DE202005014318U1

DE202005014318U1 - Drehrohrofen für die Herstellung von Aktivkohle

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Publication number: DE202005014318U1
Application number: DE202005014318U
Authority: DE
Original assignee: Bluecher GmbH
Current assignee: Bluecher GmbH
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2015-09-13

Abstract

Drehrohr (1), insbesondere für einen Drehrohrofen zur Herstellung von Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) außenseitig mit mindestens einem Verstärkungselement (8) zur Stabilisierung des Drehrohres (1) im Betriebszustand versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehrohr, insbesondere für einen Drehrohrofen zur Herstellung von Aktivkohle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Drehrohrofen mit einem solchen Drehrohr. Ein solches Drehrohr bzw. ein solcher Drehrohrofen eignet sich insbesondere zu Zwecken der Verwendung zur Herstellung von Aktivkohle.
Aktivkohle ist aufgrund ihrer recht unspezifischen adsorptiven Eigenschaften das am meisten angewandte Adsorbens. Gesetzliche Auflagen, aber auch das steigende Bewußtsein der Verantwortung für die Umwelt, führen zu einem steigenden Bedarf an Aktivkohle.
Dabei wird die Aktivkohle zunehmend sowohl im zivilen wie auch im militärischen Bereich angewendet. Im zivilen Bereich kommt die Aktivkohle beispielsweise für die Aufreinigung von Gasen, Filteranlagen für die Klimatisation, Autofiltern etc. zur Anwendung, während im militärischen Bereich die Aktivkohle Verwendung in Schutzmaterialien aller Art findet (z. B. Atemschutzmasken, Schutzabdeckungen und Schutzbekleidungsstücken aller Art, wie z. B. Schutzanzügen etc.)
Aktivkohle wird im allgemeinen durch Carbonisierung (synonym auch als Schwelung, Pyrolyse oder Verkokung bezeichnet) und nachfolgende Aktivierung geeigneter kohlenstoffhaltiger Ausgangsmaterialien erhalten. Dabei werden solche Ausgangsmaterialien bevorzugt, die zu ökonomisch vernünftigen Ausbeuten führen. Denn die Gewichtsverluste durch Abspalten flüchtiger Bestandteile bei der Carbonisierung und durch den Abbrand beim Aktivieren sind erheblich. Für weitere Einzelheiten zur Herstellung von Aktivkohle kann beispielsweise verwiesen werden auf H. v. Kienle und E. Bäder, Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung, Enke Verlag Stuttgart, 1980.
Die Beschaffenheit der erzeugten Aktivkohle – fein- oder grobporig, fest oder brüchig etc. – hängt vom kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterial ab. Übliche Ausgangsmaterialien sind beispielsweise Kokosnußschalen, Holzabfälle, Torf, Steinkohle, Peche, aber auch besondere Kunststoffe, wie z. B. sulfonierte Po lymere, die unter anderem bei der Herstellung von Aktivkohle in Form von Körnchen oder Kügelchen eine große Rolle spielen.
Aktivkohle wird in verschiedenen Formen verwendet: Pulverkohle, Splitterkohle, Kornkohle, Formkohle und seit Ende der 1970er Jahre auch korn- und kugelförmige Aktivkohle (sogenannte "Kornkohle" bzw. "Kugelkohle"). Kornförmige, insbesondere kugelförmige Aktivkohle hat gegenüber anderen Formen von Aktivkohle wie Pulver-, Splitterkohle und dergleichen eine Reihe von Vorteilen, die sie für bestimmte Applikationen wertvoll oder sogar unverzichtbar macht: Sie ist rieselfähig, enorm abriebfest und staubfrei und sehr hart. Kornkohle, insbesondere Kugelkohle, ist wegen ihrer speziellen Form, aber auch wegen der extrem hohen Abriebfestigkeit für besondere Einsatzgebiete, so z. B. Flächenfiltermaterialien für Schutzanzüge gegen chemische Gifte oder Filter für niedrige Schadstoffkonzentrationen in großen Luftmengen, sehr gefragt.
Bei der Herstellung von Aktivkohle, insbesondere Kornkohle und Kugelkohle, wird in den meisten Fällen von geeigneten Polymeren ausgegangen. Bevorzugt kommen sulfonierte Polymere, insbesondere sulfonierte divinylbenzolvernetze Styrolpolymere, zum Einsatz, wobei die Sulfonierung auch in situ in Gegenwart von Schwefelsäure bzw. Oleum erreicht werden kann. Als geeignetes Ausgangsmaterial dienen z. B. Ionenaustauscherharze bzw. deren Vorstufen, bei denen es sich zumeist um divinylbenzolvernetzte Polystyrolharze handelt, wobei im Falle der fertigen Ionenaustauscher die Sulfonsäuregruppen bereits im Material vorhanden sind und im Falle der Ionenaustauschervorstufen noch durch Sulfonierung eingeführt werden müssen. Die Sulfonsäuregruppen spielen eine entscheidende Funktion, da ihnen die Rolle eines Vernetzers zukommen, indem sie bei der Carbonisierung abgespalten werden. Nachteilig und problematisch sind aber insbesondere die großen Mengen an freigesetzten Schwefeldioxid sowie die damit unter anderem verbundenen Korrosionsprobleme in den Herstellapparaturen.
Üblicherweise erfolgt die Herstellung von Aktivkohle in Drehrohröfen. Diese weisen beispielsweise eine Eintragsstelle für die Rohstoffbeschickung am Ofenanfang und eine Austragsstelle für das Endprodukt am Ofenende auf.
Bei den herkömmlichen Prozessen zur Herstellung von Aktivkohle nach dem Stand der Technik werden bei der diskontinuierlichen Herstellung sowohl die Carbonisierung als auch die nachfolgende Aktivierung in einem Drehrohr durchgeführt.
Bei der Carbonisierung, welcher einer Phase der Vorcarbonisierung bzw. Vorschwelung vorangehen kann, erfolgt die Umwandlung des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials zu Kohlenstoff, d. h. mit anderen Worten wird das Ausgangsmaterial verkohlt. Bei der Carbonisierung der zuvor genannten organischen Polymere auf Basis von Styrol und Divinylbenzol, die vernetzende funktionelle chemische Gruppen, welche bei ihrer thermischen Zersetzung zu freien Radikalen und somit zu Vernetzungen führen, insbesondere Sulfonsäuregruppen, enthalten, werden – unter Abspaltung flüchtiger Bestandteile, wie insbesondere SO₂ – die funktionellen chemischen Gruppen, insbesondere Sulfonsäuregruppen, zerstört, und es bilden sich freie Radikale, die eine starke Vernetzung bewirken – ohne die es keinen Pyrolyserückstand (= Kohlenstoff) gäbe. Geeignete Ausgangspolymere der vorgenannten Art sind insbesondere Ionenaustauscherharze (z. B. Kationenaustauscherharze bzw. saure Ionenaustauscherharze, vorzugsweise mit Sulfonsäuregruppen, so z. B. Kationenaustauscherharze auf Basis sulfonierter Styrol/Divinylbenzol-Copolymere) bzw. deren Vorstufen (d. h. die unsulfonierten Ionenaustauscherharze, welche vor oder bei der Carbonisierung noch mit einem geeigneten Sulfonierungsmittel, wie z. B. Schwefelsäure und/oder Oleum, sulfoniert werden müssen). Im allgemeinen wird die Pyrolyse unter inerter Atmosphäre (z. B. Stickstoff) oder allenfalls leicht oxidierender Atmosphäre durchgeführt. Gleichermaßen kann es vorteilhaft sein, während der Carbonisierung, insbesondere bei höheren Temperaturen (z. B. im Bereich von etwa 500 °C bis 650 °C), zu der Inertatmosphäre eine kleinere Menge an Sauerstoff, insbesondere in Form von Luft (z. B. 1 bis 5 %), zuzugeben, um eine Oxidation des carbonisierten Polymerskeletts zu bewirken und auf diese Weise die nachfolgende Aktivierung zu erleichtern.
Aufgrund der bei der Carbonisierung abgespaltenen sauren Reaktionsprodukte (z. B. SO₂) ist diese Stufe des Herstellungsprozesses der Aktivkohle extrem korrosiv in bezug auf das Ofenmaterial und stellt höchste Ansprüche in bezug auf die Korrosionsbeständigkeit des Drehrohrofenmaterials.
Der Carbonisierung schließt sich dann die Aktivierung des carbonisierten Ausgangsmaterials an. Das Grundprinzip der Aktivierung besteht darin, einen Teil des bei der Schwelung generierten Kohlenstoffs selektiv und gezielt unter geeigneten Bedingungen abzubauen. Hierdurch entstehen zahlreiche Poren, Spalten und Risse, und die auf die Masseneinheit bezogene Oberfläche der Aktivkohle nimmt erheblich zu. Bei der Aktivierung wird also ein gezielter Abbrand der Kohle vorgenommen. Da bei der Aktivierung Kohlenstoff abgebaut wird, tritt bei diesem Vorgang ein zum Teil erheblicher Substanzverlust ein, welcher unter optimalen Bedingungen gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Porosität ist und eine Zunahme der inneren Oberfläche (Porenvolumen) der Aktivkohle bedeutet. Die Aktivierung erfolgt daher unter selektiv bzw. kontrolliert oxidierenden Bedingungen. Übliche Aktivierungsgase sind im allgemeinen Sauerstoff, insbesondere in Form von Luft, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid sowie Gemischen diese Aktivierungsgase. Den Aktivierungsgasen können gegebenenfalls Inertgase (z. B. Stickstoff) zusesetzt werden. Um eine technisch ausreichend hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu erzielen, wird die Aktivierung im allgemeinen bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt, insbesondere im Temperaturbereich von 700 °C bis 1.200 °C, vorzugsweise 800 °C bis 1.100 °C. Dies stellt hohe Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit des Drohrohrofenmaterials.
Da das Drehrohrofenmaterial also einerseits den sehr korrosiven Bedingungen der Carbonisierungsphase als auch den Hochtemperaturbedingungen der Aktivierungsphase standhalten muß, kommen für die Herstellung des Drehrohrofens nur solche Materialien zum Einsatz, welche eine gute Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit aufweisen, d. h. insbesondere Stähle, welche eine gute Beständigkeit gegenüber chemisch aggressiven Materialien, insbesondere eine gute Korrosionsbeständigkeit, sowie eine gute Hochtemperaturbeständigkeit in einem einzigen Material vereinen.
Trotz der Hochtemperaturbeständigkeit der für das Drehrohr üblicherweise eingesetzten Materialien, insbesondere Stahl, führen die hohen Betriebstemperaturen bei der Aktivkohleherstellung, die bis zu 1.200 °C oder sogar mehr erreichen können, dazu, daß diese Materialien bzw. der Stahl unter diesen extremen Temperaturen relativ weich werden und an Formstabilität verlieren und infolgedessen zu einer gewissen Anfälligkeit in bezug auf mechanische Deformationen neigen. Verfahrensimmanent treten bei der Aktivherstellung starke Druckdifferenzen und Druckschwankungen auf: Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß einerseits gasförmige Abbauprodukte generiert werden und andererseits Reaktions- bzw. Prozeßgase zugeführt werden müssen und unter wechselnden Druckbedingungen (z. B. Atmosphärendruck und reduziertem Druck bzw. Vakuum) gearbeitet wird, wobei die Druckverhältnisse nicht über die gesamte Verfahrensdauer der Aktivkohleherstellung konstantgehalten werden können. Dies führt teilweise dazu, daß die nicht unerheblichen Druckdifferenzen und Druckschwankungen im Betriebszustand eine Deformation des Drehrohres bewirken können. Dies kann zu Schäden an der Drehrohrapparatur und zu einer vorzeitigen Materialermüdung führen, und zum anderen sind die Prozeßführung und die Prozeßkontrolle hierdurch nicht unerheblich erschwert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Apparatur bzw. ein Drehrohr zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches sich insbesondere für die Herstellung von Aktivkohle eignet, wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen.
Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung ein Drehrohr nach Anspruch 1 vor. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Drehrohrofen nach Anspruch 24, welcher das Drehrohr nach der vorliegenden Erfindung umfaßt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit ein Drehrohr, insbesondere für einen Drehrohrofen zur Herstellung von Aktivkohle, wobei das Drehrohr außenseitig mit mindestens einem Verstärkungselement zur Stabilisierung des Drehrohres im Betriebszustand versehen ist. Somit wird ein Drehrohr mit Verstärkungselementen bereitgestellt, das im Betriebszustand, insbesondere unter extremen Temperaturbedingungen, formstabil ist und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformationen aufweist.
Denn die Anmelderin hat überraschenderweise herausgefunden, daß die mechanische Stabilität bzw. die Formstabilität des Drehrohres im Betriebszustand, insbesondere auch unter extremen Bedingungen (wie sie z. B. bei der Aktivkohleherstellung auftreten), beträchtlich verbessert werden kann, wenn das Drehrohr an seiner Außenseite bzw. Außenwandung mit mindestens einem Verstärkungselement, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Verstärkungselementen, versehen wird.
Auf diese Weise wird ein Drehrohr geschaffen, welches mechanischen Deformationen besser widerstehen kann und resistenter auch gegenüber starken Druckdifferenzen und Druckschwankungen ist und somit auch unter Betriebsbedingungen formstabil ist. Das erfindungsgemäße Drehrohr weist folglich eine verbesserte Lebensdauer mit verringerter Tendenz zur vorzeitigen Materialermüdung auf. Auch sind infolgedessen die Prozeßführung und Prozeßkontrolle erleichtert.
Weitere Vorteile, Eigenschaften, Aspekte, Besonderheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigt:
1 eine schematische Seitenansicht eines Drehrohrofens nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Schnitt (1) sowie Ausschnitte a), b), c) und d) von verschieden ausgebildeten, erfindungsgemäß bevorzugten Ausgestaltungen der Verstärkungselemente;
2A einen radialen Querschnitt durch das Drehrohr;
2B einen vergrößerten Ausschnitt des in 2A gekennzeichneten Bereiches;
3A–C eine schematische Darstellung von Profilen von Mischelementen mit unterschiedlich ausgebildeten Befestigungsabschnitten sowie eine schematische Darstellung der Verstärkungselemente.
1, 2A, 2B sowie 3A bis 3C zeigen ein Drehrohr 1 nach der vorliegenden Erfindung, welches in einem Drehrohrofen zur Herstellung von Aktivkohle verwendet werden kann. Wie den Abbildungen zu entnehmen ist, ist das erfindungsgemäße Drehrohr 1 außenseitig mit mindestens einem Verstärkungselement 8 zur Stabilisierung des Drehrohres 1 im Betriebszustand versehen.
Wie den 1, 2A, 2B sowie 3A bis 3C weiterhin zu entnehmen ist, können im Innenraum 2 des Drehrohres 1 Mischelemente 3 für die Umwälzung bzw. Durchmischung von in dem Innenraum 2 des Drehrohres 1 befindlichem Beladungsgut 4 angeordnet sein. Bei den Mischelementen 3 kann es sich erfindungsgemäß beispielsweise um Umwälz- oder Wendebleche, welche synonym auch als Materialleitbleche bezeichnet werden, handeln. Das Drehrohr 1 kann Durchbrechungen 5 aufweisen, welche der Aufnahme von Befestigungsabschnitten 6 der Mischelemente 3 dienen. Vorzugsweise sind die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 mit dem Drehrohr 1 außenseitig verschweißt. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Mischelemente 3 das Drehrohr 1 radial durchgreifen und insbesondere außen bzw. außenseitig mit dem Drehrohr 1 verschweißt sind.
Das Drehrohr 1 als solches kann insbesondere in der Art ausgebildet sein, wie es in der DE 10 2004 036 109.6 vom 24. Juli 2004 beschrieben ist, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Was das Verstärkungselement 8 anbelangt, so dient dieses zur mechanischen Stabilisierung des Drehrohres 1, insbesondere wenn dieses im Betriebszustand hohen Temperaturen und starken Druckschwankungen bzw. Druckdifferenzen ausgesetzt ist. Auf diese Weise wird somit aufgrund der erfindungsgemäßen Ausstattung des Drehrohres 1 mit mindestens einem Verstärkungselement 8 eine gegenüber dem Stand der Technik signifikant verbesserte Formstabilität bzw. Beständigkeit des Drehrohres 1 gegenüber Deformationen, insbesondere im Betriebszustand, gewährleistet.
Das Verstärkungselement 8 kann derart ausgebildet sein, daß das Drehrohr 1 in seinem Querschnitt und/oder in seiner Längserstreckung stabilisiert wird. Wie in den 1 sowie 2A und 2B zu sehen ist, kann sich das Verstärkungselement 8 peripher um das Drehrohr 1 erstrecken. Dabei kann sich das Ver stärkungselement 8 beispielsweise senkrecht oder geneigt zur Drehachse des Drehrohres 1 erstrecken, wodurch eine Verstärkung bzw. Stabilisierung des Querschnittes des Drehrohres 1 realisiert wird. Was den Begriff "peripher" betrifft, so bezieht sich dieser auf eine umfangsmäßige Anordnung des Verstärkungselementes 8 auf der Außenseite bzw. Außenwandung des Drehrohres 1.
Was die Anordnung des Verstärkungselementes 8 betrifft, so ist dieses gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform koaxial zum Drehrohr 1 angeordnet, wie 1 und 2A zeigen. Somit sind das Verstärkungselement 8 und das Drehrohr 1 in der Querschnittsfläche konzentrisch zueinander angeordnet.
Weiterhin verdeutlichen die Ausschnittsvergrößerungen a) bis d) von 1 sowie 2A, daß sich das Verstärkungselement 8 vorzugsweise zumindest im wesentlichen vollständig über den Umfang des Drehrohres 1 erstreckt. Gleichermaßen ist es jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch möglich, daß sich das Verstärkungselement 8 abschnittsweise, beispielsweise segmentartig, über den Umfang des Drehrohres 1 erstreckt.
1 und 2A zeigen, daß das Verstärkungselement 8 gemäß einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform ringförmig ausgebildet ist. Dabei kann das Verstärkungselement 8 beispielsweise als Ringflansch bzw. nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet sein. Um ein enges und das Drehrohr 1 stabilisierendes Anliegen des Verstärkungselementes 8 auf der Außenwandung des Drehrohres 1 zu gewährleisten, sollte dabei der Innendurchmesser des Verstärkungselementes 8 zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Drehrohres 1 entsprechen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine ring- oder hohlzylindrische Ausbildung des Verstärkungselementes 8 beschränkt. So kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, daß das Verstärkungselement 8 rippenartig oder schraubenlinienförmig ausgebildet ist. Bei einer schraubenlinienförmigen Ausbildung des Verstärkungselementes 8 erstreckt sich das Verstärkungselement 8 gewissermaßen helixartig in Längsrichtung des Drehrohres 1 um dessen Umfang; auch bei dieser, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungs form können das Verstärkungselement 8 und das Drehrohr 1 koaxial zueinander verlaufen bzw. angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann sich das Verstärkungselement 8 axial entlang des Drehrohres 1 erstrecken, wodurch insbesondere eine Stabilisierung des Drehrohres 1 in seiner Längserstreckung erreicht wird. Dabei kann sich das Verstärkungselement 8 insbesondere über die gesamte Länge des Drehrohres 1 erstrecken. Was die axiale Anordnung des Verstärkungselementes 8 betrifft, so kann das Verstärkungselement 8 bei dieser, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform beispielsweise parallel zur Dreh- bzw. Längsachse des Drehrohres 1 auf der Außenwandung des Drehrohres 1 angeordnet sein.
Wie 1 sowie 3A, 3B und 3C zeigen, weist das Verstärkungselement 8 als solches z. B. einen zumindest im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnitt des Verstärkungselementes 8 auf die Schnittfläche gemäß einem Schnitt in Radialebene des Verstärkungselementes 8 bezieht. Die Höhe bzw. Breite des Querschnittes des Verstärkungselementes 8 kann in weiten Grenzen variieren. Erfindungsgemäß bevorzugt können die Höhe und Breite des Querschnittes des Verstärkungselementes 8 beispielsweise 0,5 cm bis 10 cm, vorzugsweise 0,5 cm bis 8 cm, bevorzugt 1 cm bis 6 cm, besonders bevorzugt 1 cm bis 5 cm, betragen. Erfindungsgemäß kann der Querschnitt z. B. quadratisch ausgebildet sein, es ist jedoch gleichermaßen möglich und erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Höhe und die Breite des Querschnittes des Verstärkungselementes 8 unterschiedlich sind. Hierbei ist es bevorzugt, daß die Höhe des Querschnittes des Verstärkungselementes 8 größer ist als dessen Breite. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch grundsätzlich möglich, daß der Querschnitt des Verstärkungselementes 8 zumindest im wesentlichen kreisförmig bzw. rund ausgebildet ist, beispielsweise nach Art eines kreisförmig geschlossenen Stahldrahtes.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Verstärkungselement 8 mit dem Drehrohr 1 über eine Schweißverbindung 9 verschweißt, wie in den 1, 2A, 2B sowie 3A bis 3C zu sehen ist. Hierdurch wird eine dauerhafte Verbindung zwischen Verstärkungselement 8 einerseits und Drehrohr 1 andererseits gewährleistet. Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform verläuft die Schweißverbindung 9 entlang einer Kontaktlinie des Verstärkungselementes 8 mit dem Drehrohr 1 unterbrechungsfrei, wie es insbesondere in den Ausschnittsvergrößerungen a) bis d) gemäß 1 sowie in 2A zu sehen ist. Alternativ ist aber auch eine abschnittsweise bzw. segmentartige Schweißverbindung 9 des Verstärkungselementes 8 mit dem Drehrohr 1 oder eine punktförmige Ausbildung der Schweißverbindung 9 zur dauerhaften Befestigung des Verstärkungselementes 8 auf dem Drehrohr 1 möglich.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, daß die Schweißverbindung 9 mindestens zwei Schweißschichten 9a, 9b aufweist, wie es in 2B und der Ausschnittsvergrößerung gemäß 3A zu sehen ist. Auf diese Weise entsteht somit gewissermaßen eine doppelte Schweißverbindung 9 mit Schweißschichten 9a, 9b. Für die verschiedenen Schweißschichten 9a, 9b können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Für diesbezügliche Ausführungen kann auf die nachfolgenden Ausführungen betreffend die Verschweißung der Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 mit dem Drehrohr 1 verwiesen werden.
Weitere Verbindungsarten zwischen Verstärkungselement 8 einerseits und Drehrohr 1 sind dem Fachmann hinlänglich bekannt: Hierzu können beispielsweise Verschrauben, Vernieten und dergleichen angeführt werden. Erfindungsgemäß ist jedoch eine solche Verbindung zwischen Verstärkungselement 8 und Drehrohr 1 bevorzugt, welche die Hülle des Drehrohres 1 nicht durchstößt.
Wie in der 1 zu sehen ist, kann das Drehrohr 1 eine Mehrzahl von Verstärkungselementen 8 aufweisen. Dabei kann die Anzahl an Verstärkungselementen 8 insbesondere zwei bis zehn, vorzugsweise zwei bis acht, besonders bevorzugt drei bis sechs, betragen. Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Verstärkungselemente 8 gleichmäßig voneinander beabstandet bzw. äquidistant sind. Sofern anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt erforderlich, kann gleichermaßen eine ungleichmäßige Beabstandung der Verstärkungselemente 8 vorgesehen sein: So kann beispielsweise bei besonders beanspruchten Abschnitten des Drehrohres 1 eine größere Anzahl von Verstärkungselementen 8 pro Längeneinheit des Drehrohres 1 befestigt sein.
Das Verstärkungselement 8 kann aus Metall, vorzugsweise Stahl, bestehen. Erfindungsgemäß bevorzugt kann das Verstärkungselement 8 aus demselben Material wie das Drehrohr 1 bestehen. Das Verstärkungselement 8 bzw. das Drehrohr 1 können besonders bevorzugt aus hochtemperaturbeständigem Stahl bestehen. Aufgrund des gleichen Materials weisen das Verstärkungselement 8 sowie das Drehrohr 1 zumindest im wesentlichen gleiche Ausdehnungskoeffizienten auf, so daß im Betriebszustand, d.h. bei sehr hohen Temperaturen, keine zusätzlichen Materialbeanspruchungen aufgrund eines unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten des Verstärkungselementes 8 einerseits und des Drehrohres 1 andererseits auftreten. Außerdem wird hierdurch die Kompatibilität der Schweißverbindung verbessert.
Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß zur optimierten Temperaturkontrolle bzw. zur Verbesserung des Abkühlverhaltens des Drehrohres 1 das Verstärkungselement 8 als Kühlelement bzw. Kühlkörper ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Verstärkungselement 8 zusätzlich mit Kühlrippen versehen sein, die aufgrund der Oberflächenvergrößerung zu einem besseren Wärmeabgabeverhalten des Verstärkungselementes 8 und damit des Drehrohres 1 führen.
Wie zuvor ausgeführt und wie in den 1, 2A, 2B sowie 3A bis 3C veranschaulicht, können im Innenraum 2 des Drehrohres 1 Mischelemente 3, beispielsweise Wendebleche, für die Umwälzung bzw. Durchmischung von Beladungsgut 4 angeordnet sein. Dabei können die Mischelemente 3 das Drehrohr 1 radial durchgreifen und insbesondere außen mit dem Drehrohr 1 verschweißt sein. Hierzu kann das Drehrohr 1 Durchbrechungen 5 zur Aufnahme von Befestigungsabschnitten 6 der Mischelemente 3 aufweisen, wobei die Befestigungsabschnitte 6 mit dem Drehrohr 1 außenseitig verschweißt sein können.
Wie die Ausschnittsvergrößerungen a) bis d) von 1 verdeutlichen, können die Verstärkungselemente 8 in verschiedener Art und Weise auf dem Drehrohr 1 angeordnet sein.
So ist der Ausschnittsvergrößerungen a) von 1 zu entnehmen, daß das Verstärkungselement 8 ringförmig ist und das Drehrohr 1 vollumfänglich um schließt bzw. umfaßt, wobei es nicht in Kontakt mit den fakultativ vorgesehenen Mischelementen 3 bzw. deren Befestigungsabschnitten 6 steht.
Die Ausschnittsvergrößerungen b) bis d) von 1 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen, wonach das Verstärkungselement 8 außen mit mindestens einem Befestigungsabschnitt 6 verbunden ist bzw. mit dem Befestigungsabschnitt 6 in Kontakt steht. Die Verbindung des Verstärkungselementes 8 mit dem Befestigungsabschnitt 6 kann dabei bevorzugt mittels einer Schweißverbindung, welche eine Fortsetzung der Schweißverbindung 9 sein kann, erfolgen.
Die außenseitige Verbindung des Verstärkungselementes 8 mit mindestens einem Befestigungsabschnitt 6, insbesondere deren Verschweißung, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Mischelemente 3 bzw. deren Befestigungsabschnitte 6 erfolgen: Die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 ragen außenseitig aus dem Drehrohr 1 vor. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, daß die Verschweißung der Befestigungsabschnitte 6 mit dem Drehrohr 1 zur Gewährleistung einer einwandfreien Funktion des Drehrohres 1 gasdicht ausgebildet ist.
Die Ausschnittsvergrößerungen b) bis d) von 1 verdeutlichen weiterhin die unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten des Verstärkungselementes 8 in bezug auf das Mischelement 3 bzw. dessen Befestigungsabschnitt 6: So zeigt die Ausschnittsvergrößerung b) von 1 eine Anordnung, nach welcher sich der Befestigungsabschnitt 6 beidseitig gewissermaßen senkrecht zum Verstärkungselement 8 erstreckt und das Verstärkungselement 8 somit beispielsweise zumindest im wesentlichen mittig zu dem sich in Richtung der Dreh- bzw. Längsachse des Drehrohres 1 erstreckenden Befestigungsabschnitt 6 angeordnet ist bzw. den Befestigungsabschnitt 6 sozusagen "kreuzt". Um ein flächiges Anliegen der Innenfläche des Verstärkungselementes 8 auf der Außenseite des Drehrohres 1 zu gewährleisten, kann gemäß dieser Ausführungsform das Verstärkungselement 8 mindestens eine Aussparung 10 zur Aufnahme des Befestigungsabschnittes 6 aufweisen. Das erfindungsgemäße Verstärkungselement 8 kann im Bereich der Aussparung 10 mit dem Befesti gungsabschnitt 6, beispielsweise mittels einer Verschweißung, dauerhaft verbunden sein.
Gemäß Ausschnittsvergrößerung c) von 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform zu sehen, nach welcher das Verstärkungselement 8 im Bereich des Befestigungsabschnittes 6 eine Unterbrechung bzw. Durchbrechung aufweist. In diesem Fall liegen die Querschnitte des Verstärkungselementes 8 gewissermaßen stumpf an der Längsseite des Befestigungsabschnittes 6 an. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Verschweißung der Kontaktflächen von Verstärkungselement 8 einerseits und Befestigungsabschnitt 6 andererseits vorgesehen sein.
Schließlich zeigt Ausschnittsvergrößerung d) von 1 eine weitere erfindungsgemäße Anordnung des Verstärkungselementes 8 auf dem Drehrohr 1, wonach das ringförmig ausgebildete Verstärkungselement 8 mit seiner Seitenwandung an der kurzen Seite des Befestigungsabschnittes 6 eines Mischelementes 3 anliegt. Dabei kann es vorgesehen sein, daß das Verstärkungselement 8 im Bereich der Kontaktstelle mit dem Befestigungsabschnitt 6 verschweißt ist. Auch gemäß dieser Ausführungsform kann gegebenenfalls eine Aussparung des Verstärkungselementes 8 vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Durch die gegebenenfalls vorgesehene Befestigung des Verstärkungselementes 8 an den Befestigungsabschnitten 6 der Mischelemente 3 resultiert eine zusätzliche Stabilisierung des Drehrohres 1, da die jeweiligen Elemente – Verstärkungselement 8 einerseits und Befestigungsabschnitt 6 bzw. Mischelement 3 andererseits – sozusagen ineinandergreifen und sich somit gewissermaßen zusätzlich stabilisieren. Hierdurch wird insbesondere auch eine Stabilisierung der mechanisch stark beanspruchten Mischelemente 3 erreicht, so daß hierdurch eine zusätzliche Verlängerung der Apparaturlebensdauer gewährleistet wird.
Wie in 2A dargestellt, kann das Verstärkungselement 8 auch mit einer Mehrzahl an Mischelementen 3 bzw. deren Befestigungsabschnitten 6 verbunden sein: So ist gemäß 2A das Verstärkungselement 8 mit dem in der Querschnittsfläche oben und unten liegenden Mischelementen 3 verbunden, während die seitlich angeordneten Mischelemente 3 in der Projektionsebene hinter dem Verstärkungselement 8 liegen.
Die vorliegende Erfindung erfaßt auch solche Ausführungsformen, wonach mindestens ein insbesondere ringförmiges Verstärkungselement 8 mit einer Mehrzahl an Mischelementen 3 bzw. deren Befestigungsabschnitten 6 verbunden sind, so daß das Verstärkungselement 8 im übrigen von dem Drehrohr 1 beabstandet und somit gewissermaßen nur an den Mischelementen 3 fixiert ist.
Gemäß einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Drehrohr 1 eine Mehrzahl, beispielsweise mindestens zwei, vorzugsweise drei bis sechs ringförmige Verstärkungselemente 8, insbesondere aus vorzugsweise hochtemperaturbeständigen Stahl, auf, wobei sich die Verstärkungselemente 8 peripher um das Drehrohr 1 und/oder senkrecht zur Drehachse des Drehrohres 1 erstrecken. Dabei sind die Verstärkungselemente 8 der Längserstreckung des Drehrohres 1 angeordnet und vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungselemente 8 mit dem Drehrohr 1 außenseitig über eine Schweißverbindung 9 verschweißt. Somit ist das Drehrohr 1 zur mechanischen Stabilisierung insbesondere bei Druckschwankungen durch von außen auf das Drehrohr 1 aufgeschweißte Verstärkungselemente 8, beispielsweise in der Art von Stahlringen oder Stahlbändern, verstärkt. Die Verstärkungselemente 8 in Form von Stahlringen oder Stahlbändern können beispielsweise die Mischelemente 3 bzw. die Befestigungsabschnitte 6 sozusagen "kreuzen"; an diesen sogenannten "Kreuzungsbereichen" können die Stahlringe oder Stahlbänder Aussparungen aufweisen.
Was die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen Mischelemente 3 betrifft, so sind diese im Innenraum 2 des Drehrohres 1 befindlich und sind vorteilhafterweise über den Innenraum 2 des Drehrohres 1 verteilt angeordnet, so daß eine optimale Umwälzung bzw. Durchmischung des Beladungsgutes 4 im Betriebszustand gewährleistet ist. Die Mischelemente 3 können über ihre Befestigungsabschnitte 6 mit dem Drehrohr 1 durch außenseitige Verschweißung dauerhaft verbunden sein. Die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 sind sozusagen durch die in der Wandung des Drehroh res 1 befindlichen Durchbrechungen 5 durchgesteckt und ragen insbesondere außenseitig ein wenig heraus bzw. hervor, so daß eine außenseitige Verschweißung der Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 mit dem Drehrohr 1 (d. h. also mit der Außenwandung des Drehrohres 1) bzw. dem Verstärkungselement 8 ermöglicht wird.
Die außenseitige Anbringung der Verschweißung 7 der Mischelemente 3 ist mit einer Reihe von Vorteilen verbunden: Zum einen wird durch die außenseitige Verschweißung vermieden, daß die Verschweißungsstelle bzw. Schweißnaht den im Inneren 2 des Drehrohres 1 im Betriebszustand vorherrschenden aggressiven Bedingungen bei der Aktivkohleherstellung – korrosive saure Gase und hohe Temperaturen – ausgesetzt ist. Durch die außenseitige Anbringung der Verschweißung ist es außerdem möglich, diese ohne weiteres von außen – auch im Betriebszustand – zu warten bzw. zu überprüfen und bei Bedarf auszubessern bzw. reparieren. Schließlich können auf diese Weise optimale Schweißmaterialien zum Einsatz kommen, welche eine gute und sichere dauerhafte Verbindung Mischelemente 3/Drehrohr 1 bzw. Mischelemente 3/Verstärkungselemente 8 gewährleisten, aber ansonsten den im Betrieb vorherrschenden korrosiven Hochtemperaturbedingungen im Inneren 2 des Drehrohres 1 nicht ohne weiteres dauerhaft standhalten würden.
Wie aus 1 und insbesondere den 2A und 2B ersichtlich, erfolgt die außenseitige Verschweißung der Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 mit dem Drehrohr 1 über einen Schweißabschnitt 7. Dieser Schweißabschnitt 7 weist vorteilhafterweise mindestens zwei Schweißschichten bzw. zwei Schweißnähte 7a, 7b auf. Die beiden Schweißschichten bzw. Schweißnähte 7a, 7b sind vorteilhafterweise übereinander angeordnet bzw. aufgebracht. Es entstehen somit doppelte Schweißschichten bzw. Schweißnähte 7a, 7b. Dies hat den Vorteil, daß für die verschiedenen Schweißschichten 7a, 7b unterschiedliche Materialien eingesetzt werden können. Beispielsweise können auf diese Weise Schweißmaterialien unterschiedlicher Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt bzw. miteinander kombiniert werden, wobei die innere Schweißschicht 7a vorteilhafterweise korrosions- und hochtemperaturbeständig sein sollte, während eine Korrosionsbeständigkeit bei der äußeren Schweißschicht 7b nicht in dem selben Maße gefordert ist. Durch die Verwendung mehrerer Schweißschichten bzw. Schweißnähte 7a, 7b wird eine dichte, insbesondere gasdichte und zuverlässige Verschweißung der Verbindungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 mit dem Drehrohr 1 erreicht. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine der beiden Schweißschichten 7a, 7b austenitisch, insbesondere vollaustenitisch, und die andere ferritisch-austenitisch ausgebildet. Besonders bevorzugt wird die innere Schweißschicht 7a austenitisch, insbesondere vollaustenitisch, und die äußere Schweißschicht 7b ferritisch-austenitisch ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verschweißung durch Auftragsschweißen (z. B. durch Elektrodenschweißen). Im allgemeinen erfolgt die Verschweißung derart, daß der Scheißabschnitt 7 zumindest im wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Im allgemeinen sind die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 derart ausgebildet, daß sie außenseitig vorragen. Mit anderen Worten ragen die Befestigungsabschnitte 6 über die äußere Wandung des Drehrohres 1 heraus bzw. hinaus, was eine gute Verschweißbarkeit und eine gute Verankerung der Befestigungsabschnitte 6 ermöglicht.
Die Durchbrechungen 5 in der Wandung des Drehrohres 1, welche zur Aufnahme der Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 dienen, sind im allgemeinen schlitzartig ausgebildet. Durch diese insbesondere schlitzartigen Durchbrechungen 5 können dann die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 durchgesteckt sein, vorteilhafterweise so, daß die Befestigungsabschnitte 6 vorragen, d. h. ein wenig von der äußeren Ummantelung des Drehrohres abstehen, damit sie besser verschweißt werden können. Dies ist in den 2A und 2B ersichtlich.
Was die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 anbelangt, so sind verschiedene Ausgestaltungen möglich, um eine sichere Verbindung der Befestigungsabschnitte 6 mit dem Drehrohr 1 zu gewährleisten: Einige davon sind in den 3A bis 3C dargestellt. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, daß sich die Befestigungsabschnitte 6 der Mischelemente 3 über die gesamte Anlage- oder Umfangslänge der Mischelemente 3 erstrecken; in diesem Fall sind die Befestigungsabschnitte 6 vollständig durch die Durchbrechungen 5 in der Wandung des Drehrohrofens 1 durchgesteckt, und eine solche Ausführungsform ist in 3A dargestellt. Alternativ besteht die Möglichkeit, daß die Befestigungsabschnitte 6 kürzer als die Anlage- oder Umfangslänge der Mischelemente 3 sind; solche Ausführungsformen sind in den 3B und 3C dargestellt. In den letztgenannten Fällen gemäß 3B und 3C können die Mischelemente 3 beispielsweise eine Schulter am Übergang zum Befestigungsschnitt 6 aufweisen, welche insbesondere zur Anlage an die Innenseite bzw. Innenwandung des Drehrohres 1 dient. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Mischelemente 3 jeweils mehrere, in unterschiedliche Durchbrechungen 5 eingreifende Befestigungsabschnitte 6 aufweisen, wie dies beispielsweise in 3C dargestellt ist.
Was die Mischelemente 3 anbelangt, so können diese beispielsweise schaufel- oder plattenartig ausgebildet sein, um eine sichere und intensive durch Mischung und Umwälzung des Beladungsgutes 4 zu gewährleisten. Gemäß einer Ausführungsform verlaufen die Mischelemente zumindest im wesentlichen in Radialrichtung des Drehrohres 1, was eine besonders intensive Durchmischung des Beladungsgutes 4 gewährleistet. Als Mischelemente 3 können beispielsweise Bleche, insbesondere gewinkelte Bleche (Winkelbleche), verwendet werden, welche in der Art einer Schaufel das Beladungsgut 4 durchmischen. Dies ist dem Fachmann als solches bekannt.
Was das Drehrohr 1, die Mischelemente 3 und das Verstärkungselement 8 anbelangt, so bestehen diese vorteilhafterweise aus hochtemperatur- und korrosionsbeständigem Material, insbesondere Stahl. Denn sowohl das Drehrohr 1 als auch die Mischelemente 3 müssen den extrem korrosiven Bedingungen der Carbonisierungsphase und den Hochtemperaturbedingungen der Aktivierungsphase bei der Herstellung von Aktivkohle standhalten. Beispiele für geeignete hochtemperatur- und korrosionsbeständige Stähle, aus denen das Drehrohr 1 und/oder die Mischelemente 3 und/oder das bzw. die Verstärkungselemente 8 hergestellt werden können, sind hochlegierte Stähle, d. h. Stähle mit mehr als 5 % Legierungselementen. Beispiele hierfür sind hochlegierte Chrom- und Chrom/Nickel-Stähle, vorzugsweise mit einem Chrom- und/oder Nickelanteil über 10 %, insbesondere über 15 %, besonders bevorzugt über 20 %, bezogen auf die Legierung. Bevorzugt werden als Material für die Herstellung des Drehrohres 1 und/oder der Mischelemente 3 und/oder das bzw. die Verstärkungselemente 8 ferritische oder ferritisch-austenitische Stähle mit gutem Korrosions- und Hochtemperaturverhalten verwendet.
Des weiteren weist das erfindungsgemäße Drehrohr 1 vorteilhafterweise Einlaß- und Auslaßeinrichtungen zum Einführen und Auslassen sowie Durchleiten von Gasen auf, beispielsweise zum Einleiten von Inertgasen für die Carbonisierungsphase bei der Aktivkohleherstellung und zum Einleiten von Oxidationsgasen für die Aktivierungsphase bei der Aktivkohleherstellung. Dies ist in den Figuren nicht dargestellt.
Zu einer verbesserten Wartung des Innenraums 2 des Drehrohres 1 kann dieses in der Wandung des Drehrohres ein sogenanntes Mannloch aufweisen, welches dicht mit dem Drehrohr 1 verschließbar ist und so das Einsteigen von Wartungspersonal in den Innenraum 2 des Drehrohres 1 außerhalb des Betriebs ermöglicht. Dies ist in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt. Auf diese Weise wird eine Wartung auch des Innenraums 2 des Drehrohres 1 auf einfache Weise gewährleistet.
Wie zuvor beschrieben, wird das Drehrohr 1 nach der vorliegenden Erfindung insbesondere in Drehrohröfen zur Herstellung von Aktivkohle verwendet. Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit ein Drehrohrofen, welcher das zuvor beschriebene Drehrohr 1 nach der vorliegenden Erfindung aufweist.
Das zuvor beschriebene Drehrohr 1 bzw. der dieses Drehrohr 1 enthaltende Drehrohrofen eignet sich insbesondere zu Zwecken der Verwendung zur Herstellung von Aktivkohle. Wie im Einleitungsteil der vorliegenden Erfindung beschrieben, erfolgt die Herstellung der Aktivkohle im allgemeinen durch Carbonisierung (synonym auch als Pyrolyse, Schwelung oder Verkokung bezeichnet) und nachfolgende Aktivierung kohlenstoffhaltiger Ausgangsmaterialien, insbesondere organischer Polymere, so z. B. sulfonierter organischer Polymere (z. B. sulfonierter divinylbenzolvernetzter Polystyrole), welche in dem Drehrohr bzw. Drehrohrofen nach der vorliegenden Erfindung carbonisiert und nachfolgend aktiviert werden. Dabei wird die Carbonisierung im allgemeinen bei Temperaturen von 100 °C bis 750 °C, insbesondere 150 °C bis 650 °C, vorzugsweise 200 °C bis 600 °C, durchgeführt, vorzugsweise unter inerter oder allenfalls leicht oxidierender Atmosphäre, wie im einleitenden Teil beschrieben. Dabei kann der Carbonisierung noch eine Stufe der Vorcarbonisierung bzw. Vorschwelung vorgeschaltet sein. Die Aktivierung wird da gegen im allgemeinen bei Temperaturen von 700 °C bis 1.200 °C, insbesondere 800 °C bis 1.100 °C, vorzugsweise 850 °C bis 1.000 °C, durchgeführt. Die Carbonisierung wird – wie im einleitenden Teil beschrieben – im allgemeinen unter kontrolliert bzw. selektiv oxidierenden Bedingungen, insbesondere unter kontrolliert oxidierender Atmosphäre, durchgeführt. Als geeignete Ausgangspolymere der vorgenannten Art sind insbesondere Ionenaustauscherharze (z. B. Kationenaustauscherharze bzw. saure Ionenaustauscherharze, vorzugsweise mit Sulfonsäuregruppen, so z. B. Kationenaustauscherharze auf Basis sulfonierter Styrol/Divinylbenzol-Copolymere) bzw. deren Vorstufen (d. h. die unsulfonierten Ionenaustauscherharze, welche vor oder bei der Carbonisierung noch mit einem geeigneten Sulfonierungsmittel, wie z. B. Schwefelsäure und/oder Oleum, sulfoniert werden müssen) zu nennen. Für weitere diesbezügliche Einzelheiten kann auf obige Ausführungen im einleitenden Teil verwiesen werden.
Die außenseitige Anbringung des bzw. der Verstärkungselemente bewirkt, daß die mechanische Stabilität bzw. die Formstabilität des Drehrohres im Betriebszustand, insbesondere auch unter extremen Bedingungen (wie sie z. B. bei der Aktivkohleherstellung auftreten), beträchtlich verbessert wird. Auf diese Weise wird ein Drehrohr geschaffen, welches mechanischen Deformationen besser widerstehen kann und resistenter auch gegenüber starken Druckdifferenzen und Druckschwankungen ist und somit auch unter Betriebsbedingungen formstabil ist. Das erfindungsgemäße Drehrohr weist folglich eine verbesserte Lebensdauer mit verringerter Tendenz zur vorzeitigen Materialermüdung auf. Auch sind infolgedessen die Prozeßführung und Prozeßkontrolle erleichtert.
Das Drehrohr bzw. der Drehrohrofen nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung von Aktivkohle ausgehend von geeigneten kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung in einer einzigen Apparatur unter relativ leichter Handhabung. Durch die außenseitige Verschweißung der Mischelemente wird ein leicht zu wartendes, wenig reparaturanfälliges System bereitgestellt, welches geeignet ist, sowohl den extrem korrosiven Bedingungen der Carbonisierungsphase als auch den Hochtemperaturbedingungen der Aktivierungsphase standzuhalten; die außenseitige Verschweißung der Mischelemente ermöglicht die Verwen dung von Verschweißungsmaterialien (= Schweißmaterialien bzw. Schweißgut), die für die Verschweißung optimal geeignet sind, aber für eine innenseitige Verschweißung nicht ohne weiters Anwendung finden könnten, da sie den korrosiven Hochtemperaturbedingungen im Inneren des Drehrohrofens während des Betriebszustandes nicht ohne weiteres auf Dauer standhalten würden.
Weitere Vorteile, Ausgestaltungen, Abwandlungen, Variationen und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres ersichtlich und verständlich, ohne daß er hierbei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.

Claims

Drehrohr (1), insbesondere für einen Drehrohrofen zur Herstellung von Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) außenseitig mit mindestens einem Verstärkungselement (8) zur Stabilisierung des Drehrohres (1) im Betriebszustand versehen ist.
Drehrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) derart ausgebildet ist, daß das Drehrohr (1) in seinem Querschnitt und/oder in seiner Längserstreckung stabilisiert wird.
Drehrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verstärkungselement (8) peripher um das Drehrohr (1) erstreckt, insbesondere senkrecht oder geneigt zur Drehachse des Drehrohres (1).
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) koaxial zum Drehrohr (1) angeordnet ist.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verstärkungselement (8) vollständig oder abschnittsweise, insbesondere segmentartig, über den Umfang des Drehrohres (1) erstreckt.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) rippenartig, ringförmig, insbesondere als Ringflansch, oder schraubenlinienförmig ausgebildet ist.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verstärkungselement (8) axial entlang des Drehrohres (1) erstreckt, insbesondere über dessen gesamte Länge.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) einen zumindest im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) mit dem Drehrohr (1) über eine Schweißverbindung (9) verschweißt ist.
Drehrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung (9) entlang einer Kontaktlinie des Verstärkungselementes (8) mit dem Drehrohr (1) insbesondere unterbrechungsfrei verläuft und/oder daß die Schweißverbindung (9) mindestens zwei Schweißschichten (9a, 9b) aufweist.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) eine Mehrzahl von Verstärkungselementen (8) aufweist, insbesondere wobei die Anzahl an Verstärkungselementen (8) zwei bis zehn, vorzugsweise zwei bis acht, besonders bevorzugt drei bis sechs, beträgt, insbesondere wobei die Verstärkungselemente (8) gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) aus Metall, vorzugsweise Stahl, besteht, insbesondere wobei das Verstärkungselement (8) aus demselben Material wie das Drehrohr (1) besteht und/oder insbesondere wobei das Verstärkungselement (8) und/oder das Drehrohr (1) aus hochtemperaturbeständigem Stahl bestehen.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) eine Mehrzahl, insbesondere mindestens zwei, vorzugsweise drei bis sechs ringförmige Verstärkungselemente (8), insbesondere aus vorzugsweise hochtemperaturbeständigem Stahl, aufweist, wobei sich die Verstärkungselemente (8) peripher um das Drehrohr (1) und/oder senkrecht zur Drehachse des Drehrohres (1) erstrecken, insbesondere wobei die Verstärkungselemente (8) entlang der Längserstreckung des Drehrohres (1) angeordnet sind und/oder insbe sondere wobei die Verstärkungselemente (8) gleichmäßig voneinander beabstandet sind und/oder insbesondere wobei die Verstärkungselemente (8) mit dem Drehrohr (1) außenseitig über eine Schweißverbindung (9) verschweißt sind.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) als Kühlelement oder Kühlkörper ausgebildet ist, insbesondere wobei das Verstärkungselement (8) mit Kühlrippen versehen ist.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (2) des Drehrohres (1) Mischelemente (3), insbesondere Wendebleche, für die Umwälzung und/oder Durchmischung von Beladungsgut (4) angeordnet sind, insbesondere wobei die Mischelemente (3) das Drehrohr (1) radial durchgreifen und insbesondere außen mit dem Drehrohr (1) verschweißt sind und/oder insbesondere wobei das Drehrohr (1) Durchbrechungen (5) zur Aufnahme von Befestigungsabschnitten (6) der Mischelemente (3) aufweist und die Befestigungsabschnitte (6) mit dem Drehrohr (1) außenseitig verschweißt sind.
Drehrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) außen mit mindestens einem Befestigungsabschnitt (6) verbunden, insbesondere verschweißt, ist, insbesondere wobei die Befestigungsabschnitte (6) der Mischelemente (3) außenseitig vorragen, und/oder daß die Verschweißung der Befestigungsabschnitte (6) mit dem Drehrohr (1) gasdicht ist.
Drehrohr nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (8) mindestens eine Aussparung (10) zur Aufnahme eines Befestigungsabschnittes (6) eines Mischelementes (3) aufweist.
Drehrohr nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitige Verschweißung der Befestigungsabschnitte (6) der Mischelemente (3) mit dem Drehrohr (1) über einen Schweißabschnitt (7) erfolgt, insbesondere wobei der Schweißabschnitt (7) mindestens zwei Schweißschichten (7a, 7b), insbesondere mindestens zwei Schweißnähte, aufweist, insbesondere wobei unterschiedliche Materialien für die verschiedenen Schweißschichten (7a, 7b) eingesetzt sind.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5) zur Aufnahme der Befestigungsabschnitte (6) der Mischelemente (3) schlitzartig ausgebildet sind und/oder daß die Befestigungsabschnitte (6) der Mischelemente (3) durch die Durchbrechungen (5) durchgesteckt sind.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) und/oder die Mischelemente (3) aus hochtemperatur- und korrosionsbeständigem Stahl bestehen.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich Befestigungsabschnitte (6) sich über die gesamte Anlage- oder Umfangslänge der Mischelemente (3) erstrecken oder daß Befestigungsabschnitte (6) kürzer als die Anlage- oder Umfangslänge der Mischelemente (3) sind, insbesondere wobei die Mischelemente (3) eine Schulter am Übergang zum Befestigungsabschnitt (6), insbesondere zur Anlage an der Innenseite des Drehrohres (1), aufweisen und/oder insbesondere wobei die Mischelemente (3) jeweils mehrere, in unterschiedliche Durchbrechungen (5) eingreifende Befestigungsabschnitte (6) aufweisen.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (3) schaufel- oder plattenartig ausgebildet sind und/oder daß die Mischelemente (3) zumindest im wesentlichen in Radialrichtung des Drehrohres (1) verlaufen.
Drehrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (1) Einlaß- und Auslaßeinrichtungen zum Einführen und Auslassen sowie Durchleiten von Gasen aufweist.
Drehrohrofen, insbesondere zur Herstellung von Aktivkohle, aufweisend ein Drehrohr (1) nach den Ansprüchen 1 bis 23