DEL0015124MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. April 1953 Rekanmtgeniacht am 11. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Brennen von Zement, zementähnlichen Stoffen und Kalk in Form von Granalien oder kleinstückigem Gut mittels eines ainblasbaren Brennstoffes, wie z. B-. Öl, Gas oder Kohlenstaub. Die bekannten Schachtöfen, bei denen -der Brennstoff in zerkleinerter Form zusammen mit dem Rohmehl vermischt, zu Granalien geformt und so dem Ofen aufgegeben wird, sind in der Regel von der Belieferung mit

ίο hochwertigem Brennstoff, z. B-. Koksgruß oder Anthrazitkohle mit höchstens 6 bis io% flüchtigen Bestandteilen abhängig. Bei den mit festen Brennstoffen betriebenen Schachtöfen ist die Kontrolle des Brennvorganges verhältnisimäßilg schwierig. Es kommt daher in der Regel immer wieder vor, daß ungleich gebranntes Gut den Ofen verläßt, so' daß es erforderlich ist, -mit Brennstoffüberscbuiß zu arbeiten, Hierbei kann Überbrand und die Bildung zusamimengeisinterter Klinkerstöcke eintreten. Außerdem ist das Brennen mit Brennstoffüberschiuß unwirtschaftlich.

Es ist bereits eine Schachtofenkonstruktiöti bekannt, dlie für die Verwendung von Öl als Brennstoff entwickelt ist. Bed diesem Schachtofen erfolgt der Eintritt des Brennöles durch einen rohrförmigen Körper, der von oben in das Innere des Schachtofens hineinreicht und etwa in einer Höhe endet, die zwei Drittel der eigentlichen Schachtofenhöhe beiträgt. Dieser Vorschlag hat aus mehreren Gründen zu keinem Erfolg geführt. Bei dem Verbrennungsprozeß bildiet sich lediglich am Ende , des rohrförmigen Körpers, afeo dort, wo die Verbrennung des Öles erfolgt, eine Zone von etwa kugelförmigem Volumen, innerhalb der die Ver-

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brennung vor sich geht. Es bildet sich also keine Sinterzone, die sich über den ganzen Querschnitt des Schachtofens erstreckt, sondern sie ist ungleichmäßig in ihrer Höhe wie in der Temperatur, d. h. die Sin'terzone nimmt die Form einer auf den Kopf gestellten Glocke an, wobei die Temperatur im tiefsten Punkt dieser Glocke zu hoch und am oberen, äußeren Rand zu niedrig ist. Als Folge davon findet in der Mitte des Ofens die Bildung

ίο von Klinkerstöcken durch Überbrand statt, während nach außen sich nur ein Schwachbrand mit abnehmender Temperatur entwickelt. Der auf diese Weiise erbrannte Klinker ist überreich an freiem Kalk (nicht gebundener Kalk) und ergibt somit einen Zement von schlechter Qualität. Die vorgeschlagene Schaehtofenkoinstruktion arbeitet daher in wärmewirtschaftlicher Beziehung ungenügend. Außerdem findet eine Bildung von großen Klinker-Stöcken statt, so daß auch eine schlechte Kühlung des Klinkers erfolgt.

Es ist ferner ein Schachtofen bekannt, bei dem der Brennstoff, z. B. Öl, Gas ader Kohlenstaub, düsenartig im Bereich der Sinterzone eingeblasen und mit Hilfe von Verbrennungsluft, die unterhalb der Sinterzone in die Gutsäule unter Druck eingeführt wird, verbrannt wird.

Es wurde nun erkannt, daß der Verbrennungsvorgang wesentlich verbessert werden kann, wenn in dem Schachtquerschnitt, und zwar im Bereich der Sinterzone, eine erhebliche Beschleunigung der Luftigeschwindigkeit erreicht wird.

Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß der Schachtofen im Bereich der Sinterzone eine Einengung des freien Sehachtquerschnitteis aufweist, durch die die Verbrennungsluft eine solche Geschwindigkeit erlangt, daß sie das Gut in der Sinterzone auflockert und in leichte Bewegung versetzt, wodurch es für die Heizgase besser zugänglich wird. Bel· einer Ausführungsform der Erfindung wird der Brennstoff im Bereich der Sinterzome tangential in den Schach träum eingeblasen.

Bei einer weiteren Ausfübrungsform der Erfindung wird die Einengung: des Schachtquerschnittes durch einen Führiungskegel erzielt, der axial in das Ofeninnere hineinragt und sich nach oben verjüngt. Es entsteht hierbei ein ringförmiger Durchgang, dessen Gesamtquerschnitt wesentlich verengt ist. Hierbei kann die Luftführung noch dadurch verbessert werden, daß der Führungskegel nach unten verjüngt ausgebildet ist. Die Querschnittfläche des Sehachtquersehnittes kann dadurch sehr einfach reguliert werden, daß der Führungskegel in axialer Richtung bewegbar ist. Der Führungiskegel kann schließlich auch drehbar ausgebildet sein, so daß ein Festsetzen des Materials verhindert wird. Der Führungskegel kann schließlich noch durch ein -weiteres Regelorgain ergänzt werden. Dieses Regelorgan besteht aus einem ring-

förmigen Körper, der um den Führungskegel mit Abstand angeordnet ist. Es entsteht hierbei¹ ein Ringspalt zwischen dem Führungskegel und dein ringförmigen Körper, dessen Abstand sowohl durch die Lage des Führungskegels als auch durch die Lage des ringförmigen Körpers reguliert werden kann. Als Regeiongan kann auch die Schachtwand der nach innen abgesetzten Vorwärmzone dadurch dienen, daß diese Schachtwand höhenverstellbar angeordnet ist.

Ein Schachtofen dieser Bauart wird vornehmlich zum Brennen von Zement oder zemenitähnlichen Stoffen in Form von Granalien Verwendung finden. Es ist aber auch möglich, das Gut in einer ähnlichen kleinstückigen Form aufzugeben, wenn es sich um das Brennen von Kalk handelt.

Die mit dem Schachtofen nach der Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Der bisher erforderliche Aufwand an maschineller Einrichtung zum Abwiegen, Mischen und Fördern von Rohmehl und Kohle fällt fort, da Öl, Gas oder Kohlenstaub als Brennstoff benutzt werden kann. Der der eigentlichen Verbrennungskammer vorgeschaltete Schacht erlaubt eine intensive Ausnutzung der Abhitze, da die Höhe der Trocken-, Vorwärm- und Kalzinierzone genau den gegebenen Betriebsverhältnissen angepaßt werden kann. Die Überführung der Granalien aus der Kalzinier- in die Sinterzone erfolgt kontinuierlich und gestattet so am ganzen Umfang ein gleichmäßiges Durchwandern der Granalien durch die Sinterzone. Es können immer nur so viele Granalien in die Sinterzone wandern wie Fertiggut aus dieser abgezogen wird.

Der unterhalb des Vorwärm- und Kalzinier-Schachtes angebrachte Führiungskegel bezweckt einmal die kontinuierliche und regulierbare Überführung der Granalien aus der Kalzinier- in die Sinterzone und zum andern, daß die in der Kühlzone vorgewärmte Luft zwangsweise in die Brennkammer geführt wird. Auf diese Weise ist die Gewähr gegeben, daß der größte Teil der Verbrennungsluft in die Verbrennungskammer gerät, dort entsprechende Wirbelungen und somit eine gute Verbrennung hervorruft. Es kann somit mit verhältnismäßig wenig Luftüberschuß gearbeitet werden. Der freie Querschnitt zwischen Führungskegel und Ofenfutter gibt der Verbrennungsluft eine höhere Geschwindigkeit, so daß die einzelnen Granalien in der Sinterzone sich dauernd in der Schwebe befinden, di. h.'.es findet eine dauernde Bewegung und ein Umwälzen innerhalb des Brenngutes statt. Die einzelnen Granalien bleiben dadurch in ihrer Form erhalten und die Bildung von Klinkerstöcken aus zusammengesintertem Gut ist somit ausgeschaltet. Der auf diese Weise erzielte Klinker ist porös und verfügt über eine große Oberfläche, die infolge des großen Wärmeüberganges auf die Verbrennungsluft von außerordentlicher Bedeutung ist. Der Klinker erfährt somit eine schnelle Abkühlung, was sich wiederum günstig auf die Qualität des Zementes auswirkt. Die Kühlzone kann dementsprechend kurz gehalten werden.

Vorteilhaft ist ferner, daß seitlich an jedem Brenner eine Schauöffnung angebracht werden

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kann, die dem den Ofen bedienenden Mann jederzeit die Beobachtung der Sinterzooe gestattet. Eingebaute Thermoelemente regeln automatisch die Brennstoffzufuhr, sio daß in der. Brennkammer stets gleiche Temperatur herrscht.

Die getroffenen Feststellungen gelten für das Brennen von Zementklinkern. For das Brennen von Kalk gelten im übertragenen Sinne die gleichen Überlegungen. Ein großer Vorteil der Erfindung

ίο wird darin gesehen, daß beim Brennen von Kalk sogenanntes Kleinmaterial gebrannt werden kann. Obwohl dieses Kleinmaterial zum Teil alle Voraus*- setziungen für die Erzeugung · von hydraulischen Kalken besitzt, maßte es bisher auf die Halde gegeben werden, weil das Brennen nur im Drehofen möglich gewesen wäre, jedoch der hohe Kapitalaufwand sich für diesen Zweck nicht lohnte. Beim Brennen von stückigem Kalk ist der Führungskegel nicht erforderlich. Die hierbei entstehenden Hohlräume zwischen den einzelnen Steinen gewähren eine gute Verteilung der Gase. Schachtöfen verschiedener Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig.. ι zeigt die Schnittansicht gemäß Linie I-II in Fig. 2 eines Schachtofenteiles, der zaum Erbrennen von Zementklinker dient;
Fig. 2 stellt die Aufsicht dar;
Fig. 3 zeigt die Teilschnittansicht eines Schachtofens gemäß Linie IH-IV in Fig. 4 zium Brennen von Kalk, Dolomit, Magnesit, Ton u. dgl.;

Fig. 4 zeigt eine Teilschnittansicht eines Schachtofens mit einem zusätzlichen Luftfühnungsring;

Fig. 5 zeigt die Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schachtofens;

Fig. 6 zeigt die Teilschnittansicht gemäß Linie V-VI in Fig. 7, einer weiteren Ausführungsform eines Schachtofens;

Fig. 7 zeigt die Aufsicht au dem Schachtofen gemäß Fig. 6.

In Fig. ι und¹ 2 ist ein Schachtofen zum Erbrennen von Zementklinker dargestellt. Dieser Schachtofen besteht aus dem eigentlichen Schacht 1 mit einem aufgesetzten Kalzinier-Trockenschacht 2, der einen geringeren Durchmesser als der Schacht 1 aufweist. Am Fuße des Schachtaufsatzes 2 ist die komplette Brennkammer 6_a mit am Umfang verteilten Öl- bzw. Gasbrennern 6 und Schaurohren 7 angeordnet. Im Innern des Schachtofens befindet sich ein axial angeordneter Führungskegel 3, der oberhalb seiner Spitze mit einem Führungskörper 4 versehen ist. Der Fühnungskegel 3 ist an einer Rohr konstruktion 5 aufgehängt, die derart hergerichtet sein kann, daß sie eine Luftkühlung des Führungskegels 3 ermöglicht. Die räumliche An-Ordnung des Fühfungskegels 3 ist derart beschaffen, daß ein ringförmiger Durchlaßraum 8 entsteht, dessen Ouerschnittfläche derart beschaffen ist, daiß eine Geschwindigkeitserhöhung der Verbrennungsluft erzeugt wird. In der Darstellung sind die einzelnen Zonen angedeutet, die beim Erbrennen des Zementkl-inkers entstehen. Diese Zonen bestehen aus der Kühlzone 15, der Sinterzone 16, der KaI-zinierzone 17, der Vorwärmzone 18 und der Trockenzone 19. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind zwischen dem Schacht 1 und dem Schach tauf satz 2 Versteifungsbleche 9 angeordnet.

Das Erbrennen von Zementklinker erfolgt in der Weise, daß das vorgewärmte Öl oder Gas mit einem Teil der Verbrennungsluft durch die Brenner 6 in den Verbrennungsraum eingeblasen wird. Der größte Teil der Verbrennungsluft tritt unterhalb des Austragerostes am unteren Ende des Schachtofens in den Schacht ein. In der Kühlzone 15 findet zwischen dem Klinker und der Verbrennungsluft ein Wärmeaustausch statt. Erfindlungsgemäß gelingt es, einen Klinker zu erhalten, der aus einzelnen Granalien besteht und somit eine große Oberfläche besitzt. Es kann deshalb eine sehr schnelle Kühlung erfolgen. . Die Verbrennungsluft wird mit einer Temperatur von etwa 900 bis 1000⁰ C in die Brennkammer geleitet, wobei der Führungskegel der Verbrennungsluft eine geeignete Strömrichtung verleiht. Die in der Abbildung dargestellte Querschn.ittverringer.ung 8, die zwischen dem Kegel und Ofenfutter entsteht, erteilt der Luft eine entsprechend hohe Geschwindigkeit, so daß die Granalien in der Sinterzone in einem Schwebezustand gehalten werden und sich in ständiger Bewegung und Umwälzung befinden:. Die hohe Geschwindigkeit der Verbrenniungsliuft in dem Durchgang 8 und die dadurch bedingte ständige Bewegung der Granalien sind zwei Faktoren, die zur Erzielung eines Schnellbrandes entscheidend sind. Nach Durchgang durch die Sinterzone 16 gelangen die Abgase aus der Verbrennungskammer in den Schachtaufsatz und passieren die Kalzinierzone und sodann die Vorwärm- und Trockenzone. Die Höhe des Schachtaufsatzes 2 wird den gegebenen Verhältnissen angepaßt, derart, daiß die Abgase mit einer Temperatur, die nur wenig über dem Taupunkt liegt, die Trockenzone verlassen können. Dadurch, daß die Feuerung des Schachtes unmittelbar, d.h. durch Öl, Gas oder Kohlenstaub erfolgen kann, bestehen die Granalien aus reinem Rohmehl. Hierdurch werden etwa 3 bis 4% Wasser weniger zum Anfeuchten benötigt, als bei Granalien, die aus einem Rohmehl-Kohle-Gemisch bestehen. Durch die Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes erfolgt eine wärmewirtschaftliche Verbesserung beim Betrieb des Schachtofens.

In der Fig. 3 ist ein Schachtofen dargestellt, der vornehmlich zum Brennen von Kalk, Dolomit, Magnesit, Ton u. dgl. Verwendung finden kann. Die in Fig. 3 dargestellte Teilansicht eines Schachtofens zeigt eine Ausführungsform, die zum Brennen von Kleinmaterial Verwendung finden kann. Bei einem derartigen Schachtofen liegen Kühl- und Vorwärmzone entsprechend höher, weil der Wärmeübergang sehr viel langsamer vor sich geht. Der Führungskegel 13 ist entsprechend tiefer angeordnet und kann beispielsweise durch Rippen 11 in der Schachtofemwand befestigt werden.

In Fig. 4 ist noch eine sehr wesentliche Ergänzung des erfindungsgemäßen Schachtofens dargestellt, die zu einer noch schärferen Regulierung und Leitung der Verbrennungsluft dienen soll.

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Dieses zusätzliche Element besteht aus einem beispielsweise rund geführten Luftführungsring 23. Mit Hilfe dieses Ringes 23 kann ein Teil der aus der Kühlzone ankommenden Verbrennungsluft derart in den Verbrennungsraum eingeleitet werden, daß in dem Verbrennungsraum 6_a eine zusätzliche Wirbelbewegung der Verbrennungsgase erzeugt wird. Hierdurch kann gegebenenfalls der Verbrennungsvorgang noch verbessert werden. Die Anrwendungsweise ist bei einer Sehachtofenausführiung dargestellt, bei der die Verbrennungskammern schräg nach unten gegen das Innere des Schachtofens gerichtet sind. Gleichermaßen ist eine Anwendung bei einem Schachtofen möglich, der für ein tangentiales Einblasen des Brennstoffes eingerichtet ist. Die Anwendung des beschriebenen Luftführungsringes ist sowohl beim Brennen von Zement als auch Kalk und ähnlichen Stoffen möglich.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführrungsbeispiel eines Schachtofens dargestellt, bei dem die Schachtwände des SchachtaUifsatzes in der Höhe verstellbar angeordnet sind. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß durch den unteren Teil der verstellbaren Schachtwände 2 eine Regulierung des Granalienziuflusses ziur Sinterzone erfolgen kann. Hierdurch kann auch in noch schärferem Maß der zu erzielende Schwebezustand der Granalien in der Sinterzone beeinflußt werden.

In Fig. 6 und 7 ist schließlich eine weitere Ausführungsform einer Brenneranordnung dargestellt. Bei dieser Anordnung, die insbesondere zum Brennen von Kalk dienen kann, wird der Brennstoff, also das Öl, das Gas oder der Kohlenstaub tangential in eine Verbrennungskammer 25 eingeblasen. Es können hier beispielsweise sechs Düsen am Umfang der Verbrennungskammer vorgesehen werden. Wesentlich bei dieser Brenneranordnung ist, daß gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungsformen ein längerer Verbrennungsweg erzielt wird. Unabhängig von der Brenneranordnung kann gegebenenfalls auch ein Führungskegel 3 vorgesehen werden.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schachtofen zium Brennen von Zement, zementähnlichen Stoffen und Kalk in Form von Granalien mittels eines Brennstoffes, wie z. B. Öl, Gas oder Kohlenstaub, der düsenartig im Bereich der Sinterzone eingeblasen und mit Hilfe von Verbrennungsluft, die unterhalb der Sinterzone in die Gutsäule unter Druck eingeführt wird, verbrennt, gekennzeichnet durch eine Einengung des freien Schachtquerschnittes im Bereich der Sinterzone, durch die die Verbrennunigsluft eine solche Geschwindigkeit erlangt, daiß sie das Gut in der Sinterzone auflockert und in leichte Bewegung versetzt, wodurch es für die Heizgase besser zugänglich wird. .
2. 2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü der Brennstoff tangential in den Schachtraum eingeblasen wird.
3. 3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einengung durch einen Führungskegel, der axial in das Ofeninnere hineinragt und sich nach oben verjüngt, gebildet ist.
4. 4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Fiührungskegel zur Verbesserung der Luftzuführung auch nach unten verjüngt.
5. 5. Schachtofen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskegel in axialer Richtung bewegbar ist.
6. 6. Schachtofen nach einem der Ansprüche 3 bis s, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskegel drehbar ist.
7. 7. Schachtofen nach einem der Ansprüche 3

   bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß um den Führungskegel mit Abstand ein Ring angeordnet ist, der einen Ringspalt zwischen" sich und der Schachtwand frei läßt.
8. 8. Schachtofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schachtwand der nach innen abgesetzten Vorwärmzone, die den Fülliungsgrad des Ofens beeinflußt, höhenverstellbar ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 236 614;
   französische Patentschrift Nr. 550031;
   österreichische Patentschrift Nr. 169 450.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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