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Verfahren zur Wärmebehandlung von Stoffen in Drehrohrofen Bei der
Wärmebehandlung von Stoffen im Drehrohrofen entsteht die Aufgabe, die Temperaturen
in den einzelnen Teilen des Ofens nach den für die Durchführung des betreffenden
Verfahrens jeweils günstigsten Gesichtspunkten zu regeln. Diese Regelung stößt in
vielen Fällen auf Schwierigkeiten.
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Handelt es sich um Verfahren, denen Wärme von außen zugeführt werden
muß, so kann die Temperaturregelung dadurch geschehen, daß man im Ofenmantel eine
größere Anzahl von Brennern anordnet. Diese Brenner werden nach den im Betrieb gewonnenen
Erfahrungen auf die Länge und den Umfang des Ofens verteilt und können mit festen,
flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden. Handelt es sich um die
Ausführung von Verfahren im Dr.ehrohrofen, bei denen die erforderliche Wärme durch
chemische Reaktionen im Verfahren selbst gewonnen wird, so kann man die Temperaturregelung
dadurch bewirken, daß man die die Reaktionen hervorrufenden Stoffe durch Düsen in
den Ofen einführt, die z. B. nach den gleichen Gesichtspunkten angeordnet sind wie
die im vorstehenden erwähntenBrenner. Bei Röstverfahren, z. B. bei der Röstung von
Zinkblende, wird also die Röstluft in verschiedene Ströme aufgeteilt, die der-,1
Drehrohrofen zonenweise zugeführt werden. Ähnlich kann man verfahren, wenn das Gut
aus brennbaren Stoffen besteht oder brennbare Stoffe enthält, die im Drehrohrofen
einer völligen oder teilweisen Verbrennung unterworfen werden.
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Derartige Temperaturregelungen befriedigen vielfach nicht restlos,
Flammengase, die durch Brenner in den Ofen eingeführt werden, beeinträchtigen in
manchen Ofenzonen den Verlauf der beabsichtigten chemischen Reaktionen. Auch die
Gasströme im Ofen selbst können nachteilig beeinflußt werden. Luftzuführungen versagen
unter Umständen dort, wo das Gut nur noch wenig .mit der Luft in. Reaktion tretende
Stoffe enthält, also am Austragsznde des Ofens. Bei der Zinkblenderöstung z. B.
läßt die Röstreaktion am Austragsende des Ofens stark nach, weil hier das Röstgut
nur noch wenigSchwefel enthält, so daß der Ofen verhältnismäßig kalt geht, auch
wenn in diesen Teilen des Ofens besondere Luftzuführungen vorgesehen sind. Die Röstung
kann aus diesen Gründen unvollkommen werden.
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Bei Drehrohröfen, die durch radiale Zwischenwände in mehrere Kammern
unterteilt
werden, die untereinander durch Öffnungen in den Zwischenwänden
in Verbindung standen, wurde schon ein zentraler Kanal vorgesehen, durch den Heizgase
geführt wurden.. Der zentrale Kanal erstreckte sich hierbei axial durch den ganzen
Ofep, und es wurden die Heizgase -am unteren Ende des Ofens in den Kanal eingeführt.
Sie strömten am oberen Ende des -Ofens aus dem Kanal unmittelbar in eine Esse o.
dgl. ab. Diese Heizung hat den Nachteil, daß die Temperaturen an allen Stellen des
Drehrohrofens erhöht werden. Das hat zur Folge, daß das Gut den Ofen ungenügend
gekühlt verläßt und,daß auch in den heißen Ofenzonen überhitzungen des Gutes und
demgemäß Ansatz-und Ringbildung eintreten können. Ähnliche zentrale Kanäle wurden
auch schon dazu benutzt, um den Ofen zu kühlen. Auch ist es bekannt, derartige Kühlkanäle
in nicht durch Zwischenwände unterteilten Drehrohröfen vorzusehen oder die Kühlkanäle
in das Mauerwerk des Ofens zu verlegen. Kühlluft wurde an einem Ende des Ofens in
-diese Kanäle eingeführt, und sie trat am entgegengesetzten Ende des Ofens aus den
Kanälen entweder ins Freie oder in den Ofen aus, wo sie dann als vorgewärmte Röstluft
benutzt wurde. Durch eine derartige Kühlung läßt sich wohl die Temperatur in einem
zu heiß gehenden Teil des Ofens etwas heruntersetzen, eine Beeinflussung zu kalt
gehender Ofenzonen ist damit jedoch. praktisch nicht durchführbar.
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Ferner sind Drehrohröfen bekannt, bei denen dem zu behandelnden Gut
Wärme durch Heizgase zugeführt wird, die ein zentrales Rohr durchströmen, welches
sich nur durch einen Teil. des Ofeninnern frei erstreckt. Die Weisung, die Heizgase
in diesem Rohr im Gegenstrom zu den Gasen im Ofen zu führen, ist diesem bekannten
Vorschlag dagegen nicht zu entnehmen. Durch die erfindungsgemäße Führung der Heizgase
im zentralen Rohr im Gegenstrom zu den Gasenr im Ofen ist der Wärmeaustausch zwischen
den beheizten Wandungen der Leitung und den Ofengasen besonders günstig. Ein weiterer
wichtiger Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß den zu kalt
gehenden Ofenteilen nicht nur Wärme mittelbar, sondern auch unmittelbar durch die
aus dem Rohr abströmenden Gase zugeführt wird. Auch die Gaszusammensetzung im Ofen
behält man völlig in der Hand, da man .die durch das Heizrohr strömenden Gase erst
dort mit den übrigen Gasteilen mischen kann, wo Nachteile aus der Mischung nicht
mehr zu befürchten sind. Das Verfahren gemäß .der Erfindung kann aber auch in der
Weise ausgeführt werden, -daß man die Gase, die die Heizleitung durchströmt haben,
nicht in den Ofen, sondern unmittelbar nach außen abströmen läßt. Diese Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Heizgase die Ofenatmosphäre in keiner
Weise beeinflußt wird. Auch die Bewegung der beiden Gasströme durch den Ofen erfolgt
dann völlig unabhängig voneinander, so daß man die Strömungsgeschwindigkeit der
Gase im Ofen und in der Heizleitung völlig unabhängig voneinander regeln kann. Neben
:dem Verfahren gemäß der Erfindung können natürlich die bekannten Beheizungsarten
des Ofens durch Düsen oder Brenner beibehalten werden.
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Das Rohr wird vorzugsweise aus hitzebeständigem, korrosionsfestemBaustoff
hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Edelstahl, Chrom-Nickel-, Chrom-Nickel-Kobalt-, chrom-
oder nickelhaltigen Legierungen oder anderen, den jeweiligen Temperatur- oder Gasverhältnissen
angepaßten Legierungen, gefertigt. Es ist z. B. mit Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen
für die Zuleitungen der hocherhitzten Gase versehen, die außerhalb des Ofens münden.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung kann dass Rohr außen oder innen oder .gleichzeitig
außen und innen mit Rippen oder ähnlichen seine Wärmeleitfähigkeit verbessernden
Ansätzen versehen werden. Die Befestigung des Rohres im"-Ofen erfolgt z. B. in der
Weise, @daß das Rohr von -den an der Ofenwandung befestigten und in den Ofenraum
hineinragenden Brennern oder Düsen getragen wird. Das hat den großen Vorteil, daß
zusätzliche Vorrichtungen für die Befestigung des Rohres nicht erforderlich sind,
deren Einbau und Verbindung mit dem Ofenmantel kostspielig und in manchen Fällen
auch schwierig ist.
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Man kann die Gaseintrittsstellen bzw. die Gaszuführungsleitungen zum
Rohr natürlich auch auf die Länge und den Umfang des Rohres verteilen.
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Die Zeichnung diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Fig. i zeigt beispielsweise einen erfindungsgemäß ausgestatteten Drehrohrofen
im Längsschnitt.
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Fi.g.2 und 3 sind Schnitte nach den Linien a-b und c-d der Fig. i.
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Der Drehrohrofen, der im wesentlichen aus dem Metallmantel i und der
Ausmauerung 2 besteht; ist geneigt gelagert. Das Gut wird ihm durch -die Beschickungseinrichtung
3 zugeführt. Es verläßt den Ofen .durch die Austragsvorrichtung q. Der Ofen ist
an seinem unteren Ende 5 geschlossen und an seinem oberen Ende 6 mit dem Gasabzug
7 versehen. 8 und 9 sind die Laufkränze, io.dieAntriebsvorrichtung. Der Ofen kann
in bekannter
Weise mit Stauringen rr und Wendern 1z ausgestattet
sein. 13 sind die Brenner @bzw. Luftdüsen des Ofens. Im Ofen ist das Rohr
15 angeordnet, dessen Wandung annähernd konzentrisch zur Innenwandung des Ofens
liegt. Das Rohr ist an seinem oberen Ende 16 geschlossen und an "seinem unteren
Ende 17 offen. 18 sind die Heizgaszuführungen zum Rohr. r9 sind zusätzliche
Gasaustrittsöffnungen. Die Fundamente 2o und die übrigen Bestandteile des Ofens
können in bekannter Weise ausgeführt sein.
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Es sind Drehrohröfen bekannt, bei .denen der freie Ofenraum in ein
System von parallel der Ofenachse verlaufenden Kanälen aufgelöst ist. Durch die
Kanäle wandert das Gut, .dem Röstluft und Reduktionsgase entgegengeführt werden.
Etwa in der Mitte des Ofens ist eine Kammer vorgesehen, die sich über den ganzen
freien Ofenquerschnitt erstreckt. Durch einen in der oberen Ofenhälfte annähernd
konzentrisch angeordneten Kanal wird Luft in diese Kammer eingeführt. Die Anordnung
ist hierbei indessen so getroffen, daß die Luft höchstens schwach vorgewärmt in
die Kammer gelangt und daß die Temperaturen in der Luftleitung stets tiefer sind
als die an den benachbarten Stellen des oberen Kanalsystems. Es kann also Wärme
nur aus, dem Ofen an die Luft in der Zuführung abgegeben werden. Dagegen ist es
nicht möglich, daß durch die Wandungen der Luftzuführung hindurch andere Teile des
Ofens erwärmt werden.