DE2810043A1

DE2810043A1 - Verfahren und einrichtung zur verguetung von teerhaltigem feuerfestem material

Info

Publication number: DE2810043A1
Application number: DE19782810043
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Frischbutter; Juergen Ing Grad Mendheim
Original assignee: GEORG MENDHEIM GmbH
Current assignee: GEORG MENDHEIM GmbH
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2810043C2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Vergutung von
teerhaltigem feuerfestem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergütung von teerhaltigem feuerfestem Material, insbesondere teergebundenen oder teergetränkten Dolomit-, Magnesit-, Dolomag- oder Schamotte-Steinen, bei dem das feuerfeste Material zum Austreiben verdampfbarer Teerbestandteile getempert wird.
Mit der Temperung des feuerfesten Materials wird ein doppeltes Ziel verfolgt. Zum einen soll vermieden werden, daß die flüchtigen Teerbestandteile erst beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des feuerfesten Materials, beispielsweise zur Auskleidung von Konvertern, austreten und zur Umweltverschmutzung führen. Zum anderen soll durch das Tempern ein feuerfestes Material mit einem definierten Kohlenstoffgehalt erzeugt werden, wie es insbesondere zur Auskleidung von Konvertern benötigt wird.
Bisher wurde das feuerfeste Material bei dem Tempervorgang bis auf etwa 350°C erhitzt. Oberhalb dieser Temperatur spalten sich schwere Kohlenwasserstoffe in den austretenden Teerbestandteilen in leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe auf, die sich bereits bei niedrigen Temperaturen (etwa 60 C) an der Luft selbst entzünden und daher beim Tempern in °2-haltiger Atmosphäre mit einer höheren Maximaltemperatur als 3500Cdie die Gefahr von Explosionen und Bränden in der Temperanlage heraufbeschwören. Ferner würde bei einer Erhitzung des feuerfesten Materials in Luft auf über 4000 C der in den Steinen eingelagerte Kohlenstoff verbrennen.
Bei einer Temperung des feuerfesten Materials mit einer Maximaltemperatur von etwa 3500kann jedoch nur ein Teil der verdampfbaren Teerbestandteile aus dem feuerfesten Material ausgetrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vergüten feuerfesten Materials der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem dieses bis zu einer Maximaltemperatur von mindestens 7000C erhitzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das feuerfeste Material in einer Atmosphäre eines im wesentlichen sauerstoffreien Inertgases getempert und nach dem Tempern in einer von flüchtigen Teerbestandteilen im wesentlichen freien Inertgasatmosphäre mindestens bis unter die Entzündungstemperatur des im feuerfesten Material ver- bliebenen Kohlenstoffes abgekühlt wird.In der Inertgasatmosphäre wird mangels Sauerstoffes eine Selbstentzündung der aus dem feuerfesten Material aus getriebenen Teerbestandteile bzw. des in dem feuerfesten Material eingelagerten Kohlenstoffes vermieden. Gleichzeitig dient das Inertgas als Trägergas zur Aufnahme der flüchtigen Teerbestandteile, die mit dem Inertgas abgeführt werden können.
Vorzugsweise erfolgt das Aufheizen, Tempern und Abkühlen des feuerfesten Materials direkt durch Zufuhr von Inertgas geeigneter Temperatur zu dem feuerfesten Material. Die zur Bildung der Inertgasatmosphäre und den Tempervorgang benötigte große Menge heißen Inertgases kann man zu ökonomisch vertretbaren Bedingungen durch die stöchiometrische oder unterstöchiometrische Verbrennung eines geeigneten gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes wie beispielsweise Erdgas ernalten, so daß das heiße Inertgas aus einer Mischung von gasförmigem Brennstoff und Rauchgas besteht. Dabei läßt sich durch die Steuerung der Sauerstoffzufuhr und damit des Grades der Verbrennung die Temperatur des -resultierenden Brennstoff-Rauchgas-Gemisches in gewissen Grenzen variieren. Wird für bestimmte Verfahrensabschnitte wie das anfängliche Aufheizen des feuerfesten Materials oder das spätere Abkühlen desselben Inertgas niedrigerer Temperatur benötigt, so kann dieses durch Abkühlen des zunächst erzeugt ten heißen Inertgases erhalten werden.
Eine hinsichtlich der Wärmebilanz sehr ökonomische Arbeitsweise ergibt sich dadurch, daß das Inertgas während des Tempervorgangs umgewälzt wird, indem das die verdampften Teerbestandteile enthaltende Inertgas abgesaugt wird, die Teerbestandteile aus dem Inertgas entfernt werden und das gereinigte und im wesentlichen sauerstoffreie Inertgas zurückgeführt wird, wobei die Temperatur des Inertgases während des Umlaufes durch Zufuhr heißen frischen Inertgases oder durch Abkühlen des Inertgases regelbar ist. Beim stationären Betrieb einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfanrens geeigneten Temperofenanlage brauchen also nur die in den einzelnen Verfahrensschritten unvermeidlichen Verluste an Inertgas und Wärme durch Neuerzeugung heißen Inertgases ausgeglichen zu werden, wodurch sich im kontinuierlichen Betrieb einer derartigen Anlage nicht nur ein relativ geringer Energieverbrauch ergibt, sondern auch die Belastung der Umwelt durch ausgestoßene Abgase praktisch vermieden wird.
Eine einfache Art der Reinigung des Inertgases von den ausgetriebenen Teerbestandteilen und gleichzeitig eine weitere Verbesserung der Wärmebilanz läßt sich dadurch erreichen, daß die flüchtigen Teerbestandteile in dem Inertgas unter Wärme- und Sauerstoffzufuhr verbrannt werden. Diese Verbrennung erfolgt unter Zugabe eines Luftüberschusses, so daß die Teerbestandteile vollständig verbrannt werden. Um das Inertgas wieder verwenden zu können, muß der nach der Verbrennung der Teerbestandteile im Inertgas noch enthaltene Luftsauerstoff aus dem Inertgas weitgehend entfernt werden.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das von den Teerbestandteilen gereinigte, aber noch sauerstoffhaltige Inertgas durch den der Erzeugung frischen Inertgases dienenden Brennraum geleitet wird. Durch Zufuhr einer entsprechenden Menge an Brennstoff wird dann bei der stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Verbrennung desselben praktisch der gesamte in dem Inertgas enthaltene Luftsauerstoff verbraucht, so daß das aus dem Brennraum austretende Inertgas wieder im wesentlichen sauerstoffrei ist, Als im wesentlichen sauerstoffrei soll dabei ein Inertgas gelten, dessen Sauerstoffgehalt so gering ist, daß sich die verdampften Teerbestandteile beim Einleiten des Inertgases in die Temperofenanlage nicht entzünden können. Hierzu darf der Sauerstoffgehalt nicht höher als 5 % sein.
Vorzugsweise sollte jedoch der Sauerstoffgehalt nicht mehr als 3 % betragen.
Um diesen definierten Sauerstoffgehalt in dem Inertgas zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Zufuhr von Brennstoff zu dem Brennraum während der Verbrennung der in dem Inertgas enthaltenen Teerbestandteile in Abhängigkeit des tatsächlich gemessenen Restsauerstoffgehaltes in dem bei der Verbrennung entstehenden Inertgas zu regeln. Das heißt, es wird der Sauerstoffgehalt in dem bei der Verbrennung entstehenden Inertgas gemessen und die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit der gemessenen Werte so eingestellt, daß sich der erwünschte Sauerstoffgehalt von weniger als drei Prozent in dem gebildeten Inertgas ergibt.
Zur Steuerung und Vergleichmäßigung des Aufheizvorganges des feuerfesten Materiales und zur besseren Nutzung der Inertgaswärme ist es vorteilhaft, wenn das Inertgas auch innerhalb einzelner Abschnitte des Temperraumes der Temperofenanlage umgewälzt wird. Dadurch wird auch die Aufnahmekapazität des Inertgases für die verdampfbaren Teerbestandteile besser genutzt.
Insbesondere durch die Zufuhr von Luft zum Verbrennen der verdampfbaren Teerbestandteile wird das Inertgasvolumen ständig vergrößert, d.h. mehr Inertgas erzeugt, als für den Verfahrensablauf in der Temperofenanlage benötigt wird. Ein Teil dieses Überschusses kann nach Kühlung zur Abkühlung des feuerfesten Materials nach dem Tempervorgang verwendet werden, so daß für diesen Verfahrensabschnitt nicht eigens Inertgas erzeugt werden muß.
Nach der Abkühlung des feuerfesten Materials unter die Entzündungstemperatur des im feuerfesten Material eingelagerten Kohlenstoffes durch Inertgas kann die Pestkühlung des feuerfesten Materials danach durch Kaltluft zufuhr erfolgen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Vergüten von teerhaltigem feuerfesten Material, insbesondere teergebundenen oder teergetränkten Dolomit-, Magnesit-, Dolomag-oder Schamotte-Steinen, mit einem Temperofen zum Tempern des feuerfesten Materials. In den bisher bekannten Einrichtungen erfolgt das Tempern unter Luftzutritt zum Temperofen mit den eingangs erläuterten Nachteilen. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung der vorstehend genannten Art anzugeben, welche das Tempern teerhaltigen feuerfesten Materials mit einer Maximaltemperaturn mindestens 7000C ermöglicht.
Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Temperofen mit einer gegenüber der Außenluft absperrbaren, mit einem im wesentlichen sauerstoffreien Inertgas beschickbaren Inertgaszone, Zuführeinrichtungen zum Zuführen eines von Teerbestandteilen und Sauerstoff im wesentlichen freien Inertgases zur Inertgaszone und Abzugs einrichtungen zum Abführen des die ausgetriebenen Teerbestandteile enthaltenden Inertgases sowie Mittel zur Regelung der Ofentemperatur. Wesentlich ist dabei, daß die Inertgaszone des Temperofens, in der das Aufheizen, das Tempern und das Abkühlen des feuerfesten Materials in eine Inertgasatmosphäre stattfinden, sowie die Zuführeinrichtungen und die Abzugseinrichtungen für das Inertgas so ausgebildet sind, daß keine wesentlichen btengen an Sauerstoff in die Inertgas zone oder in die Transportwege des Inertgases eindringen können. Falls dies geschähe, bestünde die Gefahr, daß die Temperofenanlage durch Brand oder Explosion verdampfbarer Teerbestandteile beschädigt oder völlig zerstört wird.
Einrichtungen der eingangs genannten Art arbeiten in der Regel erst dann wirtschaftlich, wenn sie kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hin betrieben werden können, da andernfalls die Heizkosten für das Anlaufen der Anlage zu hoch sind Vorzugsweise ist daher der Temperofen als Durchlaufofen mit Transportmitteln für das feuerfeste Material ausgebildet und weist - in Durchlaufrichtung gesehen - hintereinander eine gegenüber der Außenluft und der Inertgaszone absperrbare Ein gangsschleuse, eine Temperzone, eine gegenüber der Temperzone und der Außenluft absperrbare Inertgaskühlzone und eine Luftkühlzone auf.
Die Transportmittel für das feuerfeste Material umfassen vorzugsweise eine Vielzahl von Ofenwagen mit feuerfesten plattformen, eine Einschubvorrichtung zum Einschieben der Ofenwagen aus der Eingangsschleuse in die Temperzone und eine Åusschubo vorrichtung zum Ausschieben der Ofenwagen aus der Inertgaskühlzone in die Luftkühlzone. In regelmäßigen Zeitintervallen, deren Länge im wesentlichen durch die Aufenthalts dauer des feuerfesten Materials in der Temperzone bestimmt ist, wird dann jeweils ein Ofenwagen aus der Inertgaskühizone in die Luftkühlzone und ein Ofenwagen aus der Eingangsschleuse in die Temperzone eingeschoben, wobei die in der Inertgaszone stehenden Ofenwagen zusammen um eine Wagenlänge vorgeschoben werden.
Um eine gleichmäßige Versorgung der gesamten Inertgaszone des Temperofens mit Inertgas und ggfs. einen großen Durchsatz an Inertgas zu ermöglichen,ist in den Seitenwänden des Temperofens eine Vielzahl von im wesentlichen vertikal verlaufenden, über eine oder mehrere Zuführungsleitungen gespeisten Zuführungskanälen ausgebildet, deren Austrittsöffnungen annähernd auf Höhe der Wagenplattformen angeordnet sind, so daß das heiße frische Inertgas direkt unter das feuerfeste Material herangeführt wird und dieses umspülen kann.
Ferner ist in der Decke des Temperofens eine Mehrzahl von Gasabzugskanälen ausgebildet.
Zur Erzielung einer für die gewünschte Temperung geeigneten Temperaturkurve ist es vorteilhaft, wenn die Temperzone eine Mehrzahl von Temperaturregelzonen umfaßt, deren jede eine eigene, die innerhalb der Temperaturregelzone liegende Gruppe von Gaszuführungskanälen speisende Gaszuführungsleitung und mindestens einen Gasabzugskanal aufweist, wobei m$ndestens einem Teil der Temperaturregelzonen Mittel zur Temperaturregelung des Inertgases zugeordnet sind. Somit kann in den einzelnen Temperaturregelzonen der Inertgasdurchsatz und ggfs. die Inertgastemperatur unabhängig von den anderen Temperaturregelzonen eingestellt werden. Vorzugsweise weist jede Temperaturregelzone ein eigenes Umwälzgebläse auf, das den jeweiligen Gasabzugskanal mit den über eine Sammelleitung untereinander verbundenen zugehörigen Gaszuführungskanälen verbindet. Das Umwälzgebläse ermöglicht insbesondere bei Temperaturänderungen eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in der Temperaturregelzone. Durch das Umwälzen des Inertgases innerhalb der jeweiligen Temperaturregelzone wird zudem Eine bessere Ausnutzung der Wärme des Inertgases und seiner Aufnahmekapazität für flüchtige Teerbestandteile erreicht.
Wie bereits oben gesagt wurde, besteht das Inertgas zweckmässigerweise aus einer Mischung von Brennstoff und Rauchgas. Als Inertgasquelle für die erfindungsgemäße Einrichtung dient daher eine Brennkammer mit einem Brenner, in der das Inertgas durch stöchiometrische oder unterstöchiometrische Verbrennung von Erdgas oder einem anderen geeigneten Brennstoff erzeugt wird.
tine unterschiedliche Temperatur in den verschiedenen Temperaturregelzonen kann allein schon dadurch erreicht werden, daß den Temperaturregelzonen unterscniedliche Volumina des heißen Inertgases zugeführt werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß im Weg der jeweils zugehörigen Gaszuführungsleitung ein Regelorgan zur Regelung des zugeführten Gasvolumens angeordnet ist. In den in Durchlaufrichtung ersten Temperaturregelzonen kann auch die erwünschte niedrigere Temperatur dadurch erreicht werden, daß über eine weitere ebenfalls mit einem Regelorgan zur Volumenregelung versehene Zuführungsleitung Inertgas zugeführt wird, das nach dem Austritt aus der Brennkammer einen Wärmeaustauscher durchlaufen und dabei einen Teil seiner Wärme abgegeben hat. Durch Mischen der verschieden heißen Gasströme läßt sich dann die Temperatur des in die jeweilige Temperaturregelzone eintretenden Inertgases genau auf den gewünschten Wert einstellen.
Um die in dem Inertgas enthaltene Wärme möglichst gut zu nutzen und den Verbrauch an Brennstoff zur Erzeugung von neuem Inertgas so gering wie möglich zu halten, ist es zweckmäßig, wenn die Zuführeinrichtung und die Abzugseinrichtung durch eine Rückführungsleitung für das Inertgas miteinander verbunden sind und im Weg der Rückführungsleitung eine Reinigungsvorrichtung zur Entfernung der aus dem feuerfesten Material aus getriebenen Teerbestandteile aus dem Inertgas angeordnet ist. Das beim Verlassen der Temperzone zumindest noch warme Inertgas kann somit nach dem Entfernen der Teerbestandteile der Temperzone wieder zugeführt werden, wobei lediglich der während eines Umlaufes eingetretene Wärmeverlust wieder ergänzt werden muß.
Das Umwälzen des Inertgases, d.h. sowohl die Zuführung des heißen Inertgases zur Temperzone als auch das Absaugen des teerhaltigen Inertgases aus der Temperzone kann durch ein im Weg der Rückführungsleitung angeordnetes Föraergebläse erfolgen. Die Teerbestandteile können auf einfache Weise dadurch entfernt werden, daß die Reinigungsvorrichtung von einer Verbrennungseinrichtung gebildet ist, in der die aus der Temperzone durch das Inertgas abgeführten Teerbestandteile unter Luftzufuhr verbrannt werden. Unter Umständen genügt die dadurch erzeugte Verbrennungswärme bereits, um die Wärmeverluste des Inertgases in der Temperzone wieder auszugleichen. Die Teerbestandteile, die sonst als Abfallstoffe in die Atmosphäre geleitet und die Umwelt belasten würden, können somit zur Erzeugung von Energie zum Betrieb der Anlage genutzt werden.
Eine Verbrennung der durch das Inertgas abgeführten Teerbestandteile kann auf besonders einfache Weise direkt in der als Inertgasquelle dienenden Brennkammer erfolgen. In dieser Brennkammer kann die zur Entzündung der Teerbestandteile notwendige Wärme durch Verbrennung von Brennstoff zugeführt werden.
Um eine vollständige Verbrennung der Teerbestandteile zu erreichen, muß die Verbrennung in einem Luftüberschuß erfolgen.
Andererseits soll das Inertgas beim Verlassen der Brennkammer im wesentlichen wieder sauerstoffrei sein, d.h.vorzugsweise weniger als 3 % Sauerstoff enthalten. Dieser Sauerstoffgehalt wird in der Weise eingestellt, daß über einen Sauerstoffmeßfühler der tatsächliche Sauerstoffgehalt in der Brennkammer gemessen und die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit des gemessenen Sauerstoffgehaltes so geregelt wird, daß man den gewünschten Sauerstoffgehalt erhält.
Der durch die Verbrennung der aus getriebenen Teerbestandteile und die stetige Erzeugung frischen heißen Inertgases erzeugte Inertgasüberschuß kann mindestens teilweise zur Kühlung des feuerfesten Materials in der Inertgaskühlzone verwendet werden, so daß für den Kühlvorgang nicht eigens Inertgas erzeugt werden muß. Zu diesem Zweck ist die Inertgasquelle über einen Zwischenkühler mit der Inertgaskühlzone verbunden, der ein Umwälzgebläse und ein im Umwälzkreislauf angeordneter Kühler zugeordnet ist. Das abgekühlte Inertgas wird aus der Inertgaskühlzone als Abgas abgeführt.
Um zu verhindern, daß durch eventuelle Undichtigkeiten oder beim Öffnen und Schließen der Absperrschieber zwischen den einzelnen Zonen des Temperofens Sauerstoff in die Inertgaszone eindringen kann, ist die Inertgaszufuhr zu den Teilen der Temperofenanlage so geregelt, daß die Temperzone und die Inertgaskühlzone einen Überdruck gegenüber der Eingangsschleuse bzw. der Luftkühlzone aufweisen. Dabei ist der Druck in der Inertgaskühlzone noch höher als der Druck in der Temperzone, damit aus der Temperzone kein verunreinigtes Gas in die Inertgaskühizone eintreten kann. Eingangsschleuse und Luftkühlzone werden vorzugsweise mit Unterdruck betrieben.
Zur weiteren -Sicherung der Temperofenanlage ist eine mit der Inertgasquelle über einen Zwischenkühler verbundene Inertgasspeichereinrichtung vorgesehen, die einen Verdichter zum Komprimieren eines Teiles des Inertgasüberschusses und einen Speicherbehälter zur Aufnahme des komprimierten Inertgases umfaßt. Die Speichereinrichtung hat die Aufgabe, im Falle einer Betriebsstörung den Temperofen mit Inertgas zu belüften, um so Brände in dem Temperofen zu vermeiden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung, welche in Verbindung mit den teilweise schematischen Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 einen halbschematischen Längsschnitt durch einen Temperofen der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt längs Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Temperofenanlage, und In den Fig. 1 und 2 erkennt man einen allgemein mXt lo bezeichneten, in Form eines gemauerten Tunnelofens ausgebildeten Temperofen mit einem Fundament 12, Seitenwänden 14 und einer Decke 16, die den Tunnelraum 18 des Temperofens umschließen.
Auf dem Fundament oder Boden 12 sind in Längsrichtung des Tunnelraums 18 verlaufende Schienen 20 verlegt, auf denen Ofenwagen 22 mit Schienenrädern 24 durch den Temperofen 10 hindurchgefahren werden können. Die Ofenwagen 22 weisen feuerfeste Plattformen 26 auf, auf denen jeweils das zu tempernde Gut, beispielsweise teerhaltige Dolomit-, Magnesit-, Dolomag- oder Schamottesteine, aufgeschichtet ist. An den schienenparallelen Seitenflächen der Wagenplattformen 26 sind schienenparallel verlaufende Rippen 30 ausgebildet, die in im wesentlichen komplementär ausgeformte Nuten 32 in den Seitenwänden 14 des Temperofens 10 eingreifen und mit diesen eine Labyrinthdichtung zur Abdichtung des oberhalb der Wagenplattformen 26 liegenden Teiles des Tunnelraumes 18 bilden.
Der Temperofen 10 umfaßt vier Abschnitte, die in Fig. 1 in Durchlaufrichtung von links nach rechts als Schleuse 34, Temperzone 36, Inertgaskühlzone 38 und Luftkühlzone 40 bezeichnet sind. Die Aufgabe der Zonen 34 bis 40 werden später noch näher erläutert. Die Eingangsschleuse 34 ist durch hochziehbare Schieber 42 und 44 gegenüber der Außenluft bzw. der Temperzone 36 abgesperrt. Desgleichen ist die Inertgaskühlzone 38 durch hochziehbare Schieber 46 und 48 gegenüber der Temperzone 36 bzw. der Luftkühlzone 40 abgesperrt.
Der Transport der Ofenwagen 22 erfolgt mittels einer durch eine hydraulische Kolbenzylinderanordnung So angedeutete Einschubmaschine sowie mittels einerdurch eine hydraulische Kolbenzylinderanordnung 52 angedeuteten Ausschubmaschine.
Der Vorschub der Ofenwagen 22 erfolgt in regelmäßigen Intervallen. Jeweils vor dem Einschub eines neuen Ofenwagens 22 wird der die Inertgaskühlzone 38 von der Luftkühlzone 40 trennende Schieber 48 geöffnet und der letzte in der Inert- gaskühlzone 38 stehende Ofenwagen 22 in die Luftkühlzone 40 befördert. Daraufhin wird der Schieber 48 geschlossen und es werden die beiden die Temperzone 36 begrenzenden Schieber 44 und 46 geöffnet. Damit kann der in der belüftbaren Eingangsschleuse 34 stehende Ofenwagen 22 mittels der Einschubmaschine 50 unter gleichzeitigem Vorschub aller mit ihren Plattformen 26 aneinander anstoßender Ofenwagen 22 in der Temperzone 36 und der Inertgaskühlzone 38 in die Temperzone 36 eingeschoben werden. Sobald der Vorschub beendet ist, werden die Schieber 44 und 46 wieder geschlossen.
Wie bereits oben ausführlich erläutert wurde, werden während des Tempervorganges Bestandteile des in dem zu vergütenden Material 28 enthaltenen Teers verdampft. Bei Temperaturen von mehr als 350°C spalten sich schwere Kohlenwasserstoffe in leicht flüchtige I'ohlenwasserstoffe auf und entzünden sich bei Anwesenheit 0 von Sauerstoff bereits bei niedrigen Temperaturen von etwa 50-60°C von selbst.Deshalb muß die Temperzone 36 und die Kühlzone 38 mit einein nahezu sauerstoffreien Inertgas beschickt werden.Zur Zuführung dieses Inertgases zum Tunnelraum 18 dienen in den Seitenwänden 14 des Temperofens 1o ausgebildete Zuführkanäle 54, die sich im wesentlichen vertikal von der äußeren Deckfläche 56 des Temperofens nach unten erstrecken und mit direkt oberhalb der Wagenplattformen 26 liegenden . Austrittsöffnungen 58 in den Tunnelraum 18 münden. Im Deckengewölbe 16 sind ferner eine Mehrzahl von Absaugöffnung6o ausgebildet, durch die das Inertgas wieder abgesaugt werden kann Die Temperzone 36 ist in vier Temperaturregelzonen 62, 64, 66 und 68 unterteilt (Fig. 3), die mit Inertgas unterschiedlicher Temperatur beschickt werden können, so daß das Aufheizen und Tempern des feuerfesten Materials in der Temperzone 36 in bestimmter Weise gesteuert werden kann.Jede der Temperaturregel- zonen 62 bis 68 umfaßt eine Gruppe von Zuführkanälen 54, die durch parallel zu den Seitenwänden 14 des Temperofens 10 verlaufende Sammelzuführleitungen 70 für das Inertgas miteinander verbunden sind. Die Sammelzuführleitungen 70 ihrerseits sind untereinander durch eine quer zur Längsrichtung des Temperofens 10 verlaufende Verbindungsleitung 72 miteinander verbunden, gegenüber den Samme 1 zuführleitungen der anderen Temperaturregelzonen jedoch abgeschlossen.
Jeder Temperaturregelzone 62 bis 68 ist ein Umwälzgebläse 74, 76, 78 bzw. 80 zugeordnet. Das der in Durchlaufrichtung letzten Temperaturregelzone oder Haltezone 68 zugeordnete Umwälzgebläse 80 ist in Fig. 2 deutlicher dargestellt. Die anderen Gebläse 74 bis 78 sind in der gleichen Weise aufgebaut und unterscheiden sich entsprechend des für die jeweilige Temperaturregelzone geforderten Gasdurchsatzes lediglich unter Umständen in der Größe. Mit 82 ist das Gebläsegehäuse bezeichnet, in dem sich das nicht dargestellte Schaufelrad des Gebläses befindet. Dieses wird über eine Antriebswelle 84 und einen Antriebsriemen 86 von einem Motor 88 her angetriebenO Von der Absaugöffnung 60 im Deckengewölbe 16 des Temperofens 10 führt eine Absaugleitung 90 zum axialen Ansaugstutzen 92 des Gebläses 80. Das durch die Absaugleitung 9o aus dem Tunnelraum 18 abgesaugte Inertgas wird von dem auf seiner Druckseite 94 über ein Verbindungsstück 96 mit der Verbindungsleitung 72 verbundenen Gebläse 80 in die Sammelzufuhrungsleitungen 70 und von dort über die Zuführkanäle 54 in den Tunnel raum 18 zurückgepreßt. Das Gebläse 80 ist zusammen mit dem Motor 88 auf einem allgemein mit 98 bezeichneten, den Tempert ofen übergreifenden Montagerahmen 98 montiert, der mit Stützen loo auf dem Fundament 12 ruht und zur Aufnahme auch der anderen noch zu beschreibenden Teile der Inertgassersorgungseinn richtung dient.
Ventilatoren der eben beschriebenen Art werden auch in der Inertgaskühlzone und in der Luftkühlzone verwendet.
Anhand der Fig. 3 soll nun die Versorgung des Temperofens lo mit Inertgas und der Verfahrensablauf beim Tempern des teerhaltigen feuerfesten Materials erläutert werden.
Als Inertgasquelle dient eine Brennkammer 102 mit einem Brenner 104, in der Inertgas durch stöchiometrische oder unterstöchiometrische Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes erzeugt wird, der über eine Brennstoffleitung 106 in den Brenner eingeführt wird. Das so erzeugte Inertgas gelangt über eine Leitung 108 und eine Leitung llo sowie von der Leitung llo abzweigende Leitungen 112, 114, 116, 118 zu den vier Temperaturregelzonen 62, 64, 66 und 68. Die Leitungen 112 bis 118 münden in nicht dargestellter Weise in die die Zuführungskanäle 54 der jeweiligen Temperaturregelzone miteinander verbindenden Sammelzufahrungsleitungen. Um die enge des in die jeweilige Temperaturregelzone einströmenden Inertgases und damit die Temperatur in der jeweiligen Temperaturregelzone einstellen zu können, ist in jeder der Leitungen 112, 114, 116 und 118 ein Regelorgan 120, 122, 124 bzw. 126 angeordnet, das beispielsweise von einer Regeklappe zur Einstellung des pro Zeiteinheit durchfließenden Gasvolumens gebildet ist.
Von der Leitung lo zweigt eine Leitung 128 ab, welch einen Teil des aus der Brennkammer 102 austretenden heißen Inertgases zu einem Wärmeaustauscher 130 leitet, in dem das Inertgas abgekühlt wird. Von dem Wärmeaustauscher 130 gelangt ein Teil des abgekühlten Inertgases unter der Wirkung eines Fördergebläses 132 durch eine Leitung 134 in eine Leitung 136.
über den in Fig. 3 linken Abschnitt der Leitung 136 sowie Leitungen 138 bzw. 140 gelangt das abgekühlte Inertgas zu den Temperaturregelzonen 62 bzw. 64. Jede der Leitungen 138 und 140 ist mit einem Regelorgan 142 bzw. 144 zur Regelung des Durchflußvolumens versehen. Durch eine entsprechende Einstellung der Regelorgane 142 und 120 bzw. 144 und 122 kann abgekühltes und heißes Inertgas so gemischt werden, daß das in die jeweilige Temperaturregelzone 62 bzw. 64 eintretende Inertgas die für die jeweilige Temperaturregelzone gewünschte Temperatur aufweist.
Das in den Temperofen lo eingebrachte Inertgas dient neben der Aufheizung des zu tempernden Gutes vor allem als Träger der Teerdämpfe. Die der pro Zeiteinheit eingebrachten Menge an heißem von Teerbestandteilen freiem Inertgas entsprechende Menge an teerhaltigem Inertgas wird durch ein Fördergebläse 146 über Leitungen 148, 150, 152 und 154 aus den jeweiligen Temperaturregelzonen 62, 64, 66 bzw.68 wieder entnommen und über eine gemeinsame Leitung 156 der Brennkammer 102 zugeführt.
Die in dem eingeleiteten Inertgas enthaltenen Teerbestandteile werden in der Brennkammer 102 vollständig verbrannt, so daß man wiederum von Teerbestandteilen im wesentlichen freies Inertgas erhält, das den Temperaturregelzonen über die Leitung 108 wieder zugeführt werden kann.
Zur vollständigen Verbrennung der von dem Inertgas in die Brennkammer 102 eingebrachten Teerbestandteile wird ein Luftüberschuß benötigt. Die Luftzufuhr zur Brennkammer 102 erfolgt durch ein Fördergebläse 158 über Leitungen 160 und 162. Gleichzeitig wird die für die Einleitung und Aufrechterhaltung der Verbrennung der Teerbestandteile notwendige Wärme dadurch zugeführt, daß in dem Brenner 104 Brennstoff verbrannt wird.
Das die Brennkammer 102 verlassende heiße Inertgas soll im wesentlichen sauerstoffrei sein, d.h. sein Sauerstoffgehalt muß unter 5 % liegen und sollte vorzugsweise nicht mehr als 3 % betragen. Da jedoch die Verbrennung der Teerbestandteile in einem Luftüberschuß erfolgt, ist es notwendig, den Sauerstoffgehalt auf diesen erwünschten niedrigen Wert in der Brennkammer 102 einzuregeln. Die Einstellung des richtigen Sauerstoffgehaltes erfolgt durch Regelung der Brennstoffzufuhr zum Brenner 104 in Abhängigkeit des tatsächlich in der Brennkammer 102 gemessenen Sauerstoffgehaltes. Die Messung des Sauerstoffgehaltes erfolgt durch eine Sauerstoffmeßsonde 164, welche über eine nur durch die gestrichelte Linie 166 angedeutete Regelstrecke auf ein in der Brennstoffleitung 106 angeordnetes Ventil 168 zur Einstellung der Brennstoffzufuhr zu dem Brenner 104 einwirkt. Ist der Sauerstoffgehalt in der Brennkammer 102 zu hoch, so wird das Ventil 168 weiter geöffnet und es kann mehr Brennstoff einströmen, um den Sauerstoffüberschuß zu verbrennen.
Das Inertgas soll in der Brennkammer 102 durch die Verbrennung der Teerbestandteile sowie des Brennstoffes eine bestimmte Temperatur erreichen. Diese Temperatur wird durch eine Temperaturmeßsonde 170 gemessen. Die Temperaturmeßsonde 170 ist Teil einer durch eine gestrichelte Linie 172 angedeuteten Strecke, welche die Temperaturmeßsonde 170 mit einem Ventil 174 verbindet, welches in einer von der Luftzuführleitung 160 zum Brenner 104 führenden Luftzuführleitung 176 liegt. Wenn die Temperatur in der Brennkammer 102 unter einen bestimmten Wert absinkt, wird über die Regelstrecke 172 das Ventil 174 geöffnet, so daß mehr Luft in den Brenner 104 einströmt. Durch die von der Luftzuführleitung 176 zu einem in der Brennstoffleitung 106 gelegenen Ventil 178 führende gestrichelte Linie 180 ist angedeutet, daß gleichzeitig auch mehr Brennstoff dem Brenner 104 zugeführt wird. Dadurch wird die Leistung des Brenners 104 und somit auch die Temperatur in der Brennkammer 102 wieder angehoben.
Durch die Verbrennung der Teerbestandteile in der Brennkammer 102 sowie die zusätzlich Verbrennung von Bre,nnstoff ergibt sich bei jedem Umlauf des Inertgases durch die Anlage ein Volumenüberschuß. Ein Teil dieses Überschußes verläßt die Anlage als Abgas Da nach den Umweltschutzbestimmungen in die Luft abgeleitetes Abgas mindestens 6 % Sauerstoff enthalten muß, muß das aus der Brennkammer 102 zur Abgabe an die Luft bestimmte Abgas zunächst noch mit Sauerstoff angereichert werden. Dies erfolgt in einer in der Fig. 3 sich rechts an die Brennkammer 102 anschließenden Belüftungskammer 1o2, welche mit der Brennkammer 102 durch eine schematisch angedeutete Verbindungsöffnung 184 verbunden ist. In die Belüftungskammer 182 wird Luft über ein Gebläse 186 und eine Leitung 188 eingeblasen. Wenn das Gas genügend mit Sauerstoff angereichert ist, kann es aus der Belüftungskammer 182 über eine Abgasleitung 190 abgegeben werden. Die Menge des durch die Abgasleitung l9o ausströmenden Gases läßt sich dabei durch eine schematisch angedeutete und über eine nicht dargestellte Regelvorrichtung gesteuerte Drosselklappe 192 einstellen.
Ein wesentlicher Teil des Inertgasüberschußes wird jedoch von dir Brennkammer 102 über die Leitungen loS und 128 zu dem Wärmeaustauscher 130 geleitet. Wie bereits besprochen wurde, wird ein Teil des aus dem Wärmeaustauscher austretenden gekühlten Inertgases den Temperaturregelzonen 62 und 64 zugeführt. Ein weiterer Teil des gekühlten Inertgases wird über den in Fig. 3 rechten Abschnitt der Leitung 136 und eine Leitung 194 zur Inertgaskühlzone 38 geleitet und dort durch ein Umwälzgebläse 196 zum Abkühlen des getemperten Gutes in die Inertgaskühlzone 38 eingeblasen. Um eine geregelte Tempera- tursenkung in der Inertgaskühlzone 38 zu erreichen, ist dem Umwälzgebläse 196 der Inertgaskühlzone 38 ein Kühler 196 vorgeschaltet, in dem die umgewälzten Inertgasmengen immer wieder abgekühlt werden. Die der Inertgaskühlzone 38 zugeführte Menge an kühlem Inertgas ist durch ein in der Leiung 194 angeordnetes Regelorgan 200, beispielsweise eine Regelklappe, einstellbar.
Der nicht über die Leitung 134 aus dem Wärmeaustauscher 130 abgeführte Teil des abgekühlten Inertgases wird über einen Kompressor 202 und einen Kühler 204 sowie einen Wasserabscheider 206 einem Speicherkessel 208 für das Inertgas zugeführt. Dieser Speicherkessel 2o8 hat die Aufgabe, bei einer Betriebsstörung den Temperofen lo mit Inertgas zu belüften und dadurch Brände oder Ebplosionen zu verhindern. Die Belüftung der Temperofenanlage erfolgt über eine von dem Speicherkessel 2o8 ausgehende Sammelleitung 210, von der jeweils Zweigleitungen 212, 214, 216 und 218 über entsprechende Absperrventile 220, 222, 224 bzw. 226 zu den emperaturregelzonen 62, 64, 66 bzw. 68 führen.
Die Inbetriebnahme der Anlage erfolgt in der Weise, daß bei geschlossenen Schiebern44,46 und 48 die in der Anlage enthaltene Luft durch das Fördergebläse 146 umgewälzt und durch die Brennkammer 102 der Inertgasquelle geleitet wird,wo bei der Verbrennung von Brennstoff der Luftsauerstoff allmählich verbraucht wird. Wenn die gesamte Anlage mit im wesentlichen sauerstoffreiem Inertgas gefüllt ist und dieses die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden in der vorher beschriebenen Weise nach und nach die Ofenwagen mit dem auf den Wagenplattformen aufgeschichteten zu temperndem Material in die Temperzone eingeführt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Vergütung von teerhaltigem feuerfestem Material, insbesondere teergebundenen oder teergetränkten Dolomit-, Magnesit-, Dolomag- oder Schamotte-Steinen, bei dem das feuerfeste Material zum Austreiben verdampfbarer Teerbestandteile getempert wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das feuerfeste Material (28) in einer Atmosphäre eines im wesentlichen sauerstoffreien Inertgases getempert und nach dem Tempern in einer von Teerbestandteilen im wesentlichen freien Inertgasatmosphäre mindestens bis unter die Entzündungstemperatur des im feuerfesten Material(283 verbliebenen Kohlenstoffes abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Tempern und Abkühlen des feuerfesten Materials (28) jeweils durch Zufuhr von Inertgas geeigneter Temperatur zum feuerfesten Material (28) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das zur Bildung der Inertgasatmosphäre benötigte Inertgas durch stöchiometrische oder unterstöchiometrische Verbrennung eines gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Inertgas während des Tempervorganges umgewälzt wird, indem das die verdampften Teerbestandteile enthaltende Inertgas abgesaugt wird, die Teerbestandteile aus dem Inertgas entfernt werden und das gereinigte und im wesentlichen sauerstoffreie Inertgas zurückgeführt wird, wobei die Temperatur des Inertgases während des Umlaufes durch Zufuhr heißen frischen Inertgases oder durch Abkühlen des Inertgases einstellbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Teerbestandteile in dem Inertgas unter Wärme- und Sauerstoffzufuhr verbrannt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Verbrennung der Teerbestandteile so erfolgt, daß sich neues im wesentlichen sauerstoffreies Inertgas bildet.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei der Verbrennung der in dem Inertgas enthaltenen Teerbestandteile Brennstoff zugeführt wird und daß die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit des tatsächlich gemessenen Restsauerstoffgehaltes in dem bei der Verbrennung entstehenden Inertgas geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Teil des durch die Verbrennung der Teerbestandteile und gegebenenfalls durch der Wärmezufuhr dienende Verbrennung von Brennstoff erzeugten Inertgasüberschusses nach Zählung zur Abkühlung des feuerfesten Materials (28) nach dem Tempern desselben verwendet wird.
9. Einrichtung zur Vergütung von teerhaltigem feuerfestem Material, insbesondere teergebundenen oder teergetränkten Dolomit-, Magnesit-, Dolomag- oder Schamotte-Steinen, mit einem Temperofen zum Tempern des feuerfesten Materials, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Temperofen (lo) mit einer gegenüber der Außenluft absperrbaren, mit einem im wesentlichen sauerstoffreien Inertgas beschicixbaren Inertgaszone (36, 38), Zuführeinrichtungen (146, 132 196) zum Zuführen eines von Teerbestandteilen und Sauerstoff im wesentlichen freien Inertgases zur Inertgaszone (36, 38) und Abzugseinrichtungen (140) zum Abführen des die ausgetriebenen Teerbestandteile enthaltenden Inertgases sowie Mittel (120, 122, 124, 126, 142, 144, 130, 198, 200) zur Regelung ar Ofentemperatur.
.Einrichtung nach Anspruch 9,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Temperofen (1o) als Durchlaufofen mit Transportmitteln (22, 50, 52) für das feuerfeste Material (28) ausgebildet ist und - in Durchlaufrichtung gesehen - hintereinander eine gegenüber der Außenluft und der Inertgaszone (36, 38) absperrbare Eingangsschleuse (34), eine Temperzone (36), eine gegenüber der Temperzone (36) und der Außenluft absperrbare Inertgaskühlzone (38) und eine Luftkühlzone (40) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch lo, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Transportmittel für das feuerfeste Material (28) eine Mehrzahl von Ofenwagen (22) mit feuerfesten Plattformen (26), eine Einschubvorrichtung (50) zum Einschieben der Ofenwagen (22) aus der Eingangsschleuse (34) in die Temperzone (36) und eine Ausschubvorrichtung (52) zum Ausschieben der Ofenwagen (22) aus der Inertgaskühlzone (38) in die Luftkühlzone (40) umfaßt.
12. Einrichtung nach Anspruch oder 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Eingangsschleuse (34) und die Inertgaskülilzone (38) jeweils durch Schieber (42, 44, 46, 48) absperrbar sind.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche lo bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Seitenwänden (14) des Temperofens (lo) im Bereich der Inertgaszone (36, 38) eine Vielzahl von im wesentlichen vertikal verlaufenden, über eine oder mehrere Zuführungsleitungen (70,72) gespeisten ZufUhrungskanälen (54) ausgebildet ist, deren Austrittsöffnungen (58) annähernd auf Höhe der Wagenplattformen (26) angeordnet sind, und daß in der Decke (16) des Temperofens (lo) eine Mehrzahl von Gasabzugskanälen (60) ausgebildet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Temperzone (36) eine Mehrzahl von Temperaturregelzonen (62, 64, 66, 68) umfaßt, deren jede eine eigene, die innerhalb der jeweiligen Temperaturregelzone (62, 64, 66, 68) liegende Gruppe von Zuführungskanälen (54) speisende Zuführungsleitung und mindestens eine Abzugsöffnung (6o) aufweist, wobei mindestens einem Teil der Temperaturregelzonen (62, 64) Mittel (130, 142, 144) zur selektiven Temperaturregelung zugeordnet sind.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jede Temperaturregelzone (62, 64, 66, 68) ein Umwälzgebläse (74, 76, 78, 8o) aufweist, das die jeweilige Abzugsöffnung (60) mit den über eine Sammelleitung (70, 72) untereinander verbundenen zugehörigen Zuführungskanälen (54) verbindet.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie eine Inertgasquelle mit einer Brennkammer (102) und einem Brenner (104) umfaßt, in der das Inertgas durch stöchiometrische oder unterstöchiometrische Verbrennung eines geeigneten gasförmigen oder flussigen Brennstoffes erzeugt wird.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die der jeweiligen Temperaturregelzone (62, 64) zugeordneten Mittel zur Temperaturregelung von einem im Weg der zugehörigen Zuführungsleitung (112, 114, 116, 118, 138, 14o) angeordneten Regelorgan (120, 122, 124, 126, 142, 144) zur Regelung des zugeführten Gasvolumens gebildet sind.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zuführungseinrichtung (54) und die Abzugseinrichtung (60) durch eine Rückführungsleitung (156) miteinander verbunden sind und daß im Weg der Rückführungsleitung (156) eine Reinigungsvorricntung (102) zur Entfernung der aus dem feuerfesten Material (28) ausgetriebenen Teerbestandteile aus dem Inertgas angeordnet ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in der Rückführungsleitung (156) ein Fördergebläse (146) angeordnet ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reinigungsvorrichtung von einer Verbrennungseinrichtung (102, 104) zum Verbrennen der in dem aus der Temperzone (36) abgeführten Inertgas enthaltenen Teerbestandteile gebildet ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Verbrennungseinrichtung von der Brennksammer (102) und dem Brenner (104) zur Erzeugung des Inertgases gebildet ist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Inertgasquelle (102, 104) über einen Zwischenkühler (130) mit der Inertgaskühlzone (38) verbunden ist, der ein Umwälzgebläse (196) und ein im Umwälzkreislauf angeordneter Kühler (198) zugeordnet sind.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Inertgasquelle (102, 104) über einen Zwischenkühler (130) mit einer einen Verdichter (202), einen weiteren Kühler (204) und einen Speicherbehälter (16o) umfassenden Inertgasspeichereinrichtung verbunden ist.