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Verfahren zum Brennen von Zement, Kalk, Magnesit u. dgl. im Drehofen.
Beim Drehofen unterscheidet .man die drei hauptsächlichsten ;Zonen: die Vorwärmzone,
die Entsäuerungszone und :die -Sinterzone.
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In der Vorwärmzone wird das Rohgut bis auf etwa goo° vorerhitzt. In
derEntsäuerungszone erfolgt dann die Austreibung der Kohlensäure aus der Rohmasse,
und in der Sinterzone findet schließlich die iSinterung des Klinkers statt. Die
einzelnen Zonen sind nicht scharf abgegrenzt, sondern gehen vielmehr ineinander
über, da beispielsweise die Entsäuerung der Rohmasse bereits etwas vor goo° ;beginnt
und auch über goo° stattfindet. Immerhin wird man die Grenze dort zu suchen haben,
wo die Rohstoffe etwa goö° besitzen, da erst .bei dieser Temperatur von einer wirksamen
Austreibung der Kohlensäure gesprochen werden kann. Das bedeutet aber anderseits
auch, daß die aus der Entsäuerungszone in die Vorwärmzone .abziehenden Gase mindestens
eine Temperatur von i ioo° besitzen müssen. Rechnerisch ist nun nachzuweisen, daß
besonders beim Trockenverfahren die aus der Entsäuerungszone in die Vörwärmzone
mit iioo° übertretenden .Gase bei den jetzt üblichen Verfahren einen wesentlich
höheren Wärmeinhalt besitzen, als zur Vorwärmung der Rohmasse in der Vorwärmzone
notwendig ist. Die Folge davon ist, daß die überschüssige Wärme am Einlaufende des
Ofens mit den Abgasen zum Schornstein entweicht. Aus diesem unnötig !hohen Wärmeinhalt
der Abgase erklärt sich auch die ;bei Zementdrehöfen beobachtete außerordentlich
hohe Temperatur der Abgase. :Der unnötig hohe Wärmeinhalt der Abgase verursacht
im wesentlichen die allgemein anerkannte Unwirtschaftlichkeit des Drehofens.
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Aus obigerBetrachtung geht hervor, daß in dem Drehofen an der Übergangsstelle
von der Entsäuerungs- zur Vorwärmzone die Temperatur der Feuergase etwa iioo° betragen
muß. Eine Herabsetzung der Temperatur würde den Drehofen sofort aus seinem Beharrungszustand
bringen. Da nun aber die Aufgabe gelöst werden muß, den Wärmeinhalt der aus der
Entsäuerungszone in die Vorwärmzone übertretenden Feuergase zu verringern, ohne
die'Temperatur von iioo° herabzusetzen, so bleibt nur der eine Weg .offen, die aus
der jEntsäuerungszone in die Vorwärmzone übertretende Abgasmenge zu verringern.
Hierbei ist aber zu 'beachten, .daß trotz der Herabsetzung der Abgasmenge die gleiche
Menge an Wärme in der Sinterzone und in der Entsäuerungszone von den Abgasen an
die zu brennenden Stoffe abgegeben werden muß. Diesen beiden Bedingungen kann man
nur dadurch genügen, daß man die zur Verbrennung benötigte Luft hoch erhitzt. Geschieht
dieses, so tritt :gewissermaßen eine Wechselwirkung zwischen Brennstoffbedarf und
Luftmenge und Lufterhitzung ein. Steigert man beispielsweise die Erhitzung der Luft,
so wird dadurch eine geringere Menge an Kohlenstaub benötigt, da die Verbrennungsluft
die dieser Verringerung entsprechende Wärmemenge selbst mit in den Ofen hineinnimmt.
Durch die verringerte Brennstoffmenge ,wird aber anderseits die zur
Verbrennung
benötigte Luftmenge herabgesetzt. Es läßt sich rechnerisch nachweisen, daß bei einer
in dieser Weise gesteigerten Erhitzung der Verbrennungsluft man eine außerordentliche
Herabsetzung der Verbrennungsgasmnenge erzielen kann, ohne die Temperatur der aus
der Entsäuerungs- in die Vorwärmzone überströmenden Gase herabzusetzen und ohne
die Wärmeabgabe in der Sinterzone und der -Kalzinierzone zu vermindern. Rechnerisch
läßt sich zeigen, daß die wirksame Ersparnis erst bei einer V orwärmung der Luftbei
etwa 5oo° und darüber ,eintritt.
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Die entsprechend den vorstehenden :Erläute, rungen herabgesetzte Gasmenge
bedeutet auch eine geringere Luftmenge, (bezogen auf i kg erzeugten Klinker. .Rechnerisch
läßt sich nachweisen, daß die Luftmenge bei über 500° erhitzter Luft und bei Anwendung
eines geringen Luftüberschusses zur Verbrennung so gering wird, daß zu ihrer Vorerhitzung
die in den Klinikern enthaltene Wärme von etwa 300 W. E. pro Kilogramm ausreichen
würde. In den Kühlernder jetzt üblichen.Bauart würde sich allerdings eine Erhitzung
auf so hohe Temperaturen nicht durchführen lassen, da die Luft sieh hierbei nicht
in genügend enger Berührung mit den glühenden Klinikern befindet. Die Vorerhitzung
der Luft auf über 500° wird deshalb in sogenanntenSchachtkühlern bewirkt, bei welchen
die Luft in den unteren Teil des Schachtes eintritt und durch die Klinkersäule geblasen
wird, wodurch sie sich allmählich an den Klinkern .erhitzt und den Kühler etwa dort
verläßt, wo die Kliniker aus dem Ofen .mit etwa iooo° und mehr herausfallen. Durch
die innige Berührung zwischen Luft und Klinker ,kann eine Erhitzung erzielt «-erden,
die wenige ioo° unter der Temperatur der aus dem Ofen austretenden Klinker liegt.
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Die hohe Vorerhitzung der Luft bringt je-
doch für den Betrieb
des Drehofens einen erheblichen Nachteil mit sich. Dies ist die außerordentlich
hohe Temperatur, die durch die Einführung der erhitzten Luft bei der \'erbremiung
mit geringstem Luftüberschuß in der Sinterzone entsteht. Kein Drehofen normaler
Bauart würde dieser hohen Temperatur gewachsen sein. Außerdem ist diese hohe Temperatur
zur Durchführung der Sinterung nicht nötig. Die Klinker sintern bei i4.25°, während
die Temperatur der Flammgase bei Anwendung von hocherhitzter Luft auf i8oo° und
mehr steigt.
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Zweck dieser Erfindung ist nun die Herabsetzung der durch die Anwendung
hochvorerhitzter Luft bewirkten hohen Temperatur auf ein zulässiges Maß. Dies wird
dadurch erreicht, daß man den Brennstoff mit einer genügenden Menge des zu brennenden
Stoffes vermischt. Das Zusetzen von zu brennendem Rohstoff zumBrennstoff ist zwar
an sich bekannt, jedoch wird dabei als Verbrennungsluft keine hocherhitzte Luft
verwendet. Anderseits ist es bekannt, in einen Drehofen hocherhitzte Luft einzuführen,
aber ohne daß dem Brennstoff zu brennender Rohstoff beigemischt wird.
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Die Erfindung bringt die Vereinigung dieser beiden Maßnahmen. Erst
durch die Vereinigung wird die neue Wirkung erzielt.
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V ermischt man nämlich Brennstoff mit einer genügenden Menge des zu
brennenden Rohstoffes oder eines diesem Rohstoff in der chemischen Zusammensetzung
ähnlichen Stoffes, so wird durch diesen künstlich erhöhten Aschengehalt die Temperatur
der Verbrennungsgase einerseits durch den Wärmebedarf zur Anwärmung des Rohstoffes
auf -die Verbrennungstemperatur und anderseits, beispielsweise Oheim Zementbrennen,
durch die Anwärmung und Verdampfung der Kohlensäure erheblich herabgedrückt. Die
in dem Rohstoff enthaltene Kohlensäure entspricht hierbei gewissermaßen dein obenerwähnten
Wassergehalt des Brennstoffes. Der so mit dem Brennstoff eingeführte Rohstoff fällt
als entsäuerte Asche in der Entsäuerungszone nieder und bewegt sich von da mit den
übrigen Rohstoffen zur Brenn-bzw. Sinterzone. Durch die teilweise Einführung des
Rohstoffes als ' Aschegehalt des Brennstoffes kann demnach die Temperatur in der
Sinterzone auf das zulässige Maß herabgesetzt werden, ohne daß das Gesamtgewicht
der aus der Entsäuerungszone abziehenden Verbrennungsgase verändert wird.
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Durch das den Erfindungsgegenstand bildende Verfahren wird also ermöglicht,
dem Drehofen die Vorteile hocherhitzter Verbrennungsluft zuzuwenden unter Ausschaltung
der bisher aufgetretenen nachteiligen Wirkungen.