DE19547186C1 - Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut, insbesondere aus der Gruppe Gemenge und Altglasscherben, durch heiße Abgase für die Beschickung von Glasschmelzöfen, bei dem das Schüttgut durch mindestens eine senkrechte Förderstrecke in Berührung mit mindestens einer von den Abgasen beheizten geschlossenen Trennwand von einem Be­ schickungsbereich zu einem Entnahmebereich abwärts geführt wird.

Das Vorwärmen von Gemenge und Glasscherben zusammen ist sehr vorteil­ haft, weil das Zusammenmischen von heißen Scherben und kaltem Gemenge vor dem Ofen, welches mit sehr viel Staubbildung verbunden ist, entfällt. Außerdem werden dann 100 Prozent des zu schmelzenden Gutes bereits auf eine Temperatur gebracht, die eine wesentliche Energieersparnis bei der Schmelze mit sich bringt.

Insbesondere ist bei steigendem Gemengeanteil die Gefahr einer Blockade in statischen Vorwärmern gegeben. Speziell bei indirekt beheizten Vorwärmern, in denen relativ enge Kanäle geschaffen werden müssen, um einen einiger­ maßen brauchbaren Wärmeübergang zu erreichen, kommt es leicht zum Ver­ stopfen dieser Kanäle. Insbesondere dann, wenn das Gemenge feucht ist und Wasser an irgendeiner Stelle des Gerätes kondensieren kann.

Durch die DE 10 69 346 A ist es bekannt, Gemenge für die Beschickung von Glasschmelzöfen mittels Zellenrädern und Zellenradschleusen durch einen senkrechten Schacht abwärts zu fördern und durch direkten Wärmeaustausch im Gegenstrom durch die Ofenabgase vorzuwärmen. Die bekannte Vorrich­ tung ist für einen indirekten Wärmeaustausch nicht geeignet, weil die Abdich­ tung der Förderstrecke gegenüber den Abgasen unter Einhaltung eines aus­ reichenden Wärmeüberganges nicht möglich ist.

Durch die DE 30 02 773 C2 ist ein Filter für Ofenabgase bekannt, dessen in ringförmigen Trögen etagenweise geschüttetes Filtermaterial auch als Einsatz­ material für einen nachfolgenden Arbeitsprozeß in dem Ofen verwendet wer­ den kann. Soweit es sich um heiße Abgase handelt, wird das Filtermaterial auch durch die Ofenabgase vorgewärmt. Das Wirkungsprinzip eines Filters setzt zwingend voraus, daß es sich hierbei wiederum um einen direkten Wär­ meaustausch handelt. Zur Vermeidung und Beseitigung von Verklumpungen besitzt das bekannte Filter einen drehbaren Einbau mit übereinander angeord­ neten Abstreifern, die in die gasdurchlässigen Zwischenräume zwischen den Trögen eingreifen und das abgestreifte Gut in ein exzentrisch rotierendes Fall­ rohr fördern, das mit einer Austragskammer in Verbindung steht. Die Begren­ zungswände der Tröge nehmen jedoch an dieser Drehbewegung nicht teil, sie sind vielmehr konzentrisch zur Welle der Abstreifer und des Fallrohres festste­ hend angeordnet.

Der direkte Wärmeaustausch, bei dem das Abgas in unmittelbaren Kontakt mit dem Beschickungsgut gebracht wird, hat jedoch erhebliche Nachteile, die den besseren Wärmeübergang in den Hintergrund drängen. Es erfolgt eine erheb­ liche Staubentwicklung und zusätzliche Belastung der Abgase durch mitgeris­ sene Stäube, bei Gemischen aus unterschiedlichen Komponenten kann eine partielle Entmischung erfolgen, und durch die Wirkung des Einsatzgutes als Filtermaterial werden die vom Einsatzgut aufgenommenen Schadstoffe wieder in den Arbeitsprozeß zurückgebracht, von wo sie gerade erst entfernt wurden. Neuerdings wurde festgestellt, daß bei Einsatzgut, das organische Beimen­ gungen, Metalle und Chlor (aus PVC) enthält, wie beispielsweise Altglas im Recyclingprozeß, äußerst gefährliche Dioxine durch Rekombination (De-novo- Synthese) gebildet werden. Um die schädlichen Abgase nicht unbehandelt in die Atmosphäre gelangen zu lassen, wären erhebliche Aufwendungen mit Ak­ tivkohlefiltern notwendig.

Der indirekte Wärmeaustausch über geschlossene Trennwände, d. h., der Wärmeaustausch in sogenannten Rekuperatoren, der der Erfindung zugrun­ deliegt, beruht auf völlig anderen physikalischen Wirkungsmechanismen, so daß die Erörterung weiteren Standes der Technik zum Thema "direkter Wär­ meaustausch" nicht weiter vertieft werden soll (Hierzu zählen beispielhaft noch die DE 36 26 076 A1; DE 40 00 358 C2; DE 40 39 608 C1; DE 42 13 481 C1).

Es sind durch die DE 42 30 232 C2 auch schon Mischformen zwischen direk­ ten und indirekten Vorwärmern bekanntgeworden. Hierbei wird ein Teil der Ofenabgase zur direkten Erwärmung über gepreßtes Einsatzgut in etagenför­ mig angeordneten Kratzerförderern geleitet. Durch die geringere Gasmenge wird die Staubbildung zwar reduziert, andererseits werden durch den freien Fall von Etage zu Etage jedoch wieder Feinteile freigesetzt, die sich dem Ab­ gasstrom beimischen. Die übrige Gasmenge wird zur Beheizung der Gehäu­ sewand benutzt, jedoch ist hierbei die übertragene Wärmemenge gering, da das Gut nicht mit diesen Wänden in Berührung steht.

Durch die DE 31 33 467 C2 und die US 4 353 726 A sind indirekte Vorwärmer bekannt, bei denen das Schüttgut in Säulenform in stationären senkrechten Schächten oder Rohren geführt wird, die im Kreuzgegenstrom von den Abga­ sen des Ofens umströmt werden. Zur Vermeidung von Verklumpungen und Verstopfungen schlägt die DE 31 33 467 C2 vor, einen Teil des aufgeheizten Schüttgutes durch einen Vertikalförderer in die Beschickungszone zurückzu­ transportieren und dem kalten Beschickungsgut beizumischen. Dadurch wer­ den jedoch das Volumen und der bauliche Aufwand des Vorwärmers entspre­ chend vergrößert, und bei inhomogenem Schüttgut steigt die Gefahr einer Ent­ mischung während des Rücktransportes.

Durch die DE 43 19 691 C1 ist es bekannt, bei geschlossenen Vorwärmern die entstehenden Brüden abzuziehen und sie in den Schmelzofen zurückzu­ führen. Dies kann entweder direkt geschehen oder in dem man die Brüden auf kürzestem Wege der Verbrennungsluft selbst zuführt. Die Verbrennungsluft, die der Flamme zugeführt wird, erreicht natürlich wesentlich höhere Tempera­ turen, so daß dabei mit absoluter Sicherheit gegeben ist, daß Dioxine und Furane nicht mehr existieren können.

Die bestehenden Anlagen haben gezeigt, daß eine Gemengevorwärmung ab ca. 50% Gemengeanteil nur noch mit einer Zwangsförderung möglich ist. Das heißt, das Gemenge muß ständig in Bewegung gehalten werden, damit es nicht an irgendeiner Stelle zur Konglomeration und Anbackungen kommen kann.

Durch die DE 32 17 414 C1 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei denen von Plattenheizkörpern be­ grenzte, oben und unten offene senkrechte Schächte zusammen mit den Plat­ tenheizkörpern in senkrechte und/oder waagrechte oszillierende Bewegungen versetzt werden, um ein Verklumpen des Schüttgutes und ein Verstopfen der Schächte durch anhaftendes Schüttgut und Brückenbildung zu unterdrücken. Der bauliche Aufwand ist jedoch in bezug auf den Durchsatz beträchtlich, weil eine Vielzahl elastischer Verbindungen zu den angeschlossenen Aggregaten hergestellt werden muß. Außerdem besteht die Gefahr, daß das Schüttgut durch die Rüttelbewegungen in den Schächten verdichtet und gegebenenfalls auch entmischt wird, wodurch das Nachrutschen des Schüttgutes erschwert und eine hohe Antriebsleistung erforderlich wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung anzugeben, durch die pro Zeiteinheit große Mengen an Schüttgut un­ terschiedlichster Zusammensetzungen hinsichtlich Partikelgröße, Material (Gemenge, Glasscherben) und Fremdstoffen (Papier, Metall, Kunststoff, Was­ ser) ohne Verstopfungen und bei hoher Wärmedurchgangszahl unter mög­ lichst weitgehender Ausnutzung des Wärmepotentials der Ofenabgase auf die Beschickungstemperatur für Ofenprozesse vorgewärmt werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß das Schüttgut in Form einer Ring­ strömung zwischen zwei geschlossenen, konzentrischen, rotationssymmetri­ schen Wänden geführt wird, die eine relative Drehbewegung um eine senk­ rechte Achse zueinander ausführen und von denen mindestens eine Wand durch die Abgase beheizt wird.

Mit dieser Verfahrensführung wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, d. h., pro Zeiteinheit können kontinuierlich große Mengen an Schüttgut unterschiedlichster Zusammensetzungen hinsichtlich Partikelgröße, Material (Gemenge, Glasscherben) und Fremdstoffen (Papier, Metall, Kunststoff, Was­ ser) ohne Verstopfungen und bei hoher Wärmedurchgangszahl unter weitge­ hender Ausnutzung des Wärmepotentials der Ofenabgase auf die Beschic­ kungstemperatur für Ofenprozesse vorgewärmt werden.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn:

• - die Drehbewegung eine kontinuierliche Drehbewegung ist,
• - die Drehzahl zwischen 1 und 10 Umdrehungen pro Stunde eingestellt wird, und/oder wenn
• - das Schüttgut im Beschickungsbereich durch eine um die senkrechte Achse rotierende Verteileinrichtung um diese Achse herum verteilt wird und wenn das Schüttgut während seiner Abwärtsbewegung durch mit der Verteileinrichtung rotierende Auflockerungselemente einer Durchmi­ schungsbewegung unterworfen wird.

Nachteilig beim Stand der Technik ist es weiterhin für Schüttgut und Verbren­ nungsluft, daß bei gesonderten Vorwärmern lange Abgasleitungen erforderlich sind, um die Zu- und Ableitungen zu diesen Vorwärmern zu gewährleisten. Das ist insbesondere wegen der Tatsache, daß es sich um hoch hitzebestän­ dige Stähle handeln muß, eine sehr kostenintensive Installation. Dazu kommt, daß diese Rohre auch noch isoliert werden müssen.

Um auch dieses Problem zusätzlich zu beseitigen, wird im Zuge einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die für den Verbrennungsvorgang in einem Glasschmelzofen benötigte Verbren­ nungsluft mittels mindestens eines Rekuperationsrohres, vorzugsweise mittels eines Kranzes von Rekuperationsrohren, durch die Abgase geführt wird.

Auf diese Weise wird ein beträchtlicher Teil der zu isolierenden, hoch hitzebe­ ständigen Rohre eingespart.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn:

• - beim Vorwärmen des Schüttgutes gebildete Brüden aus dem Beschic­ kungsbereich abgezogen und der Verbrennungsluft vor deren Eintritt in das mindestens eine Rekuperationsrohr beigemischt werden, und/oder
• - wenn in der Förderstrecke ein Unterdruck aufrechterhalten wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des eingangs angegebenen Verfahrens mit mindestens einer senkrechten Förderstrecke für das Schüttgut und mit mindestens einer gegenüber den Abgasen geschlosse­ nen und von diesen beheizbaren Trennwand, die sich von einem Beschic­ kungsbereich abwärts bis zu einem Entnahmebereich erstreckt.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungsge­ mäß dadurch gekennzeichnet, daß die Förderstrecke für das Schüttgut zur Bildung einer Ringströmung zwischen zwei geschlossenen, konzentrischen, rotationssymmetrischen Wänden gebildet ist, die relativ zueinander um eine senkrechte Achse drehbar sind und von denen mindestens eine Wand durch die Abgase beheizbar ist.

In den Spalt zwischen diesen beiden Wänden werden oben an einer Stelle das Gemenge und die Glasscherben eingegeben und durch Verteilerbleche, welche an der drehbaren Wand befestigt sind und deren Anzahl beliebig ge­ wählt werden kann, über den gesamten Spalt verteilt.

An der sich drehenden Wand sind innen Auflockerungselemente angebracht, welche so gebaut sind, daß sie dem Material einen sehr geringen Widerstand entgegensetzen, aber infolge ihrer Keilform das vorzuwärmende Gut sowohl vom Innenmantel abheben als auch etwas anheben, so daß kurzzeitig ein kleiner Hohlraum unter diesen Auflockerungselementen entsteht. Die Anzahl und die Anbringung dieser Auflockerungselemente kann frei gewählt werden, wobei es sinnvoll ist, sie dort einzusetzen, wo am ehesten mit einer Blockade gerechnet werden kann. Die bei der Drehung entstehenden Hohlräume erlau­ ben ein erleichtertes Abziehen der bei der Vorwärmung entstehenden Gase.

Die äußere sich drehende Wand kann entweder als glattes Rohr ausgeführt sein, dann können die Auflockerungselemente nach Bedarf über den ganzen Umfang und in der Höhe verteilt werden. Die äußere Wand kann aber auch mit besonderem Vorteil als Säule in Form von sich verjüngenden und wieder erweiternden konischen Ringen aufgebaut sein. Bei dieser Art des Aufbaus sind die Reibungskräfte zwischen dem äußeren und dem inneren Ring ver­ schieden und variieren mit der Form der äußeren Wand.

An den Stellen, an denen die Wand konisch nach innen verläuft, werden die Reibungskräfte auf dem konischen Ring größer als auf der inneren festste­ henden Wand sein, so daß ein Teil des Materials dort mitgenommen wird. Im Falle, daß die äußere Wand konisch nach außen verläuft, sind die Reibungs­ kräfte an der inneren Wand größer. Es kommt damit zu Relativbewegungen in dem Gut, was zu einer Durchmischung des Gutes führt und damit dafür sorgt, daß immer frisches Material an die innere, heiße Wand getragen wird.

Im Falle eines solchen Aufbaus ist es sinnvoll, die Auflockerungselemente exakt an die engste Stelle zu setzen, wobei die Anzahl dieser Elemente auf dem Umfang frei wählbar ist. Je mehr Auflockerungselemente eingesetzt wer­ den, um so sicherer ist es, daß keine Verstopfung auftreten kann, um so größer wird aber auch der Kraftbedarf zum Drehen der äußeren Wand.

Aufgrund der Tatsache, daß das Gemenge und die Glasscherben beim Ein­ gang oben auf dem Spalt gleichmäßig verteilt werden, wird jedes frische Ge­ menge zunächst im oberen Teil dieses Ringes lagern, so daß Wasser ver­ dampfen kann, solange das Gemenge noch auf der Oberfläche liegt. Dieser Raum wird vorzugsweise unter Unterdruck gehalten, damit die Brüden aus den Glasscherben sofort abgesaugt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn Labyrinthdichtungen mit Sandfüllung eingesetzt werden, um die abgesaugte Falschluftmenge so gering wie möglich zu halten.

Diese abgesaugten Brüden werden vorteilhafterweise durch einen kleinen Fil­ ter gesaugt und der Verbrennungsluft beigemischt. Über eine Stellklappe in der Ansaugleitung der Verbrennungsluft kann der Unterdruck im Brüdenab­ zugskanal eingestellt werden. Der Verbrennungsluftmotor ist zweckmäßiger­ weise frequenzgeregelt, damit die Luftmenge, welche in der Wanne benötigt wird, exakt eingestellt werden kann.

Die innere Wand des Vorwärmers ist nicht notwendigerweise gleichzeitig die innere Wand eines Rekuperators. Es ist aber vorteilhaft, wenn der Vorwärmer mit einem Rekuperator baulich vereint wird.

Dies geschieht in vorteilhafter Weise dadurch, daß auf der Abgasseite der be­ heizbaren Wand mindestens ein Rekuperationsrohr für die Vorwärmung der für den Verbrennungsvorgang im Glasschmelzofen benötigten Verbrennungs­ luft angeordnet ist.

Ein besonders guter Wirkungsgrad ergibt sich dann, wenn am oberen und am unteren Ende der beheizbaren Wand zur Achse konzentrische Ringkanäle an­ geordnet sind, zwischen denen sich ein zur Achse konzentrischer Kranz von äquidistant auf den Umfang der beheizbaren Wand verteilten Rekuperations­ rohren erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine ständige Abnahme der Temperatur von innen nach außen, so daß die Wärmeverluste an die Umgebungsluft ge­ ring sind.

Im Falle, daß keine Luft vorgewärmt werden soll, sei es, daß es sich bei der zu beschickenden Anlage um eine Regenerativwanne oder um eine sauerstoffbe­ heizte Wanne handelt, bei welcher überhaupt keine Luft vorgewärmt wird, ge­ nügt es, eine feststehende rohrförmige Wand zu haben, welche senkrecht steht und durch welche das Abgas hindurchgeleitet wird.

Da größere Vorwärmer normalerweise relativ große Durchmesser bis zu etwa 5 m haben, müßten für den Drehantrieb sehr große Zahnkränze angewendet werden, die relativ teuer sind, die auf der anderen Seite aber durchaus be­ kannt sind und bei Drehrohröfen in der Zementindustrie eingesetzt werden.

Eine billigere Alternative ist die im Ausführungsbeispiel dargestellte Lösung, mit Hilfe eines entsprechend geformten Zahnrades den äußeren isolierten Mantel über Zylinderstifte anzutreiben, die in dieses Zahnrad eingreifen und die an der Peripherie eines Lagerringes in bestimmten Abständen angebracht sind.

Diese Technik kann ohne weiteres angewandt werden, da die Umdrehungs­ geschwindigkeit sehr niedrig gewählt werden kann. Sie wird durch die Größe eines Ringraumes im Entnahmebereich bestimmt, welche über dem Auslaß mit einem Abstreifelement bestückt ist. Die pro Zeiteinheit abgestreifte Menge bemißt sich bei vorgegebenem Volumen nach der Umdrehungsgeschwindig­ keit dieses Ringraumes, der auch als Entnahmekammer bezeichnet werden kann. Deswegen wird der Ringraum zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß die Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen 1 und 10 Umdrehungen pro Stunde betragen. Damit ist die Umfangsgeschwindigkeit so niedrig, daß ein wesentlicher Verschleiß im Aggregat nicht erwartet werden kann.

Das Entleeren des Ringspaltes kann, wie in der Detailbeschreibung angege­ ben, durch mehrere Abstreifelemente durchgeführt werden, die über der Ent­ nahmekammer liegen und diese Entnahmekammer ständig füllen. Die Anzahl dieser Abstreifelemente bemißt sich nach dem Volumen der Kammer für das Schüttgut, die über der eigentlichen Entnahmekammer angeordnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel sind die Auflockerungselemente genau im engsten Querschnitt gezeigt. Das heißt natürlich nicht, daß diese Querschnitte ständig durch die Auflockerungselemente verdeckt sind, da die Auflockerungselemen­ te eine relativ kleine Dimension aufweisen.

Was die Investitionskosten angeht, so ist ersichtlich, daß beim Einsatz eines Röhrenrekuperators nur der drehbare Mantel zusätzlich gebraucht wird, wobei die innere Wand aus weniger hitzebeständigem Blech bestehen kann, weil diese Wand durch das Gemenge ständig gekühlt wird.

Beim Einsatz von Rekuperationsrohren wird die innere Wand nach außen hin abgeschirmt, so daß sie wesentlich niedrigere Temperaturen aufweist. Die nie­ drigere Temperatur an der inneren Wand führt auch dazu, daß es nicht zu Verklebungen kommt, wie sie normalerweise im Hochtemperaturbereich auf der Abgasseite der Rekuperatoren auftreten. Vielmehr wird der sich absetzen­ de Staub trocken sein und kann so wesentlich leichter als in normalen Rekuperatoren entfernt werden.

Ein zweiter Grund, warum der Erfindungsgegenstand wesentlich kostengünsti­ ger als herkömmliche Anlagen ist, bei denen Rekuperatoren und Vorwärmer getrennt betrieben werden, ist die Tatsache, daß keine zusätzliche Abgaslei­ tung benötigt wird. Die Größe des Aggregates richtet sich nach der Größe der einzusetzenden Rekuperatoren. Die Peripheriefläche ist dabei aber so groß, daß bei 20 bis 25 cm Spaltweite Verweilzeiten von 1 bis 2 Stunden oder mehr für das Schüttgut erreicht werden.

Es ist sinnvoll, den Vorwärmer im Gegenstrom sowohl für die Luft als auch für das Schüttgut zu betreiben, wobei auch Gleichstrom-Anordnungen durchaus denkbar sind, deren Wirkungsgrad allerdings nicht so hoch ist. Es ist dann vom Gleichstrom auszugehen, wenn die Eintrittstemperaturen in den Rekupe­ rator 900 bis 1000°C übersteigen.

Auf der anderen Seite können wesentlich höhere Kontakttemperaturen im Vor­ wärmer gefahren werden, als das bei herkömmlichen Vorwärmaggregaten möglich ist, wenn die Auflockerungselemente so angeordnet werden, daß sie mindestens einmal pro Umdrehung jede Stelle an der Oberfläche der inneren Wand bestreichen. Im unteren Teil, in dem die höchsten Wandtemperaturen zu erwarten sind, können auch mehrere Auflockerungselemente pro Umfang angebracht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend an­ hand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch den vollständigen Vorwär­ mer,

Fig. 2 den Vorwärmer nach Fig. 1 im schematisierten Zusammen­ wirken mit einem Brüdenfilter, einem Verbrennungsluftgebläse und einer Glasschmelzanlage,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch Fig. 1 entlang der Ebene A-A,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch Fig. 1 entlang der Ebene B-B,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch Fig. 1 entlang der Ebene C-C,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus der beheizbaren Wand im Zusammenwirken mit einem der Auf­ lockerungselemente,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Antriebes der drehbaren Wand und

Fig. 8 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der drehbaren Wand mit einem Verteilungsmuster der Auflockerungselemente mit Blickrichtung auf die Innenseite.

In Fig. 1 sind ein Einlaßstutzen 1 und ein Auslaßstutzen 2 für die Ofenabga­ se dargestellt, zwischen denen sich eine feststehende und geschlossene hohl­ zylindrische Wand 3 größeren Durchmessers befindet. An den Übergangs­ stellen sind Ringkanäle 4 und 5 für die Verteilung der kalten (oben) und für die Sammlung der vorgewärmten Verbrennungsluft (unten) angeordnet. Diese Ringkanäle 4 und 5 sind innerhalb der Wand 3, also im Abgasraum 6, durch einen achsparallelen Kranz von äquidistant auf den Umfang verteilten Reku­ perationsrohren 7 verbunden, von denen nur die beiden diametral gegen über­ liegenden gezeigt sind. Die Zufuhr der Kaltluft erfolgt über eine Kaltluftleitung 8, die Abfuhr der vorgewärmten Verbrennungsluft über eine Heißluftleitung 9. Die Temperatur und Zusammensetzung der Verbrennungsluft kann durch die beigemischten Brüden beeinflußt werden, worauf nachfolgend noch eingegan­ gen wird.

Unterhalb des Ringkanales 4 ist ein weiterer Ringkanal 10 für den Abzug der Brüden über eine Brüdenleitung 11 angeordnet. Unterhalb des Ringkanales 4 befindet sich eine obere Labyrinthdichtung 12, deren drehbarer Teil mit einer äußeren Wand 13 verbunden ist.

Am unteren Ende der inneren, beheizbaren Wand 3 sind ein Stützring 14 und darunter ein Ringflansch 15 befestigt, in dem eine Abzugsöffnung 16 und ein Abzugskanal 17 für das vorgewärmte Schüttgut angeordnet sind. Die Teile ge­ hören zu einem Entnahmebereich 18. Die gesamte stationäre Baugruppe ruht auf einem Tragrahmen 19.

Am oberen Ende der Wand 3 befindet sich ein Beschickungskanal 20, der mit mindestens einem Bunker für das Schüttgut und mit einer Dosier- und Misch­ einrichtung für die einzelnen Komponenten des Schüttgutes verbunden ist (nicht dargestellt).

Unterhalb des Beschickungskanales 20 befindet sich eine Verteileinrichtung 21 mit einem mit der äußeren Wand 13 umlaufenden Kranz von radial ein­ wärts gerichteten Verteilerschaufeln 22 (siehe auch Fig. 3). Die zuletzt be­ schriebenen Elemente bilden Teile eines Beschickungsbereiches 23. Zwi­ schen dem Beschickungsbereich 23 und dem Entnahmebereich 18 befindet sich die eigentliche Förderstrecke 24.

Die drehbare äußere Wand 13 besteht aus einer Säule von hohlen Kegel­ stümpfen 25 und 26, die alternierend an ihren größeren und kleineren Durch­ messern gasdicht miteinander verbunden sind. Die Basisflächen des obersten und des untersten Kegelstumpfes weisen zur Bildung einer Trichterwirkung nach oben. An den Stellen engster Querschnitte sind an der äußeren Wand 13 Auflockerungselemente 27 befestigt, die anhand von Fig. 6 noch näher beschrieben werden, und die in einem Verteilungsmuster nach Fig. 8 an der Innenfläche der drehbaren Wand 13 angeordnet sind.

Unterhalb der äußeren Wand 13 befindet sich an dieser ein Kranz von ein­ wärts gerichteten Abstreifelementen 28, deren innere Enden tangential zu der inneren Wand 3 verlaufen, und zwar - bezogen auf den Drehsinn - in einer Richtung, daß das Schüttgut nach außen über den äußeren Rand des Stütz­ ringes 14 in einen Ringraum 29 abgestreift wird, der sich unterhalb des Stütz­ ringes 14 befindet (Fig. 4).

Die äußere Wand 13 ist von einem Isoliermantel 30 umgeben, der an seinem unteren Ende den im Durchmesser größeren Ringraum 29 trägt. Zu diesem gehört ein ringförmiger Boden 31, der sich gleichfalls mit dem Ringraum 29 dreht und über eine weitere, nur angedeutete Labyrinthdichtung 32 mit dem feststehenden Ringflansch 15 in abgedichteter Drehverbindung steht. Durch die Drehung des Bodens 31 wird das darauf ruhende Schüttgut gegen ein orts­ festes, bogenförmiges Abstreifelement 33 gefördert und in Richtung auf die Achse A′-A′ in die Abzugsöffnung 16 gelenkt.

Der Isoliermantel 30 ist von einem Lagerring 34 umgeben, der sich auf minde­ stens drei Stützrollen 35 auf einem Traggestell 36 abstützt. Dadurch kann die gesamte Baugruppe mit der Verteileinrichtung 21, der äußeren Wand 13, dem Ringraum 29 und dem Isoliermantel 30 in Drehung um die Achse A′-A′ versetzt werden. Auch der Ringraum 29 ist von einem Isoliermantel 30a umgeben. Na­ hezu die gesamte Vorrichtung ist rotationssymmetrisch zur Achse A′-A′ ausge­ bildet.

Aus Fig. 2 ist noch zu ersehen, daß der Antrieb für die beschriebene Drehbe­ wegung aus einem Elektromotor 37 und einem Getriebe 38 besteht. Das Zu­ sammenwirken des Getriebes 38 mit dem Lagerring 34 ist in Fig. 7 erläutert. Der Motor 37 ist frequenzgesteuert und erlaubt die Anpassung der Drehzahl der äußeren Wand 13 an die verfahrensspezifischen Gegebenheiten.

Kalte Verbrennungsluft wird über eine Leitung 39 angesaugt und über ein Ge­ bläse 40 in den oberen Ringkanal 4 gedrückt. Die Brüden werden aus dem Ringkanal 10 über die Brüdenleitung 11 und einen Filter 41 von dem gleichen Gebläse 40 angesaugt, so daß zumindest im oberen Teil der Förderstrecke 24 ein Unterdruck ausgebildet wird. Dieser Unterdruck und die Luftmenge sind durch eine Drosselklappe 42 regelbar und können an den Bedarf der symbo­ lisch dargestellten Schmelzanlage 43 angepaßt werden. Dieser wird das vor­ gewärmte und getrocknete Schüttgut über eine Förderstrecke 44 zugeführt, die vorgewärmte Verbrennungsluft über die Heißluftleitung 9.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus der inneren, durch das Abgas beheizbaren, feststehenden Wand 3 und eines der in geringem Abstand "s" von wenigen Millimetern an der Außenseite dieser Wand 3 entlang in Richtung des Pfeiles 45 beweglichen Auflockerungselemente 27. Diese sind als Winkelstücke aus­ gebildet, deren in Drehrichtung voreilende Kante 46 scharfkantig ist. Scharf­ kantig ist auch die waagrechte Oberkante 47. Die nacheilende Fläche 48 ist stumpf ausgebildet. Der waagrechte Schenkel 49 besitzt eine Anschweiß­ fläche 50, mittels welcher das Auflockerungselement 27 mit der hier nicht dar­ gestellten drehbaren Wand 13 verbunden ist.

Die dem Schüttgut ausgesetzte Außenseite der Wand 3 kann noch mit Vor­ sprüngen 51 versehen sein, die den Wärmeübergang und die Durchmischung des Schüttgutes verbessern helfen. Zusätzlich kann durch eine bestimmte An­ zahl, Formgebung und/oder einen bestimmten Anstellwinkel erreicht werden, daß diese Vorsprünge 51 die Förderwirkung in Achsrichtung vergrößern oder einen zurückhaltenden Effekt auf das Schüttgut ausüben, was wiederum einen Einfluß auf den Durchsatz und die Verweilzeit hat. Auch die dem Abgas aus­ gesetzte Innenseite der Wand 3 kann mit weiteren Vorsprüngen 52 versehen sein, die gleichfalls den Wärmeübergang verbessern helfen. Auch hier kann durch Anzahl, Formgebung und/oder Anstellwinkel eine Richtwirkung und/oder Verwirbelung im Abgas herbeigeführt werden. Durch die Wirkung der Vor­ sprünge 51 und/oder 52 kann auch der Wärmeübergang in den Zwischen­ räumen zwischen den Vorsprüngen 51 und 52 beeinflußt werden.

Fig. 7 zeigt, daß auf der äußeren Zylinderfläche des Lagerringes 34 eine endlose Reihe von Zylinderstiften 53 angeordnet ist, in die ein Zahnrad 54 ein­ greift, das auf der Antriebswelle 55 des Getriebes 38 sitzt (Fig. 2).

Aus Fig. 8 geht noch ein beispielhaftes Verteilungsmuster der Auflockerungs­ elemente 27 hervor. Durch deren Anzahl, Größe und die Abstände "d" in Um­ fangsrichtung und "h" in Achsrichtung sowie durch die Staffelung kann ein wei­ terer Einfluß auf den Wärmeübergang und/oder die Förderleistung der Vorrich­ tung bzw. die Verweilzeit des Schüttgutes in dem die Förderstrecke 24 bilden­ den Ringspalt zwischen den Wänden 3 und 13 ausgeübt werden.

Bezugszeichenliste

1 Einlaßstutzen
2 Auslaßstutzen
3 Innere Wand
4 Ringkanal (oben)
5 Ringkanal (unten)
6 Abgasraum
7 Rekuperationsrohre
8 Kaltluftleitung
9 Heißluftleitung
10 Ringkanal (Brüden)
11 Brüdenleitung
12 Labyrinthdichtung
13 Äußere Wand
14 Stützring
15 Ringflansch
16 Abzugsöffnung
17 Abzugskanal
18 Entnahmebereich
19 Tragrahmen
20 Beschickungskanal
21 Verteileinrichtung
22 Verteilerschaufeln
23 Beschickungsbereich
24 Förderstrecke
25 Kegelstümpfe
26 Kegelstümpfe
27 Auflockerungselemente
28 Abstreifelemente
29 Ringraum
30 Isoliermantel
30a Isoliermantel
31 Boden
32 Labyrinthdichtung
33 Abstreifelement
34 Lagerring
35 Stützrollen
36 Traggestell
37 Elektromotor
38 Getriebe
39 Leitung (Luft)
40 Gebläse
41 Filter
42 Drosselklappe
43 Schmelzanlage
44 Förderstrecke
45 Pfeil
46 Voreilende Kante
47 Oberkante
48 Nacheilende Fläche
49 Waagr. Schenkel
49a Senkr. Schenkel
50 Anschweißfläche
51 Vorsprünge
52 Vorsprünge
53 Zylinderstifte
54 Zahnrad
55 Antriebswelle

Claims (26)

1. Verfahren zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut, insbesondere aus der Gruppe Gemenge und Altglasscherben, durch heiße Abgase für die Beschickung von Glasschmelzöfen, bei dem das Schüttgut durch minde­ stens eine senkrechte Förderstrecke (24) in Berührung mit mindestens einer von den Abgasen beheizten geschlossenen Trennwand (3) von ei­ nem Beschickungsbereich (23) zu einem Entnahmebereich (18) abwärts geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut in Form einer Ringströmung zwischen zwei geschlossenen, konzentrischen, rotations­ symmetrischen Wänden (3, 13) geführt wird, die eine relative Drehbewe­ gung um eine senkrechte Achse (A′-A′) zueinander ausführen und von de­ nen mindestens eine Wand (3) durch die Abgase beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbe­ wegung eine kontinuierliche Drehbewegung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh­ zahl zwischen 1 und 10 Umdrehungen pro Stunde eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schütt­ gut im Beschickungsbereich (23) durch eine um die senkrechte Achse (A′-A′) rotierende Verteileinrichtung (21) um diese Achse herum verteilt wird, und daß das Schüttgut während seiner Abwärtsbewegung durch mit der Verteileinrichtung (21) rotierende Auflockerungselemente (27) einer Durchmischungsbewegung unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Verbrennungsvorgang in einem Glasschmelzofen benötigte Verbren­ nungsluft mittels mindestens eines Rekuperationsrohres (7) durch die Abgase geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vor­ wärmen des Schüttgutes gebildete Brüden aus dem Beschickungsbe­ reich (23) abgezogen und der Verbrennungsluft vor deren Eintritt in das mindestens eine Rekuperationsrohr (7) beigemischt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der För­ derstrecke (24) ein Unterdruck aufrechterhalten wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit min­ destens einer senkrechten Förderstrecke (24) für das Schüttgut und mit mindestens einer gegenüber den Abgasen geschlossenen und von die­ sen beheizbaren Trennwand (3), die sich von einem Beschickungsbe­ reich (23) abwärts bis zu einem Entnahmebereich (18) erstreckt, da­ durch gekennzeichnet, daß die Förderstrecke (24) für das Schüttgut zur Bildung einer Ringströmung zwischen zwei geschlossenen, konzen­ trischen, rotationssymmetrischen Wänden (3, 13) gebildet ist, die relativ zueinander um eine senkrechte Achse (A′-A′) drehbar sind und von denen mindestens eine Wand (3) durch die Abgase beheizbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ schickungsbereich (23) eine um die senkrechte Achse (A′-A′) drehbare Verteileinrichtung (21) angeordnet ist und daß im weiteren Verlauf des Strömungsweges (24) des Schüttgutes in der Nähe der beheizbaren Wand (3) mit der Verteileinrichtung (21) drehbare Auflockerungselemen­ te (27) angeordnet sind, die durch das Schüttgut hindurch bewegbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abgasseite der beheizbaren Wand (3) mindestens ein Rekuperationsrohr (7) für die Vorwärmung der für den Verbrennungsvorgang im Glas­ schmelzofen benötigten Verbrennungsluft angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ schickungsbereich (23) eine Abzugseinrichtung (Ringkanal 10) für beim Vorwärmen des Schüttgutes gebildete Brüden aus dem Schüttgut ange­ ordnet ist, und daß die Abzugseinrichtung über eine Brüdenleitung (11) mit der Saugseite eines Gebläses (40) für die Verbrennungsluft ver­ bunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand (3) der Förderstrecke (24) feststehend angeordnet und die äußere Wand (13) um die innere Wand (3) abgedichtet drehbar gelagert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand (13) am oberen und am unteren Ende durch Labyrinth­ dichtungen (12, 32) gegenüber der inneren Wand (3) abgedichtet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am obe­ ren und am unteren Ende der beheizbaren Wand (3) zur Achse (A′-A′) konzentrische Ringkanäle (4, 5) angeordnet sind, zwischen denen sich ein zur Achse (A′-A′) konzentrischer Kranz von äquidistant auf den Um­ fang der beheizbaren Wand (3) verteilten Rekuperationsrohren (7) er­ streckt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eine der Wände (3) aus einem Hohlzylinder besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eine der Wände (13) aus einer Säule von hohlen Kegelstümpfen (25, 26) besteht, die alternierend an ihren größeren und kleineren Durch­ messern gasdicht miteinander verbunden sind.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die innere beheizbare Wand (3) der Förderstrecke (24) aus dem Hohlzylinder und die äußere Wand (13) aus der Säule hohler Kegel­ stümpfe besteht.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand (13) mindestens an den Stellen der engsten Quer­ schnitte der Förderstrecke (24) mit den Auflockerungselementen (27) versehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ teileinrichtung (21) aus einem mit der äußeren Wand (13) drehbaren Kranz von einwärts gerichteten Verteilerschaufeln (22) besteht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am unte­ ren Ende der Förderstrecke (24) an der inneren feststehenden Wand (3) ein Stützring (14) für das Schüttgut befestigt ist und daß unterhalb der äußeren Wand (13) ein mit dieser drehbarer Kranz von Abstreifelemen­ ten (28) angeordnet ist, durch die das Schüttgut über den äußeren Rand des Stützringes (14) in einen darunter liegenden Ringraum (29) abstreif­ bar ist, dessen ringförmiger Boden (31) mit der äußeren Wand (13) um einen an der inneren Wand (3) befestigten Ringflansch (15) drehbar ist, in dem sich eine Abzugsöffnung (16) für das Schüttgut befindet, und daß in diesem Ringraum (29) ein weiteres ortsfestes Abstreifelement (33) an­ geordnet ist, durch das das Schüttgut vom drehbaren ringförmigen Bo­ den (31) in Richtung auf die Achse (A′-A′) zur Abzugsöffnung (16) trans­ portierbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ lockerungselemente (27) als Winkelstücke ausgebildet sind, deren in Drehrichtung voreilende Kante (46) scharfkantig und deren nacheilende Fläche (48) stumpf ausgebildet sind und die mittels ihres waagrechten Schenkels (49) an der drehbaren Wand (13) befestigt sind und mit ihrem senkrechten Schenkel (49a) in geringem Abstand "s" an der fest­ stehenden Wand (3) entlang bewegbar sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Auflockerungselementen (27) mit Abständen in Umfangs­ richtung und in Richtung der Achse (A′-A′) gestaffelt an der drehbaren Wand (13) angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere drehbare Wand (13) von einem Lagerring (34) getragen ist, der sich auf Stützrollen (35) eines Traggestelles (36) abstützt, und daß dieser La­ gerring (34) über formschlüssige Eingriffselemente (53, 54) mit einem Antrieb in Verbindung steht.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die form­ schlüssigen Eingriffselemente aus einem Kranz von Zylinderstiften (53) und einem hierzu komplementären Zahnrad (54) bestehen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die drehbare äußere Wand (13) von einem Isoliermantel (30, 30a) um­ geben ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die be­ heizbare Wand (3) auf mindestens einer Seite mit Vorsprüngen (51, 52) versehen ist.