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Ofenanlage zum Reduzieren von Erzen und ähnlichen Ausgangsstoffen
Gegenstand des Patents 6oi 164 ist eine Ofenanlage zum Reduzieren von Erzen und
ähnlichen Ausgangsstoffen mittels Gasen, bei der die reduzierend wirkenden Gase
durch das in Reduktionskammern eingebrachte Erz hindurchgeleitet werden. Das wesentliche
Merkmal des Hauptpatents liegt dabei darin, daß eine Mehrzahl von Ofeneinheiten,
von denen jede aus einer Reduktionskammer und einem dieser vorgeschalteten Wärmespeicher
besteht, zu einer Anlage zusammengefaßt ist, bei der die Reduktionsgase die Ofeneinheiten
nacheinander durchstreichen, wobei sie jeweils abwechselnd durch den Wärmespeicher
und die Reduktionskammer jeder der hintereinandergeschalteten Ofeneinheiten strömen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird der Gegenstand des Hauptpatents
dadurch verbessert, daß die Verbindungsleitungen zwischen den Reduktionskammern
und den Wärmespeichern der einzelnen Ofeneinheiten geradlinig und gleichgerichtet
sind. Die einzelnen Ofeneinheiten sind in einer oder mehreren Reihen hintereinander
angeordnet derart, daß die Gase zwischen und in den einzelnen Ofeneinheiten im wesentlichen
geradlinig hindurchströmen. Hierdurch werden folgende Vorteile erzielt. Die Gase
legen einen verhältnismäßig kurzen Weg ohne überflüssige Ablenkungen zurück, so
daß die Wärmeverluste gering- sind und die zum Hindurchleiten der Gase durch die
Ofenanlage erforderliche Kraft möglichst klein ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
daß sämtliche Reduktionskammern und sämtliche Regeneratoren von der Außenseite des
Ofens her zur Kontrolle und Ausbesserung gut zugänglich sind.
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Nach der Erfindung kann die Ofenanlage in der Weise angeordnet sein,
daß zwei Reihen hintereinandergeschalteter Ofeneinheiten nebeneinander angeordnet
und durch Verbindungsleitungen zu einem ringförmigen Ofen vereinigt sind. Hierdurch
wird den strömenden Gasen der kürzeste Weg geboten, wobei außerdem in einfachster
Weise ein stetiger Betrieb der ganzen Anlage ermöglicht ist. Ebenso einfach hinsichtlich
der Bedienung der Anlage-und hinsichtlich des Raumbedarfs ist eine kreisringförmige
Anordnung der hintereinandergeschalteten Ofeneinheiten.
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Es sind zwar schon Ofen bekanntgeworden, bei denen sich an einen einzigen
in der Mitte liegenden Verbrennungsraum auf beiden Seiten erst je eine Erzkammer
und dann
je eine Regeneralivkammer anschließt, und bei denen - die
von der einen oder anderen Seite hindurchstreichenden Reduktionsgase eine im wesentlichen
geradlinige Strömungsrichtung haben. Bei dieser bekannten Ofeneinrichtung werden
die Reduktionsgase wechselweise, erst von der einen und dann von der anderen Seite
her, zuerst in einer der Regenerativkammern vorgewärmt und gelangen dann in die
Reduktionskammer, worauf sie in der Verbrennungskammer vollständig verbrannt werden
und schließlich in den beiden letzten Kammern frisches Erz und die Regeneratorsteine
vorwärmen. Bei dieser bekannten Ofenanlage ist also immer nur ein wechselseitiger,
nicht aber ein ununterbrochener Betrieb möglich. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung
eine sehr einfache fortlaufende Betriebsweise, bei der außerdem die auftretende
Wärme weit besser ausgenutzt wird und der Ofengang sehr gut geregelt werden kann.
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Die kreisförmige Anordnung von Ofeneinheiten ist zwar schon bei von
außen beheizten Muffelöfen bekanntgeworden; dies hat aber mit der vorliegenden Erfindung
nichts zu tun, denn erst bei Reduktionsöfen der hier beschriebenen Art treten die
besonderen schon erwähnten Vorteile im Betrieb auf.
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Um bei der Anordnung der Ofenanlage nach der Erfindung den im Hauptpatent
gekennzeichneten Betrieb des Ofens möglichst einfach zu gestalten, ist ari jede
Reduktionskammer ein Verteilungskanal angeschlossen, von dem je ein absperrbarer
Zweigkanal zum nächsten Regenerator, zur Abgassammelleitung und zum Gasabführungskanal
abzweigt. Je nach der Phase, in der sich der betreffende Ofenteil befindet, kann
jede Reduktionskammer durch entsprechende Einstellung der Absperrorgane mit dem
nächsten Regenerator, der Abgassammelleitung oder dem Gasabführungskanal verbunden
werden.
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Bei Ofenanlagen, die aus zahlreichen Ofeneinheiten bestehen, liegt
oft das Bedürfnis vor, einzelne Ofeneinheiten stillzulegen, sei es, daß Ausbesserungen
erforderlich sind, sei es, daß der Betrieb zeitweilig eingeschränkt werden soll.
In solchen Fällen wird nach der Erfindung der hinsichtlich der Strömungsrichtung
der Reduktionsgase zu dem ersten auszuschaltenden Regenerator führende Zweigkanal
von diesem abgesperrt und unmittelbar durch eine Rohrleitung mit dem in der Strömungsrichtung
der Reduktionsgase nächstfolgenden, in Betrieb befindlichen Regenerator verbunden.
Es können dann ohne jede Unterbrechung des übrigen Betriebs die Gase um die auszuschaltenden
Ofenteile herumgeleitet werden. Zweckmäßig werden hierzu die an den Abzweigstellen
liegenden normalen Absperrorgane durch besondere Abzweigorgane ersetzt und diese
durch die Rohrleitung unmittelbar miteinander verbunden.
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Diejenigen Regeneratoren, die nicht mehr heiß genug sind oder die
neu in Betrieb genommen werden, müssen naturgemäß zunächst aufgeheizt werden. Das
geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß jeder Regenerator mit einem besonderen Brenner
zur Einführung eines Gas-Luft-Gemisches -versehen ist, so daß jeder Regenerator
unabhängig vom übrigen Betrieb auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann.
Während des ferneren Betriebs, wird entsprechend dem Hauptpatent Frischgas in jeden
Regenerator hineingeleitet. Hierfür ist es wichtig, eine gleichmäßige Verteilung
des Gases über den ganzen Regenerator vorzunehmen, um den gesamten Gasstrom möglichst
gleichmäßig aufzuwärmen. Um dies zu erzielen, ist jeder Regenerator mit einem Verteilungskanal
für das Frischgas versehen, der die Verteilung des Gases über die ganze Regeneratorbreite
gewährleistet.
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Wenn auch die Form der Reduktionskammern die verschiedenste Gestalt
annehmen kann, so ist es doch erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, die Reduktionskammern
als senkrechte Kammern auszubilden, die von oben gefüllt und nach unten entleert
werden, weil solche Kammern die geringste Grundfläche beanspruchen und im Betrieb
durch ihre Füll- und Entleerungsmöglichkeit einfach zu bedienen sind. Um beim Entleeren.
der Kammern ein plötzliches Herabstürzen der Beschickung mit seinen Gefahren und
seinen ungünstigen Einwirkungen auf das Gut und den aufnehmenden Behälter zu vermeiden,
wird zum Entleeren einer Reduktionskammer die Beschickung zusammen mit dem unteren
Verschluß in einen Behälter abgesenkt, so daß die Beschickung die Reduktionskammer
genau in der Form verläßt, in der sie sich während der Wärmebehandlung befunden
hat. Zweckmäßig wird dabei der Behälter, in den die Beschickung einer Reduktionskammer
abgesenkt wird, luftdicht verschlossen und gegebenenfalls mit einem indifferenten
Gas angefüllt, um ungünstige Einwirkungen durch die Außenluft auf die noch warme
Beschikkung zu vermeiden.
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Da die Beschickung jeweils zusammen mit dem unteren Verschluß der
Reduktionskammer abgesenkt wird, ist es erforderlich, nach Entleerung der Kammer
einen neuen Verschluß aufzusetzen. Um dies in möglichst einfacher Weise zu erreichen,
istzum Transport des die Beschickung einer Reduktionskammer aufnehmenden Behälters
unter der
Kammer ein Wagen mit zwei Absenkeinrichtungen vorgesehen,
von denen die eine die Beschickung zusammen mit dem unteren Verschluß der Kammer
in den Behälter absenkt, während die andere Absenkvorrichtung einen neuen unteren
Verschluß in die entleerte Reduktionskammer einsetzt.
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Die Bewegung des die Absenkvorrichtungen tragenden Wagens von einer
Reduktionskammer zur anderen bzw. zu der Stelle, an der das Gut gestapelt oder weiter
behandelt wird, erfolgt bei Anordnung der Ofeneinheiten in Reihenform durch eine
neben jeder Reihe oder zwischen j e zwei Reihen in Richtung der Reihen verfahrbare
Schiebebühne, von der aus der die Beschickung einer Reduktionskammer aufnehmende
Wagen unter die einzelnen Kammern gefahren werden kann. Sind die Ofeneinheiten in
Kreisringform angeordnet, so ist erfindungsgemäß eine zentral gelegene Drehbühne
vorgesehen, von der aus der die Beschickung einer Reduktionskammer aufnehmende Wagen
ebenfalls unter die einzelnen Kammern gefahren werden kann.
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Es ist zwar schon bei stehenden Zinkretorten vorgeschlagen worden,
die Destillationsrückstände durch Senken eines flachen Bodenstückes aus den Retorten
zu entfernen. Hiermit hat die erwähnte neuartige Austragvorrichtung für die reduzierten,
feinst verteilten Metalle . hoher Reaktionsfähigkeit nichts zu tun, denn bei diesen
muß jeder Zutritt der Außenluft unbedingt vermieden werden, ebenso wie ein etwaiges
seitliches Herausrieseln des losen Metallpulvers beim Austragen.
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Auch mit Drehrohröfen für die Erzreduktion, die gelegentlich mit luftdicht
abgeschlossenen Behältern zur Aufnahme des reduzierten Gutes verbunden sind, hat
die bewegliche Austragvorrichtung für Ringöfen gemäß der Erfindung nichts zu tun.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen die Abb. i bis 5 die Ofenanlage in Form
von zwei durch Verbindungsleitungen miteinander verbundenen Reihen hintereinandergeschalteter
Ofeneinheiten, während die Abb.6 bis io eine kreisringförmige Ofenanlage wiedergeben.
Die Abb. i zeigt die Anlage in einem waagerechten -Schnitt gemäß der Linie i-k der
Abb. 3. Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie a-b, Abb. 3 einen
senkrechten Schnitt nach der Linie c-d, Abb. q. einen senkrechten Schnitt nach der
Linie e-f und Abb. 5 schließlich einen senkrechten Schnitt nach der Linie g-h der
Abb. i. Abb. 6 zeigt eine teilweise Draufsicht auf eine* kreisringförmige Anlage,
Abb. 7 einen senkrechten Schnitt gemäß der Linie 1-m der Abb. 6 und Abb. 8 einen
Schnitt nach der Linie o-p der Abb. 6. Die Abb.9 und io stellen Einzelheiten nach
den senkrechten Schnitten q-r bzw. s-t der Abb. 8 dar.
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Die in Abb. i gezeigte Anlage besteht aus nebeneinander angeordneten
Reihen a und b hintereinandergeschalteter Ofeneinheiten c. Die Reihen a und
b sind zum gemeinsamen Betrieb durch eine Leitung 58 miteinander verbunden.
Jede Ofeneinheit c setzt sich zusammen aus der Reduktionskammer i, den Heizzügen
:2 und 3 sowie dem vorgeschalteten Regenerator q.. Wie insbesondere aus Abb. 3 ersichtlich
ist, setzt sich jeder Regenerator aus zwei Kammern 5 und 6 zusammen, die durch eine
Zwischenwand voneinander getrennt sind. Die Vorkammer 5 dient beim Aufheizen des
Regenerators als Verbrennungskammer für das durch den Brenner 7 eintretende Gas-Luft-Gemisch.
Im übrigen ist die Vorkammer 5 durch über die ganze Regeneratorbreite verteilte
Kanäle 8 mit einem Verteilungskanal 9 und dieser seinerseits durch eine absperrbare
Leitung io mit der Frischgasleitung i i verbunden. Der Übergang der Gase aus der
zweiten Regeneratorkammer 6 nach dem Heizzug 2 der Reduktionskammer i erfolgt durch
eine Anzahl von Kanälen z2. Die Verbindung des Heizzuges 2 bzw. 3 mit der Reduktionskammer
i wird durch schräg abwärts in die Reduktionskammer einmündende Kanäle
13, 1q. bewirkt. Der Heizzug 3 jeder Reduktionskammer mündet in einen Verteilungskanal
15, von dem Abzweigkanäle 16, 17, 18 ausgehen. Der Kanal 16 führt aufwärts durch
einen gewölbeförmigen Heißgasschieber i9 und wieder abwärts in den Verteilungskanalg
des nächsten Regenerators, von wo aus der Kreislauf durch die nächste Einheit von
Regenerator-und Reduktionskammern mit den zugehörigen Verbindungskanälen 8 bzw.
12 beginnt. Der Kanal 17 führt von dem Kanal 15 in entsprechender Weise durch den
Heißgasschieber 20 nach der Abgassammelleitung 2i, während der Kanal 18 in entsprechender
Weise durch den Heißgasschieber 22 nach dem Gasabführungskanal23 abzweigt.
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Die Heißgasschieber i9, 2o, 22 sind gewölbeartig ausgebildet und dichten
in Wassertassen 24 ab. Die Reduktionskammern i sind durch obere Deckel 25 und untere
Verschlüsse 26 gegen die Außenluft abgeschlossen. Zur Betätigung der Deckel
25 ist an der portalförmigen Eisenkonstruktion 27. eine auf einer Einschienenbahn
28 laufende Kraneinrichtung vorgesehen, von der aus die Deckel 25 gehoben
und gesenkt werden .können. Zur Betätigung der unteren Verschlüsse und gleichzeitig
zum Entleeren der Reduktionskammern dient ein Wägen 29, der mit Absenkvorrichtungen
30 und 31 ausgestattet ist. Die Absenkvorrichtung
30 _ trägt
einen Behälter 32, in den mittels der Stempel 33 der untere Verschluß 26 zusammen
mit der Beschickung einer Reduktionskammer i abgesenkt werden kann. Die Absenkvorrichtung
31 trägt auf ihrem Stempel 34 einen neuen unteren Verschluß 26', der nach seitlichem
Verschieben des Wagens 29 in die entleerte Kammer i eingesetzt wird. Der Wagen 29
ist auf senkrecht zu der Ofenanlage unter j e zwei Kammern angeordneten Gleisen
35 verfahrbar, die auf eine Schiebebühne 36 münden, die ihrerseits auf Gleisen 37
parallel zur Ofenanlage v erfahrbar ist, so daß der Wagen 29 in einfachster Weise
-unter jede Reduktionskamineer i der Anlage gefahren werden kann.
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Der Betrieb der Anlage gestaltet sich in der im Hauptpatent beschriebenen
Weise. Die bereits abgekühlten oder noch nicht in Betrieb befindlichen Regeneratoren
4 werden durch die Brenner 7 aufgeheizt, worauf das Frischgas aus der Leitung i
i in die Regeneratoren eingeführt wird. Das Gas durchströmt die Regeneratoren und
anschließend die Reduktionskammern, wobei im weiteren Verlauf des Verfahrens die
Abgase teilweise zum Abführungskana123, teilweise zur Abgassammelleitung ai geführt
`werden, um von hier aus durch eine Kohlensäurewäsche hindurchgeleitet und den Betriebsgasen
wieder zugesetzt zu werden. Die Führung der Gase von jeder Reduktionskammer entweder
in die folgenden Regeneratoren oder in die Abgassammelleitung oder in den Gasabführungskanal
erfolgt durch die Heißgasschieber, die in den Abbildungen in verschiedenen Betriebsstellungen
wiedergegeben sind. Naturgemäß lassen sich an Stelle der gewölbeartigen Schieber
auch irgendwelche anderen, . gegen Hitze unempfindlichen Schieber anwenden.
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Abb. 6 zeigt eine entsprechende Ofenanlage in kreisringförmiger Anordnung,
wobei die einzelnen Ofeneinheiten c wiederum aus je einer Reduktionskammer 38 mit
vorgeschaltetem Regenerator 39 und den entsprechenden Verbindungsleitungen bestehen,
wenn die Führung der Gase in Richtung des angegebenen Pfeiles vor sich geht. Die
Zuführung des Frischgases erfolgt durch die innerhalb der Anlage liegende Frischgasleitung
40. Die Regeneratoren sind wiederum mit Brennern 48 ausgerüstet, durch die auch
während des Betriebes Luft bzw. Sauerstoff eingeführt werden kann. Eine Leitung
49 dient zur Zuführung von Zusatzgas. Die Abgassammelleitung 41 und der Gasabführungskanal
42 sind außerhalb des Kreisrings angeordnet. An Stelle der bei geradliniger Anordnung
der einzelnen Ofenreihen vorgesehenen Schiebebühne ist bei der kreisringförmigen
Ausführungsform eine Drehbühne 43 vorgesehen, die von außen her mittels eines Gleises
44 befahrbar ist. Von der Drehbühne 43 aus gelangt der Entleerungswagen mit den
Absenkeinrichtungen mittels der Gleise 45 unter die einzelnen Reduktionskammern
38. Soll aus irgendeinem Grund eine Ofeneinheit, beispielsweise die Einheit c',
aus dem Betrieb ausgeschaltet werden, so wird der in der Strömungsrichtung der Reduktionsgase
zum ersten auszuschaltenden Regenerator 39' führende Zweigkanal 46 von dem Regenerator
39' abgesperrt und unmittelbar durch eine Rohrleitung 47 mit dem in der Strömungsrichtung
der Reduktionsgase nächstfolgenden, in Betrieb befindlichen Regenerator 39" verbunden
(Abb.8). Bei dem Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck der normale gewölbeförmige
Heißgasschieber durch besondere Abzweigorgane 50 ersetzt, die in der gleichen
Weise wie dieHeißgasschieber in Wassertassen 5 i abdichten. Die Leitung 47 wird
zweckmäßig aus zwei Teilen zusammengesetzt, die sich gelenkig gegeneinander bewegen
können. Die Montage der Leitung 47 erfolgt durch eine geeignete Krankonstruktion
52. Abb. 9 zeigt die Ableitung der Gase aus dem Verteilungskanal 53 mittels des
Abzweigorgans 5o nach dem Verbindungsrohr 47, das durch die Einrichtung 52 aufgehängt
ist. Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, daß durch diese Abzweigung
die Verbindung der Gasleitungen mit dem nach dem nächsten Regenerator führenden
Kanal 54 unterbrochen ist. Abb. io zeigt die Rückführung der Gase durch das Verbindungsrohr
47 in den nächstfolgenden Regenerator 55 mittels des Abzweigorgans 50 und
der anschließenden Leitung 56, deren übliche Verbindung mit der Leitung 57 ebenfalls
unterbrochen ist.
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Der- Betrieb der kreisringförmigen Anlage gestaltet sich ganz entsprechend
wie der Betrieb der in Längsreihen angeordneten Ofeneinheiten. Ausschaltungen und
Wiedereinschaltungen einzelner Einheiten aus dem Betrieb sind durch die geschilderte
Einrichtung in einfachster Weise vorzunehmen, wobei jeweils nur die Heißgasschieber
ausgewechselt werden müssen und das Verbindungsrohr eingesetzt zu werden braucht.