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Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen von körnigem und granuliertem
Material.
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Die Erfindung betrifft ein Veißihren zum Vorwärmen von körnigem und
granuliertem Material, zum Beispiel von Kalk in einem vertikalen Vorwärmeschacht,
bei dem das zum Vorwärmen bestimmte Material von oben nach unten durch die Beschickungs-
und Vorwärmezone zur weiteren Verarbeitung fortschreitet, und eine Ausbildung dieses
Schachtes.
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Bei Vorwärmeschachtenv die zum Vorwärmen von körnigem oder granuliertem
Material dienen, besteht die Tendenz, vor dem Eintritt des Materials in die Brennvorrichtungß
zum Beispiel in den Rotationsofen, eine möglichst gute Ausnützung der Wärme der
Gase bei geringen Abmessungen und Gewicht und bei möglichst einfacher Konstruktion
zu erzielen. Es sind ferner Vorwärmer kreisförmiger Gestalt mit einem zentralen
Einbau bekannt, wo das heiße Gas mitten in den Raum des Einbaues zugeführt wird
und von hier durch das Material nach auswärts und nach oben durchströmt. Bestehende
Vorwärmer weisen besonderes bei größeren Einheiten vor allem Schwierigkeiten einer
gleichmäßigen Verteilung der Gase in der
Materialschicht und in
deren gleichmäßigem Durchtritt im ganzen Querschnitt des aktiven Teiles des Vorwärmers
auf. Das verursacht einen niedrigen Wärmewirkungsgrad und große Abmessungen der
bestehenden Vorwärmer, bedingt durch das längere Verweilen des Materials im Vorwärmer.
Daraus folgen große Betriebs-und Ankaufkosten. Ein weiteres schwerwiegendes Problem
ist die eigene konstruktive AusfUhrung, welche bei bestehenden Vorwärmern nicht
erlaubt, für Einheiten verschiedener Leistung gleiche und schon früher bewährte
Konstruktionselemente zu verwenden. Das bedeutet, daß für eine andere Leistung der
Vorwärmer eine neue Einheit konstruiert werden muß, was erhöhte Kosten für Konstruktion
und Erzeugung der Anlage und für Verwendung von Ersatzteilen bedeutet, ungeachtet
einer größeren Gefahr von Betriebsschwierigkeiten von neu vorgeschlagenen Anordnungen.
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Der Erf'indung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu entwickeln, die billiger und besser arbeiten.
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Die erwähnten Nachteile werden beim erfindungsgemäßen Verfahren im
wesentlichen dadurch beseitigt, daß in der Vorwärmezone heiße Gase die Materialschicht
im Gegenstrom zur Richtung des Fortschritts des Materials durchströmen, wobei die
Oberf'läche im aktiven Teil der Materialsäule in Querschnitt die Form eines umgekehrten
Daches besitzt und das Gas in diese Materialsäule seitlich eintritt und aus deren
Oberfläche der erwähnten Form austritt.
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Der Innenraum des Vorwärmers ist erfindungsgemäß durch längliche,
hufeisenförmige, nach unten offene Einbauten, deren Zahl und Abmessung in Längsrichtung
nach Bedarf gewählt werden kann, in einige Teile unterteilt, was auch bei größeren
Leistungen
erlaubt, in allen Teilen des Vorwärmers einen gleichmäßigen Fortschritt des Materials
durch ein Austraggerät zu erzielen. In den Seitenwänden dieser Einbauten sind oben
Öffnungen für das Gas und unten Austragöffnungen für das Material vorgesehen. Unterhalb
der Lücken zwischen benachbarten Einbauten sind unter Überlappen deren Innenräume
Längsstützträger angeordnet, und an den Lücken zwischen den äußeren Seitenwänden
der äußeren Einbauten und den Seitenwänden der Vorwärmekammer ist unter Überlappen
des Innenraums der äußeren Einbauten ein Boden der Vorwärmekammer ausgebildet. Auf
den überlappenden Teilen der Stütz träger und des Bodens unterhalb der Einbauten
sind parallel zu den Einbauten Austragstäbe vorgesehen. Der Gasstrom ist relativ
zum Material in allen Teilen gleich stark und im Gegenstrom. Die Art des Fortschrittes
des Materials und der Gase ist somit für jede Größe, d.h. für jede Vorwärmerleistung
dieselbe.
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Hohle Saugkörper im Beschickungsraum oberhalb der Einbauten ermöglichen
einen gleichmäßigen Durchstrom der Gase durch die Materialschicht, auch wenn geringe
Schichthöhen verwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der
Zeichnung dargestellt; darin zeigen: Fig. 1 schematisch einen vertikalen Vorwärmeschacht
im Aufriß; Fig. 2 und 3 alternative Ausführungen der Austragstäbe im Schnitt quer
zu deren Achse.
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Der Vorwärmer besteht aus einer Vorwärmekammer 1, welche die Form
eines Tetraeders besitzt, in deren Oberteil sich die Beschickungsvorrichtung befindet,
die mit Eintrittrohren 15 für die Rohstoffzufuhr in den Vorwärmer versehen ist,
der unten eine Austragkammer 11 besitzt, die sich nach unten verjüngt. Die Oberfläche
19 der Materialsäule, die sich unter den Saugkörpern
4, 5 bildet,
ist in deren aktivem Teil, d.h. im Bereich des Durchtrittes heißer Gase durch die
Materialsäule, durch eine schräge glatte Fläche oder durch zwei gegeneinandergekehrte
glatte Flächen in umgekehrter Dachform gestaltet. In der Austragkammer 11 ist eine
Eintrittöffnung 16 für heiße Gase, z.B.
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aus einem Rotationsofen, die gleichzeitig als Austritt des vorgewärmten
Materials dient. Der Innenraum der Vorwärmekammer 1 wird durch Längseinbauten 2
hufeisenförmigen Querschnittes in einige Teile unterteilt. Jeder Einbau 2 wird durch
zwei parallele vertikale Längsseitenwände von Plattenform gebildet, die oben durch
eine Decke 3 verbunden sind, die zum Ausrichten des Materialflusses in die Räume
zwischen den Einbauten 2 dient. Im Oberteil dieser Seitenwände der Einbauten 2 sind
Öffnungen 6 für den Eintritt der heißen Gase aus den Innenräumen der Einbauten 2
in die Materialschicht und im Unterteil sind Austragöffnungen 7 zum Herausfallen
des vorgewärmten Materials aus der Vorwärmekammer 1 vorgesehen. Die Einbauten sind
mittels ihrer Stirnseiten mit den Stirnseiten der Vorwärmekammer 1 verbunden, und
ihre vertikalen Seitenwände sind am Boden 9 der Vorwärmekammer 1 auf Stütz trägern
10 gelagert, deren Enden mit den Stirnseiten der Austragkammer 11 verbunden sind.
Teile des Bodens 9 der Vorwärmekammer 1 und die oberen Flächen der Stützträger 10
ragen in Richtung in die Räume innerhalb der Einbauten 2 derart vor, daß das aus
den Offnungen 7 unter dem Schüttwinkel fallende vorgewärmte Material durch diese
Teile des Bodens 9 und der Stützträger 10 auigehalten wird, so daß sich die Vorwärmekammer
1 nicht selbsttätig entleeren kann. Zum Austragen des Materials sind Austragstäbe
12 bestimmt, die am Boden 9 und auf den Stützträgern 10 parallel zu den Einbauten
2 in deren Innenraum in der Nähe der Austragöffnungen 7 angebracht sind. Die Austragstäbe
12 sind um ihre Längsachse schwenkbar. Ihre Ober fläche ist so gestaltet, daß bei
deren Schwenken ein Austragen des aus den Austragöffnungen
7 auf
den Boden 9 und die Stützträger 10 frei fallenden Materials über ihre Kanten in
die Öffnungen 8 zustandekommt, die gleichzeitig der Zufuhr der heißen Gase in die
Räume innerhalb der Einbauten 2 dienen.
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Ausführungsbeispiele von Austragstäben 12 sind im Querschnitt in Fig.
2 und 5 gezeigt. In Fig. 2 ist ein Austragstab 12 mit einer halbkreisförmigen Ausnehmung
17 entlang der ganzen Länge und mit Austragvorsprüngen 16 im vollen Teil des Austragstabes
12 dargestellt. In Fig. 5 besitzt der Austragstab 12 einen Vorsprung 18 entlang
der ganzen Länge. Der Boden 9 und die Stützträger 10 sind parallel zu den Einbauten
2, Oberhalb der Einbauten 2, in dem im Oberteil der Vorwärmekammer 1 befindlichen
Beschickungsraum sind innere Saugkörper 4 und äußere Saugkörper 5 länglicher Form
vorgesehen, die unten, dh. in Richtung des Fortschrittes des Materials offen sind.
Diese Saugkörper 4, 5 sind parallel zu den Einbauten 2 und mit ihren Enden an den
Stirnwänden der Vorwärmekammer 1 befestigt. Die Höhe der Seitenwände der Saugkörper
4, 5 kann mittels vertikal verstellbarer Schieber 14 geändert werden, wodurch die
erforderliche Höhe des Materials zwischen den Öffnungen 6 und den unteren Kanten
der baugkörper 4, 5 erzielt werden kann. In den Stirnwänden der Vorwärmkammer 1
sind ;Uffnungen 13 für den Abzug der Gase aus dem Innenraum der Saugkörper 4, 5
vorgesehen.
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Das körnige oder granulierte Material tritt in den Beschickungsraum
im oberen Teil des Vorwärmers über Eintrittrohre 15 ein, welche zusammen mit dem
Material einen Druckverschluß des Raumes im Beschickungsteil des Vorwärmers bilden.
Das Material ist in diesem Raum so angehäuft,- daß es alle Saugkörper 4, 5 verdeckt.
Das Material im Beschickungsraum oberhalb dieser Saugkörper 4, 5 wird durch diese
Saugkörper während seines Fortschrittes in den Vorwärmeteil gleichmäßig verteilt
und
sammelt sich im Raum unterhalb jedes der Saugkörper 4, 5 unter
dem Schüttwinkel so, daß die Oberfläche 19 der Materialsäule unterhalb dieser Saugkörper
4, 5 eine schräge glatte Fläche bildet, welche von der unteren Längskante des Saugkörpers
4, 5 ausgeht. Unter den äußeren Saugkörpern 5 an den Seitenwänden der Vorwärmekammer
1 bildet die Oberfläche 19 der Materialsäule nur eine schräge glatte Fläche, unter
den inneren Saugkörpern 4 bildet die Oberfläche 19 der Materialsäule zwei gegeneinandergekehrte
schräge glatte Flächen mit der Form eines umgekehrten Daches.
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Bei Betätigung der Austragstäbe 12 kommt das Material durch sein Eigengewicht
entlang der Seitenwände in den Raum unterhalb der Saugkörper 4, 5, wo sich das eigentliche
Vorwärmegebiet befindet.
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Dabei wird der Materialstrom aus dem Beschickungsteil in den Vorwärmeteil,
d.h. in den Raum zwischen den Seitenwänden der Einbauten 2 auch durch die Decke
3 der Einbauten ausgerichtet.
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Das vorgewärmte Material geht durch die Öffnungen 7 in den Innenraum
der Einbauten 2 über, von wo es durch die Austragstäbe 12 über die Kanten des Bodens
9 und der Stützträger 10 in die öffnungen 8 befördert wird, durch welche es zur
weiteren Verarbeitung durchfällt. Die aus der Brennvorrichtung kommenden heißen
Gase treten in den Vorwärmer durch die Eintrittöffnung 16 ein. Sie strömen durch
die )ffnungen 8 in die Innenräume der Einbauten 2, aus welchen sie durch die Öffnungen
6 in die Materialschicht eintreten. Im Gegenstrom gegenüber dem fortschreitenden
Material übertragen sie diesem ihre Wärme und verlassen diese Schicht über die Materialoberfläche
unterhalb der Saugkörper 4, 5. Aus den Räumen innerhalb dieser Saugkörper 4, 5 werden
sie über die Öffnungen 1) aus dem Vorwärmer abgesaugt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine wirkungsvolle Wärmeübertragung
aus den Gasen in das Material mit daraus folgender Herabsetzung der Betriebskosten,
kleineren Abmessungen
und deshalb auch geringeren Anschaffungskosten.
Weitere Ersparnisse werden dadurch erzielt, daß für Anordnungen verschiedener Größe
die Form der hauptsächlichen Einheit des Vorwärmeteiles gleich bleibt, so daß die
Kosten für Konstruktion, Erzeugung und Ersatzteile usw. herabgesetzt werden. Auch
ist die Gefahr eines Entstehens von Betriebsschwierigkeiten bei einer Neuanordnung
mit verschiedener Leistung geringer.