CH253433A - Verfahren und Schachtofen zur Wärmebehandlung gekörnter oder brikettierter Stoffe. - Google Patents

Description

  Verfahren und Schachtofen zur Wärmebehandlung gekörnter oder     brikettierter    Stoffe.    Die Erfindung bezieht sich auf die       Wärmebehandlung    gekörnter oder brikettier  ter Stoffe, wie z. B. das Brennen und .Sin  tern, welches im Laufe der Herstellung von       Portland-Zement    oder     Sorel-Zement    vorge  nommen wird; die Zersetzung von     Kalkstein,          Dolomit    oder     Magnesit    bei der Herstellung  der entsprechenden Oxyde; oder das Rösten  v an Erzen.  



  Die Erfindung hat ein Verfahren zum Ge  genstand, durch das derartige Massnahmen,- die  nachstehend mit dem Sammelnamen     "Bren-          nen"    bezeichnet werden, mittels eines Schacht  ofens mit Ölfeuerung ausgeführt werden kön  nen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf  einen Schachtofen zur Ausführung des Ver  fahrens.

   Die der Erfindung zugrunde liegen  den Probleme sowie die Vorteile, die durch  die Lösung der Probleme gemäss der vorlie  genden Erfindung erzielt werden, werden im  folgenden unter Bezugnahme auf die Herstel  lung von     Portland-Zement    erläutert werden;       aber    es muss wohlverstanden sein, dass die Er  findung auf dem gesamten Gebiet von     Brenn-          vorgängen,    wie es im vorstehenden umrissen  wurde, angewandt werden kann.  



  In der Herstellung von     Portland-Zement     sind bisher Schachtöfen im allgemeinen nur  mit     liohlenfeuerung    benutzt worden. Die Be  nutzung von Schachtöfen mit Ölfeuerung mit  am L     mfang    des Ofens radial angeordneten       Zerstäuber-    oder     Brennerkammern    ist für das       Kalkbrennen    vorgeschlagen worden, indessen  konnten derartige Ofen nicht erfolgreich auf    die Herstellung von Zement übertragen wer  den, insbesondere deswegen, weil eine gleich  mässige Verteilung der Verbrennungsgase und  Wärme über den ganzen Ofenquerschnitt  damit nicht zu erzielen war.

   Anderseits  haben Schachtöfen mit Kohlenfeuerung ge  wisse Nachteile, die die Verwendung einer  Ölfeuerung an Schachtöfen nahelegen wür  den, abgesehen von der Tatsache, dass an vie  len Orten Öl leichter und billiger zu beschaf  fen ist als Kohle. Die Hauptnachteile sind  die folgenden:  Lediglich Koks und besondere Kohlen  sorten mit einem geringen Gehalt an flüchtigen  Bestandteilen, z. B. Anthrazit, können ver  wendet werden. Indessen ist aber die Verbren  nungsgeschwindigkeit von gekörntem Koks  und Anthrazit niedrig, wodurch die Leistung  des Ofens heruntergesetzt wird. Die briket  tierte Kohle entzündet sich erst bei hoher  Temperatur, nämlich in der Nähe der     Sinter-          zone    des Ofens.

   Nun kommt es bei Schacht  öfen mit Kohlenfeuerung häufig vor, be  sonders in der Nähe des Futters, dass die  Temperatur der     Sinterzone    unter den Flamm  punkt der Kohle sinkt, und es ist dann viel  sorgfältige Arbeit nötig, um die     Sinterzone     wieder heiss zu bekommen. Aus diesem     Grunde     kann ein Schachtofen mit Kohlenfeuerung  nicht vollautomatisch betrieben werden. Der  Betrieb derartiger     'Öfen    erfordert daher viel  Schulung und Erfahrung des Personals, und  die besagten Unregelmässigkeiten im Betrieb  bringen unvermeidliche schwere Wärmever-           luste    und einen     dementsprechenden    Nieder  gang der Leistung mit sich.

   Infolge des  Aschengehaltes der Kohle neigt die     Beschik-          kung    dazu, den Ofen zu verstopfen und an  dem feuerfesten Futter     anzuhängen    und das  letztere dadurch zu beschädigen. Alle diese  Umstände wirken dahin zusammen, den Be  trieb des Ofens gegenüber Schwankungen in  der Zusammensetzung der Beschickung sehr       empfindlich    zu machen, so dass es nötig     ist,     den     Kohlegehalt    der     Rohmischung    sowie das  Gewicht,     .die    Korngrösse und den Feuchtig  keitsgehalt der Kohle genau zu überwachen.  



  Diese und andere Gründe     haben    dazu ge  führt, dass man     im,    allgemeinen andere Ofen  systeme den Schachtöfen vorzieht, z. B. den       üblichen        Drehrohrofen    und den     Lepol-Ofen,     obgleich die thermische Nutzleistung des  Schachtofens, seine     geringeren    Herstellungs  kosten und grössere Einfachheit und andere  dem Fachmann     wohlbekannte    Erwägungen  stets     zugunsten    des Schachtofens gesprochen  haben.  



  Die     Erfindung    besteht in einem Verfah  ren zur     Wärmebehandlung    gekörnter oder  brikettierter Stoffe in     einem        Schachtofen,     welches dadurch     gekennzeichnet    ist, dass 'Öl  und eine zur vollständigen Verbrennung des  Öls     unzureichende    Menge Primärluft unter  Druck vom Oberteil des Ofens in eine mitt  lere Zone des     letzteren        eingeführt    werden, in  der ein kleinerer Teil des Öls primär ver  brannt     wird,    während durch die Verbren  nungswärme der     Hauptteil    des Öls vergast       wird,

      wodurch ein     Gemisch    von     Verbrennungs-          gasen    und brennbaren Gasen erhalten     wird,          und    dass     Sekundärluft    unter Druck am untern  Ende des Ofens eingeführt wird, durch welche  die vollständige Verbrennung des besagten       Gasgemisches    in der Beschickung durchgeführt  wird.  



  Es wurde festgestellt, dass in dieser Weise  eine gleichmässige     'Verteilung    der Verbren  nungsgase     und    Wärme über den ganzen Quer  schnitt des Ofens erzielt werden kann.  



       Abzuggase    können der Primärluft zur Re  gelung der Temperatur der letzteren in an  sich     bekannter    Weise zugesetzt werden.    Die Erfindung besteht ferner in einem  Schachtofen mit Ölfeuerung zur Ausführung  des     vorgenannten    Verfahrens, der     Zufuhrlei-          tungen    für Öl und Primärlust besitzt, die in  dem Ofen an seinem Oberteil     eintreten    und  sich zum Teil in seiner Achse abwärts     erstrek-          ken,    wobei ein Zerstäuber am Unterende der       Ölleitung    und ein Einlass für Sekundärluft  im untern Teil des Ofens vorgesehen ist.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    eines Schacht  ofens gemäss der Erfindung ist in der bei  gefügten     Zeichnung    dargestellt. Diese zeigt  einen     abgebrochenen    senkrechten Achsen  schnitt eines Zementofens.  



  Der hier gezeigte Ofen besitzt einen übli  chen Mantel 1 mit     Schamottefutter    und hat  in     seinem        Unterteil    einen Drehrost 2, der  mittels eines Antriebes 2' in an sich bekannter  Weise mit regulierbarer Geschwindigkeit lau  fengelassen wird. Im Oberteil des Ofens be  findet sich ein Rohr 3, 3' aus Gusseisen oder  anderem geeignetem Werkstoff. Dieses be  steht aus einem senkrechten Abschnitt 3, der  mit dem Ofen gleichachsig ist, und einem obern       Abschnitt    3', der schräg aus dem Ofen her  ausführt. An seinem untern Ende läuft das  Rohr 3     in    einen konischen     Teil    4 aus, der  aber auch halbkugelförmig, glockenförmig  oder von ähnlicher Form sein kann.

   Dieser  Teil 4 besteht aus     einem    feuerfesten     Guss-          metall.    Er kann     gewünschtenfalls    mit Was  serkühlung versehen werden, z. B.     einer    Kühl  schlange (nicht gezeigt), die     innerhalb    des  Teils 4 angeordnet wird, und in diesem Fall  werden gleichfalls nicht dargestellte Wasser  rohre     innerhalb    des Rohres 3 oder der Maue  rung 5 (siehe unten) vorgesehen.

   Man kann  auch den Teil 4 selbst aus \einem     kegelfeder-          artig        gewundenen    Stahlrohr machen, das in  der vorstehend     angegebenen    Weise mit Kühl  wasser versorgt wird. Der senkrechte Rohr  abschnitt 3 sowie der ausgeweitete Teil 4  werden     zweckmässigerweise    äusserlich mit  einer     Schamottemauerung    5 bekleidet, welche  im Oberteil des Ofens mittels     einer    Anzahl  Stahlstreben 6 aufgehängt werden kann. Die  innern Enden der Streben sind in einem  feuerfesten     Betonblock    verankert, der auf die           1lauerung    5 aufgegossen ist.

   Auch dieser       ssloclz-    kann an seiner Oberfläche mit feuer  festen Steinen bedeckt werden. In das Rohr 3.  3" ist ein biegsames Ölrohr 8 und eine ähn  liche Leitung 9 für das     Zerstäubungsmittel,     z.     h.    Gas oder Dampf, lose eingefügt. Diese  Leitungen führen von ausserhalb des Ofens zu  dem Brenner 10, der am     Ünterende    des Roh  res 3 im konischen Teil 4 an den Leitungen       befestigt    ist.

   Ein     Ausrichtering    10' ist am  Brenner zu dessen Lagebestimmung ange  bracht und kann mit Rippen 4' zum Anschlag  gebracht werden, die im Konus 4 angebracht       ind.    Das obere Ende des Rohrabschnittes 3'  ist mit einer     Primärluftleitung    11 verbunden,  die ein nichtgezeigtes Drosselventil besitzt.       Abzuggas    kann aus dem Kamin durch eine  Leitung 11' abgezogen und der Primärluft in  der Leitung 11 zugesetzt werden. Statt des  sen kann auch eine Einrichtung zur Ab  nahme von Gas aus andern     (heisseren)    Zonen  des Ofens vorgesehen werden.

   Innerhalb des  Knies des Rohrabschnittes 3 befindet sieh ein  Spiegel 13, in dem ein Beobachter von aussen  die Vorgänge innerhalb des Ofens unterhalb  des Brenners durch den Rohrabschnitt 3' be  obachten kann. Der Oberteil des Ofens ist  mit einer Haube 12 bedeckt, an die der Kamin  21 angeschlossen ist. Eine Brikettaufgabe  vorrichtung 22 ist an die Haube 12 ange  schlossen. Von ihr fallen die Briketts auf.  einen Verteiler 23, der sie in den Ringraum  des Ofens um den Block 7 und die Mauerung  5 herum verteilt. An das untere Ende des  Ofens ist ein Abnahmerohr 24 angeschlossen,  das zu drei abwechselnd betriebenen Ventilen  führt, während eine     Sekundärluftleitung    17  in den untern Teil des Ofens eingeführt ist.,       zweckmässigerweise    unterhalb des Drehrostes 2.  



  Die Briketts werden in an sich bekannter  Weise und Grösse als zylindrische Stäbchen  von etwa 2,5 cm Durchmesser und 5 cm  Länge mit einem angemessenen Wassergehalt  hergestellt, der von der     Beschaffenheit    und  dem     Feinheitsgrad    des Ausgangsmaterials ab  hängt und beispielsweise etwa 14 Gewichts  prozent beträgt, und mit diesen Briketts wird  der Ofen bis zu der gestrichelten     Linie    15    gefüllt. Die natürliche Böschung der Bri  ketts ruft die Bildung eines Hohlraumes<B>16</B>  von     paraboloidischer    Form unterhalb des Ko  nus 4 hervor.

   Primärluft und Abgas werden  durch die Rohre 11, 11', 3' und 3 eingeblasen,  Sekundärluft durch die Leitung 17, und<B>01</B>  wird durch die Leitung 8 dem Brenner     10     zugeführt und durch Druckluft oder gespann  ten Dampf, die! durch die Leitung 9 einge  führt werden, zerstäubt. In .dem Hohlraum  <B>16</B> unterhalb des Brenners und einem Teil 18  der Beschickung um den Hohlraum herum  findet eine sehr unvollständige Primärver  brennung statt, die dazu dient, den nicht ver  brannten Hauptanteil des Öls zu vergasen,  wobei auch ein teilweises     Cracken    des letz  teren erfolgt. Das Gemisch von Verbren  nungsgasen und brennbaren Gasen steigt in  der Beschickung abwärts bis zu einer Zone,  die angenähert durch die gestrichelte Linie 19  angedeutet ist, und vermischt sich mit der Se  kundärluft.

   Es findet dann eine vollständige  Verbrennung in der     Sinterzone    statt, die sieh  von dem Spiegel 19 bis zu einem Spiegel herauf  erstreckt, der durch die gestrichelte Linie 20       angenähert    angedeutet ist. Die Höhenlage und       iNfächtigkeit    der     Primärverbrennungszone    und  der     Sinterzone    können durch Regelung der  Primär- und Sekundärluftströme eingestellt  bzw. verändert werden. Es ist einzusehen,  dass durch den Richtungswechsel des aus der  Primärverbrennung herkommenden Gas  gemisches beim Auftreffen auf den Sekundär  luftstrom ein vollständig     verbrennbares    Gas  gemisch erzeugt wird, das sich gleichmässig  über den ganzen Querschnitt des Ofens aus  breitet.

   Man kann daher die Zufuhr und Tem  peratur des Öls und der Primär- und Se  kundärluft sowie die     Brikettzufuhr    und die  Geschwindigkeit des Drehrostes so regulieren,  dass in vollautomatischer Weise eine fortlau  fend gleichmässig hohe Produktion von hoch  wertigem Zement erzielt wird und keine Ge  fahr des Verstopfens oder anderer Betriebs  störungen besteht.  



  Versuche haben ergeben, dass unter dem  Gesichtspunkt des Wärmeverbrauches, aus  gedrückt in Kalorien pro Kilogramm Klin-           ker,    .der Ofen gemäss der vorliegenden Erfin  dung sich gut mit allen bekannten Arten von  Zementöfen vergleichen lässt. In der nach  stehenden Tabelle verzeichnet die Spalte A  den Wärmeverbrauch und Spalte B die Lei  stung des Ofens, ausgedrückt in Tonnen pro  Tag, für mehrere zum Vergleich gewählte  Ofen.

    
EMI0004.0002     
  
    A <SEP> B
<tb>  Drehrohrofen, <SEP> Nassverfahren <SEP> mit
<tb>  Unax-Kühler <SEP> und <SEP> Wärmeaus  tauschketfen <SEP> 1650 <SEP> 320
<tb>  Moderner <SEP> Schachtofen, <SEP> Anthrazit
<tb>  als <SEP> Brennstoff <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Roh  gemisch <SEP> brikettiert <SEP> 1150 <SEP> 100
<tb>  Lepol-Ofen <SEP> 1050 <SEP> 200
<tb>  Ofen <SEP> gemäss,der <SEP> Erfindung <SEP> 1150 <SEP> 100

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Wärmebehandlung ge körnter oder brikettierter Stoffe in einem Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, dass '0I und eine zur vollständigen Verbrennung des Öls -unzureichende Menge Primärluft unter Druck vom Oberteil des Ofens in eine mitt lere Zone des letzteren eingeführt werden, in der ein kleinerer Teil des Öls primär ver brannt wird, während durch die Verbren nungswärme der Hauptteil des Öls vergast wird, wodurch ein Gemisch von Verbren nungsgasen und brennbaren Gasen erhalten wird, und dass Sekundärluft unter Druck am untern Ende des Ofens eingeführt wird,

   durch welche die vollständige Verbrennung des be sagten Gasgemisches in der Beschickung durchgeführt wird. II. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in ihm Leitungen für die Einführung von flüssigem Brennstoff und Primärluft vorgesehen sind, <B>die,</B> vom Oberteil des Ofens zum Teil längs seiner Achse ab wärts verlaufen, und ein Zerstäubungsbrenner am untern Ende der Brennstoffleitung im mittleren Teil des Ofens angeordnet ist,

   wäh rend eine Zufuhrleitung für Sekundärluft in den Unterteil des Ofens einzeführt ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das 0'1 und die Primärluft in eine im mittleren Drittel des Schachtes liegende Zone eingeführt werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Tiefe und Lage der Sinterzone durch Regelung der beiden Luftströme reguliert wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man die Primär verbrennung in einem Hohlraum durchführt, der sich in .der Beschickung durch die natür liche Böschung der letzteren unterhalb eines Zerstäubungsbrenners bildet. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Zufuhrdruck und die Temperatur der Primärluft, des Brennstoffes und des Zer- stäubungsmittels einerseits und der Sekundär luft anderseits derart regelt, dass das durch die Primärverbrennung entstehende Gasgemisch unterhalb des Zerstäubungsbrenners in die Beschickung eindringt und eine Sinterzone entsteht, die von hier aus aufwärts bis zu einem Niveau oberhalb des Brenners hinauf reicht. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I, -da durch gekennzeichnet, dass ausser dem Brenn stoff und der Primärluft ein gasförmiges Zer- stäubungsmittel in die Zone der Primärver brennung eingeführt wird.

   6. Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärluft leitung zum Teil ein in der Ofenachse ver laufendes, aussen mit einer Schamottemaue- rung bedecktes Metallrohr ist, das an einer Anzahl von Streben im Oberteil des Ofens aufgehängt ist, dass die Brennstoffleitung ein biegsames Rohr ist, das lose in die Primär luftleitung eingefügt ist, und dass sich ein Zerstäuber am untern Ende der Brennstoff leitung befindet. 7.

   Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den Lei tungen für die Einführung von flüssigem Brennstoff und Primärluft auch eine vom Oberteil des, Ofens zum Teil längs seiner Achse abwärts verlaufende Leitung für die Einführung eines gasförmigen Zerstäubungs- mittels vorgesehen ist. B. Schachtofen nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gelzennzeiehnet, dass die Leitung für das Zer- stä ubungsmittel gleichfalls ein biegsames Rohr ist. 9.

   Schachtofen nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leitungen für den Brennstoff und das Zerstäubungsmittel mit dem Zerstäuber eine Einheit bilden, :die als Glanzes in die Primärluftleitung eingesetzt, aus ihr herausgezogen und ausgewechselt wer den kann. <B>10.</B> Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass ein Betonblock auf die Oberseite der Schamottemauerung aufgebracht ist und die <B>da</B>s illetallrohr und die Schamottemauerung tragenden Streben in diesen Block eingelassen sind. 11.

   Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Primärluftleitung in ihrem obern 'i eil ein Linie besitzt, oberhalb dessen sie sich schräg gegen den Oberteil des Ofens hin erstreckt. 12. Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 6 und 11., dadurch ge kennzeichnet, dass in dem Knie der Primär luftleitung ein Spiegel angeordnet ist, der die Beobachtung der Vorgänge im Ofen von aussen gestattet. 13.

   Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass sich das untere Ende der Primärluft- leitung nach unten hin erweitert. 14. Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 6 und 13, dadurch. ge kennzeichnet, dass der sich erweiternde Unter teil der Primärluftleitung aus feuerfestem Guss besteht. 15. Schachtofen nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 6 und 13, dadurch ge kennzeichnet, dass der sich erweiternde Unter teil der Primärluftleitung wassergekühlt ist. 16.

   Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Dreh rost besitzt und die Sekundärluftleitung unterhalb des Drehrostes in den Ofen ein tritt.