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Verfahren und Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen den Ofenabgasen
und dem Rohgut bei der Zementherstellung Es ist bekannt, bei der Herstellung von
Zement das Rohgut mittels der Ofenabgase vorzubehandeln, und hierfür sind zahlreiche
Einrichtungen bekannt, deren Unterschiede hauptsächlich durch die Art des Brennofens,
Drehrohr-, Flamm- oder Schachtofen, sowie durch den Feuchtigkeitsgehalt des Rohgutes,
der von staubförmiger bis zu schlammiger Beschaffenheit wechseln kann, bedingt werden.
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Bei vielen dieser Einrichtungen tritt nun. der übelstand auf, daß
die Ofenabgase ungleichmäßig auf die Rohgutschicht treffen oder diese in ungleicher
Weise umspülen oder durchziehen; dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Ofengase
vorzugsweise von einer Seite herkommen oder :eine Strecke weit über das Rohgut hinstreichen,
bevor sie es durchströmen, wenn das Rohgut in schräger Richtung oder in ungleichmäßiger
Geschwindigkeit durch den Abgasstrom geführt wird oder wenn allein schon die Größe
der heutigen Vorrichtungen für die Zeznexitherstellung eine gleichmäßige Einwirkung
der Gase auf das Rohgut verhindert.
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Die Folge davon ist, daß die Wärmeübertragung von Ofenabgasen auf
das Rohgut an verschiedenen Stellen sehr ungleichmäßig :erfolgt, so daß ein Teil
der Ofenabgase nicht genügend ;gekühlt wird, während an anderen Stellen das Rohgut
nur ,eine geringe Vorwärmung erfährt. Hierdurch treten Wärmeverluste in den noch
-zu heiß abziehenden Gasen auf; die Vorbehandlung des Rohgutes bleibt unvollkommen,
und die Wandung sowie vor allem die beweglichen Teile des Ofens -werden stellenweise
übermäßig angegriffen.
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Um eine zu hohe Abgastemperatur und den damit verbundenen Wärmeverlust
zu vermeiden, bat man bereits versucht,- den Wärmeaustausch teilweise übermäßig
weit zu treiben, so daß ein Teil der Ofenabgase mit 400 bis 5oo° die Robgutschicht
verläßt und sich dann mit den übrigen kälteren Gasen, deren Tempienatur bis herunter
zu etwa ioo° beträgt, mischt. Scheinbar wird hierdurch zwar eine gleichmäßige Abgastemperatur
von rund 15 o° erreicht, doch bedeutet dieser ungleichmäßige Wärmeaustausch
trotzdem .einen wärmetechnischen Verlust, wozu noch :der Nachteil. kommt, daß in
den bis unter i oo° abgekühlten Gasteilen sich Schwefelverbindungen bilden, welche
sowohl auf die Ofenanlag!e als auch auf die Güte des gewonnenen Zementes höchst
schädlich wirken.
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Die Erfindung bezieht sich darauf, allen Teilen des Rollgutes wie
der Abgase in gleichem Maße Gelegenheit zum Wärmeaustausch zu ,geben, und sie erreicht
dies dadurch, daß die Schichtstärke .des Rohgutes an verschiedenen Stellen verschieden
bemessen ist, was j e nach der Art der zur Verwendung kommenden Vorrichtungen in
verschiedener' Weise geschehen kann, und zwar wird zweckmäßig dem Abgasstrom an
den Stellen, an denen er
vorzugsweise hindurchzieht und eine höhere
Temperatur besitzt, eine Rohgutschicht von größerer Stärke entgegengesetzt.
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Erfolgt die Vorbehandlung des Rohgutes beispielsweise in an sich bekannter
Weise in einem dem Brennofen vorgeschalteten Schacht, durch den die Abgase quer
hindurchströmen, so wird die Weite dieses Schachtes in seinen verschiedenen Zonen
zweckmäßig verschieden bemessen, so daß. die Geschwindigkeit, mit welcher das Rohgut
infolge seines Eigengewichtes und unter der Wirkung der Austragvorrichtung zur Brennzone
hindurchwandert, an verschiedenen Stellen verschieden groß ist, während gleichzeitig
der den Abgasen sich entgegenstellende Widerstand infolge der Querschnittsänderung
verschieden ist.
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Von besonderer Bedeutung ist dies bei doppel-,vandigen zylinderförmigen
Schächten, da hier die Gase nicht in gleicher Weise an alle Teile der Wand gelangen,
sondern nur auf eine Stelle mit ihrer vollen ursprünglichen Hitze auftreffen, an
allen anderen Punkten aber erst eindringen, nachdem sie eine gewisse Strecke an
der Wand .entlang gestrichen sind und .einen Teil ihrer Wärme dabei bereits abgegeben
haben.
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Erfolgt die Vorbehandlung des Rohgutes auf :einem Wanderrost, über
den die Abgase teilweise eine Strecke weit hinwegströmen, bevor sie durch. die auf
dem Rost liegend Schicht hindurchgesaugt werden, so kann die Erfindung in der Weise
zur Anwendung gelangen, daß der anfänglich auf dem Rost ,gebildeten Rohgutschicht
in gewissen Abständen eine oder mehrere weitere Schichten aufgelegt werden, so daß
die Gesamtstärke der Schicht gegen das Abwerfende hin immer stärker wird und die
Abgase eine um so größere Schichtstärke zu durchströmen haben, je höher ihre Temperatur
ist.
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Auch auf andere Weise läßt sich das mit der Erfindung beabsichtigte
Ziel erreichen, ohne aus dem Rahmen des Patentschutzes zu fallen, sofern nur dabei
dem Abgasstrom an den Stellen vorzugsweisen Durchtritts und höherer Temperatur eine
Rohgutschicht von größerer Stärke entgegengesetzt wird.
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Die Zeichnung stellt Vorrichtungen zur Ausführung des - jerfindungsgemäßen
Verfahrens dar, und zwar zeigen: Abb. i im senkrechten Schnitt einen Wärmeaustauschschacht,
Abb. 2, 3 und 4 schematisch Schnitte nach den Linien 2-2, 3-3, 4-4 der Abb. r, Abb.
5enen Längsschnitt durch einen Wanderrost zum Wärmeaustausch.
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In der Kammer i (Abt. i), welche dem Drehrohrofen 2 vorgeschaltet
ist, ist aus übercinandergestülpten kegelstumpfartigen Ringen 3 und 4 ein doppelwandiger
Ringschacht gebildet, in den das Rohgut aus der Zuleitung 5 von oben aufgegeben
und mittels des Drehtellers 6 nach unten durch das Abstreichmesser 7 ausgetragen
wird, so daß es über die Schurre 8 in das Drehrohr 2 gelangt.
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Die aus dem letzteren abziehenden Gase durchströmen die Zwischenräume
zwischen den Ringen 3 und den Ringen 4 und damit die zwischen beiden befindliche
Rohgutschicht und werden- durch das Ableitungsrohr 9 aus dem oberen Teil der Schachtmitte
abgeführt. Während die äußeren Ringe 3 sämtlich gleich ausgebildet sind und somit
eine zylindrische Rostwand bilden, sind von den inneren Ringen 4 die unteren an
einer Seite abgeflacht, und zwar nimmt die Abflachung i o an den einzelnen Ringen
nach unten hin zu, so daß der Zwischenraum zwischen den Ringen 3 und 4 sich an dieser
Stelle nach unten hin mehr und mehr erweitert.
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Die Abb.2 bis 4 lassen die Art dieser Abflachung erkennen.
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Abb.2 stellt die Ringe im oberen Teil dar, in welchem sowohl. die
äußeren Ringe 3 als auch die inneren Ringe 4 kreisförmig sind.
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Abb. 3 zeigt den obersten, eine Abflachung besitzenden Ring 4', während
Abb. 4 einen tiefer liegenden Ring 4" zeigt, dessen Abflachung i o" größer ist als
die Abflachung i o' des Ringges 4' in Abb. 3.
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Die Ringe 4 sind so eingepaßt, daß die Abflachungen i o gegen das
Drehrohr 2 gewandt sind, so daß die Verbreiterung des ringförmigen Zwischenraumes
zwischen den Ringen 3 und 4 sich der Drehrohrmündung gegenüber befindet, die Rohgutschicht
also an der Stelle eine Verstärkung erfährt, an welcher die Drehrohrabgase unmittelbar
äuftreffen.
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Bei dem in Abb.5 dargestellten Ausführungsbbispiel erfolgt der Wärmeaustausch
in an sich bekannter Weise auf einem Wander-rost r r.
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Die aus dem Ofen 12 kommenden Gase treffen mit ihrer höchsten Temperatur
an dem Austragende des Wanderrostes i i auf und werden mittels der Leitung 13 durch
den Rost und die auf ihm liegende Rohgutschicht abgesaugt, während die übrigen Gase
oberhalb des Rostes entlang streichen und hierbei an die Kammerwandung 14 -einen
Teil ihrer Wärme abgeben, so daß sie um so kälter sind, je weiter .nach dem Eintragende
des Wanderrostes hin sie zur Wirkung gelangen.
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Der Wanderrost erhält seine Beschickung durch die drei Aufgabetrichter
15, 16 und 17, so daß das auf ihm liegende Rohgut gegen das Austragende hin höher
und höher aufgeschichtet wird und die Ofengase somit eine
um so
stärkere Rohgutschicht zu durchdringen haben, je höhere Temperatur sie besitzen.
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In hier nicht dargestellter Weise können die Abgase durch eingebaute
Leitwände und ähnliche Mittel auch derart ,geführt werden, daß sie nur zum kleinen
Teil auf die zunächst erreichte Stelle der Rohgutschicht einwirken, wodurch eine
weitere Vergleichsmäßigung des Wärmeaustausches erreicht wird.
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Besonders bei dem ersten Ausführungsbeispiel erscheint eine derartige-
Führung der Abgase um die äußere Rostwand in Gestalt einer Schraubenlinie oder durch
Hinundherführen in axialer Richtung zweckmäßig.