DE2519884A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von teilchenfoermigem material mit unterschiedlicher teilchengroesse - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von teilchenfoermigem material mit unterschiedlicher teilchengroesseInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material mit unterschiedlicher
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen! Material mit
unterschiedlicher Teilchengröße in einem senkrechten Wärmebehandlungsbehälter, und insbesondere auf ein Brennverfahren
und eine Brennvorrichtung.
Senkrechte Wärmebehandlungsbehälter, wie beispielsweise Vertikalöfen,
Schachtofen, Schachtgeneratoren, Retorten o.a., enthalten
in Abhängigkeit von der Art der durchzuführenden Behandlung und der Art des zu behandelnden Materials Steuereinrichtungen,
die in unterschiedlichsten Industriezweigen angewendet werden. Derartige Einrichtungen wurden zum Brennen oder Kalzinieren
von Kalk, zum Verkoken von Kohle, zum Brennen von lehm- oder kalkhaltigem Material bei der Herstellung von Zementklinkern,
zum Brennen von Magnetit oder Dolomit, zum Bearbeiten von
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ölschiefer in Retorten u.a. verwendet. Die zu diesem Zweck
benutzten Anlagen enthalten üblicherweise einen senkrecht angeordneten Behälter mit einem in diesem vorgesehenen
länglichen Heizschacht, eine Zuführeinrichtung zur gleichmäßigen Zufuhr von teilchenförmigem Material in den länglichen
Heizschacht, eine untere Abgabeeinrichtung zum Entfernen von Material aus dem unteren Auslaßende des Ofens und eine
Eingabeeinrichtung zum Einbringen eines Stroms eines Wärmebehandlungsfluids
und zum Führen dieses Stroms durch das teilchenförmige Material, üblicherweise werden für derartige
Behälter Eingabeeinrichtungen zum Einbringen eines brennbaren Fluids, etwa einer Brennstoff/Luft-Mischung benutzt, um diese
nach oben durch den Ofen zu leiten, so daß im Mittelteil des Ofens eine Verbrennungs- oder Brennzone gebildet wird. Andere
bekannte Öfen oder Retorten benutzen Wärmezufuhrsysteme, die
eine äußere Verbrennungseinrichtung sowie eine Eingabeeinrichtung aufweisen, mit der heiße Gase aus der Verbrennungseinrichtung
in die Brennzone des Ofens geleitet werden.
Häufig ergaben sich Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung
einer gleichförmigen Abwärtsbewegung des teilchenförmigen Materials über den gesamten Querschnitt des Schachtes vom
oberen oder Zuführende des Ofens zum unteren oder Auslaßende. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wurden bereits Austrittsroste
entwickelt, wie sie in der US-PS 3 401 922 be-
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schrieben sind. Darüber hinaus ergaben sich Schwierigkeiten bei der gleichförmigen Wärmebehandlung des sich durch den
Ofen bewegenden teilchenförmigen Materials, obwohl sich die
tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des teilchenförmigen Materials durch Verwendung der vorstehend erwähnten Austrittsroste ziemlich genau regulieren läßt. Ganz allgemein war eine
gleichförmige Wärmebehandlung des sich durch einen senkrechten Ofen bewegenden teilchenförmigen Materials deswegen
schwierig zu erreichen, weil sich Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der gewünschten Wärmezufuhr zum sich durch
die Brennzone bewegenden Materials ergaben.
So war es schwierig, mittels eines senkrechten Ofens eine gleichförmige Qualität von reaktionsfähigem Kalk (CaO) aus
zugeführtem Kalkstein (CaCO3) zu erhalten. Sehr reaktionsfähiger
Kalk, der mit Wasser durch Hydratation reagiert, hat im wesentlichen eine rhombische Kristallform. Kalk mit kubischer
Kristallform reagiert mit Wasser nicht durch Hydratation. Kalkstein hat im allgemeinen eine rhombische Kristallstruktur,
und durch sorgfältige Steuerung des Kalzinierungsvorganges, der das Brennen des Kalksteins und das Entfernen von CO3 aus
diesem umfaßt, kann die rhombische Kristallstruktur des Kalksteins im Kalk erhalten werden. Ein Totbrennen im Ofen ändert
jedoch die rhombische Kristallstruktur des Produktes beispielsweise in die kubische Form und verringert damit die
chemische Aktivität.
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Somit ermöglichten die bekannten senkrechten öfen keine genaue
Steuerung des Kalzinierungsvorganges, insbesondere bei kontinuierlichem Betrieb und wenn der Körnungsgrad und die Größe der
Kalksteincharge sich während des Betriebes änderte. Da gebrochener Kalkstein im allgemeinen eine schwankende Teilchengröße
hat, die beispielsweise zwischen etwa 1,9 cm oder weniger und etwa 7,0 cm und mehr liegt, war es extrem schwierig, eine
gleichförmige Verteilung der Feststoffe und der Behandlungsfluide über die Brennzone zu erzielen. Als Folge davon wurde
von den bekannten Drehofen mehr reaktionsfähiger Kalk erzeugt. Drehofen haben einen extrem niedrigen thermischen Wirkungsgrad,
können jedoch gleichförmig kalziniertes und aktives Material erzeugen. Somit wurde Kalk geringerer Qualität
üblicherweise in senkrechten Öfen hergestellt. Darüber hinaus kann der in vorbekannten senkrechten öfen hergestellte Kalk
in seiner Qualität stark schwanken, da die Korngröße des dem Ofen zugeführten Kalksteins im allgemeinen erheblich schwankt.
Außerdem war die Steuerung des genauen Brennstoff/Luft-Verhältnisses
innerhalb der Warmebehandlungs- oder Brennzone eines senkrechten Wärmebehandlungsbehälters im allgemeinen
schwierig zu erreichen, da einerseits luft- und/oder dampfförmiger
Brennstoff, etwa Erdgas, durch den Teilchenauslaß, durch den das wärmebehandelte, teilchenförmige Material am
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unteren Ende des senkrechten Behälters abgezogen wurde, austrat und da andererseits Änderungen in den atmosphärischen
Bedingungen auftraten, durch die die Menge von der Wärmebehandlungszone zugeführtem Gas und Luft beeinflußt wurde. So
führen Änderungen in der Umgebungstemperatur und im Umgebungsdruck zu einer wesentlichen Beeinflussung der Anzahl von
Moläquivalenten von Erdgas und Sauerstoff, die in einem gemessenen Volumen Erdgas oder Luft, die der Wärmebehandlungszone
zugeführt werden, enthalten sind. Dadurch ermöglichten die üblichen Steuerungen zur Messung dieser gasförmigen Fluide
im Innenraum des Ofens im allgemeinen nur eine nicht ausreichende Kompensierung der Änderungen in der Umgebung.
Die Erfindung betrifft demgegenüber gemäß einem Ausführungsbeispiel eine gleichförmig gesteuerte Sauerstoffumsetzung in
einem ein die Verbrennung unterstützendes Gas und Luft enthaltendem Fluid innerhalb einer Wärmebehandlungszone eines
senkrechten Behälters durch dauernde Messung des Sauerstoffgehalts
des aus der Brennzone austretenden Gases und durch Steuerung der der Brennzone zugeführten relativen Luftmenge
in Abhängigkeit von Schwankungen des Sauerstoffgehaltes im Strom des austretenden Gases, so daß in diesem austretenden
Gasstrom ein verhältnismäßig konstanter Sauerstoffgehalt aufrechterhalten wird.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung
von teilchenförmigen! Material unterschiedlicher Teilchengröße
in einem senkrechten Ofen mittels Wärmezufuhr innerhalb eines Verbrennungsstroms, der gasförmigen Brennstoff und Luft enthält
und durch eine Warmebehandlungsζone des Ofens hindurchtritt,
wobei die Wärmezufuhr zur Behandlung einer Charge durchschnittlicher Teilchen ausreicht, die eine vorbestimmte
Massenverweilzeit hat, während die Charge sich infolge Schwerkraft durch die Wärmebehandlungszone bewegt, wobei die vorbestimmte
Massenverweilzeit auf einem' vorbestimmten Schüttgewicht und einer vorbestimmten Strömungsrate der Teilchen durch
die Brennzone beruht. Das teilchenförmige Material wird durch die Warmebehandlungszone bewegt und eine das Schüttgewicht
des sich durch die Zone bewegenden Materials bezeichnende Größe ermittelt und mit dem vorbestimmten Schüttgewicht verglichen.
Danach wird entweder der Strom von teilchenförmigen Material durch die Warmebehandlungszone oder der Wärmegehalt
des durch die Warmebehandlungsζone geführten Fluids bezüglich
des verglichenen Schüttgewichts gesteuert, um ein Produkt zu erhalten, das äquivalent einer Charge von Standardteilchen mit
vorbestimmtem Schüttgewicht wärmebehandelt wurde, während dauernd der Sauerstoffgehalt des Abgases aus der Wärmebehandlungszone
gemessen und der Luftstrom und/oder der Strom des gasförmigen Brennstoffs zur Warmebehandlungszone in Abhängig-
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keit von Schwankungen des SauerStoffgehaltes gesteuert wird,
um einen im wesentlichen gleichförmigen Sauerstoffgehalt im austretenden Gasstrom aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
teilchenförmiges Material ungleichförmiger Korngröße in einer Warmebehandlungszone eines senkrechten Ofens mittels Wärmezufuhr
zur Warmebehandlungszone in Abhängigkeit von Druckdifferenzänderungen
eines Fluids, etwa eines die Verbrennung unterstützenden Fluids und Prozeßgases, die in die Wärmebehandlungszone
hinein und aus ihr herausströmen, wärmebehandelt, wodurch ein Ausgleich zwischen dem Strom teilchenförmigen
Materials und der Wärmezufuhr erreicht wird, um ein gleichförmig wärmebehandeltes Produkt zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von
teilchenförmigem Material ungleichmäßiger Korngröße in einem senkrechten Behälter durch Wärmezufuhr zu einer Wärmebehandlungszone
im Behälter, wobei die zugeführte Wärmemenge zur Behandlung einer Charge durchschnittlicher Teilchen ausreicht,
die eine auf einem vorbestimmten Schüttgewicht und einer vorbestimmten Strömungsrate der Teilchen durch die Brennzone
beruhende vorbestimmte Massenverweilzeit haben. Die teilchenförmigen Materialien werden durch die Brennzone geführt und
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eine Größe bestimmt, die ein Maß für das Schüttgewicht des sich durch die Zone bewegenden teilchenförmigen Materials ist.
Das ermittelte Schüttgewicht wird mit dem vorbestimmten Schüttgewicht verglichen und der Wärmeinhalt des sich durch
die Brennzone bewegenden Wärmebehandlungsfluids entsprechend
dem verglichenen Schüttgewicht gesteuert, um so eine im wesentlichen gleichförmige Wärmebehandlung des teilchenförmigen
Materials zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieses vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels, wird die Druckdifferenz eines
sich durch die Brennzone bewegenden Fluids an einer Stelle, an der es in die Brennzone eintritt, und an einer Stelle, wo
es die Brennzone verläßt, gemessen und die gemessene Druckdifferenz mit einer vorbestimmten Druckdifferenz des Fluids
verglichen, das durch eine Charge durchschnittlicher Teilchen mit einer vorbestimmten Massenverweilzeit und einer daraus
resultierenden Wärmebehandlungsqualität strömt. Dementsprechend -wird die Wärmezufuhr zur Wärmebehandlungszone eingestellt, um
ein im wesentlichen gleichförmig wärmebehandeltes Produkt mit den vorgegebenen Wärmebehandlungsqualitäten zu erzeugen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele
zeigenden Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen senkrechten Ofen mit einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt schematisch die Steuereinrichtung aus Fig. 1 im einzelnen.
Fig. 3 zeigt in einer Teilansicht das Vier-Wege-Ventil aus Fig. 2 in seiner zweiten Stellung.
Fig. 4 zeigt schematisch einen senkrechten Ofen mit einer Steuereinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt schematisch einen senkrechten Ofen mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in Fig. 1 dargestellte senkrechte Ofen 10 ist ein üblicher Ofen mit einem inneren hohlen Schacht, in dem teilchenförmiges
Material einer Wärmebehandlung unterworfen wird. In den Einlaß des Ofens 10 werden teilchenförmige Feststoffe, wie etwa Kalkstein
eingebracht, die aus einem Vorratsbehälter 12 über einen Förderer 14 durch eine Drehdichtung 16 in den Trichter 18
gelangen. Eine Steuerung 18a betätigt die Abgabesteuereinrichtung
12a des Vorratsbehälters 12.
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Der Ofen 10 hat ein nahe seinem Mittelbereich vorgesehenes Brennstoff- und Luftzuführsystem zur Zufuhr einer brennbaren
Mischung in die Brennzone des Ofens. Das untere Ende 20 der Brennzone und das obere Ende 22 der Brennzone ist schematisch
durch gestrichelte Linien angedeutet.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein mit einer erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung ausgestatteter Ofen irgendeine Art von bekanntem Wäremzuführsystern benutzen kann, beispielsweise externe
oder interne Verbrennungskammern. Wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, wird über die Gaseinlaßleitung 24 ein
gasförmiger Brennstoff, etwa Erdgas zugeführt und gelangt in eine Sammelleitung 26, von der aus Gaszuführleitungen 28,
und 31 gespeist werden. Die Gaseinlaßleitung 24 hat ein Steuerventil 23 und einen Wärmeaustauscher 25. Das Ventil 23 wird
von der Drucksteuerung 23a betätigt, um einen konstanten Gaszuführdruck in der Sammelleitung 26 aufrechtzuerhalten. Der
Wärmeaustauscher 25 nimmt aus der Leitung 25a ein Wärmeaustauschfluid, etwa Dampf oder ein heißes Prozeßgas, wie heißen
Abdampf des Ofens auf, und es erfolgt ein indirekter Wärmeaustausch mit dem durch die Leitung 24 strömenden Gas. Danach
verläßt das Wärmeaustauschfluid den Wärmeaustauscher 25 über die Leitung 25b. Ein Ventil 27 ist in der Leitung 25a angeordnet
und wird von einer Temperatursteuerung 27a gesteuert, um sicherzustellen, daß dem Wärmeaustauscher 25 mit dem Wärme-
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austauschfluid eine gleichmäßige Wärmemenge zugeführt wird.
Strömungssteuerungen 28a, 30a und 31a betätigen jeweils Steuerventile 28b, 30b und 31b in den Gaszuführleitungen 28,
30 und 31. Unter Druck stehende Luft gelangt von der Leitung 32 in eine Luftsammelleitung 34, von der Luftleitungen 36,
38 und 40 ausgehen. Strömungssteuerungen 38a und 40a betätigen jeweils Steuerventile 38b und 40b in den Luftleitungen 38 und
40. Das Ventil 36b wird von einer Sauerstoffsteuerung 37 betätigt.
Wie gezeigt, stellt die Gaszufuhrleitung 28 eine Verbindung
zwischen der Luftleitung 40 und der BrennstoffSammelleitung 26, die Gaszufuhrleitung 30 eine Verbindung zwischen der Luftleitung
38 und der BrennstoffSammelleitung 26 und die Gaszuführleitung 31 eine Verbindung zwischen der Luftleitung 36 und der
BrennstoffSammelleitung 26 dar. Somit werden gegebenenfalls vor Eintritt in den Ofen in den Luftleitungen 38, 40 und 36
Gas und Luft miteinander vermischt. Das Fluid aus den Leitungen 36, 38 und 40 gelangt jeweils in Fluidverteilersysteme 42,
und 46, bevor es als verteilte Fluidströme eintritt, wie dies schematisch durch die Strömungspfeile 42a, 44a und 46a angedeutet
ist. Geeignete Fluidverteilersysteme sind beispielsweise in den US-PS 3 432 348 und 3 589 611 beschrieben, auf
die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, wobei die Systeme gemäß der letztgenannten Patentschrift bevorzugt werden.
Das die Verbrennung unterstützende oder aufrechterhaltende
Gas ^, das von diesen Fluidverteilersystemen geliefert wird,
stellt Brennstoff für die Brennzone im Ofen zur Verfügung und ermöglicht die gewünschte Wärmebehandlung des teilchenförmigen
Materials, das sich infolge Schwerkraft durch die Brennzone nach unten bewegt. Die Abgase des Ofens werden über
den Schornstein 48 entfernt.
Die Sauerstoffsteuerung 37 ist mit einem Sauerstoffabtast- und -Übertragungsansatz 37a verbunden, der in Verbindung mit dem
Innenraum des Schornsteins 48 steht, um die in den austretenden Gasen enthaltene Sauerstoffmenge zu ermitteln und ein
Eingangssignal für die Sauerstoffsteuerung 37 zu liefern. Dieses Eingangssignal wird mit einem eingestellten Wert verglichen,
um ein Ausgangssignal für das Steuerventil 36b zu erzeugen, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Zu diesem Zweck kann
irgendeine geeignete Sauerstoffmeß- und -übertragungseinrichtung sowie eine bekannte Sauerstoffsteuerung benutzt werden.
Beispielsweise kann im Schornstein 48 ein 7803-Sauerstoffanalysator
angeordnet werden, der mit einem 1991-30-0133 Milliwattübertrager verbunden ist, um Eingangssignale für
eine 42O-1O-2-12O5-1O-1-1-1OO Steuerung zu liefern. Das Ausgangssignal
kann über einen 10970-2 elektropneumatischen Wandler einem pneumatischen Ventil 366 zugeleitet werden.
Alle diese Baueinheiten stammen von der Firma Leeds and Northrup Co., Sunneytown Pike, Pa., USA.
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Das wärmebehandelte, teilchenförmige Material gelangt aus dem
Auslaß 50 über eine Drehdichtung 52 auf einen Produktferderer
54. Der Strom des teilchenförmigen Materials zum Auslaß 50 wird mittels einer Rostensteuereinrichtung reguliert, die in
erfindungsgemäßer Weise betätigt wird. Diese Rostensteuereinrichtung wird später im einzelnen beschraehen werden. Der
Rost 56 kuii.·! ei" L;t->;>
:: ".υε: für B;;ti^r'i':oi:ec sein, wie er
in der US-PS 3 4ui 922 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich
Bezug genommen wird. In Zusammenhang mit der Erfindung kann jedoch irgendein anderer, bekannter Rost verwendet
werden. Der Rost 56 besteht im wesentlichen aus einer Reihe von im Abstand angeordneter Verteilerplatten 58 mit im Abstand
unterhalb der öffnungen zwischen benachbarten Verteilerplatten vorgesehenen Verzögerungsplatten 60. Im allgemeinen ist der
Abstand zwischen der Kante jeder Verzögerungsplatte 60 unterhalb jeder Verteilerplatte 58 durch den Schüttwinkel des
Materials bestimmt, das sich durch den Ofen bewegt. Schubstangen 61 sind hin und her bewegbar zwischen den Verteilerplatten
58 und den Verzögerungsplatten 60 befestigt. Wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, ist die eine
Hälfte der Schubstangen 61 mit Stangen 62 und die andere Hälfte mit Stangen 64 verbunden. Die Stangen 62 und 64 sind
über Stangen 65 miteinander verbunden und werden mittels hydraulischer Zylinder 66 und 68 gesteuert. Dadurch bewegen
die Stangen 62, 64 -und 65 die Schubstangen 61 infolge der
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Betätigung der hydraulischen Zylinder 66 und 68 hin und her. Im wesentlichen wird diirch die gesteuerte Hin- und Herbewegung
der Schubstangen 61 über die Verzögerungsplatten 60 der von den öffnungen zwischen benachbarten Verteilerplatten 58 zum
Auslaß 50 gelangende Materialstrom gesteuert.
Die mittels der hydraulischen Zylinder 66 und 68 erzeugte Relativbev/egung der Stangen 62 und 64 wird von der Rostgeschwindigkeitssteuerung
70 geregelt. Diese Steuerung 70 ist ihrerseits mit einem Druckdifferensübertrager 72 gekoppelt.
Nahe dem unteren Ende 20 der Brennzone ist im Ofen ein Drucksensor 74 angeordnet, der über die Leitung 76 mit dem Druck-=
differenzübertrager 72 in Verbindung steht. Nahe dem oberen Ende 22 der Brennzone ist im Ofen 10 ein Drucksensor 78 vorgesehen
und über eine Leitung 80 mit dem Druckdifferenzübertrager 72 verbunden.
Einzelheiten einer bevorzugten Steuereinrichtung gemäß der Erfindung sind schematisch in Fig. 2 gezeigt. Wie dort dargestellt,
kann der Druckdifferenzübertrager 72 aus irgendeiner bekannten Art von übertrager bestehen, der zwei Signaleingänge
und einen Signalausgang aufweist. Geeignet ist beispielsweise der Honeywell Δρ/Ρ Übertrager Modell 29212-01-0-1.
Der Druckdifferenzübertrager 72 nimmt somit zwei Eingangsdrücke von den Drucksensoren 74 und 78 auf, vergleicht diese
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Eingangsdrücke und gibt ein die Druckdifferenz zwischen den beiden Drücken bezeichnendes Signal an ein Steuerventil 82.
Es sei darauf hingewiesen, daß in der Kombination aus Drucksensor 78 und Leitung 80 sowie der Kombination aus Drucksensor
74 und Leitung 76 jeweils ein Manometerrohr vorgesehen werden kann. In diesem Fall ist es zweckmäßig, durch die Manometerrohre
einen gleichförmigen Strom eines Waschgases, etwa Luft, zu leiten. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Drucksensoren
74 und 78 in irgendeinem zweckmäßigen Abstand oberhalb und unterhalb der Brennzone des Ofens angeordnet werden
können. Vorzugsweise befindet sich der Drucksensor 74 jedoch nahe dem unteren Ende der Brennzone und der Drucksensor 78
nahe deren oberem Ende.
nahe deren oberem Ende.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Kolben 66a der Hydraulikzylinder
66 mit Stangen 62 gekoppelt, die Schubstangen 61
tragen. Entsprechend sind die Kolben 68a der Hydraulikzylinder 68 mit Schubstangen 61 tragenden Stangen 64 verbunden.
Die Stangen 62 und 64 stehen über Stangen 65 in Verbindung. Von den Schubstangen 61 gehen Schaltstangen 84 und 86 aus,
die jeweils zur Betätigung von Kontakten 88 und 90 dienen.
Diese Kontakte betätigen einen üblichen Ventilsteuerschalter 91, der das Vier-Wege-Ventil 102 abwechselnd zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung bewegt.
tragen. Entsprechend sind die Kolben 68a der Hydraulikzylinder 68 mit Schubstangen 61 tragenden Stangen 64 verbunden.
Die Stangen 62 und 64 stehen über Stangen 65 in Verbindung. Von den Schubstangen 61 gehen Schaltstangen 84 und 86 aus,
die jeweils zur Betätigung von Kontakten 88 und 90 dienen.
Diese Kontakte betätigen einen üblichen Ventilsteuerschalter 91, der das Vier-Wege-Ventil 102 abwechselnd zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung bewegt.
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Das Hydrauliksystem zur Betätigung des Rostös 56 enthält eine
Zentrifugalpumpe 92 mit einer Einlaßleitung 94, die einerseits mit einem Vorratsbehälter 96 für Hydraulikfluid und andererseits
mit dem Einlaß der Pumpe 92 verbunden ist. Eine Leitung 98 liegt zwischen dem Auslaß der Pumpe 92 und der öffnung 100
des Vier-Wege-Ventils 102. Dieses Ventil 102 kann ein übliches Vier-Wege-Ventil sein, beispielsweise ein Racine Modell Nr.
OD4-DNHS-1O2S. In Fig. 2 ist das Vier-Wege-Ventil 102 in seiner
ersten Stellung gezeigt, in der die Öffnung 100 mit der Öffnung
104 in Verbindung steht. An diese Öffnung 104 ist eine Sammelleitung
106 angeschlossen, von der Leitungen 108 und 110 ausgehen und zu den vorderen Flächen der Kolben 68a innerhalb
der Hydraulikzylinder 68 führen. Die hinteren Flächen der Kolben 68a der Hydraulikzylinder sind über leitungen 112 und
114 mit einer Leitung 116 verbunden, die an eine Auslaßsammelleitung 118 angeschlossen ist. Diese Auslaßsammelleitung liegt
zwischen dem Behälter 96 für Hydraulikfluid und einer Leitung 120, an die zu den hinteren Flächen der Kolben 66a in den
Oydraulikzylindern 66 führende Leitungen 122 und 124 angeschlossen
sind, während die vorderen Flächen der Kolben 66a mit Leitungen 126 und 128 in Verbindung stehen. Die Leitung
132 liegt zwischen der Ventilöffnung 134 des Ventils 102 und der Leitung 130. Wie dargestellt, ist die Ventilöffnung 134
mit der Ventilöffnung 136 verbunden und letztere steht in Verbindung
mit der Leitung 138, wenn sich das Ventil 102 in seiner
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ersten Stellung befindet. Ein Strömungssteuerventil 140 ist
in der Leitung 138 angeordnet, und die Leitung 142 bildet
eine Nebenschlußverbindung für die Leitung 138 zu beiden Seiten des Strömungssteuerventils 140, das von üblicher Bauart
sein kann. Ein geeignetes Ventil ist beispielsweise ein druckkompensiertes Strömungssteuerventil für konstantes
Volumen und konstante Temperatur, wie etwa das Ventil Racine Modell F2-AHS *-02*. Innerhalb der Leitung 142 ist ein Steuerventil 82 angeordnet.
Wie vorstehend bereits erwähnt, wird das Steuerventil 82 durch Signale vom Druckdifferenzübertrager 72 betätigt und kann
irgendeine geeignete Ventilsteuervorrichtung enthalten. Beispielsweise kann für das Steuerventil 82 ein Black, Sivalls
and Bryan Valve Operator Typ 70-13-10 und ein Hydraulikventil Racine Modell OF2-CHPW-5OH benutzt werden. Eine Leitung 138
verbindet die Leitung 142 mit dem Behälter 96 für Hydraulikfluid, und in ihr sind ein Filter 143 und ein Wärmeaustauscher
144 angeordnet. Außerdem ist eine über dem Filter 143 liegende Nebenschlußleitung 146 mit einem Entlastungsventil 148 vorgesehen,
durch die das Hydraulikfluid den Filter umgeht, wenn ein vorgegebener Hydraulikdruck erreicht ist, beispielsweise
bei Druckstößen oder bei Verstopfungen des Filters.
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Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird im folgenden in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Steuereinrichtung dient im wesentlichen zur Steuerung z.B. Regulierung der Wärmebehandlung
von sich durch den senkrechten Ofen 10 bewegendem teilchenförmigen Material und stellt eine vorbestimmte Massenverweilzeit
innerhalb des Ofens 10 sicher. Üblicherweise schwankt das dem senkrechten Ofen 10 zugeführte teilchenförmige
Material bezüglich Teilchengröße und Kornzusammensetzung., so daß sich Schwankungen im Schüttgewicht ergeben.
Im allgemeinen hat teilchenförmiges Material, wie etwa zuvor gemahlener und sortierter Kalkstein, das vom Vorratsbehälter
12 in den Trichter 18 des Ofens 10 gebracht wird, ein Schüttgewicht,
das zwischen einem festen Minimalwert und einem festen Maximalwert schwankt. Da jedoch das teilchenförmige
Material nicht nur innerhalb des Vorratsbehälters 12, sondern
auch im Inneren des Trichters 18 und des Ofens 10 der Schwerkraft ausgesetzt ist, ist die Abstufung der Teilchengröße
nicht konstant. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher die Rostengeschwindigkeit der Steuerung
17 durch Bewegung von gemahlenem und sortiertem teilchenförmigen
Material, etwa Kalkstein, durch den eine verhältnismäßig konstante Wärmezufuhr zur Brennzone aufweisenden Ofen
geeicht, und die Steuerung bzw. Regulierung der Rostenge-
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schwindigkeit erfolgt, bis ein Produkt mit dem gewünschten Kalzinierungsgrad erhalten wird, beispielsweise ein Produkt,
bei dem der Kohlendioxidgehalt des kalzinierten Kalksteins innerhalb eines Bereiches von - 2 Gew.% eines Regelwertes,
etwa 3 oder 3,5 Gew.% des Produktes liegt. Die Justierung bzw. Kalibrierung der Rostengeschwindigkeit und der Druckdifferenz
ist im wesentlichen linear, und es hat sich gezeigt, daß zur Erzielung eines Produktes der gewünschten Qualität
aus einem Material mit ungleichförmiger Korngrößenabstufung eine im wesentlichen gleichförmige Massenverweilzeit für den
Durchlauf durch die Brennzone erwünscht ist. Somit wird unter der Bezeichnung "im wesentlichen gleichförmige Massenverweilzeit"
eine Massenverweilzeit verstanden, die zu einem Produkt führt, das den vorbestimmten oder eingestellten Kalzinierungsgrad
aufweist, wenn es die Brennzone durchlaufen hat, also einen Kalzinierungsgrad, der innerhalb eines gewünschten Bereiches
liegt.
Im allgemeinen wird der Brennzone im Ofen 10 eine verhältnismäßig konstante Wärme zugeführt. Diese konstante Wärmemenge
beruht auf einer durchschnittlichen oder vorbestimmten Teilchenabstufung und damit auf einer durchschnittlichen oder vorbestimmten
Massendichte des teilchenförmigen Materials, das sich durch die Brennzone bewegt, um sicherzustellen, daß eine
richtige Wärmebehandlung des teilchenförmigen Materials erzielt
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wird, ohne daß ein Totbrennen oder zu geringfügiges Brennen des Materials erfolgt, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Das Material vorbestimmter Massendichte bewirkt einen vorbestimmten
Druckabfall des sich durch die Brennzone bewegenden Fluids, beispielsweise der Brennstoff/Luft-Mischung und der
durch die Kalzinierung und die gasförmigen Verbrennungsprodukte der Mischung entstehenden Prozeßgase, die sich von den Fluidverteilersystemen
42, 44 und 46 nach oben durch den Ofen 10 bewegen. Somit wird das Ventil 140 auf eine vorbestimmte Öffnung
eingestellt und dient in Zusammenhang mit dem Steuerventil zur Steuerung der Menge an durch die Leitung 138 strömenden
Hydraulikfluids und damit zur Steuerung der Geschwindigkeit
des Rostes 56. Wenn ein Material in die Brennzone eintritt, das entweder eine höhere oder eine niedrigexe Porosität als
das Standardmaterial mit vorbestimmter Teilchengrößenabstufung und damit auch eine höhere oder niedrigere Massendichte hat,
verändert sich die Druckdifferenz des nach oben durch die Brennzone strömenden Fluids entsprechend, und das die Druckdifferenz
bezeichnende Eingangssignal für das Steuerventil stellt dieses ein, wodurch wiederum die Strömung durch die.
Leitung 138 eingestellt und die Geschwindigkeit des Rostes 56 geändert wird. Somit steuert das Ventil 82 die Geschwindigkeit
des Rostes 56 in Abhängigkeit von Änderungen der die Druckdifferenz bezeichnenden Ausgangssignale des Druckdifferenzübertragers
72. Wenn also Material in die Brennzone des Ofens
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eintritt, das eine größere Massendichte und damit eine geringere Porosität als die vorbestimmte oder durchschnittliche Massendichte
hat, zeigt der Druckdifferenzübertrager 72 einen Anstieg der Druckdifferenz zwischen dem unteren und dem oberen
Bereich der Brennzone an. Dies führt zu einem Schließen des Ventils 82 und einer Verlangsamung der Bewegung des Rostes
56, so daß sich für das in die Brennzone eintretende Material mit höherer Massendichte eine längere Brennzeit ergibt, d.h.
das Material hat eine äquivalente Massenverweilzeit bezüglich dem Material mit vorbestimmter Massendichte, und es wird ein
im wesentlichen gleichförmig kalziniertes bzw. gebranntes Produkt erhalten. Falls andererseits das in die Brennzone
eintretende Material eine geringere Massendichte und damit eine größere Porosität als das Material vorbestimmter Teilchengröße
hat, ergibt sich zwischen dem oberen und unteren Bereich der Brennzone eine geringere Druckdifferenz als bei dem Material
vorbestimmter Teilchengröße, und de_ Druckdifferenzübertrager
bewirkt eine Öffnung des Steuerventils 82 und damit eine schnellere Bewegung des Rostes 56, so daß die sich ergebende
Massenverweilzeit des höhere Porosität und geringere Massendichte aufweisenden Materials äquivalent derjenigen des
Materials mit vorbestimmter Teilchengröße ist und ein im wesentlichen gleichförmig kalziniertes oder gebranntes Produkt
erhalten wird.
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Im folgenden wird anhand der Figuren 2 und 3 der Betrieb des Rostes 56 im einzelnen erläutert. Zunächst wird das Ventil
140 so eingestellt, daß der Fluidstrom durch dieses Ventil in
Kombination mit dem Fluidstrom durch das Ventil 82 eine Rostengeschwindigkeit bewirkt, die ausreicht, um für ein sich durch
die Brennzone des Ofens 10 bewegendes, teilchenförmiges Material mit vorbestimmter Teilchengröße eine vorbestimmte
Massenverweilzeit hervorzurufen. Dann wird bei sich in der ersten Stellung gemäß Fig. 2 befindendem Vier-Wege-Ventil 102
die Pumpe 92 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, und sie pumpt konstant Hydraulikfluid über die Leitung 94 aus dem
Behälter 96 und über die Leitung 98 zur Öffnung 100 des Vier-Wege-Ventils
102. Das Fluid durchströmt das Vier-Wege-Ventil 102, die Öffnung 104 und gelangt in die Leitung 106 und von
dort in die Leitungen 108 und 110, so daß Fluid in den vorderen
Bereich der Hydraulikzylinder 68 fließt und gegen die Vorderflächen der Kolben 68a wirkt. Dadurch erfolgt eine Rückziehbewegung
der Schubstangen 64 und eine Bewegung der Verzögerungsplatten 60. Da die Schubstangen 64 über die Stangen 65 mit den
Stangen 62 verbunden sind, ergibt sich dadurch außerdem eine Verlängerung der Stangen 62 und somit drücken die Vorderflächen
66a der Hydraulikzylinder 66 über die Leitungen 126 und 128 Fluid in die Leitungen 130. Darüber hinaus strömt infolge des
Zurückziehens der Kolben 68a Fluid über die Leitungen 112 und 114 zur Auslaßsammelleitung 118 und in die Leitungen 120, 122,
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124 sowie in den Behälter 96. Fluid aus der Leitung 130 gelangt
über die Leitung 132 zur Ventilöffnung 134, durch das Vier-Wege-Ventil 102, zur Ventilöffnung 136 und in die Leitung
138.
Das Fluid durchströmt die Leitung 138, die Leitung 142, das Steuerventil 82, das Ventil 140, den Filter 143 und den Wärmeaustauscher
144, in dem es gekühlt v/ird, und dann zurück zum Behälter 96. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Schaltstange
86 den Kontakt 90 berührt. Durch Betätigung des Kontaktes 90 bewegt der Ventilsteuerschalter 91 das Vier-Wege-Ventil
in seine zweite, in der Teildarstellung gemäß Fig. 3 gezeigte Stellung. In diesem Fall strömt das Fluid von der Pumpe über
die Leitung 98 zur Ventilöffnung 100 und direkt zur Ventilöffnung 134 und in die Leitungen 132, 130 und 126 und 128 und
von dort zur Vorderfläche der Kolben 66a der Hydraulikzylinder 66. Dadurch werden die Kolben 66a zurückgezogen, und die
Stangen 62, die Schubstangen 61 und die Stangen 64 werden auf die Hydraulikzylinder zu bewegt. Das hat zur Folge, daß an
der Rückseite der Kolben 66a befindliches Fluid durch die Leitungen 122 und 124 zur Leitung 120 und von dort zur Leitung
118 fließt. Außerdem gelangt es über die Leitungen 114 und
112 an die Rückseiten der Kolben 68a der Hydraulikzylinder Dadurch wird Fluid, das sich in Berührung mit den Vorderflächen
der Kolben 68a befindet, in die Leitungen 108, 110
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und in die Leitung 106 und von dort zur Ventilöffnung 104 des Vier-Wege-Ventils 102 transportiert.
Das Fluid strömt durch das Vier-Wege-Ventil 102 zur Ventilöffnung 136 und in die Leitung 138 sowie wieder durch die
Leitung 142, das Steuerventil 82, den Filter 143, den Wärmeaustauscher
144 und zurück zum Behälter 96. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Schaltstange 84 den Kontakt 88 betätigt,
der seinerseits den Ventilsteuerschalter 91 aktiviert,
der das Vier-Wege-Ventil 102 wieder in die erste Stellung bewegt, worauf der Vorgang wiederholt wird. Man erkennt, daß
Änderungen vom Druckdifferenzübertrager 72 die Öffnung des
Ventils 82 verändern und dadurch die Geschwindigkeit des Rostes 56 steuern. Im einzelnen sei darauf hingewiesen, daß in der
ersten Stellung des Vier-Wege-Ventils 102 Fluid von der Zentrifugalpumpe 92 gegen die Vorderflächen der Kolben 68a der
Hydraulikzylinder 68 gepumpt und dadurch eine Rückziehbewegung innerhalb der Zylinder erzeugt wird. Die Stangen 62 erstrecken
-sich aus den Zylindern 66, und dadurch drücken die Vorderflächen der Kolben 66a der Zylinder 66 über einen das Ventil 140 und
das Steuerventil 82 enthaltenden Strömungsweg Fluid zum Behälter 96. Dadurch beeinflußt der im System infolge des Öffnens
oder Schließens des Steuerventils 82 entstehende Gegendruck die Geschwindigkeit, mit der das Fluid von der Zentrifugalpumpe 92
die Kolben 68a und 66a bewegt=
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Es hat sich gezeigt, daß der vorstehend beschriebene Betrieb eines senkrechten Wärmebehandlungsbehälters, etwa eines Ofens
wirksam unter idealen Bedingungen arbeitet. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei tatsächlichem Betrieb die Zufuhr einer
konstanten Wärmemenge zum Innenraum der Brennzone ziemlich
schwierig ist, was durch zwei Umstände verursacht wird, und zwar einerseits durch die Schwankungen im Luftverlust durch
die drehende Dichtung 52 und andererseits durch die Unfähigkeit der volumetrischen Luft- und GasSteuerungen, bei schwankenden
atmosphärischen Bedingungen einen konstanten gravimetrischen Strom von Erdgas und Luft aufrecht zu erhalten. Bei
der Wärmebehandlung von teilchenförmigem Material, etwa Kalkstein
oder Ölschiefer ist es erforderlich, daß eine vorbestimmte, gut regulierte Wärmezufuhr in der Brennzone aufrechterhalten
bleibt und daß die überschüssige Luft genau gesteuert wird, d.h. die Maximalmenge von freiem oder nichtumgesetztem
Sauerstoff in der Brennzone sollte innerhalb sehr enger Toleranzen geregelt werden. Aus diesem Grund wird gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbexspxel der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgesehen, durch die eine gleichförmige
Wärmebehandlung des teilchenförmigen Materials in der Wärmebehandlungszone sichergestellt wird, indem die Wärmezufuhr
innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten wird und die Grenze übersteigender überschüssiger Sauerstoff, der den Vorgang
nachteilig beeinflussen würde, aus der Brennzone entfernt wird,
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Wie Fig. 1 zeigt, ist innerhalb des Schornsteins 48 ein Sauerstoffmeß-
und -Übertragungsansatz 37a angeordnet, der die Sauerstoffmenge innerhalb der aus der Brennzone des Ofens 10
austretenden Abgase bestimmt. Ein den festgestellten Sauerstoffgehalt innerhalb der Abgase bezeichnendes Signal wird
über den Ansatz 37a der Sauerstoffsteuerung 37 zugeführt, wo es mit einem eingestellten Wert verglichen wird, der dem gewünschten
Sauerstoffgehalt im Abgasstrom entspricht. Die Sauerstoffsteuerung 37 erzeugt dann ein Signal, das zum Ventil
36b übertragen wird, um die in die Brennzone des Ofens 10 gelangende relative Luftmenge zu regulieren. Wenn also der An- ·
satz 37a anzeigt, daß zu viel Sauerstoff in den Abgasen vorhanden ist, bewirkt das dem Ventil 36b zugeführte Signal ein
proportionales Schließen dieses Ventils. Dies wird so lange fortgesetzt, bis der gewünschte Sauerstoffpegel innerhalb der
durch den Schornstein 48 strömenden Abgase aufrechterhalten bleibt. Wenn andererseits der Sauerstoffanalysator anzeigt,
daß eine gewünschte minimale Sauerstoffmenge nicht in dem
durch den Schornstein 48 strömenden Abgas vorhanden ist, bewirkt das von der Sauerstoffsteuerung 37 gelieferte Signal
ein Öffnen des Ventils 36b bis der gewünschte Sauerstoffgehalt
in den durch den Schornstein 48 strömenden Abgase aufrechterhalten
bleibt. Die Größe des gewünschten Sauerstoffgehaltes
innerhalb der Abgase hängt von dem durchgeführten Vorgang ab.
In vielen derartigen Vorgängen ist es im allgemeinen erwünscht,
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den Sauerstoffgehalt im Abgas zwischen 1 % und 2 % zu halten, um eine wirksame Ausnutzung des Brennstoffes sicherzustellen
und gleichzeitig zu verhindern, daß zu große Sauerstoffmengen
in die Brennzone gelangen, was nachteilige Folgen hat.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß es gemäß diesem Ausführungsbeispiel
erwünscht ist, den durch die Sammelleitung 26 hxndurchtretenden Brennstoffstrom in der in Fig. 1 dargestellten
Weise vorzuheizen. Wie vorstehend bereits erläutert, durchströmt der Brennstoff die Sammelleitung 26 infolge des
Ventils 23 und der Drucksteuerung 23a mit konstantem Druck. Außerdem stellt der Wärmeaustauscher 25 in Zusammenhang mit
dem Ventil 27 und der Temperatursteuerung 27a sicher, daß der Brennstoff auf eine konstante Temperatur vorgeheizt wird.
Auf diese Weise wird ein bekanntes Brennstoffvolumen mit einer immer bekannten molaren Menge an brennbarem Material in die
Sammelleitung 26 eingeführt, so daß die relative Steuerung der Luft für diese bekannte Gasmenge sicherstellt, daß bei
schwankenden atmosphärischen Bedingungen eine bekannte Wärmemenge in das Innere des Ofens gelangt. Es sei weiterhin darauf
hingewiesen, daß erfindungsgemäß die Sauerstoffsteuerung 37
mit Ventilen verbunden sein kann, die sowohl den Brennstoffstrom als auch den Luftstrom steuern, oder daß sie mit Ventilen
in Verbindung stehen kann, die entweder den Brennstoffstrom oder den Luftstrom steuern. Im allgemeinen wird jedoch der
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Betrieb des Ventils 36b entsprechend der vorstehenden Beschreibung
und der Fig. 1 bevorzugt.
Die vorstehend in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 erläuterten
Ausführungsbeispiele ermöglichen eine gleichförmige Wärmebehandlung von sich durch die Brennzone eines Ofens bewegendem
teilchenförmigen Material durch Änderung der Rate, mit der sich das teilchenförmige Material durch die Brennzone bewegt,
bezogen auf das spezifische Gewicht der sich durch die Brennzone bewegenden Masse sowie durch Aufrechterhaltung eines
gleichförmigen Sauerstoffgehaltes innerhalb der Brennzone.
Ferner kann erfindungsgemäß die Wärmezufuhr zur Brennzone eines senkrechten Ofens in Abhängigkeit von Änderungen des
spezifischen Gewichtes der Masse des sich durch die Brennzone bewegenden Materials geändert werden. Ausführungsbeispiele
hierzu sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
In Fig. 4 ist schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung für einen Ofen 10 dargestellt, um die
Wärmezufuhr zur Wärmebehandlungszone des Ofens in Abhängigkeit
von DruckdifferenzSchwankungen des die Verbrennung unterstützenden
oder aufrechterhaltenden Fluids und der Prozeßgase zu steuern, die durch die Wärmebehandlungszone im Ofen nach
oben strömen. In Fig. 4 entsprechen viele Bauelemente denjenigen aus den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3, und sie sind
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daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen, während die
wesentlichen Unterschiede in den Steuerungen nachfolgend erläutert werden.
Die Steuerung 18a ist mit der Abgabesteuereinrichtung 12a verbunden.
Oberhalb und unterhalb der Brennzone des Ofens 10 sind, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, Druckdifferenzsteuerleitungen
76 und 80 vorgesehen. Der Ausgang des Druckdifferenzübertragers ist jedoch mit einer Gasdrucksteuerung
27 und einer Luftdrucksteuerung 29 verbunden, wie dies schematisch
in Fig. 4 gezeigt ist. Die Rostengeschwindigkeitssteuerung 70 ist. so eingestellt, daß sie mit konstanter Geschwindigkeit
arbeitet, die äquivalent einem gleichförmigen Abziehen von teilchenförmigem Material mit durchschnittlicher
oder vorbestimmter Massendichte ist. Die Gasdrucksteuerung
und die Luftdrucksteuerung 29 können aus bekannten gesteuerten
Ventilen bestehen. Der Ausgang der Gasdrucksteuerung 27 ist mit dem Drucksteuerventil 21 verbunden, das in der Brennstoffleitung
24 angeordnet ist. Entsprechend ist der Ausgang der Luftdrucksteuerung 29 an das Drucksteuerventil 37 angeschlossen,
das in der Luftleitung 32 angeordnet ist. Außerdem ist der Wärmeaustauscher 33 mit der Luftleitung 32 verbunden. Ein
Wärmeaustauschfluid, etwa Dampf oder heißer Abdampf, beispielsweise
aus dem Ofen, gelangt über die Leitung 33a in den Einlaß des Wärmeaustauschers 33, kommt dort in indirekte Berührung
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mit der durch die Leitung 32 fließenden Luft und wird über
die Auslaßleitung 33b aus dem Wärmeaustauscher 33 entfernt. Die Menge des durch die Leitung 33a fließenden Wärmeaustauschfluids
wird mittels des Ventils 35 gesteuert, das von einer die Temperatur in der Leitung 32 messenden Temperatursteuerung
35a geregelt wird. Es ist auch möglich, Dampf direkt durch den die Leitung 32 durchfließenden Luftstrom zu führen, um nicht
nur eine Erwärmung zu bewirken, sondern auch eine gesteuerte Feuchtigkeitsmenge zuzusetzen.
Im Betrieb des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispxels wird
teilchenförmiges Material, etwa zuvor gemahlener und sortierter Kalkstein mit im allgemeinen gleichförmiger, vom Gewicht des
Kalksteins abhängender Rate vom Vorratsbehälter 12 in den Trichter 18 transportiert. Dieses Material hat jedoch eine
Massendichte, die zwischen einem festen Minimalwert und einem festen Maximalwert schwankt. Da das teilchenförmige Material
nicht nur innerhalb des Vorratsbehälters 12, sondern auch im
Innenraum des Trichters 18 der Wirkung der Schwerkraft unterliegt, ist außerdem die Abstufung der Teilchengröße nicht
konstant. Zu Beginn wird der Brennzone des Ofens 10 aufgrund einer "durchschnittlichen" oder vorbestimmten Teilchenabstufung
und damit einer "durchschnittlichen" oder vorbestimmten Massendichte des sich durch die Brennzone bewegenden, teilchenförmigen
Materials eine verhältnismäßig konstante Wärmemenge zugeführt.
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Die Rostengeschwindigkeitssteuerung 70 steuert die Geschwindigkeit
des Rostes 56, so daß sich eine konstante Geschwindigkeit ergibt, die den Abzug einer verhältnismäßig konstanten,
volumetrischen Menge des teilchenförmigen Materials mit "durchschnittlicher" oder vorbestimmter Massendichte aus dem Ofen
bewirkt. Durch die Leitung 24 wird in die BrennstoffSammelleitung
26 Brennstoff geführt und im Wärmeaustauscher 25 auf eine konstante Temperatur vorgeheizt sowie mittels des Ventils
21 auf einem vorbestimmten Druck gehalten. Entsprechend gelangt Luft durch den Wärmeaustauscher 33 und das Steuerventil 32 in
die Luftsammelleitung 34. Die relative Menge an Brennstoff
und Luft wird so eingestellt, daß aufgrund der durchschnittlichen oder vorbestimmten Massendichte des sich durch den
Ofen 10 bewegenden teilchenförmigen Materials eine vorbestimmte Wärmemenge aufrechterhalten wird.
Wenn jedoch Material in die Brennzone gelangt, das entweder eine höhere oder geringere Porosität als das Standardmaterial
bzw. die Teilchen mit vorbestimmter Größe, d.h. eine höhere oder geringere Massendichte hat, so wird die Druckdifferenz
des sich nach oben durch die Brennzone bewegenden Fluids, welche mittels des Druckdifferenzübertragers 72 bestimmt wird,
entsprechend geändert, und ein Druckdifferenzsignal an der Gasdrucksteuerung 27 und der Luftdrucksteuerung 29 führt zu
Ausgangssignalen dieser Steuerungen, die die Ventile 21 und
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37 jeweils durchströmende Gas- und Luftmenge proportional ändert. Somit wird jedes Eingangssignal vom Druckdifferenzübertrager
72 mit voreingestellten Werten innerhalb der Steuerungen 27 und 29 verglichen, um eine Änderung der Ausgangssignale
der Steuerungen 27 und 29 zu den Ventilen 21 und 37 und damit eine Verringerung oder Erhöhung der Wärmezufuhr
zur Brennzone zu bewirken. Wenn also Material in die Brennzone des Ofens gelangt, das eine größere Massendichte und
damit eine geringere Porosität hat, als die.vorbestimmte oder
"durchschnittliche" Massend'ichte, zeigt der Druckdifferenzübertrager
72 einen Anstieg der Druckdifferenz zwischen dem unteren und dem oberen Bereich der Brennzone an. Dieses Signal
wird der Gasdrucksteuerung 27 und der Luftdrucksteuerung 29 zugeführt und bewirkt ein proportionales öffnen der Ventile
21 und 27, so daß die Wärmezufuhr des aus den Fluidverteilersystemen
42, 44 und 46 austretenden, die Verbrennung unterstützenden oder aufrechterhaltenden Stroms erhöht wird. Da der
Rost 56 mit verhältnismäßig konstanter volumetrischer Rate teilchenförmiges
Material aus dem unteren Teil des Ofens abgibt, führt die Erhöhung des Wärmegehaltes des durch den Ofen strömenden
Heizfluids dazu, daß das sich durch die Brennzone bewegende teilchenförmige Material einer Wärmebehandlung unterworfen
wird, die äquivalent derjenigen ist, die sich für das Material mit vorbestimmter Massendichte ergibt. Dadurch wird ein im
wesentlichen gleichförmig wärmebehandeltes Produkt erhalten.
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Wenn andererseits Material mit geringerer Massendichte und damit größerer Porosität als das Material mit vorbestimmter
Teilchengröße in die Brennzone gelangt, so wird die Druckdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Brennzone
geringer als bei dem Material vorbestimmter Teilchengröße, und der Druckdifferenzübertrager 72 gibt an die Gasdrucksteuerung
27 und die Luftdrucksteuerung 29 Signale ab, die nach Vergleich mit den eingestellten Werten dieser Steuerungen
zu Ausgangssignalen für die Ventile 21 und 37 führen, durch die ein proportionales Schließen der Ventile erfolgt, so daß die
Wärmemenge innerhalb des von den Fluidverteilersystemen 42, und 46 abgegebenen Fluids proportional verringert wird. Das
sich durch die Brennzone bewegende Material ist daher einer Wärmebehandlung ausgesetzt, die proportional der Wärmebehandlung
des Materials mit vorbestimmter Teilchengröße ist.
Während des vorstehend beschriebenen Vorgangs mißt außerdem der Sauerstoffmeßansatz 37a dauernd den Sauerstoffgehalt, der
durch den Schornstein 48 ausströmenden Abgase und gibt ein Signal an die Sauerstoffsteuerung 37. Das Ausgangssignal der
Sauerstoffsteuerung 37, das durch Vergleich des gemessenen
Wertes mit einem eingestellten Wert der Steuerung erzeugt wird, bewirkt entweder ein öffnen oder ein Schließen des in der
Luftleitung 36 angeordneten Ventils 36b, um sicherzustellen, daß die durch den Schornstein 48 ausströmenden Abgase einen
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vorbestimmten Sauerstoffgehalt haben, und um außerdem sicherzustellen,
daß in dem der Brennzone des Ofens zugeführten Fluid kein überschüssiger Sauerstoff enthalten ist.
In Fig. 5 ist eine Abwandlung des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt. Im wesentlichen entsprechen alle Bauelemente des Ausführungsbeispiels gemäß
Fig. 5 denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, doch bildet das Ausgangssignal der Sauerstoffsteuerung
37 ein Eingangssignal für die Luftdrucksteuerung 29, und das Ventil 36b wird von einer Strömungssteuerung 36a geregelt.
Die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. stimmt im wesentlichen mit der des Ausführungsbeispiels gemäß
Fig. 4 überein, jedoch steuert das Ausgangssignal der Sauerstoffsteuerung
37 den Einstellwert für die Luftdrucksteuerung 29, so daß das Ausgangssignal dieser Steuerung 29 zwangsweise
so beeinflußt wird, daß ein konstanter Sauerstoffgehalt in den durch den Schornstein 48 ausströmenden Abgasen sichergestellt
ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsbeispxele gemäß Fig. 4 und 5 in unterschiedlichen Arten von Wärmebehandlungsbehältern
benutzt werden können, um eine oder mehrere Wärmebehandlungszonen zu regeln. Beispielsweise ist es beim Bearbeiten
von Ölschiefer erwünscht, den Ölschiefer durch einen senk-
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rechten Schacht nach unten zu bewegen und ihn mindestens zwei Wärmebehandlungen auszusetzen. Beispielsweise können dann die
Steuereinrichtungen gemäß Fig. 4 und 5 zur Regelung der Wärmezufuhr zu jeder der Wärmebehandlungszonen benutzt werden.
Die folgenden Beispiele dienen zum besseren Verständnis der Erfindung.
Eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 wurde zum Kalzinieren bzw. Brennen von Kalkstein benutzt. Der verwendete, gemahlene
und sortierte Kalkstein hatte eine Teilchengröße zwischen etwa 1,9 cm und etwa 7,0 cm. Die Abstufung der Teilchengröße schwankte
erheblich, doch lag die Massendichte im Bereich zwischen etwa 1,22 g/cm und 1,38 g/cm . Infolge der Neigung der kleineren
Teilchen, sich durch Schwerkraft im Vorratsbehälter 12 und im
Ofen 10 abwärts zu bewegen, schwankt die Abstufung der Kalksteinteilchen, die sich durch die Brennzone des Ofens 10 bewegen,
erheblich in Abhängigkeit von der Zeit. So wurde beispielsweise für Kalkstein mit der vorstehend erwähnten Massendichte,
der über einen Zeitraum von 8 Tagen aus dem Vorratsbehälter 12 abgegeben wurde, die Teilchengrößenverteilung
zwei- oder dreimal am Tag gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt.
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Zeit | Tabelle 1 | 2,54 | zurückgehalten ( | 251 | %) | 9884 | |
0900 | Abstufung der Teilchengröße | 32,4 | cm 1,91 cm 1 | ,27 cm | |||
1700 | Auf einem Sieb | 33,0 | 15,4 | 5,2 | |||
0100 | 3,81 cm | 25,7 | 25,0 | 20,2 | |||
Tag | 1700 | 44,7 | 28,1 | 20,5 | 13,9 | 0 | |
1 | 0100 | 19,7 | 61,7 | 5,4 | 4,9 | 2,3 | |
0900 | 20,2 | 32,5 | 18,1 | 1,6 | 2,1 | ||
2 | 1700 | 60,1 | 33,0 | 10,0 | 4,5 | 19,7 | |
0100 | 18,6 | 41,7 | 25,0 | 20,2 | 1,5 | ||
3 | 0900 | 47,5 | 20,4 | 8,7 | 2,6 | 0 | |
1700 | 19,7 | 26,4 | 20,4 | 3,9 | 5,5 | ||
0100 | 47,0 | 37,3 | 12,5 | 13,6 | 2,1 | ||
4 | 0900 | 52,3 | 30,5 | 23,6 | 10,8 | 0 | |
1700 | 43,6 | 50,1 | 23,4 | 18,5 | 3,0 | ||
0100 | 26,0 | 38,6 | 9,1 | 1,5 | 3,9 | ||
5 | 0900 | 27,2 | 55,0 | 26,0 | 13,0 | 2,3 | |
1700 | 37,8 | 44,0 | 20,1 | 0,9 | 0,4 | ||
0100 | 22,4 | 38,3 | 40,9 | 12,9 | 1,5 | ||
6 | 0900 | 24,0 | 20,6 | 24,3 | 11,6 | 0 | |
1700 | 1,7 | 29,1 | 35,4 | 35,4 | 0 | ||
0100 | 24,3 | 41,9 | 16,3 | 16,3 | 0,5 | ||
7 | 0900 | 1,2 | 37,5 | 7,9 | 2,0 | 1,5 | |
1700 | 35,1 | 35,0 | 35,8 | 7,8 | 7,4 | ||
Mittelwert | 44,8 | 36,0 | 7,5 | 0,9 | 3,2 | ||
8 | Abweichung | 14,2 | 10,3 | 19,6 | 10,1 | 3,4 | |
56,0 | 9,8 | 8,6 | 4,8 | ||||
31,3 | 0,6 | ||||||
16,6 | 3,0 | ||||||
4,2 | |||||||
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Man erkennt, daß die Abstufung der aus dem Vorratsbehälter
12 abgegebenen Kalksteinteilchen erheblich in Abhängigkeit
von der Zeit schwankt, obwohl die Massendichte nur zwischen 1,22 g/cm und 1,38 g/cm3 lag.
12 abgegebenen Kalksteinteilchen erheblich in Abhängigkeit
von der Zeit schwankt, obwohl die Massendichte nur zwischen 1,22 g/cm und 1,38 g/cm3 lag.
Das Steuerventil 82 ist so kalibriert bzw. geeicht, daß sich die Rostengeschwindigkeit des Rostes 56 in Abhängigkeit von
einer Dichteänderung des sich durch die Brennzone zwischen den Druckdifferenzsensoren 74 und 78 bewegenden Kalksteins, die
durch Änderung der Druckdifferenz des sich durch die Brennzone bewegenden Fluids bestimmt wird, verändert wird. Die
Rostengeschwindigkeit ist innerhalb dieses Bereiches mit jedem Druckdifferenzschritt korreliert, um so ein Produkt zu erhalten, das etwa 1,5-1 Gew.% Kohlendioxid enthält, und damit eine im wesentlichen gleichförmige Massenflußrate durch die Brennzone zu erzielen. Es hat sich insbesondere gezeigt, daß bei einem Massendichtebereich von etwa 1,22 g/cm bis etwa
1,38 g/cm ein entsprechender Druckdifferenzbereich von etwa 17,78 cm Wassersäule entsteht. Dieser Druckdifferenzbereich wurde zur Steuerung des Ventils 82 benutzt. Im wesentlichen entspricht die "durchschnittliche" Rostengeschwindigkeitseinstellung einer Druckdifferenz des durch die Brennzone strömenden Fluids, die anzeigt, daß die Massendichte des in der Brennzone befindlichen Materials etwa 1,30 g/cm ist. Die Einstellung der schnellsten Rostengeschwindigkeit entspricht einer Druck-
Rostengeschwindigkeit ist innerhalb dieses Bereiches mit jedem Druckdifferenzschritt korreliert, um so ein Produkt zu erhalten, das etwa 1,5-1 Gew.% Kohlendioxid enthält, und damit eine im wesentlichen gleichförmige Massenflußrate durch die Brennzone zu erzielen. Es hat sich insbesondere gezeigt, daß bei einem Massendichtebereich von etwa 1,22 g/cm bis etwa
1,38 g/cm ein entsprechender Druckdifferenzbereich von etwa 17,78 cm Wassersäule entsteht. Dieser Druckdifferenzbereich wurde zur Steuerung des Ventils 82 benutzt. Im wesentlichen entspricht die "durchschnittliche" Rostengeschwindigkeitseinstellung einer Druckdifferenz des durch die Brennzone strömenden Fluids, die anzeigt, daß die Massendichte des in der Brennzone befindlichen Materials etwa 1,30 g/cm ist. Die Einstellung der schnellsten Rostengeschwindigkeit entspricht einer Druck-
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differenz, die sich für eine Massendichte von etwa 1,22 g/ciu
ergibt, während die Einstellung der langsamsten Rostengeschwindigkeit auf einer Druckdifferenz beruht, die durch eine
Massendichte von etwa 1,38 g/cm entsteht.
Der Ofen 10 wurde zu Beginn so eingestellt, daß sich durch die Zufuhr von Erdgas durch die Leitung 24 und Luft durch die
Leitung 32 in der zwischen den gestrichelten Linien 20 und liegenden Brennzone des Ofens eine Temperatur zwischen 816°C
und 1538°C ergab. Das Gas in der Leitung 24 wurde mittels des Ventils 23 und der Drucksteuerung 23a auf einem Druck von
2,04 atü und mittels des Wärmeaustauschers 25 auf einer Temperatur von etwa 26,7 C gehalten. Außerdem enthielt das durch
den Ofen strömende Fluid etwa 200,93 Standard m /Min. Luft, die durch das Fluidverteilersystem 42 zugeführt wurde, für
das die Strömungssteuerung 31b das Ventil 31a geschlossen
hielt, so daß kein Gas durch die Leitung 31 strömen konnte. Durch das Fluidverteilersystem 44 trat eine Gesamtmenge von
etwa 36,93 Standard m /Min. angereicherter Gas/Luft-Mischung
3
ein, die etwa 0,139 Standard m /Min. Luft auf etwa 0,085 Standard m /Min. Erdgas enthielt. Über das Fluidverteilersystem 46 wurden etwa 77,97 Standard m /Min. einer mageren Gas/Luft-Mischung zugeführt, die etwa 0,164 Standard m /Luft auf etwa 0,028 m Brennstoff enthielt. Dadurch ergab sich im Ofen ein Luftüberschuß von etwa 8,74 Gew.%, was zu einem
ein, die etwa 0,139 Standard m /Min. Luft auf etwa 0,085 Standard m /Min. Erdgas enthielt. Über das Fluidverteilersystem 46 wurden etwa 77,97 Standard m /Min. einer mageren Gas/Luft-Mischung zugeführt, die etwa 0,164 Standard m /Luft auf etwa 0,028 m Brennstoff enthielt. Dadurch ergab sich im Ofen ein Luftüberschuß von etwa 8,74 Gew.%, was zu einem
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Sauerstoffgehalt von etwa 1,8 Vol.% führte. Aus diesem Grund
wurde der Einstellwert der Sauerstoffsteuerung 37 so eingestellt, daß er einem Sauerstoffgehalt von etwa 1,8 Vol.% in
den durch den Schornstein 48 ausströmenden Abgasen entsprach. Somit bewirkt das das Luftventil 36d steuernde Ausgangssignal
der Sauerstoffsteuerung 37 einen Luftstrom durch die Leitung 36 in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt in dem durch den
Schornstein 48 ausströmenden Abgas, um so zu verhindern, daß der Brennzone des Ofens überschüssiger Sauerstoff zugeführt
wird. Nachdem die Elemente geeicht waren, wurde Kalkstein mit der vorstehend beschriebenen Abstufung und einer Dichte-
3 3
Schwankung zwischen etwa 1,22 g/cm und etwa 1,38 g/cm mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 bis 24 Tonnen pro Stunde
durch den Ofen 10 geführt, und die Rostengeschwindigkeit wurde mittels der Steuerung 18a geregelt, so daß eine entsprechende
Menge gebrannten Kalks durch den Auslaß 50 aus dem Ofen entfernt wurde.
Der Ofen arbeitete 32 Stunden und der durchschnittliche Kohlendioxidgehalt
des aus dem Auslaß 50 entfernten kalzinierten. Kalksteins betrug etwa 1,5 Gew.% (ASTM 25-29, Ascarite-Verfahren)
und lag an seiner unteren Grenze bei etwa 0,5 Gew.% und an seiner oberen Grenze bei etwa 2,0 Gew.%.
Man erkennt, daß sich durch die erfindungsgemäße Steuerung eine im wesentlichen gleichförmige Produktqualität ergab.
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In einer entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. aufgebauten Vorrichtung wurde teilchenförmiger Kalkstein entsprechend
Beispiel 1 mit einer Massendichte zwischen etwa 1,22 g/cm und etwa 1,38 g/cm einem Schacht eines senkrechten
Ofens 10 zugeführt und einer Wärmebehandlung unterworfen, wobei in der Brennzone eine Temperatur von 816°C bis 1538 C herrschte,
Das Steuerventil 36b wurde auf den Einstellpunkt der Sauerstoff steuerung 37 eingestellt und dadurch in den aus dem
Schornstein 48 ausströmenden Abgasen ein Sauerstoffgehalt von etwa 1,8 Vol.% aufrechterhalten. Durch entsprechende Einstellung
der Strömungssteuerung 31a wurde außerdem das Ventil
31b geschlossen. Das Ventil 36b ist normalerweise geöffnet und läßt etwa 64 Vol.% des gesamten Fluids über das Fluxdverteilersystem
42 in das Innere der Brennzone eintreten. Außerdem werden die StrömungsSteuerungen 38a und 30a so eingestellt,
daß sie ein Verhältnis von 0,139 Standard m Luft auf etwa 0,085 Standard m dem Verteilersystern 44 zugeführten
Brennstoff aufrechterhalten und daß etwa 12 Vol.% des gesamten dem Innenraum des Ofens zugeführten Brennstoffes dieses System
durchlaufen. Außerdem werden die Strönrangssteuerungen 28a
und 40a so eingestellt, daß sich ein Verhältnis von etwa 0f164 Standard m Luft auf etwa 0,0283 Standard m durch das
Fluxdverteilersystem 46 zugeführten Brennstoff ergibt. Darüber hinaus sind diese Ventile so eingestellt, daß etwa 24 Vol.%
9 84 7/12.0
der gesamten die Brennzone durchströmenden Fluidmischung über das Fluidverteilersystem 46 zugeführt werden.
Erdgas gelangt durch die Leitung 24 und Druckluft durch die Leitung 32. Der Wärmeaustauscher 25 hält die Temperatur des
die Leitung 24 durchströmenden Erdgases auf etwa 26,7°C und der Wärmeaustauscher 33 die durch die Leitung 32 fließende
Luft auf etwa 54,4 C. Somit schwankt das Gewicht von mit konstanter
Temperatur durch die Ventile 21 bzw. 37 strömendem Brennstoff bzw. strömender Luft in Abhängigkeit von der
Quadratwurzel der Änderung des absoluten Druckes, während über einer Meßöffnung eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten
wird. Dadurch können die relativen Mengen von Brennstoff und Luft, die durch die Ventile 21 und 37 strömen,
leicht mittels der Ausgangssignale der Gasdrucksteuerung 27 und der Luftdrucksteuerung 29 geregelt werden. Wenn beispielsweise
Kalkstein mit einer durchschnittlichen Zuführrate von etwa 23 bis 26 Tonnen in den Trichter 18 befördert und eine
entsprechende konstante volumetrische Menge von wärmebehandeltem Kalkstein durch den Rost 56 abgezogen wird, wird der Druckdifferenzübertrager
72 so bezüglich der Gasdrucksteuerung und der Luftdrucksteuerung 29 eingestellt, daß die Menge des
der Gassammelleitung 26 zugeführten Erdgases und die Menge der der Luftsamme!leitung 34 zugeführten Luft in der nachstehenden
Weise reguliert wird:
509847/12 0 6
Tabelle 2 | 2519884 | |
Gesaintluft (Liter/Min.) |
||
Mas sendichte | 286,97 | Gesamtgas (Liter/Min.) |
1,22 | 290,76 | 26167,68 |
1,23 | 294,53 | 26649,12 |
1,25 | 298,29 | 26988,96 |
1,27 | 302,09 | 27357,12 |
1,28 | 305,86 | 27696,96 |
1,30 | 309,62 | 28036,80 |
1,31 | 313,42 | 28376,64 |
1,33 | 317,18 | 28716,48 |
1,35 | 320,95 | 29084,64 |
1,36 | 324,75 | 29424,48 |
1,38 | 29764,32 | |
Das kalzinierte Produkt ist gleichförmig und enthält 1,5 - 0,5 Gew.%
Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung zur Steuerung irgendeines senkrechten Ofens, Schachtofens, einer Retorte
o.a. angewendet werden kann, in denen üblicherweise eine
Wärmebehandlung von teilchenförmigem Material durchgeführt wird. So ist eine Anwendung nicht nur für das Brennen von Kalk, sondern auch für das Verkoken von Kohle, zum Brennen von lehm- oder kalkhaltigem Material bei der Herstellung von Zementklinkern, zum Brennen von Magnetit oder Dolomit sowie zum
Bearbeiten von Ölschiefer möglich. Darüber hinaus kann die
Wärmebehandlung von teilchenförmigem Material durchgeführt wird. So ist eine Anwendung nicht nur für das Brennen von Kalk, sondern auch für das Verkoken von Kohle, zum Brennen von lehm- oder kalkhaltigem Material bei der Herstellung von Zementklinkern, zum Brennen von Magnetit oder Dolomit sowie zum
Bearbeiten von Ölschiefer möglich. Darüber hinaus kann die
509847/120
Druckdifferenzsteuerung gemäß der Erfindung nicht nur zur Steuerung des Stroms eines teilchenförmigen Materials durch
die Brennzone eines Ofens, sondern auch zur Steuerung der Wärmezufuhr zu einer oder mehreren Wärmebehandlungszonen
innerhalb eines senkrechten Ofens benutzt werden. Beispielsweise kann gegebenenfalls der Druckdifferenzübertrager 72
mit den Ventilsteuerungen verbunden werden, die die Lage eines oder mehrerer Ventile des Brennstoff/Luft-Systems, beispielsweise
der Ventile 28b, 30b, 36b, 38b und 40b sowie der Ventile 21 und 37 steuern, wenn die Druckdifferenzmessung anzeigt,
daß das in die Wärmebehandlungszone eintretende Material eine größere Massendichte als das "durchschnittliche" Material hat.
In diesem Fall kann der Druckdifferenzübertrager 72 die Brennstoff/Luft-Steuerung
betätigen, um dadurch eine vorbestimmte Erhöhung der Wärmezufuhr zur Wärmebehandlungszone herbeizuführen
und damit eine Kompensation der größeren Massendichte des Materials zu bewirken. Entsprechend kann bei Durchlauf
von Material geringerer Massendichte als das "durchschnittliche" Material durch die Wärmebehandlungszone die Brennstoff/
Luft-Zufuhr entsprechend gedrosselt werden.
Obwohl die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es klar, daß sie nicht auf
diese beschränkt ist, sondern daß weitere Abwandlungen und Änderungen möglich sind, die alle unter die Erfindung fallen.
509847/12Π6
Claims (10)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von teilchenförmigem
""" Material ungleichförmiger Teilchengröße und -abstufung
in einem senkrechten Wärinebehandlungsbehälter, insbesondere
zur Wärmebehandlung von Kalkstein oder Ölschiefer, bei dem das teilchenförmige Material durch einen Teilcheneinlaß
am oberen Ende des Behälters zugeführt wird und sich infolge Schwerkraft durch eine Wärmebehandlungsζone
im Behälter bewegt, in der es mit sich nach oben bewegendem Wärmebehandlungsfluid in Berührung kommt und danach
aus einem Teilchenauslaß am unteren Ende des Behälters abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine das
Schüttgewicht des sich durch die Wärmebehandlungsζone
bewegenden teilchenförmigen Materials anzeigende Größe bestimmt und die mittels des Wärmebehandlungsfluids der
Wärmebehandlungszone zugeführte Wärmemenge in Abhängigkeit
von Schwankungen der gemessenen Größe verändert wird, um ein Produkt zu erhalten, das äquivalent einer Charge
Standardteilchen mit vorbestimmten Schüttgewicht wärmebehandelt
ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmebehandlungsfluid eine brennbare Brennstoff/Luft-Mischung
verwendet wird, die sich von unten nach oben durch die Wärmebehandlungszone bewegt.
509847/1208
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis von Brennstoff und Luft im Wärmebehandlungs fluid
in Abhängigkeit von Schwankungen der das Schüttgewicht bezeichnenden Größe verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Brennstoff und Luft vor Zufuhr zur Wärmebehandlungszone
jeweils auf einer verhältnismäßig konstanten Temperatur gehalten werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckdifferenz zwischen dem sich durch die Wärmebehandlungszone bewegenden Wärmebehandlungsfluid
unterhalb und oberhalb der Brennzone gemessen und daraus die das Schüttgewicht bezeichnende Größe des sich
durch die Wärmebehandlungszone bewegenden teilchenförmigen
Materials bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Austrittsrate des teilchenförmigen Materials aus dem unteren Ende des Behälters in Abhängigkeit
von der das Schüttgewicht bezeichnenden Größe gesteuert wird.
509847/12OS
7. Verfahren zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen!
Material ungleichförmiger Teilchengröße und -abstufung in einem senkrechten Wärmebehandlungsbehälter, insbesondere
zur Wärmebehandlung von Kalkstein oder Ölschiefer, bei dem das teilchenförmige Material durch einen Teilcheneinlaß
am oberen Ende des Behälters zugeführt wird und sich infolge Schwerkraft durch eine Wärmebehandlungszone
im Behälter bewegt, in der es mit sich nach oben bewegendem Wärmebehandlungsfluid in Berührung kommt und danach
aus einem Teilchenauslaß am unteren Ende des Behälters abgezogen wird, insbesondere gemäß einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Wärmebehandlungsfluids nach dem Durchtritt durch die
Wärmebehandlungszone gemessen und der"Sauerstoffgehalt
des der Wärmebehandlungszone zugeführten Wärmebehandlungsfluids
in Abhängigkeit von Änderungen des gemessenen Sauerstoffgehaltes geändert wird, um einen verhältnismäßig
konstanten Sauerstoffgehalt im aus der Wärmebehandlungszone austretenden Wärmebehandlungsfluid sowie eine
gesteuerte Oxydation des Brennstoffs im Wärmebehandlungsfluid
aufrecht zu erhalten.
8. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigen!
Material ungleichförmiger Korngröße und -abstufung in einem senkrechten Wärmebehandlungsbehälter, dem das
Material über einen oberen Einlaß zuführbar ist, in dem
509847/120 6
eine Zuführeinrichtung für ein sich nach oben durch den Behälter bewegendes Wärmebehandlungsfluid zur Bildung
mindestens einer Wärmebehandlungszone vorgesehen ist und der eine Rosteneinrichtung zum Entfernen von wärmebehandeltem,
teilchenförmigen! Material mit gesteuerter Rate am unteren Auslaß aufweist, gekennzeichnet durch eine
Druckmeßeinrichtung zur Messung des Druckes des sich durch die Wärmebehandlungszone bewegenden Wärmebehandlungsfluids
unterhalb und oberhalb der Wärmebehandlungszone, durch
eine Vergleichereinrichtung zur Bestimmung der Druckdifferenz aus den gemessenen Werten und durch eine Regeleinrichtung
zur Steuerung der mit dem Wärmebehandlungsfluid zugeführten Wärmemenge in Abhängigkeit von Schwankungen
der Druckdifferenz.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmebehandlungsbehälter als Wärmebehandlungsfluid
eine Brennstoff/Luft-Mischung zuführbar ist.
10. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von teilchenförmigem Material ungleichförmiger Korngröße und -abstufung in
einem senkrechten Wärmebehandlungsbehälter, dem das Material über einen oberen Einlaß zuführbar ist, in dem
eine Zuführeinrichtung für ein sich nach oben durch den Behälter bewegendes Wärmebehandlungsfluid zur Bildung
5Q9847M20S
mindestens einer Wärmebshandlungszone vorgesehen ist und
der eine Rosteneinriehtiüig zum Entfernen von wärmebehan7
deltem, teilchenförmigen! Material mit gesteuerter Rate
am unteren Auslaß aufweist, insbesondere nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zur
Bestimmung des Sauerstoffgehaltes des aus der Wärmebehandlungszone austretenden Fluids und durch eine mit der
Meßeinrichtung verbundene Steuereinrichtung zur Regelung des SauerStoffanteils in dem der Wärmebehandlungszone
zuzuführenden Wärmebehandlungsfluid in Abhängigkeit von Schwankungen des gemessenen Sauerstoffgehaltes.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US467139A US3884621A (en) | 1973-07-30 | 1974-05-06 | Control of vertical heat treating vessels |
Publications (1)
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DE2519884A1 true DE2519884A1 (de) | 1975-11-20 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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GB (1) | GB1504320A (de) |
Cited By (5)
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EP0011691A1 (de) * | 1978-11-30 | 1980-06-11 | Krupp Polysius Ag | Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut |
DE2944659A1 (de) * | 1979-04-24 | 1980-10-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Regeleinrichtung fuer eine brennanlage mit kalzinierbrenner |
CN109160749A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-08 | 余松涛 | 一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法 |
WO2022171540A1 (de) * | 2021-02-12 | 2022-08-18 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Anlage und verfahren zur thermischen behandlung von flugfähigem rohmaterial |
BE1029102B1 (de) * | 2021-02-12 | 2022-09-12 | Thyssenkrupp Ag | Anlage und Verfahren zur thermischen Behandlung von flugfähigem Rohmaterial |
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CN116333771B (zh) * | 2023-05-10 | 2023-10-20 | 中国矿业大学 | 一种提高油页岩轻质油产率的装置及其方法 |
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- 1975-04-28 CA CA225,628A patent/CA1047765A/en not_active Expired
- 1975-05-02 GB GB1846175A patent/GB1504320A/en not_active Expired
- 1975-05-03 DE DE19752519884 patent/DE2519884A1/de active Pending
- 1975-05-06 JP JP5327875A patent/JPS5133772A/ja active Pending
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BE1029102B1 (de) * | 2021-02-12 | 2022-09-12 | Thyssenkrupp Ag | Anlage und Verfahren zur thermischen Behandlung von flugfähigem Rohmaterial |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5133772A (ja) | 1976-03-23 |
CA1047765A (en) | 1979-02-06 |
GB1504320A (en) | 1978-03-15 |
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Legal Events
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OGA | New person/name/address of the applicant | ||
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