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Verfahren zur Beheizung von lotrechten Schweldrehöfen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Beheizung von lotrechten Schweldrehöfen mit zentral
angeordneter Beheizung und mit durch deren Abgase betriebener Mantelbeheizung.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, die Innenbeheizung zwecks
Verringerung der Bauhöhe des Schwelofens möglichst hoch zu belasten und zugleich
die Notwendigkeit der Verwendung hitzebeständiger Spezialwerkstoffe für die Wandungen
der Mantelbeheizung zu vermeiden. Die Aufgabe. wird dadurch gelöst, daß ein Teil
der den Mantel verlassenden Abgase im Kreislauf durch den Mantel zurückgeführt wird.
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Es ist ein Schwelofen bekannt, bei dem die in einer ruhenden Schwelretorte
gewonnenen Schwelgase vor einer Zersetzung durch die sehr hohe Temperatur der verwendeten
Heizgase dadurch geschützt werden, daß die am Ende der Schwelretorte abgezogenen
Abgase teilweise den frischen Heizgasen am Retortenanfang wieder beigemischt werden.
Wollte man diesen Vorschlag auf den erfindungsgemäßen Schwelofen übertragen, so
müßte man nahe dem Brenner zusätzlich Abgase in das innere Heizrohr einspeisen.
Dann würde aber infolge der Verringerung der Heizgastemperatur bei gleichem Ofendurchsatz
eine entsprechende Vergrößerung der Heizfläche, d. h. ein höherer Ofenbau erforderlich
sein, was durch intensive Innenbeheizung erfindungsgemäß gerade vermieden werden
soll. Außerdem ergäbe sich bei zusätzlicher Einspeisung von Abgasen in das innere
Heizrohr eine so starke Absenkung der Temperatur der in die Mantelbeheizung geschickten
Abgase der Innenbeheivung, daß dann die Werkstofffrage hinsichtlich der Wandungen
der Mantelbeheizung gegenstandslos werden würde.
Es ist auch bekannt,
die Abgase von Schweldrehöfen mit zentral angeordneter Beheizung zu deren 1-lantelbeheizung
initzuverwenden. Bei diesen bekannten Schwelöfen wurde (las aus dein @-lantel- abgesaugte
Abgas wieder in. die Brennkamin@er des zentral beheizten Ofens geblasen, wobei (lern
Abgas die Aufgabe zufiel, die hohe Temperatur der in der Brennkammer verbrannten
Heizgase mit Rücksicht auf die zulässige Wärmebeanspruchung bzw. die Lebensdauer
der Heizflächen für das Schwelgut herabzusetzen. Der erzielte Vorteil bedingte jedoch
eine entsprechend geringere Durchsatzleistung. Bei modernen Öfen der erwähnten Bauart
ist man daher von dieser Beheizungsweise wieder abgegangen. Dem Angriff .der hohen
Heizgastemperaturen auf die Heizflächen für das Schwelgut wurde durch Verwendung
eines hochhitzebeständigen Materials für die Heizflächen begegnet. So konnte die
strahlende Wärme der Heizgase weitgehend für die Schwelung nutzbar gemacht und damit
auch der Durchsatz je Heizflächeneinheit auf eine bei lotrechten Schweldrehöfen
bis dahin nicht gekannte Höhe gebracht werden. Der einzige Nachteil dieser Beheizung
liegt darin, daß der Wärmeübergang durch die Heizflächen nicht groß genug ist, um
zu verhindern, daß die Heizgase am Austritt aus der Innenbeheizung eine Temperatur
von etwa 68o bis 700' C besitzen und damit über einen immerhin erheblichen
Wärmegehalt verfügen. Wohl hat man diese Heizgase noch weiter ausgenutzt, indem
man mit ihnen den äußeren Gassammelraum zwecks Vermeidung von Kondensationserscheinungen
in diesem beheizte; der Erfolg war jedoch nur ein scheinbarer. Zwar konnten die
Abgase nunmehr mit etwa 3$0° C aus dem Ofen abgesaugt werden, dafür mußten aber
die Bleche des um den Gassammelraum gelegten Heizmantels bis zu einer bestimmten
Hölie über dem Eintritt der Heizgase in die Mantelbeheizung gleichfalls aus hitzebeständigem
Werkstoff vorgesehen werden, was zu einer nicht unwesentlichen Verteuerung des Ofens
führte. Noch nachteiliger wirkte sich aber die hohe Eintrittstemperatur der Heizgase
in die Mantelbeheizung des Gassammelraums auf die Schwelgase und -dämpfe selbst
aus, die zufolge der starken Warmeeinwirkung nicht nur unnötig hoch aufgeheizt,
sondern offenbar auch in ihren chemischen Eigenschaften durch die bei so hohen Temperaturen
zweifellos begünstigte Asphaltbildung ungünstig beeinflußt wurden.
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Diese \acliteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, (laß die
Abgase der Mantelbeheizung den Abgasen der lnnenbeheizung vor ihrem Eintritt in
die \lantelbeheizung g 't
anz oder zum Teil, gegebenenfalls auch nach besonderer
zusätzlicher Abkühlung, beigemengt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die aus
der Innenbeheizung austretenden Heizgase vor oder bei ihrem Eintritt in die Xantelbeheizung
für den Gassammelraum in ihrer 'Temperatur beliebig heruntergedrückt werden können.
Die größte Temperatursenkung wird offenbar erzielt, wenn die zurückgeführte Abgasmenge
der aus der Innenbeheizung ausströmenden Heizgasmenge entspricht. Dabei verdoppelt
sich naturgemäß die aus dem Ofen abzusaugende Abgasmenge, von der der nicht zurückgeführte
Teil in den Schornstein gedrückt oder anderweitig verwendet werden kann. Sollte
die auf diese Weise erzielbare Herabsetzung der Heizgastemperatur in der Mantelbeheizung
noch nicht ausreichend sein, dann besteht erfindungsgemäß eine weitere Regelmöglichkeit
darin, daß die gesamten Ofenabgase vor Abzweigung des für die Rückführung in den
Mantel bestimmten Teilstromes oder .dieser Teilstrom allein einen Wärmeaustauscher,
z. B. für die Trocknung bzw. Vorwärmung des Schwelgutes. durchlaufen.
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Erfindungsgemäß ermöglichen die erwähnten Maßnahmen noch die Erzielung
eines weiteren Vorteils, wenn die Temperaturen der beheizten Außenwand des Gassammelraums
nur so hoch gehalten werden, daß der Taupunkt der schwersten Teerbestandteile des
Schwelgases mit Sicherheit nicht unterschritten wird.
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Zusammenfassend können daher die Vorteile, die sich aus der Anwendung
des neuen Beheizungsverfahrens ergeben, wie folgt umrissen werden: z. Intensivste
Beheizungsmöglichkeit der Heizflächen für das Schwelgut und damit Sicherung hoher
Durchsatzleistungen des Ofens.
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Erzielung beliebig tiefer Temperaturen der Heizgase für .die Mantelbeheizung
des Gassammelraumes, d. h. Möglichkeit der Verwendung normaler Bleche für den Heizmantel,
also Herabsetzung der Kosten des Ofens.
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3. Weitestgehende Wärmeausnutzung der Heizgase durch Verwendung der
Abgase z.13. für die Trocknung bz«-. Vorwä rmung des Schwelgutes. Dies wiederum
hat zur Folge eine weitere 1)urclisatzsteigertnir des Ofen oder aber eine Herabsetzung
des Wä.rineauf-%\-and@s je Kilogramm durchgesetzten Schwelrutes oder aber eine Verkürzung
des Schwelofens bei gleichbleibender Durchsatzleistung.
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Schonende Behandlung der "feerdünil@fe ini Gassaininelraum .des Ofens
durch Ausschaltung jedweder schädlicher Wärineeinwirkun- durch zu hohe Heiz-astemperaturen
für die -\lantelbelieizung tuid damit Unterbin.
dung eines die Asphaltbildung
ini Teer begünstigten Zustandes.
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Diesen Vorteilen gegenüber fällt die größere Auslegung des Abgasgebläses
sowie die zusätzliche Rohrleitung für die Rückführung der Abgase in die hlantelbeheizung
praktisch kaum ins Gewicht.
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Die Erfindung sei an Hand einer Zeichnung erläutert, die in schematischer
Darstellung einen beliebigen Schwelofen der eingangs erwähnten Bauart im Schnitt
zeigt.
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In der Zeichnung bedeutet i die sich drehende Heizfläche für das Schwelgut,
das zwischen dieser und dein Leitringsystem 2 nach unten rieselt, 3 bedeutet den
Gassammelraum für die Schwelgase und -dämpfe, q. den doppelwandigen Heizmantel für
die äußere Beheizung des Gassammelraumes. Das Schwelgut wird oben bei 5 eingefüllt
und verläßt den Ofen ausgesch-,velt unten bei 6. Aus der von der Schwelzone bei
i getrennten Trockenzone tritt der Wrasen bei 8 aus dem Ofen, während das Schwelgas
aus dem Gassammelraum 3 bei 9 abgesaugt wird.
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Die Beheizung des Ofens erfolgt durch einen am Ofenkopf angeordneten
Gasbrenner io, in den bei ii das Gas, bei i2 die Verbrennungsluft einströmen. Der
Ofen ist unten gegen das Gestell und oben gegen den Brenner durch Wassertassen abgedichtet.
Das Gas verbrennt mit der Luft und gibt bei seinem Weg nach unten seine Wärme an
die Innenheizflächen i ab.
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Zwecks Verbesserung des Wärmeüberganges ist im Ofen ein Verdrängerkörper
13 vorgesehen, der u. a. den Querschnitt für die durchströmenden Gase zu verkleinern
und damit die Gasgeschwindigkeiten zu erhöhen hat. Die Heizgase treten unten durch
Schlitze 14. in den Krümmer 15, aus dem sie mit einer Temperatur von etwa 68o bis
700° C bei 16 in -den Heizmantel 4 eintreten. Nach weiterer Wärmeabgabe an die Wände
des Heizmantels werden sie aus dem Ofen oben bei 17 mit einer Temperatur von etwa
35o° durch das Gebläse 18 abgesaugt und z. B. in den Schornstein gedrückt. Diese
Betriebsweise hat zwar den Vorteil großer Durchsatzleistungen für sich, ist aber
finit dem Nachteil der hohen Heizgastemperaturen im Krümmer 1; behaftet, die nicht
nur eine '#.'erteueruiil@ des Ofens durch den Zwang zur Auswahl eines liit7ebeständigen
Baustoffes wenigstens für einen Teil des Heizmantels bedingen, sondern auch zu einer
unnötig hohen Aufheizung der Schwelgase im Gassaminelrauln 3 und damit zii einer
Verschlechterung der Beschaffenliei: der Teerbestandteile im Schwelgas durch Schaffung
günstiger Voraussetzungen (hohe Wandtemperaturen) für die Asphaltbildung führen.
Nach der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt, indem das vom Gebläse 18 abgesaugte
Abgas zum Teil in den Heizgasstrom der Nlantelbeheizung bei i9 zurückgeführt wird.
Hierdurch erfolgt eine Mischung mit dem heißen Heizgas aus der Innenbeheizung des
Ofens, so daß die Temperaturen der Mischgase in der Mantelbehe:-zung je nach der
rückgeführten Abgasmenge, die im Höchstfall der aus der Innenbeheizung kommenden
Ileizgasinenge entsprechen kann, mehr oder weniger tief unter den Heizgastemperaturen
aus der Innenbeheizung liegen. Die für das Mischgas günstigsten Temperaturen können
im allgemeinen erst im Betrieb festgelegt werden, da jedes Schwelgut einerseits
eine besondere Beheizung erfordert, andererseits ein besonderes Schwelgas liefert,
indem die Teerbestandteile dank ihrer besonderen Beschaffenheit verschieden auf
bestimmte Temperaturen reagieren. Das Ziel .der Einstellung der Mischgastemperaturen
wird in manchen Fällen darauf hinauslaufen, die Heizwandtemperaturen. des Gassammelraumes
nur so hoch zu halten, als zur Verhinderung von Kondensationserscheinungen in diesem
unbedingt erforderlich ist. Die Regelstufe steht im übrigen in ausreichender Breite
zur Verfügung, wenn das gesamte aus dem Ofen abgesaugte Abgas vor der Abzweigung
des für die Rückführung bestimmten Teilstromes durch einen beliebigen Wärmeaustauscher,
z. B. für die Vortrocknung bzw. Vorwärmung des Schwelgutes im Bunker, geleitet wird.
Statt des gesamten Abgases kann natürlich nur der für die Rückführung vorgesehene
Teilstrom durch den Wärmeaustauscher geführt werden. Man erhält in beiden Fällen
ein weit heruntergekühltes Abgas, mit dem man die hohen Heizgastemperaturen in der
Mantelbeheizung mit Sicherheit auf das erforderliche ',%Zaß herabsetzen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet keinerlei Schwierigkeiten für
den Betrieb. Im allgemeinen kann nach folgendem Plan verfahren werden: Bei Aufnahme
des Betriebes. d. h. bei Inbetriebnahme der Ofenheizung wird die Rückführungsleitung
2o durch den Schieber 21 gegen die Druckleitung 22 abgeschlossen, so (laß das gesamte
bei 17 aus dem Ofen abgesaugte Al)"as unter Drosselung der Saugleitung 23 mittels
der Drosselklappe 24 durch das Gebläse 18 in die zum Schornstein führende Druckleitung
22 gedrückt . wird. Nach Eintritt des Beharrungszustandes wird zuerst der Schieber
21 in der Rückführungsleitung 2o geöffnet und dann die I)rosselklappe -25 gleichfalls
allmählich so weit geöffnet, als Abgas in chn I-Ieizl,@asstroin geleitet werden.muß;
uni eine bestimmte Temperatur
| der %Iiscligase aufrechtzuerhalten. Während |
| dieser Einstelluv- dcs lini%viilzstroines muß |
| natürlich auch dir I`lappc 24 in der zum Ge- |
| bläse führenden ";au"leittuil; 23 allmählich, |
| entsprechend der Zunahm(- der in den I Iciz@a:_ |
| strom rückgeführten Aiwasmenge. heöffiiet |
| werden. Nach einer gewissen Zeit wird sich |
| der Beharrungszustand auch in dieser Be- |
| triebsschaltung einstellen. Die gegenseitige |
| Einstelluv; der Drosselklappen 24, 2; kann |
| selbstverständlich auch automatisch erfolgen. |
| Es liegt im Wesen (1c#; neuen Verfahrens |
| begründet, daß zur Temperaturerniedrigung |
| des Heizgasstronies für die Außenbeheizung |
| statt der |
| Ofenabgase auch |
| andere zurVerfügung stehende geeignete Gase |
| und Dämpfe verwendet werden können. |