DE1608023C - Ofen mit bewegtem Einsatz zur ther mischen Behandlung von grobkörnigem Gut - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Ofen mit bewegtem eines Rostes oder einer fluidisierten Feststoffschicht

Einsatz zur thermischen Behandlung von grobkör- kontinuierlich hindurchgeführt wird, wobei in stetem

nigem Gut, wie Erz- und Kohlebriketts oder Pellets, Strom durch die Feststoffschicht nach oben geführtes

in Kontakt mit einem feinkörnigeren Feststoff mit Heißgas das Behandlungsgut trocknet. Das zum

hohem spezifischen Gewicht, beispielsweise Sand. 5 Wärmeaustausch bestimmte Medium besteht hier aus

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Gas, das zwangläufig eine bestimmte Ofenatmosphäre feinkörniges Gut, beispielsweise Sand, in einer sich schafft, die beispielsweise bei der Behandlung von drehenden Trommel mit einem sehr grobkörnigen Erz- und Kohlebriketts hinderlich sein kann, wenn Feststoff in Kugelform zur thermischen Behandlung Gase während der Behandlung entstehen, die in mögdes feinkörnigen Gutes in Kontakt gebracht wird. io liehst reiner Form erhalten oder im anderen Fall Das Gut und der Feststoff werden an entgegengesetz- auf jeden Fall nach außen abgeführt werden müssen, ten Trommelseiten aufgegeben. Sie durchlaufen die In solchen Fällen ist das im Kreislauf geführte Gas-Trommel in axialer Richtung im Gegenstrom unter medium hinderlich. Außerdem läßt sich mit einem gegenseitigem Wärmeaustausch, und werden an ent- Medium dieser Art keine Wärmebehandlung durchsprechend auseinanderliegenden Trommelseiten ent- 15 führen, bei der ein Verbacken eines grobkörnigen nommen. Die Vorrichtung kann zum Kühlen, Er- Behandlungsgutes eintreten und verhindert werden hitzen oder Trockendestillieren des feinkörnigen muß. Der Anwendungsbereich des bekannten Wirbel-Gutes dienen. Der grobkörnige Feststoff muß not- betttrockners ist daher eng begrenzt,
wendigerweise Kugelform aufweisen, damit sich über- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, haupt eine Strömung des grobkörnigen Feststoffes in 20 einen vielseitig verwendbaren und für große Durchaxialer Richtung der Trommel ausbilden kann. satzmengen geeigneten Ofen für eine kontinuierliche Kugeln, die sich bereits in der Trommel befinden, Behandlung mittels eines aus Feststoffen bestehenden werden nämlich lediglich durch seitlich gerichtete Wärmeträgers zu schaffen, der im Querstrom durch Komponenten der Schwerkraft von Ansammlungen das Behandlungsgut geführt wird und ein Verbacken nachfolgender Kugeln axial bis zum anderen 25 des grobkörnigen Behandlungsgutes verhindert.
Trommelende gefördert. Außerdem behindern die Als Lösung ist ein Ofen mit bewegtem Einsatz gegenläufigen Ströme einander zwangläufig, und ihre zur thermischen Behandlung von grobkörnigem Gut, Bewegung wird nur aufrechterhalten, wenn sich das wie Erz- und Kohlebriketts oder Pellets, im Kontakt Gut und der Feststoff in der Korngröße erheblich mit einem feinkörnigeren Feststoff mit hohem spezivoneinander unterscheiden. Außerdem besteht die 30 fischen Gewicht, beispielsweise Sand, vorgesehen, der Gefahr einer Entmischung mit Beeinträchtigung des erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Wärmeübergangs, wobei sich entweder das Gut oder kontinuierlicher Kettenförderer in horizontaler oder der Feststoff jeweils unmittelbar am Boden an- geneigter Lage oder ein horizontaler Schüttelrost sammeln und sich die andere Schicht der erstge- oder ein geneigter Rost aus einem oder mehreren nannten überlagert. Schließlich ist noch zu erwähnen, 35 Teilen vorgesehen und mit variabler Energie angedaß die Oberfläche der Kugeln im Verhältnis zu trieben ist, der die Gutschicht trägt, daß unter dem ihrem wärmetransportierenden Volumen verhältnis- Gutschichtträger ein Wirbelbett zur Einstellung der mäßig klein ist. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Temperatur des Sandes vorgesehen ist, und daß ober-Wärmeübertragung von vornherein geringer als bei halb des Gutschichtträgers Randeinfüllbehälter angeeinem feinkörnigeren Feststoff. Da die Aufgebe- und 40 ordnet sind, die den Sand aus dem Wirbelbett über Entnahmestcllen für den Feststoff und ebenso für das die ganze Gutschicht im Ofen verteilen.
Gut festliegen und eine Beeinflussung der Ströme Diese erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem nach dem Eingeben von Gut und Feststoff nicht mög- Prinzip, daß ein feinkörniger Feststoff mit hohem lieh ist, können keine thermischen Behandlungen in spezifischen Gewicht, beispielsweise Sand, auf Grund dieser Vorrichtung durchgeführt werden, die eine 45 seiner Schwerkraft eine in horizontaler oder geneigdifferenzierbare Behandlungsweise erfordern. Die ter Lage bewegte Schicht aus grobkörnigerem Gut Vorrichtung eignet sich auch nicht für große Durch- durchdringen bzw. durchqueren kann. Die Berühsalzmengen. _rung der beiden Stoffe beim Durchgang des fein-

Bei einem anderen bekannten Ofen werden zum körnigeren Feststoffs durch die Gutschicht wird für

Sintern bestimmte Gutstücke in Form von vorgebil- 50 einen Wärmeaustausch zwischen beiden Stoffen be-

deten Körpern in eine Wirbelschicht aus feinkörnige- nutzt. Um den Austritt des Sandes aus der untersten

rem Feststoff eingegeben, der seinerseits auf das je- Gutschicht zu ermöglichen, wird diese auf einem

weils erforderliche Temperaturniveau aufheizbar ist. Kettenförderer oder einem Schüttelrost transportiert,

Das Sinterverfahren wird intermittierend durchge- der das Gut zurückhält und den Sand durchläßt,

führt. Zur Bildung einer Wirbelschicht wird zunächst 55 Dabei können die Abmessungen der Gutkörper

der feinkörnigere Feststoff in den Ofen eingebracht, zwischen 7 und 100 mm liegen, während der Sand

worauf dann die keramischen Gutkörper in diese aus einem beliebigen Feststoff mit feinen Körnern

Wirbelschicht gestreut und der gewünschten ther- besteht, deren Abmessung beispielsweise kleiner als

mischen Behandlung unterzogen werden. Der Ofen 1 mm ist. Dadurch, daß der Schüttelrost bzw. der

wird nach Abschluß der Behandlung zum Trennen 60 Kettenförderer mit variabler Energie angetrieben ist,

von Gut und Feststoff entleert. Diese intermittierende bewegen sich die einzelnen Körper innerhalb der

Arbeitsweise läßt keine großen Durchsatzmengen zu Gutschicht, während der Sand die bewegte Gut-

und eignet sich daher allenfalls zur Behandlung hoch- schicht durchdringt und ein intensiver Wärmeaus-

wertiger Gutkörper, die unter genau einstellbaren tausch zwischen den Oberflächen der Gutkörper und

Bedingungen einer vorsichtigen Behandlung unter- 65 den Sandkörnern stattfindet. Es ist klar, daß der

zogen werden müssen. Sand schneller durch die Gutschicht fließt, wenn die

I is ist zwar auch ein Ofen, nämlich ein Wirbelbett- Abmessungsunterschiede zwischen den Gutkörpern

trockner, bekannt, durch den körniges Gut oberhalb und den Sandkörnern verhältnismäßig groß sind.

Außerdem hängt die Sandgeschwindigkeit davon ab, mit welcher Leistung der Gutträger, beispielsweise der Schüttelrost, betrieben wird. Hierdurch läßt sich die Durchgangsgeschwindigkeit des Sandes steuern.

Wenn der Sand die Gutschicht und deren Träger durchdrungen hat, gelangt er in ein Wirbelbett, in dem sich die jeweils gewünschte Temperatur des Sandes einstellen läßt. Von dort wird der Sand unter Anwendung einer geeigneten, bekannten Fördervorrichtung zu oberhalb des Gutschichtträgers angeordneten Sandeinfüllbehältern geführt, die den Sand wieder auf die Oberfläche der gesamten Gutschicht austragen.

In dem erfindungsgemäßen Ofen lassen sich thermische Behandlungen von grobkörnigem Gut verschiedenster Art durchführen. Der Ofen eignet sich beispielsweise zum Trocknen und erhitzen nahezu aller in Form eines grobkörnigen Gutes vorliegender Materialien und insbesondere zur Behandlung von Schwelgut, wobei die Schwelgase unverdünnt, d. h. ohne zusätzliche Luft, entnommen werden können und das Gut nach dem Schwelvorgang als nicht verbackenes, körniges Gut anfällt. In dem Ofen können außerdem zur Rauchentziehung von Erz- und Kohlebriketts oder Pellets sowie auch zur Reduktion der Erzbriketts oder Pellets verwendet werden. Über die vorstehenden Beispiele hinaus sind selbstverständlich noch weitere Anwendungsbereiche denkbar.

Dadurch, daß der Sand im Querstrom zu einem kontinuierlich in horizontaler oder schräger Lage bewegten Gutstrom durch diesen geführt wird, läßt sich ein sehr intensiver Wärmeaustausch und gleichzeitig ein hoher Ofendurchsatz erreichen. Im Ofen läßt sich praktisch jede gewünschte Atmosphäre einstellen, weil das den Wärmeaustausch bewirkende Medium, nämlich der Sand, neutral ist. Daraus ergibt sich die besondere Eignung des Ofens für Behandlungsvorgänge, wie Schwelbehandlungen, bei denen Gase anfallen, die möglichst unverdünnt in reiner Form abgezogen werden sollen.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist das Wirbelbett als schleifenförmige Wirbelbahn für die Zirkulation des Sandes ausgebildet, in der der Sand im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Gutschicht zirkuliert und aus der der Sand in parallelgeschalteten Schleifen aus dem Wirbelbett über die Sandeinfüllbehälter durch die Gutschicht und zurück ins Wirbelbett strömt. Dadurch, daß der Sand im Wirbelbett im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Gutschicht zirkuliert, ist ein sehr wirtschaftlicher Wärmehaushalt und eine vielfältige Sandentnahme zur Speisung der Sandeinfüllbehälter möglich.

Um eine differenzierbare, thermische Behandlung zu ermöglichen, sind in dem Ofen in erfindungsgemäßer Weiterbildung mehrere thermisch verschieden auf die Gutschicht einwirkende Behandlungszonen ausgebildet, nämlich eine Vorwärmzone, eine Heizzone und eine· Abkühlzone.. Diese Einteilung gestattet es, die Gutschicht einer abgestuften thermischen Behandlung zu unterziehen, obwohl es sich um eine kontinuierlich vorrückende Gutschicht handelt. In Verbindung mit der schleifenförmigen Wirbelbahn unterhalb des Gutschichtträgers läßt sich die in einer Behandlungszone anfallende Wärmemenge wiedergewinnen und für eine andere Behandlungsstufc verwenden. So kann man den zur Behandlung des Gutes in den Heizzonen eingesetzten Sand anschließend ohne Zwischenerhitzung in der Vorwärmzone einsetzen und den aus dieser wiedergewonnenen Sand in der Abkühlzone verwenden. _f

Es ist zweckmäßig, wenn ein oder mehrere nach

5 oben führende Fördereinrichtungen für den Sand vorgesehen sind, die im wesentlichen aus einem Hauptrohr, das in das Wirbelbett eintaucht, und aus einem weiteren koaxial zu dem ersten angeordneten Rohr bestehen, das eine Hilfsgasströmung zur pneumatischen Förderung des Sandes von dem Wirbelbett zu den Sandeinfüllbehältern führt, wobei das Gas aus Druckluft, aus heißen Rauchgasen von Wirbelbettbrennern besteht.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform sind der oder die Sandeinfüllbehälter mit Steuereinrichtungen wie elektrischen Kontakten zum Überwachen der Einhaltung einer bestimmten oberen und unteren Füllhöhe in den Sandeinfüllbehältern und zum bedarf sweisen Einschalten der pneumatischen Sand-.

fördereinrichtungen versehen.

Nach einer zweckmäßigen Anordnung ist vorgesehen, daß die Brenner im Innern von Brennkammern in das Wirbelbett eintauchen und daß ein Zyklon zum Abscheiden des von den Rauchgasen beim Veras lassen der Brennerkammern mitgerissenen Sandes vorgesehen ist. In dem Wirbelbett sind zweckmäßig Umlenkbleche vorgesehen, die dem Sand Richtungsänderung erteilen, damit dieser einen genau vorgeschriebenen Weg einhält, der für eine genaue Einstellung der Temperatur und für eine wirtschaftliche Ausnutzung der Brennerwärme notwendig ist.

Wenn der Ofen zur Behandlung von verschwelbaren Materialien eingesetzt werden soll, ist es zweckmäßig, daß Vorrichtungen zum Auffangen und Nutzbarmachen von Verbrennungsgasen — und zwar ohne Verdünnung oder mit gesteuerter Verdünnung derselben — vorgesehen sind, die sich bei der Verschwelung des klumpenförmigen Gutes oder ihrer Bindemittel ergeben, die Vorrichtungen aus einem Ventilator und wärmeisolierten Kanälen zum Ansaugen dieser Gase bestehen, und Regeleinrichtungen mit einem Ventil angeordnet sind, die zur Aufrechterhaltung eines Druckniveaus innerhalb des Ofens dient, dessen Wert geringfügig oberhalb des Außendrucks liegt. Man kann dabei die Schwelgase den Brennern des Ofens über eine Leitung zuführen und gegebenenfalls anfallende, überschüssige Gasmengen in einer angeschlossenen Heizeinrichtung verbrennen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des.

Ofens ist ferner vorgesehen, daß das Fluidisierungsgas von den Wirbelbetten entweder über Öffnungen in dem- äußeren Rohr der pneumatischen Fördereinrichtung oder über einen Speicherbunker des Wirbelbetts entweicht.

Für den Fall, daß das Behandlungsgut im Verlauf der Wärmebehandlung eine Phase plastischer Verformbarkeit erreicht, ist es vorteilhaft, wenn der Rost in diesem Bereich mit einer metallischen Platte versehen ist, die längs eines Teils des Rostes jedes Durchströmen von Sand verhindert. Auf diese Weise werden die Gutkörper praktisch auf einem Sandkissen so lange weitergefördert, bis keine Gefahr mehr besteht, daß eine unerwünschte Verformung der Gutkörper eintritt.

Je nach der gewählten Behandlungsart und dem zu behandelnden Gut kann eine Verschmutzung des Sandes eintreten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn in erfindungsgemäßer Verfahrensweise ein Teil

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des Sandes zum Entfernen der Verunreinigungen auf anspruchung an diesen auftritt. Die Frequenz und die

eine hohe Temperatur erhitzt wird, worauf der ge- Amplitude der Schüttelbewegung ermöglichen eine

reinigte Sandteil wieder mit der übrigen Sandmenge genaue Regelung des Gutvorschubs. Hierzu dienen

vermischt wird. bekannte Vorrichtungen.

Ein weiteres, zweckmäßiges Verfahren zum Be- 5 Es sind fest angeordnete Abstreicher vorgesehen, trieb des erfindungsgemäßen Ofens ist dadurch ge- deren Finger im Bereich der Stäbe jedes Rostes gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Behandlung führt werden, um jede Verschmutzung zu vermeiden, des Gutes eine starke Abkühlung erfordert, der Sand Die Finger 20 (F i g. 2) eines Abstreichers sind in im Rückführkanal des Wirbelbettes durch Wasser- Verbindung mit dem Rostteil 13 dargestellt, wie sie oder Dampfrohre oder durch eine direkt im Wirbel- io die Stäbe dieses Rostteils vor einer Verschmutzung bett herbeigeführte Wasserverdampfung gekühlt schützen,
wird. Sand 5 wird auf die Oberfläche der Gutschicht B

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von über deren gesamte Länge durch mehrere Sandcin-

Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnun- füllbehälter 15 verteilt. Ein solcher Guteinfüllbe-

gen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt 15- hälter 15 besteht aus einem oberen festen Gehäuse

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ofens im Vertikal- 21, in das eine Zuführleitung 22 für zur Behandlung

schnitt längs der Linie 1-1 von Fig. 3, des GutesB bestimmten Sand mündet, wie weiter

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Ofen nach F i g. 1 unten beschrieben werden wird, und aus einem

im Schnitt, , Mantelrohr 23, das in der Höhe parallel zur Mittel-

F i g. 3 eine Vorderansicht des Ofens nach den 20 achse des Behälters verschiebbar ist, um den Xb-

vorhergehenden Figuren im Schnitt entlang der stand, der den unteren Teil des Behälters von dem

Linie 3-3 von Fig. 1, Rost trennt, zu verändern, d. h. die Höhe des aus

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils des den Sandeinfüllbehältern auf die GutschichtB ausOfens aus den vorhergehenden Figuren im Schnitt getragenen Sandes und dessen natürliche Böschung entlang der Linie 4-4 von Fig. 2, »5 ^zu variieren.

Fig. 5 eine schematische Ansicht des Ofens im Seitlich wird der Sand ebenfalls durch die Trenn-

Schnitt längs der Linie 5-5 von F i g. 2, wände 24, 24' eines die Rostteile tragenden Kastens

F i g. 6 eine schematische Ansicht eines Teils eines gehalten, und an jedem Ende sind Sanddichtungen Ausführungsbeispiels im Schnitt zur Darstellung der 25, 26 vorgesehen, die für die Abdichtung des Ofen-Hochförderung des Sandes zu Sandeinfüllbehältern, 30 raums 27 sorgen, in dem das Gut B und der Sand S

F i g. 7 und 8 je eine schematische Darstellung für in gegenseitigem Wärmeaustausch stehen und inverschiedene Möglichkeiten des Sandkreislaufs im folgedessen von der Ofenumgebung zweckmäßig abOfen, geschlossen sind.

F i g. 9 eine schematische Darstellung eines Aus- Die Menge des durch das Gut B rieselnden Sandes

führungsbeispiels für den Abzug von Gasen, die bei- 35 kann durch einen doppelten Satz horizontaler Platten

spielsweise bei der Verschwelung des grobkörnigen 28, 28' in Stabform (vgl. Fig. 1 und 3) geregelt wer-

Gutes oder seines Bindemittels anfallen. den, die senkrecht zur Förderrichtung des Gutes an-

Aus den Zeichnungen, insbesondere aus den F i g. 1 geordnet und jeweils unter jedem Rostteil vorgesehen und 2 ist ersichtlich, wie ein grobkörniges Gut B, das und aufeinander verschiebbar sind. Die Platten 28, thermisch behandelt werden soll, von links nach 4° 28' bilden einen variablen Widerstand für die Sandrechts — mit Bezug auf die Zeichnungen — geführt bewegung, der von Hand beispielsweise mittels eines wird. Die Gutschrift ruht auf einem Schüttelrost, der Griffs 29 (Fig. 3) betätigt werden kann. Es ist. jeeine einzige Arbeitsebene aufweisen oder auch eine doch auch möglich, hierfür einen Servomotor vortreppenförmige Aufnahmefläche aufweisen kann, um zusehen. Dadurch kann die Durchgangsmenge des Gutteile zurückzuführen und so ein Entklumpen 45 Sandes und infolgedessen auch die Temperatur des sicherzustellen. Je nach der unter den gegebenen Gutes beeinflußt und auf einem bestimmten Wert Umständen vorteilhaftesten Anordnung kann der gehalten werden.

Rost horizontal oder schräg geneigt sein. Er besteht Nach Durchgang durch das Gut B fällt der Sand S in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus mehreren in mehrere Bunker 30, die unterhalb des Rostes anaufeinanderfolgenden Teilen 11-14. Der Rost läßt 5° geordnet sind und den Sand einem Wirbelbett 31 sich mit variabler Energie antreiben, die hydrau- zuführen. An der untersten Stelle jedes Bunkers ist lischen Zylindern 16 zugeführt wird. Diese Zylinder eine pneumatische Fördereinrichtung vorgesehen, die sind an einem die Teile des Schüttelrostes trägenden jeweils einen der obenliegenden Sandeinfüllbehälter Gestell (F i g. 3) befestigt, und ihre Kolbenstangen 15 speisen. Jede dieser Fördereinrichtungen besteht sind an festliegenden Ofenteilen befestigt, oder um- 55 aus zwei koaxialen Rohren, nämlich einem Hauptgekehrt. Das Gestell 17 des Rostes ruht auf Rollen rohr 32 und einem koaxial zu diesem angeordneten 18, 18', die, genau wie der Zylinder 16, außen an Rohr 33, die den Sand bis zu der Leitung 22 fördern, dem Ofen angeordnet sind. Die Rollen 18, 18' sind Ein Zyklon 34 (vgl. Fig. 3) dient dazu, die Sandmit Achsen versehen, die an einem festen Lagerbock körner von der durch das Rohr-33 zugeführten 19 starr befestigt sind, der auf dem Boden ruht. Der 60 Trägerluft zu trennen.

Abstand der Roststäbe wird so gewählt, daß sich Darüber hinaus sind Einrichtungen vorgesehen,

keine Gutteile in dem Schüttelrost verklemmen um die Höhe des Sandniveaus in den Sandeinfüllbe-

können. Das auf den Schüttelroststellen 11 bis 14 hältern 15 zu regeln. Diese Einrichtungen bestehen

bewegte Gut wird seitlich durch vertikale Trenn- im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus elektrischen

wände 24, 24' gehalten. 65 Kontakten, die jeweils im Innern der Sandeinfüll-

Die Neigung des Schüttelrostes und seine Schüttel- behälter 15 angeordnet sind und dazu dienen, die

bewegung können derart sein, daß keine merkliche Einhaltung einer bestimmten oberen und unteren

Reibung an den Rostteilen und keine stoßartige Be- Füllhöhe in den Sandeinfüllbehältern zu überwachen.

Sie schalten bedarfsweise die pneumatischen Sandfördereinrichtungen 32, 33 ein.

Die Breite des Kastens, der seitlich durch die Trennwände 24, 24' begrenzt ist, entspricht der Breite des Rostes 11 bis 14. Dagegen richtet sich die Gesamtlänge des Kastens nach der Permeabilität, d. h. nach der Durchdringbarkeit des Gutes und nach der Menge des Sandes, die jeweils im Wärmeaustausch mit dem Gut steht. Wenn man beispielsweise ein Gut thermisch behandeln will, durch das der Sand sehr leicht hindurchrieselt, ist die Gesamtlänge des Kastens kleiner gegenüber der Rostlänge als im Falle eines weniger durchdringbaren Gutes, um in jedem Fall zu vermeiden, daß eine Verbindung zwischen dem Ofeninnem und der Ofenumgebung auf dem Wege durch die kontinuierlich in den Ofen eintretende Gutschicht herbeigeführt wird.

Um die Verteilung des Sandes über die Oberfläche des Gutes B zu verbessern, kann die Unterseite jedes Sandeirifüllbehälters durch eine Schlitz- oder Lochplatte 35 (vgl. Fig. 1) abgeschlossen sein.

Nach einer vorteilhaften, in F i g. 6 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erfolgt die Wiederaufnahme des Sandes im unteren Teil jedes Bunkers 30 in mit Gas durchsetzter Phase in einer Kolonne 36 durch Zufuhr von Druckgas an der tiefsten Stelle 38 der Kolonne. Ein elektrischer Kontakt 37 dient zur Unterbrechung der Druckgasspeisung für den Fall, daß das Sandniveau im Bunker 30 zu niedrig liegt.

Im folgenden wird beschrieben, welchen Weg der Sandumlauf im Falle des gewählten Ausführungsbeispiels nimmt.

In den Fig. 7 und 8 ist der Ofen jeweils in vier Zonen, nämlich eine Vorwärmzone Z1 (entsprechend dem Rostteil 11), zwei Heizzonen Z 2 und Z 3 (entsprechend den Rostteilen 12 und 13) und eine Kühlzone Z4 (entsprechend dem Rostteil 14) unterteilt.

Die Gutschicht B rückt von einer Aufgabestelle A in Pfeilrichtung b von links nach rechts — mit Bezug auf die F i g. 7 und 8 — kontinuierlich vor, wobei eine Relativbewegung der Gutteile infolge der Bewegung des Schüttelrostes vorhanden ist. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist das Wirbelbett als schleifenförmige Wirbelbahn F für eine Zirkulation des Sandes ausgebildet, in der der Sand in einer Richtung s im Gegenstrcmi zur Bewegungsrichtung b der Gutschicht B zirkuliert. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die aus der Abkühlung des Gutes in der Kühlzone Z 4 stammende Wärme wiederzugewinnen und die aus den Heizzpnen stammende Wärme zur Vorwärmung in der Vorwärmzone Z1 zu verwenden.

Nach dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt der Sand in parallelgeschalteten Schleifen, die jeweils einer Zone zugeordnet sind, aus dem Wirbelbett 31 über die Sandeinfüllbehälter 15 durch die Gutschicht B zurück ins Wirbelbett.

Brennerkammern C, die weiter unten genauer beschrieben sind, liefern die zur Aufheizung des Sandes erforderliche Wärme.

Am Ende der schleifenförmigen Wirbelbahn F wird der Sand über eine Kippeinrichtung geführt und fällt von dort in einen Speicherbunker T. Diese Überlaufeinrichtung erlaubt es, das Wirbelbett 31 (Fig. 1) auf konstantem Niveau zu halten. Der Bunker T verschafft der gesamten Anordnung eine gewisse Sandreserve, wodurch es möglich ist, auch bei einem Stillstand des Ofens weiterhin Sand aufzunehmen und zu speichern. Ein ^Entnahmerohr R ist in den Bunker T eingetaucht und dient zur Speisung des Sandkreislaufs im Wirbelbett. Mit Hilfe des Rohrs R wird der Wirbelbahn F jeweils so viel Sand zugeführt, wie unter den gegebenen Umständen jeweils erforderlich und günstig ist. Die zugeführte Menge soll so bemessen sein, daß die Wärmerückgewinnung optimal ist. Es liegen günstige Bedingungen vor, wenn das Wärmespeichervermögen des Sandes etwa gleich dem des Gutes ist.

Wenn für das zu behandelnde Gut eine starke Abkühlung erforderlich ist, wird der Sand im Rückführkanal der Wirbelbahn F beispielsweise durcli Wasseroder Dampfrohre oder durch eine direkt im Wirbelbett herbeigeführte Wasserverdampfung gekühlt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 ist der Rückgewinnungskreislauf unabhängig von der Zirkulation des Sandes durch die Gutschicht hindurch. Dagegen nimmt man nach der Ausführungsform von Fig. 8 eine Reihenschaltung der vier Zonen Zl bis Z 4 vor. Der Sand wird an der tiefsten Stelle jeder Zone durch einen Bunker aufgenommen und durch ein Saugrohr wieder angehoben, wie es beispielsweise in F i g. 6 dargestellt und weiter oben beschrieben ist.

Eine solche Ausführungsform ist zwar wirtschaftlicher, sie verringert jedoch die Anpassungsfähigkeit des Ofens. Die Zonen Zl bis Z 4 lassen sich auch in anderer Weise verbinden. Es ist beispielsweise möglich, sie paarweise in Reihe zu schalten. Bisher sind ledglich vier Ofenzonen erwähnt worden. Es ist selbstverständlich möglich, die Anzahl der Zonen je nach Art der erforderlichen Wärmebehandlung 7.11 erhöhen oder zu verringern, ohne den grundsätzlichen Aufbau des Ofens zu verändern.

An Hand der F i g. 1 bis 5 soll nun beschrieben werden, wie die Aufheizung des Sandes vor sich geht.

In Brennerkammern äind zwei Tauchbrenner 39 und 40 angeordnet, die in das Wirbelbett 31 eintauchen. Es handelt sich dabei um eine bekannte Brenner.ausführung, die sich besonders zur Erhitzung von pulverförmigcn bzw. feinkörnigen Feststoffen in einem Wirbelbett eignen.

Ein Zyklon 41 nimmt die Rauchgase der Brenner 39 und 40 auf und gibt diese nach außen über eine Austragsleitung 42 ab. Die Brennerkammern weisen im Wirbelbett 31 Umlenkbleche 43 auf, die es ermöglichen, der Sandströmung Richtungsänderungen zu erteilen, die in Fig. 2 durch Pfeile bezeichnet sind und dazu dienen, eine gleichmäßige Erwärmung des Sandflusses zu erreichen.

Ein größerer Ofen würde eine entsprechend größere Anzahl von Brennern erfordern. Der Sand läßt sich im übrigen auch außerhalb des Ofens in einem Wirbelbett mit innerer Verbrennung erwärmen oder in einem Bett mit Rauchgasdurchgang oder auch in. einem Drehofen oder in jeder anderen geeigneten Weise erhitzen.

Wenn der Sand im Kontakt mit dem Gut verschmutzt wird, kann ein Teil des Sandes auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, um die Verschmutzungen abzubrennen oder in anderer Weise durch die Hitzeeinwirkung zu lösen. Der gereinigte Sand wird anschließend wieder mit der übrigen Sandmcngc vermischt. .

Innerhalb des Ofens kann der Sand durch die pneumatischen Fürdereinrichtungen, nämlich durch deren Saug- bzw. Pumpenrohre, erhitzt werden, wofür beispielsweise die Rohre 32 und 33 (vgl. Fig. 3

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und 5) in Frage kommen. Die Rohre werden dann direkt durch die heißen Rauchgase aus einem Brenner gespeist. Der Brennstoff und die Luft können zu diesem Zweck direkt bis zum unteren Ende des jeweiligen Rohrs geführt werden, wo ein Brenner ausgebildet bzw. angeordnet ist.

Der Ofen ist vorzugsweise mit Vorrichtungen zum Auffangen und Nutzbarmachen von Verbrennungsgasen ausgerüstet, damit auch verschwelbare Materialien in wirtschaftlicher Weise behandelt werden können. Wenn der Ofen beispielsweise zur Rauchentziehung von Kohlebriketts oder zur Behandlung von Pech- oder Bilumenagglomeraien benutzt wird, fallen Clase an, die entweder aus der Kohle bzw. dem entsprechenden Produkt oder aus dessen Bindemittel stammen. Die Gase sind brennbar. Sie bestehen beispielsweise aus einer Mischung aus Wasserstoff, CM₁ usw. Es können auch Teerblasen sein.

Bei dem größten Teil der bekannten öfen zur Behandlung von verschweißbaren Materialien gehen diese Gase und flüchtigen Stoffe verloren, wenn sie nicht unmittelbar verbrannt werden können. Ihr Abzug durch einen Schornstein führt zu einer Luftverschmutzung, die meist nicht zugelassen werden kann.

Der besondere Vorteil des Ofens bei der Behändlung von verschwelbaren Materialien besteht darin, eine Verdünnung der brennbaren Dämpfe zu vermeiden, so daß die entstehenden Gase in reinem, unverdünntem Zustand mit hohem Heizwert anfallen. .

In F i g. 9 ist schematisch dargestellt, wie man die Brennstoffdämpfe auffangen kann. Sie werden bei 45 aus dem Ofenraum 27 (F i g. 1) durch einen Ventilator (F i g. 9) 44 in wärmeisolierte Kanäle 45 angesaugt. Gleichzeitig wird das Druckniveau im Ofenraum 27 geringfügig oberhalb des Außendrucks gehalten. Ein entsprechend ausgebildetes Ventil 46 dient der Druckregelung im Innern des Ofens. Die über die Leitung 47 abgezogenen Dämpfe werden zu den Brennern des Ofens geführt. Überschüssige Gasmengen werden in einem angeschlossenen Kessel verbrannt.

Je nach der Art der verschwelbaren Materialien kann eine geringfügige Verdünnung die Extraktion der Brennstoffdämpfe erleichtern. Eine dosierbare Rauchgasmenge wird hierfür über geeignete Zuführungen in den Innenraum des Ofens eingebracht.

Um den Eintritt von Luft zu vermeiden, wird der Ofen mit balgartigen Abdeckungen 48, 49 (vgl. F i g. 1 und 2) abgedichtet, die an jedem Ofenende angeordnet sind. Darüber hinaus wird bei den an den Ofenenden gelegenen Sandcinfüllbehältern besonders auf einen kontinuierlichen Austrag geachtet, damit ein Sandverschluß innerhalb der Gutschicht vorhanden ist, der den Eintritt von Außenluft verhindert. Das Wirbelbett 31 wird in geschlossenen Kästen eingerichtet, die ohnehin abgedichtet sind.

Das Fluidisierungsgas kann entweder über öffnungen 50 (vgl. Fig. 3) austreten, die im Außenrohr der pneumatischen Fördereinrichtung ausgespart sind, oder am Ende des Kühlkanals zum Speicherbunker T hin entweichen. Darüber hinaus begrenzt die Sandkolonne im unteren Teil jedes Bunkers 30 den Eintritt eines unerwünschten Mediums erheblich.

Wenn die während der Behandlung erzeugten Gase brennbar sind, werden das Wirbelbett und die pneumatischen Fördereinrichtungen mit entstaubten Rauchgasen gespeist, die keinerlei SaucrstolT mehr besitzen, um so den Eintritt von Luft zu vermeiden, der zu einem explosionsfähigen Gemisch führen würde.

Dadurch, daß man einen feinkörnigen Feststoff für den Wärmeaustausch wählt und das Ofeninnere weitgehend abgedichtet ist, läßt sich der Ofen zur Behandlung einer Vielzahl von Gutarten verwenden, da nahezu jede Atmosphäre, die bei der betreffenden Behandlung erforderlich ist, im Ofeninnern eingestellt werden kann.

Hinsichtlich der Form und Abmessungen des Behandlungsgutes ergeben sich kaum Schwierigkeiten, da nahezu sämtliche Feststoffe in Form von Kugeln, Klumpen, Körnern od. ä. behandelt werden können, durch die der Sand hindurchrieseln kann. Es kann sich dabei beispielsweise um Pellets, Erz- oder Kohlebrikctts oder um agglomerierte Erzstücke, gegebenenfalls mit Bindemitteln, handeln. Diese Feststoffe können einem Trocknungs-, Abkühl-, Rost-, Sintervorgang od. ä. oder einer Behandlung zur Rauchentziehung unterworfen werden.

Während der Behandlung kann das Gut in eine Phase plastischer Verformbarkeit übergehen, wie dies bei Kohlebriketts geschehen kann. Für diesen Fall ist es möglich, unter einem oder mehreren der Rostteile eine metallische Platte anzubringen, die das Austreten von Sand über eine Zone bestimmter Länge verhindert. Auf diese Weise wird das Gut ohne jegliche Verformung in einem festen Bett wie auf einem Polster gehalten. Die großen, durch den Sand zugeführten Wärmemengen veranlassen bei einem hierfür geeigneten Gut die Überschreitung der kritischen Temperatur, die am Beginn der Phase liegt, in der eine plastische Verformung möglich ist.

Die Art des Sandes richtet sich nach den für den feinkörnigeren Feststoff erforderlichen Temperaturen, damit der Sand sowohl diese Temperaturen als auch eine mögliche Erosion aushalten kann. Es wird jeweils eine Korngröße für den Sand bestimmt, die gewährleistet, daß der Sand das Gut leicht durchdringen und zu einem intensiven Wärmeaustausch mit diesem kommen kann.

Wenn ein Erweichen oder Verbacken der Erzbriketts oder Pellets auftritt, so kann man einen aus diesem Erz bestehenden Sand benutzen, der hierfür auf eine günstige Korngrößenverteilung abgesiebt wird. Das aus dem Ofen stammende, staubförmige Gut wird dann zum Bilden der Erzbriketts oder Pellets wiederverwendet. Im Ofen wird der Sand abgesiebt, bevor er in den Speicherbunker eintritt, um zu verhindern, daß zu grobe Körner in dem Sandumlauf bleiben.

Nach einer anderen Ausführungsform kann der Ofen einen Teil einer Anlage bilden, mit der Erz- und Kohlebriketts oder Pellets agglomeriert, werden. Das vor der Agglomerierung fertiggestellte Gut macht eine Trocknung erforderlich, die durchgeführt werden könnte, indem man das Gut vor der Agglomerierung incrhalb der Gutschicht während der Abkühlung zirkulieren läßt.

Auf Grund der vorstehend in der Beschreibung erläuterten Merkmale von Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, daß sich der Ofen für eine kontinuierliche Behandlung von grobkörnigem Gut eignet, wobei die Möglichkeit eines sehr schnellen Wärmeübergangs auf Grund der ungewöhnlich großen Austauschoberflächen von Gut und Feststoff und auf Grund der günstigen Wärmeübergangsverhältnisse

zwischen diesen besteht. Die Rückgewinnung eines feils der aufgewendeten Wärme läßt sich, ohne daß lierfür ein besonders ausgestalteter Anlagenteil erforderlich ist, in der Abkühlungszone des Ofens erreichen, and auch flüchtige Dämpfe, die sich aus der Verschwelung von bestimmtem Gut oder dessen Binde-•nittel ergeben, können ohne Schwierigkeiten aufgefangen und nutzbar gemacht werden, so daß sich iuch keine Probleme der Luftverschmutzung ergeben. :)er die Gutschicht tragende Rost wird in stoßweiser ^:iewugung angetrieben und stets der gleichen Temperatur ausgesetzt, so daß die thermische Beanpruchung des Rostmaterials gering ist.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Ofen mit bewegtem Einsatz zur thermischen Behandlung von grobkörnigem Gut, wie Erz- und Kohlebriketts oder Pellets, im Kontakt mit einem feinkörnigeren Feststoff mit hohem spezifischen Gewicht, beispielsweise Sand, dadurch ge-ao kennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Kettenförderer in horizontaler oder geneigter Lage oder ein horizontaler Schüttelrost oder ein geneigter Rost aus einem oder mehreren Teilen (11-14) vorgesehen und mit variabler Energie angetrieben ist, die die Gutschicht (B) tragen, daß unter dem Gutschichtträger (11-14) ein Wirbelbett (31) zur Einstellung der Temperatur des Sandes vorgesehen ist, und daß oberhalb des Gutschichtträgers'(11-14) Sandeinfüllbehälter (15) angeordnet sind, die den Sand aus dem Wirbelbett über die ganze Gutschicht im Ofen verteilen.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett (31) als schleifenförmige Wirbelbahn (F) für die Zirkulation des Sandes ausgebildet ist, in der der Sand im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Gutschicht (B) zirkuliert und aus der der Sand in parallelgeschalteten Schleifen aus dem Wirbelbett (31) über die Sandeinfüllbehälter (15) durch die Gutschicht (B) und zurück ins Wirbelbett (31) strömt.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere thermisch verschieden auf die Gutschicht (B) einwirkenden Behändlungszonen ausgebildet sindi nämlich eine Vorwärmzone (Zl), eine Heizzone (Z 2, Z 3) und eine Abkühlzone (Z 4).

4. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere nach oben führende Fördereinrichtungen für den Sand vorgesehen sind, die im wesentlichen aus einem Hauptrohr (32), das in das Wirbelbett (31) eintaucht, und aus einem weiteren koaxial zu dem ersten angeordneten Rohr (33) bestehen, das eine Hilfsgasströmung zur pneumatischen Förderung des Sandes von dem Wirbelbett (31) zu den Sandeinfüllbehältern (15) führt, wobei das Gas aus Druckluft oder aus heißen Rauchgasen von Wirbelbettbrennern (39, 40) besteht.

5. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sandeinfüllbehälter (15) mit Steuereinrichtungen, wie elektrischen Kontakten zum Überwachen der Einhaltung einer bestimmten oberen und unteren Füllhöhe in den Sandeinfüllbehältern und zum bedarfsweisen Einschalten der pneumatischen Sandfördereinrichtungen (32, 33) versehen sind.

6. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (39, 40) im Inneren von Brennerkammern in das Wirbelbett (31) eintauchen und daß ein Zyklon (41) zum Abscheiden des von den Rauchgasen beim Verlassen der Brennerkammern mitgerissenen Sandes vorgesehen ist.

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wirbelbett (31) Umlenkbleche (43) vorgesehen sind, die dem Sand Richtungsänderungen erteilen.

8. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung von verschwelbaren Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zum Auffangen und Nutzbarmachen von Verbrennungsgasen — und zwar ohne Verdünnung oder mit gesteuerter Verdünnung derselben — vorgesehen sind, die sich bei der Verschwelung des klumpenförmigen Gutes oder ihrer Bindemittel ergeben, die Vorrichtungen aus einem Ventilator (44) und wärmeisolierten Kanälen (45) zum Ansaugen dieser Gase bestehen und Regeleinrichtungen mit einem Ventil (46) angeordnet sind, die zur Aufrechterhaltung eines Druckniveaus innerhalb des Ofens dient, dessen Wert geringfügig oberhalb des Außendruckes liegt.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwelgase den Brennern (39, 40) des Ofens über eine Leitung (47) zuführt und gegebenenfalls anfallende überschüssige Gasmengen in einer angeschlossenen Heizeinrichtung verbrennt. .

10. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidisierungsgas von den Wirbelbetten (31) entweder über öffnungen (50) in dem äußeren Rohr (32) der pneumatischen Fördereinrichtung oder über einen Speicherbunker (Γ) des Wirbelbetts (31) entweicht.

11. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Behandlungsgut (B) im Verlauf der Wärmebehandlung eine Phase plastischer Verformbarkeit erreicht, der Rost (11-14) in diesem Bereich mit einer metallischen Platte versehen ist, die längs eines Teils des Rostes jedes Durchströmen von Sand verhindert.

12. Verfahren zum Betrieb eines Wirbelbettofens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer gewissen Verschmutzung des Sandes infolge der Berührung mit dem zu behandelnden Gut ein Teil des Sandes zum Entfernen der Verunreinigungen auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, worauf der gereinigte Sandanteil wieder mit der übrigen Sandmenge vermischt wird.

13. Verfahren zum Betrieb eines Ofens nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Behandlung des Gutes eine starke Abkühlung erfordert, der Sand im Rückführkanal des Wirbelbettes durch Wasser- oder Dampfrohre oder durch eine direkt im Wirbelbett herbeigeführte Wasserverdampfung gekühlt wird.

Hierzu I Blatt Zcichnunccn