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Ofen zum Schwelen von festen oder teigigen kohlenstoffhaltigen Stoffen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zum Schwelen von festen oder teigigen
kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie z. B. Kohle, Schiefer, Lignit, Torf, Bitumen u.
dgl., sowie von künstlichen Mischungen von mehr oder weniger zähen Flüssigkeiten
mit einem aktiven oder inerten Träger. Es ist bekannt, bei Ofen dieser Art das zu
behandelnde Gut durch an einer Förderkette angeordnete Scheiben in einzelne Teilrnengen
aufzuteilen und diese Förderkette durch einen von außen beheizten Kanal hindurchzubewegen.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß die mit zentralen Öffnungen versehenen
Scheiben der Förderkette das Innere des Heizkanals, d. h. dessen inneren Ouer schnitt,
vollkommen ausfüllen. An sich sind an Förderketten angeordnete Scheiben mit zentralen
Öffnungen bekannt. Diese Scheiben füllen aber nicht den inneren Querschnitt des
Heizkanals aus. Der Umstand, daß nach der Erfindung die Scheiben an den Förderketten
den Heizkanalquerschnitt vollkommen ausfüllen, hat im Gegensatz zu den bekannten
Einrichtungen zur Folge, daß die heißen Schwelerzeugnisse im wesentlichen durch
das Innere des kühlen Schwelgutes hindurchströmen, ohne nennenswert mit den heißen
Wandungen des von außen beheizten Kanals in Berührung zu kommen. Dadurch, daß die
heißen Schwelerzeugnisse durch das Innere des Schwelgutes hindurchströmen, erfährt
dieses eine sehr wirksame \Torwärmung von innen. Gleichzeitig wird dadurch, daß
die Schwelerzeugnisse bei ihrem Weg zu den Mündungen der Auslaßleitung nicht mit
den heißen Wandungen des Heizkanals in Berührung kommen können, eine Zersetzung
der Schwelerzeugnisse vermieden.
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Nach der Erfindung sind bei Ofen der gekennzeichneten Art die an den
Heizkanal angeschlossenen Mündungen der Auslaßleitung für die gas- oder dampfförmigen
Schwelerzeugnisse derart angeordnet, daß die Schwelerzeugnisse gezwungen werden,
wenigstens einen Teil der zu verschwelenden Stoffe im Gegenstrom zu letzterem zu
durchströmen, ehe die Schwelerzeugnisse zu der Auslaßleitung gelangen. Durch diese
Maßnahmen hat die Anordnung der zentralen Öffnungen in den an den Förderketten befindlichen,
den Querschnitt des Heizkanäls ausfüllenden Scheiben die Wirkung, daß die Schwelerzeugnisse
im Innern eines zu behandelnden Gutstranges einen entsprechend langen Weg zurücklegen
können.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigt: Fig. r einen Ofen gemäß einer ersten Ausführungsform
der
Erfindung im Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2.
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Fig.2 stellt einen Querschnitt nach der. Linie II-II der Fig. i dar,
während die Fig. 3 und 4. den Ofen nach Fig. i m: Grundriß und in Ansicht von hinten
ve'r= anschaulichen.
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Fig. 5 zeigt perspektivisch und im vergrößerten Maßstab für sich herausgezeichnet
einen Teil der Fördervorrichtung, durch die die zu behandelnde Masse unterteilt
durch den Ofen hindurchgefördertwird.
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Fig. 6 schließlich veranschaulicht in Seitenansicht und teils im Schnitt
eine zweite Ausführungsform eines Ofens gemäß der Erfindung.
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In der Zeichnung ist ein Ofen dargestellt, um kohlenstoffhaltige,
feste oder teigförmige Stoffe bei niedriger Temperatur zu destillieren. Dieser Ofen
umfaßt einen langen Kanal i, der einen Innendurchmesser von beispielsweise 15 bis
2o cm und eine Länge von ungefähr 5 bis 6 m hat. Der Kanal i ist mit einer Einfüllöffnung
2, die am einen Kanalende angeordnet ist, versehen. Oberhalb der Einfüllöffnung
befindet sich ein Bunker 3. Ferner ist eine Entleerungsöffnung q. mit einer Entleerungsleitung
5 am anderen Ende des Kanals i angebracht. Der Kanal kann geradlinig oder in Form
eines U (Fig. i bis 5) gebogen sein, oder er kann irgendeine sonstige längliche
Form haben, wobei er waagerecht oder schräg liegt. Man kann ferner den Kanal, wie
dies in Fig.6 dargestellt ist, auch derart ausbilden, daß er auf dem größten Teil
seiner Länge die Form einer Schraube oder einer Schlange mit großen Windungen hat.
Die Achse dieser Schraube kann senkrecht, waagerecht oder schräg liegen.
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Das zu behandelnde Gut wird ununterbrochen mit einer geeigneten Geschwindigkeit,
die beispielsweise zwischen o,8 und o,2 m/Sek. liegt, durch zweckentsprechende Antriebsmittel
mitgenommen. Diese Antriebsmittel werden derart ausgebildet, daß sie das zu behandelnde
Gut während seines Durchganges durch den Kanal in kleine Teilmengen trennen, die
eine große Oberfläche haben und die leicht mitgenommen werden können.
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Die Antriebsmittel können aus Scheiben bestehen, deren Form dem Ouerschnitt
des Rohres entspricht, das den Kanal i bildet. Die Abmessungen dieser Scheiben sind
-so gewählt, daß jede Verklemmung im Rohr ausgeschlossen ist. Die Scheiben 6, welche
die Mitnehmervorrichtungen bilden, sind untereinander durch ein oder mehrere Kettenglieder
7 verbunden (Figg. 6), die frei in die Befestigungsglieder 8 eingreifen, welche
auf der entsprechenden Seite jeder Scheibe 6 angeordnet sind. Der Zwischenraum zwischen
zwei benachbarten Scheiben kann beispielsweise 2o cm betragen.
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Die miteinander gelenkig verbundenen "Seheiben 6 bilden eine Art endloser
Kette in _.@er den Ofen bildenden Leitung i. Der All-'trieb dieser Kette geschieht
mit Hilfe einer geeigneten Antriebsvorrichtung, z. B. mit Hilfe einer Scheibe 9,
deren Welle io von einem Motor angetrieben wird und welche radiale Schaufeln ii
trägt. Der Winkel zwischen zwei benachbarten Schaufeln entspricht dem Zwischenraum
zwischen zwei benachbarten Scheiben 6. Die Scheibe 9 ist derart angeordnet, daß
derjenige Teil der Kette, welcher sich zwischen dem Austritts- und dem Eintrittsende
des Kanals i befindet, mit dem Umfang der Scheibe 9 zusammenarbeitet und durch die
radialen Schaufeln i i mitgenommen wird. Selbstverständlich kann auch jede andere
Vorrichtung zum Antrieb der Kette Anwendung finden, wobei jedoch auf die Form des
Kanals i geachtet werden muß.
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In dem Maße, in dem die Kammern 1-a, welche zwischen den Paaren benachbarter
Scheiben 6 gebildet werden, unter dem Bunker 3 vorbeigehen, füllen sie sich mit
deni zu behandelnden Gut und fördern dieses in einzelnen voneinander getrennten
Teilmengen durch den Kanal hindurch, bis sie über die Öffnung 4. gelangen, wo sie
sich selbsttätig entleeren. Das behandelte Gut wird dann durch die Leitung 5 abgeführt.
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Die Mitnahme kleiner abgeteilter Massen durch die Scheiben 6 hat noch
den weiteren Vorteil, daß die zu behandelnden Massen in dem Ofen gleichmäßig vorgeschoben
werden, ohne umgerührt und ohne durcheinandergeknetet zu werden, so daß die Bildung
von Staub vermieden wird. Ferner bieten die abgeteilten Massen eine große Oberfläche
für den Abgang der gasförmigen Erzeugnisse dar und besitzen die Eigenschaft, daß
die Wärme gut durch sie hindurchgehen kann. Der Ofen wird durch einen Wasserverschluß
oder durch einen sonstigen Flüssigkeitsverschluß in bekannter Weise abgedichtet.
Dieser Verschluß befindet sich in Behältern i9 und 2o, in welche die Ein- und Austrittsöffnungen
der Vorschubvorrichtung sowie die Austrittsöffnung für die Rückstände hineintauchen.
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Die Beheizung des rohrförmigen Ofen wird teilweise durch ein heißes
Gas bewirkt, das in einer Kammer 13 umläuft, «-elche den rohrförmigen Ofen umgibt.
Das Heizgas kann durch Verbrennung eines gasförmigen, flüssigen oder festen (pulverisierten)
Brennstoffs entstanden sein. Die genannte Kammer 13 hat bei der Ausführungsform
nach Fig. i bis 5 die Form einer rohrförmigen Umhüllung, die das Rohr i auf seiner
Länge außen
umgibt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 findet
eine Kammer 13 Anwendung, in deren Innerem das Schrauben- oder schlangenförmige
Rohr des Ofens mindestens teilweise untergebracht ist.
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Die Strömung des heißen Gases in der Kamrüer 13 verläuft entgegengesetzt
zu der Richtung, in der sich die zu behandelnden Stoffe durch den Ofen bewegen.
Zu diesem Zweck sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 5 der oder die Brenner
14 in -der Kammer 13 in der Nähe der Entleerungsöffnung ,I angeordnet, während das
Heizmittel in die Auslaßleitung oder den Kamin 15 in der Nähe der Eintrittsöffnung
2 eintritt. Auf diese Weise erhält man eine allmählich fortschreitende Erwärmung
der zu beheizenden Massen, und zwar nimmt die Erwärmung in dem Maße zu, in dem sich
die zu beheizenden Massen in dem Ofen fortbewegen. Diejenigen Massen, die im Begriff
sind, den Ofen zu verlassen, werden von dem heißesten Heizmittel erwärmt, während
die Temperatur des Heizmittels um so mehr abnimmt, je mehr es sich der Stelle 15
nähert, an welcher es aus dem Ofen herausbefördert wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 sind die Brenner 1q. unten
im mittleren Teil der Kammer 13 angebracht, so daß die heißen Gase frei durch das
Innere der Schlangenwindungen o. dgl., welche durch das Rohr i gebildet werden,
hochsteigen können, um dann außerhalb der Schlangenwindungen Herabzuströmen und
um durch den Kainin 15 abgeführt zu werden. Auf diese Weise kommen die heißesten
Gase mit den unteren Windungen, welche dem Austritt des rohrförmigen Ofens benachbart
liegen, in Berührung, und sie kühlen sich um so mehr ab, je mehr sie sich den oberen
Windungen nähern, die dem Ofeneintritt benachbart liegen.
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Für die oben beschriebene Außenbeheizung können auch in bekannter
Weise elektrische Widerstände Verwendung finden, die auf der Außenseite des Ofens
angebracht sind. Uin auch mittels dieser Widerstände die beschriebene Zunahme der
Beheizung zu erzielen, können die Widerstände voneinander verschieden sein, derart,
daß sie den Ofen an seinem Ausgangsende stärker beheizen als an seinem Eingangsende.
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Außer der Außenbeheizung wird erfindungsgemäß eine Innenbeheizung
vorgesehen, und zwar wird die Innenbeheizung durch die Gase und Dämpfe bewirkt,
die sich bei der Behandlung der kohlenstoffhaltigen Massen entwickeln und das Resultat
der Destillation dieser Massen darstellen. Zu dem genannten Zweck ist jede Scheibe
6 mit einer Öffnung oder mit mehreren zentralen Öffnungen 6° versehen, durch die
die permanenten oder verdichtbaren Gase oder Dämpfe hindurchtreten. Diese Gase oder
Dämpfe. heizen so den mittleren Teil der in Bewegung versetzten Massen, ohne praktisch
mit den warmen Wandungen des Kanals i in Berührung zu kommen. Der Umlauf der Destillationsgase
wird durch den Unterdruck, der in den später noch behandelten Verdichtern herrscht,
und durch einen Dampf- oder sonstigen Strom hervorgerufen, wobei der Dampf oder
das sonstige Gas durch eine Öffnung an einer geeigneten Stelle des Ofens eingeführt
wird. Die Richtung des genannten Umlaufes ist derart, daß die Gase nach einer Zone
hinströmen, die kühler ist als diejenige Zone, an der sie entstanden sind, so daß
die Gase auf diese Weise ihre Wärme an die Masse abgeben, die sich im Zustande der
Wärmebehandlung befindet. Die Gase wirken also gewissermaßen als Mittel zum Temperaturausgleich
der sich durch den Ofen bewegenden Massen. Das Gleichgewicht des Temperaturaustausches
im Innern des Ofens ergibt sich daraus, daß die in den heißeren Zonen erzeugten
gasförmigen oder dampfförmigen Erzeugnisse ihre Wärme an die zu behandelnde Masse
abgeben, welch letztere so in wirtschaftlicher Weise er«-ärint wird.
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An geeigneten Orten des rohrförmigen Ofens und vor allem in der Nähe
seines Eintrittsendes münden ein oder mehrere Rohre 16 in den oberen Teil der Leitung
i. Durch die Rohre 16 können die durch die Wärmebehandlung entstandenen flüchtigen
Erzeugnisse entweichen, um durch eine gemeinsame Leitung 17 oder durch mehrere
solcher Leitungen in einen oder mehrere Verdichter 18 von beliebiger Bauart geleitet
'zu werden.
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Mit einem Ofen der beschriebenen Art können alle kohlenstoffhaltigen
Stoffe einer gewünschten Temperatur unterworfen werden. Diese Temperatur hängt nicht
nur von dein Grade der Außenbeheizung, sondern auch von der Bewegungsgeschwindigkeit
der Vorrichtungen 6 ab. Diese Geschwindigkeit ist mit Hilfe von bekannten Mitteln
leicht regelbar und richtet sich nach der Natur der behandelten Massen und nach
der Art und Weise der Behandlung, denen diese Massen ausgesetzt werden sollen.
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Das Verhältnis der Masse des Schwelofens zu der der behandelten Stoffe
ist bei dem Erfindungsgegenstand auf einen Geringstwert vermindert, um auf diese
Weise einen zu großen Platzbedarf, Wärmeverluste, teuere Unterhaltungskosten u.
dgl. zu vermeiden. Beispielsweise ist ein Ofen gemäß der Erfindung, der
500 kg wiegt, geeignet, bis zu 3000 kg Braunkohle täglich zu verarbeiten.
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Der Ofen gemäß der Erfindung ist nicht
nur zur thermischen
Behandlung kohlenstoffhaltiger Massen zwecks Herbeiführung ihrer Destillation geeignet,
sondern diese Massen können in dem Ofen auch in bekannter Weise mit festen, flüssigen
oder gasförmigen Körpern behandelt werden, die je nach dem gewünschten Zweck auf
die kohlenstoffhaltigen Massen einwirken, um eine Hydrierung oder Methylierung hervorzurufen.
Mit dem Ofen gemäß der Erfindung kann man beispielsweise ein Selbstkracken von schweren
Gasen herbeiführen, welche in den kühleren Zonen der zu behandelnden Masse verdichten
und mit letzterer in die wärmeren Zonen zurückbefördert werden. Ferner kann man
mit dem Ofen gemäß der Erfindung durch Einführung von Wasserdampf in den heißesten
Teil des Ofens, in welchem beispielsweise eine Temperatur von ungefähr goo° C herrscht,
eine Hy-
drierung ohne Anwendung von Druck erzielen.