DE1938541A1 - Verfahren und Ofen zum Brennen,insbesondere zum Sintern von Dolomit oder Magnesia,bei hoher Temperatur - Google Patents

Description

SOGIETE D¹ETUDES ET DE RECHERCHES SCIEITTIPIQUES ET MINIERES, Malakoff (Hauts de Seine), jj'rankr.

Verfahren und Ofen zum Brennen, insbesondere zum Sintern von Dolomit oder Magnesia, bei hoher Temperatur

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Ofen zum kontinuierlichen Brennen insbesondere von Dolomit, Magnesia, Kalziumkarbonat oder Schamotte.

Bei jedem senkrecht stehenden Ofen tritt eine Erscheinung auf, die in Hochöfen "Wandeffekt" genannt wird; Zwischen der Wand und den den äußeren Teil des Einsatzgutes bildenden Stücken bestehen Hohlräume, während sich in der Mitte des Ofens die Stücke ineinanderfügen und das Aufsteigen der Gase behindern. Deshalb steigt in senkrechten öfen das Feuer stets außerhalb des Einsatzgutes empor.

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Bei Beheizung eines Ofens mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff ist es sehr schwierig, ein tiefes und regelmäßiges Eindringen des Heizmifcbels ins Innere des Einsatzgutes sowie eine gleichmäßige Mischung der Verbrennungsluft mit dem verwendeten Brennstoff zu erreichen.

Zur Vermeidung des vvandeffektes wurde bereits vorgeschlagen, Schornsteine zu verwenden, die durch ein in das Einsatzgut eindringendes Rohr nach unten verlängert sind. Aufgrund von Zugschwankungen hat dies jedoch starke Schwankungen im Brennvorgang zur Folge. Trotz der Verwendung verschiedener Hilfsmittel, ino-" besondere einer zusätzlichen Luftzufuhr, zur Regulierung des Zuges in dem Schornstein kommt es zu einem Hängenbleiben oder Verkleben des Bestückungsgutes im Inneren des Ofens und fällt viel ungebranntes Gut an.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und einen Ofen zu schaffen, mit dem das Sintern vonDolomit und Magnesia oder das Brennen von Kalk unter geringem Brennstoffverbrauch und mit der zur Herstellung von gesintertem Dolomit, gesintertem Magnesia, Kalk oder anderen in senkrechten Öfen zu brennenden Produkten erforderlichen 3rand-( gleichmäßigkeit möglich ist.

Ein v/eiteres Ziel der Erfindung besteht darin, gesinterten Dolomit, gesinterte Magnesia oder Kalk hoher Reinheit unter Vermeidung einer Mischung mit Brennstoffasche herzustellen. '

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren . dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngut, beispielsweise Dolomit, Magnesia, Kalziumkarbonat oder Scha-

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motte, so in eine senkrecht angeordnete, rohrförmige Kammer eingeführt und in dieser geleitet wird, daß es zunächst in Form eines in der Mitte zum Aufsteigen der Gase freibleibenden Ringes und anschließend in Form einer vollen Säule nach unten sinkt, so daß die durch die Masse aufsteigenden Gase am Umfang auf mehr Widerstand treffen als in der Mitte.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß im oberen Teil in der Mitte des Ofens ein oben und unten offenes, nicht mit dem Schornstein verbundenes Rohr senkrecht angeordnet. Dieses Rohr gestattet die ringförmige Bestückung mit Brenngut, während es unterhalb des unteren Rohrendes die Form einer vollen Säule annimmt.

Auf diese Weise treffen die in der Säule aufsteigenden Gase in dem zwischen dem Rohr und dem oberen Teil der Ofenwandung gebildeten Ringe auf mehr Widerstand als in der Mitte. Ferner kann die Höhe des ringförmigen Teils des Einsatzgutes reguliert werden, so daß zwischen den längs der Ofenwandung strömenden Gasen und den in der Ofenmitte strömenden Gasen ein Gleichgewicht hergestellt wird.

Ferner muß das Absinken des Feuers im Inneren des Ofens vermieden werden. In einem senkrechten Ofen bremst nämlich die Ofenwandung die Abwärtsbewegung des Einsatzgutes, so daß dieses sich in der Mitte schneller bewegt, wodurch der Wandeffekt verstärkt wird.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Austragvorrichtung mit einer unter dem Ofen angeordneten flachen Bodenplatte vorgesehen, die ein Einstürzen des Einsatzgutes bei der Bildung von Hohlräumen im unterenTeil verhindert. Derartige Hohlräume bewirken nämlich ein mehr

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oder weniger schnelles Absinken des Einsatzes und, wenn auf einer Seite weniger stark gebrannte Einsatzbestandteile auftreten, kommt es zu Einstürzen, die eine starke Störung der Feuerzone und damit des Brennvorgangs zur Folge haben.

Die Austragvorrichtung kann insbesondere eine Bodenplatte aufweisen, deren Umfangsbereich eben ist und deren mittlerer Teil erhaben ist, so daß die Abwärtsbewegung des Einsatzgutes in der Mitte besser gelenkt und gebremst werden kann. Insbesondere kann auch eine rotierende, in der Mitte mit einem Kegel versehene Bodenplatte verwen- | det werden. Die Bodenplatte kann am Rand mit einer Zahnung versehen sein, die mit einer feststehenden oder gegebenenfalls um die Bodenplatte rotierenden ringförmigen Zahnung zusammenarbeitet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Brennen - insbesondere von Dolomit, Magnesia, Kalziumkarbonat oder Schamotte unter hoher Temperatur in einem senkrechten Ofen, bei welchem insbesondere die bei der Beheizung eines derartigen Ofens mittels Generatorgas oder zerstäubtem Heiz-,öl auftretenden Nachteile vermieden werden sollen.

Ein großer Nachteil besteht hierbei darin, daß sich ein > äußerst harter Koks bildet, was ein Zusammenbacken der einzelnen Stücke des Brenngutes zur Folge hat. Dadurch wird ein Absinken des Gutes verhindert und werden die Windformen ζμΓ Brennstoffzufuhr unter Umständen schon in wenigen Minuten verstopft. Dies ist selbst dann der Fall, wenn heißes Heizöl beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 80 bis 150⁰C selbst zu äueseaeb kleinen Tröpfchen von der Größe eines Mikrons zerstäubt verwendet wird.

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Ea wurde festgestellt, daß dieser Nachteil vermieden werden kann, wenn In den Ofen ein Gemisch aus trockenen Heizöldämpfen und Luft in einer Menge von weniger .als 40 % der zur gesamten Verbrennung des Heizöls erforderlichen Menge mit einer Temperatur von 300 bis 400⁰C eingeführt wird· Diese Temperatur kann gegebenenfalls auch 6^0° oder mehr betragen, wenn ein sehr kohlenstoffreiches Heizöl, wie das unter den Bezeichnungen "Bunker G" oder "Tar¹¹ bekannte Heizöl verwendet wird.

Sie zusätzliche Verbrennungsluft oder Sekundärluft wird hierbei getrennt eingeführt, das brennbare Gemisch wird vorzugsweise im unteren Drittel des Ofens und die Sekundärluft ganz unten zugeführt»

Zur Erzeugung des Gemisches aus trockenen Brennstoffdämpfen und Primärluft kann das Heizöl zunächst auf eine Temperatur von etwa 300 bis 35O°O unter einem Druck von etwa 10 Bar gebracht und anschließend bis auf atmosphärischen Druck oder einen etwas darüber liegenden Druck, beispielsweise 0,5 Bar, entspannt werden, was zur Dampfbildung und zu einer Temperatursenkung von etwa 10O⁰C führt} danach wird das Heizöl wieder erhitzt und gleichzeitig wird Luft in einer Menge zugesetzt, die nicht so groß ist, daß das auf diese Weise gebildete Gemisch unbrennbar wird· Beispielsweise können 1 bis 5 $ der zur Verbrennung notwendigen Luft zugesetzt werden, wobei vor Einleitung in den Ofen anschließend noch zusätzlich bis unter 40 % zugesetzt, werden können· Zur Mischung kann ein die Kohlenwasserstoffdämpfe aufnehmendes Rohr verwendet werden, welches ein parallel verlaufendes Rohr enthält, das die erhitzte Frimärluft in

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Strömungerichtung dar Dämpf· über eine Vielzahl von Bohrungen, dl· eine abgestufte Zugab· gestatten,suftihrt·

Zur Zufuhr der Wärme zu dem flüssigen Heizöl sowie zu dem Gemisch aus Heizöldaopf und Luft, gegebenenfalls auch zur Primärluft, kann erflndungsgemäB «in indirekter Wärmeaustausch mit einem Wärmemittel vorgenommen werden, das mittels eines ebenfalls mit Heizöl beheizten Brenners erhitzt werden kann. Unter Wärmemittel wird ein· flüssigkeit mit hoher spezifischer Wärme verstanden, die bei hoher Temperatur siedet und einen großen Abstand zwisAm Gefrierpunkt und Siedepunkt aufweist· Darartige Wäraemittel sind beispielsweise zur indirekten Heizung bei Temperaturen von mehr als 20O⁰O und bis zu beinahe 400⁰O im Handel erhältlich. Beispielsweise seien die Biphenylderivate sowie natürliche UIe, ζ.Β. gehärtete Öle, wie Perhydrosqualen, tu nennen.

Di· Menge der den Brennstoffdämpfen zugesetzten Primärluft kann je nach der gewünschten Brenngeschwindigkeit geregelt werden.

Parallel zur Einführung des Gemisches aus Brennstoffdampf und Luft unter einem leichten Druck wird in dem Ofen beispielsweise durch Absaugen am Ausgang ein Unterdruck erzeugt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird· Auf dieser Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines bekannten senkrecht angeordneten Ofens.

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen bekannten Ofen in kleinerem Maßstab.

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsfiemäß mit einem Rohr versehenen Ofen.

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil des auf Fig. 3 dargestellten, zusätzlich mit einer Beschickungsvorrichtung versehenen Ofens.

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch den unteren Teil des Ofens und die Bodenplatte der Austragvorrichtung.

Fig. 6 einen schematischen senkrechten Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten, mit flüssigem Brennstoff beheizten Ofens.

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII vonFig.

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen ähnlich wie der auf Fig. 7 gezeigte Ofen ausgebildeten Ofen mit doppelter Brennstoffspeisung in kleinerem Maßstab.

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Systems zur Speisung des Ofens mit flüssigem Brennstoff und Verbrennungsmittel .

Fig. 10 eine teilweise axial geschnittene Darstellung des unteren Teils einer anderen Ausführungsform eines erfindunggemäßen Ofens.

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Fig. 11 einen Teilschnitt nach der Linie XI-XI von Fig. 10.

Fig. 12 einen Fig. 11 entsprechenden Schnitt durch eine Vorkammer gemäß einer abgewandelten Ausführungsfonn.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ofen bekannter Ausführung. Dieser besitzt eine feuerfeste Ausmauerung und ist mit Brenngut 2 gefüllt. Zwischen den Stücken des Brenngutes und der Ausmauerung bestehen aneinanderschließende oder beinahe aneinanderschließende Hohlräume 3, die einen beinahe durchgehenden Ring bilden, welcher dem Aufstieg des Gases geringerenWiderstand entgegensetzt. An dieser Stelle spielt sich der Wandeffekt ab. Dadurch neigt die Zone der höchsten Temperaturen oder Feuerzone 4- (Fig. 2) dazu, an der Ausmauerung 1 emporzusteigen (4a). Unterhalb der Feuerzone M- sinken die gebrannten Stoffe ungleichmäßig nach unten, und zwar in der Mitte schneller als am Rand (die Linie 4b begrenzt den unteren Teil der Feuerzone).

Erfindungsgemäß ist in den oberen Teil des Ofens koaxial zu diesem ein oben und unten offenes Rohr aufgehänge, das den Gasauetritt durch die Mitte erleichtert und somit den Wandeffekt ausgleicht. Die Feuerzone, die im Fall von Dolomit die Dekarbonisierungszone 6a und die Brenn- oder Sinterzone 6b umfaßt, steigt dadurch nicht mehr am Rand nach oben und sinkt in der Mitte nicht mehr ab, sondern bleibt innen und außen etwa in derselben Höhe. Auf diese Weise kann ein vollkommen regelmäßiger Brand unter hohen Brennstoffeinsparungen erreicht werden.

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Duroh die Verwendung eines in das Einsatzgut, eintauchenden Rohres 5 kann die Höhe der Feuerzone beträchtlieh verringert werden, wodurch die von dem Brennstoff gelieferte Wärmemenge wesentlich besser ausgenutzt wird und gleichzeitig ein regelmäßigerer Brand erreicht wird. Vergleicht man die Feuerzone 6a, 6b von Fig· 3 mit der auf Fig. 2 dargestellten Feuerzone 4» so erkennt man, daß die Höhe des Ofens mithilfe dieses Rohres beträchtlich verringert werden kann, was im selben Maß zu einer Verringerung des Wandeffekts führt, da dieser mit zunehmender Ofenhöhe stärker wird und schwieriger zu vermeiden ist. Bei einem Ofen geringerer Höhe können dagegen die Gase durch die gesamte Brenngutmasse gleichmäßiger durchgeführt werden und kann ein besserer Brand erreicht werden.

Zur Erhöhung der Wirkung des Rohres 5 werden in der Mitte des Ofens die größten Stücke 7 des Brenngutes, beispielsweise Dolomitstücke mit einer Größe von 50 bis 60 mm, und am Rand die kleinsten Stücke 8, beispielsweise Dolomitetücke von etwa 30 bis 30 mm, eingesetzt (vgl. Fig. 3)· Bas Bohr 5 kann ferner bei der Beschickung dazu verwendet werden, die kleinen. Stücke von den großen zu trennen und gegebenenfalls, wie auf Fig. 3 gezeigt wird, zwischen den unteren Oberflächen der entsprechenden Stapel einen Abstand zu halten.Die in dem Ofen aufsteigenden Gase stoßen somit in den großen Stücken in der Mitte auf geringeren Wideretand ala in den kleinen und anschließend in dem Rohr auf praktisch gar keinen Widerstand·

Tig. 4- »«igt schematises eine Beschickungsvorrichtung. Biese beisteht au· einer oberhalb dia Rohres 5 koaxial su diene« und drehbar um ihre Aohae montierten Rinne 9,wel

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<te zum Einfüllen der großen Stücke des Branngutes in das Rohr 5 bestimmt ist, und aus einer seitlichen Rinne 10, deren Austritt 10a über dem ringförmigen Raum zwischen dem Rohr 5 und der Innenwand des Ofens ausmündet und die zur Einführung der kleineren Stükke dient.

Der Ofen kann mit Standanzeigern ausgestattet sein, die über Regulierorgane die Beschickungsvorrichtung in Betrieb setzen.

Durch Kombinierung cbr Wirkung des über das Rohr 5 erzeugten Unterdruckes mit dem Höhenunterschied zwischen den außerhalb des Rohrs befindlichen kleinen Stücken und den in der Mitte befindlichen großen Stücken gestatten diese Regulierorgane einen Ausgleich des Wandeffektes und einen regelmäßigenDurchgang im gesamten Ofenquerschnitt· Will man in der Mitte einen stärkeren Durchgang erhalten, ist lediglich der Stand der kleinen Stücke aueserhalb des Rohres zu heben und umgekehrt. Ferner kann auch das Verhältnis zwischen den mittleren Abmessungen der großen Stücke und denen der kleinen geändert werden. Ebensogut kann auch jede beliebige andere Beschickungsvorrichtung verwendet werden, mit der kleinere Stücke außen und große Stücke in der Mitte eingebracht werden können.

Die oben beschriebene Beschickungsvorrichtung ist vorzugsweise mit einer Austragvorrichtung kombiniert, die verhindert, daß das Einsatzgut in der Mitte schneller sinkt als an den Seiten· Sine derartige Aus tragvorrichtung, die sehematisoh «of Yig. 5 dargestellt ist, besitzt eine Bodenplatte, deren Uafangsteil 20 plan ist und deren MitMteil 21 beispielsweise kegelförmig her-

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vorragt. Zum' besseren Durchgang des Einsatzgutes und zu seiner Abbremsung in der Mitte ist am unteren Ende der Ofenwandung ein Metallzylinder 22 größeren Innendurchmessers vorgesehen» Dadurch breitet sich das Einsatzgut aus und bewegt sich langsamer nach unten· Ferner ist dadurch die Gefahr, daß der Metallzylinder an der Wandung hervorsteht, wenn die Ziegel abgenutzt sind, ausgeschaltet. Da das Einsatzgut in diesem Ofenbereich bereits zum Teil abgekühlt ist, kann dieser Zylinder aus Gußeisen oder sogar aus Blech bestehen.

Die Bodenplatte kann feststehend ausgebildet sein, vorzugsweise ist sie jedoch drehbar (vgl. Pig» 5)· Zu diesem Zweck ist sie mit einer zentralen Welle 25 versehen, die über einen Zahnkranz 24 und eine Schnecke 28 mit einer Antriebswelle 26 gekoppelt ist. Der Kegel 29 kann auf seiner Oberfläche mit Hippen versehen sein; am Randbereich 20 können Zähne 20a vorgesehen sein, die zusammen mit einer feststehenden Zahnung 27 auf dss Einsatzgut einwirken. Zwischen der Bodenplatte und 4er Sahnung 27 ist ein Spiel von beispielsweise dem 2 -¹ /2«fachen der Größe der großen auszutragenden Stücke vorsehen, ao daß die gesinterten und nicht verklebten Stoffe frei absinken können. Wenn es, auch wenn keine Brennstoffasche vorhanden ist, zu Verklebungen kommt, die insbesondere auf zu hohe Hitze oder auf das Vorhandensein von Steinbrucherde zurücksufuhren sind, erfüllen diese stehenden und die beweglichen Zähne die Aufgabe einer Mahlvorrichtung, die die zusammengeklebten Stücke, die sich im allgemeinen ziemlich leicht voneinander lösen lassen,trennt. Ungewöhnlich stark miteinander verschweißte und zu harte Stücke werden am Rand der Zahnung 27 zurückgehalten und können beispielsweise von dem Überwachungspersonal zerkleinert werden.

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Der Zylinder 22 kann seinerseits mit senkrecht verlaufenden Zähnen, Rippen oder Unebenheiten versehen sein, die verhindern, daß das von der rotierenden Bodenplatte in Drehung versetzte Einsatzgut an seinem unteren Ende in Drehung gerät, was den Austrag beeinträchtigen und die Ausmauerung beschädigen könnte.

Der auf den Fig. 6 und 7 darstellte, mit Heizöldampf betriebene Ofen besitzt ein auf die im vorhergehenden beschriebene Weise angeordnetes Rohr 30. Die feuerfeste Ausmauerung 31 umgibt beispielsweise im FaIL eines Ofens zum Brennen von Dolomit die Dekarbonisierungszone und die darunter liegende Sinterzone. Am unteren Ende dieser Zone wird das Gemisch aus Heizöldämpfen und Primärluft zugeführt.

Zu diesem Zweck ist in dem unter der Sinterzone befindlichen Teil 32 des Ofens, der vorzugsweise einen etwas größeren Durchmesser aufweist, eine oder mehrere Reihen von Windformen vorgesehen. Fig. 6 und 7 zeigen beispielsweise eine waagerechte Reihe von vier Windformen 33a· In jede Windform mündet ein Rohr 34-a zur Einführung des Gemisches. Jedes Rohr 34-a ist an seiner Mündung ausgeweitet. Im unteren Teil des Ofens ist wie im vorhergehenden Fall ein Zylinder 35 und eine rotierende Bodenplatte 36 vorgesehen.

Die Sekundärluft tritt am unteren Teil des auf der Bodenplatte aufliegenden Einsatzgutes ein und steigt durch dieses nach oben, indem es sich erhitzt, bis es das aus den Windformen 33a austretende Gemisch erreicht. Häufig ist es zweckmäßig, in Nähe der zur Zufuhr des Gemisches aus Brennstoff und Primärluft dienenden Windformen zusätzliche Windformen vorzusehen, welche zur Einführung einer zusätzlichen heißen Sekundärluft dienen. Beispiels-

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weise kann unter der Reihe von Windformen 33a eine Reihe von ähnlichen Windformen 33b vorgesehen sein, deren Heißluft über Rohre 34-b zugeführt wird.

Zweckmäßigerweise beträgt der Abstand der Windformen 33a vom unteren Ende des Rohres 30 etwa die Hälfte der Höhe des Einsatzgutes in dem Ofen (von der Bodenplatte 36 aus gerechnet). Dadurch können die Verbrennungsgase bis in die Mitte des Einsatzgutes dringen, wodurch der Wandeffekt ausgeschaltet wird.

Eine ähnliche Anordnung ist auf Pig. 8 dargestellt, auf der dieselben Bezugszahlen verwendet sind. Der hier dargestellte Ofen ist jedoch zusätzlich zur Erzeugung von besonders hohen Temperaturen ausgebildet. Hierzu sind an der Innenwandung des Ofens etwas über der Mitte Öffnungen 37 zur Zufuhr von Verbrennungsgasen vorgesehen, welche zusätzliche Wärme, beispielsweise zum Dekarbonisieren des Dolomits, liefern, wodurch das Brenngut mit höheren Temperaturen in der Sinterzone anlangt, in der die Temperatur nunmehr infolge der Verbrennung der Heizöldämpfe stärker erhöht werden kann·

Vor jeder Öffnung 37 kann als Heißgasquelle eine.Verbrennungskammer 38 vorgesehen sein, in welcher über eine Düse 39 zugeführte leiclfce, also verhältnismäßig wasserstoffreiche Kohlenwasserstoffe vollständig verbrannt werden· Insbesondere können Kopfprodukte von schwerem Heizöl verwendet werden, wobei die als Schwanz· produkte erhaltenen flüssigen Kohlenwasserstoffe zur Er· zeugung des Dampfes auf die im vorhergehenden beschriebene Weise dienen· Die aus den Kammern 38 austretenden und in den Ofen eintretenden Verbrennungsgase können Temperaturen von etwa 1200 bis 1800° aufweisen.

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Auf diese Weise wird erreicht, daß die Wärmemenge, welche die Kohlenwasserstoffe mit im Verhältnis zu ihrem Kohlenstoffgehalt relativ hohem Wasserstoffgehalt liefern können, ausgenutzt werden und gleichzeitig vermieden wird, daß sie in den heißesten Zonen des Ofens verbrannt werden, d.h. daß an diesen Stellen eine hohe Menge an Wasserdampf erzeugt wird, der die aus basischem, mit Teer verbundenen Material bestehende Ausmauerung beschädigen und die Temperatur herabsetzen würde.

Es ist ferner zweckmäßig über dem Ofen einen Ventilator 60 anzuordnen, der einen Unterdruck erzeugt und die gasförmigen Vedrennungsprodukte und gegebenenfalls auch die aus der Spaltung der in dem behandelten Gestein enthaltenen Karbonate entstehenden Gase ansaugt.

Das Gemisch aus Heizöldämpfen und Primärluft kann zweckmäßigerweise auf die im folgenden anhand von Fig. 9 beschriebene Weise erzeugt werden.

Der in einem Behälter 40 gelagerte flüssige Brennstoff wird mittels einer Pumpe 43 über ein mit einem Filter 42 -versehenes Rohr in einen Erhitzer 44 geleitet, in dem der Flüssigkeit über ein Wärmemittel, welches einen schlangenförmig verlaufenden Abschnitt 45a eines Rohres 45 durchströmt, Wärme zugeführt wird. Der Druck in dem Erhitzer kann etwa 10 Bar und die Temperatur etwa 350° betragen. Von dem Erhitzer 44 geht ein mit einem Druckminderventil 47 versehenes Rohr 46 aus, welches zu einem zweiten Erhitzer 48 führt, in dem der durch die Entspannung erzeugte Brennstoffdampf von dem einen anderen schlan-

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genförmigeri Abschnitt 45b des Rohres 45 durchströmenden Wärmemittel aufgeheizt wird.

Vor dem Erhitzer 48 mündet ein von einem Luftverdichter 51 kommendes Rohr 53» welches über einen Erhitzer 52 läuft, der von einem dritten schlangenfonnigen Abschnitt 45c des Rohrs 45 Wärme aufnimmt. Auf den Erhitzer 48 folgt ein Mischer 49, der über einen vierten schlangenförmigen Abschnitt 45d des Rohrs 45 erhitzt wird. In dem Mischer 49 ist parallel zu seiner Achse der Endabschnitt 50a eines Rohres 5o angeordnet. Dieser Endabschnitt 50a» eier in der Strömungsrichtung der Dämpfe verläuft, ist mit Bohrungen versehen, durch welche die Heißluft stufenweise in die Kohlenwasserstoffdämpfe eingeführt werden kann. Am Ausgang des Mischers 49 werden die auf diese Weise mit heißer Primärluft gemischten Dämpfe in einen wärmeisolierten Sammelbehälter 55 geführt. Von dem Sammelbehälter 55 gehen die oben erwähnten Rohre 34a aus, die in die Windformen des Ofens 56 münden. Wahlweise kann ein mit einem Sperrhahn 57 versehenes Rohr ^H-vorsehen sein, das über seine Zweige 5^-a, 5^b, 54-c und 5^-cL die Zufuhr zusätzlicher heißer Primärluft über die Windformen des Ofens gestattet.

Wie Pig. 6 und 7 zej^n, wird die Primärluft über die Windformen 33a in den Ofen in einem Bereich zugeführt, dessen. Durchmesser etwas größer als der des darüber liegenden Bereichs (im Fall von Dolomit der Sinterzone) ist, so daß die Außenseite des gebrannten Gutes geneigt ist und über ihr eine ringförmige Kammer frei bleibt, wodurch sich die von Primärluft begleiteten Heizöldämpfe besser mit der vom unteren !Teil des Ofens kommenden Sekundärluft mischen können

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und dieses Gemisch sich besser,im Ofen verteilen kann. Wie Fig. 6 und 7 ferner zeigen, können die zur Zufuhr des Gemisches aus Heizöldämpfen und Primärluft dienenden Windformen '32a in einer Reihe angeordnet sein, unter welcher gegebenenfalls eine ähnliche Reihe von Windformen 33b vorgesehen sein kann, die zur Zufuhr zusätzlicher Sekundärluft dienen. Beide Reihen mün- _ den in in der Ofenwandung vorgesehenen Rinnen.

Bei einem derartigen Ofen ist es schwierig, den Betrieb so zu steuern, daß die Brenntemperatur im wesentlichen konstant bleibt und daß ein Ansteigen des Feuers in dem Einsatzgut gesteuert wird.

Da die Menge an vorgemischter Primärluft weniger als HQ $> der zur gesamten Verbrennung des Heizöls erforderlichen Luftmei^ ist, wird eine Menge von mindestens 60 #, d.h. eine wesentlich größere Menge Luft am unteren Ende des Ofens eingeführt und kühlt das Einsatzgut ab, indem sie sich selbst erwärmt. Wenn das Feuer ansteigt, kühlt das Einsatzgut, mit dem die Sekundärluft in Berührung kommt, stärker ab und die Sekundärluft erreicht somit weniger warm die Höhe der Windformen, an welchen das Brennstoffgemisch austritt. Eine Luft, die um 300° heißer ist, gestattet eine Erhöhung der Flammentemperatur von ungefähr 100°. Wenn die Menge an Sekundärluft 75 % der Gesamtmenge an Verbrennungsluft darstellt und wenn die Temperatur dieser Verbrennungsluft um 600° erhöht ist,kann die Flammentemperatur um ungefähr das ist etwa 150°, erhöht werden.

Der oben beschriebene Ofen, der unterhalb der Brennzone und im oberen Teil einer Zone größeren Durchmes sers Windformen zur Einführung eines heißen, gegebe-

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nenfalls in Verbrennung befindlichen Gemisches aus trockenen Heizöldämpfen und Primärluft besitzt,ist zu diesem Zweck erfindungsgemäß in seiner Innenwanäung unterhalb jeder Windform mit einer im wesentlichen senkrecht verlaufenen Rinne versehen, die am unteren Ende der Innenwandung beginnt und in die betreffende Windform mündet. Hiermit ist eine Vorrich-,tung gekoppelt, mit deren Hilfe in das gebrannte Einsatzgut senkrecht unterhalb jeder Rinne eine beliebig regelbare Menge an Heißluft mit einer gegebenenfalls beliebig regelbaren Temperatur eingeführt werden kann·

Im oberen Teil des Ofens wird vorzugsweise ein Unterdruck erzeugt, der ausreicht, um am unteren Teil des Einsatzgutes, das den Ofen durchlaufen hat, Luft anzusaugen. Die Heißluft ihrerseits kann bei atmosphärischem Druck oder vorzugsweise mit einem höheren Druck eingeführt werden.

Dank dieser Anordnung erreicht die Heißluft die Ausgänge der Windformen über bevorzugte Wege und erzeugt an diesen Ausgängen mehr oder weniger heiße Flammen, d.h. gestattet eine Regulierung des Brandes.

Um möglichst zu vermeiden, daß die Rinnen durch Stücke des gebrannten Gutes verstopft werden, ist es zweckmäßig, ihnen eine Breite von nicht mehr als 20 cm zu geben· Im allgemeinen eignet sich eine Breite von etwa 10 cm. Sie kann jedoch auch kleiner, beispielsweise etwa 5 cm oder weniger, sein, wenn das gebrannte Gut brüchig ist.

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Me Windformen sind zweckmäßigerweise spaltförmig ausgebildet. Ihre Breite ist nicht größer als die der unten anschließenden Rinnen und ist vorzugsweise kleiner, so daß keine Auflagekanten für das in dem Ofen absinkende Einsatzgut gebildet werden, was zu Verstopfungen der Windformen führen könnte. Die über die Windformen in den Ofen mündenden Kammern können sich nach außen zu ausweiten.

Der auf Fig. 10 dargestellte Ofen zum Brennen von Dolomit ist ähnlich wie der auf Fig. 6 dargestellte Ofen ausgebildet.

Er besitzt einen zylindrischen Teil, der aus einer feuerfesten, aus basischen Ziegeln aus Magnesia oder Dolomit bestehenden Innenausmauerung 101, einer ebenfalls basischen Zwischenschicht 102 und einer von sauren Ziegeln gebildeten, wärmeisolierenden Außenschicht 103 besteht und von einem Blechmantel 104 umgeben ist. Dieser zylindrische Teil ruht über Pfosten 105 auf dem Werksboden.

Der obere Teil dieses zylindrischen Teils enthält die Dekarbonisierungszone (nicht dargestellt; diese enthält oben ein ähnlich wie das auf den Fig. 6 und 7 darstellte Rohr ausgebildetes Rohr 30) und darunter die Sinterzone, deren unterer Teil 106 auf Fig. 6 zu sehen ist. Der untere Abschnitt 107 besitzt einen beispielsweise um 10 cm größeren Durchmesser als der dbere Teil.

Im oberen Teil des unteren Abschnitts 107 ist eine Reihe von schmalen schlitzförmigen Windformen 108 beispielsweise von einer Breite von nur 3 bis 5 cm

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und einer Hötie von etwa 50 bis 100 cm vorgesehen. Diese Windformen können in einer mehr oder weniger großen Anzahl vorsehen sein· Beispielsweise können acht oder mehr, gegebenenfalls bis zu sechzehn Windformen verwendet werden. Gegebenenfalls können sie auch anstatt in einer einzigen Reihe in zwei übereinander liegenden Reihen angeordnet sein. Aufgrund ihrer schmalen Ausbildung ist die Gefahr des Eindringens von gebranntem Material äußerst gering. In die Windformen münden Vorkammern 109» die, wie Pig. 11 zeigt, annähernd pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein können, d.h. seitlich durch bezüglich der Ofenachse radial verlaufende Ebenen 109a, 109b abgegrenzt sind. Eine ins Ofeninnere über eine Windform mit einer Breite von 5 cm ausmündende Vorkammer 109 besitzt beispielsweise am äußeren Ende eine Breite von 24,3 cm, wenn der Außendurchmesser des Ofens 3,80 m und sein Innendurchmesser 1,80 m beträgt. Gemäß einer anderen Ausführungsform (Fig. 12) kann die Vorkammer in der ersten Ziegelreihe von radial verlaufenden Wandungen 11Oa, 11Ob abgegrenzt sein und sich zumindest im vorderen Teil 11Oc und 11Od dieser Wände stärker ausweiten, so daß das die Vorkammer von außen auf die Windform zu durchströmende Medium eine Wirbelzone durchquert.

In jede Vorkammer 109 mündet von außen ein Rohr 111, durch welches das Gemisch aus trockenem Heizöldampf und Primärluft zugeführt wird. Einer dieser Stoffe wird hierbei in der zentralen Rohrleitung 111a und der andere in der ümfangsleitung 111b zugeführt. Auf diese Weise kann die Verbrennung des Dampfes in der Vorkammer beginnen und findet weiterhin mit der am Ausgang der Vorkammer oder teilweise vor dem Ausgang und teilweise im Ausgang zugeführten Sekundärluft weiter statt. Die Menge an verwendeter Primärluft kann in der

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Praxis 5 bis 50 % der für die gesamte Verbrennung des Heizöls erforderlichen Menge betragen.

V/ie Fig. 10 und 11 zeigen, ist in dem Abschnitt 10? des Ofens unter jeder Windform 108 ein Schlitz bzw. eine Rinne 112 vorgesehen. Die Breite dieser Rinne ist ebensogroß oder vorzugsweise grosser als die der Windform, so daß unter der Windform keine Auflagefläche für die im Ofen absinkende Masse gebildet wird, was zur Verstopfung der Windform führen könnte. Jedes gegebenenfalls in die Windform eindringende Stück fällt somit in der Rinne herab. Die Tiefe der Rinnen kann in der Praxis etwa 10 cm betragen, kann jedoch vor allem auch größer sein.

Unter dem eigentlichen Ofen kann zweckmäßigerweise ein Zylinder 11$ beispielsweise aus Gußeisen oder gegebenenfalls aus Blech vorgesehen sein, dessen Durchmesser gleich oder größer als der Durchmesser des Abschnitts 107 (vom Boden der Rinnen 112 aus gemessen) ist. Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist unterhalb des Zylinders 115 eine Bodenplatte vorgesehen, deren Umfangsbereich 114a eben ist und dessen mittlerer Bereich 114b beispielsweise kegelförmig hervorragt. Wie bereits im vorhergehenden beschrieben wurde, kann diese Bodenplatte feststehend oder vorzugsweise rotierend ausgebildet sein, wobei sie eine Antriebswelle 115 besitzt.,

Erfindun^emäß ist senkrecht unter Jeder Rinne 112 ein Rohr 116 zur Zufuhr von Heißluft vorgesehen, welches in dem Zylinder 11$ in die auszubringende Masse mündet. Da die Rinnen im wesentlichen frei-

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bleiben, und infolge des Wandeffektes macht sich vor allem in ihnen die im oberen Teil des Ofens vorgenommene Absaugung fühlbar, so daß die durch jedes Rohr 116 zugeführte Luft bestrebt ist, in der darunter liegenden Rinne aufzusteigen und somit die entsprechende Windform 108 auf dem schnellsten und kürzesten Weg zu erreichen, um an dieser Stelle die Flamme zu speisen.

Die Rohre 116 können über einen torischen Sammelbehälter 117 gespeist werden, der den Ofen je nach den Umständen beispielsweise in Höhe der Rohre 111 oder weiter unten in Höhe des Zylinders 113 (vgl. Fig. 10) oder an Jeder beliebigen anderen Stelle umgibt.

Die Heißluft kann von jeder beliebigen geeigneten Anlage geliefert werden. Insbesondere kann aim Beheizen des Ofens auf die anhand von Fig. 9 beschriebene Weise eine Anlage zur Erzeugung von trockenen, mit Primärluft gemischten Heizöldämpfen verwendet werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird die von einem Verdichter 50 komprimierte Luft in einen Erhitzer 52 geleitet, der indirekt über ein Wärmemittel erhitzt wird. Am. Ausgang dieses Erhitzers kann nun die Luft entnommen werden und über eine Reguliervorrichtung (schematisch in Form eines Ventils 118 in dem Rohr 219 zur Speisung des Sammelbehälters 117' dargestellt) in beliebig regelbarer Menge gegebenenfalls unter Zusatz von Kaltluft in regelbarer Menge den Rohren 115 zugeführt werden. Wenn die von dem Erhitzer 52 kommende Luft nicht die zur Einführung im unteren Teil des gebrannten Einsatzgutes ausreichende Temperatur aufweist, kann sie vor ihrem Einsatz noch stärker erhitzt werden.

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Bei der auf Fig. 9 dargestellten Anlage zur Erzeugung von trockenen, mit Primärluft gemischten Heizöldämpfen wird dieses Gemisch am Ausgang des Mischers 4-9 in einen wärmeisolierten Zwischenbehälter 55 geleitet, von dem aus es über Leitungen 34a zu den Windformen des Ofens geführt wird.

Es wurde jedoch in der Praxis festgestellt, daß ein derartiger Zwischenbehälter weggelassen werden kann und daß das in diesem ausmündende, vom Mischer 49 kommende Rohr direkt die beispielsweise zu den Rohren 111 führenden Rohre 34a parallel speisen kann. Die Rohre 34a können in mehrere Rohre aufgeteilt werden, wenn ihre Anzahl kleiner als die der Rohre 111 ist.

Eine zweite derartige Vorrichtung kann oberhalb der Sinterzone (im Fall von Dolomit) vorgesehen sein.Dadurch wird eine leidfce Abkühlung der Verbrennungsgase, die die Sinterzone durchquert haben und somit teilweise gespalten sind, und deren Rückbindung erreicht und eine zweite, sich von der Hauptheizzone unterscheidende automatische Heizzone geschaffen.

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Claims (20)

-25-Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Brennen insbesondere von Dolomit, Magnesia, Kalziumkarbonat oder Schamotte in einem senkrechten Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ofen zum Zweck der Verbrennung trockene Heizöldämpfe in Mischung mit Luft in einer Menge von weniger als 40 % der zur gesamten Verbrennung des Heizöls erforderlichen Luft mit einer Temperatur von ungefähr JOO bis 650 eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Heizöl zur Erzeugung des Dampf -Luft-Gemisches unter einem Druck von etwa 10 Bar auf eine Temperatur von etwa J=OO bis J50° gebracht wird, anschließend zur Erzeugung von Dampf bis auf atmosphärischen Druck oder einen etwas höheren Druck, beispielsweise etwa 0,5 Bsr, entspannt wird, wieder erhitzt und mit Heißluft gemischt wird, die vor, während oder nach dem Erhitzen zugeführt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erhitzen der Brennstoffdämpfe und Zusetzen eines Teils der heißen Primärluft dieser Mischung stufenweise zusätzliche heiße Primärluft zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vortergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verbrennungsgase mit hoher Temperatur 'oberhalb der Stelle, an v/elcher die Heizöl· dämpfe und die Primärluft eingeführt v/erden, insbesondere unterhalb oder am unteren Ende der Dekarbonisierungszone in den Ofen eingeführt werden, wenn das zu brennende Gestein ein Karbonat oder ein Karbonatgemisch ist.

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5. _ Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase durch vollständiges Verbrennen der Kopfprodukte der Heizöldestillation außerhalb der Brennkammer des Ofens erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu brennende Material in den Ofen so eingeführt und in ihm so geführt wird, daß es zunächst in Form eines Ringes und anschließend in Form einer vollen Säule nach unten sinkt, so daß das gesamte durch die Masse aufsteigende Gas am Umfang mehr

h Widerstand als in der Mitte findet, daß zum Brennen des Materials imuiteren Teil der Säule geeignete Temperaturen erzeugt werden, und daß die gebrannte Masse am unteren Ende dieser Säule ausgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil des Brenngutes von Brenngutstücken gebildet wird, die kleiner als die den Mittelteil der Säule bildenden Stücke sind.

,8. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Windformen (53a, 33b» 108), die mit einer Vorrichtung (40-55) ^zur Einführung von trockenen Heizöldämpfen und Luft verbunden sind.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem oberen Teil ein axial angeordnetes, oben und unten offenes Rohr (5, 30) vorgesehen ist, das nicht mit dem Schornstein verbunden ist.

10. Ofen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Durchmesser etwa 0,5 bis 2 m beträgt,und daß in seinem unteren Teil, vorzugsweise etwa im Drit-

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tel seiner Nutzhöhe, Öffnungen zur Zufuhr von Heizgasen oder Verbrennungsdämpfen vorgesehen sind.

11. Ofen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine im oberen Teil des Ofens vorgesehene Beschickungsvorrichtung insbesondere in Form eines rotierenden zweifachen Trichters (9, 10), welche die kleineren Einsatzstücke (8) außerhalb des Rohres (5» 30) und die größeren (7) innerhalb des Rohres einfüllen kann.

12. Ofen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Austragvorrichtung, die aus einer Bodenplatte (20) besteht, deren Umfangsbereich (20a) eben ist und zur besseren Steuerung der Abwärtsbewegung des Brenngutes und zu seiner Abbremsung in der Mitte eine Erhebung (21) aufweist.

13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (20) drehbar ist und gegebenenfalls an ihrem Umfang (20a) mit Zähnen versehen ist, die zum Zusammenarbeiten mit einer ringförmigen feststehenden oder gegebenenfalls um die Bodenplatte rotierenden Zahnung (27) bestimmt ist.

Ofen nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß unter jeder Windform (33, 108) eine Rinne (112) vorgesehen ist.

15· Ofen nach einem der Ansprüche 8 bis 14 mit im oberen Teil eines unterhalb der eigentlichen Brennzone befindlichen Bereichs größeren Durchmessers vorgesehenen Windformen zur Zufuhr eines heißen, gegebenenfalls in Verbrennung befindlichen Gemisches aus trockenen Heizöldämpfen und Primärluft, dadurch gekennzeichnet, daß

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in der Innenwandung des Ofens unterhalb jeder Windform (108) im wesentlichen senkrecht'verlaufende, vom unte-. ren Ende der Wandung ausgehende und in die betreffende Windform mündende Rinne (112) vorgesehen ist, die mit einer Vorrichtung (116-119) kombiniert ist, mit welcher senkrecht unter jeder Rinne in das gebrannte Material Heißluft in beliebig regelbarer Menge und gegebenenfalls mit einer ebenfalls beliebig regelbaren Temperatur einführbar ist.

16. Ofen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Ofens ein am unteren Ende des Ein- f satzgutes eine Luftansaugung erzeugender Unterdruck herrscht, und daß die Heißluft gegebenenfalls unter atmosphärischem Druck oder einem höheren Druck einführbar ist (Fig. 10 und 11).

17« Ofen nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rinnen (112) ebensgroß oder etwas größer als die der Mündungen der Windformen (108) ist.

18. Ofen nach einem der Ansprüche 15 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Windformen (108) die Form von Schlitzen aufweisen,die nicht breiter und vorzugsweise schmaler als die darunter anschließenden Rinnen (112) sind.

19. Ofen nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Windformen (108) in den Ofen mündenden Vorkammern (109) sich von innen nach außen ausweiten.

20. Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammern (109) einen sich stärker ausweitenden, eine Wirbelzone bildenden Abschnitt (11Oc, 11Od) auf-

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