CH103215A - Verfahren und Flammofen zum Erhitzen von Stoffen auf höhere Temperaturen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Flammofen zum-Erhitzen von Stoffen auf höhere Temperaturen.    Die Erfindung betrifft' ein Verfahren  und einen Flammofen zum Erhitzen von  Stoffen, welche zum Beispiel eine bei grossen  Hitzegraden wärmezehrend verlaufende Re  aktion miteinander eingehen sollen, durch  strahlende Wärme. Es wird in der Weise  verfahren,     dass    in einem     Flammofen    Reiz  gase an solchen Stellen verbrannt werden, die  von der Beschickung nur durch ein gasförmi  ges Medium getrennt sind. Das Verfahren  kann in der Weise ausgeführt werden, dass  verhältnismässig kalte Heizgase über die Be  schickung zugeführt und wenigstens zum  Teil durch Lufteinleitung im übrigen Teil  des Ofenraumes zur Verbrennung gebracht  werden.

   An Stelle der kalten Heizgase kön  nen auch andere Gase beliebiger chemischer  Natur unmittelbar über der Beschickung zu  geleitet und die zur Heizung nötigen Gase  dem Ofenraum weiter oberhalb zugeführt  werden. Flüchtige Reaktionsprodukte kön  nen durch einen durchlässigen Herd nach  unten abgeführt werden.  



  Das neue Verfahren ist für die verschie  densten Anwendungsfälle geeignet. Es kön  nen Cyanv erbindungen darnach hergestellt    werden, indem über einer Beschickung aus  Kohle und Soda Stickstoff oder stickstoff  haltige Gase, z. B. Generatorgase, zugeführt  und durch     Lufteinleitung    zum     Teil    zur  Verbrennung gebracht werden. In der Hitze  flüchtige Metalle können dargestellt werden,       wenn    man deren reduzierbare Verbindungen       nach        dem.    Verfahren der Erfindung erhitzt.  Wassergas wird gebildet, indem man Was  serdampf über     Koks    leitet und im obern  Ofenraum Heizgase mit Luft zur Verbren  nung bringt. Andere brennbare.

   Gase ergeben  sich, wenn man bituminöse Stoffe der neuen  Strahlungsheizung aussetzt. Kalk wird ge  brannt, indem man ihn allein oder unter Zu  fuhr von     Wasserdampf    durch Einleiten und  Verbrennen von Heizgasen und Luft im  obern Ofenraum strahlend erhitzt. Ähnliche       Dissoziationen    lassen sich in analoger Weise  mit den entsprechenden geeigneten Rohstoffen       durchführen.    Auch das Einschmelzen von  Bohr- und Drehspänen kann nach dem neuen  Verfahren     bewirkt    werden,

   indem reduzie  rende Gase durch Lufteinleitung zum Teil  im     obern'    Raum des     Flammofens    verbrannt       werden.    Bei allen diesen und ähnlichen Ver-      fahren besteht das     gemeinsame    neue Merk  mal darin, dass die Heizgase erfindungsgemäss  in einem Flammofen an solchen Stellen ver  brannt werden, die von der Beschickung nur  durch ein gasförmiges Medium getrennt sind.  



  Die Erfindung umfasst ferner einen  Flammofen zur Ausführung des geschilder  ten neuen Verfahrens, der dadurch gekenn  zeichnet ist, dass das Ofengewölbe als eine  mehr hohe     als    breite Kuppel ausgebildet und  in dem untern Teil dieser Kuppel ein Rost  eingebaut ist, unter dem Kanäle für den Ab  zug von Gasen und über dem Einlässe für  Heizgase in der Wand des Ofengewölbes vor  gesehen sind, während im obern Teil der  Kuppel Einlasskanäle für Luft und Füchse  für die Abführung der Verbrennungsgase in  der Gewölbewand angeordnet sind. In dem  Ofengewölbe können ferner Säulen oder Röh  ren vorgesehen sein, die mit einem Längs  kanal und mit von diesem ausgehenden seit  lichen Löchern versehen sind und zur Luft  einführung in das Ofengewölbe dienen.

   Der  Rost kann aus hohlen, flachen, hochkant     ge-          tellten    Platten bestehen, die von einer       Kühlflüssigkeit    durchströmt sind     und    mit  ihren untern Enden in einen mit einer Flüs  sigkeit gefüllten Behälter tauchen. Die hoh  len Rostplatten können auch mit     Auslässen     versehen sein, die nach den Zwischenräumen  des Rostes münden und zur Einführung von       Kühlmittel    in die zwischen den Roststäben       leerabströmenden    flüchtigen Reaktionspro  dukte dienen.  



  Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 9  in beispielsweiser Darstellung mehrere zur  Ausübung des Verfahrens nach der Erfin  dung geeignete Flammöfen. Die Fig. 1 und 2       geben    im Querschnitt und Längsschnitt eine  erste     Ausführungsform    eines solchen     Flamm-          ofens    wieder, und die Fig. 3 und 4 zeigen  ebenfalls im Querschnitt und Längsschnitt  eine zweite Bauart; die Fig. 5, 6 und 7 ver  anschaulichen weitere Ausführungsformen  derartiger Flammöfen, und die Fig. 8 und 9       lassen    besondere Ausbildungen des Rostes  von Ofen nach der Erfindung erkennen.  



  Bei dem     Flammofen,    wie er beispielsweise    nach den Fig. 1 und 2 in zwei senkrecht zu  einander stehenden Schnitten dargestellt ist,  ist unter dem Ofengewölbe 1 der Rost 2 an  geordnet, über welchem die zweckmässig  regelbaren Einlassöffnungen 3 für die Heiz  gase in der Ofenwand vorgesehen sind. Das  Gewölbe 1 besteht aus feuerfesten Steinen,  die mit feinen Kanälen versehen sind, durch  welche Luft eingepresst werden kann. Am  obern Ende des Gewölbes 1 sind die Füchse  4 für Abführung der verbrannten Gase an  gebracht. Unter dem Rost 2 sind Abzugs  kanäle 6 mit     Drosselorganen    7 in die Ofen  wand eingebaut. Der obere Teil des Gewöl  bes 1 ist durch eine gasdichte Einlage 5, die  aus einem Winkeleisen bestehen kann, von  dem untern Gewölbeteil getrennt und von  einer Brockenschicht 22 umgeben.

   Der ganze  Ofen ist von einem Blechmantel 24 luftdicht  umschlössen, der im obern Teil mit einem  Einlass 25 für die Einführung von Luft in  den Ofenraum versehen ist. Die Trichter 8  dienen zur Beschickung und die durch einen  Deckel verschliessbare Öffnung 9 wird zur  Schlackenentfernung benutzt.  



  Um mit dem Flammofen der Fig. 1 und 2  zum Beispiel Natriumeyanid herzustellen,  wird auf dem Rost 2 durch die Fülltriehter  8 eine Kohlebeschickung aufgebracht, der  Soda zugemischt oder als besondere Schicht  überlagert wird. Vorteilhaft ist es, die Soda  in besehränkter aufsaugbarer Menge auf einen       Kohlenüberschuss    aufzubringen. Durch die  Öffnungen 3 wird     Generat:orgas    zugeführt,  während durch den Einlass 25 Luft über die  Brockenschicht, 22 und die feinen Luftkanäle  der Steine des Gewölbes 1 in den obern     O.fen-          raum    in der erforderlichen Menge     eingepresst     wird.

   Das     Gencratorgas    verbrennt zum Teil  mit der     eingeführten    Luft- und bildet zum  Teil eine gasförmige Zwischenschicht über  der Beschickung, welche die     Flammgase    von  dem Rost fernhält, so dass die Heizung dir  Beschickung nur durch strahlende Wärme  erfolgt. Die Beschickung bildet in der Hitze  und infolge der Gegenwart von Stickstoff       Kohlenoxyd    und     Natriumcya.nid.    Die Ver  brennungsgase ziehen .durch die     Filclise    4      ab und sind sehr heiss, während die Heizgase  während der Durchstrahlung verhältnismässig  kalt bleiben.  



  Die flüchtigen Reaktionsprodukte werden,  bei geeigneter Einstellung der Druckverhält  nisse über und unter dem Rost 2, mit einem  Teil der an der Beschickung erwärmten Heiz  gase nach untendurch den Rost hindurch  gezogen und durch die Kanäle 6 abgeführt.  Der nach unten strömende Zweig des Ab  gasestromes tritt erheblich gekühlt durch den  Rost, wenn die     Beschickung    hoch genug ist.  Die durch die Abzugskanäle 6 abgeleiteten  dampfförmigen Cyanverbindungen können in  üblicher Weise weiter verarbeitet werden,  indem sie durch Behandlung mit Wasser  staub in Ammoniak übergeführt werden.

   Es  wird so möglich, mit dem rohen Stickstoff  und dem gebundenen     Wasserstoff    des Was  sers und durch Heizung mit billigsten     Braur-          und    Steinkohlengasen eine für landwirt  schaftlich und     technische    Zwecke geeignete  Stickstoffverbindung zu erhalten.  



  Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, kann der  Flammofen der Fig. 1 und 2 dadurch ver  bessert werden, dass zur Vergrösserung der  wärmeliefernden Brennfläche in das Ofen  gewölbe 1 Querwände 10 eingebaut werden,  die in Säulen 11 unterteilt sind. Diese Säu  len 11 sind mit kleinen Querbohrungen ver  sehen, die von den Längskanälen 12 aus  gehen, die ihrerseits über die durchlässige  Brockenschicht 22 mit dem Lufteinlass 25 in  Verbindung stehen.

   Ferner ist bei dem Ofen  nach den Fig. 3 und 4 für die Beschickung  des Rostes eine besondere     Streuvorrichtung     14 innerhalb des Ofenraumes auf dem Wagen  13 angeordnet, der durch irgend ein nicht       dargestelltes    Triebwerk periodisch oder  dauernd auf den in seitlichen Mauerausschnit  ten 15 untergebrachten Schienen hin- und  hergefahren wird und dabei die Streuvor  richtung 14 über den Rost hinführt. In den  Ruhepausen steht der Wagen in der seit  lichen Kammer 16, in welche der Fülltrich  ter 17 mündet. Bei der Herstellung, z. B.  von Natriumcyanid, dient der Streuwagen 13,    14 dazu, Soda auf die Kohlebeschickung des  Rostes     aufzustreuen.     



  Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausfüh  rungsform eines Flammofens nach der Er  findung, bei welcher das Ofengewölbe 1       zwecks        Vergrösserung    des Verbrennungs  raumes als langgestreckte Kuppel ausgebil  det ist. In dieser Kuppel sind Röhren 18       mittelst        Flanschen    aufgehängt, die aus einem  Baustoff von genügender mechanischer Zug  festigkeit, z. B. aus Schmelztiegelmasse, her  gestellt sind und am untern Ende nötigen  falls durch einen Bogen 19 aus Schamotte  stein abgestützt sein können. Zur Vermei  dung der Beschattung kann die untere Ab  stützung der Röhren 18 auch durch ein ge  kühltes Rohr erfolgen.

   Die Röhren 18 sind  m i it ein er geeigneten Zahl von Löchern ver  sehen und stehen über die     durchlässige     Brockenschicht mit dem Lufteinlass 25 in  Verbindung, so dass durch sie Luft in den  Ofenraum eingepresst werden kann. Die  übrige Ausbildung des Ofens der Fig. 5 und  ebenso auch die Betriebsweise ist die gleiche  wie bei Fig. 1 und 2.  



  Die     Fig.    6     veranschaulicht    eine Abände  rung des     Flammofens    nach     Fig.    5,     indem    für  die Luftzuführung     statt        hängender    Röhren  über dem Rost ein Bogen 20 von langmuffi  gen     ineinaadergesteckten    Tonröhren einge  baut ist, die mit nach oben gerichteten     Dii-          sen    21 versehen und an eine     Druckluftleitung     ausserhalb des Ofens angeschlossen sind.

   Die  in     @dein    Rohrbogen 20     eingepresste    Luft wird  durch die Düsen 21 in     langen        hochansteigen-          .clen    Strahlen, wie die eingezeichneten Pfeile  der     Fig.    - 6 andeuten, in ;

  den Verbrennungs  raum eingespritzt und verbrennt mit den  über den Einlass 3 eingeführten Heizgasen in  langen Flammenstrahlen. - Der Ofen der       Fig.    6 ist     zwecks        Wärmeschutzes    noch mit  einem      < äussern    Gewölbe 23 ausserhalb der       Brockenschicht    22 umgeben, im übrigen aber  in Bauart und Betrieb     ähnlich    dem Ofen der       Fig.    1 und 2.  



  Die     Fig.    7 gibt eine     Ausführungsform     eines     Flammofens    nach der Erfindung wieder,  bei der die zu behandelnde     Beschickung    in      senkrechter Wand angeordnet ist. Der Rost  besteht hier aus zwei Teilen 30 und 31, die  senkrecht im Ofengewölbe 1 stehen und zwi  schen denen die über die Fülltrichter 3 7 ein  gebrachte Beschickung 32 gehalten wird.

    Das Ofengewölbe 1, das zylindrische Gestalt  besitzt und mit einem Blechmantel 24 gas  dicht umkleidet ist, weist ausserhalb des  ebenfalls zylindrischen Rostes 30, 31 die Ab  zugskanäle 38 für die durch den Rost tre  tenden flüchtigen Reaktionsprodukte auf,  während innerhalb des Rostes am Gewölbe  boden der Einlass 33 für die Verbrennungs  luft und die Einlässe 35 für die Heizgase  vorgesehen sind und an der Gewölbedecke der  Fuchs 36 für den Abzug der verbrannten  Gase angebracht ist. Für die als gasförmige  Zwischenschicht zwischen Beschickung und  Flammenraum dienenden Gase sind in Fig. 7  besondere Einlässe 34 im Gewölbeboden in  nerhalb des Rotors 30, 31 vorhanden.  



  Wird der Ofen der Fig. 7 zum Beispiel  zur Herstellung von Wassergas     verwendet,     so bringt man zwischen nie Rostteile 30, 31  eine Koksbeschickung, führt durch die dem  Rost benachbarten Einlässe 34     Wasserdampf     über diese Beschickung und leitet     durch    die  Einlässe 35 die Heizgase, sowie durch den  mittelsten Einlass 33 die Verbrennungsluft  ein. Luft und Heizgase verbrennen in der  mittleren Ofenzone und die erzeugte Hitze  strahlt durch den Wasserdampf auf die       Koksbeschickung.    Die flüchtigen Reaktions  erzeugnisse werden ausserhalb des Rostes  durch die Kanäle 38 abgezogen, während die  Verbrennungsprodukte durch den Fuchs 36  entweichen.

   Der Ofen der Fig. 7 kann natür  lich statt zur Wassergasbereitung auch zur  Durchführung anderer chemischer Prozesse  verwendet werden. Ferner kann das     Ofen-          geivölbe    an Stelle der zylindrischen Form  auch eine rechteckige Gestalt erhalten, bei  der dann der Rost ebenfalls nicht zylindrisch  ist, sondern ebene Beschickungswände bildet.  



  Bei der in Fig. 8 dargestellten Ofenform  besteht der Rost 2 aus flachen, hochkant ge  stellten und hohlen Stäben 40, durch welche  eine Kühlflüssigkeit geleitet wird und deren         untere    Enden in einen mit einer Sperrflüssig  keit, z. B. Petroleum, gefüllten Behälter 41  tauchen. Der Behälter 41 ist am Boden des  Ofengewölbes 1 eingebaut und mit einem  Ablauf 42 versehen. Die übrige Ausführung  des Ofens der Fig. 8 ist wie bei dem Ofen  gemäss Fig. 1, indem das mit Brockenschicht  22 und Blechmantel 24 umkleidete     Gewölbe     den Einlass 3 zur Zuführung der Heizgase,  den Einlass 25 zum Einpressen der Verbren  nungsluft, den Fuchs 4 zur Abführung der  Verbrennungsprodukte an der Gewölbedecke  und den Kanal 6 zum Gasabzug unter dem  Rost aufweist.

   Die gasförmigen Reaktions  produkte, welche zum Beispiel bei der     Na-          triumcyanidbildung    zwischen den Platten 40  nach unten gezogen werden, kondensieren  sich, und das     Kondensat    sammelt sich in  dem Behälter 41 und wird von da über den  Ablauf 42 abgeleitet, während die Gase       durch    den Kanal 6 abgeführt werden.  



  Die     Fig.    9 veranschaulicht eine weitere  besondere Ausführungsform des Rostes. Hier  ist in dem Flammofen 1 ein Rost 2 angeord  net, der aus hohlen Stäben 43 mit nach unten  sich verjüngendem     Querseliriitt    besteht, die  an den einander gegenüberliegenden Seiten  wänden mit Löchern 44 versehen sind. In  die hohlen Roststäbe 43 wird ein Kühlmittel,  z. B.     Wasser,    unter Druck eingeleitet, das  dann durch die Löcher 44 in die Zwischen  räume zwischen ,den     Roststäben    eingespritzt       wird.    Die     zwi        chen    den Roststäben herab  strömenden Reaktionsprodukte werden da  durch gekühlt.

   Die übrige Ausbildung     dcs     Ofens der     Fig.    9 ist die gleiche wie bei     Fig.    1.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Erhitzen von Stoffen auf höhere Temperaturen durch strahlende Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Flammofen Heizgase an Stellen ver brannt werden, die von der Beschickung nur durch ein gasförmiges Medium getrennt :sind. PATENTANSPRUCH II:

   Flammofen zur Ausführung des Verfah rens gemäss Paientanspruch 1, dadurch g.- kennzeichnet, dass das Ofengewölbe als eine mehr hohe als breite Kuppel ausgebilclet und in dem untern Teil dieser Kuppel ein Rost eingebaut ist, unter dem Kanäle für die Ab leitung von Gasen und über welchem Ein lässe für Gase in der Wand des Ofengewölbes vorgesehen sind, während im obern Teil der Kuppel Einlasskanäle für Luft und Füchse für die Abführung der Verbrennungsgase in der Gewölbewand angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die verhält nismässig kalten Heizgase über die Be schickung zugeführt und wenigstens zum Teil durch Lufteinleitung im übrigen Teil des Ofens zur Verbrennung gebracht werden. 2. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar über die Beschickung Gase beliebiger chemischer Natur zugeleitet und die zur Heizung nötigen Gase weiter oberhalb dem Ofenraum zugeführt werden. 3. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass flüchtige Reaktionsprodukte durch den Rost nach unten abgeführt werden. 4.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Tiber eine aus reduzierbaren Verbindungen von in der Hitze flüchtigen Metallen und kohle haltigen Stoffen bestehende Beschickung Heizgase zugeführt und wenigstens zum Teil durch Lufteinleitung im übrigen Ofenraum zur Verbrennung gebracht werden. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da- cdurch gekennzeichnet, dass über eine Be schickung aus Kohle Wasserdampf ge leitet und darüber Heizgase zugeführt und durch Lufteinleitung zur Verbren nung gebracht werden, während das ent stehende Wassergas nach unten durch den Rost abgezogen wird. G. Verfahren nach dem Patentanspruch I.

   dadurch gekennzeichnet, dass über eine aus bituminösen Stoffen bestehende Be schickung Heizgase geleitet und wenig stens zum Teil im obern Ofenraum durch Lufteinleitung zur Verbrennung gebracht werden, während die aus der Beschickung entstehenden brennbaren Gase durch den Rost nach unten abgezogen werden. 7. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch ,gekennzeichnet, dass über eine aus Kalk bestehende Beschickung Heiz gase geleitet und durch Lufteinleitung wenigstens zum Teil im obern Ofenraum zur Verbrennung gebracht werden.

   B. Flammofen nachdem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ofengewölbe Röhren angeordnet sind, die mit je einem Längskanal und mit von diesem ausgehenden seitlichen Löchern versehen sind und zur Lufteinführung in das Ofengewölbe dienen. 9. Flammofen nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im untern Teil des Ofengewölbes über dem Rost ein Rohr eingebaut ist, das mit nach oben mündenden Düsen versehen und an eine Druckluftleitung angeschlossen ist. 10.

   Flammofen nach dem Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost aus flachen, hohlen, hochkant gestellten Platten besteht, die von einer Kühlflüs sigkeit durchströmt sind und mit ihren untern Enden in einen mit einer Sperr flüssigkeit gefüllten Behälter tauchen. 11. Flammofen nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost aus hohlen Platten besteht, die an den ein ander gegenüberliegenden Seitenflächen mit Löchern versehen und von einem Kühlmittel durchströmt sind. 12.

   Flammofen nach dem Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass' in dem Ofengewölbe mehrteilige Roste derart an geordnet sind, dass senkrechte Beschik- kungswände in dem Zwischenraum zwi schen den Rostteilen entstehen.