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Verfahren zum Brennen und Sintern von stückigem Gut sowie Schachtofen
zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen
und Sintern von stückigem Gut, wie Kalk, Dolomit, Magnesit, Zement oder dergleichen,
in einem gas- oder ölbeheizten Schachtofen, in dem das aus einer oberen Beschickungszone
aufgegebene Gut nacheinander eine Einlaufzone, eine Vorwärmzone, eine Brennzone
mit seitlich in der Ofenwandung um die Ofenlängsachse verteilt angeordneten Brennern
und die Abkühlzone durchläuft, sowie einen Schachtofen zur Durchführung dieses Vuifahrens.
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Be Schachtöfen dieser Ar-t, die im allgemeinen durchgehend einen im
wesentlichen runden Querschnitt haben und bei denen die Brenngase von den Brennern
aus durch die Brenn-und
lTorwärmzone nach oben aufsteigen, ist
es besonders wichtig, daß die von den Brennern kommenden Brenngase nicht etwa entlang
der Ofenwandung nach ob steigen, sondern möglichst weit in Richtung auf die Ofenmitte
vordringen und dort nach oben aufsteigen. Dies hat den eck, eine mangelhafte Durchwärmung
des zu sinternden Gutes nahe der Ofenlängsachse und gleichzeitig eine schädliche
Überhitzung der Ofenwandungen zu vermeiden. Leider läßt sich der erwünschte Effekt,
nämlich die optimale Durchdringung des zu sinternden Gutes mit Brenngasen7 ebenso
wie eine gleichmäßige Kühelung des in der Abkühlzone befindlichen Gutes über den
gesamte Querschnitt, nur schwer erreichen, weil die Gase bzw. die Luft die Tendenz
haben, nahe den Ofenwandungen aufzusteigen, weil nämlich das zu sinternde Gut über
den gesamten Ofenquerschnitt im wesentlichen eine gleichmäßige Dichte aufweist.
Wegen der Stückigkeit des Gutes ergeben sich dabei im Mittel nahe der Ofen wandung
die meisten Haohlräume, durch welche die Gase aufsteifgen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen
Schachtofen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei denen eine optimale
Durchdringung des zu sinternden Gutes auch in der Ofe-amitte durch die Brenngase
sowie, in der Abkühlzone, durch die Kühl luft gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
genannten Gattung dadurch gelöst, daß das Gut beim Aufgeben hinsichtlich der Grcß.e
der einzelnen Gutstücke derart entmischt wird, daß die größeren Gutstücke iiinerhalb
einer im wesentlichen nahe der Ofenlängsachse liegenden Säule und die feineren Gutstücke
nahe den Ofen
wandungen den Ofen von oben nach unten durchwElndern,
wobei sich besonders empfiehlt, daß das Gut beim Aufgeben hinsichtlicht der Größe
der einzelnen Gut stück derart entmischt wird, daß die größereil Gut stück zusätzlich
zu der nahe der Ofenlängsachse liegenden Säule in vertikal mit den einzelnen Brennern
flucht enden weiteren Säulen den Ofen durchwandern.
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Die gewünschte Entmischung des zu sinternden Gutes kann dabei dadurch
erfolgen, daß das Gut beim Aufgeben in der Einlauf zone zum Entmischen der Gutstücke
unterschiedlicher Größe derart abgeböscht wird, daß sich in der Gutoberfläche eine
stationäre Mulde im Bereich der Ofenlängsachse bildet, in welche die größeren Gutstücke
abrollen, wobei weiterhin vorgesehen sein kann, daß das Gut beim Aufgeben in der
Einlaufzone zum Entmischen der Gutstücke unterschiedlich-er Größe derart abgeböscht
wird, daß sich zusätzlich zu der zentralen lVlulde der Gut oberfläche weitere Mulden
oberhalb der einzelnen Brenner bilden.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Schacht ofen zur Durchführung des
obengenannten Verfahrens vorgeschlagen, mit einer Beschickungszore, eie Einlaufzone,
einer Vorwärmzone, einer Brennzone mit wenigstens zwei in ihrem unteren Bereich
in der Ofenwandung um die Ofenlängsachse verteilt angeordneten seitlichen Brenukammern
mit gas- oder ölbeheizten Brennern und einer Abkühlzone, welehei-sich dadurch auszeichnet,
daß die Bechickungszone eine den nahe der Ofenlängsachse liegenden Zentralbereich
der Einlauf zone abdeckende, das aufgegebene Gut zu der Ofenwandung lenkende Einrichtung
aufweist. In der Beschickungszone kann dabei vorzugsweise eine Glocke vorgesehen
sein. Außerdem empfiehlt es sich, daß die Beschickungszone Einrichtungen
zum
Ablenken des nahe der Ofenwandung aufgegebenen Gutes in die zwischen den vertikalen
Fluchtlinien der Brennkammern liegenden Umfangebereicheder Ofenwandung aufweist.
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Dabei können in der Beschickungszone oberhalb der einzelnen Brennkammern
mit diesen vertikal im wesentlichen fluchtende, von der Ofenwandung vorspringende
Sättel vorgesehen sein.
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Durch die vorstehenden Maßnahmen, welche noch durch weitere, den Gegenstand
von Unteransprüchen bildende Einzelheiten ergänzt werden können, wird in vorteilhafter
Weise eine optimale Durchdringung des zu sinternden Gutes durch die Brenngase erzielt,
welche nfolge der erreichten Abböschung von den Brennkammern aus bis zur Ofenlängsachse
vordringen und dort bevorzugt aufsteigen. Dies beruht einmal darauf, daß in der
Ofenlängsachse eine Säule von grobstückigem Material absinkt, hervorgerufen durch
die in die zentrale Mulde an der Gutoberfläche abrollenden und sehr locker liegenden
gröberen Gutstücke, wahrend gleichzeitig von der oberen Gutfläche aus bis zu jeder
Brennkammer eine vertikale Gutsäule aus ebenfalls grobstückigem Gut erzeugt wird.
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Die Tendenz der Brenngase, infolge dieser säulenartigen Entinischung
des zu sinternden Gutes, welche bis zur Austragung des Gutes am unteren Ofenende,
also nach der Abkühlzone, erhalten bleibt, bis zur Ofenlängsachse vorzudringen,
wird noch dadurch gefördert, daß der Weg der Brenngase von den Brennkammern aus
bis zur zenralen Mulde in der Gutoberfläche am oberen Ende der Einlauf zone kürzer
ist als nahe den Ofenwandungen, so daß die Brenngase den nahe der Ofenlängsachse
gelegenen Weg bevorzugen werden und die gröberen, in der Mitte liegenden Stücke
nicht verdichtet, sondern besonders locker liegen.
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-Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung,
in der ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schachtofens anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen
erläutert ist. Dabei zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Schachtofens im vertikalen Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie
II-II von Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der LinIe III-III von Fig. 1; Fig,
4 einen Schnitt durch die Vorwärmzone entlang der Linie IV-IV von Fig. 1, in vergrößertem
Maßstab; und Fig. 5 einen Schnitt durch die Abkühlzone entlang der Linie V-V von
Fig. 1, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.
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Wie die Zeichnung zeigt, weist ein Schachtofen nach der Erfindung,
der sich zum Brennen, insbesondere zum tIartbrennen und Sintern, von Kalk, Dolomit,
Magnesit, Zement oder dergleichen eignet, von oben nach unten anelnsnder anschließend
eine Beschickungszone 10, eine Einlaufzone 12, eine Vorwärmzone 14, eine Brennzone
16 sowie eine Abkühlzone 18 auf. Die Einlaufzone 12 des Schachtofens, der bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel durchgehend einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
hat obwohl natürlich auch andere Querschnittsformen denkbar sind, verjüngt sich
vom oberen Umfangsrand aus konisch nach unten zum oberen Umfangsrand 22 der Vorwärmzone
14 hin, die sich ihrerseits von ihrem oberen Umfangsrand 22 in Hichturlg auf die
Brennzone 16 leicht konisch erweitert. In der Brennzone 16 sind, symmetrisch um
die Längsmittelachse 24 des Schachtofens versetzt,beispielsweise vier Brennkammern
26 an geordnet, in denen gas- oder ölbeheizte Brenner sitzen. Unterhalb
der
Brennkammern ist die Ofenwandung in der Abküzone 18 gegenüber der Brennzone 16 zurückgesetzt,
so daß sich das Sintergut, ohne in die Brennkammern zu fallen, abböschen kann. Natürlich
können, je nach Größe des Ofens, auch zwei oder mehr als die geeigten vier Brennkammern
vorgesehen sein. Am unteren Ende der Abkühlzone 18 befindet sich ein Austragungsrost
28, der, insbesondere zum Brennen von stark sinterndem Gut, wie Hagnesit, bewegliche
beispielsweise als Drehrost, ausgebildet sein kann. Gegebenenfalls, insbesondere
dann, wenn sich das zu sinternde Gut innerhalb der Abkühlzone 18 auf grund der Materialbeschaffenheit
zu einem verhältnismäßig festen Ofenstock erhärtet oder aber die Zufuhr von durch
den Austragungsrost 28 von unten her eingetragener Kühlluft durch die Brennzone
16 hindurch nach oben unerwünscht ist, können in der Ofewandung seitlich Abzugsöffnungen
für die Kühlluft vorgesehen sein.
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Wie die Zeichnung weiterhin zeigt, erfolgt die Beschickung des Schachtofens
durch eine relativ weite Glocke 30, welche das aufgegebene Rohmaterial beim Absenken
L4iN Sicherheit in die Nähe der Ofenwandung. bringt, während der um die Ofenlängsachse
24 gelegene Bereich der Gutoberfläche durch das Glockenmittelteil abgedeckt wird.
Außerdem sind in der Beschickungszone oberhalb Jeder Brennkammer 26, mit jeweils
einer der Brennkammern vertikal fluchtend, vier Sättel 32 angeordnet. Die Richtungen
der Brennkammer- und Satteldurchmesser sind in der Zeichnung durchgehend mit A,
B an gegeben. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schachtofens
ist wie folgt: Durch die erfindungsgemäße Querschnittsausgestaltung des Schachtofens,
bei der sich also sowohl die Vorwärmzone 14
als auch die Brennzone
16 sowie, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, die Abkühlzone 18 nach unten erweitern
-im dargestellten Fall infolge des im wesentlichen kreisförmigen Ofenquerschnittes
konisch, bei anderer Querschnittsgestaltung des Ofens natürlich. in entsprechender
anderer Konfiguration -, wird ein Ankleben von Sintergut an den Wänden erschwert.
Die Zufuhr der Brenngase, bestehend aus mit Luft vermisohtem Gas oder aus mittels
Luft zerstäubtem öl, arfolgt über die Brennkaminein26, wobei die Brenngase, ebenso
wie die durch den Austragungsrost 28 eingeblasene Kühlluft, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nach oben abgeführt werden. Die eingeblasene Kühlluft, die also hier nach oben durch
die aufgelockerten Steine wandert, wird als Sekundärluft zur Verbrennung herangezegen,
falls nicht, wie dies grundsätzlich auch möglich ist, die Kühlluft vorher ganz oder
teilweise abgesaugt wird.
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Dadurch, daß die Beschickung des Ofens durch die relativ weite Glocke
30 gebildet ist, wird das zu sinbernde Gut mit Sicherheit beim Absenken bis zur
Ofenwand am oberen Ende der Einlaufzone 12 gebracht. Vom Ofenumfang aus böscht das
Material sich, entsprechend der gestrichelt eingezeichneten, die Gutoberfläche im
Ofen andeutencen Linie 34« zur Ofenmitte hin ab, die ja durch das Glocken-Mittelteil
abgedeckt ist, so daß sich in der Ofenmitte eine große Mulde bildet, die zwei für
den Ofengang wichtige, erfindungsgemäß erzielte Eigenschaften hat: Einmal ist nämlich
der Weg der Brenn-oder Rauchgase, die von den Brennkammern 26 aus durch den Ofen
aufsteigen, bis zum Muldenboden kürzer als bis zur Gutoberfläche nahe der Ofenwandung,
wodurch erreicht wird, daß die Rauchgase in Richtung auf die Ofenmitte hin gelenkt
werden. Dies ist fir eine optimale Erwärmung des zu sinternden Gutes von größter
Bcdeutung. Weiterhin wird durch die Abböschung des Gutes in der Einlaufzone zur
Ofenlängsachse 24 hin erreicht, daß die größeren Naterialstücke auf den Boden
der
Mulde abrollen und sich dadurch sehr locker lagern, wahrend die feineren Stücke
sich au Rand anhäufen und sehr dicht gelagert ind, Die weitcrhin an der Ofenwandung
vorgesehenen, oberhalb der einzelnen Brennkammern 26 liegenden Sättel 32 bewirken,
daß sich entlang des Ofenumfanges ebenfalls Mulden mit entsprechenden Abböschungen
bilden wodurch sich die größeren Material stücke im Bereich der Sättel, unterhalb
derer sich die Mulde bilden, also oberder Brennkammern. sammeln.
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Insgesamt bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung der Glocke 30 sowie
der Sättel 32 eine Entmischung des zu sinternden stückigen Gutes, die aus den Figuren
4 und 5 besonders deutlich ersichtlich ist. Wie Fig. 4 zeigt, sammeln sich die gröberen
Materialstücke um die Ofenlängsachse 24 sowie entlang der Brennkammerdurchmesser
A, B en, wobei Fig. 5 zeigt, daß die entsprechende Entmischung des Materials auch
nach dem Durchlaufen der Vorwärlqlzone und der Brennzone bis in die Abkühlzone 18
erhalten bleibt.
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Durch die erzielte Entmischung des Gutes wird erreicht, daß die Brenngase
von den Brennkammern aus wesentlich besser zur Ofenmitte hin vordringen können,
wobei diese Art der Gasführung, die für die optimale Durchwärmung des zu sinternden
Gutes höchst erwünscht ist, noch, wie bereits ausgeführt, dadurch verstärkt wird,daß
die Rauchgase bis zum Boden der Zentralmulde der Gut oberfläche 34 einen kürzeren
Weg zurückzulegen haben als entlang der Ofenwandung. Die Gasführung zur Ofenmitte
hin wird wesentlich begünstigt, weil nämlich die größeren Materialstücke den gesamten
Ofen entlang seiner Längsachse 14 durchsetzen und dort eine Auflockerung der Materialfüllung
hervorrufen.
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Die größeren Materialstücke neigen nicht so leicht zum Zusammenklumpen
wie die kleineren Materialanteile, nicht
zuletzt auch deswegen,
weil sie im allgemeinen reiner und hochprozentiger sind. Durch die Säulen aus aufgelockertem,
relativ grobstückigem Gut, die sich nahe der Ofenwandung bis zu jeder Brennkammer
erstrecken, wird der Ein- und Durchtritt der Brenngase zur Ofenmitte erheblich erleichtert.
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Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen werden im Ofen also Entmischungen
bewirkt, die zur Folge haben, daß die groberen Körnungsanteile sowohl in der Ofenmitte
als auch zwischen den Brennkammern und der Ofenmltte vorhanden sind, während das
Feingut sektorartig zwischen den Brennkaminerduichmessern in entsprechenden Säulen
nach unten geführt wird. In der Vorwärmzone bevorzugen die Rauchgase den Weg durch
die aufgelockerten Zonen, so daß auch die Ofenmitte sowie die zwischen den Brennkammern
und der Ofenmitte liegenden Zonen sehr gut durchgast werden Die Vorwärmung der kleineren,
zwischen den aufgelockE:rten, grob stückigen Säulen oder Zonen befindlichen Materialanteile
erfolgt nicht nur durch den auch hier noch hindurchgehenden Gasanteil, sondern auch
durch die verstärkte Konvektion von den aufgelockerten Randsäulen aus. Bezüglich
des Brennprozesses kommt es noch zustatten, daß die kleineren, ohne dies mehr zum
Sintern neigenden Stücke auch mehr Verunreinigungen (Flußmittel) enthalten.
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In der Abkühlzone werden sowohl nahe der Ofenlängsachse 24 als auch
in den auf den Brennkammerdurchmessern A, B gelegenen Zonen oder Säulen, in welchen
verhältnismäßig grobstückiges Gut durch den Ofen geführt wird, gute Verhältnisse
zum Durchströmen des gesinterten Gutes mit Abkühlluft geschaffen, so daß hier ein
Zusammensintern aufgrund der größeren Reinheit und der größeren Stückigkeit
des
gesinterten Materials nicht eintritt. Es erfolgt somit eine wesentlich bessere Abkühlung
als ohne die erfindungsgemäß erzielte Entmischung des Beschickungsgutes, so daß
in den meisten Fällen ein Absaugen von Kühlluft wie auch bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
angenommen, nicht erforderlich sein wird.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwiklichung der Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.