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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stickoxyd Die 'Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von Stickoxyd und betrifft insbesondere ein Verfahren
und einen Regenerativofen zur Herstellung von Stickoxyd aus der Atmosphäre durch
unmittelbare Verbindung von Stickstoff und Sauerstoff.
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Wenn Luft oder ähnliche Gemische von Stickstoff und Sauerstoff Temperaturen
in der Größenordnung von zooo° unterworfen werden, reagieren Teile des Stickstoffs
und Sauerstoffs miteinander und bilden Stickoxyd, eine Reaktion, die allgemein mit
Luftverbrennung bezeichnet wird. Die Reaktion ist indessen umkehrbar, und das neu
gebildete Stickoxyd zerfällt rasch in seine Bestandteile, wenn nicht die Temperatur
sofort auf eine beträchtlich niedrigere Höhe herabgedrückt wird. hei der und unter
der die "Zersetzung so langsam ist, d aß sie ztr vernachlässigen ist. Um Stickoxyd
für praktische Verwendung zu bilden, müssen daher die Reaktionsgase bei dem beschriebenen
Verfahren rasch auf eine genügend niedrige Temperatur abgekühlt, werden, um die
darin enthaltenen Stickoxyde zu stabilisieren.
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Die für die Luftverbrennung erforderlichen 'hohen Temperaturen können
bequem im elektrischen Lichtbogen erreicht werden, für wirtschaftliche Zwecke jedoch
ist @di-e Verwendung elektrischer Energie für die Luftverbrennung gewöhnlich zu
kostspielig und könnte praktisch nur dort durchgeführt werden, wo Üherfluß an elektrischer
Energie ohne Ausnutzungsmöglichkeit für andere Verwendungszwecke verfügbar ist.
Daher hat man sich bemüht, billige und leicht verfügbare Brenriestoffe
bei
der Herstellung von Stickoxyden zu verwenden. Die Temperaturen, die gewöhnlich bei
der Verbrennung solcher Brennstoffe erreichbar sind, liegen jedoch erheblich unter
2ooo° infolge des großen Wärmeaufnehmevermögens- -der umgebenden Luft, und sie können
zu der erforderlichen Höhe nur durch gründliche Vorerhitzung der Verbrennungsluft
und/oder durch Anreicherung mit Sauerstoff gesteigert werden. Um diese Forderung
mit einem N-lindestaufwand an zusätzlichen Kosten zu erfüllen, hat man Regenerativverfahren
und. -vorrichtungen entworfen, um die Wärme, die aus. den Reaktionsgasen während
des Abkühlungsprozesses frei wird, zur Vorerhitzung der der Verbrennungszone zugeführten
Frischluft zu verwenden. Zu diesem Zwecke werden die in der Verbrennungszone erzeugten
'heißen Reaktionsgase durch ein Bett aus wärmeabsorbierender feuerfester Schüttmasse
geführt, das die Gase kühlt und da:s selbst in dem Verfahren erhitzt wird. Nachdem
die Schüttmasse des Bettes in genügend hohem Maße erhitzt worden ist, wird die Richtung
des Verfahrens. umgekehrt, d. h. die Frischluft wird zu der Verbrennungszone durch
das neu erhitzte Schüttmassenbett geleitet, während die Reaktionsgase durch ein
anderes Schüttmassenbett abgeleitet werden, das auf der gegenüberliegenden Seite
der Verbrenmungszome liegt. Wenn die Luft durch das erwärmte Bett geleitet wird,
absorbiert sie rasch Wärme und kommt in der Verbrennungszone in vorerwärmtem Zustand
an, so daß die in dieser Zone entwickelten Temperaturen erheblich gesteigert werden.
Demzufolge erhitzen die durch das gegenüberliegende Sc'hüttmassenbett strömenden
Gase dieses Bett auf eine höhere Temperatur als die, die vorher durch das ersterwähnte
Schüttmassenbett erreicht wurde, so daß die nachfolgende Zufuhr von '#,7erbrennungs.luft
durch das genannte zweite Schüttmassenbett die Temperatur der Verbrennungszone noch
weiter steigert. Durch dauernde Umkehr der Richtung der Luftzufuhr in der beschriebenen
Weise kann so d-ie Temperatur .in der Verbrennungszone leicht zu der verlangten
Höhe von etwa 2ooo° gesteigert werden. bei der und über der Stickoxyd in wirtschaftlich
brauchbaren Mengen erzeugt. wird. Danach kann die Verbrennungs.zonentemperatur durch
richtig bemessene Brennstoffzufuhr und durch zeitlich richtig abgestimmte Umkehrungen
der Richtung der Luftzufuhr auf der genannten Höhe gehalten werdest, und da die
in der Verbrennungszone gebildeten Reaktionsgase stets durch das Schüttmassenbett
abgeleitet werden, das bei dein unmittelbar vorangehenden Halbzyklus des Verfahrens
durch die Aufnahme von kühler Luft gekühlt worden ist, werden die in den entweichenden
Reaktionsgasen mitgefiihrten Stickoxyde in richtiger Weise stabilisiert, so daß
sehr hohe Prozentsätze der theoretisch möglichen Ausbeute von Stickoxyden gewonnen
werden können.
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Damit die Schüttmassenbetten, wirksam als schnell wirkende Abkühlungsmittel
arbeiten können. müssen sie so ausgebildet sein, daß sie den hindurchgeleiteten
Gasest eine große Beriihrungsfläche bieten. Es ist festgestellt worden, daß Betten,
die aus feuerbeständiger Schüttmasse mit einer Oberfläche von wenigstens 7 d@m2
pro i dm3 des Volumens bestehen, in der gewünschten `''eise arbeiten. Befriedigendes
Arbeiten ist jedoch nur für verhältnismäßig kurze Arbeitsperioden erreicht worden.
Wenn die Arbeitspetioden verlängert wUrden, ergab sich zunächst, daß zunehmend erhöhte
Drücke erforderlich waren, um die notwendige Luft in die Verbrennungskammer zu drücken,
und ansteigende Druckunterschiede zwischen der Verbrennungszone und den Enden der
Schüttmassenbetten gemessen wurden. Schließlich jedoch fielen die Druckunterschiede
plötzlich auf unternormale Werte ab, und es folgte ein merkliches Absinken der Ofentemperatur
und eine rasche Verschlechterung der Erzeugung bis zu einem Ausmaß, das. die Fortdauer
des. Verfahrens kaum gewinnbringend machte. Es -wurde gefunden, d@aß die Schüttmasse,
obwohl sie aus wärmebeständigen Materialien höchster Güte bestand, nicht der langen
Einwirkung der übermäßig hohen Temperaturen der Verbrennungszone und den raschen
Temperaturwechseln, die durch die wechselnde Durchleitung der heißen Reaktionsgase
und der kühlen Verbrennungsluft hervorgerufen wurdest, standhalten konnte. Große
Teile der Schüttmasse waren zu Klumpen zusammengewachsen, die praktisch für den
Luftstrom insbesondere in den Bereichen nahe der Verbrennungszone undurchlässig
waren. Die genauere Untersuchung ergab, daß die Oberflächen der Schüttmassenteilchen
mit Kristallablagerungen bedeckt waren, die sie zusammenkitteten und die Zwischendurchlässe
einengten; weiterhin waren Zerspaltungen aufgetreten, und es wurde beobachtet, daß
die Schüttmassenteilclten in ihrer Größe etwas geschrumpft waren. Augenscheinlich
waren die Schüttmas.senteilchen nahe der Verbrennungszone unter dem Einfluß der
starken Hitze, der sie ausgesetzt waren, teilweise .sublimiert, und ein Teil der
sublimierten feuerbeständigen Stoffe hatte sich auf den Oberflächen der entfernteren
und daher kühleren Schüttmassenteilchen kondensiert und bildete die Kristallgebilde,
die die Zwischendurchlässe verstopften. Schließlich hatten die Verstopfungen einen
solchen Grad erreicht, daß der Druck der der Verbrennungszone zugeführten Luft sich
einen -direkten Kanal durch das Schüttmassenbett bahnte und dadurch der eintretenden
Luft ermöglichte, die Vorerhitzungswirkung der Schüttmassenteilchen zu umgehen und
den herausströmenden Reaktionsgasen erlaubte, ohne richtige Abkühlung zu entweichen.
Demzufolge war die Temperatur der Reaktionszone unter die Höhe abgefallen, die für
die Luftverbrennung erforderlich ist, um wirtschaftlich brauchbare Mengen zu ergeben,
und/oder die Abkühlungswirkung der Betten hatte sich derart verschlechtert, daß
übermäßig große Prozentsätze Stickoxyd sich zersetzen konnten.
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Die Erfindung betrifft nun eine Verbesserung des beschriebenen Verfahrens,
durch die es ermöglicht wird, den Betrieb mit hohem Wirkungsgrad über
ein
Mehrfaches d-es früher möglichen Zeitraumes auszudehnen, ohne von der Verwendung
von beson. ders entwickelten feuerfesten Stoffen abhängig zu sein.
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Das durch die Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von
Stickoxyd kennzeichnet sich in der Hauptsache dadurch, daß das: Gemisch von Stickstoff
und Sauerstoff bzw. Luft durch eine als Wärmeträger dienende Schicht feuerbeständiger
Schüttmasse vorerhitzt, in einer mit Brennstoff gespeisten Reaktionskammer verbrannt
wird und anschließend die Verbrennungsprodukte durch eine örtlich von der ersten
Schicht getrennte zweite Schicht von Schüttmasse abgeleitet werden, mit der Maßgabe,
daß die Ausgangsgase der Kombination von Vorerhitzungszone, Umsetzungszone und Kühlzone
periodisch in entgegengesetzter Richtung zugeführt werden und mit der weiteren Maßgabe,
daß die feuerbeständige Schüttmasse stetig oder in periodischen Zeitabständen durch
Entfernung des unbrauchbar gewordenen Anteils und- Ersatz durch frische Schüttmasse
erneuert wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird zweckmäßig
ein Regenerativofen verwendet, in welchem zur Aufnahme der Schüttmasse besondere,
an die Reaktionszone angrenvende Kammern vorgesehen sind, die je einerseits mit
Vorratsbehältern für die zuzuführende frische Schüttmasse in Verbindung stehen und
andererseits mit Kipprosten als Unterlage für das. Schüttgut und darunter angeordneten
Entleerungsbehältern für das abzuführende verbrauchte Schüttgut ausgestattet sind.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene, in bestimmten Zeitabständen
oder stetig stattfindende Verjüngung der Schüttmassenbetten ergibt sich die vorteilhafte
Möglichkeit, den Ofenbetrieb unter Beibehaltung eines hohen Wirkungsgrades über
lange Zeiträume hinweg ohne Unterbrechung fortzusetzen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden:
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung ersichtlich, in der mehrere Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäß ausgebildeter Regenerativöfen dargestellt sind.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch einen Regenerativofen mit Schüttmassenkammern
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer anderen
Ausführungsform des Regenerativofens; Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht
eines Teiles der in Fig.2 dargestellten Schüttmassenbettkonstruktion, teilweise
im Schnitt; Fig. d. ist ein senkrechter Schnitt durch einen Teil der Wand eines
Schüttmasse nbettes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 ist
ein Querschnitt durch eine gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgebildete
Ofenhaube; Fig.6 ist eine perspektivische Teilansicht und veranschaulicht den Zusammenbau
der in Fig. 5 gezeigten Haubenkonstruktion aus feuerfesten Steinen und Metallplatten;
Fig. 7 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch den Bodenteil eines Sehüttmassenbettes,
der mit einem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Rost
versehen ist; Fig. 8 und 9 sind der Fig. 7 ähnliche Ansichten und. zeigen verschiedene
Betriebsstellungen des Rostes.
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Gemäß der Erfindung wird atmosphärische Luft oder ein ähnliches Gemisch
von Stickstoff und Sauerstoff über Schüttmas.senregeneratoren zu einer Zwischenverbrennu.ngszone
und von ihr weggeleitet, die auf Temperaturen in der Größenordnung von 2ooo° erhitzt
wird. Die Schüttmas.senregeneratoren werden ständig verjüngt, indem die verbrauchte
Schüttmasse entfernt und frische Schüttmasse an dem entgegengesetzten Ende der Schüttmassenregeneratoren
zugesetzt wird.
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Der in Fig. i dargestellte Ofen weist zwei nebeneinander angeordnete
Kammern i und 2 auf, die zylindrische Form haben können und -deren offene obere
Enden durch eine domförmige Haube 3 abgedeckt sind, die sich genügend hoch über
die Kammern erhebt, um einen Verbindungsraum q. zu bilden, der die eigentliche Verbrennungskammer
des -Ofens bildet. Die Wände 5 des Ofens können aus feuerbeständigen Steinen, z.
B. Steinen aus festem Magnesiumoxyd oder stabilisiertem Zirkonoxyd, bestehen, und
der ganzeAufb.au ist von einem gasdichten Stahlmantel 6 umschlossen. Dieser Mantel
kann aus einem unteren Abschnitt in Form eines, zylindrischen Kanals 7 und einem
gewölbten oberen Abschnitt 8 bestehen, der mit dem unteren Abschnitt durch Bolzen
9 fest verbunden ist. In Fig. i ist der Stahlmantel 6 so angeordnet, daß er den
feuerfesten Ofenaufbau eng umgibt, doch ist es vorzuziehen, den Mantel mit etwas
größerem Durchmesser als der feuerbeständige Aufbau auszuführen, um Raum für eine
Packung aus Isoliermaterial frei zu lassen. Die Kammern i und 2 sind an ihren unteren
Enden mit Kipprosten ii bzw. 12 verseben, auf denen Schüttmasse aus feuerbeständigem
Material, wie Magnes-iumoxyd oder stabilisiertem Zirkonoxyd hoher Reinheit, gelagert
ist. Diese Schüttmasse füllt die Kammern i und 2 fast bis zur Höhe einer Zwischenwand
14 und bildet Wärmeaustauschbetten von erheblicher Tiefe, die mit 15 und 'i6 bezeichnet
sind. Die einzelnen Steinchen können kugelige oder rundliche oder zylindrische Form
und einen Durchmesser von o,6 bis 2,5 cm haben. Die Kipproste ii und 12 haben gesonderte
Bedienungshandgriffe 17 bzw. 18 zur unabhängigen 'B@etätigung, und unter jedem Rost
ist der untere Abschnitt 7 des Stahlmantels 6 zu Trichtern 21 bzw. 22 ausgestaltet,
die mit Schiebern 23 und 24 ausgestattet sind.
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Ein motorgetriebenes Gebläse 29 fördert Luft durch ein Umschaltventil
3o, das zwei Leitungen 31 und 32 steuert, die in die Trichter 21 bzw. 22 führen.
Das Umschaltventil 30 ist außerdem mit einer Absaugleitung 33 verbunden,
die zu einer (nicht dargestellten) Anlage zur Gewinnung der Stickoxyde führt. Wenn.
das Umschaltyen .ill 30 so eingestellt isst, daß das Gebläse 29 mit der Leitung
3 i
verbunden ist und daher den Luftstrom durch das Schüttmassenbett
15 richtet, verbindet es gleichzeitig die Leitung 32 mit der Absaugeleitung 33.
so daß die Reaktionsgase durch das Schüttmassenbett 16 hindurch zu der Gewinnungsanlage
abgeleitet werden. Wenn umgekehrt das Ventil 30 so eingestellt ist, daß das Gebläse
29 mit der Leitung 32 verbunden ist und folglich den Luftstrom durch das Schüttmassenbett
16 lenkt, ist d.ie Leitung 31 mit der Abzugsleitung 33 verbunden, so daß de Reaktionsgase,
die durch das Schiittmassenbett 15 hinabstreichen, in die Gewinnungsanlage abgeleitet
werden.
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Der Brennstoff wird -dein Ofen durch Rohre 35 und 36 zugeführt, die
sich in Öffnungen 37 und 38 erstrecken, welche in der Hauben oder Dachkonstruktion
in senkrechter Flucht mit den zylindrischen Kammern i und 2 vorgesehen sind. Die
Rohre 35, 36 enden im Abstand über der Innenfläche der Haube, so daß ihre Enden
vor der starken Hitze geschützt sind, die in dem Ofen während seines Betriebes herrscht,
und der Raum zwischen den Rohren und den Wänden der Öffnungen 37, 38 ist durch Packungen
39 und 4,0 hermetisch abgedichtet. Die Rohre 35 und 36 können sowohl Schüttmasse
wie auch Brennstoff dem Ofen zuführen, und zu diesem Zweck sind die oberen Emden
der Rohre trichterförmig erweitert, wie bei ,41 und .12 angedeutet, um die Einführung
-der Schüttmasse zu erleichtern, während der Brennstoff dem Rotiren durch seitliche
Leitungen 43 und da zugeführt wird. Diese Leitungen sind mit Brennstoffregelventilen
45 bzw. 46 ausgerüstet, und die Ventile .47 und .48 sind in den Rohren
35 und 36 über ihren Verbindungspunkten mit den Brennstoffleitungen angeordnet,
um den Strom von frischer Schüttmasse in den Ofen zu regeln.
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Während der Ausführung des Verfahrens der Erfindung in der in Fig.
i dargestellten Vorrichtung sind die beiden Schüt;tmass-°azufüh.rventi-le .t.7 und
48 geschlossen, während das Umschaltventil 30 zunächst so eingestellt wird, daß
der durch das Gebläse 29 erzeugte Luftstrom in den Trichter 2?-und das Schüttmassenbett
16 gelangt. Das Brennstoffzuführventil 46 wird geöffnet, um einen geeigneten gasförmigen
Brennstoff, z. B. Naturgas, aus einer (nicht gezeichneten) Quelle unter Druck in
den Ofen zu leiten, wo er sich mit der durch das Schüttmassenbett 16 aufsteigenden
Luft vermischt und in irgendeiner geeigneten `'eise entzündet wird und verbrennt.
Die entstehenden Verbrennungsgase strömen durch das Schüttmassenbett 15 in den Trichter
21 und gelangen -durch die Leitung 31 über das Umschaltventil 30 in die Ahsaugeleitung
33. Wenn die heißen Verbrennungsgas.. das Schüttmassenb@ett 15 durchqueren, absorbieren
die oberen Schüttmassenschichten ihre Wärme, und wenn der Prozeß fortgesetzt wird,
werden nacheinander darunterliegende Schüttmassenschichten erhitzt, bis die Schüttmasse
über praktisch ihre ganze Tiefe erhitzt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Brennstoffzuführventil
46 geschlossen, das. Brennstoffzuführventil 45 geöffnet und die Stellung des Riclitungsumschaltventils
30 umgekehrt, so :daß nun Luft durch das erhitzte Schüttmassenbett 15 geleitet
wird. Wenn die Luft durch das Bett 15 ansteigt, nimmt sie die Wärme von dessen Schüttmasse:nteilchen
auf und kommt in der Verbrennungszone in v orerhitztem Zustand an. Demzufolge werden
erheblich höhere @'erbrennungstemperaturen erzeugt als sie während der ersten Phase
des Prozesses erhalten wurden, in der die Luftzufuhr bei Raumtemperatur erfolgte.
Die Verbr.ennungsgase, .die durch das rechte Schüttmassenbett 16 hinabgehen, erwärmen
demzufolge fortschreitend die Schichten des Bettes, auf höhere Temperaturen als
diejenigen, auf welche das rechte Schüttmassenbett während der Anfangsphase des
Prozesses erwärmt wurde. Wenn das linke Schüttmassenbett fortfährt, die kühle, von
dem Gebläse 29 zugeführte Luft vorzuerhitzen, werden fortschreitend höhere Schüttmassenschichten
des Bettes abgekühlt, und wenn das Bett seine Fähigkeit verloren hat, die zugeführte
Luft vorzuerhitzen, wird das Richtungsumschaftventil 30 wiederum betätigt:,
um den Betrieb des Ofens umzukehren, wobei gleichzeitig das Brennstoffzuführventil45
geschlossen und Brennstoffzuführventil 46 geöffnet wird. Beim Durchtritt durch das
linke Schüttmassenbett wird nun die Luft in noch höherem Maße als während der vorhergehenden
Betriebsphase vorerhitzt mit dem Ergebnis, daß eine weitere Steigerung der Temperatur
in der Verbrennungszone stattfindet. Durch Wiederholung der beschriebenen Umschaltungen,
in. geeigneter Häufigkeit kann die Temperatur des Ofens auf eine Höhe von 2200°
gesteigert werden, was eine mögliche Produktion von 2 bis 3>/o Stickstoff ergibt.
Die Temperatur in dem Ofen kann dann durch geeignete zeitliche Bemessung der Umschaltungen
zusammen mit einer geeigneten Regelung der Brennstoffzufuhr auf dieser Höhe gehalten
werden. Bei der zeitlichen Bemessung der Umkehrung oder Umschaltung ist zweckmäßig
darauf zu achten, daß -die Temperatur der Reaktionsgase, die von den Unterseiten
der Schüttinassenbetten abgeleitet werden, niemals über eine geeignete Höhe ansteigen
kann, die so gewählt ist, daß die Wärmeverluste in dem Prozeß auf einem Mindestmaß
gehalten und die Roste i i und 12 vor vorzeitiger Zerstörung bewahrt werden.
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Gemäß der Erfindung wird Schüttmasse von dem Boden der Schüttmassenbetten
in vorbestimmten. Zeitabständen während des Betriebes des Ofens entfernt und eine
entsprechende Menge frischer Schüttmasse jeweils. der Oberseite der Betten zugeführt.
Zu diesem Zweck kann zu einem Zeitpunkt, in welchem die Richtiung der Luftzufuhr
umgesteuert werden soll, das Gebläse 29 abgeschaltet und die Zufuhrleitung für den
Betriebsbrennstoff geschlossen werden. Wenn der Betrieb -des Ofens auf diese Weise
vorübergehend unterbrochen ist, wird der Kipprost unter dem Schüttinassenbett, das
als Vorerhitzer während des letzten Halbzyklus arbeitete, betätigt, um einen kleinen
Teil der Schüttmasse, der nicht mehr als wenige Schichten ausmacht, in den darunter
befindlichen
Trichter abzulassen. In der Zeichnung ist dieser Zustand
des Verfahrens bei dem rechten Schüttmassenbett 16 dargestellt, wobei ein Teil seiner
Schüttmasse in den Trichter 22 entleert ist, was eine geringe Senkung seines Schüttkegels
unter seine normale Höhe hetbeiführt. Als nächster Schritt wird das Regelventil48
unter dem Fülltrichter q.2 geöffnet, um eine Schüttmas.senmenge, die im wesentlichen
der in. den Trichter 22 entleerten Menge entspricht, auf die obere Fläche des Schüttmassenbetbes
16 zu bringen und so seinen Schüttkegel ,nieder auf die richtige Höhe zu bringen.
Um die Schüttmassenbetten genau auf ihrer normalen Höhe zu halten, können in der
Ofenwand Schaulöcher 51 und 52 vorgesehen sein, die eine Beobachtung der Betriebsvorgänge
gestatten, oder man kann die Schüttmasse, die in einen Trichter abgelassen wird;
jeweils sorgfältig abwiegen und genau das gleiche Gewicht frischer Schüttmasse dem
Trichter über dem entsprechenden Sc!hüttmassenbett. zuführen. Wenn auf diese Weise
das Sc'hüttmassenbett 16 teilweise ersetzt ist, wird das Umschaltventil
30 in eine Stellung gel>rac°ht, in welcher es die Luftzufuhr durch das linke
Schüttmassenbett 15 lenkt, woraufhin der Betrieb des Ofens fortgesetzt werden
kann, indem das Gebläse 29 eingeschaltet und das Brenastoffzuführventil 45 geöffnet
wird. Das aufgefüllte Schüttmassenbe @tt 16 mit seiner frischen oberen Schüttmassenschicht
wirkt nun als Kühlmittel für die Reaktionsgase während des nächsten Halbzyklus des
Prozesses. Nach einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne wird das Verfahren wieder
kurz unterbrochen, um das linke Schüttmassenbett in der gleichen Weise aufzufrischen,
und durch Wiederholung der beschriebenen Maßnahmen in vorbestimmten Zeiten wird
die Schüttmasse in beiden Betten allmählich ganz ersetzt, und die Betten können
in einem andauernden Verjüngungsprozeß gehalten werden. Die Geschwindigkeit, mit.
der die Schüttmasse durch die Kammern i und 2 geführt wird, sollte so eingeregelt
werden, daß eine Kristallansammlung auf den Teilchenoberflächen nicht in einem Maße
auftreten kann, das die Arbeitsweise des Verfahrens, beeinträchtigt. Die Geschwindigkeit
kann auch so eingeregelt werden, daß die Zerspaltung und Schrumpfung der Schüttmasse
in erlaubten Grenzen bleibt, und zwar in Abhängigkeit von den Materialiea, aus denen
die Schüttmasse besteht, und von den in dem Ofen aufrechterhaltenen Temperaturhöhen.
Es sei jedoch bemerkt, daß übermäßige Geschwindigkeiten beim Austausch der Schüttmasse
eine Bruchbildung herbeiführen können; und die Geschwindigkeit, mit der die Schüttmasse
ausgetauscht wird, sollte daher so klein gehalten werden, wie es mit den vorerwähnten
Forderungen vereinbar ist.
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Durch Öffnen der Schieber 23 und 2.4 kann die verbrauchte Schüttmasse,
die sich in den Trichtern 21 und 22 angesammelt hat, in Rutschen 53, 5-I entleert
werden, die so angeordnet sind, daß die Schüttmasse zu einer (nicht gezeichneten)
Regenerieranlage gebracht wird, wo sie gesiebt und von den Kristallablagerungen
gereinigt wird. Die re-;;enerierte Schüttmasse kann dann zu den Trichtern 41 und
.42 gehoben werden, um während der nachfolgenden Bettauffrischungsvorgänge wieder
in den Ofen eingeführt zu werden.
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Wenn die Schüitmasse so durch den Ofen von oben nach unten durch die
Betten zirkuliert und dann regeneriert und wieder zur Oberseite der Betten zurückgeführt
wird, können die Stickoxyde mit billigen und leicht verfügbaren Brennstoffen in
Dauerbetrieb erzeugt werden, der über mehrere Monate ohne ernstliche Verschlechterung
des Wirkungsgrades andauern kann, so daß wirtschaftlich brauchbare Ergebnisse erzielt
werden. Kristallansammlungen und andere schädliche Änderungen des Zustandes der
Schüttmasse werden in zulässigen Grenzen gehalten, und es besteht nicht die Gefahr
des Ausfalls infolge Ausblasens der Schüttmassenbetten.
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Während gemäß der vorstehenden Beschreibung die Wiederauffüllung der
Schüttmassenbetten durch die Einführung von frischer Schüttmasse durch die Rohre
35, 36 vor sich geht, nachdem eine Menge verbrauchter Schüttmasse von dem Boden
der Betten entfernt worden ist, kann auch, wie nachstehend beschrieben, neue Schüttmasse
auf die obere Fläche der Schüttmassenbetten gleichzeitig mit der Abfuhr verbrauchter
Schüttmasse von dem Boden derselben aufgebracht werden. Hierbei kann, wie später
beschrieben, die Anordnung so getroffen sein, daß ein dauernder Schüttmassenstrom
auf die obere Fläche der Betten erfolgt, während verbrauchte Schüttmasse ständig
von dem Boden abgeführt wird, so daß das Verfahren zu keiner Zeit unterbrochen zu
werden braucht.
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Die Ofenkammern i und 2 können winklig oder rechtwinklig statt kreisförmig
im Querschnittsein, und es kann mehr als ein einziges Brennstoffeinlaßrohr über
jedem Schüttmassenbett vorgesehen werden. Der Ofen braucht überdies nicht notwendigerweise
in Queranordnung, wie es in Fig. i dargestellt ist, angeordnet zu sein, sondern
er kann auch die bekannte Schachtanordnung aufweisen, bei der die Schüttmassenbetten
und die Zwischenverbrennungszone senkrecht übereinander angeordnet sind. Obwohl
das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Stickoxyden
mit billigen und leicht verfügbaren Brennstoffen, wie z. B. Brennstoffgasen und
-ölen, ist, kann die für die Reaktionszone erforderliche Wärmeenergie auch durch
die Verbrennung von Staubkohle, elektrische Energie od, dgl. erzeugt werden.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich zu
den Einrichtungen zur Abfuhr von bestimmten Schüttmassenmengen an dem Boden jeder
Schüttmassenkammer die obere Fläche der Schüttmassenbetten so ausgebildet, daß die
Schüttmasse in das Bett aus einem höher angeordneten Schüttmassenbehälter auf einer
Gleitbahn oder Rutsche fließen kann, deren Neigung im wesentlichen dem Schüttwinkel
der Schüttmasse entspricht, wobei die Tiefe des Schüttmassenstromes
und
infolgedessen die obere Schüttmassenfläche in dem Bett durch eine Beschickungsschleuse
bestimmt wird, die in einem bestimmten Abstand über der Gleitbahn oder Rutsche angeordnet
ist. Wenn Schüttmasse von dem Boden des Bettes abgeführt wird und die verbleibende
Schüttmasse in dem Bett auf ein tieferes Niveau sinkt, wird an der Oberseite des
Bettes Raum frei, so daß frische Schüttmasse die Gleitbahn hinab in das Bett strömt,
bis die obere Fläche des Schüttmassenbettes wieder das durch die Schleuse bestimmte
Niveau erreicht.
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Die Ofenkonstruktion in Fig.2 zeigt eine Verbrennungskammer i io im
Horizontalschnitt, die zwischen parallelen Wänden aus Steinen oder Blöcken aus feuerfesten
Baustoffen, wie festem Magnesiumoxyd oder stabilisiertem Zirkonoxyd, gebildet wird,
wobei nur die Rückwand i i i dargestellt ist. Die Verbrennungskammer i io hat einen
Boden 112 aus feuerfestem Stoff, z. B. gestampftem Magnesiumoxyd, und ist durch
ein Dach 11:1. abgedeckt, das aus Reihen von feuerfesten Steinen besteht, die an
waagerechten, in der Hauptsache rohrförmigen Profilträgern aufgehängt sind, in denen
ein Kühlmittelumlauf stattfinden kann. In Fig. 2 ist nur ein Träger 115 dargestellt.
Diese Profilträger werden von der Decke 118 eines Stahlmantels 1z8 gehalten, der
den feuerfesten Ofenaufbau vollständig umschließt.
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Die Verbrennungskammer i io ist an ihrer Unterseite mit der Außenseite
durch zwei senkrecht nach unten gehende Vorkammern 121 und 122 verbunden, die zylindrische
Form haben können und mit Schüttmasse gefüllt sind, um Regenerativschüttmasseilbetten
zu bilden. Die Schüttmassenkammern 121, 122 können durch senkrecht übereinander
angeordnete Schichten 123 aus feuerfesten Steinen gebildet sein, die sich nach der
Mitte des Ofens im wesentlichen mit dem Böschungs- oder Schüttwinkel der Schüttmasse
schräg abwärts erstrecken und auf entsprechend geneigten Bodenplatten 125 bzw. 126
ruhen, die den Boden des Stahlmantels 128 bilden und in einer geeigneten Höhe über
Flur durch eine Anzahl von Ständern oder Säulen 127 abgestützt sind. Der Mantel
128 hat von den äußeren Flächen der feuerbeständigen Ofenkonstruktion in waagerechter
Richtung einen gewissen Abstand. um eine Packung i i9 aus Isoliermaterial, z. B.
reiner Magnesia in granulierter Form oder in Form isometrischer Kristalle, aufzunehmen.
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Die Kammern 121 und 122 sind an ihren unteren Enden mit Kipprosten
131 und 132 ausgerüstet, die in Trichtern 133 bzw. 134 untergebracht sind, die voll
den Grundplatten 125 und 126 des Stahlmantels 128 gehalten werden.
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Durch zweckentsprechende Einrichtungen ist dafür Sorge getragen, daß
die Schüttmassenbetteli selbsttätig wieder auf ihre richtige Höhe gebracht werden,
wenn voll dem Boden der Kammern 121, 122 Schüttmasse abgeführt wird. Zu diesem Zweck
ist jedem Schüttmassenbett ein Schüttmassenbehälter zugeordnet, der außerhalb des
Ofenaufbaus in einer geeigneten größeren Hölle als das obere Ende des zugehörigen
Schüttmassenbettes angeordnet ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
haben diese Schüttmassenbehälter die Form von Trichtern 141 und 142, die durch Erweiterungen
des Mantels 128 zu beiden Seiten des Ofenaufbaus ausgebildet sind. Diese Trichter
stehen mit den zugehörigen Schüttmassenkammern 121, 122 durch Zuführungsrutschen
in Form von Kanälen 143 bzw. 144 in Verbindung, die im wesentlichen eine dem Schüttwinkel
der bei dem Ofen verwendeten Schüttmasse entsprechende Neigung haben. Diese Rutschen
oder Kanäle haben vorzugsweise dieselbe Breite wie die Schüttmassenkammern 121,
122. Sie beginnen an den Schrägböden i4ia, 1.I211 der Trichter 141, 142, gehen durch
Schlitze 145, 146 in der Seitenwand des Stahlmantels 128 und die Isolierpackung
i i9 und sind in die äußersten Steinschichten 123 der Bettkammern 121, 122 bzw.
die Endsteine der Dachkonstruktion 114 geschnitten. Aus Fig. 2 ist ersichtlich,
daß die Böden 143a, 144a der Kanäle 143. 144 über ihre ganze Länge eine im wesentlichen
dem Schüttwinkel der Schüttmasse, der annähernd ein Winkel von 33° für Schüttmasse
der zuvor beschriebenen Form und Größe ist, entsprechende Neigung haben, während
die Decken 143U, i44v der durch die ausgeschnittenen Endsteine der Dachkonstruktion
114 gebildeten Kanäle in einem Winkel von nur etwa 25° geneigt sind, so daß die
lichte Höhe der Kanäle 143, 144 sich fortschreitend in Richtung der Verbrennungszone
vergrößert.
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Wenn Schüttmasse in die Trichter 141 oder 1`1.2 geschüttet wird, läßt
die Schwerkraft die Schüttmasse die geneigten Flächen 1.I311 oder 144" hinab in
die entsprechenden Kammern -fließen, bis der wachsende, in den Kammern sich sammelnde
Schüttmassenhaufen sich über die Höhe der erwähnten geneigten Flächen erhebt und
das Niveau der Decken 143b, i44v. an denjenigen Stellen erreicht, an denen ihr Abstand
von den geneigten Flächen am kleinsten ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
werden diese Stellen durch die äußeren Bodeilkanten i43c und i44 der linken bzw.
rechten Endsteine der Dachkonstruktion 114 gebildet. Wenn der anwachsende Schüttmassenhaufen
diese Kanten in einer geraden, sich mit dem Schüttwinkel neigenden Fläche erreicht,
wird der weitere Schüttmassenstrom durch die zwischen den Kanten 14.3e, i4411 und
den geneigten Flächen 1.I3", i4411 gebildeten Schleusen angehalten, und die Haufen
werden nicht weiter wachsen, gleichgültig wie groß der Schüttmassenvorrat in den
Trichtern sein mag. Wenn andererseits Schüttmasse von dem Boden der Kammern 121,
122 abgeführt wird und irgendein Teil der Oberfläche vier Schüttmassenbetten, wie
sie durch die Kontrollecken 143a, 1.14e bestimmt sind, einstürzt, rutscht die Schüttmasse
auf den geneigten Flächen 143" oder 144a sofort in etwaige Vertiefungen der Schüttmassenbettflächen
und gibt die Regelschleusen 14311 bis 1.I3" bzw. 14:1.a bis i44 frei, so daß die
nötige Schüttmassenzufuhr aus den Trichtern 141, 1:I2 erfolgen kann, bis die gleiche
ununterbrochene Oberflächenlinie von den
Regelkanten 143e bzw. 144e
zu den inneren Wänden der Kammern 121, 1z2 wiederhergestellt ist. Solange daher
hinreichend Schüttmasse in -den 'Blehältern 141, 142 vorrätig ist, fällt die Oberfläche
der in den Kammern 121, 122 gebildeten Schüttmassenbetten stets mi!t einer geneigten
Fläche oder Ebene zusammen, die sich von den Regelkanten 143` bzw. 144e mit dem
natürlichen Schüttwinkel der verwendeten Schüttmasse nach der Mitte des Ofens neigt.
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Im Betriebe wird der Brennstoff der Verbrennungszone durch in Fig.
2 bei 16o angedeutete Düsen zugeführt, und die Luft wird der Verbrennungszone i
1o abwechselnd durch das eine oder das andere Schüttmassenbett 121 bzw. 122 zugeliefert.
Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt des Ofenbetriebes beispielsweise das Schüttmassenbett
121 erhitzt ist, während das Schüttmassenbett 122 verhältnismäßig kühl ist, wird
ein Luftstrom aus einem (nicht dargestellten) Gebläse durch eine Leitung 161 in
den Trichter 133 gelenkt und tritt durch die Schlitze des Rostes 131 in das Schüttmassenbett
121 ein. Wenn die Luft durch die voll dem Schüttmassenbett 121 gebildeten gewundenen
Kanäle streicht, nimmt sie rasch Wärme von der Schüttmasse auf und kommt in der
Verbrennungszone in erhitztem Zustand an. Die in der Verbrennungszone iio gebildeten
Reaktionsgase durchqueren das kühle Schüttmassenbett 122, wo sie rasch gekühlt werden,
und gelangen durch den Rost 132 in den Trichter 13q., von wo aus eine Leitung 162
sie zu einer weiteren (nicht dargestellten) Verfahrensstufe führen kann, die eine
Anlage zur Gewinnung der Stickoxyde darstellt. Nach einer Zeitspanne, die so bemessen
ist, daß ein unzulässiger Temperaturanstieg der aus dem Boden des Schüttmassenbettes
122 austretenden Gase verhindert wird, wird der Ofenbetrieb durch Betätigung eines
(nicht dargestellten) Umschaltventils umgekehrt, um die Luftzufuhr durch die Leitung
162 statt durch die Leitung 161 zu lenken, so daß sie nun in dem frisch erhitzten
Schüttmassenbett 122 vorerhitzt werden kann, während die Reaktionsgase durch das
Schüttmassenbett 121 und die Leitung 161 abgeführt werden. Während das Verfahren
in der beschriebenen Weise durch periodische Richtungsumkehr des Ofenbetriebes fortgesetzt
wird, werden Teilmengen der Schüttmasse in den beiden Schüttmassenbetten 121, 122
ausgetauscht, um die Schüttmassenbetten in richtigem Betriebszustand zu halten.
Zu diesem Zweck werden die Roste 131 oder 132 betätigt, um begrenzte Schüttmassenmengen
aus dem Boden der Betten in die Trichter 133 oder 134 fallen zu lassen. Sobald die
Schüttmasse aus dem Boden eines Bettes austritt, sinkt die in der Schüttmassenkammer
verbleibende Schüttmasse auf eine niedrigere Höhe und verursacht dadurch ein Herabsinken
der Oberfläche des Bettes und/oder die Bildung eines Winkels, der steiler ist als
der Schüttwinkel der Schüttmasse. Demzufolge gleitet die Schüttmasse in den Zuführrutschen
143 und 144 vermöge ihres Schwergewichts in das absinkende Bett und läßt neue Schüttmasse
aus den Behältern 141 oder 142 durch die Schleusen 143a bis 143` oder 144a bis 144c
eintreten, bis in den Schüttmassenkammern derselbe Zustand wiederhergestellt ist,
der vor der Betätigung des Kipprostes bestand. Wenn Schüttmasse an dem Boden eines
Schüttmassenbettes abgeführt wird, wird daher das Bett selbsttätig bis zu seiner
früheren Höhe aufgefüllt, solange der zugehörige Trichter einen ausreichenden Schüttmassenvorrat
enthält. Visuelle Kontrolleinrichtungen, wie die in Fig. i gezeigten Schaulöcher
51, 52, durch die der Zustand des Schüttmassenbettes geprüft werden kann, sind demnach
nicht erforderlich, und es ist auch keine W ägung der abgeführten Schüttmasse notwendig,
um ein gleiches Schüttmassengewicht durch den Trichter auf die obere Fläche des
angezapften Schüttmassenbettes zu liefern. Außerdem ist der Schüttmassenersatz nicht
plötzlich der starken Hitze des Ofens unterworfen, sondern wird allmählich vorerhitzt,
wenn die Schüttmasse absatzweise bei jedem Ersatz die geneigten Flächen 143" oder
144a hinabrutscht. Infolge der Tatsache, daß die Decken 1436, 1446 der Zuführkanäle
143, 144 in Richtung auf die Verbrennungszone allmählich von den Kanalböden zurücktreten,
wie in Fig.2 gezeigt, wird der Schüttmassenstrom, der den Boden der Zuführkanäle
hinabwandert, fortschreitend größeren Wärmemengen ausgesetzt, die von der Verbrennungszone
ausgestrahlt werden. Infolgedessen ist die wärmebeständige Schüttmasse nicht einem
Wärmestoß ausgesetzt, der ihre Spaltung oder ihren Zerfall in kleine Teile herbeiführen
würde. Infolge des Umstandes, daß die Roste 131 und 132 so angeordnet sind, daß
sie sich parallel zu den oberen Schrägflächen des entsprechenden Schüttmassenbettes
erstrecken, haben überdies die Strömungswege der eintretenden Verbrennungsluft und
der abfließenden Reaktionsgase durch die Betten im wesentlichen- die gleiche Länge,
und die beschriebene Anordnung zur Wiederauffüllung der Schüttmasse wird selbsttätig
wirksam, um die genannte Länge während des Ofenbetriebes aufrechtzuerhalten, gleichglültig,
ob die Schüttmasse von dem Boden der Betten abgezogen wird oder unter dem Einfluß
der in der Reaktionszone entwickelten starken Hitze schrumpft.
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Um gegen die Möglichkeit gesichert zu sein, daß die eine oder die
andere Regelkante 143a bzw. 144a während des Ofenbetriebes abbricht und eine Überflutung
der Vorkammern 121 oder 122 mit Schüttmasse aus den Behältern herbeiführt, sind
zweite Schleusen 143d, 144d an den oberen Kanten der Schlitze 145, 146 des Stahlmantels
128 vorgesehen, durch welche die Schüttmassenbebälter 141, 142 mit dem Ofeninnern
in Verbindung stehen. Die Schleusen 143d, 144d sind ausreichend niedrig, um die
oberen Flächen der Schüttmassenbetten auf einem nur etwas höheren Niveau zu halten,
wenn die erwähnte Störung entstehen sollte.
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Die Schüttmasse in den Betten 121, 122 kann demnach allmählich vollständig
ersetzt werden, ohne die Form oder Höhe der oberen Schüttmassenbettflächen merkliich
zu stören, indem eimfach die
Kipproste 131, 132 ständig oder in
vorbestininiten Zeitspannen betätigt werden, und die Betten können so in einem dauernden
Verjüngungsprozeß gehalten «-erden. Die Geschwindigkeit, mit der die Schüttmasse
durch die Kammern 121, 122 hindurchzuführen ist, hängt von dem Material ab, aus
dem die Schüttmasse besteht und von den Temperaturen, bei denen der Ofen jeweils
betrieben wird. Die Geschwindigkeit kann leicht so eingeregelt werden, daß ein Unbrauchbarwerden
der Regenei ativschüttmassenbetten innerhalb erlaubter Grenzen bleibt, gleichgültig,
ob es durch ein Kristallanwachsen, Sintern, Zerspalten oder irgendeine andere Form
des Zerfalls herbeigeführt wird. Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ofen zur
Herstellung von Stickoxyd aus atmosphärischer Luft mit Schüttmassenkammern, die
mit Schüttmasse aus festem Magnesiumoxy d bis zu einer Tiefe von etwa 1,2 m gefüllt
waren, erwies es sich als ausreichend, die Kipproste alle 30 Minuten derart
zu betätigen, daß die Betten jeweils nach 48-stündiger Betriebsdauer vollständig
erneuert waren.
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Wenn es auch vorzuziehen ist, die Füllrutscli.2ri für die Schüttmasse
14.3, 14,4 an diametral gegenüberliegenden Stellen des Ofens vorzusehen, so da1i
die geneigten Oberflächen der Schüttmassenbetten der Verbrennungszone zugekehrt
sind, können die Rutschen auch so angeordnet sein, daß sie an sonstigen seitlichen
Stellen in die Schüttmassenbettkammern führen. Obwohl die Füllrutschen die Bildung
einer glatten Schüttmassenoberfläche am besten bewirken, wenn sie eine dem Durchmesser
der Schüttmassenkammern entsprechende Breite haben, werden auch brauchbare Ergebnisse
mit Rutschen von größerer oder kleinerer Breite erzielt. auch kann jede Schüttmassenkammer
aus mehreren Schüttmassenrutschen der beschriebenen Art gespeist werden.
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Die Vorkammerwände des in Fig.2 gezeigten Ofens sind in mehrere Ebenen
oder Flächen unterteilt, die in der Richtung angeordnet sind, in der der einströmende
Luftstrom und die abfließenden Verbrennungsgase den Ofen durchqueren, und jede Schicht
ist in innen offenen Zellen oder Abteilungen angeordnet, die durch übereinanderliegende
metallische Teilwände gebildet sind, welche sich von dem äußeren Metallmantel, der
den feuerfesten Aufbau umschließt, nach innen erstrecken. Auf diese Weise können
Spalte oder Risse, die in dem feuerfesten Ofenaufbau entstanden sind, die Luit oder
die Reaktionsgase nicht zu Stellen wesentlich verschiedener Druckhöhe bringen, und
die Umgehungswege der Schüttmassenkammern können auf solch kleine Strecken beschränkt
werden, daß sie keine merkliche Wirkung auf die Leistung des Ofens haben, z. B.
auf die Tiefe eines einzelnen Ofenbausteines.
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Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, weisen die Wände jeder Schüttmassenkammer
i2i und 122 ein Metallgerüst 150 auf, das aus einem Mantel 151 besteht, der
in einem geringen Abstand von den Außenflächen der Steinschichten angeordnet ist
und mehrere einwärts gerichtete, parallel übereinanderliegende Teilungssimse oder
Trennplatten I@2 umschließt, die sich zwischen je zwei übereinanderliegenden Steinschichten
123 erstrecken und in gleicher Ebene mit deren Innenflächen enden. Der äußere
Mantel i 5 i des Metallgerüstes i 5o ist genügend stark, um eine feste selbsttragende
Wand zu bilden, die unmittelbar auf die Grundplatten 125 und 126 des Stahlmantels
128 aufgeschweißt sein kann. Die Trennplatten 152 sind jedoch vorzugsweise aus so
dünnen Metallblechen hergestellt, dali sie sich leicht den Oberflächen der Steinschichten
anpassen und so die Stoßstellen zwischen den benachbarten Schichten füllen und verschließen,
so daß kein Teil der äußeren heißen Reaktionsgas, die durch die Kammern i-->i oder
122 streichen, längs der Stoßstellen zu dem äußeren Mantel 151 hindurchdringen kann.
Bei praktischer Ausführung der Erfindung kann die Stärke des äußeren Mantels in
der Größenordnung von 0,32 cm liegen, während die Stärke der Trennplatten
nicht größer als 0,12 cm sein sollte. Um derartig dünne Metallbleche auf
der inneren zylindrischen Fläche des Stahlmantels 151 zu befestigen, kann es notwendig
sein, zunächst ringförmige Flansche 153 größerer Wandistärke als die Trennplatten
an der Innenwand des Mantels anzuschweißen und dann die äußeren Kanten der Trennplatten
auf den so gebildeten Leisten anzuschweißen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
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Das Metallgerüst i5o der Schüttmassenkammern kann aus irgendeinem
geeigneten Metall oder einer Metallegierung hergestellt sein, die einen hohen Schmelzpunkt
hat und der Oxydation widersteht. Unter gewöhnlichen Umständen kann das Gerüst aus
rostfreiem Stahl bestehen. Bei Ofen, die mit sehr hohen Temperaturen arbeiten, ist
es jedoch vorteilhaft, die einzelnen Teile des Gerüstes i5o aus verschiedenen Werkstoffen
herzustellen, und zwar nach Maßgabe ihrer Nähe zu der Verbrennungszone. Der äußere
Mantel 151, der verhältnismäßig fern von der Hitze der Verbrennungszone ist, kann
in diesem Fall aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, ebenso wie einige der unteren
Simse oder Trennplatten 152, die sich an den äußeren Enden der Schüttmassenbetten
befinden, welche stets verhältnismäßig kühl gehalten werden. Es ist jedoch nicht
ratsam, Bleche aus rostfreiem Stahl in der Mitte und den höheren Bereichen der Schüttmassenkammerwände
zu verwenden, wo die Trennplatten so stark erhitzt werden können, daß sie rasch
oxydieren, da Eisenoxyde schädlich mit den feuerfesten Stoffen reagieren, aus denen
die Steine bestehen, indem sie ihren Schmelzpunkt so weit erniedrigen, daß ein Schmelzen
der feuerfesten Baustoffe eintritt, oder eine beträchtliche Ausdehnung verursachen,
so daß erhebliche Ausdehnungs-und Verformungsbeanspruchungen auf die Wandungen der
Schüttmassenkammern ausgeübt werden. Wo immer eine Möglichkeit vorhanden ist, daß
die Trennplatten rasch oxydieren können, sollte daher eire wärmebeständiges Metall
verwendet werden, das in oxydiertem Zustand für feuerfeste Baustoffe weniger schädlich
ist als rostfreier
Stahl, z. B. eine Legierung, die aus annähernd
800,'o Nickel, 13% Chrom und nur etwa 7% Eisen besteht. Bei den obersten Trennplatten,
die so hohen Temperaturen ausgesetzt sind, daß sie oxydieren und schmelzen müssen,
kann jedoch die Anwesenheit von Eisen, selbst in so kleinen Anteilen wie sie in
der genannten Legierung enthalten sind, schädlich sein. Daher werden die inneren
Ränder dieser obersten Trennplatten vorzugsweise aus besonderen ringförmigen Blechen
eines Metalls hergestellt, das kein Eisen enthält und in keiner Weise für die verwendeten
feuerbeständigen Baustoffe schädlich ist, wie praktisch reines Nickel: Wenn Nickel
hohen Temperaturen unterworfen wird, oxydiert es rasch, und das sich bildende Nickeloxyd
vermischt sich mit dem Magnesiumoxyd, aus dem die feuerbeständigen Steine gewöhnlich
bestehen, zu einer festen Lösung, die die aufeinanderliegenden Steinschichten zusammenschmilzt
und eine praktisch undurchdringliche Zwischenwand zwischen den Schichten bildet.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung war der äußere Mantel 151 des
Metallgerüstes 15o aus rostfreiem Stahl hergestellt, während die Trennplatten 152
aus der obengenannten Legierung bestanden und die inneren Ränder der obersten Trennplatten
durch Dichtungsringe aus praktisch reinem Nickel gebildet waren, deren radiale Breite
in Richtung auf die Verbrennungszone zunahm.
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Bei erheblich unterschiedlichen Beanspruchungen zwischen den aufeinanderliegenden
Steinschichten kann es vorteilhaft sein, statt eines einzigen Bleches mehrere sehr
dünne Metallbleche zwischen je zwei benachbarten Steinschichten anzuordnen, um den
Bruch der Trennplatten 152 während des Ofenbetriebes zu vermeiden, weil die Platten
dazu neigen, an den benachbarten feuerbeständigen Flächen zu haften und so zerstörenden
unterschiedlichen Beanspruchungen unterworfen sein können, wenn sich die benachbarten
Steinschichten in verschiedenen Richtungen oder in verschiedenem Maße ausdehnen
oder zusammenziehen. Bei Verwendung mehrerer dünner Bleche an Stelle eines einzigen
Bleches, z. B. drei Blechen 152d, 1526, 152e, wie in Fig. 4 dargestellt, können
die äußeren Bleche 152" und 152c frei den Bewegungen der Steinschichten folgen,
an denen sie haften, während das Mittelblech 1526 unbeeinflußt bleibt und die Steinschichten
weiter wirksam trennt, selbst wenn die äußeren Bleche brechen sollten.
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Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, daß der Boden 112 der Verbrennungskammer
iio ebenfalls in mehrere getrennte Schichten durch senkrechte Trennwände 156 unterteilt
werden kann, die gleich oder ähnlich wie die Trennplatten 152 ausgebildet und auf
einen verstärkten Bodenteil 158 des Stahlmantels 128 aufgeschweißt sein können.
Die Metallgerüste 15o der Schüttmassenkammerwände können außerdem senkrechte Teilwände
159 aufweisen, die in Winkelabständen in den zwischen den Trennplatten 152 gebildeten
Abteilungen angeordnet sind, um die Abteilungen in mehrere Sektoren zu unterteilen,
wie es in Fig.3 gezeigt ist. Diese senkrechten Teilwände 159 erstrecken sich
zweckmäßig radial bis zu dem äußeren Mantel 151 und sind an diesem angeschweißt,
um die Zirkulation von Luft oder Reaktionsgasen in den einzelnen Abteilungen jeweils
auf den Umfang eines einzelnen Sektors zu begrenzen.
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Wenn ein feuerbeständiger Ofen für längere Zeit in Betrieb gewesen
ist, trennen sich die Verbindungsfugen der Steinkonstruktion und vergrößern sich
in ihrer Breite, und gewöhnlich bilden sich in den Steinen unter der Einwirkung
der starken Verbrennungshitze und auch infolge der unterschiedlichen Beanspruchungen
Spalte und Risse, die durch Ungleichheiten in der Ausdehnung und Zusammenziehung
der Steine entstehen, wenn sie abwechselnd von dem verhältnismäßig kühlen Frischluftstrom
und den äußerst heißen Verbrennungsgasen bestrichen werden. Infolge des Metallgerüstes,
das zwischen den einzelnen Schichten der Schüttmassenkammerwände und dahinter vorgesehen
ist, sind jedoch die Nebenschlußwege, die durch diese Spalte gebildet werden, in
ihrer wirksamen Länge auf die Tiefe einer einzelnen Steinschicht begrenzt, so daß
Luft oder Reaktionsgase, die in die Spalte eintreten, auf die schmalen, zwischen
den Trennplatten 152 gebildeten Abteilungen beschränkt sind. Hier können sie zum
Stillstand kommen und so ein weiteres Einströmen von Luft oder Gasen verhindern,
oder sie können zu den Schüttmassenbetten zurückkehren, wobei sie diese auf einer
Weglänge umgangen haben, die nicht größer ist als die Tiefe einer einzigen Abteilung,
was keine bemerkenswerte Wirkung auf das in dem Ofen durchgeführte Verfahren hat.
Infolge des Vorhandenseins der Trennwände 156 am Boden 112 der Verbrennungszone
ist es überdies unmöglich, daß die Luft, die ein Vorerwärmungsbett durchquert hat,
die Verbrennungszone dadurch umgeht, daß sie durch den Boden hindurch unmittelbar
zu dem gegenüber angeordneten Kühlbett gelangt. Selbst wenn sich nach langem Ofenbetrieb
zahlreiche Spalte in den Steinen gebildet haben, wird demnach im wesentlichen die
gesamte, dem Ofen zugeführte Luft gezwungen, praktisch die ganze Länge der gewundenen
Kanäle des jeweils als Vorerhitzer dienenden Schüttmassenbettes zu durchstreichen.
Die Luft ist dann gezwungen, durch die Verbrennungszone des Ofens zu gehen, so daß
sie vollständig an der Bildung der Stickoxyde teilnimmt und alle Gase, die die Verbrennungszone
verlassen, werden gezwungen, das entgegengesetzte Schüttmassenbett über praktisch
seine ganze Tiefe zu durchstreichen, um ihre Wärme an das Bett im vollsten Ausmaß
abzugeben und so praktisch das ganze in der Verbrennungszone gebildete Stickoxyd
zu stabilisieren.
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Die Trennplatten können in so weitem Abstand voneinander angeordnet
sein, daß sie mehr als eine einzige Steinschicht aufnehmen, und die Metallteile
der beschriebenen Ofenkonstruktion können auch aus wärmebeständigen Metallen oder
Metalllegierungen hergestellt sein, die eine andere als die erwähnte Zusammensetzung
aufweisen. Das Dach des Ofens kann ebenfalls zellenförmig aus ähnlichen
metallischen
Trennwänden aufgebaut sein wie die Wände der Schüttmassenkammern und der Boden der
Verbrennungszone, wie noch näher beschrieben werden wird.
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Gemäß der Erfindung ist das Dach oder die Haube des Ofens aus Reihen
von Steinen oder Blöcken aus Magnesia (Mg O) so hoher Reinheit, wie es für feuerbeständige
Zwecke praktisch ist, hergestellt, z. B. aus einem feuerbeständigen Baustoff, der
96 bis 9701o reine Magnesia enthält. Zwischen den benachbarten Flächen der feuerbeständigen
Steine oder Blöcke sind Schichten aus reinem Nickel gelagert. Wenn eine Haube der
beschriebenen Konstruktion hohen Temperaturen ausgesetzt wird, oxydieren die unteren
Teile der Nickelbleche zu Nickeloxyd unter einer so geringen Vergrößerung des Volumens,
daß keine schädlichen Beanspruchungen auf die benachbarten Steine ausgeübt werden.
Das Nickeloxyd dringt in die benachbarten Magnesiaschichten ein und bildet feste
Lösungen großer mechanischer Festigkeit und Dauerhaftigkeit sowie hoher Schmelzpunkte,
die zwischen den hohen Schmelzpunkten von Magnesia und Nickeloxyd liegen. Auf diese
Weise wird ein einheitliches Gebilde erzeugt, bei welchem die unteren Enden der
Steine fest miteinander ohne Hohlräume verbunden sind, die das Herabfallen von Steinteilen
zulassen könnten. Überall, wo das Nickeloxyd in den feuerbeständigen Baustoff eingedrungen
ist, ist der Dachaufbau eher gestärkt als geschwächt.
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Gemäß Fig. 5 ist über den Endwänden 163 und 164 eines Luftverbrennungsofens
eine gewölbte Haube 165 angeordnet, die aus Steinen oder Blöcken 166 besteht, die
in parallelen Reihen 167 angeordnet und zweckmäßig durch Metallhaken 168 an mehreren
parallelen Tragbalken 169 aufgehängt sind, von denen nur der vorderste in Fig. 5
sichtbar ist. Jede Steinreihe ist zwischen einer linken und rechten Auflage 17o
bzw. 171 angeordnet. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ofen sind alle rechten Auflagen
171 in einer waagerechten Rinne 172 angeordnet, die an der Metallwand 173 befestigt
ist. Die linken Auflagen 170 liegen ebenfalls in einer waagerechten Rinne
174, die an dem Tragbalken 169 durch Aufhänger 175 aufgehängt ist. Verstellbare
Federvorrichtungen 176 drücken die Rinne 174 und die von ihr getragene Auflage 17o
nach der rechten Seite der Fig. 5, um die einzelnen Steine 166 der verschiedenen
Steinreihen 167 dicht zusammenzuhalten und doch eine Ausdehnung der Steine infolge
der hohen in dem Ofen entwickelten Temperaturen zuzulassen.
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Zwischen je zwei benachbarten Steinen jeder Steinreihe und auch zwischen
je zwei benachbarten Steinreihen sind Platten aus reinem Nickel eingelegt.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, sind Platten 177, die die gleiche Breite wie die Querflächen
der Steine 166 haben, in geeigneter Weise zwischen benachbarte Steine je einer Steinreihe
gehängt, z. B. mittels waagerechter Lappen oder Flansche 17,9, die über die
oberen Flächen der Steine greifen. Mehrere Platten 179 von solcher 'Größe, daß sie
die Längsflächen mehrerer benachbarter Steine bedecken, sind außerdem zwischen den
benachbarten Ziegelreihen mittels waagerechter Flansche 18o aufgehängt, die über
die oberen Flächen der Steine und die waagerechten Flansche 178 der Platten
177 greifen.
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Nachdem eine vollständige Haube in der beschriebenen Weise zusammengefügt
und eingebaut ist, wird der Ofen angeheizt, aber die Temperatur des Ofens für eine
angemessene Zeitdauer in einer Höhe etwas unter dem Schmelzpunkt von Nickel, z.
B. auf r350°, gehalten, damit die unteren Teile der Platten 177 und 179 oxydieren
können. Die Zeit, die zur vollständigen Oxydierung der unteren Plattenteile in angemessener
Tiefe erforderlich ist, ändert sich in Abhängigkeit von der Dicke der verwendeten
Platten und der in dem Ofen aufrechterhaltenen Temperatur. Wenn z. B. Nickelplatten
einer Dicke von 0,535 mm bei der Herstellung einer Ofenhaube gemäß der Erfindung
verwendet werden, reicht eine Zeit von etwa :2o Stunden aus, wenn der Ofen auf etwa
135o° in einer hochoxydierenden Atmosphäre erhitzt wird.
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Nachdem die unteren Enden der Platten in ausreichender Tiefe oxydiert
worden sind, kann die Temperatur in dem Ofen allmählich auf einen geeigneten Wert
unter dem Schmelzpunkt von Nickeloxyd gesteigert werden. Bei der Herstellung einer
Ofenhaube gemäß der Erfindung wurde beispielsweise die Temperatur jeden Tag um etwa
850 gesteigert, bis die Wärme in dem Ofen auf etwa 193o° gestiegen war. Der Ofen
wurde dann mehrere Tage auf dieser Temperatur gehalten, um eine ausreichende Lösung
des Nickeloxyds in der Magnesia der benachbarten Steine sicherzustellen, bevor die
Temperatur über den Schmelzpunkt des Nickeloxyds gesteigert wurde. Es versteht sich,
daß die oben angegebenen Temperaturen und Zeiten voneinander abhängig sind und daher
lediglich beispielsweise genannt sind. Wenn z. B. nach vollständiger Oxydierung
des Nickels die Temperatur sehr allmählich gesteigert wird, kann es sich erübrigen,
eine besondere Zeitspanne vorzusehen, in welcher die Temperatur in dem Ofen auf
einer bestimmten Höhe unterhalb des Schmelzpunktes des Nickeloxyds gehalten wird,
da in dem Zeitpunkt, in welchem die Temperatur in dem Ofen den Schmelzpunkt des
Nickeloxyds erreicht, .das erwünschte Zusammenwirken zwischen dem Nickeloxyd und
der Magnesia schon vollendet sein kann, so daß in diesem Falle nichts im Wege steht,
die Steigerung der Ofentemperatur mit der gleichen oder sogar höheren Geschwindigkeit
bis zu der Höhe fortzusetzen, die für den Prozeß erforderlich ist, der in dem Ofen
durchzuführen ist.
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Bei den in der beschriebenen Weise hergestellten Ofenhauben sind die
unteren Enden sämtlicher Steine gründlich ohne irgendwelche merklichen Lücken in
den ursprünglich von den Nickelplatten eingenommenenZwischenräumenverschweißt. Während
die oberen Teile der Nickelplatten noch im metallischen Zustand sind, haben sich
die unteren Platten vollständig oxydiert und sind feste Lösungen mit der benachbarten
Magnesia eingegangen,
wobei die entstandene Verbindung zwischen
den Steinen eine solche Festigkeit hat, daß der feuerbeständige Stoff im Innern
der Steine eher zu Bruch geht als die Verbindungsstellen, wenn die Haubenkonstruktion
mechanischenDauerproben unterworfen wird. Wenn die gemäß der Erfindung hergestellten
Hauben den in Luftverbrennungsöfen erzeugten Temperaturen ausgesetzt wurden, war
kein Abfall oder Verlust von Steinstücken zu beobachten. Einige Steine zeigten zwar
Risse an ihren unteren Enden, doch wurden die Bruchstücke zwischen den in der beschriebenen
Weise gebildeten Verbindungen festgehalten. Eine gemäß der Erfindung hergestellte
Ofenhaube, die in einem Luftveibrennungsofen länger als 3o Tage auf einer Temperatur
von etwa 22oo° gehalten wurde, wurde am Ende dieser Zeit völlig unversehrt befunden.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Rostvorrichtungen sind lediglich
beispielsweise gezeigt, und es versteht sich, daß auch andere zweckentsprechende
Kipproste verwendet werden können. In den Fig. 7. 8 und 9 ist eine Rostvorrichtung
dargestellt, die besonders zur Verwendung in Verbindung mit den beschriebenen Ofenkonstruktionen
geeignet ist, bei denen ein ständiger Austausch der Schüttmasse in den Schüttmassenbetten
erfolgt. In den Figuren ist 21o eine geneigte Platte aus wärmebeständigem Metall,
die den Boden einer Schüttmassenkammer 211 bildet, deren feuerbeständige Wände bei
212 angedeutet sind. Dieser Boden hat in der 'Mitte eine Öffnung 21q., und unter
dieser Öffnung ist eine waagerechte Platte oder Schütte 215 angeordnet, die aus
abriebfestem Metall besteht. Die Schütte 215 ist in horizontaler Ebene beweglich
angeordnet, wie z. B. mittels Rollen 216a und 216b, die die Platte abstützen. Einrichtungen
sind vorgesehen, um die Schütte 215 über eine begrenzte Strecke ständig hin und
her zu bewegen, wie es durch die Kurbelscheibe 217 angedeutet ist, die mit der Schütte
2z5 durch einen Lenker oder eine Verbindungsstange 218 verbunden und auf einer Antriebswelle
219 angeordnet ist.
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Fig. 7 zeigt den Zustand, der zu Beginn des Betriebes herrscht, wobei
die Schütte 215 sich in ihrer am weitesten nach rechts liegenden Stellung befindet
und ihre rechte Kante 215b am dichtesten an dem geneigten Baden 21o,des Schüttmassenbettes
211 ist. Ein Teil der feuerbeständigen Schüttmasse 221. die das Schüttmassenbett
211 füllt, fließt durch die Öffnung214 und kommt in einem Haufen zur Ruhe, der einen
nach auswärts gerichteten Hang bildet, welcher, ausgehend von der oberen Kante 214a
der geneigten Öffnung 214, unter Bildung eines Hanges mit dem Schüttwinkel der verwendeten
Schüttmasse auf der Platte 215 zu liegen kommt. Wenn die Schütte sich in ihrer am
weitesten rechts liegenden Stellung befindet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist,
ist die relative Lage der Kante 214a und der vorderen Kante 215a der Schütte 215
eine solche, daß der Schüttmassenhang, der durch die Kante 214,1 bestimmt wird,
vollständig auf der Schütte 215 abgestützt wird, wobei eine begrenzte Randfläche
übrigbleibt. Wenn sich die Kurbelscheibe 217 in Richtung des in Fig. 7 gezeigten
Pfeiles zu drehen beginnt, zieht der Lenker 218 die Schütte 215 von dem geneigten
Boden des Schüttmassenbettes fort. Bei dieser Bewegung trägt die Schütte den Schüttmassenhaufen
von seiner Ursprungslage nach links, und wenn der Schüttmassenhaufen sich von der
geneigten Öffnung214 wegbewegt, wird unter der Öffnung Raum geschaffen, wodurch
weitere Schüttmasse aus dem Innern des Schüttmassenbettes 214 abfließen kann und
mit dem Haufen auf der gegenüberliegenden Seite desselben, wie es bei p angedeutet
ist, vereinigt wird. Um zu verhindern, daß die Schüttmasse über die rechte Kante
215b der Schütte strömt, wenn sich die Schütte von dem Boden 21o des Schüttmassenbettes
fortbewegt, besitzt die untere Kante 21q.6 der Öffnung 214 einen herabhängenden
Flansch oder eine Lippe 223, die in Gleitberührung mit der oberen Fläche der Schütte
21q. stehen kann.
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Wenn die Kurbelscheibe 217 ihre erste Umdrehung vollendet, schiebt
sie die Schütte in ihre Anfangsstellung nahe dem Boden des Schüttmassenbettes zurück.
Der Schüttmassenhaufen ist jedoch daran gehindert, in seine Ursprungslage zurückzukehren,
und zwar durch die SchÜttmassenteilchen p, die in den während der Vorwärtsbewegung
des Haufens geschaffenen Raum hinabfielen. Wenn infolgedessen die Schütte in ihre
Anfangsstellung zurückkehrt, behält der Schüttmassenhang im wesentlichen seine Lage
bei und rutscht relativ zu der Schütte vorwärts, so daß der freie Rand oder Raum
zwischen der vorderen Kante 215a der letzteren und dem unteren !Ende des Hanges
etwas verkleinert wird.
-
Wenn die Kurbelscheibe 217 die Schütte weiter hin und her bewegt,
verlassen bei jeder Vorwärtsbewegung zusätzliche Schüttmassenteilchen das Schüttmassenbett
und vereinigen sich mit dem Schüttmassenhaufen an dem rechten Ende der Schütte,
und bei jeder Rückwärtsbewegung bewegt sich der Schüttmassenhang fortschreitend
an den vorderen Rand der Schütte heran, bis sie diesen Rand erreicht, wie es in
Fig. 8 dargestellt ist. Bei dem unmittelbar folgenden Arbeitsspiel der Vorrichtung
stößt der Rückwärtsschub der Schütte 215 den Schüttmassenhang über die vordere Kante
215a der Schütte 215 und läßt die vordersten Schüttmassenschichten des Hanges von
der Schütte fallen, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Danach läßt jeder Rückwärtsschub
der Vorrichtung kleine Schüttmassenmengen über die vordere Kante der Schütte rutschen,
während jeder Vorwärtsschub gleiche Schüttmassenmengen aus dem Bett nachrutschen
und auf den außen gelagerten Schüttmassenhaufen an dem hinteren Ende desselben fallen
läßt. Wenn man die Vorrichtung so ausbildet, daß die Verschiebungen der Schütte
eine sehr begrenzte Amplitude haben, kann erreicht werden, daß die Schüttmasse das
Schüttmassenbett in einem sehr allmählichen und praktisch ununterbrochenen Strom
verläßt. Dieser Strom dauert jedoch nur so lange, wie die Schütte betätigt wird,
und wenn die Vorrichtung
zum Stillstand kommt, wird er augenblicklich
aufhören, gleichgültig, welche Stellung die Schütte in diesem Zeitpunkt einnimmt.
Es besteht somit keine Gefahr, daß die Schüttmasse unkontrolliert abfließen kann,
gleichgültig, ob der Antrieb des Rostes durch Ausfall der Antriebskraft oder mechanische
Störungen unterbrochen wird.
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Bei richtiger Bemessung der Amplitude und Frequenz der Schüttenbewegungen
erfolgt daher die Abführung der Schüttmasse von dem Boden des Bettes und die in
Verbindung mit Fig.2 beschriebene Zuführung von frischer Schüttmasse zu der Oberseite
des Bettes so gleichmäßig allmählich, daß kaum irgendeine Bewegung in dem Schüttmassenbett
bemerkbar ist und keine bemerkbare Änderung der Oberfläche eintritt. Die Anordnung
erlaubt demnach, das Schüttmassenbett selbsttätig in einem andauernden Verjüngungsprozeß
zu halten, ohne daß seine anfänglich eingestellte Höhe oder Tiefe beeinflußt wird.
Ein anderer wichtiger Vorteil der beschriebenen Rostvorrichtung liegt darin, daß
sie einerseits so ausgebildet ist, daß nur ein sehr begrenzter Schüttmassenstrom
hindurchgeht, gleichgültig, wie klein die einzelnen Schüttmassenteilchen sein mögen,
andererseits aber auch ohne weiteres große Steine hindurchgehen können, wie sie
sich von den Wänden der Ofenhaube abspalten können. Es besteht daher keine Gefahr,
daß solche Steinsplitter den Rost blockieren oder seinen Betrieb hemmen und so die
Luftzufuhr zur Verbrennungszone oder das Ausströmen der Verbrennungsgase stören
können.
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Es können mehr als zwei hin und her gehende Schütten an dem Boden
jedes Schüttmassenbettes vorgesehen sein, auch können selbsttätige Antriebsvorrichtungen
anderer Art als der dargestellte Antrieb verwendet werden. Die Schütten brauchen
nicht die Form von festen Platten zu haben, sondern können auch aus Gittern oder
Rosten bestehen, die so ausgebildet sind, daß sie die jeweils in den Betten verwendeten
körnigen Stoffe zu tragen vermögen. Im übrigen versteht es sich, daß die beschriebene
Rostvorrichtung auch ohne die Lippe 223 befriedigend arbeitet, vorausgesetzt, daß
sich die Schütte 2,15 genügend weit nach der rechten Seite der Fig. 7, 8 und 9 erstreckt,
und eine Ebene schneidet, die sich von der unteren Kante 214b der Öffnung 2z4 nach
rückwärts mit dem Schüttwinkel der verwendeten Schüttmasse neigt, so daß die Platte
den nach rückwärts gerichteten Schüttmassenhaufen vollkommen abstützt, der sich
bei Fehlen der Lippe 223 bilden würde.
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Beim praktischen Betrieb des in Fig.2 dargestellten Ofens zur Stickstoffoxydation
wurde ein Naturgas, das annähernd aus 85 %, Methan und 150/u Äthan bestand und einen
Nettoheizwert von etwa 87oo kcal/cbm hatte, verwendet. Dieser Brennstoff wurde in
die Verbrennungskammer durch vier Brenner eingeblasen, die in den Seitenwänden des
Ofens angeordnet waren. Zwei dieser Brenner sind in Fig. 2 bei 16o angedeutet. Bei
der Zuführung von Brennstoff zu dem Ofen ist es wichtig, eine sofortige und vollständige
Verbrennung sicherzustellen, so daß die Bildung von Kohlenstoff vermieden wird,
die den Wirkungsgrad des Luftverbrennungsprozesses verschlechtern und/oder die Feuerbeständigkeit
des Ofens vermindern könnte. Dies wird dadurch erreicht, daß der Brennstoff mit
solcher Heftigkeit eingeblasen wird, daß er sofort praktisch die ganze dem Ofen
zugeführte Luft aufnimmt. Wenn z. B. die Menge der dem Ofen durch das eine oder
andere der Schüttmassenbetten zugeführten Luft etwa 28o 1/sec betrug, wurde der
Brennstoff in dem Ofen durch acht Einblasöffnungen eingeblasen, wobei bei jedem
der vorerwähnten vier Brenner zwei Öffnungen vorgesehen waren und jede Öffnung eitlen
Durchmesser von etwa i,oi6 mm hatte. Der Brennstoff wurde durch die Öffnungen unter
einem Druck von etwa 7 Atm. eingeblasen, was Strahlen ergab, die in den Ofen mit
einer Geschwindigkeit von etwa' 425 m/sec eintraten und insgesamt eine Brennstoffmenge
von etwa 12 l/sec einführten. Demzufolge ging die Verbrennung in einer klar umgrenzten
Flammenfläche mit einem dauernd klar begrenzten Reaktionsraum ohne dieBildung schädlichenKohlenstoffes
vor sich, wobei die gesamte vorhandene Luft sofort und gleichmäßig auf eine Temperatur
von etwa 2200c erhitzt wurde. Durch Einblasen des Brennstoffes in den Ofen in der
beschriebenen j@reise wurde die Ofentemperatur während eines sich über viele Wochen
erstreckenden Zeitraumes auf der erwähnten Höhe von etwa 22ooc gehalten.