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Ofen zur Trockendestillation von Brennstoffen mit Rühreinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Schüttgut,
insbesondere Öfen oder Retorten für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus kohlenstoffhaltigem
Gut, wie Kohle, Ölschiefer o. dgl. durch trockene Destillation. Derartige Vorrichtungen
sind vielfach in der Weise ausgebildet, daß das Gut während der Wärmebehandlung
auf ringförmigen Flächen durch nachgiebige Rührvorrichtungen bearbeitet wird. Die
Erfindung hat zum Ziel, diese Rührvorrichtungen so auszugestalten, daß durch besonders
sorgfältiges Rühren, Fördern und Verteilen die Behandlung des Gutes beschleunigt
und die Bildung von Ansätzen und Klumpen oder ähnliche störende Erscheinungen vermieden
werden.
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Erfindungsgemäß sind für eine jede Gutträgerfläche mehrere Rührer
derart zu einer Einheit verbunden; daß die einzelnen für sich nachgiebigen Rührer
im wesentlichen durch ihr Eigengewicht aufliegen und sich gegenseitig führen. Dadurch
wird ferner erreicht, daß die Rührer allen Unebenheiten und Änderungen der Lage
und Form der in Frage kommenden Teile des Ofens oder der Retorte folgen oder diesen
ausweichen können, so daß durch derartige Zufälle, die z. B. aus der ungenauen Anfertigung
des Ofens oder der Retorte sich ergeben oder durch den Einfluß der Hitze bedingt
sein können, die Wirkung des Rührwerkes nicht beeinträchtigt wird. Die Form der
Rührer kann so gewählt werden, daß die Rührer auch noch durch ihre Einwirkung auf
das Gut in ihrer vorgeschriebenen Lage zu der Gutträgerfläche gehalten werden und
daß sie das Gut nach Art eines Pfluges umwenden. Das Gut wird auf jeder Trägerfläche
durch die Rührer vorteilhaft so geführt, daß es von dem äußeren Rande der Trägerfläche,
auf den es aufgegeben wird, nach dem inneren Rande und von dä'esem wieder zurück
nach der Peripherie bewegt wird, an der Öffnungen oder Ausschnitte vorgesehen sind,
durch die das Gut auf eine tiefer liegende Gutträgerfläche befördert oder ausgetragen
werden kann. Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, daß durch das Rührwerk
das Gut ringsum über die ringförmigen Trägerflächen geführt wird, wobei das Rührwerk
gleichzeitig nach Art eines Pfluges das Gut umwendet, so daß jede Ansatzbildung
auf den Gutträgerflächen vermieden und eine genügend starke und gleichmäßige Erhitzung
gewährleistet wird. Jede .Gutträgerfläche kann mit einem oder mehreren Rührwerken
gemäß der Erfindung ausgestattet sein. Die einzelnen Rührer liegen zweckmäßig in
geneigter, d. h. nicht radialer Richtung und können in ihrer Lage zueinander
durch
Zwischenstücke gehalten werden, so daß sie gewissermaßen einen nachgiebigen Ring
oder eine endlose Kette bilden. Die erforderliche relative Bewegung zwischen den
Gutträgerflächen o. dgl. und dem im wesentlichen durch sein eigenes Gewicht darauf
lastenden Rührwerk gemäß der Erfindung kann entweder durch Bewegung bzw. Drehung
der Rühreinrichtung oder der Gutträgerfläche oder beider Vorrichtungen hervorgerufen
werden. Z. B. können die Rühreinrichtungen mit geeigneten Stäben oder anderen Zwischenstücken
an einem Rahmen befestigt werden, der die Gutträgerflächen z. B. konzentrisch umschließt.
Der Rahmen ist drehbar und zieht daher, wenn in Drehung versetzt, die ganze Rührwerkseinrichtung
auf den Gutträgerflächen entlang.
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Die Befestigung von Rührern an einem drehbaren, eine Reihe von übereinander
angeordneten Gutträgerflächen konzentrisch umgebenden Rahmen ist an sich bekannt.
Bisher wurde jedoch jeder Rührer einzeln für sich und starr mit dem Rahmen verbunden.
Er lag auch im Gegensatz zur. Erfindung nicht mit seinem Eigengewicht auf der Gutträgerfläche
auf bzw. war nicht in sich nachgiebig, so daß die gute Rührwirkung gemäß der Erfindung
sich nicht mit den bekannten Einrichtungen erreichen ließ.
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Die Gutträgerflächen gemäß der Erfindung können jede beliebige Form
haben, und es kann das Gut auf jede beliebige Weise erhitzt werden. Sind mehrere
Gutträgerflächen übereinander angeordnet, so hat das Rührwerk gleichzeitig noch
die Aufgabe, das Gut von einer Fläche auf die andere zu fördern, so daß es von der
obersten Fläche, auf die es z. B. mittels der üblichen Beschickungsvorrichtungen
gebracht wird, über jede Gutträgerfläche abwärts wandert, bis es schließlich von
der untersten Fläche ausgetragen wird. Die Rührwerkseinrichtung kann dabei dieselbe
sein wie im vorstehenden bzw. nachfolgenden beschrieben, doch ist es zweckmäßig,
durch besondere Ausgestaltung der Gutträgerflächen diese dem Rührwerk besser anzupassen.
Zweckmäßig wird deshalb den Gutträgerflächen die Form von Mulden, Rinnen
oder Trögen gegeben, die z. B. Ringform haben und derart übereinander angeordnet
sind, daß sie mit ihren Innenwänden eine innere Heizkammer bilden bzw. an einer
solchen anliegen. Bei der Beheizung der Mulden von einer derartigen an sich bekannten
inneren Heizkammer aus ist es zweckmäßig, daß die Flächen der Mulden, die nicht
mit. dem Gut bedeckt sind, gegen Wärmeverluste isoliert werden, die durch Strahlung
oder durch die Berührung mit kälteren, aus dem Gut entwickelten Gasen oder Dämpfen
entstehen können. Zu diesem Zweck werden diese äußeren und unteren Flächen der Mulden
mit einem Wärmeschutzmittel bedeckt. Dieses wird vorteilhaft durch Metall geschützt
oder umhüllt. Z. B. kann- eine Blech- oder Drahthülle um jede Mulde vorgesehen sein,
so daß das Isoliermittel zwischen der Mulde und. dieser Hülle gehalten wird. Die
Umhüllung des Wärmeschutzmittels kann so gestaltet sein, daß sie sich über den äußeren
Rand der Mulden hinaus erstreckt und entsprechend geneigte Ränder oder Fortsätze
der Mulden darstellt, in denen die erwähnten Öffnungen oder Ausschnitte vorgesehen
sind, die dazu dienen, das Gut aus der einen in die andere Mulde gelangen zu lassen.
Diese Öffnungen oder Ausschnitte sind gegeneinander versetzt, derart, daß das Gut,
das durch einen Ausschnitt der Umhüllung herabfällt, nicht auf den Ausschnitt, sondern
auf den in Form eines geneigten Randes ausgebildeten Ansatz der Umhüllung der nächsttieferen
Mulde trifft. Es kann natürlich auch das Wärmeschutzmittel in anderer Weise vorgesehen
sein. Falls dann eine besondere Umhüllung für das Wärmeschutzmittel nicht erforderlich
ist, können die Ansätze oder Ränder am äußeren Rande der Mulden, in denen die Ausschnitte
liegen, durch andere geeignete Mittel gebildet werden, oder es können die Ausschnitte
oder Öffnungen in den Mulden selbst angeordnet sein.
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Die ringförmigen Mulden können um einen zentralen zylindrischen Körper
aus feuerfestem Material (z. B. Schamotte) aufgebaut sein, dessen Inneres als Verbrennungskammer
dient. Aus dieser Verbrennungskammer strömen die Verbrennungsprodukte nach dem Raum
zwischen den inneren Seitenflächen der Mulden und dem zylindrischen feuerfesten
Körper. Dieser ist gewissermaßen Wärmeverteiler. Nachdem die heißen Gase die inneren
Seitenwände der Mulden bestrichen haben, von denen aus ihre Wärme an das Gut übertragen
wird, können sie zur Vorwärmung oder Trocknung des kohlenstoffhaltigen Gutes benutzt
werden, z. B. in einem Bunker, aus dem das Gut in regelbarer Menge in die oberste
Mulde tritt.
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Die Gase oder Dämpfe, die bei der Erhitzung des Gutes in den Mulden
entstehen, gelangen in den Raum zwischen den Mulden und dem äußeren Ofenmantel.
In diesem können eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein, durch die die Gase
oder Dämpfe zwecks weiterer Behandlung abströmen oder abgesaugt werden. In den Öffnungen
oder in unmittelbarer Nähe des Gassammelraumes können Vorrichtungen angeordnet sein,
durch die Staub, der in den Gasen oder Dämpfen noch enthalten sein kann, aus diesen
entfernt
wird, für welchen Zweck vorteilhaft Zentrifugalabscheider
benutzt werden. Falls mehrere Zentrifugalabscheider oder ähnliche Gasreiniger vorhanden
sind, wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß jeder Abscheider eine bestimmte
Fraktion der Gase oder Dämpfe behandelt. Dadurch, daß die leichteren und schwereren
Fraktionen in gesonderten Abscheidern entstaubt werden, können Verstopfungen durch
Kondensation vermieden werden, die leicht vorkommen könnten, wenn sämtliche Fraktionen
durch denselben Abscheider gingen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In
Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in senkrechtem Schnitt dargestellt.
Abb.2 ist ein Schnitt nach Linie A-A der Abb. i und Abb. 3 ein Schnitt nach Linie
B-B der Abb.2. Abb. ,4 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung teils im Schnitt, teils
in der Ansicht; insbesondere sind darin die Öffnungen und Ausschnitte deutlicher
dargestellt, durch die das Gut von einer Mulde in die nächste fällt. Abb. 5 zeigt
in vergrößertem Maßstabe zwei übereinanderliegende Mulden mit einem Rührer und der
Metallumhüllung der Wärmeisolierung, Abb. 6 und 7 Einzelheiten der Verbindung der
Umhüllung mit den Mulden. Abb. 8 ist eine Draufsicht und Abb. 9 ein Schnitt durch
einen Rührer und das Befestigungsstück desselben. Abb. io zeigt eine abgeänderte
Form der Wärmeisolierung im Grundriß und Abb. i i dieselbe Einrichtung im Schnitt.
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In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet
i die ringförmigen übereinanderliegenden Mulden. Die inneren Seitenwände 2 derselben
sind so ausgebildet (Abb. i und 5), daß der untere Rand der einen Mulde mit dem
oberen der darunterliegenden nach Art einer Verzahnung zum Eingriff kommt (Abb.
i und 5). Außerdem werden die Mulden zusammengehalten durch die Teile 2a (Abb. i,
5 und 7). Die übereinanderliegenden Mulden ruhen auf einem Tragring oder einer Fundamentplatte
3 und bilden eine zentrale Heizkammer 4. In dieser befindet sich ein hohler Körper
aus feuerfestem Material (Schamotte) 5, der im unteren Teil der inneren Kammer 6
die Brenner 7 hat. Die Brenner können für Gas oder Kohlenstaubfeuerung eingerichtet
sein und auch mit aus dem Prozeß gewonnenen Gasen betrieben werden. Die Feuergase
steigen in der Verbrennungskammer 6 in die Höhe, erhitzen auf diese Weise den röhrenförmigen
Körper 5 und treten durch Öffnungen 8 in die Heizkammer 4 über, wo sie auf die ringförmigen
inneren Seitenwände 2 der Mulden i auftreffen und an diesen entlang strömen. Der
übrige Teil der Mulden wird also durch Wärmeleitung erhitzt. Die innere Oberfläche
der ringförmigen Teile :2 der Mulden und die äußere Oberfläche der Körpers 5, der
gewissermaßen als Wärmeverteiler dient, sind in an sich bekannter Weise gewellt
oder ähnlich geformt, damit die Heizgase in möglichst innige Berührung mit den Teilen
2 der Mulden gelangen und die Wärmeübertragung auf das Gut eine möglichst günstige
wird. Der obere Teil der Heizkammer 4 ist durch eine ringförmige Platte 9 abgeschlossen,
in der eine Einlaßöffnung io vorgesehen ist, die den Ofen mit dem Bunker verbindet.
Durch diese Öffnung strömen die Heizgase in den Bunker i i, wo sie das Gut trocknen
oder vorwärmen, bevor es in die Mulden i kommt. Die Beschickung der obersten Mulde
erfolgt in der Weise, daß aus dem Bunker das Gut zunächst auf die Platte 9 fällt.
Ein Abstreicher 12 o. dgl., der mit einem rotierenden Teil der Beschickungsvorrichtung
verbunden ist, bringt das Gut von der Platte 9 in die oberste Mulde, und es dient
diese Einrichtung, gleichzeitig zur Regelung und Einstellung der Beschickungsmenge.
Natürlich können auch andereAufgabevorrichtungen benutzt werden. Das Gut wandert
durch die Mulden abwärts und wird hierbei durch die von den heißen Mulden abgegebene
Wärme erhitzt, so daß seine flüchtigen Bestandteile in Dampf- oder Gasform ausgetrieben
werden. Da sich die Wärme durch den Baustoff der Mulden durch Leitung fortpflanzt,
können an den Oberflächen der Mulden, die vom Gut nicht bedeckt sind, Wärmeverluste
auftreten. Zur Verringerung derselben werden diese Teile der Mulden mit Wärmeschutzmittel
überzogen (Abb. 5). Die Wärmeschutzmittel 13 werden in ihrer Lage gehalten durch
Metallumkleidungen 14, denen ungefähr die Form der Unterseite der Mulden gegeben
wird. Die Umkleidungen können zur weiteren Sicherung der Isolierschicht an ihrem
Innen- und Außenrande mit den Mulden verbunden sein, z. B. in der Weise, daß der
innere Rand der Umkleidung Ansätze i4a erhält (Abb. 6), die in Schlitze, Nuten oder
Öffnungen am Innenrand 2 der Mulden eingreifen können. Der Außenrand kann an der
Peripherie der Mulden durch Schrauben befestigt werden (Abb. 5). Die Umkleidung
14 ist über den Außenrand der Mulde hinaus verlängert. In den so entstehenden, nach
oben geneigten Randflächen befinden sich Ausschnitte oder Öffnungen 16. Diese sind
zueinander versetzt angeordnet, so daß der Ausschnitt einer Randfläche einer Mulde
niemals über bzw. unter dem der höher bzw. tiefer liegenden Mulde liegt. Durch die
Ausschnitte in den Randflächen fällt das Gut in die nächste
Mulde,
und zwar gelangt es zunächst auf die Randfläche derselben, von dieser in die Mulde,
in der es weiterbefördert wird, bis es durch einen entsprechenden Ausschnitt 16
in die nächstfolgende Mulde ausgetragen wird. Die Bewegung des Gutes in den Mulden
geschieht durch Rührer 17 o. dgl., die durch das Gewicht der Rühreinrichtung
gegen die Oberseite der Mulden gedrückt werden. Die Rührer 17, deren Form im einzelnen
aus den Abb. 2 und 8 deutlich ersichtlich ist, befinden sich in den Mulden in einer
zur Richtung des Radius der Einrichtung geneigten Lage. Sie sind durch Zwischenstücke
18 miteinander verbunden, die einen in sich nachgiebigen Ring oder eine endlose
Kette, also gewissermaßen zusammen mit den Rührern eine einheitliche Rühreinrichtung
bilden, die auf der Oberfläche der Mulden aufliegt. Bei der relativen Bewegung der
Rührer gegen die Mulden, durch die die Förderung oder Mischung des Gutes bewirkt
wird, können die Rührer, da infolge der besonderen Anordnung gemäß der Erfindung
jeder für sich eine gewisse Bewegungsfreiheit hat, sich den Änderungen der Form
und Lage der Mulden anpassen, die unter der Wirkung der Wärme auftreten können.
Jedes Rührelement, das nach dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
aus dem eigentlichen Rührer 17 und dem Zwischenstück 18 zusammengesetzt ist, wird
also im Betriebe infolge der Verbindung mit den anderen Elementen im Kreise in der
Mulde herumgeführt. Durch Stäbe 19 o..dgl., die so angeordnet sind, daß sie
in der Richtung der Zwischenstücke 18 liegen, und die in genügender Höhe über die
Randflächen 15 hinweggeführt sind, ist der Rührwerksring an einem drehbaren Rahmen
2o befestigt (Abb. 3). Der Rahmen 2o besteht aus einem Gitterwerk von horizontalen,
vertikalen und diagonalen Gliedern (Abb. i oben links) und ist auf einem Ring 2i
montiert, der durch ein außenliegendes Schneckengetriebe 22 in Drehung versetzt
werden kann. Der Unterteil des Ringes hat einen abwärts sich erstreckenden Flansch,
der in eine mit Flüssigkeit gefüllte Rinne taucht und so einen gasdichten Abschluß
23 zwischen dem drehbaren Ring und der festen Fundamentplatte 3 bildet. Den Rahmen
2o umgibt der Ofenmantel2q., der mit Wärmeschutz ausgestattet sein und aus einzelnen
leicht auseinandernehmbaren Teilen bestehen kann. Der Ofenmantel ruht auf Trägern
2,6 und ist oben durch die Deckplatte 25 abgeschlossen, durch die der Bunkerauslaß
geführt ist. Am unteren Teil des Ofenmantels ist ein Flansch angebracht, der in
eine im Ring 2i angeordnete, z. B. mit Flüssigkeit gefüllte Rinne taucht und mit
dieser zusammen den gasdichten Verschluß 27 bildet, der den Ofenraum 28 nach außen
abschließt. In diesem Raum 28 sammeln sich die Gase und Dämpfe, die durch die Erhitzung
aus dem Gut ausgetrieben werden. Ein oder mehrere Abzüge 29 dienen zur Weiterleitung
der Gase und Dämpfe.
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Sobald das Gut in eine Mulde fällt, wird es von dem äußeren Teil derselben
und von den Rändern 15 der Umkleidungsbleche 1q. durch die äußeren Enden der Rührer
nach dem inneren Rand der Mulden gefördert. Um dieses Ziel zu erreichen, sind die
äußeren Enden der Rührer, wie aus Abb.2 und 8 ersichtlich, nach vorn gebogen. An
der Innenseite der Mulden erhalten die Rührer eine besondere Form, so daß sie das
nach dieser Seite geförderte Gut z. B. nach Art eines Pfluges umwenden und es wieder
nach der Außenseite der Mulden bewegen, wo es schließlich durch die Ausschnitte
16 nach der nächst tiefer liegenden Mulde überfließt. Die Ausschnitte sind so angeordnet,
daß das Gut in jeder Mulde fast während einer ganzen Umdrehung der Rühreinrichtung
bleibt. Die Anordnung kann in manchen Fällen auch so getroffen werden, daß die Rührer
das Gut in der Längsrichtung durch die ganze oder einen Teil der Mulde führen, oder
auch, daß lediglich eine Rührwirkung und keine Förderwirkung eintritt. Eine ähnliche
Bewegung erfährt das Gut in jeder folgenden Mulde, bis es die unterste erreicht
hat, aus der es in den ringförmigen Raum 3o zwischen dem Fundamentring 3 und dem
drehbaren Ring 2 1 ausgetragen wird, der z. B. Rinnenform hat. An dem drehbaren
Ring 2i ist ein Abstreicher 31 o. dgl. angeordnet, der das in den Raum
30 gelangende Gut nach der Austragsöffnung 32 fördert, so daß es seinem weiteren
Bestimmungszweck zugeführt werden kann.
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Um das Gut in jeder Mulde in einer gewünschten Höhe zu halten, können
mit dem Rührwerk gegebenenfalls auch noch Abstreichvorrichtungen verbundenwerden.
Wenn es im allgemeinen auch vorzuziehen ist, die Rühreinrichtung zu drehen und die
Mulden feststehend anzuordnen, so ist es jedoch auch möglich und in manchen Fällen
zweckmäßig, die Rühreinrichtung feststehend und die Mulden beweglich oder beide
Teile beweglich zu gestalten. Sind beide Teile beweglich, so werden sie zweckmäßig
in entgegengesetztem Sinne gedreht.
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Zweckmäßig wird eine größere Anzahl von Abzügen in dem Ofenmantel
in verschiedener Höhe angeordnet, wie die punktierten Linien in Abb. i zeigen. Die
aus dem Gut entwickelten Gase und Dämpfe strömen durch den drehbaren Rahmen 2o nach
den in ähnlicher Anordnung an sich bekannten Abzügen 29, wie durch die Pfeile in
Abb. i angedeutet.
Die schwerer siedenden Dämpfe haben dabei das
Bestreben, durch die unteren Abzüge, die leichter siedenden dagegen durch die oberen
Abzüge abzuziehen. Aus den Dämpfen oder Gasen können Staub und andere feste Stoffe
abgeschieden werden, z. B. durch Zentrifugalabscheider, die an oder in jedem der
Abzüge in dem Ofenmantel 2q. vorgesehen sein können. In dem durch Abb. i wiedergegebenen
Beispiel ist ein Zentrifugalabscheider schematisch durch die punktierten Linien
33 dargestellt. Die Wirkung ist derart, daß die Gase oder Dämpfe, wenn sie den Ofen
durch die Abzüge 29 verlassen, durch rotierende Flügel o. dgl. durcheinandergewirbelt
werden, so daß die schweren festen Teilchen nach außen geworfen und abgeschieden
werden, während die Gase und Dämpfe durch die Abzüge weiterströmen und einer Anlage
zur weiteren Behandlung oder ihrem sonstigen Bestimmungszweck zugeführt werden.
Bei dieser Anordnung wird in jedem Zentrifugalabscheider nur eine bestimmte Fraktion
der Gase oder Dämpfe behandelt, die schwereren und leichteren Fraktionen also in
verschiedenen Zentrifugalabscheidern entstaubt. Dadurch wird erreicht, daß sich
in den Abscheidern keine Kondensate der schwereren Fraktionen bilden können, und
es werden Verstopfungen vermieden, die eintreten könnten, wenn die schwereren und
leichteren Fraktionen zusammen in denselben Abscheider gelangten. Zweckmäßig ist
es bekanntlich ferner, die Zentrifugalabscheider in nächste Nähe des Ofenmantels
zu legen, um unerwünschte vorzeitige Kondensationen aus den Gasen oder Dämpfen zu
verhüten. Der Staub oder die festen Stoffe, die in den Zentrifugalabscheidern ausfallen,
können dem kohlenstoffhaltigen Gut im Ofen wieder zugesetzt werden oder zurück in
den Bunker geführt werden. Die Flügel der Zentrifugalabscheider können an ihren
äußeren Enden verlängert oder so gestaltet werden, daß sie gleichzeitig auf die
Wandung des Gehäuses wirken, in dem sie rotieren. Sie können dann den Inhalt des
Gehäuses durch einen geeigneten Auslaß in ein anderes Gehäuse entleeren, in dem
eine weitere Anzahl von Flügeln für die Weiterbehandlung der Gase angeordnet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel, das in Abb. io und i i dargestellt ist,
ist die vorher beschriebene Umkleidung des Wärmeschutzmittels fortgelassen, und
es ist eine andere Ausführung desselben veranschaulicht. Die Schicht 34 des Wärmeschutzmittels
besteht aus einem geeigneten Stoff, der von einem Drahtgeflecht o. dgl. gehalten
oder in Verbindung mit diesem benutzt wird, so daß das Wärmeschutzmittel ohne die
Benutzung von Umkleidungen einen festen Halt bekommt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird ein durchlaufendes Randstück oder eine Reihe von Platten 35 an dem äußeren
Rande der Mulden befestigt. Diese Einrichtungen entsprechen in ihrer Wirkung den
im vorstehenden beschriebenen Randflächen 15 und sind ähnlich wie diese mit Öffnungen
oder Ausschnitten 36 ausgestattet. Diese Ausschnitte können auch zwischen den Platten
vorgesehen sein, aus denen der Rand zusammengesetzt ist. Die Rührer können auch
mit Platten o. dgl. verbunden sein, die den Rand bilden, in dem die Öffnungen oder
Ausschnitte liegen.