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Verfahren zum Betrieb von dem Brennen, Sintern oder Rösten dienenden
Schachtöfen In der deutschen Patentschrift 875 321 ist bereits ein Verfahren zum
Betrieb von Schachtöfen, die zum Brennen, Sintern oder Rösten, z. B. von Kalkstein,
Erz od. dgl. dienen, bei welchen das Material den Brennraum des Schachtofens in
solcher Schichtung durchwandert, daB das kleinstückige Material unten, das grobstückige
Material oben liegt, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das obenliegende grobstückige
Material unmittelbar von der Flamme und der Strahlung beaufschlagt, während das
darunter wandernde kleinstückige Material weniger durch den unmittelbaren EinfluB
der Flamme, als durch die Strahlung, die mittelbar von den oberen Brenngutteilen
ausgeht, gebrannt wird. Der unmittelbare Einfluß der Flamme ist naturgemäß praktisch
insofern begrenzt, als bei gegebener Form des Ofenraums und gegebenem Neigungswinkel
der dem Material gebotenen Rutschfläche wie bei gegebener Brenntemperatur die Einwirkung
der von außen auf die unteren Schichten wirkenden Strählen davon abhängig ist, daB
zwischen dem obenliegenden grobstückigen Material für die Strahlen genügend durchlässige
Hohlräume vorhanden sind. Andererseits kann es bei verbältnismäßig hoher Schichtung
sehr feinstückigen Materials vorkommen, daB die untersten Schichten nicht vollständig
durchgebrannt am unteren Ende des Ofenraums ankommen.
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Man könnte daran denken, diesen Mangel durch verlängerte Verweilzeit
des Materials im Brennraum zu beheben. Dies erscheint indes unzweckmäßig, weil dabei
nicht nur die Ofenleistung sinkt,
sondern auch die Gefahr eines
Überbrennens des oberen Teils der Materialschicht gegeben wäre.
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Die Erfindung entwickelt neue Maßnahmen, die eine vollständige Behebung.
der Nachteile genannter Art ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird an geeigneter Stelle der nach unten rutschenden
Materialschicht, insbesondere am unteren Ende derselben, wo die Materialschicht
ihre geringste Dicke hat, eine zusätzliche Beheizung des Materials, z. B. mittels
eines an die Materialschicht zusätzlich herangeführten Gasstroms, z.. B. eines Gemisches
von brennbarem Gas mit Luft oder mit Hilfe von feinverteiltem, z. B. flüssigem oder
festem Brennstoff; vorgenommen, der der Materialschicht von der-Rückseite des IVIaterialstroins
aus zugeführt -wird.
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Bei genügender Steigerung der Geschwindigkeit des Gasstroms, z. B.
der an der zusätzlichen Brennstelle eingeführten Luft, werden die unmittelbar von
ihm getroffenen feineren Teilchen des Materials hochgewirbelt und in die darüberliegende
Zone stärkerer Brennwirkung geführt. Diese Durchwirbelung läßt sich durch Änderung
der Menge und Geschwindigkeit des zugeführten Luftstroms oder Gasstroms oder beider
Komponenten entsprechend der Schichtstärke und Art des Materials regulieren. In
praktischer Durchführnug des erläuterten Verfahrens können Vorrichtungen verschiedener
Art verwendet werden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausbildungsformen einer erfindungsgemäß
gestalteten Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Fig.. i zeigt im Vertikalschnitt die Brennkammer eines Schachtofens,
z. B. eines Ringschachtofens; Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform ebenfalls
im vertikalen Schnitt.
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Im einzelnen bezeichnet in den Figuren das Bezugszeichen i eine ebene
oder konische Rutschfläche, der das Material aus dem Schacht- oder Füllraum :2 des
Ofens klassiert zugeführt wird. Das Material ist so geschichtet, daß die kleinstöckigen
Teile 3 unten liegen, während die gröberen Teile 4 über diesen kleinstöckigen Schichten
angeordnet sind. Die Stärke der Schicht nimmt, je weiter der Materialstrom nach
unten vörschreitet, ab. An geeigneter Stelle werden Flammgase oder Brenngase durch
eine Öffnung 5 von außen zugeführt, die in der Pfeilrichtung nach oben ziehen und
dabei das in der oberen Schicht liegende grobstöckige Material 4 unmittelbar treffen,
indem sie dasselbe brennen oder sintern, während sie auf das darunterliegende kleinstöckige
Material durch Strahlung einwirken. Man kann auch bei geschlossener öff= nung 5,
angedeutet durch die punktierten Linien 6, derart ,arbeiten, daß man festen Brennstoff
zusammen mit dem Beschickungsgut in den Füllraum 2 einführt oder auch wie im Hauptpatent
beschrieben, durch eine seitliche Füllöffnung 7 zuführt.
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Um in jedem Fall auch ein vollständiges Durchbrennen, Sintern oder
Rösten des untenliegenden kleinstöckigen Materials zu gewährleisten, ist in dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i die Ablauffläche i zweckmäßig in der Zone stärkster
Brennwirkung, z. B. gegenüber dem Eintritt der durch die Öffnung 5 einschlagenden
Flamme, in ihrer Richtung geändert, so daß die anschließende Fläche 8 zurückspringt.
Die Fläche 8 verläuft ferner zweckmäßig. unter einem. verhältnismäßig kleinen Winkel
gegenüber der Horizontalen derart, daß das auf der darunterliegenden Ablauffläche
9 abrutschende fertig gebrannte Material den Hohlraum bis . zur Fläche 8 nicht vollständig
ausfüllt.
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An den durch die. Flächen 8, 9 gebildeten Hohlraum schließt sich ein
Rumpf io für die Abkühlung und Austragung des behandelten Guts -an, durch
den ein Luftstrom ii geführt wird, der- das Material abkühlt und sich dabei vorwärmt.
Der Luftstrom geht durch den Hohlraum 12 nach oben und durchdringt, um die scharfe
Kante i, 8 -herumgehend, die Materialschicht. Erfindungsgemäß werden die im Materialstrom
zu unterst liegenden Teile, wenn sie die Rutschfläche i nach unten wandernd verlassen,
zusätzlich von der Rückseite, d. h. von der Seite des zu unterst liegenden feineren
Materials aus, zusätzlich beheizt. Diese zusätzliche Beheizung kann erfindungsgemäß
mit Hilfe eines aus der bezeichneten Stelle zugeführten Luftstroms oder hier zugeführten
Brennstoffs, z. B. von Gas, festem oder flüssigem Brennstoff; mit oder ohne besondere
Luftzuführung stattfinden. Zweckmäßig erfolgt die Beheizung an dem an die Rutschfläche
i anschließenden Teil der Wand 8, z. B. mit Hilfe von Leitungen 13, i4, -durch welche
ein brennbares Gas oder brennbares Gas und Luft zugeführt werden.
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Ist die Stärke und Geschwindigkeit des Luftstroms i i genügend oder
auch der durch die Leitungen 13 und 14 zugeführte Gasstrom stark genug, so
wird das unmittelbar getroffene kleinstöckige Material nicht nur zusätzlich beheizt,
sondern auch hochgewirbelt und in Bereiche höherer Temperatur gebracht. Die Ausbildung
und Länge der Rutschfläche 9 muß dabei derart getroffen werden, daß der Widerstand,
den der Luftstrom ii beim Durchgang durch das auf der Fläche g befindliche Material
findet, erheblich größer ist, als der durch die Materialschicht an der Stelle i,
8 dem Luftstrom gebotene Widerstand. Die Menge des Zusatzheizgases oder sonstigen
Brennstoffs, wie der Luft, werden derart eingestellt, daß eine vollständige Behandlung
auch der feinstöckigen Materialschichten gewährleistet wird.
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In der Einrichtung gemäß Fig.2 bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile wie in Fig. i. Hier ist am Ende der Fläche i eine poröse feuerfeste Platte
15 angeschlossen, durch welche der Luftstrom oder Luft-Gas-Strom i i hindurchstreicht.
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In der Abkühlungzone io kann noch zweckmäßig ein Teil der vorgewärmten
Verbrennungsluft ii durch eine Überleitung 16 nach dem Feuerkanal 5 abgeleitet werden,
um als Primärluft den Brenngasen-zugeführt zu werden.' Eine Klappe 17 regelt die
Menge der abgeleiteten Luft und ermöglicht zugleich eine Regulierung des Luftstroms
in der Verbrennungszone. ' Die konstruktive Ausbildung der
Brennstoffzuführung
in der Luftzuführung kann mannigfach abgeändert werden. Die Querschnitte nach Fig.
i und 2 können z. B. die Vertikal= schnitte eines Ringschachtofens darstellen, so
daß die Brennstoff- und Luftzuführungen auf der konisch gestalteten Fläche 8 des
Ringschachtansatzes in gleichmäßiger Verteilung über den ganzen Umfang desselben
angeordnet sein können. Andererseits können die Querschnitte nach Fig. i und 2 auch
einen Ofen mit schrägem Brennkanal veranschaulichen, so daß sowohl die Rutschfläche
i wie die anschließende zurückspringende Fläche 8 im wesentlichen eben verlaufen,
dabei kann der Brennkanal über der Fläche i oder der anschließende Kanal zwischen
den Flächen 9 und 8 beliebigen Querschnitt, z. B. viereckigen oder gewölbten Querschnitt,
besitzen.
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Man kann die Wirkung der zweiten, rückseitigen Behandlung des kleinsten
Guts noch dadurch steigern, daß man die Temperatur im Verbrennungsraum q. ermäßigt,
indem man durch die Eintrittsöffnung 5 zusätzlich Abgas einführt. Das Abgas kann
z. B. dem oberen Ofenteil oder auch dem Schornstein der Anlage entnommen werden.
Durch die zusätzliche Zuführung von Abgas wird der Brennprozeß an der Einführungsstelle
verlangsamt. Dadurch wird die Wirkung im Verbrennungsraum 12, in den kein Abgas
zugeführt wird, verhältnismäßig erhöht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlicher Beheizung sowie gegebenenfalls
Aufwirbelung der feinstöckigen Schicht des Brennguts läßt sich also bei beliebiger
Gestaltung des Ofens und Führung des Brenn-, Sinterungs- oder Röstprozesses in der
Weise durchführen, daß man während des Brennprozesses die untenliegenden feinstöckigen
Schichten nochmals aufwirbelt und in den .virksa>r:er Brennraum bringt.
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Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Unterseite des Materialstroms
zusätzlich eingeführte Brennstoff kann fest, flüssig oder gasförmig sein: Seine
Zuführung kann in beliebiger Weise mit und ohne zusätzlich zugeführte Luftmenge
erfolgen. Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße Verfahren der zusätzlichen Beheizung
der unteren Schicht des Materialstroms am Ende seines Verbrennungsweges allein durch
Zuführung eines Luftstroms an der Unterseite des Materialstroms von solcher Stärke
erfolgen, daß die feineren Teile in höhere Temperaturzonen gebracht werden. Dabei
wird gleichzeitig durch die Vorwärmung der Luft eine Vergleichmäßigung der Temperaturen
in den übereinanderliegenden Schichten des Materialstroms erreicht.
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Bei dem in Fig. i schematisch dargestellten Weg des Materials in einem
Schachtofen würde also dieser die zusätzliche Beheizung bewirkende Luftstrom unter
Wegfall der Leitungen 13 und 1q., z. B. unter entsprechender Verstärkung
des Luftstroms i i in den Austragsrumpf io eingeführt werden. Der Luftstrom durchdringt
die Materialschicht vollständig, so daß er an der Decke des Raumes 9 entlang gehend
die untere Seite des, die Bahn i gerade verlassenden Materialstroms trifft und hier
die zusätzliche Brennwirkung einleitet.
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Das beschriebene Verfahren wie die zugehörige Vorrichtung können mit
gleichen Vorteilen auch bei einem Ringschachtofen oder bei einem Ofen mit ebener
Rutschfläche angewandt werden.