DE2200331B2

DE2200331B2 - Wannenofen

Info

Publication number: DE2200331B2
Application number: DE19722200331
Authority: DE
Inventors: Georges Croissy Seine Beneytout Lucien Martigues Delacroix, (Frankreich)
Original assignee: S A Ciments Lafarge, Paris
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1973-04-26
Also published as: DE2200331A1; FR2126622A5; DE2200331C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Wannenofen für Aufschmelzen von Materialien bei hohen Tematuren mit regelbarer Materialzufuhr für konjierliehe Erzeugung des Schmclzproduktes mittels fheizung durch Brenngase oder auf elektrischem ige, dessen Wanne zur Ausbildung einer Selbslausidung gekühlt ist.

Es ist bekannt, daß beim Aufschmelzen solche Maialien mehr oder weniger die Ofenwandungen und Wandungen der Wannen angreifen, in denen sie bereitet oder enthalten sind. Verschiedene Lösungen wurden bereits vorgeschlagen, um diesen Nachteil zu beheben oder wenigstens zu mildern. Man hat zunächst beim Aufbau der öfen oder Arbeitswannen Auskleidungen vorgesehen, die in hohem Maße feuerfest waren, je nachdem wie die jeweilige technologische Entwicklung solche feuerfesten Baustoffe zur Verfugung stellte, doch erfordern solche Installationen hohe Investitionskosten, ohne ganz sichere Er-

^§e Gemäß einer weiteren Lösung hält man das Material schmelzflüssig oder schmilzt es auf mit HMe von dünnen keramischen Wandungen, die im Inneren eines Kühlnetzes angeordnet sind, wobei die dünnen Wandungen die Reaktionen zwischen dem aufgeschmolzenen oder aufschmelzenden Material und den Ofenwandungen unterbinden, und das Kühlnetz gebildet wird von Rohrlagen, die ihrerseits an Sammeltrommeln für den Ein- und Auslaß von Wasser anoeschlossen sind, in diesen Installationen sind die Ofmhaube und die Wandungen oberhalb des .Schmelzbades mit Hilfe von keramischen feuerfesten Elementen ausgebildet (französische Patentschrift 1206 771). " .

Eine andere Lösung besteht dann, die zu schmelzenden Rohmaterialien direkt auf metallische Wandungen zu plazieren; in diesem Falle ergibt sich bei —-m solchen elektrisch beheizten Ofen kein Arbeitsraum oberhalb des Schmelzbades (französische Patentschrift 1 297 789). Ferner ist aus der deutschen Ausleceschrift 1039 714 ein Glasschmelzofen mit keramischen Wandungen bekannt, in die KühK:hlaneen eingebettet sind, welche ein Gerüst bilder,. Dieser bekannte Glasschmelzofen arbeitet mit koniinuierlidier Materialzufuhr. Es bildet sich in ihm iniolge der Kühlung eine Selbstauskleidung.

Ausgehend von dieser Bauart, liegt der Er!!,idling die Aufgabe zugrunde, die metallische Wanne eines Schmelzofens so zu kühlen, daß sich aus de;- Gut auf der Oberfläche der metallischen Wanne eine Selbstauskleidung bildet.

All die vorgenannten bekannten öfen mit Kühlung arbeilen mit" einem Wassermantel oder einem Dampfmantel, woraus sich ein erhöhter Wasserverbrauch ergibt, ohne daß tatsächlich mu Sicherheit eine gleichförmige erforderliche Abkühlung gewährleistet wäre.

Die Untersuchungen, die zum Erfindungsgegenstand führten, haben die überraschende Tatsache ergeben, daß. allgemein gesprochen, diese Resultate ganz einfach dadurch zu erzielen waren, daß bei einem Wannenofen für das Aufschmelzen von Materialien bei hohen oder sehr hohen Temperaturen, der zur Ausbildung einer Selbstauskleidung der Wanne mit dem erschmolzenen Material gekühlt ist. erfindunasgemäß die Wanne mindestens teilweise in einem Kühlflüssigkeitsbad gehalten wird, in dem die Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Kühlwasser, konstanten Pegel aufweist und gegen die Atmosphäre offen ist. Diese nicht vorhersehbare Feststellung bildet die Grundlage der Erfindung. Von ihr ausgehend konnte festgestellt werden, daß bei einem solchen Wannenofen mit regulierbarer Materialzufuhr die kontinuierliche Erzeugung von Schmelzprodukten bei sehr hoher Schmelztemperatur mittels Aufheizung durch Brenngase oder auf elektrischem Wege dadurch möglich wird, daß Einrichtungen für das Einführen des zu verarbeitenden Materials in die metallische, in das Kühlflüssigkeitsbad eingetauchte Wanne in Form

:iner regelmäßigen Böschung vorgesehen werden, and daß der Kontaktbereich zwischen der Wanne und einer über ihr angeordneten Haube von dem Kühlflüssigkeitsbad gekühlt ist. Die Ergebnisse lassen sich noch verbessern, wenn zwischen der über der Wanne angeordneten Haube und dem unteren Ende der Materialzufuhreinrichtungen in Form eines vorzugsweise vertikalen Schachtes mit polygonalem oder rundem Querschnitt, der oben an Materialförderer angeschlossen ist, eine wassergefüllte, ge- ίο gen die Atmosphäre offene, konstanten Pegel aufweisende Kühlringleitung angeordnet ist. Man kann ferner einen Luftmantel um den Schacht herum vorsehen, um das zuzuführende Rohmaterial zu kühlen und gleichzeitig den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Dabei sind diese zusätzlichen Merkmale an sich Bestandteil des fachmännischen Wissens, aenn bereits aus der USA.-Patentschrift 1105 001 ist ein Verhüttungsofen bekannt, der einen Zufuhrschacht. eine wassergekühlte Haube und Ölbrenner aufweist. die auf die Böschung des Erzes gerichtet sind.

Vorzugsweise ist der Schachtquerschnitt so bemessen, daß das zu verarbeitende Material auf der Wanne eine konische Böschung mit gerader Neigung ausbildet, und daß das vorgebrochene Rohmaterial auf dem Böschungsobcrtcil während des Ofcnbc triebs aufruht. Die MaterialzufuhreinrichUmgcn können für die Aufrechterhaltung eines konstanten vorgebbaren Niveaus derart ausgebildet sein, daß sich auf Cirund der Schwerkraft ein im wesentlichen konstanter Pegel des Schmelzbadcs in der Wanne einstellt. Das Kühlflüssigkeitsbad weist vorzugsweise solche Abmessungen auf. daß sich in der Masse des enthaltenen Kühlwassers eine I mwälzung infolge Thermosiphonwirkung ergibt.

Es ist bevorzugt, daß Einrichtungen, wie Hubsäulen od. dgl., vorgesehen sind, um das Becken für das Rühlflüssigkeitsbad abzustützen, aber auch, um Bekken und Ofenwanne voneinander zu lö>en, um Wartungsarbeiler. durchführen zu können. Es versteht sich, daß ü'.ser nicht zu unterschätzende Vorteil auch durch eine äquivalente Anordnung erreichbar ist. bei der das Kühlbadbecken fest eingebaut ist und die die Ofenwanne enthaltende Baugruppe beweglich ist.

Ein Ofen gemäß der Erfindung mit metallischen Wandungen, die nicht mit einer Feuerfcstauskleidung systematisch versehen worden waren, und mit einer Steigleitung und einem Wasserbecken wurde mittels eines Brenners aufgeheizt und über einen Failschachl mit der gewünschten Rohmatcrialmischung beschickt, um in einem Fall Schmclz/ementklinkcr herzustellen, und in einem anderen Fall synthetisches Monocalciumsilikat gemäß deutscher Offenlegungssehrift 1 925 060 zu fabrizieren. Im Gegensatz zu den Ergebnissen, die man gemäß den früheren Veröffentlichungen hätte erwarten müssen, hat es sich iiezeigl. daß in beiden Fällen direkt und kontinuierlich Klinker bzw. Klinkergranulat oder Barrenklinker in kontinuierlichem Betrieb an dem Auslaß der Wanne abgezogen werden konnte.

Diese technisch unerwarteten Ergebnisse besitzen natürlich einen erheblichen technischen Vorteil, einerseits hinsichtlich der Einfachheit der erforderlichen Vorrichtung und deren relativ niedrigerem Preis, wie auch andererseits hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und der Qualität der erzeugten Produkte.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Ofen gemäß dem Erfindungsprinzip;

Fig.2 ist eine Schnittdarstellung nach Linie H-Il der Fig. 1;

Fig.3 und 4 sind schematische Darstellungen einer praktischen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei F i g. 3 einen Längsvertikalschnitt nach Linie ΙΠ-ΙΙΙ aus Fig. 4 und Fig. 4 einen Quervertikalschnitt nach Linie IV-IV aus F i g. 3 zeigen.

Man erkennt in F i g. 1 bis 4 den Arbeitsraum 1 eines Ofens, bestehend aus einer feuerfest ausgebildeten Haube! mit einem Verbrennungsgasauslaß3. einem Zufuhrschacht 4 und einem Brenner 5 sowie einer Metallwanne 6 mit einem Auslaß 7. Die Baugruppe aus Haube und Wanne wird mittels Stützen 8 gebildet. Ein Becken 9. das bis zu einer konstanten Höhe IX-IX mittels eines nicht dargestellten Zulaufs und eines nicht dargestellten Überlaufs mit Wasser gefüllt gehalten wird, ruht auf Hubsäulcn 10, die während des Ofenbetriebes die Wanne6 in ds Wasser eingetaucht halten. Der obere Rand d. · Bckkens 9 umschließt einerseits bei I₁ das Ausflußloch des Auslauf? und andererseits bildet das Becken 9 eine Steigrohr anordnung 9, in L-Form (s. Fig. ?), die im Anstoß an die Haube 2 eine gekühlte Verbindung zwischen dieser und der Wanne 6 sicherstellt.

Das gebrochene Material 11 wird über den Schacht 4 zugeführt und bildet in der Wanne 6 eine Böschung 12. die zu Beginn der Verarbeitung, d. h. vor der Ausbildung eines Schmelzbades, auf dem Boden der Wanne 6 ruht. Nach der Zündung des Brenners 5. der auf diejenige Zone der Böschung gerichtet ist, die nahe dem Pegel liegt, dor schließlich von dem Schmelzbad erreicht werden soll, beginnt das Material zu schmelzen und breitet sich nach und nach auf der Fläche der Wanne aus. wobei ausgehend vom Boden der Wanne eine fc-te oder teigige Zone 13. eine glasige oder halbsehmelzflüssige Zone 14 und eine flüssige Zone 15 gebildet werden, wobei sich nach und nach eine selbstauskleidende Schutzschicht direkt auf der Innenseite der Wanne 6 ergibt. Der Pegel des Schmelzbades hebt sich nach und nach in der Wanne. Sobald der Pegel des Schmelzbades 17 das Ausflußloch 7 erreicht, kann man am Auslaß des Lochs in an sich bekannter Weise Barren erschmolzenen Materials oder auch Granulat des erschmolzenen Materials abziehen

In der praktischen Ausführungsform gemäß F ig. 3 und 4 umfaßt der Ofen einen Arbeitsraum 1, die Haube 2. den Zufuhrschacht 4. den Brenner 5 und die Wanne 6.

Der Aufbau 8 ruht auf dem Fundament A eines Werkraumes und stützt über Konsolen Traversen und Verstrebungen 8, die Baugruppe des Ofens 1, wie auch denjenigen Teil des Schachtes4 ab, der das Material 'is zu erschmelzen ist, tun das Endprodukt zu i'rhalten. direkt in den Ofen abgibt.

Das Becken 9 ruht auf dem Fundament/1 direkt oder über Hubsäulen, die nicht dargestellt sind, und in einer Grube untergebracht sind. Das Becken 9 umschließt die metallische Wanne 6. Sein oberer Rand liigt auf einer Höhe, bei der der konstante Wasscrpegel in dem Becken einerseits das Ausflußiocli7 umschließt, und andererseits sich um den gesamten Rest dcsOfenumfangs erstreckt, so daß sich eine Steigrohr-

anordnung 9, ergibt, oberhalb welcher sich der Fuß- gressiv die Masse aufgeheizt wird und sich eine teiteil der Haube 2 befindet. Unter diesen Bedingungen gige Zone 13, eine glasige Zone 14 und das Schmelzereibt sich in dieser Zone eine abdichtende gekühlte bad 15 ergeben; die Zone 13 bildet nach und nach Verbindung zwischen der Haube 2 und der Wanne 6. die Selbstauskleidung, und der Pegel des Schmelzbades Das Becken 9 wird mit Wasser gespeist über eine 5 15 hebt sich nach und nach. Man richtet dann die Rohranordnung 18 und mindestens einen (nicht dar- Flamme des Brenners 5 auf die Materialböschung, Bestellten) Überlauf der sich in der oberen seitlichen deren obere Schicht regelmäßig abschmelzt und ab-Rinne 9, des Beckens befindet. läuft, wobei das Schmelzbad weiter aufgefüllt wird.

Die Haube 2 ist in üblicher Weise feuerfest ausge- Sobald der Arbeitspegel erreicht ist. läuft die gebildet Der Zufuhrschacht 4 ist ein vertikaler ringför- io schmolzene Masse durch das Loch des Auslasses 7 mi» ausgekleideter Schlot 18, dessen unteres Ende ab, um entweder in Barrenform am Ofen entlang lauauf der Haube 2 aufsitzt, mittels einer Stütze 2,, die fend aufgefangen zu werden, oder um das erschmoleinen Teil einer Ringleitung 19 bildet, in der das zene Material in Granulatform abzuziehen.
Wasser auf konstantem Pegel 20 mittels einer Kana- Während des Betriebes wird die Wasserzufuhr des lisation 21 gehalten wird, die Perforationen 2I₁ auf- 15 Beckens 9, die Stichleitung 9, und der Ringleitung 19 weist, welche vorzugsweise gleichförmig rings um gleichförmig gespeist, um einen konstanten Wasscrden Fuß 18, des Schachtes verteilt sind, wobei noch pegel aufrechtzuerhalten und damit die erforderliche ein Überlauf 22 vorgesehen ist. Dieser Aufbau ge- Abkühlung für den Ofen und das Material im Zustattet eine Abkühlung der aus dem Arbeitsraum fuhrschacht. Bezüglich der Luftzirkulation im Mantel austretenden Gase, bevor sie das zu verarbeitende 20 23 ist festzuhalten, daß diese so geregelt wird, daß Material im Schlot 18 durchstreichen. Um eine zu die Temperatur des Materials im Schlot in der Gröstarke Aufhetzung des zu schmelzenden Materials zu ßenordnung von 1000° C liegt, um ein Verkitten verhindern, wie "weiter oben angedeutet, ist der oder etwa gar ein Festbacken des zugeführten Mate-Schlot vorzugsweise von einem Luftmantel 23 um- rials zu unterbinden.

schlossen, wobei die Kaltluft am unteren Ende über 25 In kontinuierlichem Betrieb wurde ein Ofen von

einen Anschluß 24 zugeführt ist, der an den Auslaß 9 m³, der in ein Becken von 19 m³ eingetaucht war.

eines Ventilators angeschlossen ist, während die mit Material zur Herstellung von Monocalciumsihkat

Warmluft aus dem Mantel über einen Rohrstutzen durch Aufschmelzen der entsprechenden Ausgang·-

25 austritt, wobei die austretende vorgeheizte Luft materialien bei 1450 bis 1520⁰C gespeist, wobei die

als Verbrennungsluft für den Brenner 5 dienen kann. 30 Böschung eine Fläche von 1,25 m² hatte und das

Über der Baugruppe aus dem Ofen und dem Zu- Schmelzbad einen Spiegel von 3 m² bei 1601) b;?

fuhrschacht4 erkennt man in der Zeichnung eine 1650~ C hatte, um die erwünschte Viskosität des Ba-

einstellbare Zufuhrtrichteranordnung 26, über die des aufrechtzuerhalten. Die Produktion betrug 201

das von irgendeinem Fördergerät 27 zugeführte Ma- pro Tag.

terial in den Schacht 18 gelangt. ?5 Unabhängig von dem aufzuschmelzenden Materie'

Die Arbeitsweise eines solchen Ofens soll nächste- entspricht der Ofen gemäß der Erfindung einer line

hend erläutert werden, wobei das Becken 9 und die stition, die erheblich niedriger ist als bei den bifhu

Ringleitung 19 als wassergefüllt bis zum vorgesehe- üblichen öfen; der Ofen weist ferner den Vorteil auf

nen Peael angenommen sind: daß er leicht zu betreiben ist, insbesondere wenn ou

Das^/orgebrochene Material wird in den Schlot 18 40 Beckenanordnung beweglich ist, wobei darüber hin

eingeführt und fällt in den Arbeitsraum 1, wobei sich aus eine einfache Vertikalmaterialzufuhr ermöglich

eine Böschung 28 ergibt, deren unterer Teil sich auf ist, die konstant erfolgen kann bezüglich der Qantitii

dem Boden der Wanne 6 ausbreitet. Der Brenner 5 und der Verteilung auf dem Wannenboden, womi

wird gezündet und seine Flamme wird auf die abfal- sich weiterhin eine Vereinfachung der Betriebsüber

lende Oberfläche des Materials gerichtet, womit pro- 45 wachung ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wannenofen für das Aufschmelzen von Materialien bei hohen Temperaturen mit regelbarer Materialzufuhr für kontinuierliche Erzeugung des Schmelzproduktes mittels Aufheizung durch Brenngase oder auf elektrischem Wege, der zur Ausbildung einer Selbstauskleidung der Wanne mit dem erschmolzenen Material gekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (6) mindestens teilweise in einem Kühlflüssigkeitsbad gehalten ist, in dem die Kühlflüssigkeit konstanten Pegel aufweist und gegen die Atmosphäre offen ist.

2. Wannenofen nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 kennzeichnet, daß Einrichtungen für das Einführen des zu verarbeitenden Materials in die metallische, in das Kühlflüssigkeitsbad eingetauchte Wanne (6) in Form einer regelmäßigen Böschung vorgesehen sind, und daß der Kontaktbereich »° zwischen der Wanne und einer über ihr angeordneten Haube (2) von dem Kühlflüssigkeitsbad gekühlt ist.

3. Wannenofen nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer über »5 der Wanne angeordneten Haube (2) und dem unteren Ende von Materialzufuhreinrichtungen in Form eines vertikalen Schachtes (4) mit polygonalem oder rundem Querschnitt, der oben an Materialförderer (27) angeschlossen ist, eine wassergefüllte, gegen die Atmosphäre offene, konstanten Pegel aufweisende Kühlringleitung angeordnet ist.

4. Wannenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (4) von einem ns Luftumwälzmantel (23) umschlossen ist, dessen Einlaß (24) unten und dessen Auslaß (25) oben liegt, wobei die im Kontakt mit dem Schacht vorfewärmte kalt zugeführte Luft als Verbrennungsluft bei entsprechender Heizeinrichtung dient.

5. Wannenofen nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtquerschnitt so bemessen ist, daß das zu verarbeitende Material auf der Wanne eine konische Böschung (12. 28) mit gerader Neigung ausbildet und daß das vorgebrochene Material auf dem Böschungsoberteil während des Ofenbetriebes aufruht.

6. Wannenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materiallufuhreinrichtungen (27) für die Aufrechterhaitung eines konstanten, vorgebbaren Niveaus derart ausgebildet sind, daß sich auf Grund der Schwerkraft ein im wesentlichen konstanter Pegel des Schmelzbades in der Wanne (6) einstellt.

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