DE2221635A1

DE2221635A1 - Pflugschar fuer hochtemperatur-anwendung

Info

Publication number: DE2221635A1
Application number: DE19722221635
Authority: DE
Inventors: Thaddeus J Oleszko
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1973-06-14
Also published as: JPS4864556A; DE2221635C3; JPS5134133B2; GB1345845A; DE2221635B2; BR7203382D0; US3740184A; NO132443B; NO132443C

Description

PATENTANWALT EJSÄ

MANFRED MIEHE Telefon: (0311) 760950

_, , Telegramme: PATOCHEM BERLIN

Diplom-Chemiker

Docket 710037-A-WGY US/07/1196

MARATHON OIL COMPANY 539 South Main Street, Findlay, Ohio 45840, USA

Pflugschar für Hochtemperatur-Anwendung

Die Lebensdauer von Pflugscharen, z.B. in Koks-Kalziniervorrichtungen in Form von Drehherden, wird erheblich dadurch verlängert, daß Gitter, z.B. ^' wabenförmig oder hexagonal'aus Stahl gefertigt, wenigstens auf die der Abnutzung unterworfenen Oberflächen der Pflugscharen geschweißt werden, sowie das Wabenmuster mit einem abnutzungsfesten, isolierenden Hochtemperatur-Zement gefüllt wird.

Der Erfindungsgegenstand liegt auf dem allgemeinen Gebiet der deutschen Patentanmeldung P 20 47 826.6, sowie demjenigen der US-Patentanmeldung (Ser.No. 887 450).

Allgemein gesehen, betrifft der Erfindungsgegenstand ein Verfahren und Vorrichtung für die Wärmebehandlung von Materialien, und wenn auch die erfindungsgemäß vorgesehenen Pflugscharen bei einer Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungsarten Anwendung finden können, finden sie doch insbesondere Nutzanwendung, bei Drehherdofen, die der Wärmebehandlung dienen und in den US-PSsn 3 475 286; 3 470 068 und 3 448 012 beschrieben sind.

Erfindungsgemäß wird eine Pflugschar - ebenfalls als Pflug bezeichnet - die mit einer inneren Kühlkammer oder mit einer Kühlleitung versehen ist, wobei jede derselben dazu angewandt wird, kühlendes Strömungsmittel zum Umlaufen zu bringen, an wenigstens einen Teil der äußeren Oberfläche derselben dadurch ge-

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schützt, daß ein offenes Gitter daran angeschweißpt oder in ähnlicher Weise befestigt wird, das sodann mit einem wärmeisolierenden Zement gefüllt wird. Der innere Pflug wird vorzugsweise aus Stahl, Titan oder ähnlichem Material gefertigt. Die Kühlvorrichtung wird allgemein eine innere Kammer oder U-förmig oder in anderer Weise eine flache Spirale für das Umlaufen der kühlenden Strömungsmittel sein, wobei es sich hierbei entweder um Gase oder Flüssigkeiten handeln kann, meistens um Luft oder Wasser. Das Gitter kann wabenartig sein in Form eines Stahlnetzes oder dasselbe kann aus ähnlichem Material gefertigt werden, das eng angepaßt an der Oberfläche des inneren Metallßfluges befestigt wird. Der Zement sollte wärmeisolierend sein und ist vorzugsweise abriebfest. In den meisten Fällen wird eine ausreichende Zementmenge über das Gitter dergestalt ausgebreitet, daß dasselbe vollständig gefüllt und vollständig damit bedeckt ist, so daß dasselbe gegen eine Berührung mit dem heißen körnigen Material geschützt wird, das durch die fertige Pflugschar bewegt werden soll.

Wie weiter oben angegeben, findet der Erfindungsgegenstand insbesondere Nutzanwendung bei der Bewegung von gekörnten Materialien über die Oberfläche von Drehherdofen, wenn auch derselbe wahlweise für das Pflügen von Materialien über den Oberflächen anderer Vorrichtungen für die Handhabung von Materialien angewandt werden kann, wie z.B. vibrierende Transportvorrichtungen, Mannheim-Öfen - bei denen die Pflugscharen sich allgemein im Gegensatz zu dem Herd bewgen - usw.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß eines Drehherdöfens, der für die Anwendung der erfindungsgemäßen Pflugscharen geeignet ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehherdofen nach der Figur und erläutert Einzelheiten der für das Bewegen des Materials auf dem Herd angeordneten Pflugscharen;

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Fig . 3 einen Querschnitt durch die "Grube" des Ofens nach Fig. und erläutert weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Pflugscharen;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm und erläutert die Lageanordnung der erfindungsgemßen Pflugscharen zwecks Bewegen des Materials in Furchen progressiv über den umlaufenden Herd nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Detailschnitt rechtwinklig im Vergleich zu der Fig. 3 und erläutert eine einzelne erfindungsgemäße Pflugschar;

Fig. 6 einen weiteren Schnitt und erläutert die Kühlkammer und Ablenkteil im Inneren der erfindungsgemäßen Pflugschar;

_Eig—7.eine Draufsicht und erläutert die oberen Enden der-EiH- -lässe für das -Kühlmedium der erfindungsgemäßen Pflugscharen ;'

Fig.⁷« eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen aus rostfreiem Stahl gefertigten Pflugschar und zeigt das hexagonale Gitter angeordnet, bevor dasselbe mit Zement gefüllt wird.

Figur 1 zeigt einen Ofen mit einem drehbaren Herd 10 mit einer inneren Herdoberfläche 11, die von dem äußeren Umfang aus nach unten geneigt zu einer mittig angeordneten, sich axial erstreckenden Ausgleichsgrube 12 verläuft, der einstückig mit und von dem Herd 10 nach unten verlaufend geführt ist. Der drehbare Herd wird auf im Absandsverhättnis angeordneten Rollen 13 angeordnet an einem Ofenrahmen 14 getragen. Der Herd wird vermittels eines Motors und eines Zahnstangen-Ritzel-Antriebs iq herkömmlicher Weise, wie für drehbare Herdofen vorgesehen, angetrieben. Es erstreckt sich eine Schwelle 15 senkrecht über die Herdoberfläche 11 an dem äußeren Umfang und trägt einen Trog 16, der mit Sand 17 gefüllt ist. Gegebenenfalls kann Wasser anstelle von Sand angewandt werden.

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Der Ofenrahmen 14 trägt Deckenträger 20, die eine feuerfeste Decke 12 mit einem mittleren Abzug 22 tragen. Die Decke weist eine nach unten geführte Wand 23 auf, die einen Flansch 24 trägt. Derselbe erstreckt sich in den in dem Trog 16 vorliegenden Sand 17, wodurch zwischen der Decke 21 und dem Herd 10 eine drehbare Sanddichtung ausgebildet wird. Die Decke 21 ist mit Luftöffnungen 25 versehen, die von der an dem Ofenrahmen 14 angeordneten Leitung 26 Luft aufnehmen. Die Öffnungen 25 führen die Luft nach unten in Richtung auf den Herd. Die Seitenwände 23 der Decke sind mit öffnungen 27 versehen, die Luft von der Leitung 28 aufnehmen, die ebnfalls an dem Rahmen 14 angeordnet ist. Die Öffnungen 27 führen die Luft allgemein über den Herd in radialer Richtung. Die Brenner 29 sind in der Decke angeordnet, um den Ofen auf die Arbeitstemperatur zu bringen und zusätzliche Wärme für diejenigen Reaktionen zu ergeben, die vollständig autogen verlaufen. Eine Beschickungsschütte 30 tritt durch die Decke 21 benachbart zu der Seitenwand 23 und ist mit einem senkrecht einstellbaren Abgabeende 31 versehen, das sich bis zu einer einstellbaren Stelle erstreckt zwecks Abgabe einer ausgewählten Schichtdicke der Beschickung auf der Herdoberfläche 11. Es ist eine sich radial erstreckende, b-förmige Pflugschargrube 32 in der Decke von dem Abzug 22 bis zu der Deckenwand 23 ausgebildet. Der Boden der Grube 32 ist mit Schlitzen 33 versehen, die gleitbar die Pflugscharen 34 aufnehmen. Die Pflugscharen 34 können massiv oder hohl in Plattenkonstrukton ausgeführt sein, wobei innere senkrechte Ablenkteile 35 vorliegen, und zwar in Abhängigkeit von den auftretenden Temperaturen. Bezüglich der höheren Temperaturen ist natürlich die letztere Bauartbevorzugt. Jedes Ablenkteil ist mit einem Einlaß 36 und einem Auslaß 37 für die Kühlmittelleitungen versehen, wodurch sich ebenfalls eine Abstützung für die Pflugscharen ergibt. Das Kühlmittel, sei es Wasser oder Luft, wird dem Einlaß 36 zugeführt und in die Pflugschar 34 an einer Seite des Ablenkteils 35 eingeführt, verläuft sodann unter dem

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Ablenkteil 35 zu der gegenüberliegenden Seite der Pflugschar und sodann aus dem Auslaß 37 heraus. Es sind feuerfeste Abdichtungen 38 an den Öffnungen bzw.Leitungen 36 und 37 eingepaßt in den Schlitz 33 vorgesehen. Die Leitungen 36 und 37 werden zwischen zwei winkelförmigen Haltern 39 und 40 gehalten, die durch Bolzen 41 zusammengehalten werden. Die Halter 39 und 40 sind zwischen einstellbaren Winkelträgern 42 und 43 vermittels Bolzen 44 befestigt. Es sind senkrechte Einstellschrauben 45 an jedem Ende jedes einstellbaren Trägers 42 und 43 vorgesehen. Diese Schrauben 45 liegen an ortsfesten Pflugscharträgern 46 und 47 an, die,sich über die Grube 32 erstrecken, siehe die Figur 3. Untergeordnete Bauelemente 35, 39, 40, 41, 43, 44 und 47 sind nicht gezeigt, besitzen jedoch die Konfigurationen, wie sie im Zusammenhang mit den entsprechend numerierten Bauelementen in der ÜS-PS 3 475 286 wiedergegeben sind. Diese Bauelemente können auch andere herkömmliche Konfigurationen aufweisen.

Die Figur 7 zeigt eine Pflugschar, die mit einem Wabenmuster 90 mit 2,5 cm 316 rostfreiem Stahl bedeckt ist, wobei das Wabenmuster über die hauptsächliche Berührungsfläche des hohlen inneren Pfluges 34 aus Kohlenstoffstahl stumpfgeschweißt ist, an den eine Kühlmitteleinlaßleitung 36 und Auslaßleitung 37 befestigt sind. Zwecks leichter Herstellung wird ein Wabenmuster aus rostfreiem Stahl der angegebenen Art mit einer Dicke von etwa 1,75 cm an der Kante, dem Boden und der hinteren Oberflächeder Pflugschar angewandt. Das Wabenmuster wird sodann mit einem keramischen Hochtemperatur-Zement der Type Plibrico-Precast 37 oder Ramtite gefüllt. Der Zement wird mit einer Maurerkelle über das Wabenmuster dergestalt gebracht, daß dasselbe mit einer Tiefe von etwa 2,5 cm gefüllt wird. Sodann läßt man abbinden. Dieser Zement weist einenrelativ hohen, wärmeisolierenden Koeffizienten auf und wird fest durch die hexagonale Struktur gehalten, die ebenfalls dazu dient, gegenüber Zugbelastungen in dem Zement eine innere Verstärkung zu ergeben.

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Es ist ein drehbarer Abgabetisch 50 unter der Ausgleichsgrube oder Tiefofen 12 angeordnet, um so das aus dem Ofen abgegebene PRdoukt aufzunehmen. Es isb eineortsfeste Abgabetülle oder Pflug 51 in dem Rahmen la zwischen dem Tiefofen 12 und dem Abgabetisch 50 angeordnet. Die Tülle 51 ist mit einem Umfangstrog 52 versehen, in dem Sand 53 vorliegt. In diesem Sand erstreckt sich ein nach unten geführter Flansch 54 an dem Tiefofen unter Ausbilden einer Sanddichtung.

DIm folgenden wird die Arbeitsweise des Ofens, wie hier erläutert, beschrieben. Die Brenner 29 werden betrieben, wodurch der Ofen auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Dieselbe hängt von der Art des zu entgasenden oder zu kalzinierenden Produktes ab. Das zu entgasende oder zu kalzinierende Produkt oder Material wird durch die Beschckungsschütte 30 eingeführt und kontinuierlich mit der gewünschten Dicke und Breite längs des äußeren Umfanges der Herdoberfläche 11 ausgebreitet. Bei Umlaufen des Herdes trifft das Material oder Produkt auf die Pflugscharen 34. Jeder Pflugscharensatz lenkt das darauf aufschlagende Material in den nächsten benachbarten konzentrischen Ring der geneigtgen Herdoberfläche , so daß der Fluß des Materials von dem Umfang der Hrdoberfläche 11 zu dem Tiefofen 12 allgemein in spiralförmigen konzentrischen Ringen erfolgt, deren jeder eine größere Breite besitzt, so daß bei Kleinerwerden der Ringe die Fläche größer wird unter Ausbilden einer einheitlichen Tiefe. Diese konzentrischen spiralförmigen Ringe sind in der Figur 4 diagrammförmig zusammen mit der relativen Lage jeder Pflugschar bezüglich dieser Ringe gezeigt. Die senkrechte Lage der Pflugscharen bestimmt die Restmenge des Materials, das bei jedem Ring bei Umlaufen des Herdes verbleibt. Die Pflugscharen neigen dazu, zu einem Vermischen und Umkehr des Bettes mehrfach bei der Bewegung des Materials nach unten vondem Umfang des Herdes aus in Richtung auf den Tiefofen zu führen. Dies ermöglicht ein einheitlicheres Erhitzen und Reaktion und führt zu einem einheitlicheren Produkt und stellt somit einen erfindungsgemäß erzielten wesentlichen Vorteil dar.

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Bei einem Austausch von Pflugscharen herkömmlicher Stahlbauart ähnlich denjenigen, wie sie in der US-PS 3 475 286 besxchrieben sind, gegen die erfindungsgemäßen Pflugscharen, fällt die Temperatur des Kühlwasers - soweit dasselbe mit der gleichen Geschwindigkeit fließt - an dem Auslaß der Pflugschar um 60° ab, und zwar von 110 C auf 50 C, während das Innere des Ofens mit einer Temperatur im oberen Teil von 140O⁰C betrieben wird. Diese Differenz in der Kühlwassertemperatur bedingt eine Verringerung der erforderlichen Kühlwassermenge, ermöglicht eine erhebliche Kapitalersparnis in Sachen des Kühlturms und hierzu gehörender entsprechender Ausrüstung, wichtiger ist jedoch noch, daß dem Koks sehr wertvolle Wärme - Temperatur - nicht entzogen wird. Weiterhin arbeiten die erfindungsgemäß hergestellten Pflugscharen im praktisch kontinuierlichen Betrieb langer als 12 Monate, während die in der gleichen Lage und in dem gleichen Ofen angeordneten herkömmlichen Pflugscharen nach dem Stand der Technik so schnell dergestalt korrodiert sind, daß sie innerhalb von weniger als 3 Monaten ausgetauscht werden müssen. ·

Wenn auch nach der oben eräuterten Ausführungsform gekrümmte Pflugscharen in Betracht gezogen werden, ist es auch möglich, flache rechtwinklige Pflugscharen oder andere Konfigurationen vorzusehen, um so unterschiedliche Muster oder Anordnungen der Materialteilchen auf dem Herd zu erzielen. Es können verschiedene Zemente und gießbare Materialien für das überzeiehen der erfindungsgemßen Pflugscharen unter der Voraussetzung angewandt werden, daß das Material plastisch ist und in Abhängigkeit von der Zeit oder durch Beaufschlagen von Wärme oder durch beide Faktoren dergestalt gehärtet werden kann, daß sich eine Oberfläche ausbildet ,die gegenüber hohen Temperaturen widerstandsfähig ist, denen die Pflugschar während der Anwendung ausgesetzt wird ,und weiterhin unter der Voraussetzung, daß das Material einen vergleichsweise niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt.

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Das Zementprodukt mit der Bezeichnung Plibrico Precase 37 oder 90 ist ein plastisches Ramtitmaterial, das beispielsweise für geeignete Zementarten und giießbare Produkte stehen kann. Dasselbe kann vor dem Einbau in den Ofen getrocknet und gebrannt werden oder es kann gegebenenfalls ein Einbau nach dem Trocknen und sodann Brennen in dem Ofen erfolgen.

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Claims

Patentansprüche

1. Pflugschar zum Bewegen eines heißen, gekörnten Materials, das auf einer praktisch flachen Oberfläche angeordnet ist, g e kennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) eine aus Metall bestehende innere Struktur (34) mit einer Kühlanordnung (35,36,37) für das Zirkulieren eines kühlenden Strömungsmittels in wärmeübertragender Berührung mit der Metallstruktur (34) ;

b) einem offenen Gitter (90) aus Metall, das an- der Metallstruktur (34) dergetalt befestigt ist, daß wenigstens ein Teil der äußeren Oberfläche derselben bedeckt ist, sowie

c) einem erhärtbaren, wärmeisolierenden keramischen Material, das wenigstens teilweise die offenen Räume in dem Gitter (90) füllt, wodurch die Metallstruktur (34) bei einer wesentlich geringeren Temperatur als derjenigen des heißen gekörnten Materials gehalten wird.

2. Pflugschar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter (90) aus einander schneidenden Metallstreifen gefertigt ist, die in einer Ebene praktisch senkrecht zu der Ebene der äußeren Oberfläche der öflugschar (34) dergestalt vorliegen, daß ein Gitter mit Wabenmuster gebildet wird.

3. Pflugschar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichn e t , daß das Gitter (90) in Wabenmuster an der äußeren Oberfläche der Pflugschar (34) vermittels Verschweißungen befestigt ist.

4. Pflugschar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende keramische Material ein keramisches Material der Ramtite Type ist.

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5. Verfahren für den Aufbau einer Pflugschar zwecks Bewegen eines heißen körnigen Materials, das auf einer praktisch flachen, praktisch waagerechten Oberfläche vorliegt, g e k e η η zeichnet durch die Kombination der folgenden Arbeitsschritte:

a) Herstellen einer inneren Metallstruktur, die allgemein eine pflugscharartige Form aufweist und eine Kühlanordnung in wärmeübertragender Berührung mit der Pflugschar besitzt;

b) Anordnen eines Metallgitters mit offenen Räumen an der inneren Metallstruktur und

c) Anordnen einer plastischen, eräärtbaren Wärmeisolation in dem Inneren der offenen Räume des Gitters und sodann

d) man das erhärtbare thermische Isolationsmaterial im Inneren der offenen Räume des Gitters erhärten läßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-

net, daß die Pflugschar in einem drehbaren Herdöfen in einer die Materialien überführenden Berührung mit einem Bett aus gekörntem Material eingebaut wird, das auf der Oberfläche eines umlaufenden Drehherdes vorliegt.

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