DE2123889C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter, durch Kontakt mit Hochtemperaturgasen, wobei sich ein aus Kalkstein gebildetes Bett nach unten durch eine Vorerhitzunszone bewegt und die Gase im Gegenstrom in einen sich oberhalb des Kalksteinbettes befindlichen Raum abgezogen werden.

Ein solches Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung läßt sich als bekannt entnehmen dem US-PS 28 42 350. Die bekannte Vorrichtung besteht aus einem ringförmigen Gehäuse J₁-IIt innen glatter Seitenwand, wobei sich in das Gehäuse von oben ein zentraler Einsatz erstreckt, der dazu dient, das Bett des Kalksteinschotters in eine ringförmige Fließschicht aufzuteilen und gleichzeitig eine Lufikammer schafft, in welcher aus dem zentralen Abzugsschacht für den Kalksteinschotter heiße Gase aufsteigen und dann nach außen und unten durch das Kalksteinbett fließen können.
Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung, daß keine Möglichkeit vorgesehen ist, die eine gezielte Steuerung der Erhitzung des Kalksteinbettes zuläßt.

Weitere bekannte Anordnungen und Verfahren zur Vorerhitzung von insbesondere Kalksteinschotter lassen sich entnehmen der DT-AS 10 90 146 sowie der OE-PS 2 44 202. Bei der DT-AS 10 90 146 ist ein in einem Ringschachtofen angeordneter und in diesem die Gutschicht abstützender Austragteller vorgesehen, an den sich ein trichterförmig verjüngendes Rohrstück anschließt, dessen Auslaßöffnung so bemessen ist, daß das Gut in einem Strom vorbestimmter Breite den hochsteigenden Heizgasen entgegenfällt. Maßnahmen, die eine genaue Steuerung der Erhitzungstemperatur des Schüttgutes erlauben, sind nicht vorgesehen.

Die aus der OE-PS 2 44 202 bekannte Vorrichtung zum Vorwärmen von Stückgutmateria! ist so ausgebildet, daß die Hochtemperaturgase optimal ausgenutzt werden können, wozu in einem senkrechten Vorwärmschacht zwei sich erweiternde Abschnitte angeordnet sind, zwischen welchen der Schacht einen verengten Querschnitt aufweist; in den Abschnitten angeordnete Vorteilerkörper sorgen für die Verteilung des durchfließenden Materials, wobei vom unteren Schachtabschnitt ein die heißen Abgase nach oben leitendes Rohr ausgeht; des weiteren ist ein Parallelkanal vorgesehen, der in einen Zyklonabscheider mündet und über einen Ventilator dem oberen Schachtabschnitt das vom unteren Schachtabschnitt stammende heiße Gas erneut zuführt.

Weitere bekannte Vorrichtungen zur Vorerhitzung von Steinen, die Kalzinieröfen zugeordnet sind, lassen sich als bekannt entnehmen beispielsweise den US-PS 27 99 489,32 84 072 und 33 45 052. Die US-PS 32 84 072 zeigt ν orschubanordnungen zur Bewegung des vorer-

hjtzten Materials längs eines geneigten Bodens; der US-PS 27 99 489 läßt sich ein von einem Ofen zu einem Vorerhitzer laufender Verbindungskanal entnehmen und die US-PS 33 45 052 zeigt einen Vorerhitzer, der über einen Auslaßkanal direkt in einen Kalzinierofen ausstößt, wöbe' die heißen Gase des Kalzinierofens den Vorerhitzer durch eine By-pass-Leitung getrennt zum Auslaßkanal zugeführt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter zu schaffen, bei dem es möglich ist, die Steine gleichmäßig vorzuerhitzen, so daß dem Umstand Rechnung getragen werden kann, daß sich das durch die Vorerhitzerzone bewegende Kalksteinbett "5 Kalksteinschotter mit erheblich unterschiedlicher Porosität enthalten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs als bekannt vorausgesetzten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß nach Durchströmen der unteren Partien des Kalksteinbettes vom Gesamtgasstrom ein Teilstrom abgezweigt und direkt dem Abzugsraum zugeführt wird, den der Restgasstrom nach Durchströmen des Kalksteinbettes der Vorerhitzungszone erreicht, wobei über die Menge des Abzweigstromes der Vorerhitzungsvorgang geregelt wird.

Der Begriff »Restgasstrom« umfaßt selbstverständlich nicht die Gasverluste, die beispielsweise durch Vorbeistreichen von Gasen an dem Abzugsraum 3^> entstehen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geht aus von einer Vorrichtung zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter durch Kontakt mit Hochtemperaturgasen, mit einem Gehäuse, in dem ein die Hochtemperaturgase nach unten seitlich zur Durchströmung des Kalkstcinbettes ablenkender Einsatz angeordnet ist und besieht erfindungsgemäß darin, daß im Vorerhitzungsbereich nach unten und innen gerichtete, mit den Gehäuseseitenwänden den Abzugsraum bildende Gleitwände für die Steine sowie Gasablenkungsanordnungen vorgesehen sind, die von dem Gesamtgasstrom nach Durchströmen der unteren Kalksteinbettpartien einen Teilstrom by-passmäßig vom Gesamtgasstrom abzweigen und daß Einstellanordnungen vorgesehen sind zur Bestimmung der Menge des abgezweigten Teilstroms.

Bei der Erfindung ist vorteilhaft, daß die Menge des durch das Bett des Kalksteins fließenden Hochtemperaturgasstroms entsprechend den Erfordernissen der Erhitzung und zur Aufrechterhaltung gleichmäßiger Temperaturen eingestellt werden kann, wobei es keine umständliche Einflußnahme auf die Menge des pro Zeiteinheit durch den Vorerhitzer fließenden Kalksteinschotters bedarf. Neben der Steuerung der das Kalksteinbett durchfließenden Teilströme der Hochtemperaturgase hat auch die Form des Kalksteinbetts, wie sie von den Hochtemperaturgasen durchströn.' wird, erhebliche Bedeutung.

Im einzelnen umfaßt die Vorrichtung zur Durchführung des Vorerhitzungsverfahrens von Steinen einen aufrecht stehenden Kitzeturm, der mit einer horizontal angeordneten Brücke und einer Bogenstruktur ausgestattet ist, die im Abstand zu dem Boden angeordnet ist, der sich von beiden Seiten nach innen auf die Ablaßöffnung zuneigt. Weiterhin sind, ausgehend von den Seitenteilen des Vorerhitzers, plattenförmige Anordnungen vorgesehen, die sich in Richtung auf die Brückenstruktur erstrecken, so daß unterhalb dieser Anordnungen Gasräume freibleiben, die zur Aufnahme des durch die Vorerhitzungszone strömenden heißen Gases bestimmt sind. Schließlich ist an jeder Seite zwischen der Brückenstruktur und der Seitenwand des Vorerhitzers noch eine Ablenkwand vorgesehen- Diese Ablenkwand erstreckt sich bis in die Vorerhitzungszone hinein nach unten, so daß Gase abgezogen werden können, ohne daß sie vollständig durch diese Zone geströmt sind. Die Ablenkwände erstrecken sich durch den Vorerhitzer und laufen parallel zu der Brückstruktur, wobei die Gasdurchflußräume innerhalb der Ablenkwände von Dämpfungsventilen geregelt sind.

Eine weitere wirkungsvolle Verbesserung der Vorerhitzung ergibt sich dadurch, daß zu beiden Seiten geneigte Bodenwände vorgesehen sind, die sich bis zu einer zentralen Auslaßöffnung fortsetzen. Kalksteinscheuer wird entlang dieses Bodens bis an die Kante des Auslasses vorgeschoben, so daß unterhalb der Brückenstruktur kein Übereinanderhäufen bzw. Verklumpen der Kalksteine auf dem Boden möglich ist. Schließlich sind Mittel vorgesehen, die heißen Gase, die die Auslaßöffnung umgangen haben, direkt unter dem Bogen der Brückenstruktur einzuführen.

Wettere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines AusfChrungsbeispiels zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen anhand der Zeichnung näher erläutert, diese Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung in einem Vertikaischnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorerhitzung von Steinen, anhand welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Die in der Zeichnung dargestellte Kalksteinvorerhitzungsanlage weist einen aufrechten, im Querschnitt rechteckförmigen Aufbau oder ein Gehäuse das aus einem geschweißten, aus Stahl bestehenden Rahmenwerk aufgebaut ist, das in den Gebieten hoher Temperatur mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Das Stahlrahmenwerk besteht aus einer Basis 10 und Seitenwänden 12, die mit Stahlblechen verkleidet sind und auf diese Weise einen Sammelbunker bzw. einen Schachtabschnitt 14 bilden. Dabei ist bei 16 die Innenseite einer der beiden anderen, Vor- und Rückwände bildenden Wände dargestellt.

Der Vorerhitzungsabschnitt besteht aus einem feuerfesten Ziegelsteinbogen 18, der getragen ist von zueinander im Abstand angeordneten Stahlträgern 20, die ihrerseits auf im Abstand angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Stahlpfosten gelagert sind, die auf der Basis 10 aufliegen und durch feuerfeste Ziegel bzw. Schamottesteinen geschützt sind. Der Bogen 18 erstreckt sich von hinten nach vorn durch den Vorerhitzer, wobei die Ziegel von einer Stahllagerung 22 getragen sind, deren Seitenteile jeweils auf den schon erwähnten Trägern 20 ruhen. Oberhalb der Lagerung 22 erstreckt sich im Abstand zu dieser ein Wandbereich 24 in der Form einer einem umgekehrten V ähnelnden Stahlbrücke deren Seitenteile an den Lagerträgern 20 mit der Lagerung 22 verbunden sind. Im Abstand zueinander angeordnete, mit öffnungen bzw. Durchlässen versehene Querwände 26 trennen den brückenförmigen Wandbereich 24 von der Lagerung 22, wobei ein kühle Luft enthaltender Raum, der sich von vorn nach hinten durch den Erhitzer erstreckt, vorgesehen ist; die kühle Luft wird über Leitungen 28 zugeführt, die mit im

Abstand angeordneten Luftabzweigleitungen 30 versehen sind. Zur Kühlung des Bogens 18, dtr Elemente 22 und 24 und des feuerfesten Materials 32 im unteren Bereich der Brücke 24 wird Luft in ein Endteil der Leitungen 28 hineingepreßt. Durch einen nicht dargestellten Auslaß bzw. Auslässe am anderen Ende wird die erhitzte Kühlluft dann abgelassen.

Jede Seitenwand 12 ist gegenüber dem oberen Bereich der Brücke 24 mit einer Gleitwand 34 in Form einer stählernen Abdeckplatte 34 versehen, die, wie dargestellt, sich nach unten und innen bis zu einer Stellung erstreckt, die von den jeweiligen Seitenteilen der Brücke im Abstand gehalten ist, so daß ein Durchtrittsraum 35 für den Steinzufluß gebildet wird. Die Glutwände 34 und die oberen Seitenteile der Brücke befinden sich oberhalb der Vorerhitzungszonen und sind nicht mit feuerfestem Material verkleidet, demgegenüber sind jedoch die unteren Teile der Seitenwände 12 mit feuerfestem Material 36 abgedeckt, auch sind die Lagerträger 20 von feuerfesten Ziegeln 38 umgeben, die sich von dem Bogen 18 jeweils bis zu den feuerfesten Schichten 32 erstrecken.

Wenn der die Steine speichernde Schachtabschnitt 14 mit Kalksteinschotter bzw. gebrochenem Kalkstein ungefüllt ist, dann fließt der Kalksteinschotter entlang der geneigten Oberflächen der Glutwände 34 und des brückenförmigen Wandbereichs 24 durch die Durchiiußräume 35 und gegen seitliche Trennwände 40, die als metallische Ablenkplatten ausgebildet sind die sich von vorn nach hinten durch den Vorerhitzer erstrecken und jeweils zwischen den Abdeckplatten und den feuerfest ausgekleideten Seitenwänden 36 für die heißen Gase By-pass-Durchlässe 42 bilden.

An jeder Seite fließt der Kalksteinschotter zwischen der Trennwand 40 und den feuerfesten Ziegelteilen 38 nach unten und nach innen entlang eines geneigt angeordneten, feuerfesten Ziegelbodens 44, der an einer Kante endet, an welche sich ein Schacht 46 anschließt, durch welchen der Kalksteinschotter zur Einlaßöffnung eines Drehofens oder eines anderen Kalksteinofens nach unten fällt.

Hochtemperaturofengase, die aus dem Ofen austreten und an dem Schacht 46 vorbeilaufen, werden durch eine große Einlaßöffnung 48 in der hinteren Wand 16 unter dem Bogen 18 in den Vorerhitzer eingeführt. Die heißen Gase fließen unter dem Bogen 18 entlang, durch den Kalksteinschotter zu jeder Seite des Bodens 44 und nach oben durch den Kalksteinschotter hindurch und gelangen schließlich in die Räume unterhalb der Abdeckplatten 34 und von diesen durch große Auslaßöffnungen 50 im Vorerhitzer in der hinteren Wand 16 nach außen.

Eine Anzahl von Vorschubeinrichtungen in Form von Stoßkolben 52 sind längsseits jeder Seite des Vorerhitzers an der Neigung des Bodens 44 angeordnet, wobei auf jeder Seite einer in der Zeichnung dargestellt ist. Die Stoßkolben 52 auf der einen Seite des Vorerhitzers treten mit denen der gegenüberliegenden Seite wechselseitig in Aktion, so daß ein gleichmäßiger Matertalvorschub an Kalkstcinschotter durch das Bett in den Vorerhitzer erreicht wird. Indem man den Bodcnteilcn 44 und den Kolben 52 den gleichen Neigungswinkel verleiht und dadurch, daß sich die Neigung des Bodens geradewegs bis zur Endkantc fortsetzt, werden Stauungen und ein Aufhäufen des Kalksteinschottcrs zwischen dem Boden und dem Ziegelwcrk 38 vermieden, im Gegensatz zu Anordnungen, bei denen die Vorschubeinrichtungen auf Steine entlang einer horizontalen Bodenanordnung einwirken oder sogar bei Böden, wo an der AuslaOkante ein nach oben gerichteter, vorspringender Rand vorgesehen ist, um die Kalksteine zurückzuhalten.
Dabei hat sich herausgestellt, daß bei den soeben beschriebenen Bödenanordnungen, eine Packung von Kalksteinschotter mit einer Höhe von etwa 30 cm sich als nahezu feste massive Schicht zur Ablaufkante bewegt, wodurch das wirksame Durchflußgebiet für die ίο heißen Gase um etwa 50 % reduziert wird. Im Gegensatz dazu ergibt sich entlang der Oberflächenlinien 54 bei dem erfindungsgemäßen Vorerhitzer ein großes Durchflußgebiet, was in der Anordnung zu einem verringerten Druckabfall und zu geringerer Gebläseleistung beim Abziehen der Gase aus den Auslaßöffnungen 50 führt. Auf diese Weise erhält man eine wirkungsvollere und bessere Vorerhitzung.

In Verbindung mit der baulichen Struktur und der Wirkungsweise, die sich durch die Trennwände 40 ergibt, ist die Neigung des Steinhaufens bei 56 höher als üblich, so daß sich eine längere Vorerhitzungszone als normalerweise üblich, ausgehend von der Neigungslinie 54 ergibt. Nun befindet sich jedoch der Hangteil 58 an der unteren Kante der Trennwand 40 im Mittelbereich der Vorerhitzunszone, so daß es möglich ist, einen By-pass bzw. eine parallele Leitung für eine bestimmte Menge des Vorerhitzungsgases vorzusehen; dabei wird die Durchflußgeschwindigkeit dieses Teilstromes von einem Ventil bzw. einer Durchflußsteuerklappe 60 J₀ kontrolliert und geregelt, wie sie auf jeder Seite des Vorerhitzers in der Zeichnung dargestellt ist. Die Durchflußsteuerklappen erstrecken sich von vorn nach hinten entlang der Trennwände des Vorerhitzers und können jeweils über eine Stange 62 betätigt werden. Rechter Hand der Zeichnung ist dargestellt, daß die Betätigung über eine Regelanordnung 64 erfolgen kann; die Betätigung kann jedoch von Hand oder auch automatisch gemäß dem Druckabfall des Gases von der Einlaßöffnung 58 zur Auslaßöffnung 50 erfolgen.
Die Durchflußsteuerklappen 60 können noch mi! Regelanordnungen verbunden sein, die gesteuert sind von Schwankungen der Vorerhitzungstemperatur des Kalksteinschotters an der Ablaßkante des Bodens 44. Wenn diese Temperatur zu stark ansteigt oder zu gering wird, können die entsprechenden Dämpfungsanordnungen geschlossen oder geöffnet werden, wodurch sich auf diese Weise eine Regulierung des parallelen Gasteilstroms ergibt. Normalerweise ist die in den von dem Ofen herrührenden, einströmenden Gasen vorhandene Hitze beträchtlich größer als für das einfache Vorerhitzen notwendig, bei dem keine chemische; Zersetzung der Steine eintreten soll; es ist deshalb vorteilhaft, ein Teil des Gases durch einen By-pass abzulenken, — und zwar unter Verwendung der Durchflußstcuerklappen 6° ~ ^und lediglich den genau zur Vorerhitzung und Trocknung der Steine notwendigen Anteil zu benutzen Die Steine können auf diese Weise auf eine Temperatur von etwa 850° C erhitzt werden.

Der geneigte Boden 44 zu jeder Seite des

Vorerhitzers sorgt für ein großes Koni aktgebiet 54 füi

das Gas, welches sich von der Ablaufkante bis zu dem äußeren Teilbereich der Kante des Zicgelwerks 3i

erstreckt; dieses Kontaktgebiet bzw. die Kante de:

Zicgelwerks 38 steht mit den Trennwänden 40 und der Durchfliiißsteucrklappen 60 in enger Wirkverbindung

so daß sich eine wirkungsvolle Vorerhitzung und eim

gute Steuerung derselben ergibt. Dabei erstreckt sid

die Trennwand 40 vorzugsweise soweit nach unten, dal

sich ihre untere Kante gegenüber der Kante tier Brückcnanordnung, wie in der Zeichnung dargestellt, befindet. Bei einer aufgebauten Vorrichtung eines Vorerhitzers befindet sich das Ziegelsteinwerk 38 etwa 75 cm oberhalb des Bodens 44, so daIA man eine Vorstellung hinsichtlich der Abmessungen der Anordnung gewinnen kann. Der Durchmesser des Kinlasscs48

für die hciUen Gase beträgt dabei etwa 1,5 m.

Ks versteht sieh, daß das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren sowie die zur Durchführung dieses Verfahrens notwendigen Auslührungsanordnungen auch bei der Vorerhitzung anderer zcrstoÜcnet Steinmaterialien verwendet werden können, soweit eint Krhii/.ung bei diesen notwendig ist.

Hierzu 1 HIaU Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter, durch Kontakt mit Hochtemperaturgasi obei sich ein aus Kalkstein gebildetes Bett nach uten durch eine Vorerhitzungszone bewegt und die Gase im Gegenstrom in einen sich oberhalb des Kalksteinbettes befindlichen Raum abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchströmen der unteren Partien des Kalksteinbettes vom Gesamtgasstrom ein Teilstrom abgezweigt und direkt dem Abzugsraum zugeführt wird, den der ReF-tgasstrom nach Durchströmen des Kalksteinbettes der Vorerhitzungszone erreicht, wobei über die Menge des Abzweigstromes der Vcrerhitzungsvorgang geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilgasstrom über einen By-pass in den Abzugsraum geführt wird.

3. Vorrichtung zur Regelung der Vorerhitzung von Steinen, insbesondere von Kalksteinschotter, durch Kontakt mit Hochtemperaturgasen, mit einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten, die Hochtemperaturgase nach unten seitlich zur Durchströmung des Kalksteinbettes ablenkenden Einsatz, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorerhitzungsbereich nach unten und innen gerichtete, mit den Gehäuseseitenwänden den Abzugsraum (50) bildende Gleitwände (34) für die Steine sowie Gasablenkungsanordnungen (40) vorgesehen sind, die von dem Gesamtgasstrom nach Durchströmen der unteren Kalksteinbettpartier einen Teilstrom by-passmäßig vom Gesamtgasstrom abzweigen und daß Einstellanordnungen (60, 62, 64) vorgesehen sind zur Bestimmung der Menge des abgezweigten Teilstroms.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentral im Gehäuse (12, 16) angeordnete Einsatz aus nach außen und unten gerichtete Wandbereiche (24) besteht, die im Abstand zu den Gleitwänden (34) angeordnet sind und daß unterhalb dieser Wandbereiche (24) ein Einlaß (48) für die Hochtemperaturgase vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkanordnungen (40) zur Aufteilung der Gasströme aus einer unterhalb der Gleitwand (34) angeordneten und parallel zur Seitenwand (12) verlaufenden Trennwand besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstdianordnungen (60,62,64) für die Menge des Teilgasstroms in dem von der Trennwand und der Seitenwand (12) gebildeten By-pass angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Wandbereiche (24) in Form einer im Abstand oberhalb des Bodens (44) endenden Brücke ausgebildet sind, die über dem Einlaß (48) für die Hochtemperaturgase einen Bogen bildet und daß unterhalb des Bogens der Auslaßschacht (46) für den Kalksteinschotter vorgesehen ist, bis zu welchem der Boden (44) kontinuierlich nach unten geneigt verläuft.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3—7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand sich von einem Punkt gegenüber dem unteren Teil der nach außer, und unten gerichteten Wandbereiche (24) nach oben bis zu einem Punkt unterhalb der nach innen geneigten Gleitwand (34) und unterhalb des Gasauslasses (50) erstreckt und daß in dem Raum zwischen Trennwand und Seitenwand (12) die Einstellanordnung in Form von den Durchfluß des Teilstroms dämpfenden Stellklappen angeordnet ist.