DE2513634C3 - Brennerbeheizter Schachtofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen brennerbeheizten Schachtofen zum Aufheizen von festem Material, insbesondere zum Brennen von Kalk, mittels fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, wobei der Schachtofen an seinem oberen Ende mit einer Gasabsaugvorrichtung versehen ist und im Innern des Schachtofens zur Bildung von Brennkammern über den Ofenquerschnitt verlaufende Querstege angeordnet sind.

Ein solcher Ofen ist beispielsweise bekannt aus der Zeitschrift ZEMENT-KALK-GIPS Nr. 1/1971, Seiten 36, 37. Bei dem dort beschriebenen Kalkschachtofen sind die Querstege allerdings in einer Horizontalebene &o nebeneinander angeordnet. Dieser Konstruktion haftet der Mangel an, daß das zwischen den Brücken nach unten rieselnde Gut über die ganze Breite zwischen zwei benachbarten Brücken nicht gleichmäßig erwärmt wird, weil die Relativgeschwindigkeit zwischen den ''■*> abströmenden Gasen und dem nach unten rieselnden Gut vergleichsweise hoch ist und die Wärme nicht gleichmäßig auf die Kalksteine übertragen wird. Es ergibt sich zwangsläufig ein Temperaturgefälle von den Brücken bis zum Mittelbereich hin, das durch erhöhte Temperaturleistung so weit kompensiert werden muß, daß das hier herabrieselnde Gut auch ausreichend erwärmt wird. Diese Temperaturerhöhung hat aber zur Folge, daß das Gut im Bereich der Brücken überhitzt wird und es dadurch zu Anbackungen und zum Entstehen unerwünschter größerer Konglomerate kommt. Zur Kompensation dieses Mangels ist es aus der genannten Literaturstelle bekannt, die Wärmeleistung der Brenner periodisch so zu steuern, daß zwei benachbarte Brenner zusammen immer annähernd die maximale Wärmeleistung eines Brenners geben, die minimale Wärmeleistung wird dabei auf 20 bis 30% eingestellt Bei öfen mit ungerader Brennerzabi müssen dabei die sich laufend ändernden Einstellungen der Brenner so erfolgen, daß die Summe der Wärmeleistung zweier benachbarter Brenner annähernd auch der maximalen Wärmeleistung eines Brenners entspricht.

Den öfen mit ncbeneinanderliegenden Querstegen haftet aber generell der Nachteil an, daß das niedergehende Gut nicht durchmischt und gelockert wird, was zu Verbackungen und ungleichmäßigem Brand führt sowie ungünstige Energieausnu^zung zur Folge hat.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem brennerbeheizten Schachtofen der eingangs genannter: Art eine einfache Bauweise anzugeben, die nebeneinanderliegende Quers;tege vermeidet, eine gleichmäßige Aufheizung des Materials gewährleistet, eine möglichst vollständige Energieausnutzung erlaubt und insbesondere eine verbesserte Durchmischung und Auflockerung des Materials sicherstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Querstege kreuzweise um 90° versetzt über den Ofenquerschnitt in mehreren Horizontalebenen angeordnet sind.

Derart angeordnete Querstege gewährleisten bei einfachster Bauweise automatisch die ideale Durchmischung und Auflockerung des niedergehenden Gutes und sichern so gleichmäßigen Brand bei optimaler Energieausnutzung. Spezielle Steuerungsmaßnahmen für die Brenner, wie sie bei dem Kalkschachtofen nach der eingangs zitierten Literaturstelle vorgeschlagen werden, brauchen daher beim erfindungsgemiißen Ofen nicht getroffen zu werden.

Aus der US-PS 25 32 077 ist zwar auch ein Schachtofen mit sich kreuzenden Querstegen bekannt. Diese Querstege befinden sich aber am Ende der Heizzone. Es bilden sich unter ihnen keine Brennzonen und sie können aufgrund ihrer Anordnung iiuch nicht zur Durchmischung des zu brennenden Gutes vorgesehen sein. Offensichtlich dienen sie der Aufteilung des Gutes auf mehrere Schurren (vgl. Spalte 3, Zeilen 73 bis Spalte 4, Zeile 13 der US-PS). Diese Einrichtung hat daher nichts Ersichtliches mit der vorliegenden Erfindung zu tun und kann infolgedessen auch die Lehre der Erfindung nicht nahelegen.

Anhand von zwei Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig.] eine schematische Darstellung eines Kalkofens, aus der die Arbeitsweise des Ofens hervorgeht, wobei der Ofen im Querschnitt dargestellt ist, und Fig. la den unteren und Fig. Ib den oberen Teil des Ofens zeigt,

Fi g. 2 eine Einzelheit der Querstege in vergrößerter Darstellung.

Über das Förderband 1 wird dem Silo 2 Rohmaterial (Kalkstein) zugeführt. Am Auslaß 3 des Silos (mit einem Rauminhalt von etwa 75 m^J) schließt sich eine Siebförderrinne 4 zur Bandwaage 5 an. Von dort aus gelangt der Kalkstein in einen Beschickungskübel 6.

Der Ofen 7 selbst, der im wesentlichen die Form einer aufrechtstehenden zylindrischen Säule besitzt, ist von einer Metallrahmenkonstruktion 8 umgeben. Der Ofenkopf 9 ist im Gehäuse 10 untergebracht, wo sich auch die wesentlichen Teile einer Beschickungsvorrichtung befinden. So reicht die Führungsschiene 11, in welcher der Rollschlitten 12 für den Beschickungskübel 6 läuft, bis unter die Dachspitze 13 des Ofenkopfgehäuses 10. Der Kübel 6 ist an der Horizontalachse 14 des Schlittens 12 frei drehbar gelagert und an dem Seil 15 aufgehängt. Das Seil läuft über das Rollensystem 16 bis 19 zur von dem Elektromotor 20 antreibbaren Aufwickeltrommel 21. Die Seilführung und die Aufhängung des Kübels sind derart aufeinander abgestimmt, daß sich der Kübelinhalt in den im Gehäuse 10 untergebrachten Puffersilo 22 (ca. 7,5 m³ Rauminhalt) ergießt, wenn der Kübel in die höchste Position gezogen wurde. Der im Puffersilo gespeicherte Kalkstein wird über die Materialschleuse 23 dem obersten Teil 24 des Ofens zugeführt, in welcher die Vorwärmung des Kalksteines erfolgt. Zu diesem Zweck wird über das Rohrleitungssystem 25 am oberen Ende des Ofens die am unteren Ende und im Bereich der später beschriebenen Brennzonen zugeführte und bei ihrem Durchgang durch den Ofen erwärmte Luft vom Lüfter 26 abgesaugt und an die Entstaubungsanlage 27 weitergeleitet. Im obersten Teil des Ofens herrscht daher ein Unterdruck (gegenüber der Umgebungsluft), so daß der Kalkstein über die vorher erwähnte Schleuse (portionenweise) zugeführt werden muß, damit der Unterdruck im Ofen erhalten bleibt. Auf diese Weise wird der eingeschleuste Kalkstein von den durch den Ofen gezogenen (Rauchab-)Gasen erwärmt und erreicht bis zum Eintritt in die Brennzone eine Temperatur von ca. 900⁰C. Die Abgastemperatur beläuft sich dagegen nur auf etwa 100⁰C bis 15O⁰C. so daß eine sehr gute Energieausnutzung bewirkt ist. Die Vorwärmzone 24 ist in ihrer Länge (und ihrem Rauminhalt) auf die Korngröße des Rohmaterials (etwa 30 bis 100 mm) und die Ofenleistung abgestimmt. An ihrem oberen Ende ist bei 28 eine sog. Gammaschranke mit Geber und Sensor vorgesehen. Solange der Kalkstein nicht den Weg vom Geber zum Sensor dauerhaft unterbricht, — solange also die Vorwärmezone nicht vollständig mit Kalkstein gefüllt ist — gibt der Sensor ein Signal ab, von dem automatisch die Beschickung des Puffersilos und der Arbeitstakt der Schleuse gesteuert wird.

Am unteren Ende der Vorwärmezone 24 befindet sich der Quersteg 29. Ihm folgen — untereinander angeordnet und jeweils kreuzweise versetzt — die gleichartig ausgebildeten Stege 30, 31, 32, 33, 34. Die Stege 29, 31, 33 erscheinen in der Zeichnung im Längsschnitt — sie liegen also in der Bildebene —, während die Stege 30,32,34 quer dazu verlaufen — also senkrecht zur Bildebene — und demzufolge im Querschnitt dargestellt sind. Es ist ersichtlich, daß die Stege horizontal verlaufen und symmetrisch zur Längsachse 35 des Ofens liegen. Der Stegquerschnitt stellt im wesentlichen ein gleichschenkeliges Dreieck dar, wobei die Spitze 36 des Dreiecks nach oben weist und die Basis 37 im wesentlichen horizontal verläuft. Auf diese Weise ist erreicht. H.aß der Materialfluß durch den

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Ofen aufgetrennt wird, wodurch eine guie Durchmischung und Auflockerung des zu brennenden Gutes erfolgt; dit versetzte Anordnung der Stege gewährleistet dies praktisch in allen Richtungen. Der von deii gleichlangen Schenkeln 38 eingeschlossene Winkel α liegt zwischen 30° und 120° und ist beim Ausführungsbeispiel 60°. Dadurch ergibt sich, daß beim Durchlauf des zu brennenden Gutes unterhalb jeder Stegbasis ein Hohlraum 39 entsteht, der begrenzt ist von der jeweiligen Unterseite der Basis, dem herunterfallenden bzw. herunterrollenden Gut 40 und Teilen 41 der Ofenwand 42. Dieser Hohlraum wird als Brennkammer benutzt, wobei in den genannten Teilen 41 der Ofenwand Brenner 43 eingesetzt sind, über die feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe zugeführt werden. Die Luftzuführung erfolgt entweder direkt an den Brennern oder — alternativ oder zusätzlich — an in den Nischen 44 vorgesehenen Luftzuführungen 45. Die Zuführungsrichtung 46 der Brenner 43 ist strichpunktiert angedeutet: die Flamme ist dementsprechend leicht gegen die Unterseite der Stege gerichtet und trifft das Brenngut nicht direkt. Die Quersteg·-· werden infolgedessen stark erhitzt und müssen daher iweckmäßigerweise gekühlt werden. Dazu sind sie hohl — also als Profilrohre — ausgebildet. Die Rohre weisen vo-zugsweise über den gesamten Stegquerschnitt gleiche Wands.drken auf und sind aus Schamottematerial hergestellt. Sie sind an ihren beiden Seiten offen und stehen so mit der Umgebungsluft in Verbindung, die ab Kühlmittel für die Stege benutzt wird. In ihrer Längsmitte sind die Rohre — wie aus Fig. 2 besser ersichtlich — mit einer Trennwand 47 versehen. In die Schamotterohre ragen von beiden Seiten die Rohrleitungen 48, 49 bis nahe an die Trennwand. Mit Hilfe der dort offen endenden Rohrleitungen 48, 49 — die einen wesentlich geringeren Querschnitt besitzen als der lichte Querschnitt der Schamotterohre (Querstege) — wird die an den offenen Stirnseiten 50,51 der Querstege zuströmende Umgebungsluft (Pfeile 52 in Fig. 2), die sich an den Rohrwandungen der Stege erwärmt hat. abgesaugt, über das Rohrleitungssystem 53 zusammengefaßt und über das Gebläse 54 und das Rohrleitungssystem 55 mittels der Lufzuführungen 45 in den Ofen eingeblasen. Auf diese Weise wird neben dem Kühleffekt eine gute Wärmeausnutzung gewährleistet.

Die Querstege können als selbsttragende Baueinheiten ausgebildet sein und als solche selbständig in einer Brennebene eingesetzt werden. Damit sind diese Stege unabhängig von der Ofenausmauerung, was im Hinblick auf die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Steinqualitäten von besonderer Bedeutung ist. Die Ausbildung als Baueinheiten ermöglicht so auch die Bewegung der Stege, wozu entsprechende Antriebsmitte! vorgesehen sind. Die Eewtgung der Stege bringt einen im Sinne der guten Durchmischung erwünschten Rütteleffekt mit sich.

Die beschriebene Ofenkonstruktion ermöglicht einen strikt vertikalen Ofenausbau mit gleichartigen Bauteilen bzw. Baueinheiten, so daß die Kosten für den Aufbau des erfindungsgemäßen, im wesentlichen zylindrischen Ofens beträchtlich reduziert sind. Außerdem ist beim erfindungsgemäßen Ofen wirksam die Entstehung von Staubablagerungen insbesondere im Bereich der Brenner verhindert, weil die Kammern im wesentlichen vom rollenden Gut begrenzt sind und entstandener Staub mitgenommen wird

Wie erwähnt, kommt das zu brennende Material nicht mit der Flamme der Brenner in Berührung; dadurch ist

der Vorteil gegeben, daß in der Qualität schwankendes Material gleichmäßig gebrannt werden kann.

Statt der Luftzuführiingen 45 oder zusätzlich zu ihnen können in jeweils derselben Ebene zusätzliche Brennkammern im äußeren Mantel des Ofens angeordnet *> werden; dadurch ist eine zusätzliche Regelung des Brennvorganges möglich. Überdies ist der wesentliche Vorteil gegeben, daß in den verschiedenen Ebenen des Ofens mit unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet werden kann, wodurch z. B. unterschiedliche Eigenschäften des zu brennenden Gutes (Kalk) erbrannt werden können.

Unterhalb der letzten Brennzone bei 56 schließt sich die Kühlzone 57 an. an deren unterem Ende bei 58 Kaltluft zugeführt wird, die — wie erwähnt — durch den ü ganzen Ofen nach oben durchgesauft wird. Die Kühlluft für den gebrannten Kalk wird — nach ihrer ti v. irmnnB am Kühlgut - also im Ofen als Verbrennungsluft genutzt, wodurch auch eine beachtlich gute Energieausnutzung gewährleistet ist. Die .Schüttvorrichtung 5S verteilt den gebrannten Kalk locker in den von-Auslauftrichter 60 nach unten begrenzten Austrage raum 61. Die Dosiervorrichtung 62 am Ende de« Trichters ermöglicht eine kontinuierliche Entnahme de; gebrannten Gutes, das dann über das Förderband 63 zi Verladeeinrichtungen gefördert werden kann. Die kontinuierliche Entnahme bringt unter Ausnutzung dei Vorwärme- und Kühlzonen des Ofens einen kontinuier liehen Durchsatz und im Bereich der erwähnten Zoner eine kontinuierliche Aufwärmung bzw. Abkühlung mi sich.

In der Metallrahmenkonstruktion 8 kann auch eir Raum 64 für die Steuerwarte 65 vorgesehen sein. Alle Vorgange können automatisch oder von Hand ge steuert werden. Thermoelemente sind zur Überwa i'.'inj: und Regelung in den Brennkammern vorgesehen

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Brennerbeheizter Schachtofen zum Aufheizen von festem Material, insbesondere zum Brennen von Kalk, mittels fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, wobei der Schachtofen an seinem oberen Ende mit einer Gasabsaugvorrichtung versehen ist und im Innern des Schachtofens zur Bildung von Brennkammern über den Ofenquerschnitt verlaufende Querstege angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (29 bis 34) kreuzweise um 90° versetzt über den Ofenquerschnitt in mehreren Horizontalebenen angeordnet sind.

2. Brennerbeheizter Schachtofen nach Patentan- '5 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (43) unter den einzelnen Querstegen (29 bis 34) in der Ofenwandung (42) angeordnet sind.

3. Brennerbeheizter Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (43) von uniC/i schräg gegen die Querstege gerichtet sind.

4. Brennerbeheizter Schachtofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (29 bis 34) hohl ausgebildet sind, etwa in Längsmitte eine Trennwand (47) besitzen und daß in Längsrichtung des Hohlraumes der Querstege Rohrleitungen (48, 49) bis nahe der Trennwand eingeführt sind, durch die erwärmte Luft, die den Hohlquerstegen an ihren freien Stirnseiten zuströmt, abgezogen und den Brennkammern als Verbrennungsluft zugeführt wird.

5. Brennerbeheizter Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dad die Rohrleitungen (48, 49) beidseitig in die Hohlquerstege eingeführt J5 sind.

6. Brennerbeheizter Schachtofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege als selbsttragende Baueinheiten ausgebildet und verschiebbar gelagert sind.

7. Brennerbeheizter Schachtofen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brennkammern Luftzuführungen (45) münden.