DE2621004B2

DE2621004B2 - Schachtofen, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker

Info

Publication number: DE2621004B2
Application number: DE2621004A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: INKOMAG BASEL (SCHWEIZ)
Current assignee: INKOMAG BASEL (SCHWEIZ)
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1976-05-12
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2621004C3; DE2621004A1

Description

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 Zuführungseinrichtungen für Brenngut und Brennstoffe sowie Rauchgas-Abführeinrichtungen versehenen Haube, wobei die Brennstoff- und Luftzufuhr über eine durch die Gicht führende Leitung bis in eine erweiterte, nach unten offene, vollständig vom Brenngut umgebene Glocke erfolgt, und mit einem unteren beweglichen Rost zur Abfuhr des gesinterten Brenngutes.

Bei der Zement- und Kalkherstellung werden zum Brennen und Sintern der gemahlenen Rohstoffe vorwiegend Drehrohrofen eingesetzt, die zwar hohe Durchsatzmengen ermöglichen, jedoch einen großen Platzbedarf sowie hohe Investitions- und Unterhaltskosten verursachen. Demgegenüber zeichnen sich die vorwiegend aus der Metallurgie bekannten senkrechten Schachtofen durch einen günstigen Wärmewirkungsgrad und durch einen geringen Platzbedarf aus. Um solche auch noch bei kleinerem Durchsatz wirtschaftlich arbeitenden Schachtofen für Brenn- und Sinterverfahren auf Ölfeuerung umzustellen, ist es aus der US-PS 24 64 304 bekannt, durch die Gicht eine Zuleitung für Öl, Zerstäubungsmedium und Primärluft einzuführen, die mit feuerfestem Material verkleidet und an ihren:· unteren Ende konisch nach Art einer Glocke aufgeweitet ist Die Glocke bildet dabei lediglich einen Zerstäuhungs- und Gemischbildungsraum, wobei der

ίο vergaste Brennstoff in einem durch den darunter befindlichen Schüttkegel des Brenngutes gebildetem Raum zunächst unvollständig verbrennen soll, während die Hauptverbrennung und damit die Sinterung des Brenngutes bei hoher Temperatur erst durch die vom

is Schachtboden zugeführte Sekundärluft erfolgt

Diese Brenntechnik, bei der die Hauptverbrennung des vergasten Brennstoffes erst im Brenngut erfolgt, haben sich nicht bewährt, weil das eingeblasene Gas sich am glühenden Brenngut entzündet und dort eine Überhitzung verursacht Außerdem ist eine Regulierung der Verbrennung über die Zufuhr von Sekundärluft nicht möglich; vielmehr führt die bekannte Technik zu örtlichen Überhitzungen, zum Zusammenbacken des Brennguves sowie andererseits zu unvollständiger Sinterung. Damit scheidet auch die Anwendung des bekannten Schachtofens zum Brennen von Zementklinker aus, weil das dabei verwendete Zementrohmehl eine sehr gleichmäßige Sintertemperatur erfordert und gegen Überhitzungen empfindlich ist

Um die Lage und Ausdehnung der Sinterzone in einem mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff beheizten Schachtofen verändern zu können, ist aus der CH-PS 310192 eine von oben in den Schacht eingehängte Düsen- und Zündeinrichtung höhenver stellbar angeordnet. Diese Düsen- und Zündeinrichtung befindet sich innerhalb einer kleinen Glocke, in der wie bei der erstgenannten Entgegenhaltung lediglich ein Raum zur Bildung eines gasförmigen Brennstoffgemisches enthalten ist, das in dem unter der Glocke befindlichen Brenngut verbrennt Aus dem unteren Schachtbereich entgegenkommende Verbrennungsluft strömt auf die Zündeinrichtung zu, so daß auch hier die oben beschriebenen Nachteile der nicht gleichmäßig aufrechtzuerhaltenden Mindesttemperatur sowie örtli eher Überhitzungen des Brenngutes aufzutreten.

Aus der DE-AS 12 05 884 ist ein Schachtofen bekannt, bei dem die Wärmebehandlung des Brenngutes mit Hilfe verbrannter Heißgase erfolgt Zu diesem Zweck ist oberhalb des eigentlichen Schachtes eine zusätzliche

so Brennkanmer angeordnet, von der die Heißgase nach unten ausgestoßen werden. Abgesehen von der durch die getrennte Anordnung von Schachtofen und Brennkammer komplizierten Bauweise entsteht durch die Notwendigkeit einer gesonderten Kühlung der

Brennkammer ein zusätzlicher Aufwand.

Schließlich ist aus der DE-PS 4 90 758 eine Vorrichtung zur Herstellung von Schmelzzement bekannt, bei der eine nach unten offene Brennkammer zwischen zwei oder mehreren seitlich angeordneten etwa senkrechten Zuführungsschächten für das Brenngut angeordnet ist, das seitlich an unteren gekühlten Brennkammerwänden vorbei auf eine abgeböschte Brennkammersohle geführt, dort von der Flamme getroffen und als geschmolzenes Gut einer Auslauföff-

nung zufließt. Da die Flammenabgase nicht durch die Brennkammersohle entweichen können, ziehen sie innerhalb der Brennkammer nach oben zurück und von dort durch Austrittskanäle in den seitlichen Brenn-

kammerwänden, wo sie das in den Beschickungsschächten befindliche Brenngut vorwärmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schachtofen der eingangs beschriebenen Bauart dahingehend zu verbessern, daß bei Erzielung der insbesondere für Zementklinker notwendig hohen Temperaturen dennoch örtliche Überhitzungen des Brenngutes vermieden werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an der Haube aufgehängte und in die obere Hälfte des B;ennschachtes hineinragende Brennerglokke einen an die Brennstoff- und Luftzufuhr angeschlossenen nach unten offenen Verbrennungsraum und einen diesen umgebenden feuerfesten Mantel aufweist, dessen feuerfeste Formsteine am mit Kühlluft beaufschlagtem und am unteren Mantelende mit Austrittsdüsen für die erhitzte Kühlluft versehenen Ankerrohren gehalten sind. Innerhalb des nach unten offenen Verbrennungsraumes wird der Brennstoff nicht nur vergast, sondern bereits im wesentlichen verbrannt, so daß das Sintergut nicht mehr durch die Flammen, sondern durch die heißen Brenngase auf die endgültige Sintertemperatur gebracht wird, die dessen gleichmäßigere Erhitzung gewährleisten und Überhitzungen ausschließen. Um dennoch Sintertemperaturen zu erreichen, wird das sich außen entlang des verhältnismäßig langen Glockenmantels nach unten bewegende Sintergut durch die aus dem Verbrennungsraum seitlich nach außen übertragene Wärme überhitzt und erreicht am unteren Ende des Glockenmantels bereits sehr hohe Temperaturen. Auf diese Weise wird die über die Länge des Glockenmantels nach außen abgestrahlte Wärme sinnvoll ausgenutzt und verteilt, um sowohl Überhitzungen des Glockenmantels zu vermeiden als auch die Wärme dem Sintergut zuzuführen, das danach nur noch verhältnismäßig weniger Energiezufuhr benötigt, um auf diese Sintertemperatur zu gelangen. Durch diese Maßnahmen kann man einerseits hohe Sintertemperaturen erzielen, andererseits örtliche Überhitzungen des Sintergutes vermeiden, weil der Temperaturgradient zwischen dem vorerhitzten Brenngut und dem den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzten Brenngut verhältnismäßig niedrig bleiben kann. Die aus den unteren Manteldüsen austretende erhitzte Kühlluft hält die heißen Verbrennungsgase vom unteren Glockenrand fern, vermischt sich mit diesen und geht gegebenenfalls mit diesen eine Nachverbrennung ein, um anschließend auf dem Abzugweg seine Wärme im Gegenstrom an das im Ringraum zwischen der Glocke und der Innenwand des Ofenschachtes befindliche Brenngut abzugeben.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Brennerglocke ein kegelförmiges Dach aus hitzebeständigem Stahl aufweist, an dem die luftgekühlten Ankerrohre befestigt: sind, die die Formsteine des Glockenmantels und eine aus feuerfester Formmasse bestehende Dachauskleidung tragen. Diese Bauart erweist sich zweckmäßig, um die Betriebszeit bzw. die Lebensdauer der Brennerglocke wesentlich zu steigern und hohe Sintertemperaturen zu erreichen, ohne die Ankerrohre vorzeitig verzundern und verbrennen zu lassen. Somit bleibt die Standfestigkeit der Ankerrohre aufgrund ihrer Luftkühlung gewährleistet und gleichzeitig können die den Verbrennungsraum der Glocke umschließenden feuerfestten Formsteine mit erhöhten Temperaturen belastet werden, um einen Teil der Verbrennungswärme an das sich im äußeren Ringraum des Ofens nach unten bewegende Brenngut abzugeben.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Brennerglocke an einem Gerüst der Ofßnhaube mit Hilfe eines Doppelmantel-Stahlrohres aufgehängt sein, das an das Glockendach angeschlossen bzw. durch dieses hindurchgeführt ist und als Zuführungseinrichtung für Kühlluft und Verbrennungsluft dient sowie eine zentrische Brennerlanze aufnimmt

Ein besonders einfacher Zusammenbau der Brennerglocke, auch bei Ausbesserungsarbeiten, wird dadurch erreicht, daß das Glockendach einen Kühlmantel aufweist, an dessen unteres Ende die Ankerrohre des Glockenmantels angeschlossen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Schachtofen nach der Erfindung und

Fi g. 2 einen vergrößerten senkrechten Schnitt durch eine zum Einbau in einen Schachtofen bestimmte Brennerglocke nach der Erfindung.
Der Schachtofen besitzt einen Ofenmantel aus Stahlblech 1 und ein aus feuerfesten Steinen bestehendes Ofenfutter 2. Am Boden des Ofens befindet sich ein beweglicher Rost 3, über den bereits teilweise abgekühltes Sintermaterial bzw. gesinterte Granalien (Zementklinker od. dgl.) aus dem Ofen abgehogen werden. Der Schachtofen ist durch eine Kuppel oder eine Haube 4 abgedeckt, von der Rauchgas-Abzüge 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 Schachtofen 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.

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 Öl oder Gas in den Brennraum 15 innerhalb der Glocke zerstäubt bzw. eingeblasen wird. An den Außenmantel 6b (F i g. 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.

Die Kühlkammer 23 ist über den Ringkanal 6c im Aufhängerohr 6 an eine Kühlluftversorgung angeschlossen. In der Nähe des Umfanges des Glockendaches 9 sind an der Unterseite Ankerrohre 10 befestigt, an denen der aus Formsteinen 24 bestehende Glockenmantel 7 aufgehängt 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 (F i g. 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 etwa 600° C erhitzt austritt, um sich am Rand des Glockenmantels mit den aus dem Verbrennungsraum 15 kommenden heißen Verbrennungsgasen zu vermischen und mit diesen gegebenenfalls eine Nachverbrennung einzugehen.

In der Ofenhaube 4 ist um das Aufhängerohr 6 herum eine drehbare Beschickerschurre 12 angeordnet, 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 be strichene Oberfläche vergrößert wird. Außerdem bleib bei dieser Ausführungsform gewährleistet, daß sich du Austrittsöffnungen aus den Ankerrohren 10 nich verstopfen. Im Rahmen dieser Erfindung ist ei selbstverständlich möglich, die unteren Enden dei Ankerrohre an Luftaustrittsdüsen anzuschließen, di< gegebenfalls radial einwärts in Richtung auf dei Verbrennungsraum 15 und/oder auch leicht radia

ίο auswärts gerichtet sind, um auf diese Weise di( Umlenkung der heißen Verbrennungsgase um di< untere Glockenkante zu beeinflussen.

Die untere Hälfte des Schachtofens dient den Abkühlen des Klinkers. Durch den Rost 3 hindurch win eine einstellbare kleinere Menge Kühlluft abgegeber die die Abkühlgeschwindigkeit des Klinkers nacl Wunsch beschleunigt. Die Auskleidung des Glockenda ches erfolgt beim gezeigten Ausführungsbeispiel mi einem Formteil 11 aus feuerfester Stampfmasse. Da Glockendach bzw. der Formteil können aus einzelne! Segmenten zusammengesetzt sein, die an den Anker rohren eingespannt sind und an dem Innenrohr 6, anliegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schachtofen zum Brennen und Sintern von gebrochenem, gemahlenem oder granuliertem Brenngut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker, bestehend aus einem senkrechten Brennschacht, einer mit Zuführungseinrichtungen für Brenngut und Brennstoffe, sowie Rauchgas-Abführeinrichtungen versehenen Haube, wobei die Brennstoff- und Luftzufuhr über eine durch die Gicht führende Leitung bis in eine erweiterte, nach unten offene, vollständig vom Brenngut umgebene Glocke erfolgt, und mit einem unteren beweglichen Rost zur Abfuhr des gesinterten Brenngutes, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Haube (4) aufgehängte und in die obere Hälfte des Brennschachtes hineinragende Brennergiocke (9,11) einen an die Brennstoff- und Luftzufuhr angeschlossenen, nach unten offenen Verbrennungsraum (15) und eine diesen umgebenden feuerfesten Mantel (7) aufweist, dessen feuerfeste .Formsteine (24) an mit Kühlluft beaufschlagten und am unteren Mantelende mit Austrittsdüsen für die erhitzte Kühlluft versehenen Ankerrohren (10) gehalten sind.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerglocke (7) ein kegelförmiges Dach (9) aus hitzebeständigem Stahl aufweist, an dem die luftgekühlten Ankerrohre (10) befestigt sind, die die Formsteine (24) des Glockenmantels (7) und eine aus feuerfester Formmasse bestehenden Dachauskleidung (11) tragen.

3. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerglocke (9, 11) an einem Gerüst (21) der Ofenhaube (4) mit Hilfe eines Doppelmantel- Stahlrohres (6a, 6b) aufgehängt ist, das an das Glockendach (9) angeschlossen bzw. durch dieses hindurchgeführt ist und als Zuführungseinrichtung für Kühlluft und Verbrennungsluft dient sowie eine zentrische Brennerlanze (18) aufnimmt

4. Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glockendach (9) einen Kühlmantel (23) aufweist, an dessen unteres Ende die Ankerrohre (10) des Glockenmantels angeschlossen sind.