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Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Kalkstein u. dgl. im Schachtofen
Bei den bekannten Ofenkonstruktionen, z. B. Schachtöfen, Drehöfen oder Sinterbändern,
ist es schwierig, insbesondere kleinstückiges Rohmaterial, wie Kalkstein, Magnesit,
Schamotte, Magnetstein, gleichmäßig gar zu brennen oder zu sintern. Selbst bei geeigneter
Trennung und Verteilung des grob-und kleinstückigen Rohgutes im Schachtofen ist
eine einwandfreie Verteilung der Verbrennungsluft oder der Brenngase bzw. des öles
über den Schachtquerschnitt nicht zu erzielen. Die Luft oder (las Gas nehmen hochsteigend
stets den Weg des geringsten Widerstandes. Es gelingt daher nicht, überall die entsprechend
der Stückgröße des Rohgutes richtige Menge Verbrennungsluft oder Brenn-,gas zuzuführen
und damit gleichmäßigen Brand und gleichmäßige Gare zu erzielen. Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Trocknen, Brennen und Sintern von Kalkstein u. dgl., insbesondere
von kleinstückigem Rohgut im Schachtofen, bei dem diese Nachteile vermieden werden.
Das Neue besteht darin, daß das Gut in Schachtöfen von rechteckigem Querschnitt,
nach Stückgrößen sortiert, so aufgegeben wird, daß es den Ofen in Schichten steigender
Korngröße füllt, die in Richtung der Breitseite des Ofens hintereinanderliegen,
und daß,das Gut durch in waagerechter Richtung durch die Breitseite des Ofens tretende
Verbrennungsluft oder Brenngase gebrannt wird, welche an der Ofenseite eintreten,
in der sich das Gut größter Korngröße befindet.
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Dadurch, daß das heiße in den Ofen strömende Brenngas zuerst auf das
großstückige Rohgut stößt,
dieses durchstreicht und dann abgekühlt
auf das mittlere und weiter abgekühlt erst auf das kleinststückige Rohgut trifft,
ist die Möglichkeit gegeben, großstückiges und kleinstückiges Rohgut mit geringem
Brennstoffverbrauch gleichmäßig gar zu brennen. Die Breite des rechteckigen Schachtes
ist dabei so zu wählen, daß der Brennstoff bzw. das Brenngas möglichst weitgehend
ausgenutzt ist, wenn das Abgas den Ofen verläßt. Die Breite ist dabei abhängig von
der Zeit, in der das Rohgut durchgebrannt werden soll oder katte. und von der zulässigen
Brenntemperatur. Durch zweckmäßige Wahl der Anzahl der Rohgutschichten in sich gleicher,
aber untereinander verschiedener Stückgröße, durch die Wahl der Dicke dieser Schichten,
durch die von außen einstellbare Brenntemperatur und durch die Geschwindigkeit des
Durchsatzes des Rohgutes, ist der Ofen weitgehend einstellbar und regelbar, so daß
ein gleichmäßiges Garbrennen des Rohgutes, insbesondere auch von in der Stückgröße
verschiedenen und teilweise kleinstückigem Rohgut, möglich ist. Die Größe der Längsseite
des rechteckigen Ofenquerschnittes beeinflußt nur die Leistung des Ofens und wird
danach gewählt.
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Bei Gemischfeuerbetrieb wird der Brennstoff dem Gut erst nach der
Sortierung zugegeben, wobei die Menge und die Körnung des Brennstoffzusatzes zu
den einzelnen Schichten verschiedener Korngröße so bemessen wird, daß ein Überbrennen
des Gutes in einzelnen Schichten unbedingt ausgeschlossen ist.
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Die am Fertiggut in der Kühlzone vorgewärmte Luft, die heißen Abgase
aus der Brennzone und die zur Vorwärmung durch die Vorwärmzone geführten Gase werden
durch einen Ventilator bewegt. Dabei kann zwischen Ofen und Ventilator ein Lufterhitzer
zur Ausnutzung der Abgaswärme, z. B. durch Vorwärmen von Verbrennungsluft, angeordnet
werden. Zur Regelung det Brenntemperatur kann gegebenenfalls eine gewisse Menge
Abgas zusammen mit der Verbrennungsluft bzw. den Brenngasen wieder durch die Brennzone
geführt werden.
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Eine besonders gute Wärmeausnutzung und ein sicherer Ofengang wird
erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Gase nacheinander die Abkühlzone, die Brennzone
und die Vorwärmzone des Ofens durchströmen, wobei sie in jeder Zone an der Ofenseite
eintreten, an welcher sich das Gut größter Körnung befindet. Hierdurch wird im Gegensatz
zu der üblichen ZickzackführungderGaseeinbesonders geringer Druckunterschied zwischen
den übereinanderliegendenOfenzonen erreicht und ein unmittelbares Hochströmen der
Gase im Schacht selbst weitgehend vermieden. Diese Vermischung kann weiter noch
dadurch vermindert werden, daß der Abstand der einzelnen Zonen voneinander größer
gewählt wird als die Schachtbreite.
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In Ausführung dieses Erfindungsgedankens können beispielsweise drei
oder mehr Schachtöfen so miteinander verbunden werden, daß die Verbrennungsluft
oder die Brenngase durch die Abkühlzone eines ersten Ofens gesaugt und durch das
dort befindliche gebrannte Gut vorgewärmt werden, um dann in der Brennzone eines
zweiten Ofens das dort befindliche Gut zu brennen und schließlich als Abgase das
in der Vorwärmzone eines dritten Ofens befindliche Gut anzuwärmen. Die Strömung
der Gase durch die einzelnen Zonen kann dabei durch einen einzigen an der Austrittstelle
der .Gase aus der Vorwärmzone angeordneten Ventilator geregelt werden, oder es kann
zur Unterstützungeines solchen Ventilators und gleichzeitig zur Verringerung der
Druckunterschiede im Ofen im Strömungsweg, beispielsweise an der Eintrittstelle
der Verbrennungsluft in die Abkühlzone, ein Gebläse angeordnet sein.
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Es empfiehlt sich, das behandelte Gut am unteren Schachtauslauf vorzugsweise
in Richtung der Längsseite des Schachtquerschnittes derart auszutragen, daß die
nach Stückgrößen getrennten Schichten während des gesamten Ofenganges erhalten bleiben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am oberen
Ende des Schachtofens eine Anzahl von nach dem Ofeninnern zu offenen Kammern zur
Aufnahme des nach Stückgrößen sortierten Gutes vorgesehen, wobei die unteren Kammerteile
stets mit etwas Rohgut gefüllt bleiben, um die Verteilung der Stückgröße über den
Schachtquerschnitt beim allmählichen Absinken des Gutes genau beizubehalten. Dabei
kann über dem Ofen eine Siebvorrichtung zur Sortierung des aus einem Silo zulaufenden
Gutes nach z. B. drei Korngrößen, und es 'können ferner Rutschen zur überführung
des auf den einzelnen Sieben befindlichen Gutes in die entsprechenden Kammern angeordnet
sein. Selbstverständlich kann das nach Stückgrößen sortierte Gut den einzelnen Kammern,
aber auch aus verschiedenen Silos o. dgl., zugeführt werden.
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Es empfiehlt sich, die Kammerwände zur Schaffung breiterer oder schmälerer
Kammern je nach dem Anteil der im Rohgut befindlichen Stückgrößen und entsprechend
den Erfordernissen des Ofenganges verstellbar anzuordnen. Dadurch kann das Ausbrennen
bzw. Garbrennen der einzelnen Schichten in erwünschter Weise beeinflußt werden.
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Um jede Störung des Ofenganges bei der Beschickung oder Entleerung
des Ofens zu vermeiden, sind im Ofen oben und unten zwei getrennt übereinander angeordnete
Schieber, Klappen o. dgl. vorgesehen, so daß beim Öffnen des oberen Abschlusses
Gut in den Zwischenraum zwischen die beiden Abschlüsse gelangt, während nach Schließen
des oberen und Offnen des unteren Abschlusses das in dem Zwischenraum zwischen den
beiden Abschlüssen befindliche Gut bei luftdicht verschlossenem Ofen ein- bzw. ausgetragen
werden kann.
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Um die Erhaltung der nach Körnungen getrennten Schichten im gesamten
Ofen zu sichern, empfiehlt es sich, im unteren Schachtende zwischen den einzelnen
Schichten Trennwände anzuordnen, welche den am oberen Schachtende befindlichen Zwischenwänden
entsprechen.
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Der untere Abschluß des Schachtofens kann aus einer unterhalb des
Schachtauslaufes angeordneten Platte und einem darüber arbeitenden Stößel oder aus
einem Rädler (Kettenausträger) bestehen, durch den das am Auslauf angelangte Gut
gleichmäßig
ausgetragen wird. Es empfiehlt sich, den Stößel oder
den Rädler in Richtung der Längsseite des Schachtquerschnittes arbeiten zu lassen
und entsprechend der Breite der einzelnen Schichten seitlich verschiebbar oder unterteilbar
zu machen, so daß im Bedarfsfalle nur das Gut einer zu stark brennenden Schicht
ausgetragen werden kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schachtofen der neuen Art im Längsschnitt
oder quer geschnitten nach Linie B-B bzw. C-C, Fig. 2 einen etwas abgewandelten
Schachtofen im Längsschnitt und quer geschnitten nach Linie A-A, Fig. 3 in schematischer
Darstellung drei miteinander verbundene Ofen nach Fig. i und 2. .
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Der Schachtofen i hat einen rechteckigen Querschnitt mit kleinerer
Breitseite 2 und größerer Längsseite 3. Das oben im Schachtofen aufgegebene Gut
durchwandert nacheinander die Vorwärmzone 1. die Brennzone 1I und die Abkühlzone
11I, um unten aus dem Ofen ausgetragen zu werden. Das Gut wird in der Brennzone
durch waagerecht hindurchgeführte bei 4_ eintretende Verbrennungsluft oder Brenngase
gebrannt. Die Brenngase verlassen den Ofen bei 5. Die Einführung der Brenngase bei
.t kann in bekannter Weise durch Schlitze erfolgen, die als Düsen ausgebildet sind.
Es kann aber auch an der Eintrittseite ein über die ganze Ofenlängsseite durchgehender
Einführungsschlitz vorgesehen sein. Dabei kann sich vor den Schlitzen eine Verbrennungskammer
befinden. Das in der Vorwärmzone 1 befindliche Gut kann in an sich bekannter Weise
durch einen in waagerechter Richtung hindurchtretenden Strom erwärmter Luft oder
erwärmter Abgase vorgewärmt werden. Ebenso kann durch das in der Abkühlzone III
befindliche gebrannte Gut ein Luftstrom zur :Aufnahme der fühlbaren Wärme geführt
werden, die dann in einem Lufterhitzer (Rekuperator) oder unmittelbar in der Brennzone
1I oder in der Vorwärmzone I abgegeben wird.
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Das obere Ende des Schachtofens ist durch Zwischenwände 6 in einzelne
Kammern unterteilt, welche, in der Querrichtung des Schachtes gesehen, hintereinander
angeordnet sind. In der Zeichnung sind beispielsweise drei derartige Kammern von
annähernd gleichem Durchmesser vorgesehen. Es kann aber auch eine beliebige andere
Zähl von Kammern Verwendung finden, und die Breite dieser Kammern kann unter sich
verschieden sein. Die durch die Zwischenwände 6 geschaffenen Kammern sind nach dem
Schachtinnern zu offen, während sie nach oben durch einen Schieber 7 und etwa in
ihrer Mitte durch einen Schieber 8 abgeschlossen werden ' können. Bei der Beschickung
des Ofens und gezogenem Schieber 7 gelangt das von einem Silo zulaufende und auf
dem Schüttelsieb 9 nach drei `,tückgrößen klassierte Gut über die Rutschen io in
die einzelnen Kammern 11, 12 und 13. Sobald diese hinreichend mit Rohgut gefüllt
sind, wird der Schieber 7 geschlossen und der Schieber 8 gezogen, worauf das Gut
nach Stückgrößen sortiert in den unteren Kammerteil fällt, um in "diesem allmählich
in dem Maße des Ofendurchsatzes in den Schacht nachzurutschen. Das Gut behält infolge
dieser Ausgestaltung die Schichtung nach Korngrößen während des Durchganges durch
den gesamten Ofen bei.
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Im unteren Schachtende sind Trennwände 14 vorgesehen, die den oberen
Zwischenwänden 6 entsprechen und die verschieden gekörnten Schichten im unteren
Ofenende voneinander trennen. Unterhall> der Austragsvorrichtung ist der Ofen durch
zwei übereinander angeordnete Schieber 16, 17 verschlossen, welche einen Raum einschließen,
der in bekannter Weise unter Luftabschluß entleert werden kann.
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Die Austragung des behandelten Gutes am unteren Ofenende erfolgt bei
der in Fig. i dargestellten Ausführungsform durch einen oder mehrere unterhalb des
Schachtauslaufes angeordnete Rädler oder Kettenaustrager 15. Bei der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform sind unterhalb des Schachtauslaufs über einer Platte 19 Stößel 18
zum Austragen des Gutes vorgesehen. Rädler 15 und Stößel 18 arbeiten dabei in der
Richtung der Längsseiten 3 des Sc'iachtquerschnittes. Sie sind entsprechend der
Breite der einzelnen Schichten seitlich verschiebbar oder unterteilt, so daß im
Bedarfsfalle nur das Gut einer zu stark brennenden Schicht ausgetragen werden kann.
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Zur Sicherung einer guten Wärmeausnutzung und eines gleichmäßigen
Ofenganges durchlaufen die Gase nacheinander die Abkühl-, die Brenn- und die Vorwärmzone.
Die Gasströmung kann dabei durch einen einzigen Ventilator bewirkt werden, der an
der Austrittstelle der Gase aus der Vorwärmzone angeordnet ist. Die Gase treten
dabei jeweilig an der Seite des Schachtofens in die einzelnen Behandlungszonen ein,
an welcher das grobkörnige Gut liegt.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel tritt die Luft
bei 20 in die Vorwärmzone ein und wird von dort quer durch die Breitseite des Schachtes
zur Kammer 21 gesaugt, von der sie durch einen Verbindungskanal 22 zu der auf der
gegenüberliegenden Ofenseite befindlichen Brennkammer 23 gelangt, um von dort gegebenenfalls
mit Verbrennungsgasen oder 01 beladen quer durch die Brennzone II des Schachtes
zur Kammer 24 zu gelangen. Von hier wird das Gas durch den Kanal 25 zur Kammer 26
und von dort durch die Vorwärmzone I zum Ventilator 27 gesaugt. Infolge des angegebenen
Strömungsweges ist der Druckunterschied der übereinanderliegenden Zonen an jeder
Ofenseite verhältnismäßig gering, so daß unerwünschte Längsströmungen des Gases
im Ofen weitgehend vermieden werden.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Schachtöfen
miteinander kombiniert, und zwar derart, daß die Verbrennungszone II des ersten
Ofens unmittelbar mit der Vorwärmzone I des zweiten Ofens durch einen Übergang 28
verbunden ist, während die aus der Abkühlzone III des ersten Ofens kommenden Gase
durch eine Verbindungskammer 30 unmittelbar in die Brennzone 11
des
zweiten Ofens und von dort durch eine Verbindungskammer 31 zur Vorwärmzone 1 des
dritten Ofens gelangen und von dort durch den Ventilator 32 ausgeblasen werden.
Ebenso ist die Abkühlzone III des zweiten Ofens durch die Verbindungskammer 33 mit
der Brennzone 1I des dritten Ofens verbunden usw.