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Drehrohrofen Es ist bekannt, claß die Leistung eines Drehrohrofens
wesentlich davon abhängt, in welchem Ausmaß eine Berührung zwischen Gas und, Gut
stattfindet. In der Regel befindet sich das Gut in der Hauptsache auf dem Boden
des sich drehenden Rohre, und es erfolgt die Erneuerung der Oberfläche nur sehr
unvollkommen. Auf diese Weise wird die längere Zeit obenliegende Gutschicht stark
erhitzt, während das darunterliegende Gut nur unvollkomnien an der Reaktion teilnimmt.
Dieses langsam reagierende Gut ist aber für den Durchsatz des Ofens maßgebend.
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Man hat verschiedentlich versucht, die Berührung zwischen Gut und
Gas dadurch intensiver zu gestalten, daß man Einbauten in Drehrohröfen anordnete.
So hat man z. B. Wender eingebaut, sei es aus Metall oder aus Schamotte, die infolge
ihrer schaufelförmigen Ausbildung das Gut bei der Drehung mit hochnehmen und bei
einer bestimmten Stellung in den Ofenraum hineinfallen lassen. Die Beaufschlagung
des Querschnittes ist auch hierbei mehr oder weniger unvollkommen, da es nicht möglich
ist, die Wender so stark zu krümmen, daß sie über den ganzen Querschnitt schütten.
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Ferner hat man versucht, durch Einbauten, die in Form von z. B. Blechen
senkrecht zur Ofenachse stehen und Öffnungen tragen, den Gasstrom unter Erteilung
einer größeren Geschwindigkeit so von seiner normalen Richtung abzulenken, daß er
über das am Boden ruhende Material hinwegstreicht. Da der Wärmeübergang bekanntlich
u. a. eine Funktion der Gasgeschwindigkeit ist, hat man hierbei einen besseren Wärmeübergang
und damit eine Beschleunigung der Reaktion erzielt.
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Durch die Erfindung gelingt es, einerseits die Gasgeschwindigkeit
im Ofen bzw. in einem bestimmten
Teil oder bestimmten. Teilen dies
Ofens noch zu erhöhen und damit einen verbesserten Wärmeübergang zu erreichen bzw.
erhöhte Reaktionsgeschwindigkeiten zwischen Gut und Gas zu bewirken, andererseits
die Beaufschlagung des freien Querschnittes durch das Gut vollkommen gleichmäßig
zu gestalten. Erfindungsgemäß wird von einem gewissen Abstand vom Materialeintritt
des Ofens ab, der z. B. etwa ein Drittel des Ofendurchmessers betragen kann, ein
zylinderförmiger Einsatz eingebaut, der beispielsweise auf Stützen ruht, die ihrerseits
in der Ausmauerung des Ofens sitzen. Dieser Einsatz kann in an sich bekannter Weise
aus einzelnen Segmenten hergestellt werden, die die Stützwände als Widerlager benutzen.
Die Stützen können geschlossen hintereinander angeordnet sein, in vielen Fällen
ist es jedoch vorteilhaft, in regelmäßigen Abständen Unterbrechungen vorzusehen,
so daß Gut und Gas sich frei in dem Hohlraum, der zwischen Einsatz und Mantelmauerwerk
gebildet wird, bewegen können. Der zylinderförmige Einsatz, der gegebenenfalls ebenso
wie die Innnenwand des Ofenmantels innen und außen mit Wendern, Stauringen o. dgl.
versehen sein kann, besitzt erfindungsgemäß an geeigneten Stellen und in beliebiger
Anzahl Öffnungen. Diese Öffnungen können wahlweise z. B. rund, rechteckig längs
der Achse des Ofens, rechteckig quer zur Ofenachse oder auch in anderer geeigneter
Weise ausgebildet sein. Sie dienen erfindungsgemäß dazu, den Gasstrom und (las Gut
von innen nach außen, und umgekehrt, zu führen. Bei der Rotation des Ofens fällt
das Material, das sich beispielsweise innerhalb des zentralen Einsatzes befindet,
durch die Löcher in den äußeren Hohlraum, wird bei der weiteren Drehung des Ofens
in diesem Raum durch die Wender, als welche auch die Stützwände dienen können, emporgehoben
und nach oben weiter bewegt und fällt schließlich auf den Einsatz und durch die
Öffnungen wieder in den Innenraum des Einsatzes, aus dem es durch die Öffnungen
erneut in den Raum zwischen Ofenmantel und zylindrischen Einsatz gelangt. Dieser
Vorgang wiederholt sich dauernd. Durch den wiederholten Fall wird das zu behandelnde
Gut aufgelockert, und alle Teile kommen außerordentlich häufig mit dem Gasstrom
in Berührung.
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Es ist an sich bekannt, Drehrohröfen mit einem zylindrischen Einsatz
zu versehen, durch den entweder Heizgase oder auch ein Kühlmittel geführt werden
können. Diese Einsätze besitzen jedoch keine Öffnungen, durch die ein Transport
des zu behandelnden Gutes von dem Raum zwischen Ofenmantel und zylindi:ischen Einsatz
in den Innenraum, bzw. umgekehrt, erfolgen soll. Es ist bei diesen Ofen demgemäß
auch nicht eine derart intensive Behandlung des Gutes möglich, wie das bei dem Drehrohrofen
gemäß der Erfindung der Fall ist.
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In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, den zylindrischen Einsatz
an einem oder auch an beiden Enden geschlossen zu halten. Auf diese Weise wird vermieden,
daß der Gasstrom in zu großem Anteil den Ofen durch den Einsatz durchläuft. Man
kann die Verschlußwand des zylindrischen Einsatzes gegebenenfalls aber auch perforieren
und auf diese Weise die Gasverteilung zwischen Einsatz und Raum, zwischen Ofenmantel
und Einsatz regeln.
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Eine weitere Ausführungsform dies Drehrohrofens gemäß der Erfindung
besteht darin, daß der zentrale zylindrische Einsatz in gewissen Abständen durch
eine oder mehrere Wände, die z. B. senkrecht zu seiner Achse stehen, unterteilt
ist. Der Gasstrom wird dadurch gezwungen, durch den engeren äußeren Hohlraum zu
strömen, wobei er eine große Geschwindigkeit annimmt und so einen guten Wärmeübergang
bzw. eine gute Reaktion zwischen Gut und Gas bewirkt. An anderen Stellen können
sich wiederum eine Wand oder auch mehrere Wände im Mantelhohlraum, z. B. senkrecht
zur Achse, befinden, so daß der Gasstrom umgekehrt aus dem äußeren Hohlraum in den
zylindrischen Einsatz übertritt. Man hat es in der Hand, diese Abstufungen beliebig
oft und in beliebiger Größe durchzuführen. Ferner kann man die Wände z. B. als Ringe
o. dgl., gegebenenfalls mit verschiedenen inneren Durchmessern ausbilden und auf
diese Weise den Durchgang von Gut und Gas durch den Ofen regeln.
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In den Fällen, in denen eine z. B. exotherme Reaktion durchgeführt
werden soll, wie bei der Kiesröstung o. dgl., kann man Gase, z. B. Luft, sauerstoffangereicherter
Luft o. dgl., durch Rohre, die den Ofenmantel oder den Ofenmantel und die Wand des
zylindrischen Einsatzes durchdringen, in den Ofen einführen, in dem sie unmittelbar
mit dem Gut in Reaktion treten. Man kanirdie Luft o. dgl. also nur in den Raum oder
die Räume zwischen Ofenmantel und Einsatz oder auch direkt von außen oder indirekt
aus dem äußeren Hohlraum in den zylindrischen Einsatz eintreten lassen. In der gleichen
Weise können brennbare, z. B. reduzierende Gase in den Ofen eingeführt werden. Falls,
wie z. B. bei der thermischen Aufbereitung von Eisenerzen, feste Reaktionsteilnehmer
durch die Verbrennung von Heizgasen o. dgl. ungünstig beeinflußt «-erden, besteht
auch die Möglichkeit, die Verbrennung der Gase wahlweise ausschließlich im Innenrohr
oder im äußeren Hohlraum oder z. B. an einer oder mehreren Stellen des Mantelhohlraumes
oder des Einsatzes durchzuführen und nur die heißen verbrannten Gase in den für
die Gutumwandlung vorgesehenen Raum zu leiten.
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Vorteilhaft werden der Einsatz und die Stützen aus feuerfestem Material
hergestellt, z. B. aus Schamottesteinen o. dgl. Man kann sie aber auch aus legierten
Stählen ausführen, wobei man in der Regel allerdings an gewisse Höchsttemperaturen
gebunden ist, die niedriger sind als bei der Verwendung von Schamotte als Baustoff.
Es ist zweckmäßig, den zentralen Einsatz aus einem Material geringeren spezifischen
Gewichtes herzustellen als die Stützen, um das Gewicht des Einsatzes möglichst gering
zu halten. Bei exothermen Reaktionen können die Stützen vorteilhaft aus einem hochleitenden
Material bestehen, um die Wärmeabfuhr nach außen möglichst hochhalten zu können.
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Die Drehrohröfen gemäß der Erfindung 'können vorteilhaft z. B. beim
Zementbrennen Anwendung
finden. Es wird hierbei, wie Versuche ergaben,
eine wesentliche Erniedrigung der Abgastemperatur und eine Erhöhung des Durchsatzes
erzielt. Auch für die Röstung slilfidischer Erze bietet ein Drehrohrofen gemäß der
Erfindung bedeutende Vorteile, die sich u. a. in einer Intensivierung des Röstvorganges
und höheren Konzentration des Röstgases an schwefliger Säure äußern. Fernerhin werden
unerwünschte Temperatursteigerungen und dadurch Anbackungen am Ofenmantel vermieden,
wodurch sich erhebliche Leistungssteigerungen erreichen lassen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen, in
denen Drehrohröfen gemäß der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt
sind.
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Abb. i zeigt einen erfindungsgemäßen Drehrohrofen im Längsschnitt,
bei dem Rohre für die Gaszuführung sowohl in den äußeren Hohlraum als auch direkt
in den Hohlraum des zylindrischen Einsatzes vorgesehen sind; Abb. 2 gibt einen Querschnitt
durch einen Drehrohrofen gemäß der Erfindung wieder mit einem Rohr zur direkten
Luftzuführung in den Einsatz; Abb. 3 einen solchen mit einem Zuführungsrohr in den
äußeren Hohlraum. Die Ofen können in an sich bekannter Weise auf Laufringen und
Rollen gelagert und über einen Zahnkranz in Drehung versetzt werden.
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In den Abb. i bis 3 ist i der schmiedeeiserne Ofenmantel, 2 die Schamotteausmauerung,
3 ist der zylinderförmige Einsatz aus z. B. Schamotte, der an einem oder beiden
Enden durch einen perforierten Boden 8 abgeschlossen sein kann und- der auf den
Längsstützen .4 ruht. In der Längsrichtung kann der äußere Hohlraum durch Querwände
5 in einzelne Zonen unterteilt werden. Zu dem gleichen Zweck kann man im Inneren
des Einsatzes die Querwände G und 7 anordnen, wobei in allen Fällen die Möglichkeit
besteht, diese Wände, wie z. B. die Wand 7, als Ringe mit verschiedenen inneren
Durchmessern auszubilden. Für Luft- bzw. Gaszuführung in den äußeren Hohlraum dienen
die Rohre 9, für die Zuführung in den Einsatz die Rohre io.
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Der Einsatz besitzt erfindungsgemäß die Öffnungen i i bis 13, die
wahlweise in runder Ausführung wie i i oder rechteckig längs der Achse wie 12 oder
rechteckig quer zur Ofenachse wie 13 vorgesehen werden können. L m die Berührung
von Gas und Gut inniger zu gestalten, können Wender 14, z. B. aus legiertem Material,
eingebaut werden. Die Wirkungsweise' eines Drehrohrofens gemäß der Erfindung ist
dann die folgende: Das zu behandelnde Gut wird an einem Ende des Ofens aufgegeben
und verteilt sich in den äußeren und inneren Hohlraum. Bei der Drehung des Ofens
wirken die Stützwände 4 als `Fender. Das im äußeren Hohlraum befindliche Gut wird
durch sie hochgehoben und fällt durch die Löcher i 1, 12 oder 13 in den Raum innerhalb
des zylindrischen Einsatzes. Auf den Boden dieses Einsatzes gefallenes Gut wird
durch die Wender 14 mitgenommen, über den Querschnitt des Einsatzes geschüttet und
gelangt wiederum durch die Öffnungen i i bis 13 in den Raum zwischen Ofenmantel
und Einsatz. Denselben Weg nehmen die Ofengase, die Regelung des Durchganges von
Gut und Gas durch den Ofen erfolgt weiterhin durch die Wände 5 bis