-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unmittelbaren Wärmetausch
im Gegenstrom zwischen einem schüttfähigen Gut und Gasen bzw. zur Wärmebehandlung
des Schüttgutes in einer ringförmigen Behandlungskammer, die seitlich von inneren
und äußeren, getrennt drehbar um eine lotrechte Achse angeordneten Wandteilen begrenzt
ist, mit einem im Abstand von dem inneren Wandteil angeordneten ringförmigen Herd,
der den Boden der Behandlungskammer bildet und um eine zur Achse der Wandteile versetzte
Achse drehbar ist, einer abdichtend über der Behandlungskammer angebrachten Abdeckung,
die Zuführungseinrichtungen für das Schüttgut und Ableitungseinrichtungen für die
in die Kammer eingeführten Behandlungsgase aufweist, sowie einer über dem Herdmittelteil
mit Abstand angeordneten Decke, die mit dem inneren Wandteil fest verbunden ist.
-
Eine derartige Vorrichtung ist aus der britischen Patentschrift 828
888 bekannt. Die wesentlichsten Nachteile dieser bekannten Vorrichtung bestehen
darin, daß die sich über dem Herd befindenden Wandungsteile schwer zugänglich und
während des Betriebs der Vorrichtung praktisch nicht überwachbar und reparierbar
sind und dadurch Einbußen hinsichtlich der Lebensdauer der Vorrichtung in Kauf genommen
werden müssen.
-
Des weiteren ist aus der französischen Patentschrift 1 103 658 eine
Vorrichtung zum unmittelbaren Wärmetausch im Gegenstrom zwischen einem schüttfähigen
Gut und Gasen bzw. zur Wärmebehandlung des Schüttgutes in einer ringförmigen Behandlungskammer
bekannt, bei der diese Behandlungskammer stationär ist und das Material mittels
einer rotierenden Speiseeinrichtung zugeführt wird. Diese rotierende Speiseeinrichtung
ist im Innern eines Dachaufbaus angeordnet. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird
natürlich die Speiseeinrichtung wärmemäßig stark beansp.ucht, und außerdem sind
diese Speiseeinrichtung und die die Behandlungskammer nach innen begrenzenden Wände
während des Betriebs nicht zugänglich.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung der eingangs angeführten
Art derart auszubilden, daß eine Kühlung der sich über dem Herd befindenden oberen
Vorrichtungsteile möglich ist, auch im Verlauf des Betriebs eine Überwachung und
gegebenenfalls Reparatur dieser den Behandlungsgasen ausgesetzten oberen Vorrichtungsteile
durchgeführt werden kann und dadurch bedingt eine beträchtliche Erhöhung der Lebensdauer
erzielt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dr.3 die Abdeckung
der Behandlungskammer unter Freilassung des von der Behandlungskammer umschlossenen
Innenraumes ringförmig ausgebildet ist, wobei am äußeren und inneren Umfang der
ringförmigen Abdeckung Dichtungen vorgesehen sind, die eine Relativbewegung zwischen
den Wandteilen und der Abdeckung ermöglichen, und daß die Decke wenigstens teilweise
an ihrer Oberseite der Außenluft ausgesetzt ist.
-
Neben dem Vorteil einer guten Kühlung der hitzebeanspruchten Teile
sowie einer Zugänglichkeit für Reparaturen wird durch die Verwendung der Dichtung
am äußeren und inneren Umfang der ringförmigen Abdeckung noch die Möglichkeit der
vertikalen Einstellung der über dem Herdmittelteil angeordneten Decke geschaffen,
wodurch eine Anpassung des Abstandes zwischen Herdmittelteil und Decke in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Materialzustand sogar während des Betriebs vorgenommen werden
kann.
-
Vorzugsweise geht von der Mitte der Decke ein Kanal nach oben ab,
der einen Abzug der Gase nach außen bzw. eine Zuführung heißer und/oder anderer
Behandlungsgase in den Behandlungsraum ermöglicht.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Decke drehbar
an einem hohlen Schachtteil aufgehängt, der einen Teil des Kanals bildet.
-
Vorzugsweise ist die Decke kegelförmig ausgebildet. Eine weitere vorteilhafte
Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in der Decke gas- oder
flüssigkeitsgespeiste Brenner vorgesehen sind.
-
Die Erfindung wird im folgenden an schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 eine Schnittansicht einer abgewandelten
Vorrichtung zur Verwendung mit einem Zementrohrofen, F i g. 2 A einen schematischen
Querschnitt der Vorrichtung nach F i g. 2, F i g. 3 eine Schnittansicht einer weiteren
abgewandelten Vorrichtung, bei der eine Feuerung innerhalb der Vorrichtung vorgesehen
ist, F i g. 4 einen Vertikalschnitt einer Vorrichtung ähnlich der in F i g. 2, bei
der jedoch Einrichtungen vorgesehen sind, um die vom Rohrofen kommenden Heizgase
umzuleiten, und F i g. 5 einen Teilquerschnitt nach Linie V-V der Fig. 4.
-
Nach F i g. 1 bildet ein ringförmiger Bodenteif 1 den Herd, über dem
die äußeren und inneren Wandteile 2, 2' so angeordnet sind. daß sie eine ringförmige
Behandlungskammer 24 einschließen, durch die das Gut, welches getrocknet, erhitzt,
gekühlt oder auf andere Weise behandelt werden soll, hindurchgeleitet wird. Nach
den F i g. 2 und 3 wird das Gut durch eine in einer ringförmigen Abdeckung
40 der Kammer 24 befindliche Zuführungsrutsche in die Vorrichtung eingebracht,
wobei es sich zu einem Bett aufbaut, welches zwischen den äußeren und inneren Wandungen
2, 2' gehalten und von dem Herd 1 getragen wird.
-
Der Herd 1 und die Kammerwandungen 2, 2' sind getrennt gelagert, um
eine Drehbewegung des Herdes 1 um eine Achse X und der Wandungen 2, 2' um eine versetzte
Achse Y zu ermöglichen. Wegen dieser Versetzung der Achsen X und Y zueinander drehen
sich der Herd und die Kammer exzentrisch, so daß als Folge davon das Gut bei der
Drehung der Kammer von dem auf dem Herd 1 befindlichen Bett fortlaufend abgetragen
und durch eine zentrale Entleerungsöffnung 5 ausgetragen wird, wie es auch bei der
in der britischen Patentschrift 828 888 beschriebenen Vorrichtung der Fall ist.
-
Die innere Wand 2' ist mit einem Dachaufbau 25 vereinigt, der ein
Rahmenwerk 26 aufweist und an einer lotrechten rohrförmigen Säule oder Hauptsäule
27 aufgehängt ist, welche ihrerseits an einer Spindel 37 befestigt ist, die hängend
in einem zentralen Lagerbock 38 drehbar gelagert ist. Das Lager 38 wiederum wird
durch ein Dachgerüst 39 getragen, welches auf den Stützen 18 des Hauptaufbaus aufliegt.
Die
Druckrollen 44 sind drehbar auf lotrechten Achsen gelagert, welche an einer Reihe
von Konsolen 47 angebracht sind, die in Abständen am Umfang des Dachgerüstes
39 angeordnet sind und von diesem getragen werden. Diese Druckrollen 44 stehen in
Berührung mit einer kreisförmigen Schiene 45, welche fest mit dem Rahmenwerk 26
des Dachaufbaus 25 verbunden ist, so daß sichergestellt ist, -daß sich der Dachaufbau
25 um die Achse Y dreht und eine seitliche Bewegung verhindert wird.
-
Die äußere Wand 2 der Kammer 24 ist mit einem Reifen 15 versehen,
um die Wand 2 drehbar auf einem Satz Rollen 16 zu lagern, welche sich auf radial
ausgerichteten horizontalen Achsen drehen. Die seitlich wirkenden Druckrollen 17
begrenzen die Bewegung der äußeren Wand so, daß sie sich um die Achse Y dreht.
-
Der Herd 1 ist auf einem gitterartigen Rahmen aufgebaut, an dessen
Unterseite eine durchlaufende Bahn oder Laufbahn 9' vorgesehen ist, durch die er
sich drehbar auf den Rollen 9 abstützt, welche in Konsolen angebracht sind, die
auf einer Grundlatte 7 sitzen. Die Grundplatte 7 trägt außerdem loch die Druckrollen
8, welche auf Spindeln gelagert sind, die mit Hilfe von Schrauben auf den radial
aus-;erichteten Führungsbahnen 8' seitlich verschiebbar ;ind. Die Bezugszahl 30
bezeichnet eine Flüssigkeits-)der andere geeignete Abdichtung, beispielsweise Sand,
die zwischen dem Herd 1 und einem unter der 3ntleerungsöffnung 5 angeordneten Schacht
S vorge-;ehen ist.
-
Der Herd 1 wird durch einen Motor M in Drehung versetzt, welcher über
ein Untersetzungsgetriebe G ;in Antriebsritzel33 antreibt, das mit einem Antriebs-,ahnkranz
34 im Eingriff steht, welches am Außenzmfang des Herdes 1 angebracht ist.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform ist keine Ein--ichtung vorgesehen,
durch die die innere Wand 2' )der die äußere Wand 2 gedreht werden können. 3eim
Betrieb der Vorrichtung, wenn die Kammer 24 nit Material gefüllt ist, werden diese
Wände jedoch furch die Reibung in Drehung versetzt, die von dem vlaterialbett auf
die Wände 2, 2' ausgeübt wird.
-
Es können jedoch auch, wie bereits erwähnt, der Sachaufbau 25 und
mit ihm die innere Wand 2' wie Luch die äußere Wand 2 unabhängig voneinander ;edreht
werden. Dieses ist erwünscht, wenn weiche )der zerbrechliche Materialien behandelt
werden, um las Material nicht den Scherkräften auszusetzen, die furch den Reibungswiderstand
entstehen.
-
Durch die Flüssigkeits- oder anderen Abdichtun-;en, welche in Form
von ringförmigen Rinnen 31, 32 n dem Wandaufbau der äußeren bzw. inneren Wan-Lungen
2, 2' eingebaut sind, wird das Behandlungsgas n der Kammer 24 gegenüber der Außenluft
abgechlossen.
-
Die ringförmige Abdeckung 40 für die Kammer 24 st. an dem Dachgerüst
39 an am Umfang in Abstän-:en angeordneten Punkten aufgehängt und weist nach :nten
gerichtete Gurtplatten 41 auf, die sich bis :nterhalb der Oberfläche der in den
Rinnen 31, 32 Befindlichen Flüssigkeit oder eines anderen Abdichangsmediums erstrecken.
-
Die überhängenden Schutzplatten 42 sind vorgeehen, um einen Verdampfungsverlust
des Abdichangsmediums, falls dieses eine Flüssigkeit ist, oder in Verspritzen des
Abdichtungsmediums aus den ;innen 31, 32 zu verhindern. Die Rinnen 31 und 32 werden,
wenn sie mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt sind, ständig über
Rohre gespeist, von denen eines bei 20 gezeigt ist, um die Rinnen bis zur
Höhe der Überlaufrohre 21 und 22 gefüllt zu halten, die in eine an den Stützen 18
befestigte Abzugsrinne 23 münden.
-
Vorzugsweise ist eine weitere Dichtung 35 zwischen dem unteren Ende
der äußeren Wand 2 und dem Herd 1 vorgesehen.
-
Es ist zu ersehen, daß durch die Schaffung der Abdichtungen 31, 32
für die äußeren und inneren Wandungen 2, 2' das Rahmenwerk 26 der Außenluft ausgesetzt
ist. Der Dachaufbau ist folglich einer direkten Überwachung und Reparatur zugänglich
und wird auf einer niedrigeren Temperatur gehalten als es bei dem geschlossenen
Domaufbau der Vorrichtung nach der britischen Patentschrift 828 888 möglich ist.
Außerdem kann der Dachaufbau mit einer größeren Starrheit und Festigkeit ausgelegt
werden, um die Verwendung einer stabileren feuerfesten und isolierenden Auskleidung
25' als bei der bekannten Vorrichtung zu gestatten, so daß höhere Betriebstemperaturen
angewendet werden können.
-
Beider in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform werden die heißen Gase
von einem Zementrohrofen K geliefert, der mit dem Brenner B und den Stützrollen
P versehen ist. Die von dem Rohrofen kommenden Gase strömen durch einen lotrechten
Schacht S und dann durch die Herdöffnung 5 in das Materialbett, welches sich innerhalb
der Kammer 24 befindet.
-
Bei dieser Ausführungsform weist der Dachaufbau eine kegelstumpfartige
Haube 12 auf, deren oberes Ende mit einem Abzugs- bzw. Heizkanal 46 vereinigt ist,
welcher zu einem Schornstein 54 führt.
-
Die Schaffung des Abzugs- bzw. Heizkanals 46 ermöglicht es, zusätzliche
Gase von einer Hilfsquelle, einem Ofen oder Generator A, in den Zwischenraum unterhalb
.der Haube 12 und dann in die ringförmige Kammer 24 zu leiten. Ein innerhalb des
Schornsteins 54 angeordnetes Drosselventil 51 ist normalerweise geschlossen,
um die durch den Schacht S zugeführten Gase und die gegebenenfalls aus dem Ofen
A kommenden Gase durch die Kammer 24 zu leiten. Das Drosselventil 51 ist geöffnet,
wenn der Rohrofen K oder der Ofen A angelassen oder abgeschaltet wird.
-
Der Abzug der Gase aus der Kammer 24 geschieht mit Hilfe von Abzugskanälen,
von denen einer bei 48 gezeigt ist, der in eine Rohrleitung 55 einmündet, die mit
einem Ventilator F in Verbindung steht. Eine ähnliche Anordnung wird bei der Vorrichtung
nach F i g. 1 angewendet, sie ist jedoch dort nicht dargestellt.
-
Nach F i g. 3 weist .der Dachaufbau eine kegelförmige Haube 95 auf,
welche mit dem inneren Wandteil 100 eine Einheit bildet. Die Haube 95 trägt an ihrem
oberen Ende eine ringförmige Platte 98 mit Konsolen, in denen -die Rollen 99 gelagert
sind, die in einer kreisringförmig gebogenen U-Schiene 101 laufen, die ihrerseits
Teil einer Dachplatte 102 ist, an welcher die Haube 95 aufgehängt ist.
-
Die Haube, die inneren und äußeren Wandteile und der Herd sind mit
einer feuerfesten Ausk1_eidung 96 und einer wärmeisolierenden Auskleidung 97 versehen.
Ähnliche Auskleidungen können für die entsprechenden Teile der anderen dargestellten
Ausführungsformen vorgesehen sein.
-
Eine Anzahl Brenner 103, welche unterhalb der Dachplatte angeordnet
sind, beheizen den Raum, der
von der Haube 95 und dem Herd
1 gebildet ist. Die Brenner sind zweckmäßigerweise für die Verfeuerung von
gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen ausgebildet.
-
Der Zuteiler 105 dient zur Zuführung des Gutes zur Kammer
24. Wie vorher, entweichen die Behandlungs- oder heißen Gase durch die Abzugskanäle,
von denen einer bei 106 gezeigt ist.
-
Bei der in F i g. 4 gezeigten abgewandelten Ausführungsform werden
die heißen oder Behandlungsgase, anstatt unmittelbar durch die in dem Herd befindliche
Mittelöffnung in die Kammer geleitet zu werden, durch eine Umleitung geführt, wodurch
die Gase von der Oberseite des Raumes oberhalb des Herdes zugeführt werden.
-
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung, welche in Verbindung mit
einem Zementrohrofen K dargestellt ist, treffen die Gase nach Verlassen des Rohrofens
auf eine lotrechte Ablenkwand 60, durch die sie in das erweiterte offene
Ende eines Kanals 61 abgelenkt werden, welcher in eine Leitung 62 einmündet,
die durch eine waagerechte Abzweigung 63
mit dem Schacht 46' in Verbindung
steht, der mit einer kegelförmigen Haube 12', ähnlich wie bei der in F i
g. 2 gezeigten Anordnung, eine Einheit bildet.
-
Dadurch, daß die Gase von einem Punkt oberhalb des Herdes und nicht
durch die Mittelöffnung des Herdes von unten zugeleitet werden, strömen die Gase
nicht durch das vom Herd ausgetragene Gut hindurch, welches durch die Rutsche oder
den Schacht S in den Rohrofen K fällt. Auf diese Weise wird das Mitführen und Wiederumwälzen
des Staubes in den Gasen verringert.
-
Auch bei den Ausführungsformen nach den F i g. 2, 3 und 4 können der
Herd und die inneren und äußeren Wandteile getrennt voneinander in gleicher Weise
wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 drehbar angeordnet sein.
-
Obgleich die Erfindung in bezug auf die Wärmebehandlung von Materialien,
z. B. auf die Vorbehandlung von Rohmaterialien, welche bei der Herstellung von Zement
benutzt werden, beschrieben und dargestellt wurde, so kann sie jedoch auch bei der
Wärmebehandlung von Erzen und anderen Materialien angewendet werden. Die Vorrichtung
bietet weiterhin große Vorteile bei der Anwendung in anderen Verarbeitungsprozessen,
bei denen eine Kühlung anstatt einer Erhitzung der Materialien stattfindet.
-
Eine typische Anwendungsmöglichkeit ist bei der Herstellung von rauchlosen
Brennstoffbriketts gegeben, bei der die Hauptschwierigkeit darin besteht, eine zufriedenstellende
Kühleinrichtung für die Briketts zu schaffen, nachdem diese die Entgasungs-und Brikettierungsanlage
verlassen haben. Diese Kühlung muß natürlich in einer sauerstofffreien Atmosphäre
stattfinden, um eine Verbrennung der Briketts zu vermeiden. Es ist sehr einfach,
die Anordnung so einzurichten, daß die heißen Briketts der Behandlungskammer
24 zugeführt werden und daß ein Strom kalten, inerten oder sauerstofffreien
Gases durch das auf dem Herd befindliche Brikettbett hindurchströmt.
-
Dabei ist es selbstverständlich, daß zur Gewährleistung einer optimalen
Abkühlungsgeschwindigkeit und einer ausreichenden Kühlung der Briketts die Umdrehungsgeschwindigkeit
des Herdes wie auch der Kammer so eingestellt werden kann, daß die Briketts für
die erforderliche Zeitdauer in der Kammer verbleiben.
-
Weiterhin kann die Vorrichtung auch bei chemischen Prozessen verwendet
werden sowie bei der Reinigung oder anderweitigen Behandlung von Gasen mit Festkörpern
in körniger, kugelförmiger oder einer anderen speziellen Form. Beispiele hierfür
sind die Wärmehärtung von Kügelchen, welche aus Eisenerzkonzentraten geformt werden,
ferner die Wärmehärtung und teilweise Reduktion von Kügelchen, welche aus einer
Mischung aus Eisenerzkonzentraten und feingemahlenem Koks oder Kohle bestehen, wobei
letztere kohlenstoffhaltige Klümpchen ergeben, zwecks Nachreduzierung in einem Schmelzofen.
-
Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind das Kalkbrennen, einschließlich
des Röstens von kalkhaltigen Klümpchen und/oder normalem zerkleinertem Kalkstein,
die Erzeugung von leichten Materialien, beispielsweise die Wärmehärtung und Rauchbehandlung
von Kügelchen, welche aus Lehm, Schiefer oder anderen geeigneten Mineralien oder
aus Kesselfluh asche, Flugstaub und anderen Abfallprodukten bestehen, das Trocknen
von Kohle einschließlich körnigem Grus.