DE486447C - Verfahren zum Einschmelzen von Rohstoffen oder Gemischen solcher, insbesondere fuer die Glaserzeugung - Google Patents

Verfahren zum Einschmelzen von Rohstoffen oder Gemischen solcher, insbesondere fuer die Glaserzeugung

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DE486447C
DE486447C DEP46471D DEP0046471D DE486447C DE 486447 C DE486447 C DE 486447C DE P46471 D DEP46471 D DE P46471D DE P0046471 D DEP0046471 D DE P0046471D DE 486447 C DE486447 C DE 486447C
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B3/00Charging the melting furnaces
    • C03B3/02Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet
    • C03B3/026Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet by charging the ingredients into a flame, through a burner or equivalent heating means used to heat the melting furnace

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

  • Verfahren zum Einschmelzen von Rohstoffen oder Gemischen solcher, insbesondere für die Glaserzeugung Rohstoffe oder Gemische von solchen, insbesondere für die Glaserzeugung, wurden bisher inÖfen eingeschmolzen, indenen das Schmelzgut absatzweise oder ununterbrochen eingetragen wurde und in denen es dann in mehr oder weniger ruhendem Zustand durch Hitze eingeschmolzen und verflüssigt wurde. Die geringe Wärmeökonomie solcher Öfen führte bereits zu dem Vorschlag, das Rohgut in feiner Verteilung und in freiem, gegebenenfalls in beschleunigtem Fall fortlaufend in eine von den Heizgasen durchspülte Schmelzkammer einzuspeisen. Das Rohgut wurde hierbei durch Wirbelung gegen die Wand der Schmelzkammer geschleudert und an dieser herablaufen gelassen.
  • Abgesehen von der Unmöglichkeit, die Schleudervorrichtung für das Schmelzgut an oberster und heißester Stelle der Schmelzkammer betriebssicher betreiben zu können, wird bei diesem bekannten Vorschlag das Schmelzgut nur geringe Zeit zur unmittelbaren Aufnahme der Wärme aus den Heizgasen erhalten und sich im übrigen entlang der Wand einer Schmelzkammer bewegen, die verhältnismäßig große Umfläche haben muß und dementsprechend große Wärmestrahlungsverluste bedingt; denn selbstverständlich muß diese Schmelzkammer um den Schleudertrichter herum hinreichend groß sein, damit das Schmelzgut überhaupt geschleudert werden kann.
  • Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß das Rohgut in breitem Strom der Einwirkung der gegen diesen gerichteten Heizgase ausgesetzt wird und mit diesem im Gleichstrom weiterfließt, bis es vollständig niedergeschmolzen ist. Die Heizgase und deren Flammen umhüllen also das Schmelzgut auf breiter Zone und geben an dieses unmittelbar konzentrierte Wärme ab, geleiten darüber hinaus aber auch als Träger der Wärme das Schmelzgut auf seinem weiteren Wege und decken alle auftretenden unvermeidlichen Wärmeverluste unmittelbar, ohne daß die hierzu erforderliche Wärme dem Schmelzgut wieder entzogen und dieses hierbei abgekühlt würde. Wird das Schmelzgut in möglichst kleiner Stückform und dünner Schicht bewegt, so wird diese von den Heizgasen allseitig vollkommen durchdrungen, gleichsam jedes Stück von den Heizgasen umspült und rasch niedergeschmolzen, ohne daß mechanische Vorrichtungenzum Schleudern des Schmelzgutes und Erzeugung einer kreisenden Heizgasbewegung erforderlich wären. Durch Mitleitung der Heizgase im Gleichstrom mit dem Schmelzgut durch Schmelzkanäle, welche gegen die Horizontale gering geneigt sind, wird das Niederschmelzen auch größerer Stücke der einzuschmelzenden Stoffe gewährleistet, da durch diese Schmelzkanäle geringer Schräge gleichsam die Zone konzentrierter Wärme räumlich vergrößert und die Zeitdauer der Einwirkung auf das Schmelzgut verlängert wird.
  • Da die Erfindung auch die einfachste mechanische Ausführung des Schmelzofens ermöglicht, insbesondere ohne bewegte.Teile in der Nähe der heißesten Zonen, können Heizgase mit hoch gespannter Wärme, also höchsten Temperaturen, angewendet werden. Der Durchsatzraum kann andererseits sehr klein gehalten werden und bei gleicher stündlicher Schmelzleistung einen Bruchteil des Raumes eines Ofens mit ruhendem oder umhergeschleudertem Inhalt beanspruchen. Infolgedessen werden bei Durchführung der Erfindung auch die Strahlungs- und Leitungsverluste geringer ausfallen als bei den bekannten Schmelzöfen.
  • Des weiteren kann das Verfahren nach der Erfindung selbsttätig der jeweils erforderten Leistung angepaßt werden, ohne die Wärmewirtschaft zu verschlechtern. Die Schmelzzone kann nämlich ohne weiteres verbreitert oder verkleinert werden durch Zu- oder Abschalten von Brennern; ebenso können mehrere Schmelzräume oder Kanäle parallel betrieben und von diesen einige zu- oder abgeschaltet werden, je nach Bedarf an geschmolzenem Gut.
  • Die im Gleichstrom mit dem Schmelzgut geführten Heizgase sorgen nicht nur für ein sicheres, vollkommenes Niederschmelzen des Gutes, sondern können anschließend hieran in den Läuterraum und gegebenenfalls Arbeitsraum übergeführt werden. Sollten dann die Temperaturen der Gase wegen ihrer kräftigen Ausnutzung in der Schmelzzone nicht mehr ausreichen, so können nach Bedarf Zusatzheizungen in den nachgeschalteten Räumen vorgesehen werden. Erst nach dieser weitgehenden Ausnutzung der Heizgase werden diese in Regeneratoren oder Rekuperatoren eingeleitet, wo sie den Rest ihrer Wärme zur Vorwärmung von Brennstoff oder Verbrennungsluft usw. nutzbringend abgeben können.
  • Die Erfindung sei an Hand des schematischen Ausführungsbeispiels der Zeichnung näher erläutert.
  • Abb. x ist ein lotrechter Querschnitt. Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt. Abb. 3 zeigt eine Änderung.
  • In Abb. i ist i eine schräge Führung für das Schmelzgut, die beispielsweise als geschlossene, schrägliegende Kammer rechteckigen, quadratischen oder runden Querschnittes ausgeführt sein kann und deren Wandungen 2 aus feuerfestem Werkstoff hergestellt oder mit solchem ausgekleidet sind. In eine Öffnung 3 dieser Führung mündet eine Aufgebevorrichtung 4 für das Rohgut ein. Das obere Kopfende 5 der Führung i mündet in einen Raum 6 ein, der als Zuführungsraum für die Heizgase oder als Brennraum ausgebildet ist. Im ersteren Fall können die Heizgase auch unmittelbar in das Kopfende 5 und zweckmäßig durch Regel- und Absperrvorrichtungen zugeführt werden. Im Beispiel ist aber ein Brennraum angenommen, in dem Düsen 7 angeordnet sind, in welche der gasförmige oder flüssige Brennstoff mittels eines Zuleitungsrohres 8 durch eine Regel- oder Absperrvorrichtung 9 eingeleitet wird. Die Verbrennungsluft ist in diesem Beispiel auf mehrfache Weise zugeführt. Einerseits durch eine Leitung io, welche durch ein Absperr- oder Regelorgan 1i vorgewärmte Verbrennungsluft einläßt. Ferner ist in einer Wand des Brennraumes 6 eine Öffnung 12 frei gelassen, die durch einen Schieber 14 mehr oder weniger geöffnet werden kann; hierzu ist an der Wand des Brennraumes 6 z. B. ein Handrad 15 vorgesehen, das mittels einer Schraubenspindel 16 den Schieber 14 bei Drehung des Handrades in der einen oder anderen Richtung hebt oder senkt. Natürlich kann auch ein Mischen des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft in der Düse 7 stattfinden oder es können Brennstoff- und Verbrennungsluft durch die Düse eingeleitet und nach dem Austreten aus dieser gemischt werden.
  • Es entsteht daher am Kopfende 5 der Führung i eine Flamme höchster und einstellbarer Hitze, die in die Führung i eintritt. Die Düsen 7 können auch in das Kopfende 5 selbst vorgeschoben sein oder betriebsmäßig vorgeschoben werden, so daß man es in der Hand hat, an welcher Stelle die Flamme größter Hitze zustande kommen soll.
  • Durch die Vorrichtung 4 werden die Rohstoffe oder deren Gemische in die Führung i eingetragen. Im Beispiel der Zeichnung ist angenommen, daß hierzu ein Förderband 17 verwendet ist, auf das die Rohstoffe aufgebracht werden. Die Auflieferung der Rohstoffe kann in beliebiger Weise erfolgen; sollte die Stückgröße ungeeignet sein, so können auch Zerkleinerungsvorrichtungen, z. B. Kollergänge, vorgesehen werden, aus denen die Rohstoffe in geeigneter Stückform mittelbar oder unmittelbar auf das Förderband oder in die Führung 4 selbst abgeliefert werden.
  • Es ist n;imlich zur Erzielung möglichst großer Wirkungssteigerung zweckmäßig, möglichst kleine Stückform zu wählen; unter Umständen kann es empfehlenswert sein, die Rohstoffe zu mahlen, bevor sie in die Schmelzzone eingetragen werden.
  • Um die Menge der eintretenden Rohstoffe entsprechend dem augenblicklichen Erfordernis an eingeschmolzenem Gut in der Läuterkammer oder der sonstigen Entnahme- oder Weiterverarbeitungsstelle anpassen zu können, sind im Beispiel der Abb. i Schieber 18, 1g über der Eintrittsöffnung der Führung 4 vorgesehen, die gleichzeitig aufeinander zu- oder voneinander fortbewegt werden können und dementsprechend eine größere oder kleinere Schlitzbreite frei lassen.
  • Die Rohstoffe fallen auf die gewölbte Fläche 2o der Führung 4 und rieseln über diese in entsprechend breiter Schicht zur Öffnung 3. Um diese Schicht möglichst gleichmäßig über die Fläche 2o zu verteilen, können auch auf dieser Führungsrippen angeordnet sein. Der durch die Öffnung 3 in mehr oder weniger dünner und entsprechend breiter Schicht eintretende Rohstoff gelangt unmittelbar in die Zone größter Hitze der aus dem Brennraum 6 eintretenden Flammen. Durch Wahl entsprechender Stückgrößen, Durchströmgeschwindigkeiten und Höhen der eintretenden Schicht kann erreicht werden, daß die Rohstoffe entweder sofort auf ihrem Wege von der Öffnung 3 auf die untere Fläche 21 der Führung i niedergeschmolzen werden oder daß das vollständige Niederschmelzen zumindest erfolgt, wenn die Rohstoffeim Gleichstrom mit den Verbrennungsgasen durch die Führung i herabfließen und in flüssigen Zustand übergeführt sind, bevor sie in die Läuterkammer o. dgl. 22 eintreten. Man kann auch zur Erzielung derselben Wirkung die Führung i entsprechend lang ausführen.
  • Es ist klar, daß die Rohstoffe beim Durchtritt durch die heiße Zone, wobei sie gleichsam durch die Öffnung 3 herabrieseln in nicht zusammenhängender Schicht, von den Heizgasen vollständig umspült und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Stücken von den Heizgasen vollständig durchdrungen werden.
  • Die Bahn 2o ist aus mehrfachen Gründen gewölbt gewählt. Einmal wird hierdurch die obere Eintragöffnung 23 der Führung q. der unmittelbaren Einwirkung der Heizgase entzoäen; dann aber wird auch hierdurch erreicht, daß die aufgelieferten Rohstoffe vor dem Eintritt in die heiße Schmelzzone eine breite und dünne Schicht bilden.
  • Es kann in der Führung q. ein weiteres Paar ven Schiebern 24,,-,5 angeordnet werden, die ebenso wie die Schieber 18, ig aufeinander zu-oder voneinander fortbewegt werden können. Diese Schieber haben den Zweck, eine Art Speisung in Absätzen zu ermöglichen. Es werden nämlich die Schieber 2.4, 25 geschlossen, wenn die Schieber 18, ig offen sind, und umgekehrt. Bei offenen Schiebern 18, ig fallen die Rohstoffe auf die geschlossenen Schieber 2.4, 25 und füllen den Raum zwischen diesen und den oberen Schiebern 18, ig aus. Hierauf werden die oberen Schieber geschlossen und die unteren auf entsprechende Schlitzbreite geöffnet, so daß die Rohstoffe nunmehr durch diesen Schlitz zur Öffnung 3 und in die Schmelzzone gelangen. Hierdurch wird auch erreicht, daß keinesfalls kalte Luft von außen in die heiße Schmelzzone gelangen kann. Natürlich kann derselbe Erfolg auch erreicht werden bei ununterbrochenem Betrieb durch Anwendung einer Förderschnecke 35 in der Führung q., wie in Abb. ia angedeutet ist. Die Schnecke 35 wird durch geeignete Mittel, beispielsweise über ein Kardangelenk 26 und eine von außen angetriebene Welle 27, in dauernde Drehung mit einstellbarer Geschwindigkeit und dementsprechender Förderleistung versetzt. Die Heizgase strömen aus der Führung i durch die Läuterkammer 22, bestreichen dort die Oberfläche der angesammelten Schmelze 28 und treten durch eine oder mehrere Öffnungen ag aus. Sie werden hierauf entweder in einen Weiterverarbeitungsraum geleitet oder außen um die Wandungen der Läuterkammer 22, der Führung i und gegebenenfalls des Brennerraumes 6 herumgeführt zwecks Erhöhung der Wärmeisolation und sodann entweder ins Freie abgelassen oder Regeneratoren oder sonstigen Verwendungszwecken zur Verwertung der Restwärme zugeführt.
  • Zur Regelung der Leistung können zwei oder mehrere Führungen i in Parallelschaltung angewendet werden. Der schematische Schnitt der Abb. 2 zeigt einen Fall mit zwei solchen Führungsrinnen. Ist volle Leistung erwünscht, so werden beide Rinnen i, i, beschickt und die Düsen 7, 7,, sind in Tätigkeit samt den zugehörigen Zuführungen von Verbrennungsluft. Soll nur die Hälfte der Leistung erzielt werden, so werden beispielsweise die Düsen 7 " durch Absperrorgane g," abgestellt, ebenso auch die Verbrennungsluft usw., und nur die Führung i bleibt somit in Tätigkeit. Zweckmäßig wird auch der Brennraum durch eine feste Wand 3o oder einen Schieber in zwei Teile 6, 6, getrennt. Es ist klar, daß man auf gleiche eise auch eine größere Anzahl von Führungen und Brennräumen, gegebenenfalls an verschiedenen Seiten der Läuterkammer 22, anordnen kann, um eine weitere Abstufung der Leistung zu erzielen.
  • In Abb. 3 ist gezeigt, wie man bei einer einzelnen Führung i eine Einstellung der Leistung erzielen kann. Die Eintrittsöffnung 3 ist in Draufsicht dargestellt und kann durch Schieber 31, 32, die in der früher beschriebenen Weise aufeinander ziz- und voneinander fortbewegt werden können, mehr oder minder abgeschlossen werden. Entsprechend wird auch eine mehr oder minder breite Schicht des einströmenden Rohstoffes eingestellt. Zur Regelung der Schichthöhe dienen die früher beschriebenen Mittel (Schieber 18, ig und 2q., 25). Gleichzeitig und zweckmäßig in selbsttätiger Abhängigkeit werden auch die Düsen 7, 7-, 76, 7,, zu- und abgeschaltet. Ist die Öffnung 3 vollständig freigelegt durch Auseinanderschiebender Schieber, so werden sämtliche Düsen angestellt sein. Ist aber die Schlitzbreite verringert, so werden beispielsweise die beiden äußeren Düsen 7, 7, durch Abschließen oder Abdrosseln der Organe g, g, außer Betrieb gesetzt oder deren Leistung verringert, während diemittlerenDüsen durch die vollständig offenen Organe g2, 9b mit voller Leistung gespeist werden.
  • Gleichzeitig mit dem Einstellen der Schichthöhe durch die Schieber 18, ig oder 2q., 25 oder dem Regeln der Drehgeschwindigkeit der Eintragsschnecke 35 kann auch die Hitze durch mehr oder minderes Öffnen der Speiseorgane g, 1i, _¢ für die Verbrennung geregelt werden. Zweckmäßig wird auch dies in selbsttätiger Abhängigkeit beispielsweise durch ein einziges Bedienungsorgan herbeigeführt.
  • Wenn im früheren der Raum z2 als Läuterkammer bezeichnet wurde, wobei insbesondere an das Schmelzen von Glas gedacht ist, so ist es klar, daß dieser Raum im allgemeinen als Sammelraum dient. Er kann daher in gewissen Fällen gleichzeitig Arbeitsraum oder auch mir Aufbewahrungsraum sein, in ihm können andere, auch chemische oder mechanische Umsetzungs- oder Veredelungsvorgänge durchgeführt werden.
  • An Stelle einen Sammler zu verwenden, aus dem erst die Schmelze zur Weiterverarbeitung entnommen wird, kann das geschmolzene Gut auch unmittelbar formgebenden Gerätschaften zugeführt werden, so z. B. kann es unmittelbar in eine Gießform eingelassen werden. Außerdem kann es aber auch in eine vorteilhaft der Endform ähnliche Zwischenform gebracht werden, also vorgeformt werden. Falls erforderlich, kann die Schmelze dann auf dem Wege zu diesen Formgebungsvorrichtungen künstlich gekühlt werden; auf jeden Fall behält aber dann die Schmelze einen Teil der ihr während des Schmelzvorganges zugeführten Wärme.

Claims (3)

  1. PATENT ANSP 1211CII li: i. Verfahren zum Einschmelzen von Rohstoffen oder Gemischen solcher, insbesondere für die Glaserzeugung, bei dem das Rohgut in feiner Verteilung und in freiem, gegebenenfalls beschleunigtem Fall fortlaufend in eine von den Heizgasen durchspülte Schmelzkammer eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohgut in breitem Strom der Einwirkung gegen diesen gerichteter Heizgasstrahlen aussetzt und mit diesen im Gleichstrom weiterfiießen läßt, bis es vollständig geschmolzen ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieDurchtrittsgeschwindigkeit der zu schmelzenden Stoffe durch die Schmelzkammer durch Änderung der Fallhöhe oder Erteilung einer regelbaren Anfangsgeschwindigkeit geregelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbreite öder -höhe der zu schmelzenden Stoffe beispielsweise durch Schieber (i8, ig und 2q., 25) eingestellt wird. q.. Verfahren nach Anspruch a oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig und zweckmäßig selbsttätig mit der Regelung der Durchtrittsgeschwindigkeit oder der Menge bzw. Schichtbreite oder -höhe der durch die Schmelzzone sich hindurchbewegenden Stoffe auch eineRegelung der Wärmemenge beispielsweise durch Zu- oder Abschalten oder durch Drosseln der Brennstoff- und Luftzuführungen erfolgt. 5. Einrichtung zur Ausübung eines Verfahrens nach Anspruch i bis q., gekennzeichnet durch eine oder mehrere mäßig geneigte, als Schmelzkanäle dienende Führungen (i) rechteckigen, quadratischen oder abgerundeten Querschnittes, in welche die Heizgase oder die""- Brennerflammen sowie die zu schmelzenden Stoffe eingeleitet werden. 6. Einrichtung zur Ausübung eines Verfahrens nach Anspruch i bis q, gekennzeichnet durch eine Förderschnecke (35) vorzugsweise einstellbarer Drehgeschwindigkeit für das Schmelzgut in der Zuführung (q.) zur heißen Zone. 7. Einrichtung zur Ausübung eines Verfahrens nach Anspruch i bis q., gekennzeichnet durch Verbrennungskammern oder Brenner, die zu-, abschaltbar oder drosselbar sind. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkanäle (Führungen i) zu- und abschaltbar sind.
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