DE3542699A1 - Drehrohrofen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Drehrohrofen oder Trom­ melofen mit im Inneren des Drehrohrs bzw. im Inneren der Trommel angeordneten Fördereinrichtungen.

Drehrohröfen werden insbesondere in der Zementindustrie und für metallurgische Verfahren angewandt und ermöglichen die kontinuierliche Herstellung der gewünschten Produkte durch Feststoffreaktionen in einer gezielten Gasatmosphä­ re, die in der Regel im Gegenstrom zu dem zu behandeln­ den Reaktionsgut geführt wird. Normalerweise wird das Drehrohr gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet, so daß das Reaktionsgut unter der Einwirkung der Schwer­ kraft und der Drehbewegung des Drehrohrs nach und nach zum tieferliegenden Austrittsende des Drehrohrs gefördert wird.

Da die gezielte Förderung des Reaktionsguts durch das Drehrohr bei Drehrohröfen dieser Art nur in unzureichen­ der Weise gesteuert werden kann, hat es nicht an Versu­ chen gefehlt, hier Abhilfe zu schaffen.

So beschreibt die DE-OS 29 44 693 einen Müllpyrolyse-Dreh­ rohrofen, der im Inneren des Drehrohrs mit wendelförmigen Einbauten versehen ist, die fest mit dem Drehrohr verbun­ den sind, so daß es möglich wird, auch bei waagerechter Lagerung des Drehrohrs die gewünschte Förderung des Reak­ tionsguts durch das Drehrohr zu bewirken, da die fest mit der Innenseite des Drehrohrs verbundenen wendelförmigen Einbauten eine Transportspirale bilden. Wenngleich nach der Lehre dieses Standes der Technik auch ein Rückwärts­ transport des Reaktionsguts möglich ist, lassen sich An­ derungen der Fördergeschwindigkeit nur durch entsprechen­ de Änderungen der Drehgeschwindigkeit des Drehrohrs er­ reichen, so daß insoweit noch Verbesserungswünsche offen sind. Darüber hinaus ist bei den fest mit dem Drehrohr verbundenen wendelförmigen Einbauten das Anbacken von Ma­ terialien nicht zu vermeiden, so daß sich diesbezüglich ebenfalls Probleme ergeben.

Die DE-OS 26 42 294 beschreibt einen rotierenden Gefäßofen, d. h. einen Drehrohrofen, der in seinem Inneren ebenfalls mit einer Transportspirale versehen ist, die fest mit dem Drehrohr verbunden ist. Hierbei ergeben sich ähnliche Nachteile wie sie oben bereits angesprochen worden sind.

Gegenstand der DE-OS 25 38 356 ist eine Wärmebehandlungs­ vorrichtung mit einer zylinderförmigen Kammer, d. h. ein Drehrohrofen, an dessen Innenfläche des Dreh­ rohrs eine Schraube zur Materialförderung angeordnet ist. Diese Schraube ist zwar an der Befestigungseinrichtung relativ zur Innenfläche des Drehrohrs frei beweglich, um Beschädigungen der Schraube oder der Kammer aufgrund der bestehenden Temperaturunterschiede zu vermeiden. Sie wird aber durch die Befestigungseinrichtungen festgelegt, so daß auch sie sich nur gemeinsam mit dem Drehrohr bewegen läßt. Damit läßt auch die in dieser Weise ausgebildete Wärmebehandlungsvorrichtung die oben angesprochenen Nach­ teile erkennen.

Die DE-OS 30 25 716 beschreibt ebenfalls einen Drehrohr­ ofen, in dem das Gut während der Wärmebehandlung entlang einer wendelförmigen Bahn gefördert wird. Diese Bahn wird durch ein drehbares, wendelförmiges Reaktionsrohr gebil­ det, welches in dem eigentlichen Ofen angeordnet ist. Es handelt sich in diesem Fall somit um einen Drehrohrofen mit wendelförmigem Drehrohr. Auch diese Vorrichtung vermag aufgrund der Schwierigkeiten bei dem etwaigen Festbacken des Reaktionsguts an der Innenwandung des wendelförmigen Reaktionsrohrs und der Tatsache nicht zu befriedigen, daß auch hier keine von der Drehzahl des Drehrohrs unabhängi­ ge Förderung des Reaktionsguts möglich ist.

Schließlich beschreibt die DE-OS 33 05 249 eine Vorrich­ tung zur Durchführung der Pyrolyse eines Gemisches aus Müll und Kohle in Form eines feststehenden Tunnelofens, dessen Bodenflächen deckend aus mehreren nebeneinander­ liegenden Fördertrögen ausgebildet ist, in denen Schne­ ckenförderer verlagert sind, die das Material durch den Tunnelofen fördern und gleichzeitig durchmischen. Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil, daß sie konstruktiv sehr aufwendig ist und nicht die Vorteile der Steuerung der Temperaturverteilung und der Gasatmosphäre eines Drehrohrofens ermöglicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Nachteile des oben angesprochenen Standes der Technik zu überwinden und einen Drehrohrofen bzw. Trommelofen der eingangs angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß ein gezieltes Durchschleusen des Reaktionsguts durch das Dreh­ rohr, eine genaue Einstellung der Verweilzeit, eine beliebige Steue­ rung der Drehzahl des Drehrohrs und der Fördermenge sowie die Behand­ lung klebriger, pastöser und auch verkrustender Massen möglich wird.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Drehrohrofens gemäß Hauptanspruch. Die Un­ teransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungs­ formen dieses Erfindungsgegenstandes.

Die Erfindung betrifft somit einen Drehrohrofen mit im In­ neren des Drehrohrs angeordneten Fördereinrichtungen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß als Fördereinrichtung ei­ ne vom Drehrohr unabhängig antreibbare Förderschnecke vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist diese Förderschnecke mit einer Abstreif­ schnecke kombiniert, die mit der Förderschnecke im Ein­ griff steht und das daran anhaftende Reaktionsgut ab­ streift und gemeinsam mit der Förderschnecke angetrieben wird. Für diesen Fall ist es besonders bevorzugt, daß För­ derschnecke und Abstreifschnecke identische Abmessungen aufweisen im Hinblick auf das Verhältnis von Länge zu Durchmesser und die Steigung der Schneckenwindung sowie die Querschnittsform der einzelnen Schneckengänge. Mit Vorteil wird die Abstreifschnecke in der Weise ausgebil­ det, daß sie an der Form der Förderschnecke anliegt, um in dieser Weise das vollständige Abstreifen des an der Förderschnecke eventuell anhaftenden Reaktionsguts sicher­ zustellen.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, daß die vom Eingriffsbereich zwischen Förderschnecke und Abstreif­ schnecke abgewandten Außenseiten dieser Schnecken jeweils an der Innenwand des Drehrohrs anliegen, um in dieser Weise die Innenwand von eventuell anhaftendem Reaktions­ gut freizuhalten und eine deutliche Verbesserung der Durchmischung und Förderung des Reaktionsguts zu bewirken. Dabei kann die Abstreifschnecke räumlich beliebig zu der Förderschnecke angeordnet werden, wenngleich es bevorzugt ist, sie senkrecht oberhalb der Förderschnecke vorzuse­ hen, da sich hierdurch konstruktive Vorteile im Hinblick auf den Antrieb der beiden Schnecken ergeben und eine weitere Verbesserung der Durchmischung und Förderung des Reaktionsguts dadurch bewirkt wird, daß das mittels der Abstreifschnecke von der Innenwand des Drehrohrs bzw. von der Oberfläche der Förderschnecke abgestreifte Material wieder auf die Förderschnecke fällt und weiter umgewälzt und durch das Drehrohr gefördert wird.

Der erfindungsgemäße Drehrohrofen ist weiterhin vorzugs­ weise mit Einrichtungen versehen, mit denen das Drehrohr unabhängig von Förderschnecke und Abstreifschnecke ange­ trieben werden kann, wobei die Drehgeschwindigkeiten von Drehrohr einerseits bzw. Förderschnecke und Abstreifschne­ cke andererseits unabhängig voneinander gesteuert werden können, so daß es erfindungsgemäß möglich wird, eine ge­ zielte Bewegung des Reaktionsguts durch das Drehrohr mit entsprechender Verweilzeit in dem Drehrohrofen zu bewir­ ken. Darüber hinaus läßt durch eine entsprechende Steuerung der Bewegungen von Drehrohr einerseits und Förderschne­ cke und Abstreifschnecke andererseits bzw. ihren Abmessun­ gen der Materialdurchsatz durch den Drehrohrofen in einem wesentlich breiteren Bereich variieren als bislang mög­ lich. Darüber hinaus ist es möglich, die beiden Schnecken in Bereiche mit unterschiedlichen Steigungen aufzuteilen, um in dieser Weise die Verweilzeiten des Reaktionsguts ge­ zielt zu beeinflussen, so daß es bei Anwendung von außer­ halb des Drehrohrs angeordneten Heizzonen unterschiedli­ cher Temperatur möglich wird, das Material gezielten Tem­ peratur/Zeit-Zyklen zu unterwerfen.

Durch die erfindungsgemäße Heizung des Drehrohrs von au­ ßen und die unabhängig einstellbare Drehgeschwindigkeit von Drehrohr einerseits und Förderschnecke bzw. Abstreif­ schnecke andererseits gelingt es, die auf das Reaktions­ gut einwirkenden Parameter gezielt zu steuern und damit Reaktionen durchzuführen, die bislang in dieser Weise nicht oder nur schwer möglich waren. Insbesondere ermög­ licht die erfindungsgemäße Anordnung einer vom Drehrohr unabhängig antreibbaren Förderschnecke auch die Behand­ lung von klebrigem, pastösem oder verkrustendem Material, welches bislang in Drehrohröfen nicht behandelt werden konnte. Insbesondere trifft dies beispielsweise auf die Pyrolyse oder thermische Zersetzung von Kunststoffen zu, die in herkömmlichen Drehrohröfen wegen des Anklebens des Materials an der Ofenwandung nicht praktikabel ist. Durch die Anordnung der Förderschnecke innerhalb des Drehrohrs wird weiterhin ein wesentlich höherer Füllgrad des Dreh­ rohrofens möglich, was einen höheren Durchsatz bei kür­ zerer Drehrohrlänge oder Trommellänge ermöglicht. Durch den Einsatz der Förderschnecke in Form einer Doppelschne­ cke mit gemeinsam antreibbarer Abstreifschnecke wird ein gezielter Transport des Materials durch den Drehrohrofen auch im Fall von klebrigen, pastösen oder zähflüssigen Massen möglich. Durch eine entsprechende Gestaltung der Oberflächen von Förderschnecke und Abstreifschnecke kann eine weitere Verbesserung der Durchmischung des Materials erreicht und das Anhaften des Materials an der Förder­ schnecke verhindert werden, wodurch sich engere Verfah­ rensparameter einhalten lassen.

Schließlich ist es bevorzugt, nicht nur das Drehrohr, son­ dern auch die Förderschnecke und die Abstreifschnecke aus einem hitzebeständigen Material zu fertigen, welches ge­ genüber den in dem Drehrohrofen zu behandelnden Reak­ tionsteilnehmern inert ist, beispielsweise aus einem Ke­ ramikmaterial, einem hitzebeständigen inerten Metall oder einer entsprechenden Metallegierung oder dergleichen.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Drehrohrofens und

Fig. 2 eine Schnittansicht des in der Fig. 1 dargestell­ ten Drehrohrofens längs der Linie A-A.

Der in der Fig. 1 dargestellte Drehrohrofen umfaßt ein durchlaufendes Drehrohr 1, welches mit Ofenwicklungen 23 umgeben ist, die innerhalb des Ofenmantels 15 angeordnet sind. Die Ofenwicklungen 23 können sich gleichmäßig über die Innenwand des Ofenmantels 15 erstrecken, können je­ doch auch unterschiedlicherweise oder getrennt aufgebaut sein, um in dem Drehrohr 1 Reaktionszonen mit unter­ schiedlichen Temperaturbedingungen zu ermöglichen. Im Inneren des Drehrohrs 1 sind eine Förderschnecke 2 und eine Abstreifschnecke 3 vorgesehen, die im Eingriffsbe­ reich 4 miteinander kämmen. In dieser Weise wird erreicht, daß das eventuell an der Förderschnecke 2 anhaftende Reak­ tionsgut von der Abstreifschnecke 3 abgestreift wird und nach unten fallen kann. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind die Förderschnecke 2 und die Abstreifschnecke 3 geo­ metrisch gleichartig ausgebildet, so daß sie - wenn auch nur teilweise dargestellt - über die gesamte Länge im Ofenbereich miteinander kämmen können.

Da der erfindungsgemäße Drehrohrofen eine zur gezielten Förderung des Reaktionsguts dienende Förderschnecke 2 aufweist, ist es nicht notwendig, das Drehrohr geneigt gegenüber der Horizontalen anzuordnen, so daß eine gün­ stige horizontale Anordnung der gesamten Einrichtung mög­ lich ist.

Wie in der Fig. 1 dargestellt und aus der Fig. 2 noch deutlicher zu erkennen ist, ist die Abstreifschnecke 3 senkrecht oberhalb der Förderschnecke 2 angeordnet, was den Vorteil mit sich bringt, daß das im Eingriffsbereich 4 von der Förderschnecke abgestreifte Reaktionsgut senk­ recht nach unten fallen kann und weitergefördert und um­ gewälzt wird. Wie aus den Zeichnungen und insbesondere der Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist, liegen die Förder­ schnecke 2 einerseits bzw. die Abstreifschnecke 3 ande­ rerseits mit ihren vom Eingriffsbereich 4 abgewandten Au­ ßenseiten 5, 6 an der Innenwand 7 des Drehrohrs 1 an, so daß das dort eventuell anhaftende Material ebenfalls abge­ streift und weiter durch das Drehrohr bewegt wird.

Wie in der Fig. 1 weiterhin schematisch dargestellt, ist der Drehrohrofen mit Einrichtungen 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 zum unabhängigen Antrieb von Drehrohr 1 einer­ seits sowie Förderschnecke 2 und Abstreifschnecke 3 ande­ rerseits versehen. In dieser Weise wird mit Hilfe des Mo­ tors 8 über das Antriebskettenrad 9 und die Kette 10 die Förderschnecke 2 angetrieben, die über das Getriebe 12 mit der Abstreifschnecke 3 gekoppelt ist, so daß sich beide Schnecken mit gleicher Geschwindigkeit drehen. Mit Vor­ teil ist die Kette 10 auch noch über das Kettenrad 21 ge­ führt, mit der die nicht näher dargestellte Aufgabeschne­ cke angetrieben wird, die die Zudosierung des zu behandeln­ den Reaktionsguts aus dem Aufgabetrichter 19 in das Dreh­ rohr 1 sicherstellt. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Aufbau sind die Förderschnecke 2 und die Abstreifschne­ cke 3 an ihren Enden außerhalb des Ofenbereichs in den Wellenlagern 18 gelagert, während das Drehrohr 1 in den Drehrohrlagern 13 und 14 gelagert ist und mit Hilfe ei­ ner nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung ange­ trieben wird.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind die Förderschne­ cke 2 und die Abstreifschnecke in der Weise ausgebildet, daß auf den Schneckenwellen 16 bzw. 17 schneckenförmige, um die Wellen herumlaufende Schneckengänge angeordnet sind, welche mit Vorteil durch Aufwalzen eines entspre­ chend geformten Bandmaterials auf die Außenseite der Wel­ lenoberflächen hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schnecken durch entsprechende spanabhebende Bearbeitung eines Vollmaterials herzustellen.

Das von dem Aufgabetrichter 19 über die Aufgabeschnecke 20 in das Drehrohr 1 eingeführte Reaktionsgut wird mit Hilfe der Förderschnecke 2 und der Drehbewegung des Dreh­ rohrs 1 durch das Drehrohr geführt, wobei eventuell an dem Drehrohr 1 bzw. der Förderschnecke 2 anhaftendes Re­ aktionsgut von der Abstreifschnecke 3 abgestreift wird. In dieser Weise wird eine gezielte und beliebig regelba­ re Fördergeschwindigkeit des Reaktionsguts durch das Dreh­ rohr bis zur Auftragseinrichtung 22 ermöglicht. Bei der Reaktion des Materials wird im Inneren des Drehrohrs die für die Reaktion erforderliche Atmosphäre erzeugt, bei­ spielsweise durch Einblasen eines Inertgases oder eines Reaktionsgases im Gegenstrom zu der Förderrichtung des Reaktionsguts durch das Drehrohr.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auslegung des Drehrohr­ ofens wird es möglich, höhere Temperaturen in dem Dreh­ rohr zu erzeugen, wobei das Außenrohr schneller gedreht werden kann, um zu starke Temperaturunterschiede und/oder eine Beschädigung des Drehrohrs zu vermeiden. Weiterhin sind durch die Anordnung der Förderschnecke in dem Dreh­ rohr größere Durchmesser des Drehrohrs 1 möglich, was einen höheren Durchsatz bei gleichbleibend guten Reak­ tionsbedingungen ermöglicht. Schließlich ist es auch mög­ lich, durch Umschalten der Förderschnecke das Reaktionsgut rückwärts oder im Pilgerschritt durch das Drehrohr zu be­ wegen, wobei auch durch Umkehr der Drehrichtung des Dreh­ rohrs gezielte Bewegungsbedingungen des Reaktionsguts und damit gezielte Reaktionsbedingungen eingestellt werden können. Dabei wird durch die Anordnung der mit der För­ derschnecke 2 kämmenden Abstreifschnecke ein Anhaften des Materials an der Fördereinrichtung und der Drehrohrinnen­ seite vermieden, was wiederum gezielte Reaktionsbedingun­ gen und damit einheitlichere Produkte ermöglicht. Durch die Anordnung unterschiedlich ausgebildeter und getrennt geregelter Ofenwicklungen 23 ist, wie bereits angespro­ chen wurde, die Ausbildung unterschiedlich temperierter Reaktionszonen möglich, wobei durch den entsprechenden Be­ trieb der Förderschnecke 2 bzw. der Abstreifschnecke 3 ge­ zielte Verweilzeiten in den betreffenden Reaktionszonen möglich sind.

Wie oben bereits angesprochen, ist es möglich, die För­ derschnecke 2 bzw. Abstreifschnecke 3 in unterschiedlich ausgebildete Teilabschnitte aufzuteilen, die verschiede­ ne Steigungen aufweisen, um in dieser Weise die Verweil­ zeit des Materials in den unterschiedlich temperierten Reaktionszonen gezielt zu variieren.

Schließlich wird es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dreh­ rohrofens möglich, die Drehzahl des Drehrohrs 1 beliebig, beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 1 bis 5 min^-1 bei Drehrohrdurchmessern im Bereich von 800 bis 3000 mm zu variieren oder gar das Drehrohr ganz anzuhalten oder rückwärts laufen zu lassen, was bei entsprechender Varia­ tion der Schneckendrehzahl im Bereich von vorzugsweise 1 bis 10 min^-1 eine sehr starke Flexibilität des Drehrohr­ ofens ermöglicht, was dessen Einsatz auf den verschieden­ artigsten Gebieten zur Behandlung unterschiedlichster Ma­ terialien möglich macht.

Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Drehrohrofen für die thermische Behandlung von schlammartigen oder pa­ stösen Abfallstoffen, beispielsweise Tankrückständen, durch thermische Zersetzung dieser Materialien unter Luft­ ausschluß bei Temperaturen im Bereich zwischen etwa 350°C und 650°C zur Rückgewinnung von Energie bzw. wertvollen Rohstoffen und zur Reststoff- und Schadstoffminimierung. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Lehre ist darin zu sehen, daß die bei solchen Stoffen unvermeidba­ re Behinderung des Transports durch den Ofen durch sich bildende Klebephasen mit Hilfe der Förderschnecke und durch den Selbstreinigungseffekt der Doppelschnecke über den formschlüssigen Kontakt von Förderschnecke und Ab­ streifschnecke erreicht wird.

Claims (7)

1. Drehrohrofen mit im Inneren des Drehrohrs angeord­ neten Fördereinrichtungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fördereinrichtung eine vom Drehrohr (1) unabhängig antreibbare Förderschnecke (2) vorgesehen ist.

2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine mit der Förderschnecke (2) in Eingriff stehende und mit ihr gemeinsam antreibba­ re Abstreifschnecke (3).

3. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Förder­ schnecke (2) und die Abstreifschnecke (3) identische Ab­ messungen aufweisen.

4. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die vom Eingriffsbereich (4) abgewandten Außenseiten (5, 6) von Förderschnecke (2) bzw. Abstreifschnecke (3) an der In­ nenwand (7) des Drehrohrs (1) anliegen.

5. Drehrohrofen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifschnecke (3) oberhalb der Förderschnecke (2) angeordnet ist.

6. Drehrohrofen nach den Ansprüchen 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch Einrichtungen (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) zum unabhängigen Antrieb von Drehrohr (1) einerseits sowie Förderschnecke (2) und Abstreif­ schnecke (3) andererseits.

7. Drehrohrofen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (2) und die Abstreifschnecke (3) aus einem hitzebeständigen und gegenüber den in dem Drehrohr­ ofen zu behandelnden Reaktionsteilnehmern inerten Mate­ rial bestehen.