DE3017288C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Wei­ terhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-AS 16 46 496 bekannt. Die Anordnung sogenannter Man­ telbrenner an Drehrohröfen ist bekannt aus Ullmanns "Encyklopädie der technischen Chemie 1973, Bd. 3, S. 415, 417".

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Blähton, Blähschiefer und ähnlichen Leichtzuschlagstoffen werden Drehrohröfen eingesetzt, die im Betrieb einen außergewöhnlich hohen Wärmebedarf haben, was wesentlich darauf zurückgeht, daß beim Blähvorgang mit Luftüberschuß gearbeitet werden muß, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit des Blähton-Granulats zu er­ halten. Die dabei auftretenden Abgaswärmeverluste machen den Betrieb des Drehrohrofens unwirtschaftlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren so zu verbessern, daß der Wärmebedarf geringer wird und Heizenergie gespart werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen ersten, an sich bekannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Blähschiefer;

Fig. 2 schematisch einen zweiten, ebenfalls bekannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Bläh­ schiefer;

Fig. 3 schematisch einen dritten, an sich be­ kannten Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von Blähton oder Blähschiefer;

Fig. 4 schematisch den erfindungsgemäß modifizier­ ten Ofentyp 1 aus Fig. 1;

Fig. 5 schematisch den erfindungsgemäß modifizier­ ten Ofentyp 2 aus Fig. 2 und

Fig. 6 den grundsätzlichen Aufbau eines Dreh­ rohrofens mit Mantelbrenner.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Blähton, Bläh­ schiefer, gesinterter Flugasche oder anderen Leichtzuschlag­ stoffen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen ersten Typ eines Drehrohrofens 10 mit einem langgestreckten, beispielsweise 30-40 m langen Drehrohr 11, welches in Richtung seiner Mittelachse geradlinig, stufenlos durchgeht. An der Außenseite des kreiszylindrischen Rohres 11 sind zwei Laufringe 12, 13 fest angeordnet, die auf Laufrollenstationen 14 umlaufen. Die Laufrollenstationen 14 ruhen jeweils auf einer Fundamentabstützung 15 auf. Ein (nicht dargestellter) Antriebsmotor dient dazu, das Drehrohr 11 um seine Mittelachse in Rotation zu versetzen. Das in Fig. 1 links gelegene Ende des Rohres 11 ist das Einfüllende 16, in welches das zu blähende Rohprodukt eingebracht wird. Am Auslaufende 17 des Drehrohres 11 wird das Fertigprodukt entnommen. Das Dreh­ rohr 11 ist in Richtung vom Einlaufende 16 zum Auslaufende 17 gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt, so daß das zu behandelnde Produkt allmählich vom Einlaufende 16 zum Auslauf­ ende 17 hin wandert. Am oder in der Nähe des Auslaufendes 17 ist ein mit Öl, Gas, oder Kohlestaub gespeister Brenner 18 orts­ fest angeordnet, dessen Flamme in das Drehrohr 11 hineingerichtet ist und die für die Behandlung des Rohproduktes insgesamt er­ forderliche Heizwärme liefert.

Bei der Herstellung von Blähton oder eines anderen Leichtzu­ schlagstoffes wird das Rohprodukt, beispielsweise Ton, am Einlaufende 16 in das umlaufende Drehrohr 11 eingegeben. Das Rohprodukt durchwandert im Gegenstrom zu den vom Brenner 18 erzeugten Heizgasen nacheinander eine Trocken- und Aufheizzone A bzw. B, die gemeinsam auch als Vorwärmzone C bezeichnet werden, sowie anschließend eine Blähzone D. Das in der Vorwärmzone C getrocknete und aufgeheizte Rohprodukt wird in der Blähzone D zu dem gewünschten Fertigprodukt, beispielsweise Blähton, ge­ bläht. Das Fertigprodukt wird anschließend am Auslaufende 17 entnommen.

Die soweit beschriebene Vorrichtung und das in ihr ablaufende Verfahren sind an sich bekannt.

Da das Drehrohr 11 des Ofens 10 aus einem Stück ist, dreht es sich im Bereich jeder Prozeßzone C, D mit der gleichen Drehzahl. Dies hat zur Folge, daß die Wanderungsgeschwindigkeit des Produkts im Ofen in allen Zonen gleich ist. Eine Steuerungsmöglichkeit bei diesem Ofentyp beschränkt sich demnach auf eine Drehzahl­ variation des gesamten Drehrohres, die Veränderung der Feuerungs­ leistung am Brenner 18 und eine Erhöhung oder Verringerung der am Einlaufende 16 eingegebenen Rohproduktmenge.

Der in Fig. 2 dargestellte, zweite Typ eines Drehrohrofens 20 unterscheidet sich von dem ersten Ofentyp gemäß Fig. 1 dadurch, daß er aus zwei unabhängig voneinander umlaufenden, koaxial abgedichtet aneinander anschließenden Drehrohren 21, 22 be­ steht, wobei das Drehrohr 21 im wesentlichen die Vorwärm- und das Drehrohr 22 im wesentlichen die Blähzone C bzw. D enthalten. Im übrigen entspricht der Ofentyp 2 in Aufbau und Wirkungsweise dem Ofentyp 1. Insbesondere ist beim Ofentyp 2 auch nur ein einziger, ortsfest am Auslaßende 27 angeordneter Brenner 28 vorgesehen.

Der Ofentyp 2 besitzt gegenüber dem Ofentyp 1 den Vorteil, daß durch die Aufteilung des Ofens in zwei Drehrohre 21, 22 die Wanderungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Produktes in Teilabschnitten des Ofens durch Veränderung der Drehzahl unter­ schiedlich beeinflußt werden kann. Das die Blähzone D enthaltende Drehrohr 22 wird in der Regel mit höherer Drehzahl betrieben als das die Trocknungs- und Aufheizzonen A bzw. B enthaltende Drehrohr 21.

Die Ofentypen 1 und 2 haben den Nachteil, daß der gesamte Wärme­ aufwand für die Trocknungs-, Aufheiz- und Blähprozesse an einer einzigen Stelle, nämlich am Auslaufende 17 des Ofens durch eine einzige Flamme aufgebracht werden muß.

Man verwendet daher zur Ausschaltung dieses Nachteils auch bereits einen dritten Typ eines Drehrohrofens 30, der in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser Ofenanlage sind zwei Drehrohre 31, 32, die wiederum die Vorwärm- bzw. Blähzone enthalten, unter Ausbildung einer Stufe und Zwischenschaltung eines Übergangs­ gehäuses 33 zueinander versetzt angeordnet. Zwischen dem Über­ gangsgehäuse und den betreffenden, stirnseitigen Enden der Drehrohre 31, 32 sind Abdichtungen vorgesehen. Jedes Drehrohr 31, 32 ist an seinem Auslaufende 34 bzw. 35 durch jeweils einen separaten Brenner 36 bzw. 38 befeuert. Das unten trichterförmig ausgebildete Übergangsgehäuse 33 sorgt im übrigen für einen glatten Übergang des zu behandelnden Produktes aus dem Rohr 31 in das Rohr 32. Der Vorteil dieser Ofenversion liegt darin, daß der Hauptwärmebedarf des Gesamtbrennprozesses, der beim Trocknen und Aufheizen des Rohprodukts entsteht, direkt dem die Vorwärm­ zone enthaltenden Drehrohr 31 zugeführt werden kann, wo er be­ nötigt wird. Dadurch wird die Blähzone im Drehrohr 32 bezüglich der zuzuführenden Wärmemenge wesentlich entlastet. Da bei der Herstellung von Leichtzuschlagstoffen, insbesondere der Bläh­ tonherstellung, in der Blähzone (Drehrohr 32) mit hohem Luft­ überschuß gearbeitet werden muß, kann durch die zweite Feuerung (Brenner 36) in der Vorwärmzone (Drehrohr 31) der hohe Sauer­ stoffüberschuß in den Abgasen des Drehrohres 32 als Sekundär­ luft dienen, so daß die Abgaswärmeverluste aus der Blähzone durch die niedrigere, spezifische (auf die Gesamtbrennstoff­ menge bezogene) Abgasmenge gegenüber den Ofentypen 1 und 2 zu einem niedrigeren Wärmeverbrauch der Gesamtanlage führen. Der Ofentyp 3 ist also besonders wärmewirtschaftlich. Der Brenner 38 kann beispielsweise bei halbierter Luftmenge mit der halben Ölmenge im Vergleich mit den Ofentypen 1 und 2 betrieben werden.

Allerdings hat der Ofentyp 3 gemäß Fig. 3 auch Nachteile:

Das die Vorwärmzone enthaltende Drehrohr 31 hat eine relativ große Bauhöhe über dem Erdboden und erfordert dementsprechend höhere Fundamentkosten. Die beiden zwischen den Drehrohren 31, 32 und dem Übergangsgehäuse 33 erforderlichen Abdichtungen sind nie vollkommen und ermöglichen nicht nur Wärmeaustritt, sondern auch Falschlufteintritt, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage beträchtlich reduziert werden kann.

Der Kern der Erfindung besteht nun darin, die Vorteile des Ofentyps 3 unter Vermeidung seiner Nachteile in die Praxis um­ zusetzen.

Dies geschieht entsprechend Fig. 4 prinzipiell durch die Kombi­ nation des einstückigen Ofentyps 1 (Fig. 1) mit einem sogenannten Mantelbrenner, der die Funktion des (ortsfesten) Brenners 36 in Fig. 3 übernimmt. Ein solcher Mantelbrenner ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. Mantelbrenner sind aus der Hüttentechnik (Erzaufbereitung) an sich bekannt. Sie sind mit ihrer Flammenaustrittsöffnung in das Innere des Drehrohr­ ofens gerichtet fest auf der Außenseite des Ofenmantels ange­ ordnet und laufen mit diesem um. Diese mitumlaufenden Mantel­ brenner haben also im Gegensatz zu den weiter oben schon be­ schriebenen, ortsfesten Brennern 18, 28, 36, 38 den Vorteil, daß sie an beliebiger Stelle eines geradlinig-stufenlos durch­ gehenden Drehrohrofens angeordnet werden können.

Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Mantelbrenners in einem Dreh­ rohrofen. Der Mantelbrenner 41 ist an seinem einen Ende fest mit dem Mantel 61 eines Drehrohrofens 60 verbunden und ragt mit seinem anderen Ende radial in das Innere des Ofens derart hinein, daß seine Flammenaustrittsöffnung in der Mitte des Ofenquer­ schnittes mit der Ofenachse ausgerichtet ist. Der Ofen 60 selbst weist ein mit einem Einfülltrichter 63 für Rohprodukt ausge­ rüstetes Einfüllende 64 auf. Durch dieses Einfüllende hindurch erfolgt auch die Zuführung des Brennstoffes (Öl, Gas oder Kohlenstaub) zum Mantelbrenner 41. Bei dem in Fig. 6 darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Brenner 41 mit Öl gespeist wird. Eine ortsfeste Ölleitung 65 führt bis zu einer an sich bekannten Drehkupplung 66, wo sich an die orts­ feste Leitung 65 ein mit dem Drehrohrofen 60 mitumlaufendes Leitungsstück 67 anschließt. Das Leitungsstück 67 verläuft nach zwei Abkrümmungen durch eine Öffnung 68 im Mantel 61 auf die Außenseite des Ofens und mündet dort in den Brenner 41 ein. Das Leitungsstück 67 ist einerseits an der Drehkupplung 66 und andererseits durch Befestigungsglieder 69 am Mantel 61 abge­ stützt. Auf diese Weise kann durch das Leitungsstück 67 dem mit dem Ofen umlaufenden Mantelbrenner 41 Brennstoff zugeführt werden. Das Leitungsstück 67 ist im Inneren des Drehrohrofens 60 von einem Rohr 71, 73 größeren Durchmessers umgeben, welches bei 72 ebenfalls eine Drehkupplung enthält. Das Rohrstück 73 hinter der Drehkupplung 72 läuft also mit dem Drehrohrofen 60 um. Durch das Rohr 71 (und das Rohrstück 73) kann Kühlluft zur Kühlung der Leitung 67 hindurchgeblasen werden. Außerdem kann, was nicht eigens dargestellt ist, auf der Außenseite des Mantels 61 neben dem Mantelbrenner 41 auch noch ein mitumlaufendes Primärluftgebläse für den Mantelbrenner 41 angeordnet werden.

Der in Fig. 4 dargestellte, zusätzlich zu dem am Auslaufende 47 ortsfest angeordneten Brenner 48 mit dem mitrotierenden Mantel­ brenner 41 bestückte Drehrohrofen 40 hat alle Vorteile des oben beschriebenen Ofentyps 3 (Fig. 3), also im wesentlichen einen niedrigeren, spezifischen Wärmeaufwand. Gegenüber dem Ofentyp 3 entfallen die beiden am Übergangsgehäuse 33 vorgesehenen Ab­ dichtungen, so daß in den Ofen insbesondere keine Falschluft mehr eintreten kann, was zu einer weiteren Senkung des spezifischen Wärmebedarfes führt. Ein besonderer Vorteil der in Fig. 4 dar­ gestellten Anordnung sind die niedrigen Investitionskosten, da dieser Ofen nur noch einen einzigen Ofenantrieb hat und die An­ zahl der Laufringe mit Laufrollenstationen und Fundamentab­ stützungen von vier bis auf zwei reduziert werden kann. Als Nachteil muß jedoch, wie eingangs bereits erwähnt, bei diesem Ofentyp in Kauf genommen werden, daß eine getrennte Beeinflus­ sung der Vorwärm- und Blähzone durch voneinander abweichende Drehrohrumdrehungen nicht möglich ist.

Der zuletzt genannte Nachteil kann aber durch eine weitere Aus­ führungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 behoben werden, bei welcher ein Mantelbrenner mit dem Ofentyp 2 aus Fig. 2 kombiniert ist. Der Mantelbrenner 51 ist am Mantel des die Vorwärmzone ent­ haltenden Drehrohres 52 befestigt und dient der Aufheizung dieser Zone. Das an das Drehrohr 52 anschließende, die Blähzone ent­ haltende Drehrohr 53 wird an seinem Auslaufende 57 durch einen ortsfesten Brenner 58 beheizt.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung hat gegenüber dem Ofentyp 3 (Fig. 3) wiederum den Vorteil geringerer Investitionskosten, weil die niedrigere Bauhöhe des Drehrohres 52 geringere Fundament­ kosten bedingt. Außerdem fällt eine der am Übergangsgehäuse 33 benötigten Ofenabdichtungen weg, da die koaxial und stufenlos aneinander anschließenden Rohre 52, 53 an ihrer Anschlußstelle nur eine einzige Abdichtung benötigen. Bei alledem hat die Ofenanordnung gemäß Fig. 5 gegenüber dem Ofentyp 2 (Fig. 2) den gewichtigen Vorteil eines niedrigen, spezifischen Wärme­ aufwandes.

Bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen ist jeweils ein einziger, zusätzlicher Mantelbrenner 41 bzw. 51 vorgesehen, der insgesamt der Aufheizung der Vorwärmzone dient. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch zwei oder mehr Mantelbrenner an dem einen oder an beiden Drehrohren der Ofenanlage vorgesehen werden, beispielsweise je ein Mantel­ brenner für die Trocknungs- und Aufheizzone.

Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, daß auch bei bereits bestehenden Ofenanlagen, beispielsweise gemäß Fig. 1 und 2, ein Mantelbrenner nachträglich an der gewünschten Stelle des Ofenmantels angeordnet werden kann. Hierdurch kann eine solche Anlage nachträglich so umgerüstet werden, daß sich im Betrieb erhebliche Brennstoffeinsparungen gegenüber dem ur­ sprünglichen Zustand erzielen lassen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden Drehrohr­ ofen mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner, wobei am Einfüllende eingebrachtes Rohprodukt eine seiner Trocknung und Aufheizung dienende Vorwärmzone durchläuft und hierauf in einer zum Auslaßende hinfüh­ renden Blähzone durch die vom Brenner erzeugte Hitze unter hohem Luftüberschuß zum Fertigprodukt gebläht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohprodukt beim Durchlaufen der Vorwärmzone durch einen oder mehrere dort angeordnete Brenner zu­ sätzlich beheizt und der Luftüberschuß aus der Bläh­ zone in diesen Brennern als Sekundärluft ausgenutzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem gerad­ linig-stufenlos durchgehenden, von einem Zylindermantel (61) umschlossenen Drehrohrofen (40, 50) mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden (46, 47) sowie in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner (48), dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder mehreren Stellen des Zylindermantels (61) Mantel­ brenner (41) fest angeordnet sind, die mit dem Drehrohrofen (40, 50) umlaufen und die mit ihrer Flammenaustrittsöffnung (62) in das Innere des Ofens hineinragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelbrenner (41, 51) zwischen Vorwärm- und Blähzone ange­ ordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (50) aus zwei unabhängig voneinander umlaufenden, koaxial aneinander anschließenden Drehrohren (52, 53) besteht, und der Mantelbrenner (51) so angeordnet ist, daß er die im ersten Drehrohr (52) gelegene Vorwärmzone (C) beheizt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelbrenner (51) auf dem Mantel des ersten Drehrohres (52) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (40) aus einem einzigen, ungeteilten, geradlinig durchgehenden Drehrohr besteht, und der Mantel­ brenner (41) auf dem Mantel des Drehrohres so angeordnet ist, daß er die Vorwärmzone (C) beheizt.