbett der äußeren Trommel geführt ist.
7. Drehrohrofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Stirnseiten der äußeren Trommel (12) feststehende Platten vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 539787.