DE2250830A1

DE2250830A1 - Vorrichtung zur thermischen behandlung von koernigen und/oder stueckigen materialien

Info

Publication number: DE2250830A1
Application number: DE2250830A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Buchner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2250830B2; JPS572373B2; DE2250830C3; DD107975A5; AU6137173A; ES419575A1; PL92583B1; BR7308074D0; FR2203493A5; IT1008057B; CA1012762A; JPS4994597A; ATA879373A; SE407110B; US4025296A; AT330055B; BE806221A; GB1451374A

Description

Vorrichtung zur thermischen Behandlung, von körnigen und/oder stückigen Materialien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien, insbesondere von Kalkstein, Dolomit oder Magnesit mittels gasförmiger Medien, die eine Kammer aufweist-_t in deren Wandung mindestens eine Öffnung für die Zufuhr der gasförmigen Medien angeordnet ist und in die von oben ein Gutaufgabesehacht mündet, der -gleichzeitig als Gasabzug dient.

Aus der französischen Patentschrift 1 344 599 ist ein Schachtvorwärmer für körnige und stückige Materialien bekannt, bei dem das Gut in "einem aus zwei Kammern bestehenden Schacht von oben nach unten geführt wird und von heißen Ofenabgasen im wesentlichen im Gegenstrom durchströmt wird. Um eine Randgängigkeit der Heißgase im Schacht zu vermeiden, ist zusätzlich eine zentrale Gasleitung im Schacht angeordnet, die jeweils im Bereich der Kammer Austrittsöffnungen aufweist. Durch diese Anordnung ist eine gleichmäßige Führung

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der einzelnen Gasströme durch das Gut und damit eine gleichmäßige thermische Behandlung des Gutes ^etiöoh nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/öder stückigen Materialien zu schaffen, die unter Vermeidung der obigen Nachteile eine einfache und besonders wirtschaftliche gleichmäßige thermische Behandlung von körnigen· uM/öder stückigen Materialien ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gutaufgabeschacht der Kammer in wenigstens zwei Gutkanäle aufgeteilt ist, die jeweils getrennt an einen Gasabzug angeschlossen sind. Dadurch, daß der Gutäüfgabeschacht gemäß der Erfindung in wenigstens zwei Gutkanäle aufgeteilt ist, können der Kammer insbesondere körnige und stückige Materialien unterschiedlicher Kornklassen getrennt voneinander aufgegeben werden. Dies ermöglicht eine besonders günstige Gasführung durch das Gut innerhalb der Kammer, und zwar kann insbesondere dadurch, daß die Gutkanäle mit getrennten Gasabzügen versehen sind, das in der Kammer im Innern der Schüttung befindliche Gut ^e nach Bedarf mit ausreichenden Gasmengen beaufschlagt werden» Femer wird hier~ durch sehr vorteilhaft eine optimale Gasmengenverteilung auf die einzelnen Kornklassen des Gutes in der Kammer erreicht. Auch läßt sich durch die zwei getrennt angeordneten Gutka-

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näle im Aufgabeschacht ohne besondere Verteilvorrichtung eine gleichmäßige Verteilung des Aufgabegutes in der Kammer erzielen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ragen die Gutkanäle unterschiedlich weit in die Kammer hinein. Hierdurch wird insbesondere durch Beschickung der Kanäle mit verschiedenen Kornklassen eine genaue Anpassung der Gasführung an die entsprechenden Durchtrittswiderstände im Gut erreicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Gutkanäle koaxial zueinander verlaufend ausgebildet, derart., daß zwischen der' Außenwandung des inneren Gutkanals und der Innenwandung des äußeren.,Gutkanals ein Ringkanal gebildet wird. Dies ermöglicht eine symmetrische Gutverteilung in der Kammer, insbesondere dann, wenn die Kammer mit verschiedenen Kornklassen beschickt wird. Auch für die Gase werden auf diese Weise strömungstechnisch besonders günstige Verhältnisse geschaffen und der Gasabzug begünstigt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung .sind die an die Gutkanäle angeschlossenen Gasabzugsleitungen mit Drosselorganen versehen. Mit Hilfe dieser Drosselorgane kann in einfacher Weise, auf die Gasmengenverteilung in Abhängigkeit der Druckwiderstände in den körnigen und stückigen Materialien

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Einfluß genommen werden, so daß beispielsweise nur ein Abgasgebläse erforderlich ist.

Um eine allseitige und gleichmäßige thermische Behandlung des Gutes im inneren Kanal des Gutaufgabeschachtes zu erreichen, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im unteren Bereich der Wandung des inneren Gutkanals öffnungen für den seitlichen Gaszutritt in das Innere des Gutkanals vorgesehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greifen am inneren Gutkanal im unteren Bereich an der Außenwandung im Querschnitt dachförmige, nach unten offene Stützen an, die über den Umfang der Kanalwandung gleichmäßig verteilt und schräg nach unten zur Kammerwandung hin verlaufend angeordnet und mit dieser fest verbunden sind. Das obere Ende jeder Stütze, die etwa parallel zu der sich in der Kammer ausbildenden Gutböschung verläuft, schließt hierbei an eine öffnung in der Wandung des Gutkanals an. Auf diese Weise wird in Bezug auf die ganze Oberfläche des Schüttkegels praktisch der gleiche Durchtrittswiderstand für die Gase für ihren Weg von der Oberfläche des Schüttkegels in der Kammer bis zu der als Gasabzug dienenden Stütze geschaffen.

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Um die Schüttguthöhe im innereren Gutkanal je nach Bedarf einregulieren zu können, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ein Gutzulaufrohr vorgesehen, das in den inneren Gutkanal mündet und höhenverstellbar angeordnet ist«, Durch dieses höhenverstellbare Gutzulaufrohr kann sehr vorteilhaft in Abhängigkeit der Druckwiderstände im Gut auf die Gasmengenverteilung in der Kammer Einfluß genommen werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung, der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Vorrichtungen gemäß der Erfindung.

Es zeigen;

Fig. 1 eine als Schachtvorwärmer ausgebildete Vorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine als Brennofen ausgebildete Vorrichtung gemäß der Erfindung»

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Gutaufgabeschacht einer vertikal angeordneten Kammer 1 des Schächtvorwärmers mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gemäß der Erfindung in zwei Gutkanäle 2 und 3 aufgeteilt, an die jeweils getrennt voneinander angeordnete Gasabzugsleitungen 4 und 5 angeschlossen sind. Die Gutkanäle '2 und 3 bildenden Wände 6, 6^f sind .

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hierbei koaxial zueinander verlaufend ausgebildet, derart, daß zwischen der Außenwandung des inneren Kanales 3 und der Innenwandung des äußeren Gutkanals 2 ein Ringkanal gebildet wird. Am inneren Gutkanal 3, der weiter in die Kammer 1 hineinragt als der Ringkanal 2, greifen im unteren Bereich an der Außenwandung im Querschnitt dachförmige, nach unten offene Stützen/an, die über den Umfang der Kanalwandung gleichmäßig verteilt und schräg nach unten zur Kammerwandung hin verlaufend angeordnet und mit dieser fest verbunden sind. Diese Stützen 7 verlaufen etwa parallel zu der sich in der Kammer 1 ausbildenden Gutböschung 8. Ihre oberen Enden schließen an Öffnungen 9 in der Wandung des Gutkanals 3 an. Ferner sind im unteren Bereich der Wandung des inneren Gutkanals 3 Öffnungen 10 für den seitlichen Gaszutritt in das Innere dieses Gutkanals vorgesehen.

Von oben her führt in den inneren Kanal 3 ein Gutzulaufrohr 11, das in den inneren Kanal mündet und höhenverstellbar angeordnet ist. An dieses Gutzulaufrohr 11 ist ein nach oben hin trichterförmig ausgebildeter Gutaufnahmestutzen 12 angeschlossen. Im Gutzulaufrohr 11 sind ferner gasundurchlässige Materialschleusen 13, beispielsweise Doppelklappenschleusen, angeordnet, die das Aufgabegut nach unten hindurchtreten lassen, aber ein Entweichen der Behandlungsgase nach oben verhindern.

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Für die Gutaufgabe in den Ringkanal 2 sind am oberen Ende über den Umfang verteilt mehrere Rohre 14 und 15 mit entsprechenden Materialschleusen und darüber angeordneten Gutaufnahmestutzen 16 und 17 vorgesehen. Um eine allseitige gleichmäßige Gutverteilung im Ringkanal 2 zu erreichen, ist es zweckmäßig, mehr als zwei Gutaufnahmestutzen gleichmäßig auf den Umfang des Ringkanals 2 verteilt anzuordnen.

In die Gasabzugsleitung 4, die außen, an der Wandung 6 des Ringkanals 3 herumgeführt ist, münden im Querschnitt'dachförmig ausgebildete, nach unten hin. offene Gasleitungselemente 18, die ah der Wandung 6¹ des inneren Gutkanals 3 gleichmäßig verteilt befestigt sind. Ferner sind in den Gasabzugsleitungen 4 und 5 Drosselorgane 4', 5^! angeordnet.

An die Kammer 1 ist seitlich eine Heißgasleitung 19 angeschlossen, die zentral in die Kammer mündet und die mit einem darunter befindlichen Drehrohrofen 20 in Verbindung steht. Die Heißgasleitung 19 kann vorteilhaft auch tangential in die Kammer 1 münden, wobei eine gleichmäßige Gasverteilung vorzugsweise durch ein spiralförmig zur Achse der Kammer verlaufendes Einlauf gehäuse gewährleistet wird«, Der untere Teil der Kammer 1 ist konisch- nach innen verlaufend ausgebildet und mit einem mechanisch angetriebenen Gutaustrag 21, beispielsweise einem Drehteller, versehen. An die-

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sen Gutaustrag 21 schließt eine allseitig geschlossene Rinne 22 an, die in den Drehrohrofen 20 mündet. Die Gütaus tragsvo rrichtung kann hierbei, wie in Figur 1 dargestellt, zum Zwecke einer besseren Gutverteilung auch mit einem von unten in die Kammermündung hineinragenden Kegel 23 versehen sein.

Im Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Schachtvorwärmers werden durch den Gutaufnahmestutzen 12 die stückigen Materialien, beispielsweise in Korngrößeivon etwa 25 bis 45 mm, über das Gutzulaufrohr 11 in den inneren Gutkanal 3 und das körnige Material, beispielsweise in Korngrößen von etwa 10 bis 25 mm, über die Gutaufnahmestutzen 16 und 17. in den Ringkanal 2 von oben aufgegeben. Gleichzeitig werden die heißen Ofenabgase des Drehrohrofens 20 durch die Heißgasleitung 19 von der Seite her in die Kammer 1 eingeführt, von wo die Gase in den zwischen der Gutböschung 8 und der Kammerwandung befindlichen Ringraum eintreten und von dort zum Teil die im Ringkanal 2 befindliche Gutsäule im Gegenstrom durchströmt» Der restliche Teil der heißen Ofenabgase durchströmt den in der Kammer 1 befindlichen Schüttkegel in Pfeilrichtung 24 und tritt von unten wie auch durch die öffnungen 9 und 10 in der Kanalwandung 6¹ in das Innere des Gutkanals 3 ein. Nach Durchströmen der im Gutkanal 3 befindlichen Gutsäule wird dieser Teilgasstrom über die Gasabzugsleitung 5 abgeführt. Der den Ringkanal 2 passierende Teilgas-

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strom gelangt über die Ringleitung 4 nach außen.

Dadurch, daß der Kammer 1 das stückige Gut zentral durch den Gutkanal 3 aufgegeben wird und in der Kammer einen Schüttgutkegel mit verhältnismäßig großen Hohlräumen bildet, wird das Hindurchtreten der Gase durch den äußeren körnigen Schüttgutkegel begünstigt. Ferner werden durch die parallel zur Gutböschung 8 verlaufenden, im Querschnitt dachförmig unten offen ausgebildeten Stützen 7 sehr vorteilhaft für die Gasströme, von der Oberfläche des Schüttkegels ausgehend, bis zu den als Gutabzug dienenden Stützen 7 gleiche Weglängen geschaffen, und zwar für die ganze Fläche des Schüttgutkegels. Auf diese Weise wird eine über den ganzen Quer-* schnitt des Schüttgutkegels gleichmäßige Gasverteilung und damit eine gleichmäßige thermische Behandlung der körnigen, ,und stückigen Materialien in der Kammer erreicht. Die parallel zur Gutböschung 8 verlaufenden, im Querschnitt dachförmig unten offen ausgebildeten Stützen 7 unterstützen hierbei auch sehr vorteilhaft die Gasverteilung im Schüttgutkegel und dienen gleichzeitig als Gasleitelemente in den inneren Gutkanal' 3.

Weiterhin kann sehr vorteilhaft mit Hilfe der in den Gasabzugsleitungen 4 und 5 vorgesehenen Drosselorgane 4' und 5¹ die Gasmengenverteilung unter Berücksichtigung der Druck-

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widerstände in körnigem und stückigem Material optimal eingestellt werden. Mit Hilfe der getrennt angeordneten Gasabzug si ei tung en 4 und 5 wird ferner eine besonders günstige Gasführung und Beaufschlagung des Innenteils des Schüttkegels in der Kammer mit heißen Behandlungsgasen ermöglicht. Auf diese V/eise wird daher eine sehr gleichmäßige, auf die ■.Jeweilige Korngröße des Gutes bezogene Erhitzung der Materialien in der Kammer erreicht.

Dadurch, daß ferner gemäß der Erfindung der Abstand des Gasabzuges im Ringkanal 2 über der Gutkanalmündungskante

7 größer ist als der Abstand der Stützen/von der zu den Stützen parallel verlaufenden Gutböschung 8, wird im Ringkanal von der Gutsäule ein Druckwiderstand geschaffen, der höher ist als der Druckwiderstand des Gutes zwischen der Gutböschung 8 und den Stützen 7. Das Hindurchströmen der Gase durch die äußere körnige Gutschicht in das Innere des Schüttkegels wird hierdurch wirksam unterstützt.

Weiterhin kann auch sehr vorteilhaft durch das in den inneren Kanal 3 mündende Gutzulaufrohr 11, das höhenverstellbar angeordnet ist, die Schüttguthöhe im Kanal 3 Je nach Bedarf verändert werden. Auf diese Weise kann ebenfalls auf die Gasmengenverteilung unter Berücksichtigung der Druckwiderstände in den körnigen und stückigen Materialien Einfluß genommen werden.

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Das-, in der Kammer 1 thermisch vorbehandelte Gut .wird mit Hilfe,der Gutaustragsvorrichtung 21 kontinuierlich, nach .- ... unten .hin,abgeführt und über die.Rinne 22 dem Drehrohrofen 20 zügeleitetv' Im übrigen wird durch die konische Ausbildung, des uriteren .Kammerteils sehr vorteilhaft ein gleichmäßiges.. Hachsinken der in-_der. Kammer 1 befindlichen Gut säule; bewirkt. Da-hierbei mit Hilfe,der Gutaustragsvorrichtung auch die Gutaustragsmenge je nach Bedarf verändert werden?kann, kann, auch sehr vorteilhaft Einfluß auf.die Verweilzeit und die thermische: Behandlungsdauer, der Materialien, in der Kammer 1 genommen .werden.-,„ , , . . ... ._:

Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Vorrichtung gemäß der Erfindung ist als Schachtvorwärmer ^ausgebildet, der über, eine Abgasleitung 19- mit dem Drehrohrofen 20. in Verbindung steht. In dieser Anordnung wird dieser Schachtvorwärmer -ins?-, besondere für große Durchsatzleistungen eingesetzt. Bei kleineren Leistungen- kann, wie Fig. 2 zeigt, die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch als selbständiger Ofen zum Brennen von körnigen und stückigen Materialien. verwendet. werden., Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Brenn-

ofen sind .hierbei in der.Wandung der Kammer über den.Umfang gleichmäßig verteilte Brenner 25 angeordnet, die oberhalb ,, der Gutböschung, in die Kammer münden. Um eine gleichmäßige . Erhitzung-.der stückigen und körnig en,.Materialien,in. der Kammer zu bewirken, ist es zweckmäßig, das stückige Gut- durch_; .den......

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Ringkanal und das körnige Gut durch den inneren Kanal der Brennkammer zuzuführen. Der Brennstoff, vorzugsweise in gasförmigem Zustand, und die zur Verbrennung des Brennstoffes erforderliche Luft wird durch die Brenner 25 in die Kammer eingeführt und dort in dem zwischen der Gutböschung und der Kammerwandung befindlichen Hohlraum zur Verbrennung gebracht. Es ist hierbei jedoch zweckmäßig, den durch die Brenner 25 eingeführten Brennstoff in dem außerhalb des Schüttkegels befindlichen Hohlraum nicht vollständig zu verbrennen, sondern die Verbrennung der Brennstoffe bis in den mittleren Kern des Schüttkegels hineinzutragen. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der durch die Brenner 25 in die Brennkammer zugeführte Brennstoff mit entsprechend weniger Sauerstoff versetzt wird als für die Verbrennung des gesamten Brennstoffes erforderlich wäre. Der zur vollständigen Verbrennung der durch den Brenner in die Brennkammer eingeführten Brennstoffe erforderliche restliche Sauerstoff wird in Form von Kühlluft über die Ringleitung 26, die an entsprechende öffnungen in der Kammerwandung angeschlossen ist im unteren Bereich dem Brennofen zugeführt. Die der Brennkammer im unteren Bereich durch die Kühlluftleitung 26 zugeführte Kühlluft, die gleichzeitig zur Kühlung des fertig gebrannten Gutes dient, steigt zentral in der Kammer durch den Schüttgutkegel nach oben und trifft mit den allseitig von außen durch den Schüttgutkegel nach innen strömenden heißen Gasen zusammen, wo es zu einer vollständigen Verbren-

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mang der in den Gasen noch vorhandenen Brennstoffe, kommt. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft eine gleichmäßige, auf die jeweilige Korngröße und Gutzusammensetzung abgestimmte Erhitzung der Materialien im Brennofen bewirkt werden...,Das im Brennofen fertiggebrannte und im unteren Bereich gekühlte Gut wird in an sich bekannter Weise nach unten hin aus dem Brennofen ausgetragen und falls erforderlich in einem nachgeschalteten, gesonderten Kühler nachgekühlt. . -

-Darüber hinaus kann die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung der Erfindung.auch als Kühler für heiße Schüttgüter mit Vorteil eingesetzt werden. Es sind hierzu lediglich die in der. Kammerwandung angeordneten Brenner 25 zu entfernen und die Kammer ist an diesen Stellen mit Kühlluft zu beschicken. Im übrigen können die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kammern und Gutzuführungen gemäß der Erfindung im Querschnitt auch quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein. Der, Gegenstand der Erfindung ist daher hinsichtlich der Ausbildung der Kammern und Gutzuführungen nicht auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen beschränkt.

— Patentansprüche - 14 -

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien, insbesondere von Kalkstein, Dolomit oder Magnesit mittels gasförmiger Medien, die eine Kammer aufweist, in deren Wandung wenigstens eine Öffnung für die Zufuhr der gasförmigen Medien angeordnet ist und in die von oben ein Gutaufgabeschacht mündet, der gleichzeitig als Gasabzug dient, dadurch gekennzeichnet, daß de? Gutaufgabeschacht der Kammer (1) in wenigstens zwei Gutkanäle (2,3) aufgeteilt ist, die jeweils getrennt an einen Gasabzug (4,5) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutkanäle (2,3) unterschiedlich weit in die Kammer (1) hineinragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutkanäle (2,3) koaxial zueinander verlaufen, derart, daß zwischen der Außenwanduhg des inneren Gutkanals (3) und der Innenwandung des äußeren Gütkanals ein Ringkanal (2) gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß der innere Gutkanal (3) weiter in die Kammer (1) hineinragt als der äußere Gutkanal (2).

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 'bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß", die an die. Gutkanäle XZ,,^>). angeschlossenen. Gasabzugsleitungen (4,5) mit pross.qlorgan.en (4·,

6· ·.'.:: ,Vorrichtung nach ,einem ,der.Ansprüche 1 bis, 5 »■ dadurch .... gekeniirZBichnet, daß, im unteren Bereich -der Wandung des inneren. ;Gutkanals; (3); Offnungen (9, 10) für den seitlichen Gaszutritt in das .I^nner.e, dieses Gutkanals vorgesehen sind..

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Gutkanal (3) im unteren Bereich 3Ji der •Außenwandung im .Querschnitt dachförmige, nach unten offene Stützen (7) angreifen, die über den Umfang der Kanalwandung gleichmäßig verteilt und schräg .,nach unten zur Kammerwandung hin verlaufend angeordnet und mit die-

ser fest verbunden sind, wobei jeweils das obere Ende, der Stütze (7)-.an- eine Öffnung (9) in der Wandung des Gutka- . nals .(3) anschließt, und die Stützen (7) .etwa,parallel zu . der sich in der Kammer ■ ausbildenden Gutböschung, (S) verlaufen. ' · ... _s ;,.-.:. ■ . -..-.. ·

8. -, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,■; daß der Abstand αβ_:8,,ββ£3Τ3ζμ§3 im äußeren· Gutkanal; (2) über .der .Gutkanalmündungskante größer ist als der Abstand der Stützen ^;(7) von der parallel zu den Stützen (7) verlaufenden ^tbös;chung (8).

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9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gutzulaufrohr (11), das in den inneren Gutkanal (3) mündet und höhenverstellbar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Kammer (1) über den Umfang gleichmäßig verteilte Brenner (25) angeordnet sind, die vorzugsweise oberhalb der Gutböschung (8) in die Kammer (1) einmünden.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar oberhalb des Gutaus träges in der Kammerwandung Öffnungen für Kühlluftzufuhr angeordnet sind.

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