DE19547186C1 - Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von SchüttgutInfo
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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
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19547186A DE19547186C1 (de) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19547186A DE19547186C1 (de) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19547186C1 true DE19547186C1 (de) | 1996-12-19 |
Family
ID=7780420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19547186A Expired - Fee Related DE19547186C1 (de) | 1995-12-16 | 1995-12-16 | Verfahren und Vorrichtung zum indirekten Vorwärmen von Schüttgut |
Country Status (1)
Country | Link |
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