DE2444767A1

DE2444767A1 - Gas-feststoff-waermetauscher zum vorwaermen von schuettgut

Info

Publication number: DE2444767A1
Application number: DE19742444767
Authority: DE
Inventors: Thomas Royston Lawall; Jay Warshawsky
Original assignee: Fuller Co
Current assignee: Fuller Co
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-01-15
Also published as: ZA744417B; US3903612A; GB1489584A; AU7192474A; FR2276548B2; FR2276548A2; DE2444767C3; DE2444767B2; CA996921A; ES429110A1

Description

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i'sir. 2/ . Tel. 51 /0 79

17. September Gzk/Ra.

Fuller Company, Catasauqua, Pennsylvania 18032 / U.S.A.

Gas-Feststoff-Wärmetauscher zum Vorwärmen von Schüttgut

Die Erfindung betrifft einen Gas-Feststoff-Wärmetauscher zum Vorwärmen von insbesondere aus Feststoffteilchen bestehendem Schüttgut, das nachfolgend in einem Brennofen weiterbehandelt wird.

Es ist bekannt, zum Brennen von Kalkstein und zum Erhitzen von Rohmaterialien für die Herstellung von Leichtzuschlagstoffen einen Brennofen zu verwenden, beispielsweise einen Drehrohrofen, um Kalk und Leichtzuschlagstoffe herzustellen. Dabei ist man bestrebt, die aus dem Ofen, beispielsweise dem Drehrohrofen, austretenden Abgase zu verwenden, um das dem Drehrohrofen zugeführte Rohmaterial vorzuwärmen. Dadurch soll der Brennstoffverbrauch für das Verfahren herabgesetzt werden.

In der nicht zum Stand der Technik gehörenden deutschen Patentanmeldung P 24 32 857.2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Schüttgut beschrieben. Hierbei wird die Stärke des Vorwärmvorganges dadurch gesteuert, daß die Länge der Vorwärmzone verändert wird. Auf diese Weise kann die Temperatur des aus der Vorwärmvorrichtung in den Ofen zur weiteren Behänd—

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lung abgegebenen Materials gesteuert bzw. geregelt werden. Außerdem kann der Druckabfall in der Vorwärmvorrichtung gesteuert werden, um eine Überlastung der gesamten Vorrichtung oder einzelner Teile zu verhindern. Wenn der in dem Hauptbrennofen verbrannte Brennstoff Schwefel oder andere Verunreinigungen enthält, die man möglichst aus dem zu behandelnden Material heraushalten möchte, dann besteht ein weiterer Vorteil der Steuerung der Länge der Vorwärmzone darin, daß man erreichen kann, daß das der Vorwärmeinrichtung zugeführte Gas das Rohmaterial nur während einer kurzen Zeit berührt, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung dieser Verunreinigungen auf das zu behandelnde Material herabgesetzt wird.

Die Erfindung macht von der in der obigen Patentanmeldung gegebenen grundsätzlichen Lehre zumindest teilweise Gebrauch und bezieht sich insbesondere auf eine noch wirkungsvollere Einrichtung zur Steuerung der Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone in dem Vorwärmbehälter.

Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gas-Feststoff-Wärmetauscher mit einer besonders wirkungsvollen und vorteilhaften Steuereinrichtung zu schaffen. Diese Einrichtung soll geeignet sein, das Maß der Berührung zwischen dem Rohmaterial und dem Vorwärmgas zu steuern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Gas-Feststoff-Wärmetauscher mit einem Behälter, der einen Einlaß und einen Auslaß für das Schüttgut und einen Einlaß und einen Auslaß für ein gasförmiges Medium aufweist, mit einer Einrichtung, die eine Gas-Feststoff-Berührungszone begrenzt zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für das gasförmige

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Medium und zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für Gas-Schüttgut, wodurch das sich vom Einlaß zum Auslaß bewegende Schüttgut durch die Gas-Feststoff-Berührungszone bewegt wird, mit einer Einrichtung, die im wesentlichen das gesamte gasförmige Medium durch die Gas-Feststoff-Berührungszone leitet, um eine Wärme— tauschberührung mit dem Schüttgut herbeizuführen, dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone zu verändern, durch die im wesentlichen das gesamte gasförmige Medium geleitet wird, daß die Einrichtung zur Veränderung der Länge der Gas-Feststoff-Berührung s zone mehrere Leitungen aufweist, deren Einlasse über die Länge der Gas—Feststoff-Berührungszone verteilt sind und deren Auslässe in Strömungsverbindung mit dem Auslaß für das gasförmige Medium stehen, und daß in jeder Leitung jeweils ein Ventil vorgesehen ist, um die Strömung des Gases aus der Gas-Feststoff—Berührungszone zum Auslaß für das gasförmige Medium durch die Leitung, in der das Ventil angeordnet ist, zu steuern, um auf diese Weise die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone zu steuern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorwärmevorrichtung und des zugeordneten Brennofens,

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorwärmevorrichtung und

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Fig. 3 eine sehematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Der in Fig. 1 gezeigte Gas-Feststoff-Wärmetauscher 1 ist eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Feststoffteilehen enthaltendem Schüttgut. Als Brennofen für die nachfolgende Behandlung des Schüttguts dient ein Drehrohrofen 2, der in Strömungsverbindung mit dem Vorwärmer 1 mittels einer Rohrverzweigung h und geeigneter Leitungen steht. Der Ofen 2 ist auf Helfe» 3 und einer Drehlagerung so gelagert ₉ daß er eine Drehung ausführen kann. Der in Fig. 2 in Einzelheiten gezeigte Vorwärmer i weist einen Behälter 10 auf mit Seitenwänden 11, EndwäMden 12 und einem Boden 13. Die Seitenwand 11 kann einen unteren Abschnitt 18 aufweisen mit einer im Winkel angeordneten Fläche, und einen oberen Abschnitt 19. Ein Einlaß 14 für das Schüttgut ist mit einem (nicht gezeigten) Speieherbehälter verbunden. Wenn gewünscht, kann der Speicherbehälter durch ©ine Verlängerung des Behälters 10 gebildet sein. Der Behälter 10 weist einen Auslaß 15 für das Schüttgut auf. Der Auslaß 15 steht in Strömungsverbindung mit dem Ofen 1 über ein Anschlußstück 16 und eine Zufuhrleitung 17, die sich durch die Rohrverzweigung 4 hindurcherstreckt.

Der Behälter 10 hat einen Einlaß 20 für die Vorwärmgase, der in Strömungsverbindung mit der Rohrverzweigung 4 über eine Leitung 21 steht, um die heißen Abgase aus dem Ofen 1 zu dem Einlaß 20 zu leiten.

Der Behälter 10 weist zwei Auslaßleitungen 22 auf, um vorgewärmtes Gas abzugeben, die mittels einer Leitung 23 mit einem Gebläse 24 und einem geeigneten Hochleistungs-Staubabscheider 25 verbunden sind.

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Im Inneren des Behälters 10 ist eine Brücke 30 angeordnet, die zwei nach unten und außen abfallende Wände 31 hat. Der Einlaß 20 für die Vorwärmgase ist unter der Brücke 30 angeordnet. Im Behälter 10 ist eine Baugruppe 32 von mehreren einzelnen, nach unten und innen abfallenden Wänden 33a-f angeordnet, die sich vom oberen Abschnitt 19 der Seitenwand 11 zu den nach unten und außen abfallenden Wänden 31 erstrecken, jedoch im Abstand zu diesen bleiben. Die Wände 33 liegen übereinander und im Abstand zueinander und bilden mehrere Leitungen 36a-f, deren Einlasse entlang der Gas-Feststoff-Wärmetauscherzone 35 liegen und deren Auslässe in Strömungsverbindung mit dem Auslaß 22 für das gasförmige Medium stehen. Die Gas-Peststoff-Wärmetauscherzone wird begrenzt durch die nach unten und außen abfallenden Wände 31, die Baugruppe 32 aus mehreren nach unten und innen abfallenden Wänden, den unteren Abschnitt 18 der Seitenwand 11, die Endwand 12 und den Boden 13.

Mehrere Ventile 37a-f sind vorgesehen, wobei jeweils ein Ventil in jeder Leitung 36 angeordnet ist, um die Gasströmung durch die Leitung 36, in der das Ventil angebracht ist, zu steuern. Jede Ventileinrichtung besteht aus dem Ventil 38 und der zugeordneten Betätigungseinrichtung 39. Wenn eines der Ventile 37 geöffnet wird, strömt das Gas durch die somit ebenfalls geöffnete Leitung 36. Die Gasströmung erfolgt im allgemeinen von dem Einlaß 20 um die Brücke 30 herum durch die Vorwärmzone zu einer der Leitungen 36 und durch die Auslaßleitung 32 für das abgegebene Vorwärmgas. Die Schüttgutströmung erfolgt im allgemeinen von dem Rohmaterialspeicher zum Einlaß lh und durch die Vorwärmzone 35 zum Schüttgutauslaß 15. Durch die Anordnung des Einlasses und des Auslasses für das Schüttgut und des Einlasses und des Auslasses für das gasförmige Medium verläuft die Strö-

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mung des Vorwärmgases im wesentlichen im Gegenstrom zu der Schüttgutströmung. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gaseinlaß 20 zwar oberhalb einiger der Leitungen 36 dargestellt, die Gasströmungsrichtung und Schüttgutströmungsrichtung sind jedoch so, daß sich alle Leitungen 36 unterhalb des Gaseinlasses 20 befinden, damit ein Gegenstrom erzielt wird.

Schieber 45 sind am Boden des Behälters 10 angeordnet, um das Schüttgut längs des Bodens 13 zum Materialauslaß 15 zu fördern. Diese Schieber sind mit Betätigungseinrichtungen 46 verbunden, die die Schieber zyklisch hin- und herbewegen mit einer vorgegebenen Frequenz, um die Strömungsgeschwindigkeit des Schüttgutes durch die Vorwärmvorrichtung 1 zu steuern. Im Boden 13 können Öffnungen 47 vorgesehen sein, um die Abgabe von Schüttgut zu ermöglichen, das hinter die Schieber 45 gelangt ist.

Da die Einlasse der Leitungen 36a-f über die Länge der Vorwärmzone 35 verteilt sind, kann die Länge der Vorwärmzone oder Gas-Peststoff-Berührungszone 35 durch die Ventile 37a-f gesteuert werden. Wenn das unterste Ventil 37f geöffnet und die übrigen Ventile 37 geschlossen sind, strömen die Vorwärmgase von dem Einlaß 20 durch die Gas-Peststoff-Berührungszone 35 zur ersten Leitung 36f und zum Auslaß 22. Wenn das unterste Ventil 37f geschlossen ist und ein anderes Ventil geöffnet ist, beispielsweise das oberste Ventil 37a» dann strömt das Gas vom Einlaß 20 durch die Gas-Feststoff-Berührungszone 35 zur obersten Leitung 36a und zum Auslaß 22. Man erkennt aus Fig. 2, daß der Abstand zwischen dem Einlaß 20 zur untersten Leitung 36f wesentlich geringer ist als der Abstand zu der obersten Leitung 36a. Das Vorwärmgas befindet sich in der Vorwärmzone 35 und in Be-

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rührung mit dem Schüttgut während einer wesentlich kürzeren Zeitspanne, wenn das unterste Ventil 37f geöffnet ist, als wenn das oberste Ventil 37a geöffnet ist. Auf diese Weise kann durch Ansteuern des zu öffnenden Ventils 37 die Länge der Vorwärmzone gesteuert werden. Durch Steuerung der Länge der Vorwärmzone kann die Temperatur des aus der Vorwärmvorrichtung 1 abgegebenen Schüttguts gesteuert werden.

Zur Betätigung der Ventile 37 kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die in Wirkverbindung mit der Betätigungseinrichtung 39 jedes Ventils steht. Diese Einrichtung zur Steuerung der Ventile kann mit einem Temperaturfühler verbunden sein, mit einer Einrichtung zum Erfassen des Druckabfalls in der Vorwärmvorrichtung oder mit Einrichtungen zum Erfassen anderer Einflußgrößen. Diese Steuereinrichtung 15 kann dazu dienen, die entsprechenden Ventile 37 zu öffnen oder zu schließen. Wenn die Temperatur des aus der Vorwärmvorrichtung 1 abgegebenen Schüttgutes geringer ist als eine vorgegebene Temperatur, kann die Länge der Vorwärmzone 35 erhöht werden, indem ein höheres Ventil 37 geöffnet und ein tieferes Ventil geschlossen wird.

Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 50 kann so eingestellt werden, daß die übrigen Ventile automatisch geschlossen werden, wenn eines der Ventile 37 geöffnet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß das gesamte Gas, das durch die Vorwärmzone 35 strömt, in der gewünschten Höhe abgeführt wird, wodurch die gewünschte Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone 35 sichergestellt ist. Wenn beispielsweise das Ventil 37c offen ist und eine Gasströmung durch die Leitung 36c ermöglicht, sind

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alle anderen Ventile 37 geschlossen. Wenn das aus der Vorwärmvorrichtung 1 abgegebene Schüttgut heißer als gewünscht ist, wird das Ventil 37c geschlossen und das Ventil 37d wird geöffnet, so daß das gesamte Gas jetzt durch die Leitung 36d strömt und die Länge der Vorwärmzone 35 verringert wird.

Statt dessen kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 50 auch so eingestellt werden, daß die Ventile 37 nacheinander geöffnet und geschlossen werden. Bei dieser Betriebsart !rönnen nacheinander das oberste Ventil 37a, anschließend das nächstuntere Ventil 37b usw. bis nach unten zum untersten Ventil 37f geöffnet werden, um die Länge der Gas-Feststoff-Wärmetauschzone 35 zu verringern. Da das Vorwärmgas normalerweise den Weg des geringsten Widerstandes nimmt, ist sicher, daß das gesamte Gas aus der Vorwärmzone 35 an der untersten Leitung 36 austritt, die für die Strömung geöffnet ist. Um die Länge der Vorwärmzone zu vergrößern, werden die Ventile 37 nacheinander geschlossen, beginnend mit dem untersten Ventil 37f, das geöffnet ist, und fortschreitend zum obersten Ventil 37a. Wenn beispielsweise die Ventile 37a, b, c und d geöffnet sind, tritt das Gas durch die Leitung 36d aus. Wenn man die Länge der Vorwärmzone 35 zu verringern wünscht, kann das Ventil 37e geöffnet werden, so daß das Gas aus der Vorwärmzone 35 durch die Leitung 36e austritt. Wenn es im Gegensatz dazu erwünscht ist, die Länge der Vorwärmzone zu erhöhen, so daß das Schüttgut den heißen Gasen für einen längeren Zeitabschnitt ausgesetzt bleibt, kann das Ventil 37d geschlossen werden, so daß das gesamte Gas in die Leitung 36c austritt.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sieh, daß die Ziele der Erfindung erreicht werden. Es wurde eine neuartige

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Einrichtung geschaffen, um die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone zu steuern, durch die das gesamte Vorwärmgas strömt. Auf diese Weise kann das Maß der Vorwärmung des Rohmaterials gesteuert werden.

Es wurde nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre. In der Beschreibung und der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Schüttgut aus Feststoffteilchen beschrieben, das anschließend einer Wärmebehandlung in einem Ofen unterworfen wird. Die Vorwärmvorrichtung weist ein Gehäuse auf mit einem Einlaß für das zu behandelnde Material, einem Auslaß für das zu behandelnde Material, einem Einlaß für heiße Gase und einem Auslaß für die abgegebenen Vorwärmgase. Im Inneren des Behälters ist eine Vorwärmzone gebildet. Mehrere im Abstand zueinander und im Winkel angeordnete Wände sind so in dem Behälter angeordnet, daß sie Leitungen bilden, die sich von der Vorwärmzone zu dem Auslaß für das abgegebene Gas erstrecken. Ein Ventil ist in jeder dieser Leitungen angeordnet und eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, um die Ventile zu öffnen und zu schließen. Das Öffnen und Schließen der Ventile steuert die Stelle, von der das Gas aus der Vorwärmzone herausgeleitet wird, um auf diese Weise eine Steuerung der Länge der Vorwärmzone zu ermöglichen. Dadurch ist es möglich, das Maß der Vorwärmung des Schüttgutes zu steuern.

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Claims

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Patentansprüche

1.) Gas-Feststoff-Wärmetauscher zum Vorwärmen von Schüttgut mit einem Behälter, der einen Einlaß und einen Auslaß für das Schüttgut und einen Einlaß und einen Auslaß für ein gasförmiges Medium aufweist, mit einer Einrichtung, die eine Gas-Feststoff-Berührungszone begrenzt zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für das gasförmige Medium und zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für das Schüttgut,
wodurch das sich vom Einlaß zum Auslaß bewegende Schüttgut durch die Gas-Feststoff-Berührungszone bewegt wird, mit einer Einrichtung, die im wesentlichen das gesamte gasförmige Medium durch die Gas-Feststoff-Berührungszone leitet, um eine Wärmetauschberührung mit dem Feststoffteilchen enthaltenden Schüttgut herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone (35) zu verändern, durch die im wesentlichen das gesamte gasförmige Medium geleitet wird, daß diese Einrichtung mehrere Leitungen (36a-f) aufweist, deren Einlasse über die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone verteilt sind und deren Auslässe in Strömungsverbindung mit dem Auslaß (22) für das gasförmige Medium stehen, und daß jeweils ein Ventil (37a-f) in jeder Leitung (36a-f) angeordnet ist, um die Gasströmung aus der Gas-Feststoff-Berührungszone zum Auslaß für das gasförmige Medium durch die Leitung, in der das Ventil angeordnet ist, zn steuern und auf diese Weise die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone zu steuern.

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2. Gras-Feststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (50) mit den Ventilen (37a-f) in Wirkverbindung steht, um die Ventile derart zu steuern, daß heim offenen Zustand eines der Ventile die anderen Ventile geschlossen sind.

3. Gas-Peststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (lO) eine Seitenwand (il), eine Endwand (12) und einen Boden (13) aufweist, daß in dem Behälter eine sieh nach unten und außen erstreckende Wand (31) im Abstand zu der Seitenwand und dem Boden angeordnet ist, daß der Einlaß (20) für das gasförmige Medium unter der nach unten und außen abfallenden Wand angeordnet ist, daß mehrere im Abstand zueinander und übereinander angeordnete, nach unten und innen abfallende Wände (33a-f) sich von der Seitenwand zu den nach unten und außen abfallenden Wänden (31) erstrecken, jedoch, im Abstand dazu, daß die Gas-Feststoff-Bertihrungszone (35) begrenzt wird durch die nach unten und außen abfallenden Wände (31), die nach unten und innen abfallenden Wände (33a-f), den Boden (13), die Seitenwand (ll) und die Endwand (12), wobei jeweils eine Leitung (36a-f) unter jeweils einer der nach unten und innen abfallenden Wände (33a-f) angeordnet ist.

h. Gas-Peststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (50) in Wirkverbindung mit jedem Ventil (37a-f) steht, um die Ventile derart zu steuern, daß bei offenem Zustand eines der Ventile, wobei Gas durch die Leitung strömen kann, in der

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das Ventil angeordnet ist, die übrigen Ventile geschlossen sind, um zu verhindern, daß Gas durch die Leitungen strömt, in denen diese Ventile angeordnet sind.

5. Gas-Feststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (45, 46) vorgesehen ist, um das Schüttgut längs des Bodens (13) zum Auslaß (15) für das Schüttgut zu bewegen.

6. Gas-Feststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (50) mit jedem der Ventile in Wirkverbindung steht, um die Ventile nacheinander vom obersten Ventil (37a) zum untersten Ventil (37f) zu Offnen, um die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone (35) zu verringern und nacheinander diese Ventile zu schließen, um die Länge der Gas-Feststoff-Berührungszone zu erhöhen.

7. Gas-Feststoff-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (20) für das gasförmige Medium unter dem Auslaß (22) für das gasförmige Medium angeordnet ist und daß der Auslaß (15) für das Schüttgut unter dem Einlaß (14) für das Schüttgut angeordnet ist, so daß die Gasströmung im wesentlichen im Gegenstrom zu der Schüttgutströmung erfolgt.

8. Vorrichtung zum Vorwärmen von Feststoffteilchen enthaltendem Schüttgut, das in einem Ofen weiterverarbeitet wird, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Einlaß für das zu behandelnde Schüttgut, einem Auslaß für das vorgewärmte

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Schüttgut, der in Strömungsverbindung mit einem Ofen gebracht werden kann, einem Einlaß für Abgase aus einem Ofen zum Vorwärmen des Schüttgutes und einem Auslaß für abgegebene vorgewärmte Gase, eine in dem Behälter zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für die Gase und zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für das Schüttgut gebildete Gas-Feststoff-Berührungszone, durch die das Schüttgut, das sich von dem Schüttguteinlaß zum Schüttgutauslaß bewegt, hindurchgeleitet wird, mehrere Leitungen, um das abgegebene Vorwärmgas von der Gas-Feststoff-Berührungszone zu dem Auslaß für das abgegebene Vorwärmgas zu leiten, und mehrere Ventile, die jeweils in Wirkverbindung mit einer der Leitungen stehen, um die Strömung von abgegebenem Vorwärmgas durch die zugeordnete Leitung zu steuern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für jedes Ventil vorgesehen ist, um eines der Ventile zu öffnen und die übrigen Ventile zu schließen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung in Wirkverbindung mit jedem der Ventile steht, um nacheinander die Ventile zu öffnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für die Abgase aus dem Ofen sich unterhalb des Einlasses für das Schüttgut befindet und daß der Auslaß für das Schüttgut unterhalb des Auslasses für das abgegebene Vorwärmgas angeordnet ist, so daß die Strömung der Vorwärmgase im wesentlichen im Gegenstrom zu der Schüttgutströmung erfolgt.

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