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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehrohrofen-Auskleidung für Verbrennungseinrichtungen
für chemische
Abfälle,
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Als
eine Folge des sehr schnellen Wachstums in der chemischen Industrie
sowohl im Hinblick auf die produzierten Mengen als auch die Verschiedenheit
der Arten der Produkte wurde die Behandlung chemischer Abfälle zu einem
merklichen Problem für
die Gesellschaft. Um für
dieses Problem eine Lösung
bereitzustellen, wurden unter anderem Verbrennungseinrichtungen
für chemischen
Abfall entwickelt.
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Im
Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet "chemischer Abfall" sowohl Material in fester Form wie
auch Material in flüssiger
oder pastöser Form
oder Mischungen von festen und/oder flüssigen und/oder pastösen Materialien.
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Geneigte
Drehrohröfen
werden zur Verbrennung von insbesondere chemischen Abfällen häufig verwendet.
Bei diesen Einrichtungen wird der chemische Abfall dem geneigten
Drehrohrofen am oberen Ende zugeführt, wo er einer Temperatur
zwischen 850°C
und 1.350°C
in dem Drehrohrofen ausgesetzt wird. Der Drehrohrofen mündet in
einem Nachverbrennungsofen, in dem eine Temperatur zwischen 850°C und 1.350°C herrscht.
Die erhaltene Gas-Feststoff- und/oder Flüssigkeitsmischung wird dann
einer Anzahl von Behandlungen unterworfen, die aus dem Stand der
Technik bekannt sind, wie unter anderem Trennung, Kühlen und
Waschen.
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Insoweit
hängen
die Verfahrensbedingungen und Dimensionen der Einrichtungen von
der Natur des Abfalls, von der gewünschten Kapazität und den von
Regierungsseite auferlegten Forderungen ab.
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Die
Auskleidung der Drehrohröfen
ist bei Verbrennungseinrichtungen dieser Art hohen Belastungen ausgesetzt.
Als Resultat der hohen Betriebstemperaturen dehnt sich das Material
der Auskleidung aus und hohe innere Materialbeanspruchungen entstehen
auf der Innenseite der Auskleidung als Folge der Druckkräfte. Als
eine Folge dieser hohen inneren Belastungen neigen die Steine, aus
denen die Auskleidung gemacht ist, zum Springen und/oder Splittern.
Dieses Springen und/oder Splittern wird außerdem merklich gefördert, weil
die Beladung im Ofen chemisch sehr aggressiv ist und aus unterschiedlichen
Zusammensetzungen besteht. Der Drehrohrofen ist außerdem stark
wechselnden thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt,
die nach Zeit und Ort schwanken und dies hat einen weiteren nachteiligen
Effekt auf die Lebensdauer der Auskleidung.
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In
konventionellen Drehrohröfen
schwankt der Durchmesser zwischen 2,5 und 5 m, während die Länge 10 bis 15 m betragen kann.
Der Ofen ist oft mit zwei Laufringen und einem Antriebsring versehen, die
auch als Verstärkungsringe
dienen. Als Folge davon kann der Stahlmantel des Ofens unter dem
Einfluss der Temperatur thermisch in unterschiedlichem Ausmaß an unterschiedlichen
Orten deformiert werden und kann außerdem sich ändernden
mechanischen Belastungen während
der Drehung mit der sich bewegenden Beschickung unterworfen sein.
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Als
Folge dieser schweren Angriffe auf die Auskleidung unter Einfluss
all dieser Faktoren muss die Auskleidung regelmäßig ersetzt werden, was hohe
Kosten verursacht und die Verfügbarkeit
des Ofens herabsetzt.
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Um
die Lebensdauer der Auskleidung zu verlängern, ist es bekannt, eine
filzartige Schicht zwischen der Auskleidung und dem Stahlmantel
des Ofens einzufügen.
Diese filzartige Schicht ist in der Lage, die durch die hohen Betriebstemperaturen
verursachte Ausdehnung der Auskleidung aufzunehmen und ist so in
der Lage, eine Reduzierung der internen Materialbelastung in der
Auskleidung zu bewirken. Diese filzartige Schicht hat jedoch den
Nachteil, dass sie auch als Isolierung wirkt, was zu einer geringeren Ablagerung
von Schlacke auf den Steinen der Auskleidung führt. Außerdem ist die Druckverteilung
auf der Innenseite der Auskleidung als Ergebnis des Auftretens von
Punktbelastungen immer noch ungünstig,
was einen nachteiligen Einfluss auf die Lebensdauer der Auskleidung
hat.
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EP 0 103 365 offenbart einen
Drehrohrofen für
Zement, in dem die Steine der Auskleidung aus Periklas hergestellt
sind. Eine Seitenfläche
dieser Steine ist mit einer zusätzlichen
Verjüngung
auf der heißen
Seite versehen. Eine zusätzliche
Verjüngung dieser
Art ergibt Stabilitätsprobleme,
wenn die Steine eingebaut werden, was dazu führt, dass die zusätzliche
Spaltbreite verloren geht. Um diese Probleme zu lösen, schlägt
EP 0 103 365 die Bildung
zusätzlicher Vorsprünge auf
den Steinen vor, um ihnen während des
Einbaus Stabilität
zu verleihen. Um einen Ausdehnungsspalt zu ergeben, müssen diese
Vorsprünge
beim Heizen des Ofens zerfallen und deshalb darf der gesamte Oberflächenbereich
dieser Vorsprünge nicht
zu groß sein.
Es wird nicht gesagt, wie diese Vorsprünge verschwinden. Im Hinblick
auf die Brüchigkeit
von Periklas sind diese Vorsprünge
vermutlich Pulver. Eine andere Möglichkeit
ist, dass sie wegbrechen oder splittern. Möglicherweise tritt auch ein Abschälen an den
am nächstliegenden
Stein im Bereich des Kontakts mit dem Vorsprung eines angrenzenden
Steins auf. Als Folge des Zerfalls der Vorsprünge zeigen die zusätzlich verjüngten Seitenflächenteile
Beschädigungen,
die die Auskleidung anfällig
für die
Wirkung von Chemikalien machen. Schäden der angrenzenden Steine
an der Stelle des Kontakts mit einem Vorsprung erhöhen außerdem die Empfindlichkeit
für die
Wirkung von Chemikalien. Ein weiterer Punkt ist, dass Steine aus
Periklas für
chemische Verbrennungsöfen
ungeeignet sind. Periklas kann von Schlacke angegriffen werden,
was in chemischen Verbrennungseinrichtungen höchst unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil
von Periklas ist der hohe thermische Ausdehnungskoeffizient, der
zu hohen inneren Belastungen führt
und deshalb das Risiko des Splitterns vergrößert. Deshalb sind die Steine der
EP 0 103 365 zur Verwendung
in Drehrohröfen für die Verbrennung
von chemischem Abfall ungeeignet.
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DE 2 056 681 beschreibt
einen aus einem porösen
feuerbeständigen
Material hergestellten Stein für
Gasöfen.
Diese Steine werden nicht zur Bildung einer gewölbten Auskleidung benutzt und
sollen den Ofen mit Gas durch diese Steine versorgen. Die Schrägen müssen einen
Ausdehnungsspalt ergeben, um zu verhindern, dass die Porosität der Steine
als Folge der Ausdehnung wegen der thermischen Ausdehnung reduziert
wird. Die Steine der
DE 2 056 681 sind
gewöhnliche
blockförmige
Steine mit einer Schräge,
die zu keinen Stabilitätsproblemen
führt.
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Die
vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine verbesserte Drehrohrofen-Auskleidung für eine Verbrennungseinrichtung
für chemische
Abfälle
bereitzustellen, bei der die Auskleidung leicht zu installieren
ist, bei der Belastungshöhepunkte
auf der Innenseite der Auskleidung reduziert werden und bei der die
Auskleidung einen verbesserten Widerstand gegen Chemikalien hat.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses Ziel durch eine Auskleidung gemäß dem Anspruch
1 erreicht.
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Indem
man die Steine mit einer zusätzlichen axialen
Verjüngung
zusätzlich
zu der Hauptverjüngung,
die die für
die gewölbte
Auskleidungsform erforderliche Keilform der Steine ergibt, versieht,
ist es möglich,
den Spalt zwischen nebeneinander liegenden Steinen auf der Innenseite
der Auskleidung zu vergrößern. Diese
zusätzliche
Spaltbreite kann mit Mörtel
gefüllt
sein, der eine geringere Struktur hat und weicher als die Steine
ist. Dieser Mörtel
kann die Ausdehnung der Steine als Folge der hohen Betriebstemperaturen
aufnehmen und als Folge davon sind die Belastungspunkte auf der
Innenseite der Auskleidung reduziert, was die Auskleidung weniger
anfällig für die Wirkung
von Chemikalien macht. Der Mörtel ergibt
während
des Einbaus der Auskleidung in den Ofen Stabilität, was das Einbringen der Auskleidung erleichtert,
und wenn der Ofen angeheizt ist, wird der Mörtel zusammengepresst und bildet
eine kompakte Masse, was den Widerstand des Mörtels gegen die Chemikalien
verbessert. Gleichzeitig ist es möglich, die filzartige Schicht
wegzulassen, die beim Stand der Technik die Ausdehnung der Auskleidung
aufnehmen sollte, so dass die nachteilige Isolation, die diese filzartige
Schicht ergab, nicht mehr vorhanden ist.
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Die
verwendeten Steine sind vorzugsweise von niedriger Porosität und widerstehen
hohen Temperaturen von bis 2.000 bis 2.100°C. Im Falle der Verbrennung
von chemischen Abfällen
müssen
die Steine auch widerstandsfähig
gegen verschiedene Chemikalien sein. Die Porosität der Steine liegt unter 18%,
Porositäten
zwischen 10 und 11% oder weniger sind sehr vorteilhaft (in diesen
Zusammenhang ist die Porosität
der prozentuale Anteil an offenen, nicht geschlossenen Höhlungen).
Im Falle von chemischen Verbrennungen liegt die gewöhnlich entstehende Temperatur
unter 1.500°C.
Im Allgemeinen müssen die
Steine geeignet sein, Temperaturen von 700° bis 2.100°C auszuhalten.
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Eine
zusätzliche
Verjüngung
kann eine zusätzliche
axiale Verjüngung
und/oder eine Verjüngung
im Umfang sein. In diesem Zusammenhang betrifft eine axiale Verjüngung die
Flächen
nebeneinander liegender Steine, die eine in axialer Richtung sich erstreckende
Fuge bilden, was bedeutet, dass sie einen sich in axialer Richtung
auf der Innenseite der Auskleidung erstreckenden Spalt bilden. Eine
umfängliche
Verjüngung
betrifft in diesem Kontext die Flächen aneinander liegender Steine,
die eine Fuge in der Umfangsrichtung der Auskleidung bilden, was bedeutet,
dass sie in einen Spalt öffnen,
der sich in der Umfangsrichtung auf der Innenseite der Auskleidung
erstreckt. Die Hauptverjüngung,
die für
die gewölbte
Auskleidungsform benötigt
wird, ist so eine axiale Verjüngung
und die gemäß der Erfindung
hinzuzufügende
zusätzliche
Verjüngung
ergibt sich als zusätzliche
axiale Verjüngung.
Die zusätzliche
Verjüngung
der Fugen in der Umfangsrichtung wird als umfängliche Verjüngung bezeichnet,
weil diese Fugen im Falle eines zylindrischen Drehrohrofens normalerweise
keine Verjüngung
zeigen und die zusätzliche
Verjüngung
hier deshalb die einzige Verjüngung ist.
Die Verjüngungen
können
als ein Verhältnis
oder als ein Winkel ausgedrückt
werden. Die zusätzliche Verjüngung kann
auch in Bezug zu der Hauptverjüngung
gesetzt werden.
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Im
Besonderen werden gute Ergebnisse gemäß der Erfindung erzielt, wenn
die zusätzliche
axiale Verjüngung
im kalten zusammengebauten Zustand so ist, dass die Spaltbreite
auf der Innenseite der Auskleidung im Bereich zwischen 1 mm und
2,4 mm, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 2.0 mm liegt. Die Belastungsspitzen
der inneren Materialbelastung auf der Innenseite der Auskleidung
sind durch diese Anordnung merklich herabgesetzt, während, wenn der
Ofen angeheizt wird, der Mörtel
zusammengedrückt
wird und ein kompaktes Ganzes bildet, das gute Widerstandsfähigkeit
gegen die Chemikalien hat.
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Außerdem ist
gemäß der Erfindung
vorteilhaft, wenn die zusätzliche
axiale Verjüngung
sich über
das 0,1- bis 0,6fache, vorzugsweise 0,25- bis 0,55fache der Höhe des Steins
erstreckt. Mit einer zusätzlichen
Verjüngung
dieser Art wird der Ort, an dem die größte Druckbelastung auftritt,
ausreichend weit von der Innenseite der Auskleidung gegen deren Außenseite,
gegen das Innere des Steins verschoben, so dass Splittern des Steins
und der Angriff von Chemikalien merklich reduziert wird, während nebeneinander
liegende Steine ausreichend fest in Bezug zueinander gehalten bleiben.
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In
Bezug auf die Ausdehnung der Steine, die in einer gewölbten Form
eingebaut sind, hat es sich unter dem Einfluss der unter Betriebsbedingungen herrschenden
Hitze als vorteilhaft gemäß der Erfindung
erwiesen, dass die zusätzliche
axiale Verjüngung
das 0,15- bis 0,6fache, vorzugsweise das 0,2- bis 0,5fache der Hauptverjüngung aufweist.
D. h., dass wenn die Hauptverjüngung
10° beträgt, die
zusätzliche
Verjüngung
beispielsweise 0,3 × 10
= 3° beträgt. Mit
einer zusätzlichen
axialen Verjüngung
dieser Art kann der Mörtel
beim Aufheizen zusammengedrückt
werden, um eine kompakte Masse zu bilden, die sehr gute Widerstandskraft
gegen Chemikalien hat.
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Gemäß der Erfindung
hat es sich als vorteilhaft ergeben, dass die Steine der Auskleidung
nicht nur eine axiale Verjüngung,
sondern auch eine umfängliche
Verjüngung
aufweisen. Es wurde gefunden, dass eine umfängliche Verjüngung von
0,75° bis
1° sehr
gut in der Lage ist, Belastungen als Folge der Ausdehnung der Steine
in axialer Richtung aufzunehmen, so dass einer unregelmäßigen Belastungsverteilung
in axialer Richtung entgegengewirkt wird.
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Gemäß der Erfindung
sind Steine der Art mit einem hohen Korundgehalt sehr geeignet.
Diese Art enthält
vorzugsweise mindestens 70% Aluminiumoxid und außerdem Oxide eines der folgenden
Elemente: Silizium. Titan, Zircon; Natrium, Chrom, Magnesium und
Phosphor. Steine dieser Art mit einem hohen Korundgehalt haben eine
geringe Porosität und
können
mit Hilfe von Mörtel
ohne große
Stabilitätsprobleme
verlegt werden, wobei der Mörtel
zusammengedrückt
wird, wenn der Ofen geheizt wird, so dass dessen Porosität dann verringert
und die Widerstandskraft gegen Chemikalien so erhöht wird.
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Es
hat sich als vorteilhaft ergeben, dass eine geeignete Wahl des Höhen/Breiten- und/oder des Längen/Höhen-Verhältnisses
ebenfalls vorteilhaft zur Verlängerung
der Lebensdauer der Auskleidung beiträgt. Das Höhen/Breiten-Verhältnis liegt
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3,5, während sehr gute Ergebnisse
mit einem Verhältnis
von 1,5 bis 3 erreicht werden. Das Längen/Höhen-Verhältnis eines Steins liegt vorzugsweise
im Bereich von 0,45 bis 1,3, während
sehr gute Ergebnisse mit einem Verhältnis von 0,5 bis 0,95 erzielt
werden.
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Es
ist offensichtlich, die zusätzliche
Spaltbreite auf der Innenseite der Auskleidung dadurch zu erzielen,
dass beide angrenzenden Flächen
von angrenzenden Steinen mit einer Verjüngung versehen werden. Es ist
jedoch weniger kostspielig, nur eine Seite von zwei nebeneinander
liegenden Steinen mit einer zusätzlichen
Verjüngung
dieser Art zu versehen. Es ist offensichtlich, dass diese Verjüngung dann
größer sein
muss, um die gleiche Zunahme der Spaltbreite zu erzielen.
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Insbesondere
wenn die Steine eine asymmetrische Form der vorstehend beschriebenen
Art haben, ist es extrem wichtig, dass sie genau im Verhältnis zueinander
gelegt werden, wenn die Auskleidung eingebaut wird. Fehler oder
Instabilität
während des
Einbringens der Auskleidung kann dadurch verhindert werden, dass
man die nebeneinander liegenden Flächen nebeneinander liegender
Steine miteinander in Eingriff durch ein Nut- und Federsystem bringt.
Ein Nut- und Federsystem dieser Art wird vorzugsweise nahe der Außenseite
der Auskleidung angebracht, um Wechselwirkungen mit der zusätzlichen Spaltbreite
zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil dieser Nut- und Feder-Gestaltung
ist, dass die Steine schneller eingebaut werden können und
das Steinwerk während
und nach dem Einbau größere Stabilität hat.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch einen Drehrohrofen, der mit
einer Auskleidung gemäß der Erfindung
versehen ist, und insbesondere eine Verbrennungseinrichtung für chemischen
Abfall, die mit einem mit einer Auskleidung gemäß der Erfindung versehenen
Drehrohrofen bereitgestellt wird. Der Drehrohrofen gemäß der Erfindung
ist von der Art, bei der der Drehrohrofen, der vorzugsweise nach
unten gerichtet angeordnet ist, in eine Nachverbrennungskammer sich öffnet.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Methode zur Verbrennung chemischer
Abfälle,
bei der von einer Auskleidung gemäß der Erfindung oder einem
Drehrohrofen mit einer Auskleidung gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht
wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Auskleidung gemäß der Erfindung bei der Verbrennung
chemischer Abfälle.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt
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1 einen Teil der Auskleidung,
und
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2 einen entsprechenden Teil
der Auskleidung gemäß einer
anderen Ausführung.
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1 zeigt drei Steine mit
den Bezugszahlen 1, 2 und 3, wobei diese
Steine 1, 2 und 3 Teil eines Ringes gleicher
Steine sind. Mehrere solcher Ringe, die hintereinander in axialer
Richtung A angeordnet sind, bilden die in Form einer gewölbten Auskleidung
angeordnete Auskleidung eines Drehrohrofens. Der Drehrohrofen selbst
ist in seiner Konstruktion bekannt, so dass weitere Einzelheiten
davon in der Zeichnung nicht gezeigt werden, weil diese für das Verständnis der
Erfindung nicht wichtig sind.
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Die
Referenzzahl 4 bezeichnet den Teil eines Steins, der einen
zweiten Ring Steine hinter dem Ring, zu dem die Steine 1, 2 und 3 gehören, bildet. Die
Dimensionen der Steine in radialer Richtung R in umfänglicher
(oder Ring-) Richtung t und in axialer Richtung A sind durch die
Buchstaben H (Höhe),
B (Breite) und L (Länge)
bezeichnet. Die Steine 1, 2 und 3 haben
jeder einer Hauptverjüngung
auf jeder Seite, als deren Ergebnis deren Seitenflächen 5 und 6 zueinander
in einem kleinen Winkel angeordnet sind. Die Hauptverjüngung hängt von
dem Grad der Wölbung
der Auskleidung ab. Die Steine haben demgemäß eine Keilform, was nach dem
Zusammenbau dazu führt,
dass ein Ring gebildet wird, der in den Mantel des Drehrohrofens
passt.
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Die
Auskleidung wird in den Ofen eingebracht, indem man die Steine mit
einer dünnen Schicht
eines feuerfesten Mörtels
verlegt, um eine innere Auskleidung zu erhalten. Die Dicke der Mörtelschicht
kann von einem bis zu wenigen Millimetern schwanken. Die gemeinsame
Dicke wird mit S1 bezeichnet.
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Im
Falle eines zylindrischen Drehrohrofens sind die Endflächen 7 und 6 parallel
zueinander, so dass beispielsweise die Steine 3 und 4 in
einer geraden Linie hintereinander verlegt werden können. Eine
Mörtelschicht
S2 wird hier ebenfalls angeordnet. Diese Schicht ist im Wesentlichen
von der gleichen Dicke wie die Mörtelschicht
S1.
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Teil 10 der
Seitenfläche 5 verläuft in einem kleinen
nach innen geneigten Winkel, in Bezug auf die übrige Seitenfläche 5 über eine
Höhe h,
gemessen von der Innenseite 9 (oder Feuerseite 9)
der Auskleidung. Dadurch wird eine zusätzliche Verjüngung, in
diesem Falle eine sogenannte axiale Verjüngung den Steinen verliehen.
Die Seitenfläche 6 ist
in entsprechende Weise mit einer zusätzlichen axialen Verjüngung versehen.
Als Ergebnis dieser zusätzlichen
axialen Verjüngungen
auf beiden Seiten jedes Steins wird die Spaltbreite in axialer Richtung
zwischen nebeneinander liegenden Selten auf der Innenseite der Auskleidung
vergrößert. Diese
zusätzliche
Spaltbreite nimmt von der Innenseite der Auskleidung gegen die Außenseite
ab und ist 0 in der Höhe h', so dass von h' bis zur Außenseite
die Spaltbreite einen konstanten Wert S1 hat.
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In
gleicher Weise können
die Teile 11 der Vorder- und Rückseiten 7 und 8 mit
einem nach innen gerichteten Winkel angeordnet sein. Die Steine
sind demgemäß mit einer
weiteren zusätzlichen
Verjüngung,
der sogenannten umfänglichen
Verjüngung, versehen,
was besagt, dass die Spaltbreite des Spalts in umfänglicher
Richtung zwischen nebeneinander liegenden Steinen auf der Innenseite
der Auskleidung vergrößert ist.
Als Folge der umfänglichen Verjüngung der
Steine nimmt diese zusätzliche Spaltbreite
ebenso von der Innenseite der Auskleidung zur Außenseite ab und ist 0 in der
Höhe h', so dass von h' bis zur Außenseite
der Spalt einen konstanten Wert S2 hat. Es ist jedoch leicht absehbar, dass
die umfängliche
Verjüngung über die
gesamte Höhe
des Steins sich erstreckt (ein Teil der Höhe ist dann als gesamte Höhe zu verstehen).
In dem letzteren Fall kann ein Winkel von 0,25° bis 0,45°, beispielsweise 0,35°, als umfängliche
Verjüngung
genommen werden, wobei die Spaltbreite dann vorzugsweise zwischen
1 mm und 2,4 mm, beispielsweise zwischen 1,2 mm und 2,0 mm liegt.
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Die
Folge dieser zusätzlichen
Verjüngungen, nämlich der
zusätzlichen
axialen und umfänglichen Verjüngungen,
ist deshalb, dass im zusammengebauten Zustand die Spaltbreite der
Fugen S1 und S2 zwischen den Steinen auf T1 und T2 auf der Feuerseite
oder Innenseite der Auskleidung zunimmt.
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Zusätzlich bezeichnen
die Bezugszahlen 12 und 13 Vorsprünge und
Nuten in den Seitenflächen 5 und 6.
Dadurch können
die Steine mittels eines sogenannten "Nut und Feder"-Systems eingreifen. Dies vereinfacht
das Positionieren der Steine merklich und als Ergebnis kann die
Geschwindigkeit, mit der die Steine verlegt werden, auch erhöht werden.
Ein bekanntes Problem im Falle von Auskleidungen für diese
Art von Öfen
ist, dass die Stabilität
des Steinwerks nachlässt,
wenn das Steinwerk zunehmend beansprucht wird. Dem kann durch Verwendung
von Steinen mit einem "Nut
und Feder"-System
entgegengewirkt werden, wobei dieses System vorzugsweise in dem
Teil des Steins ohne zusätzliche
Verjüngung
(d. h. zwischen der Linie h' und
der Außenseite
der Auskleidung), vorzugsweise nahe der Außenseite der Auskleidung, angeordnet
wird.
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Eine
Vergrößerung in
der Spaltbreite zwischen nebeneinander liegenden Steinen kann auch in
der Weise erreicht werden, dass nur eine der nebeneinander liegenden
Seitenflächen
zweier Steine mit einer zusätzlichen
Verjüngung
versehen wird. In diesem Fall wird deshalb nur eine der Flächen der Flächenpaare 5–6 und 7–8 mit
einem geneigten Flächenteil 10 bzw. 11 versehen. Bei
dieser Anordnung stellt das "Nut
und Feder"-System
sicher, dass die Steine in der richtigen Stellung zueinander angeordnet
werden können.
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2 zeigt eine Gestaltung
der Auskleidung, in der verbundenes Steinwerk benutzt wird. Gegenüber der
Situation in 1 ist der
Stein 2 eine halbe Steinlänge L in axiale Richtung zurückversetzt. Außerdem werden
Steine 14, 15 und 16 gezeigt, die weiter
den Verbund im Steinwerk zeigen. Im Übrigen haben die Steine dieselbe
Form wie die in 1 und die
Spalten S1, S2, T1 und T2 haben die gleichen Dimensionen. Abhängig von
der besonderen Anwendung der Auskleidung kann es wichtig sein, unter
anderem mit Blick auf die Stabilität der Konstruktion, der Gestaltung
gemäß der 1 oder der Gestaltung gemäß der 2 den Vorzug zu geben.
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Es
ist auch möglich,
die Steine in einer verbundenen Anordnung einzubauen, indem sie
gegeneinander in umfänglicher
Richtung anstelle von in axialer Richtung versetzt werden. In diesem
Fall sind die Ringe gemäß der 1 wie sie sind und gegeneinander
nur verdreht.
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Eine
Liste der Dimensionen wurde in dieser Beschreibung der Figuren nicht
gegeben. Dies darum, weil von Fall zu Fall die Dimensionen in hohem Maße von den
Dimensionen des Drehrohrofens, der Natur der Beschickung und den
vorgesehenen Betriebsbedingungen abhängen. Es wurde jedoch gefunden,
dass die Verwendung von Charakteristika dieser Erfindung zu einer
merklichen Verlängerung der
Lebensdauer der Auskleidung unter verschiedenen Bedingungen führt. Untersuchungen
haben gezeigt, dass Steine mit den folgenden Spezifikationen zu
besonders günstigen
Belastungsverteilungen führen:
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Stein 1:
Höhen/Breiten-Verhältnis (H/B)
1 bis 3,5; zusätzliche
Verjüngung
das 0,15- bis 0,6fache der Hauptverjüngung über eine Höhe h von 0,1 H bis 0,6 H; Zunahme
der Spaltbreite im kalt zusammengebauten Zustand 1 bis 2,4 mm.
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Stein 2:
Höhen/Breiten-Verhältnis (H/B)
1,5 bis 3,0; zusätzliche
axiale Verjüngung
das 0.2- bis 0,5fache über
eine Höhe
h von 0,25 H bis 0,55 H
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Stein 3:
Stein mit den Spezifikationen des Steins 1 oder 2 und
folgenden zusätzlichen
Spezifikationen: Längen/Höhen-Verhältnis (L/H)
0,45 bis 1; eine umfängliche
Verjüngung
von 0,75 bis 1° über eine
Höhe h;
und im kalt zusammengebauten Zustand der Auskleidung eine Zunahme
der Spaltbreite auf der Innenseite von 1 bis 2,4 mm.
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Stein 4:
Stein gemäß Stein 3 mit
einem Längen/Höhen-Verhältnis von
0,5 bis 0,95 und einer Zunahme in der Spaltbreite von 1,2 bis 2,0
mm.
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Ohne
Anwendung der Erfindung wurde gefunden, dass während des Aufheizens nach Einbau der
Verkleidung die Belastungsverteilung über die Höhe der Steine in hohem Maße unregelmäßig ist, mit
hohen Belastungspunkten auf der Innenseite der Auskleidung und insbesondere
in der Nähe
der Drehringe. Diese Belastungsspitzen können zu Beschädigungen
führen,
wobei jeder Beschädigungspunkt
einen Ort darstellt, wo ein erhöhter
chemischer Angriff wirksam werden kann. Es wurde gefunden, dass
mit einer geeigneten Auswahl des Steinmaterials, beispielsweise
Korund und der Formung der Steine gemäß der Erfindung die Belastungsverteilung
in den Steinen gleichförmiger
ist und es weniger mechanische Schäden und lokale chemische Angriffe
gibt. Als eine Folge wird die Lebensdauer der Auskleidung merklich
verlängert.
Vergleichende Berechnungen zeigen, dass bei vergleichbaren Dimensionierungen
die durchschnittliche innere Spitzenbelastung auf der Innenseite
der Auskleidung von ungefähr
50 Mpa auf ungefähr
15 Mpa verringert werden kann.