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Einrichtung zur Überführung der Wärme heißer Gase auf Schichten fester
Stoffe Bei der Behandlung von Feststoffen mit Gasen, sei es zur Herbeiführung eines
Wärmeaustausches, sei es für die Durchführung chemischer Reaktionen oder auch für
irgendwelche sonstige Zwecke, z. B. zur Reinigung der Gase von mitgeführten Feststoffen,
ist es vielfach üblich; die Gase durch Schichten des in Wechselwirkung mit den Gasen
zu bringenden Feststoffes zu führen, welche unter Schwerewirkung auf einem Rost
oder einer sonstigen durchbrochenen Trägerfläche ruhen. Hierbei ergeben sich häufig
Schwierigkeiten, wenn es sich um die Beförderung des Feststoffes bei oder nach der
Durchdringung mit den Gasen handelt.
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Die Anwendung von Wanderrosten, deren man sich vielfach bedient, verlangt
eine kostspielige Anlage von großem Gewicht, die einem starken Verschleiß unterworfen
ist, besonders wenn es sich um die Behandlung von stückigen Feststoffen mit Gasen
von sehr hoher Temperatur handelt. Ein besonderer Nachteil, der hierbei hervortritt,
besteht darin, daß stets nur die eine Seite des Wanderrostes ausgenutzt wird, während
der rückläufige Rostabschnitt unbenutzt bleibt.
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` Vorliegende Erfindung bezweckt, die Behandlung von Feststoffen,
welche zwecks Wärmeaufnahme schichtweise von heißen Gasen durchströmt werden sollen,
dadurch zu erleichtern, daß die Anlagerung des Feststoffes an die Sieb- oder Rostfläche
nicht einfach der Schwerewirkung überlassen wird, sondern daß für diesen Zweck der
die Gutschicht durchdringende Gasstrom selbst benutzt wird, indem durch ihn die
Gutschicht an der durchbrochenen Trägerfläche durch den Druckunterschied zwischen
den beiden Schichtseiten festgehalten wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß unter
der Voraussetzung einer passenden Körnung des zu behandelnden Feststoffes es möglich
ist, allein durch einen Gasstrom eine hinlänglich dicke Gutschicht an einer Siebfläche
auch entgegen der auf die Schicht wirkenden Schwerkraft festzuhalten. Wenn als Träger
für das Gut in an sich bekannter Weise ein Wanderrost benutzt wird, dann kann bei
einer solchen Arbeitsweise nicht nur die Oberseite des Rostes zur Anlagerung einer
Gutschicht benutzt werden, sondern auch der rückläufige Rostabschnitt, so daß eine
bessere Ausnutzung der Rostfläche erzielt wird. Dabei bestehen weitgehendere Möglichkeiten
für die Entfernung des fertig behandelten Gutes von der Tragfläche, da an solchen
Stellen, an denen das
Gut nur durch die Saugkraft des Gasstromes
festgehalten wird, es nur einer Unterbrechung dieser Saugkraft an einer bestimmten
Roststelle bedarf, um das Gut zum Abfallen zu bringen. Besonders wichtig ist aber,
daß man bei der Durchführung der Erfindung nicht auf die Verwendung von Wanderrosten
oder ähnlichen Gebilden beschränkt ist, sondern daß man als Träger für die Schicht
des zu behandelnden Gutes Drehkörper beliebiger Form, z. B. zylindrische oder konische,
_anwenden kann, deren ganze Umfläche mit einer angesaugten Gutschicht bedeckt ist,
abgesehen von der Entleerungsstelle.
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Die Entleerung kann dabei sowohl durch Unterbrechung des die Gutschicht
ansaugenden Luftstromes an solchen Stellen des Drehkörpers erfolgen, an welchen
die Schwerewirkung eine Entfernung des Gutes von dem Drehkörper herbeiführt, als
auch durch Abblasen mittels Druckluft an einer beliebigen Stelle.
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Das Festhalten des Gutes an einem siebartigen Träger setzt im allgemeinen
voraus, daß das Gut nicht im eigentlichen Sinne stückig ist, sondern eine feinere
Körnung besitzt, etwa wie sie sogenanntem Schüttgut eigen ist. Die Wechselwirkung
zwischen Gas und Feststoff ist um so inniger, je geringer die Korngröße des Gutes
ist. Es empfiehlt sich daher, mit der Korngröße so weit herunterzugehen, als es
unter Berücksichtigung des Kraftverbrauchs, welcher für .das Durchsaugen der Luft
oder des sonstigen Gases erforderlich ist, verträglich ist. In vielen Fällen sind
Korngrößen von etwa r nun. empfehlenswert, während in anderen Fällen Erbsen- oder
Nußgröße oder ein Gemisch verschiedener Korngrößen vorteilhafter sein kann.
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Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung zur Ausnutzung der sehr
viel Wärme mit sich führenden Gase eines Drehrohrofens' Anwendung finden. Da diese
Gase viel Staub mitführen, ist es in diesem Anwendungsfall von besonderer Bedeutung,
daß die von den Gasen zu durchströmende Schicht von gekörntem Feststoff eine sehr
geringe Korngröße aufweist, damit die Schicht nicht nur als Mittel zur Aufnahme
der von den Gasen mitgeführten Wärme dient, sondern zugleich auch als Filter für
die Gase, welches das Mitreißen von Gutstaub weitgehend herabsetzt.
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Um diese Wirkung zu erzielen, bedarf es einer besonderen Vorbereitung
der Feststoffe. Es hat sich gezeigt, daß diese mit besonderem Nutzen so vor sich
gehen kann, daß man pulverförmigen Rohstoff dadurch körnig macht, daß man ihn mit
dem nötigen Wasserzusatz einem gründlichen mechanischen Umrühren, z. B. in einem
Kbllergang oder in einer mit Mahlkörpern gefüllten Mahltrommel oder anderer Knetmaschine,
aussetzt, wodurch die Pulverteilchen zu kleinen Klümpchen zusammenbacken, welche
zwar nicht ganz regelmäßige Form und Größe haben, die aber immerhin im Durchschnitt
ein recht gleichförmiges Schüttgut ergeben, welches bei seiner Ansaugung gegen eine
Siebfläche sowohl in ziemlich gleichförmiger Schichtdicke festgehalten wird als
auch in allen Teilen der Schicht eine sehr gleichmäßige Gasdurchlässigkeit besitzt,
so daß die die- Schicht bildende gekörnte Masse in allen Teilen der 'Schicht einer
recht gleichmäßigen Hitzebehandlung unterliegt, während gleichzeitig die Abgase
des Drehrohrofens, während sie die Gutteilchen wärmen und gegebenenfalls entsäuern,
zugleich den von ihnen mitgeführten Staub in der Schicht absetzen.
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Es ist zwar an sich nicht neu, Feststoffe, die sich in mehr oder weniger
fein verteiltem Zustande befinden, entgegen der auf sie wirkenden Schwerkraft auf
einer gasdurchlässigen Fläche dadurch festzuhalten, daß man einen hinlänglich großen
-Druckunterschied auf beiden Seiten der Fläche in dem Sinne erzeugte, daß das Gut
durch den Überdruck gegen die Fläche gedrückt wurde. Indessen ist von einer solchen
Möglichkeit bisher nicht in der Weise Gebrauch gemacht worden, daß man Schüttgut
fortschreitend auf Rost- oder Siebtrommeln aufbrachte, um es auf dem Wege von einer
Beschickungs- zu einer Abwurfstelle der Gasbehandlung zu unterwerfen. Die vorbekannfe
Festhaltung von fein verteilten Feststoffen auf gasdurchlässigen Flächen bildete
vielmehr nur eine Nebenerscheinung beim Filtern von staubhaltigen Gasen, die beim
Hindurchsaugen durch Filterflächen den von ihnen mitgeführten Staub an der Filterfläche
absetzen, wo er in dünner Schicht durch den Gasstrom festgehalten wird. Es fehlt
aber eine planmäßige, überwachte Zuführung und Gasbehandlung der Feststoffe und
Entfernung derselben von der Fläche nach Maßgabe des Abschlusses einer vorgeschriebenen
Behandlung der zum Abwurf von der Fläche "gelangenden Masse.
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Die Erfindung ist auf der -Zeichnung in mehreren Ausführungsformen
veranschaulicht.
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Abb. i und z zeigen in senkrechtem Längs-bzw. Querschnitt eine Anordnung
gemäß der Erfindung, wo der Rost zylindrisch und die Gutschicht auf der Außenseite
des Rostes angebracht ist.
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Abb. 3 und q. zeigen in senkrechtem Längs-und Querschnitt ebenfalls
einen zylindrischen Rost, aber mit der Gutschicht auf der Innenseite des Rostes.
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Abb.5 zeigt in senkrechtem Längsschnitt eine Rostanordnung in Verbindung
mit- einem
Drehrohrofen zum Brennen von Zement, Kalk o. dgl. und
als Vorwärinofen zu diesem verwendet.
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Abb.6 zeigt in senkrechtem Längsschnitt einen Drehrohrofen, in dessen
oberem Ende eine Rastanordnung eingebaut ist.
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In Abb. 7 ist in senkrechtem Längsschnitt eine andere Ausführungsform
einer im Drehrohrofen eingebauten Rostanordnung gezeigt.
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Der Rost, worauf das Gut behandelt wird, ist bei der in Abb. i und
2 gezeigten Anordnung als eine sich drehende Zylinderfläche i ausgeführt, die von
einer Tragwelle 2 unterstützt und innerhalb eines feststehenden Mantels 3 angebracht
ist. Das auf dem Rost zu behandelnde Gut wird durch eine Schurre q. zugeführt und
lagert sich in einer Schicht von passender Größe auf der Außenseite des Rostes ab,
wo das Gut während des Umdrehens des Rostes trotz der Beeinflussung der Schwerkraft
durch den Druckunterschied der Luft außerhalb und innerhalb des zylindrischen Rostes
festgehalten wird, indem die Luft durch Druck oder Saugen von außen gegen die Rosttrommel
gepreßt wird. Die Luft wird durch eine öffnung 5 im Mantel 3 zugeführt und durch
eine Leitung 6 abgeleitet. Bei 7 ist der Rost innen durch einen Schirm gedeckt,
der durch eine Leitung 8 mit der äußeren Luft in Verbindung steht, so daß der Druckunterschied,
welcher die Gutschicht auf dem Rost festhält, an dieser Stelle aufgehoben wird und
bewirkt, daß das Gut durch die Beeinflussung der Schwerkraft von dem Rost entfernt
wird und durch eine automatische Schleusenanordnung, z. B. bestehend aus einer gewichtsbelasteten
Klappe 9 (Abb. 2), herausgezogen werden kann. Falls es sich für die vollständige
Entfernung des Gutes von dem Rost als erforderlich zeigen sollte, kann Druckluft
durch die Leitung 8 eingeführt werden. Besonders zweckmäßig ist es, daß die Gutzufuhr
und die Stelle der Ableitung dicht nebeneinanderliegen, so daß das Gut sehr lange
an der Rostfläche festgehalten wird.
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In Abb. 3 und q. ist die' Gutschicht anstatt auf der Außenseite des
zylindrischen Rostes auf der Innenseite desselben angebracht. Die Luft wird in diesem
Falle in entgegengesetzter Richtung vom Innern des Rostes nach außen geleitet. Für
die Zuführung des Gutes auf den Rost ist eine Förderschnecke io verwendet, und das
Gut wird mit Hilfe einer zweiten Förderschnecke i i weggeleitet. Die übrige Anordnung
ist ganz entsprechend der oben beschriebenen.
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In Abb. 5 ist die in Abb. i und 2 gezeigte Rostanordnung als Vorwärmevorrichtung
bei einem Drehrohrofen 12 in einer solchen Weise angebracht, daß die Rauchgase von
dem Drehrohrofen das Gut auf dem Rost durchfließen und zur Erwärmung und gegebenenfalls
zur ganzen oder teilweisen Kalzinierung desselben dienen, wonach das Gut durch ein
Ablaufrohr oder eine andere Fördereinrichtung 13 dem Drehrohrofen für Fertigbrennen
in demselben zugeführt wird.
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Schließlich zeigen die Abb. 6 und 7 die in den Abb. i bis 5 gezeigten
Rostanordnungen unmittelbar in dem oberen Teil des Drehrohrofens 12 eingebaut. Da
indessen die für die Wärmeübertragung zum Gut auf der Rostanordnung vorteilhafteste
Drehzahl nicht immer mit der Drehzahl des Drehrohrofens zusammenfällt, kann man
in übrigens bekannter Weise den unteren und den oberen Teil des Drehrohrofens in
zwei getrennt antreibbare -Teile trennen, welche entweder in Verlängerung zueinander
oder mit den Umdrehungsachsen gegenseitig verschoben liegen. Im letzteren Falle
kann die Anordnung derjenigen, die in Abb. 5 gezeigt ist, ähnlich sein, unterscheidet
sich jedoch von dieser dadurch, daß der Rost mit einem Stück- Ofenrohr verbunden
ist, welches sich mit dem Rost zusammen dreht. Diese Ausführungsform kann in gewissen
Fällen, wenn der Rost schneller als der Drehrohrofen bewegt wird, besonders vorteilhaft
sein, indem das Gut, nachdem es den Rost verlassen hat, in dem mit diesem verbundenen
Ofenrohrstück einer besonders lebhaften Bewegung unterworfen wird, so daß die Wärmeübertragung
von den Rauchgasen auf das Gut eben an dieser Stelle; wo ein wesentlicher Teil der
Wärmeaufnahme, und zwar die Kalzinierung, vor sich geht, in hohem Grade gefördert
wird.
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Die Ausführungsform nach Abb. 7 zeichnet sich durch besonders einfachen
Aufbau aus.