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Verfahren zum Betriebe von Drehrohrofenanlagen zum Brennen von Kalk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Drehrohrofenanlagen zum Brennen
von Kalk, natürlichem Zementstein o. dgl., bei denen der Fertigbrennofen von dem
Gut und den Heizgasen im Gleichstrom durchflossen wird, während in dem die Vorerhitzung
des Guts bewirkenden Ofen Heizgase und Gut im Gegenstrom durchgehen.
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Die Erfindung bezweckt, die bisherigen Verfahren zu vereinfachen.
Eine besondere Bedeutung hat das Verfahren für Gut, welches in einer Stückgröße
von ungefähr 7,5 bis io cm bis zur Staubgröße vorliegt. Nach dem Verfahren nach
der Erfindung soll es möglich gemacht werden, auch aus derartigem Gut ein hochwertiges
Erzeugnis herzustellen. Vor allem soll der Brennstoff in wirtschaftlicher Weise
ausgenutzt werden. Es ist bereits bekannt, den Fertigbrennofen im Gleichstromverfahren
und den Vorerhitzungsofen im Gegenstromverfahren zu betreiben. Indessen hat man
bisher geglaubt, ein erfolgreiches Arbeiten der Anlage nur dann sicherstellen zu
können, wenn man beide Ofen getrennt voneinander heizt. Abgesehen davon, daß eine
derartige Leitung des Verfahrens die Anlage selbst umständlicher gestaltet, ist
auch die Ausnutzung des erforderlichen Brennstoffs nicht gut genug.
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Wichtig ist, daß in der Vorerhitzungsstufe das feuchte Gut so vorsichtig
erwärmt wird, daß kein Zerspringen der Steine eintritt. Dieses Erfordernis läßt
sich aber bei einer Sonderheizung des Vorerhitzungsofens schlecht einhalten. Ferner
ist von Wichtigkeit, daß bereits im Vorerhitzungsofen schon eine teilweise Zersetzung
der Karbonate eintritt, um eine zu starke Kühlung des Fertigbrennofens zu verhindern.
Ein großer Teil der Kohlensäure wird jedoch im Fertigbrennofen frei, es ziehen also
aus diesem Gase ab, welche sehr hohe Wärmemengen mit sich führen, die größer sind
als diejenigen, welche abgehen würden, wenn Zersetzungsgase sich im Ofen nicht bildeten.
Ein engerer Zweck der Erfindung ist es nun, die Wärme dieser Abgase genügend auszunutzen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die aus dem Fertigbrennofen abstreichenden
Heizgase zum Vorerhitzen und Kohlensäureaustreiben im Vorerhitzungsofen verwendet
werden. Diese Verwendung der Heizgase des Fertigbrennofens ist zwar bei Drehrohrofenanlagen
mit getrenntem Vor- und Fertigbrennofen an sich bekannt, es handelt sich bei den
bekannten Anlagen aber um solche, bei denen in beiden Öfen im Gleichstrom gearbeitet
wird. Die heißen Abgase des Fertigbrennofens kommen also mit dem frisch aufgegebenen
Gut des Verbrennofens in Berührung und kühlen sich sofort ab, so daß sie nicht in
der Lage sind, beim weiteren Durchstreichen des Ofens einen Teil der Kohlensäure
aus dem vorgewärmten und wasserfreien Gut auszutreiben. Im Vorwärmeofen ist daher
der Gegenstrombetrieb der zweckmäßigere.
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Die bei den bekannten Verfahren bestehenden Mängel sind also bei dem
Verfahren nach der Erfindung beseitigt.
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Der Brennstoff wird in den Drehrohrofen an der Stelle zugeführt, an
welcher das vorerhitzte
Gut eintritt. Das Gut geht fortschreitend
im wesentlichen in derselben Richtung wie der Brennstoff und die Verbrennungsgase
durch den Ofen. Zweckmäßig wird die zur Verbrennung des Brennstoffs verwendete Luft
vorerhitzt, indem man sie der Wirkung des heißen gebrannten Guts aussetzt;- dieselbe
wird zugleich mit der Feuerung in die Verbrennungszone unter Druck eingeführt.
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Die Länge des Drehrohrofens, die Geschwindigkeit der Rohgutbewegung
in demselben und die Temperaturen in verschiedenen Teilen des Ofens unterliegen
Veränderungen. Es hat sich gezeigt, daß das Rohgut gemäß dem Verfahren der Erfindung
in einer Zeit von ungefähr 3 bis 6 Stunden von seiner Kohlensäure befreit wird,
während bei dem üblichen Schachtofenverfahren ungefähr 72 Stunden erforderlich waren.
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Das neue Verfahren besitzt gegenüber dem bisherigen Brennverfahren
im Drehrohrofen ebenfalls eine weit größere Leistungsfähigkeit. Es wird ein wesentlich
hochwertigeres Erzeugnis erhalten als es bisher in Drehrohröfen möglich war. Diese
Ergebnisse sind in einem Drehrohrofen von ungefähr 3o bis 38 m Länge erzielt worden.
Es hat sich als günstig herausgestellt, das in dem Ofen zu behandelnde Gut Erhitzungsgasen
auszusetzen, deren Temperatur dasselbe auf die für die Abgabe -des Kohlendioxyds
günstigste Temperatur, nämlich auf 54o bis 6zo ° oder in der Nähe dieser Temperatur
im Falle von natürlichem Zementstein erhitzt, auf etwa 650 bis7oo ° im Falle
von Kalk. Aber auch diese Temperaturen können selbstverständlich geändert werden.
Es hat sich als günstig herausgestellt, das Gut in einer Tiefe von ungefähr
30 cm in der Verbrennungszone bis zu ungefähr 6o cm in der Röstzone zu halten.
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Soweit bei der Ausführung des Verfahrens in einem Drehrohrofen von
ungefähr 152 m Länge festgestellt werden konnte, ergeben sich die günstigsten
Ergebnisse, wenn der Brennstoff an seiner Entzündungsstelle, welche ungefähr 3 m
von dem Einlaß des Ofens entfernt ist, eine Temperatur von ungefähr 875 ' und eine
Flammentemperatur von ungefähr i ioo ° etwas weiter in der Längsrichtung des Ofens
besitzt. Die Temperatur der Verbrennungsgase am Auslaß aus der Kammer 32 (vgl, die
weiter unten beschriebene Zeichnung) ist ungefähr 61o' und beim Einlaß in die Kammer
14 ungefähr 54o'. Sie verringert sich in dem Ofen 12 bis auf ungefähr 12o° an dessen
Guteintrittstelle, dann treten die Gase in den Schornstein.
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Das frische Rohgut kommt daher im Vorerhitzungsofen zunächst mit Gasen
in Berührung, welche eine Temperatur von nur etwa 12o' haben. Auf ihrem Wege durch
diesen Ofen wird die Temperatur allmählich auf 21o bis 34o' erhöht. Es wird bei
dieser Temperatur unmittelbar in den Fertigbrennofen entladen und tritt unmittelbar
in eine Zone, in welcher eine Temperatur von ungefähr 875 ° herrscht; es geht dann
schnell von hier in eine Zone, deren Temperatur etwa i ioo ° beträgt. Wenn es durch
diese Zonen hindurchgegangen ist, wird sich die Temperatur des Rohguts auf ungefähr
61o bis 650 'erhöht haben, während die Temperatur der Gase sich auf ungefähr
61o bis 65o' vermindert hat. Die Rohgutschicht hat an der entsprechenden Ofenstelle
eine weit größere Tiefe als die Masse in der Verbrennungszone, sie bewegt sich daher
langsamer.
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Nach dem verbesserten Verfahren gemäß der Erfindung kann Kalk in einem
Verhältnis von 4 kg Kalk auf i kg Kohle gebrannt werden.
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Auch hat sich gezeigt, daß die Zugfestigkeit des nach dem neuen Verfahren
gebrannten Zements eine höhere ist als die bisher erreichte.
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Zusammengefaßt kann erklärt werden, daß ein besseres Erzeugnis bei
einer günstigen Ausnutzung des Brennstoffs dadurch erreicht wird, daß man die Steine
allmählich trocknet und erhitzt und sie dann unmittelbar in eine Zone von hoher
Temperatur einführt. Durch diese werden die Steine schnell auf die Brenntemperatur
gebracht, und auf dieser hält man sie, bis eine genügende Menge Kohlensäure ausgetrieben
ist.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Anlage zur Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform und Abb. 2
ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der nur teilweise dargestellten
Anlage.
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In den Abbildungen bezeichnet io einen Trichter und ii ein Zuführungsrohr,
welches in den Vorerhitzungsofen 12 reicht. Dieser Ofen ist gemäß Abb. i als Drehrohrofen
ausgeführt.
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Gemäß Abb. 2 ist der mit 12,1 bezeichnete Ofen nicht nur waagerecht,
sondern auch feststehend angeordnet. In diesem Falle kann ein endloses Förderband
23 für die Förderung des Guts vom Einlaß- nach dem Auslaßende des Ofens vorgesehen
werden. Das Gutauslaßende des Ofens 12 öffnet sich nach einer Kammer 14 gemäß Abb.
i oder i4' gemäß Abb. 2. Das in diese Kammer abgeworfene vorerhitzte Gut wird durch
ein nach unten geneigtes Rohr 41 einem Drehrohrofen 24 zugeführt. Dieser besitzt
an seinem unteren Ende einen Stauring 43, so daß das Gut nach dem Auslaßende zu
sich in höherer Schicht anstaut, als dies in den übrigen Abschnitten des Ofens der
Fall ist. Diese Verschiedenheit in der Guttiefe wird ferner durch die Verkleinerung
des Innendurchmessers über die Länge des Ofens am Guteinlaßende herbeigeführt. Die
Verkleinerung des Durchmessers am Einlaßende des Ofens ist indessen nicht von
ausschlaggebender
Bedeutung; sie ist jedoch vorteilhaft. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß der
Abschnitt des Ofens, an welchem die Guttiefe geringer ist, die Brenn- bzw. Entsäuerungszone
bildet, während der Abschnitt, in welchem das Gut eine größere Tiefe besitzt, die
Sinterzone bildet. Es ist klar, daß die Gutmasse von geringerer Tiefe mit dem heißesten
Teil der Flamme in Berührung kommt und mit größerer Geschwindigkeit sich bewegt
als die Masse von größerer Tiefe. Die Temperatur der Masse wird hierdurch schnell
auf eine geeignete Höhe gebracht, bei welcher Kohlensäure abgegeben wird, sie wird
dann auf dieser Temperatur während einer genügenden Zeitdauer gehalten, so daß ein
gleichmäßiges Fertigbrennen des Guts gewährleistet ist, bevor es aus dem Ofen ausgetragen
wird.
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Der untere Abschnitt der Kammer 32 weist eine Reihe von Rohren auf,
welche sich an einem Ende nach außen und am anderen Ende nach einer Kammer 36 öffnen.
Die in dem gebrannten Gut enthaltene Hitze wird auf die hindurchtretende Luft übertragen,
die als Verbrennungsluft benutzt wird.
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Das obere Ende der Kammer 32 ist mit der Kammer 14 (Abb. z) bzw. r4a
(Abb. 2) durch eine gegen Wärmeverluste geschützte Leitung 44 verbunden. Um den
Durchtritt von Gasen aus dem Fertigbrennofen nach der Kammer 14 zu verhindern, befindet
sich ein Klappenventil im Kanal 41.
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Man erzielt die besten Ergebnisse, wenn man das Gut so zuführt, daß
es in der Brenn- oder Entsäuerungszone eine Tiefe von etwa 3o cm und in der Röst-
oder Sinterzone von etwa 6o cm besitzt, während es der Wirkung der heißen Verbrennungsgase
ausgesetzt wird.