DE2200331C3

DE2200331C3 - Wannenofen

Info

Publication number: DE2200331C3
Application number: DE19722200331
Authority: DE
Inventors: Lucien Martigues Beneytout; Georges Croissy Seine Delacroix
Original assignee: Sa Ciments Lafarge Paris
Current assignee: Sa Ciments Lafarge Paris
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2200331A1; DE2200331B2; FR2126622A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Wannenofen für as Aufschmelzen von Materialien bei hohen Temeraturen mit regelbarer Materialzufuhr für koninnerliche Erzeugung des Schmclzpioduktes mittels uil'heiziing durch Brenngase oder auf elektrischem Vege. dessen Wanne zur Ausbildung einer Selbstausleidung gekühlt ist.

Es ist bekannt, daß beim Aufschmelzen solche Maerialien mehr oder weniger die Ofenwandungen und lic Wandungen der Wannen angreifen, in denen sie (irbereitet 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 Ergebnisse.

Gemäß einer weiteren Lösung hält man das Material schmelzflüssig oder schmilzt es auf mit Hilfe 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 Sarnmeltrommeln für den Ein- und Auslaß von Wasser angeschlossen sind, in diesen Installationen sind die Ofenhaube und die Wandungen oberhalb des Schmelzbades mit Hilfe von keramischen feuerfesten Elementen ausgebildet (französische Patentschrift 1206 771).

Eine andere Lösung besteht darin, die zu schmelzenden Rohmaterialien direkt auf metallische Wandungen zu plazieren; in diesem Falle ergibt sich bei einem solchen elektrisch beheizten Ofen kein Arbeitsraum oberhalb des Schmelzbades (französische Patentschrift 1 297 789). Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift 1039 714 ein Glasschmelzofen mit keramischen Wandungen bekannt, in die Kühlschlangen eingebettet sind, welche ein Gerüst bilden. Dieser bekannte Glasschmelzofen arbeitet mit kontinuierlicher Materialzufuhr. Es bildet sich in ihm infolge der Kühlung eine Selbstauskleidung.·

Ausgehend von dbser Bauart, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die metallische Wanne eines Schmelzofens so zu kühlen, «.'al sich aus dem Gut auf der Oberfläche der metallischen Wanne eine Sclbstauskleidung bildet.

All die vorgenannten bekannten Öfen mit Kühlung arbeiten mit einem Wassermantel oder einem Dampfmantel, woraus sich ein erhöhter Wasserverbrauch ergibt, ohne daß tatsächlich mit 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 Materia! gekühlt ist. erfindungsgemäß 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 Aufheiziing 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

3 I 4

:incr regelmäßigen Böschung vorgesehen wurden, Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme

-lnd daß der Kontaktbereich zwischen der Wanne auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

and einer über ihr angeordneten Haube von dem Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch

(Cühlflüssigkeitsbad gekühlt ist. Die Ergebnisse las- einen Ofen gemäß dem Erfindungsprinzip;

;en sich noch verbessern, wenn zwischen der über 5 Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung nach Linie TI-II

der Wanne angeordneten Haube und dem unteren der F i g. 1;

Ende der Materialzufuhreinrichtungen in Form Fig. 3 und 4 sind schematische Darstellungen

eines vorzugsweise vertikalen Schachtes mit polygo- einer praktischen Ausführungsform des Erfindungs-

nalem oder rundem Querschnitt, der oben an Mate- gegenstandes, wobei F i g. 3 einen Längsvertikal-

rialförderer angeschlossen ist, eine wassergefüllte, ge- ίο schnitt nach Linie ITT-III aus Fig. 4 und Fig. 4

gen die Atmosphäre offene, konstanten Pegel auf- einen Quervertikalschnitt nach Linie IV-IV aus

weisende Kühlringleitung angeordnet ist. Man kann F i g. 3 zeigen.

ferner einen Luftmantel um den Schacht herum vor- Man erkennt in F i g. 1 bis 4 den Arbeitsraum 1

sehen, um das zuzuführende Rohmaterial zu kühlen eines Ofens, bestehend aus einer feuerfest ausgebil-

und gleichzeitig den thermischen Wirkungsgrad zu 15 deten Haube 2 mit einem Verbrennungsgasauslaß 3,

verbessern. einem Zufuhrschacht 4 und einem Brenner 5 sowie

Dabei sind diese zusätzlichen Merkmale an sich einer Metallwanne 6 mit einem Aaislaß7. Die Bau-Bestandteil des fachmännischen Wissens, denn be- gruppe aus Haube und Wanne wird mittels Stützen 8 reits aus der USA.-Patentschnft 1 105 001 ist ein gebildet. Ein Becken 9, das H₅ zu einer konstanten Verhiittungsofen bekannt, der einen Zufuhrschacht, 20 Höhe IX-IX mittels eines nic"t dargestellten Zulaufs eine wassergekühlte Haube und Ölbrenner aufweist, und eines nicht dargestellten Oberlaufs mit Wasser die auf die Böschung des Erzes gerichtet sind. gefüllt gehalten wird, ruht auf Hubsäulen 10. die

Vorzugsweise ist der Scl.achtquerschnitt so bemes- während des Ofenbetriebes die Wanne 6 in das Was-

sen, daß das zu verarbeitende Materia! auf der se · eingetaucht halten. Der obere Rand des Bek-

Wanne eine konische Böschung mit gerader Neigung 25 kens 9 umschließt einerseits bei 7, das Ausflußloch

ausbildet, und daß das vorgebrochene Rohmaterial des Auslaufs 7 und andererseits bildet das Becken 9

auf dem Böschungsoberteil während des Ofenbe- eine Steigrohranordnung 9, in L-Form (s. F i g. 3), die

triebs aufruht. Die Materialzufuhreinrichtungen kon- im Anstoß an die Haube 2 eino gekühlte Verbindung

nen für die Aufrechterhaltung eines konstanten vor- zwischen dieser und der Wanne 6 sicherstellt,

gebbaren Niveaus derart ausgebildet sein, daß sich 30 Das gebrochene Material 11 wird über den

auf Grund <*er Schwerkraft ein im wesentlichen kon- Schacht 4 zugeführt und bildet in der Wanne 6 eine

stanter Pegel des Schmelzbades in der Wanne ein- Böschung 12, die zu Beginn der Verarbeitung, d.h.

stellt. Das Kühlflüssigkeitsbad weist vorzugsweise vor der Ausbildung eines Schmelzbades, auf dem Bo-

solche Abmessungen auf, daß sich in der Masse des den der Wanne 6 ruht. Nach der Zündung des Brcn-

enthaltenen Kühlwassers eine Umwälzung infolge 35 ners 5, der auf diejenige Zone der Böschung gerichtet

Thermosiphonwirkung ergibt. ist, die nahe dem Pegel liegt, der schließlich von dem

Es ist bevorzugt, daß Einrichtungen, wie Hubsäu- Schmelzbad erreicht werden soll, beginnt das Matc-

len od. dgl., vorgesehen sind, um das Becken für das rial zu schmelzen und breitet sich nach und nach auf

Kühlflüssigkeitsbad abzustützen, aber auch, um Bek- der Fläche der Wanne aus, wobei ausgehend vom

ken und Ofenwanne voneinander zu lösen, um War- 40 Boden der Wanne eine feste oder teigige Zone 13,

tungsarbeiten durchführen zu können. Es versteht eine glasige oder halbschmelzflücsige Zone 14 und

sich, daß dieser nicht zu unterschätzende Vorteil eine flüssige Zone 15 gebildet werden, wobei sich

auch durch eine äquivalente Anordnung erreichbar nach und nach eine selbstauskleidende Schutzschicht

ist. bei der das Kühlbadbecken fest eingebaut ist und die direkt auf der Innenseite der Wanne 6 ergibt. Der Pe-

die Ofenwanne enthaltende Baugruppe beweglich ist. 45 gel des Schmelzbades hebt sich nach und nach ^;n der

Ein Ofen gemäß der Erfindung mit metallischen Wanne. Sobald der Pegel des Schmelzbades 17 das

Wandungen, die nicht mit einer Feuertestauskleidung Ausflußloch 7 erreicht, kann man am Auslaß des

systematisch versehen worden waren, und mit einer Lochs in ar: sich bekannter Weise Barren erschmol-

Steigleitung und einem Wasserbecken wurde mitteis zenen Materials oder auch Granulat des erschmolze-

ein-.'s Brenners aufgeheizt und über einen Fallschacht 50 nen Materials abziehen.

mit der gewünschten Rohmaterialmischung be- In der praktischen Ausführungsform gemäß

schickt, um in einem Fall Schmelzzementklinker her- Fig. 3 und4 umfaßt der Ofen einen Arbeitsraum 1,

zustellen, und in einem anderen Fall synthetisches die Haube 2, den Zufuhrschaclu4, den Brenner 5

Monocalciumsilikat gemäß deutscher Offcnlcgungs- und die Wanne 6.

schrift 1 925 060 zu fabrizieren. Im Gegensatz zu den 55 Der Aufbau 8 ruht auf dem Fundament A eines

Ergebnissen, die man gemäß den früheren Veröffent- Werkraun.es und stützt über Konsolen Traverser

lichungen hätte erwarten müssen, hat es sich gezeigt, und Verstrebungen 8, die Baugruppe des Ofens 1

daß in beiden Fällen direkt und kontinuierlich Klin- wie auch denjenigen Teil des Schachtes 4 ab, der da;

ker bzw. Klinkergranulat oder Barrenklinker in kon- Material, das zu erschmelzen is·, um das Endproduk

tinuierlichem Betrieb an dem Ausiaß der Wanne ab- 60 zu erhalten, direkt in den Ofen abgibt,

gezogen werder. konnte. Das Becken 9 ruht auf dem Fundament A direk

Diese technisch unerwarteten Ergebnisse besitzen oder über Hubsäu'.en, die nicht dargestellt sind, um

natürlich einen e.'.ieblichen technischen Vorteil, ei- in einer Grube untergebracht sind. Das Becken 9 um

nerseits hinsichtlich der Einfachheit der erforderli- schließt die metallische Wanne 6. Sein oberer Ram

chen Vorrichtung und deren relativ niedrigerem 65 lipgt auf einer Höhe, bei der der konstante Wasserpc

Preis, wie auch andererseits hinsichtlich der Wirt- gel in dem Becken einerseits das Ausflußloch 7 um

schaftlichkeit des Verfahrens und der Qualität der schließt, und andererseits sich um den gesamten Res

erzeueten Produkte. ' des Ofcnumfangs erstreckt, so daß sich eine Steigrohr

anordnung 9_γ ergibt, oberhalb welcher sich der Fußteil der Haube 2 befindet. Unter diesen Bedingungen ergibt sich in dieser Zone eine abdichtende gekühlte Verbindung zwischen der Haube 2 und der Wanne 6. Das Becken 9 wird mit Wasser gespeist 'iber eine Rohranordnung 18 und mindestens einen (nicht dargestellten) Überlauf, der sich in der oberen seitlichen Rinne 9., des Beckens befindet.

Die Haube 2 ist in üblicher Weise feuerfest ausgebildet. Der Zufuhrschacht 4 ist ein vertikaler ringförmig ausgekleideter Schlot 18, dessen unteres Ende auf der Haube 2 aufsitzt, mittels einer Stütze 2,, die einen Teil einer Ringlcitung 19 bildet, in der das Wasser auf konstantem Pegel 20 mittels einer Kanalisation 21 gehalten wird, die Perforationen 21, aufweist, welche vorzugsweise gleichförmig rings um den Fuß 18, des Schachtes verteilt sind, wobei noch ein Überlauf 22 vorgesehen ist. Dieser Aufbau gestattet eine .Abkühlung der aus dem Arbeitsraum austretenden Gase, bevor sie das zu verarbeitend». Material im Schlot 18 durchstreichen. Um eine zu starke Aufheizung des zu schmelzenden Materials zu verhindern, wie weiter oben angedeutet, ist der Schlot vorzugsweise von einem Luftmantel 23 umschlossen, wobei die Kaltluft am unteren Ende über einen Anschluß 24 zugeführt ist, der an den Auslaß eines Ventilators angeschlossen ist, während die Warmluft aus dem Mantel über einen Rohrstutzen 25 austritt, wobei die ausseiende vorgeheizte Luft als Verbrennungsluft für den Brenner 5 dienen kann.

Über der Baugruppe aus dem Ofen und dem Zufuhrschacht 4 erkennt man in der Zeichnung eine einstellbare Zufuhrtrichteranordnung 26, aber die das von irgendeinem Fördergerät 27 zugeführte Material in den Schacht 18 gelangt.

Die Arbeitsweise eines solchen Ofens soll nachstehend erläutert werden, wobei das Becken 9 und die Ringieitung 19 als wassergefüllt bis zum vorgesehenen Pegel angenommen sind:

Das vorgebrochene Material wird in den Schlot 18 eingeführt und fällt in den Arbeitsraum 1, wobei sich eine Böschung 28 ergibt, deren unterer Teil sich auf dem Boden der Wanne 6 ausbreitet. Der Brenner 5 wird gezündet und seine Flamme wird auf die abfallende Oberfläche des Materials gerichtet, womit progressiv die Masse aufgeheizt wird und sich eine teigige Zone 13, eine glasige Zone 14 und das Schmelzbad 15 ergeben; die Zone 13 bildet nach und nach die Selbstauskleidung, und der Pegel des Schmelzbades 15 hebt sich nach und nach. Man richtet dann die Flamme des Brenners 5 auf die Materialböschung, deren obere Schicht regelmäßig abschmelzt und abläuft, wobei das Schmelzbad weiter aufgefüllt wird. Sobald der Arbeitspegel erreicht ist. läuft die guschmolzenc Masse durch das Loch des Auslasses 7 ab, um entweder in Barrenform am Ofen entlang laufend aufgefangen zu werden, oder um das erschmolzene Material in Granulatform abzuziehen.

Während des Betriebes wird die Wasserzufuhr des

is Beckens 9. die Stichleitung 9, und der Ringlcitung 19 gleichförmig gespeist, um einen konstanten Wasserpegel aufrechtzuerhalten und damit die erforderliche Abkühlung für den Otcn und das Material im Zufuhrschacht. Bezüglich der Luftzirkulation im Mantel

ao 23 ist festzuhalten, daß diese so geregelt wird, daß die Temperatur des Materials im Schlot in der Größenordnung von 1000° C liegt, um ein Verkitten oder etwa gar ein Festbacken des zugeführten Materials zu unterbinden.

»5 In kontinuierlichem Betrieb wurde ein Ofen von 9 m³, der in ein Becken von 19 m³ eingetaucht war, mit Material zur Herstellung von Monocalciumsilikat durch Aufschmelzen der entsprechenden Ausgangsmaterialien bei 1450 bis 1520° C gespeist, wobei die Böschung eine Fläche von 1,25 m² hatte und das Schmelzbad einen Spiegel von 3 m² bei 1600 bis 1650° C hatte, um die erwünschte Viskosität des Bades aufrechtzuerhalten. Die Produktion betrug 20 t pro Tag.

Unabhängig von dem aufzuschmelzenden Material entspricht der Ofen gemäß der Erfindung einer Investition, die erheblich niedriger ist als bei den bisher üblichen öfen; der Ofen weist ferner den Vorteil auf, daß er leicht zu betreiben ist, insbesondere wenn die Beckenanordnung beweglich ist, wobei darüber hinaus eine einfache Vertikalmaterialzufuhr ermöglicht ist, die konstant erfolgen kann bezüglich der Qantitäi und der Verteilung auf dem Wannenboden, womii sich weiterhin eine Vereinfachung der Betriebsüberwachung ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Paten tansprüche:

1. Wannenofen für das Aufschmelzen von Materialien bei hohen Temperaturen mit regelbarer Materialzufuhr für kontinuierliche Erzeugung des Schmelzproduktes mittels Aufheiziing 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 gckennzeichnet, daß Einrichtungen für das Hinführen des zu verarbeitenden Materials in die metallische, in das Kühlflüssigkeitsbad eingetauchte Wanne (6) ^:n Form einer regelmäßigen Böschung vorgesehen sind, und daß der Kontaktbereich /wischen 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 der \V\:nne angeordneten Haube (2) und dem unteren Ende von Materialzufuhreinrichtungen in Form eines vertikalen Schachtes (4) mit polygonalem Oder rundem Querschnitt, der oben an Materialien: rer (27) angeschlossen ist, eine wassergefüllte, gegen di" Atmosphäre offene, konstanten Pegel aufweisende Kühlringleilung angeordnet ist.

4. Wannenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (4) von einem Luftumwälzmantel (23) umschlossen ist, dessen Einlaß (24) unten und dessen Auslaß (25) oben liegt, wobei die im Kontakt mit dem Schacht vorgewärmte kalt /ugeführte 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 vorgebrodiene Material auf dem Böschungsoberteil während des Ofenbetriebes aufruht.

6. Wannenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuf uhreinrichtungen (27) für die Auf rech ierhai- s° tung eines konstanten, vorgebbaren Niveaus derart ausgebildet sind, daß sich auf Grund der Schwei kraft ein im wesentlichen konstanter Pegel des Schmelzbades in der Wanne (6) einstellt.

55