DE2250830B2

DE2250830B2 - Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien

Info

Publication number: DE2250830B2
Application number: DE2250830A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 5216 Niederkassel 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: 1974-10-24
Also published as: ES419575A1; AT330055B; DD107975A5; PL92583B1; US4025296A; AU6137173A; FR2203493A5; SE407110B; ATA879373A; DE2250830A1; JPS572373B2; GB1451374A; DE2250830C3; CA1012762A; BE806221A; JPS4994597A; BR7308074D0; IT1008057B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stükkigen Materialien, insbesondere 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 eine Gutaufgabe mündet die gleichzeitig als Gasabzug dient wobei die Gmaufgabe in wenigstens zwei Gutkanäle aufgeteilt ist die jeweils getrennt an einen Gasabzug angeschlossen sind. 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 wesenüichen 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 der einzelnen Gasströme durch das Gut und damit eine gleichmäßige thermische Behandlung des Guts jedoch nicht möglich.

Aus der britischen Patentschrift 858 934 ist weiterhin ein Drehrohrofen mit einem Schachtvorwärmer be-

*o kannt, wobei der Schachtvorwärmer durch eine Trennwand in hintereinanderliegende Einzelschächte für die Aufnahme unterschiedlicher Körnungen aufgeteilt ist Die oberen Schachtteile weisen Regulierungsorgane für den Gasabzug auf. im unteren Schachtteil treten die Materialien ungemischt als schräger Keil in den Drehrohrofen ein. Eine symmetrische, einwandfreie Gasdurchströinung ist daher nicht möglich. Durch die gemeinsame Trennwand zwischen den Einzelschächten ist weiterhin keine unterschiedliche, angepaßte Schachtlänge der einzelnen Schächte für eine optimale thermische Behandlung des Guts möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien zu schaffen, die die Nachteile der vorgenannten Ausführungen vermeidet und eine optimale thermische Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien ermöglicht

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Gutkanäle derart koaxial zueinander verlaufen, daß um einen inneren Gutkanal ein äußerer 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 ragt der innere Gutkanal weiter in die Kammer hinein als der äußere Ringkanal. Hierdurch wird insbesondere durch Beschickung der Kanäle mit verschiedenen

Kornklassen eine genaue Anpassung der Gasführung

an die entsprechenden Durchtrittswiderstände im Gut erreicht

Um eine allseitige und gleichmäßige thermische Be-

handlung des Guts 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 ii der Kammer bis zu der als Gasabzug dienenden Stütze geschaffea Um die Schüttguthöhe im inneren Gutkanal je nach Bedarf einregulieren zu können, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ein Gutzulaufrohr vorgesehen, das in den inneren Gutkanal mündet und höhenverstellbar isngeordnet 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 und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung, der in den Zeichnungen schematise« dargestellten Vorrichtungen gemäß der Erfindung. Es zeigt

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

F i g- 2 eine als Brennofen ausgebildete Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Wie F i g. 1 zeigt ist der Gutaufgabeschacht einer vertikal angeordneten Kammer 1 des Schachtvorwärmers mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gemaß 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 sind hierbei derart koaxial zueinander verlaufend ausgebildet daß um den inneren Gutkanal 3 der äußere Ringkanal 2 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 7 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 Gutzulauf rohr 11, das in den inneren Kanal mündet und höhenverstellbar angeordnet ist. An dieses Gutzulaufrohr U ist ein nach oben hin trichterförmig ausgebildeter Gutaufnahmestutzen 12 angeschlossen. Im Gutzulaufrohr U sind ferner gasundurchlässige Materialschleusen 13, beispielsweise Doppelklapponschleusen, angeordnet die das Aufgabegut nach unten hindurchtreten lassen, aber ein Entweichen der Behandlungsgase nach oben verhindern.

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 an der Wandung 6' 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 IS kann vorteilhaft auch tangential in die Kammer 1 münden, wobei eine gleichmäßige Gasverteilung vorzugsweise durch ein spiralförmig zur Achse der Kammer verlautendes Einlaufgehäuse 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 diesen Gutaustrag 21 schließt eine allseitig geschlossene Rinne 22 an, die in den Drehrohrofen 20 mündet Die Gutaustragsvorrichtung kann hierbei, wie in F i g. 1 «targestellt zum Zwecke einer besseren Gutverteilung auch mit einem von unten in die Kammermündung hineinragenden Kegel 23 versehen sein.

Im Betrieb des in F i g. 1 dargestellten Schachtvorwärmers werden durch den Gutaufnahmestutzen 12 die stückigen Materialien, beispielsweise in Korngrößen von etwa 25 bis 45 mm, über das Guizulaufrohr 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 Kanaiwandung 6' in das Innere des Gutkanals 3 ein. Nach Durchströmen der im Gutkanal 3 befindlichen Gutsäule wird dieser Teilgasstrom über die Gasabzugsleitung S abgeführt Der den Ringkanal 2 passierende Teilgasstrom 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 Querschnitt des Schütigutkegels gleichmäßige Gasverteilung und damft 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 unterstüt- ?en 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 5' die Gasmengenverteilung unter Berücksichtigung der Druckwiderstände in körnigem und stükkigem Material optimal eingestellt werden. Mit Hilfe der getrennt angeordneten Gasabzugsleitungen 4 und 5

wird ferner eine besonders günstige Gasführung und Beaufschlagung des Innenteils des Schüttkegels in der Kammer mit heißen Behandlungsgasen ermöglicht. Auf diese Weise wird daher eine sehr gleichmäßige, auf die jeweilige Korngröße des Guts bezogene Erhitzung der Materialien in der Kammer erreicht.

Dadurch, daß ferner gemäß der Erfindung der Abstand des Gasabzugs im Ringkanal 2 über der Gutkanalmündungskante größer ist als der Abstand der Stützen 7 von der zu den Stützen parallel verlaufenden ι ο Gutböschung 8, wird im Ringkanal von der Gutsäule ein Druckwiderstand geschaffen, der höher ist als der Druckwiderstand des Guts zwischen der Gutböschung 8 und den Stützen 7. Das Hindurchströmen der Gase durch die äußere körnige Gutschicht in das Innere des Schattkegels wird hierdurch wirksam unterstützt.

Weiterhin kann auch sehr vorteilhaft durch das in den inneren Kanal 3 mündende Gutzulauf rohr If, 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.

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 zugeleitet Jm übrigen wird durch die konische Ausbildung des unteren Kammerteils sehr vorteilhaft ein gleichmäßiges Nachsinken der in der Kammer 1 befindlichen Gutsäule 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 F i g. 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 insbesondere für große Durchsatzleistungen eingesetzt Bei kleineren Leistungen kann, wie F i g. 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 Brennofen 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 kömigen Materialien in der Kammer zu bewirken, ist es zweckmäßig, das stückige Gut durch den Ringkanal und das körnige Gut durch den inneren Kanal der Brennkammer zuzuführen. Der Brennstoff, vorzugsweise in gasförmigem Zustand, und die zur Verbrennung des Brennstoffs 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 Brennstoffs 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 Guts 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 Verbrennung der in den Gasen noch vorhandenen Brennstoffe kommt Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft eine gleichmäßig«·, 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 F i g. 2 dargestellte Vorrichtung der Frfindung 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 F i g. 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 F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen und/oder stückigen Materialien, insbesondere 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 eine Gutaufgabe mündet, die gleichzeitig als Gasabzug dient, wobei die Gutaufgabe in wenigstens zwei Gutkanäle aufgeteilt ist, die jeweils getrennt an einen Gasabzug angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutkanäle (2, 3) derart koaxial verlaufen, daß um einen inneren Gutkanal (3) ein äußerer Ringkanal (2) gebildet wird.

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

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Wandung des inneren Gutkanals (3) öffnungen (9, 10) für den seitlichen Gaszutritt in das Innere dieses Gutkanals vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Gutkanal (3) im unteren Bereich an 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 dieser fest verbunden sind, wobei jeweils das obere Ende der Stütze (7) an eine öffnung (9) in der Wandung des Gutkanals (3) anschließt, und die Stützen (7) etwa parallel zu der sich in der Kammer ausbildenden Gutböschung (8) verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Gasabzugs im äußeren Ringkanal (2) von der Gutkanalrpündungskante größer ist als der Abstand der Stützen (7) von der parallel zu den Stützen (7) verlaufenden Gutböschung (8).

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

7. 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.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß unmittelbar oberhalb des Gutaustrages in der Kammerwandung öffnungen für Kühlluftzufuhr angeordnet sind.