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Schachtofen, insbesondere zur Herstellung von
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Zementklinker Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Brennen
und Sintern von gebrochenem, gemahlenem oder granuliertem Brenngut, insbesondere
zur Herstellung von Zementklinker, bestehend aus einem senkrechten Brennschacht,
einer mit Zufiihrungseinrichtungen für Brenngut und Brennstoffe sowie Rauchgas-Abfuhreinrichtungen
versehenen Haube und aus einem unteren beweglichen Rost zur Abfuhr des gesinterten
Brenngutes.
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Bei der Zement- und Kalkherstellung werden zum Brennen und Sintern
der aufgemahlenen Rohstoffe meist Drehrohröfen eingesetzt, die sich für hohe Durchsatzmengen
eignen, jedoch aufgrund ihrer großen Abmessungen, z. B.
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150 m Länge bei einem Durchmesser von ca. 4 m hohe Investitions- und
Unterhaltskosten verursachen. Die aus der Metallurgie zum Schmelzen und Reduzieren
von Metallen oder Erzen bekannten senkrechten Schachtöfen lassen sich
demgegenüber
mit erheblich weniger Aufwand erstellen und benötigen zu ihrer Unterbringung nur
einen Bruchteil der bei Drehrohröfen erforderlichen Grundfläche.
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Schaftöfen sind dennoch bisher nur in verhältnismäßig geringem Umfang,
z.B. zum Brennen und Sintern von Zementklinker eingesetzt worden, was vor allem
darauf zurückzuführen ist, daß bei der üblichen Verwendung von festen Brennstoffen
wie Kohle oder Koks, die in gemahlenem Zustand zusammen mit dem Rohmaterial durch
die Gicht in den Schacht aufgegeben werden, sich keine gleichmäßigen Temperaturenerreichen
lassen. Die für die Koksverbrennung notwendige Luft wird im unteren Schachtteil
durch Düsen zugeführt, wodurch je nach Intensität der Sauerstoffversorgung einzelne
Zonen im Schachtquerschnitt und auch in der Schachthöhe früher eine vollständige
Verbrennung erreichen als andere Zonen, deren Umgebung bereits wieder im Abkühlen
begriffen ist. Somit bilden sich Nester, in deren Bereich die erwünschte Sinterung
der Zementrohstoffe nicht mehr stattfindet und somit ein Endprodukt minderer Qualität.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schachtofen anstelle
des bisher üblichen Betriebs mit festen Brennstoffen die Möglichkeit für eine Befeuerung
durch Gas oder öl und eine dafür geeignete Einrichtung anzugeben, die sich leicht
auch in schon bestehende Anlagen einbauen läßt und gleichzeitig in der Lage ist,
für einen gleichmäßigen und in der Temperatur steuerbaren Durchsatz durch den Ofen
zu sorgen.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem Schachtofen der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß an der
Haube eine in die obere
Hälfte des Schachtofens hineinragende und an eine unter Druck stehende öl- oder
Gas-und Luftzufuhr angeschlossene Brennerglocke aufgehängt ist, deren Seitenwände
mit dem Schacht einen Ringraum für eine gesteuerte Behandlung des Brenngutes im
Gegenstrom derart bilden, daß die aus dem Bereich unterhalb der Brennerglocke stammenden
heißen Verbrennungsgase auf ihrem Weg durch den Ringraum nach oben das Brenngut
sintern, kalzinieren und trocknen.
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Aufgrund dieses Vorschlages kann ein Z.B. bisher mit festem Brennstoff
betriebener Schachtofen bis auf die an der Haube aufgehängte Brennerglocke unverändert
bleiben. Dies gegebenenfalls außerhalb des Ofens vormontierte Zusatzaggregat wird
auf einem üblicherweise über der Ofenhaube angeordneten Gestell befestigt, wo auch
die Rauchgasabzüge und die Beschickungsbühne untergebracht sind. Die in die obere
Hälfte des Schachtofens hineinragende Glocke bildet mit der Innenwand des Ofens
einen Ringraum, durch den sich das Rohmaterial während seiner Wärmebehandlung selbsttätig
und zwangsläufig hindurchbewegen muß. Die Glockenform ist insofern vorteilhaft,
als innerhalb der Glocke und unmittelbar darunter ein Brennraum zur Verfügung steht,
der für die F;lamm- und Temperaturerzeugung notwendig ist und an dem das gekörnte,
vorzugsweise granulierte Rohmaterial sich nach unten bewegt. Die aus der Glocke
austretenden heißen Verbrennungsgase werden auf ihrem natürlichen Weg zum Rauchgasabzug
um den unteren Glockenrand herum umgelenkt, wo demnach eine zwangsläufige intensive
Berührung mit den Granalien stattfindet, die zuvor während ihrer Verweilzeit auf
dem Dach der Brennerglocke getrocknet worden sind und die während ihrer Durchgangszeit
durch den zwischen Glockenumfang und Ofeninnenwand gebildeten Ringraum gebrannt
bzw.
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kalziniert worden sind.
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Es versteht sich, daß die Durchsetzleistung durch einen Schachtofen
gemäß der Erfindung durch die Geschwindigkeit des Abzugsrostes am Boden geregelt
werden kann, wobei jedoch die Temperatur je nach Art des erwünschten Endproduktes
sich durch Einstellung der Brennstoffmenge und des Verbrennungsdruckes in der Brennerglocke
feinfühlig und in weiten Grenzen verändern läßt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schachtofen nach der
Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schacht eingehängte Brennerglocke
ein kegelförmiges Dach aus hitzebeständigem Stahl aufweist, an dem luftgekühlte
Ankerrohre befestigt sind, die einen aus feuerfesten Formsteinen bestehenden Glockenmantel
und eine aus einer feuerfesten Formmasse bestehende Dachauskleidung tragen. Mit
Hilfe dieses Vorschlages ist es möglich, die Betriebszeit bzw. Lebensdauer der Brennerglocke
wesentlich zu steigern bzw. hohe Brenntemperaturen zu erreichen, ohne die Ankerrohre
vorzeitig verzundern und verbrennen zu lassen. Die luftgekühlten Ankerrohre gewährleisten
einen einfachen Zusammenbau der Glocke, auch bei Ausbesserungsarbeiten. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die an ihren oberen Enden mit Kühlluft beaufschlagten Ankerrohre
untere Austrittsdüsen für die erwärmte Kühlluft aufweisen. Die innerhalb der Glocke
auf ca. 6000 C oder darüber erhitzte Kühlluft tritt somit am unteren Rand des Glockenmantels
aus und vermischt sich dort mit den heißen Verbrennungsgasen. Diese austretende
vorgeheizte Kühlluft hat eine vorteilhafte doppelte Wirkung, indem sie die aus dem
Brennerraum kommenden heißen Verbrennungsgase
auf ihrem Umlenkweg
zum Rauchgasabzug von dem unteren Glockenrand fernhält und indem sie für eine zusätzliche
Sauerstoff zuführung sorgt und somit eine Nachverbrennung bzw. für eine Erhöhung
der Betriebstemperatur sorgt.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dernachfolgenden Beschreibung.eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von Zeichnungen. Es zeigen Fig. 1 einen
schematischen Schnitt durch einen Schachtofen nach der Erfindung und Fig. 2 einen
vergrößerten senkrechten Schnitt durch eine zum Einbau in einen Schachtofen bestimmte
Brennerglocke nach der Erfindung.
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Der Schachtofen besitzt einen Ofenmantel aus Stahlblech 1 und ein
aus feuerfesten Steinen bestehendes Ofenfutter 2.
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Am Boden des Ofens befindet sich ein beweglicher Rost 3, über den
bereits teilweise abgekühltes Sintermaterial bzw. gesinterte Granalien (Zementklinker
o.dgl.) aus dem Ofen abgehogen werden. Der Schachtofen ist durch eine Kuppel oder
eine Haube 4 abgedeckt, von der Rauchgas-AbzUge 16 abgehen. Ein Gebläse 5 für Verbrennungsluft
ist an eine zur Ofenhaube führende Leitung 17 und über einen Abzweig 18 an eine
unter den Rost 3 führende Leitung 19 angeschlossen, die bei 20 drosselbar ist, um
den Grad der Abkühlung des Sintermaterials verändern zu können. Die soweit beschriebenen
Bauteile sind auch bei den bekannten kohlebefeuerten Schachtöfen vorhanden, mit
Ausnahme der nach oben führenden Verbrennungsluftleitung 17, die bisher gewöhnlich
an einen sogenannten Windkasten herangeführt wurde, der den Ofen in der unteren
Hälfte ringförmig umgibt und
von dort aus die Verbrennungsluft zuführt.
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Beim Schachtofen nach der Erfindung wird an einem über der Ofenhaube
4 erstellten Gerüst 21 ein Doppelmantel-Stahlrohr 6 befestigt, an dem die Brennerglocke
aufgehängt ist. Durch das Innenrohr 6a wird von der Zuführungsleitung 17 aus Verbrennungsluft
in die Brennerglocke geleitet, und gleichzeitig nimmt das Innenrohr 6a zentrisch
eine Brennerlanze 8 auf, über die unter Druck stehendes Ol oder Gas in den Brennraum
15 innerhalb der Glocke zerstäubt bzw. eingeblasen wird. An den Außenmantel 6b (Fig.
2) des Aufhängerohres 6 ist das Glockendach 9 der Brennerglocke angeflanscht, das
aus hochhitzebeständigem Stahl oder Stahlguß bestehen kann und vorzugsweise einen
Innenmantel 22 aufweist, mit dem eine konische Kühlkammer 23 gebildet wird.
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Die Kühlkammer 23 ist über den Ringkanal 6c im Aufhängerohr 6 an eine
Kühlluftversorgung angeschlossen.
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In der Nähe des Umfanges des Glockendaches 9 sind an der Unterseite
Ankerrohre 10 befestigt, an denen der aus Formsteinen 24 bestehende Glockenmantel
7 auf gehängt wird. Die Ankerrohre 10 bestehen ebenfalls aus einer hochhitzebeständigen
Stahllegierung und stehen über die Kühlkammer 23 mit der Kühlluftversorgung in Verbindung,
damit sie ihre Festigkeit behalten und im Betrieb auf einer Temperatur verbleiben,
die ein Verbrennen und Verzundern verhindert. Die über eine Leitung 25 (Fig. 1)
zugeführte Kühlluft, die auch mit Sauerstoff angereichert sein kann (Lindeluft),
wird allmählich beim Durchströmen des Ringraums 6c des Aufhängerohres 6 erwärmt
und gelangt nach Durchströmung der Kühlkammer 23 im Glockendach in die Ankerrohre
10, an deren unterem Ende sie auf ca. 6000 C erhitzt austritt, um sich am Rand des
Glockenmantels mit den aus dem Verbrennungsraum 15 kommenden heißen 'Jerbrennungsgasen
zu
vermischen und mit diesen gegebenenfalls eine Nachverbrennung
einzugehen.
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In der Ofenhaube 4 ist um das Aufhängerohr 6 herum eine drehbare Beschickerschurre
12 ange ordnet, über welche die Granalien 13 in den Ofen gelangen und auf das erwärmte
Glockendach 9 fallen, wo zunächst eine Erwärmung und Entwässerung stattfindet. Aufgrund
des laufenden Abzugs von Sintergut über den Rost 3 bewegen sich die Granalien in
den Ringraum 14 zwischen der Außenseite des Glockenmantels 7 und der Ofeninnenwand,
durch den die heißen Verbrennungsgase nach oben abströmen. In diesem Ringraum 14
findet nach der vollständigen Trocknung die Kalzinierung und anschließend im Bereich
des unteren Endes der Brennerglocke die Sinterung des Brenngutes statt. Unterhalb
der Brennerglocke bildet sich ein mit unterbrochenen Linien angedeuteter Schüttkegel
26 aus, der dazu beiträgt, daß die von den heißen Verbrennungsgasen unterhalb der
Brennerglocke bestrichene Oberfläche vergrößert wird. Außerdem bleibt bei dieser
Ausührungsform gewährleistet, daß sich die Austrittsöffnungen aus den Ankerrohren
10 nicht verstopfen. Im Rahmen dieser Erfindung ist es selbstverständlich möglich,
die unteren Enden der Ankerrohre an Luftaustrittsdüsen anzuschließen, die gegebenenfalls
radial einwärts in Richtung auf den Verbrennungsraum 15 und/oder auch leicht radial
auswärts gerichtet sind, um auf diese Weise die Umlenkung der heißen Verbrennungsgase
um die untere Glockenkante zu beeinflussen.
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Die untere Hälfte des Schachtofens dient dem Abkühlen des Klinkers.
Durch den Rost 3 hindurch wird eine einstellbare kleinere Menge Kühlluft abgegeben,
die die Abkühlgeschwindigkeit
des Klinkers nach Wunsch beschleunigt.
Die Auskleidung des Glockendaches erfolgt beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit
einem Formteil 11 aus feuerfester Stampfmasse. Das Glockendach bzw. der Formteil
können aus einzelnen Segementen zusammengesetzt sein, die an den Ankerrohren eingespannt
sind und an dem Innenrohr 6a anliegen.
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