CH396741A - Verfahren zur Verhinderung der Ausbildung von Ringen in Drehöfen und Schachtöfen, insbesondere Zementöfen, und feuerfeste Auskleidung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Verhinderung    der     Ausbildung    von     Ringen    in Drehöfen und Schachtöfen,  insbesondere Zementöfen,     und    feuerfeste     Auskleidung    zur     Durchführung    des Verfahrens    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren  zur Verhinderung der Ausbildung von Ringen in  Drehöfen und Schachtöfen, insbesondere in Öfen  dieser Art, die zum Brennen von Zement geeignet  sind. Ferner betrifft die Erfindung eine feuerfeste  Auskleidung zur Durchführung dieses Verfahrens.  



  Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Aus  kleidung zu schaffen, bei der ein Auftreten von Ring  bildungen, wie sie vor allem in Drehöfen, aber auch  in Schachtöfen, und insbesondere in Dreh- und  Schachtöfen zum Brennen von     Zementrohmehl    zu  Zementklinker vorkommen, verhindert wird.  



  Ringbildungen können     örtlich    mehr oder minder  stark begrenzt an verschiedenen Stellen der genannten  Öfen erfolgen. Beispielsweise kann gesagt werden,       dass    in Drehöfen, in welchen in     übereinstimmung     mit der üblichen Bezeichnungsweise die einzelnen  Zonen     im    folgenden als Trocken-,     Vorwärm-,        Kal-          zinier-,    Sinter-, Kühl- und Auslaufzone bezeichnet  werden sollen, wobei bei kürzeren Öfen die beiden  zuerst genannten Zonen in eigene vorgeschaltete Ag  gregate verlegt sein können, sogenannte Schlamm  ringe, Alkali- und     Sulfatringe,    Klinker- bzw.

       Schlak-          kenringe    und Aschen- und Staubringe auftreten kön  nen. Schlammringe bilden sich in     Nassdrehöfen,    und  zwar unmittelbar am Ofeneinlauf, ziemlich häufig  aus. Die Bildung der Alkali- und     Sulfatringe    erfolgt  in der     Vorwärmzone,    die der Klinker- bzw.     Schlak-          kenringe,    die mitunter auch als Stauringe bezeichnet  werden,     im        einlaufseitigen        Sinterzonenbereich    bzw.

    zwischen der     Kalzinier-    und     Sinterzone,    und die der  Aschen- und Staubringe (auch Brandringe genannt)  in der Kühl- und Auslaufzone. In Schachtöfen sind  die Verhältnisse ähnlich. Die Ringbildungen sind  für den Ofenbetrieb äusserst störend und     in    manchen         Fällen    werden die     Ringe    derart mächtig, dass sie  den     Ofenquerschnitt    fast zur     Gänze    ausfüllen und  der Ofen abgestellt werden muss. Die Entfernung  der     Ringe    erfolgt entweder mechanisch, z.

   B. durch  Abstossen, Abbrechen, Sprengen oder Abschiessen,  mit     Hilfe    von     Hochdruckwassersonden    oder durch  thermische Einwirkungen, beispielsweise durch Ab  brennen mittels verschiebbarer Brennstoffdüsen oder  durch abwechselndes Abkühlen und     Aufheizen.    In  allen Fällen verursacht schon eine     Blidung    von ört  lich eng begrenzten     kleinen        Ringen        einen    erheblich  höheren Wärmeaufwand des Ofens und eine Störung  der     Ofenführung,    und eine Entfernung der Ringe  hat nicht nur Betriebsstillstände und einen erheb  lichen Kostenaufwand     zur    Folge,

   sondern es wird  auch meist die Ofenauskleidung mehr oder minder  stark in Mitleidenschaft gezogen. Der schwerwiegend  ste Nachteil     liegt    aber wohl im Produktionsausfall,  der in extremen Fällen für jeden Ring 20 % und noch  mehr der Ofenkapazität ausmacht, wobei der Ver  lust an erzeugtem Klinker je nach der Ofengrösse im  Durchschnitt 40 bis 100 t pro Ring und sogar noch  mehr betragen kann. Die grössten Schwierigkeiten  ergeben sich durch     Klinkerringe,    weil diese an der  Ofenauskleidung am festesten anhaften und daher  am schlechtesten     entfernbar    sind.  



  In     Anbetracht    des Umstandes, dass eine Beseiti  gung von     Ringen    nicht nur Nachteile der angeführten  Art in     wirtschaftlicher    und erzeugungstechnischer  Hinsicht mit sich bringt, sondern darüber     hinaus     die     Ringe    nach ihrer Entfernung     immer        wieder    auf  treten und daher laufend     Betriebsstörungen    bedingen,       sind    schon verschiedene Vorschläge gemacht worden,  die darauf abzielen, eine     Ringbildung    von vornherein  zu verhindern.

   Die     Massnahmen,    die diesen Vor-           schlägen    zu Grunde liegen, lassen sich im wesent  lichen in zwei Gruppen einteilen. Gemäss der ersten  Gruppe dieser Massnahmen wird entweder durch  eine entsprechende Zusammensetzung des zu ver  arbeitenden Rohmehles bzw. Ausgangsmaterials oder  durch     Zusätze    von Fremdstoffen zum Ausgangsma  terial oder zum verwendeten Brennstoff eine Ring  bildung zu verhüten getrachtet. Massnahmen dieser  Art sind aber schon aus rein betrieblichen Gründen,  weil zahlreiche Anlagen im allgemeinen an eine  bestimmte Zusammensetzung des Rohmaterials ge  bunden sind, und ferner aus Gründen einer Ver  schlechterung des Brennproduktes häufig nicht an  wendbar und haben im übrigen keinen nennens  werten Erfolg.

   Die zur zweiten der genannten Grup  pen gehörenden Massnahmen beruhen auf der Ver  wendung einer Auskleidung aus bestimmten feuer  festen     Materialien.    In diese Gruppe fällt auch die  vorliegende Erfindung, die sich auf ein Verfahren  zur Verhinderung der Ausbildung von     Ringen    unter  Verwendung einer Auskleidung auf der Grundlage  von Magnesia bezieht.  



  Die Verwendung von     Magnesitsteinen    für die       Ausmauerung    von Drehöfen und Schachtöfen ist  an sich seit langem bekannt und diese Steine haben  sich insbesondere in der     Sinterzone    von Drehöfen in  stofflicher Hinsicht     bewährt.    Abgesehen von den  günstigen stofflichen Eigenschaften haben aber die  üblichen     Magnesitsteine    die Nachteile, dass ihre  Wärmeleitfähigkeit sehr hoch und ihre Temperatur  wechselbeständigkeit gering ist, Eigenschaften, die  sich bei den in der     Sinterzone    vorherrschenden hohen  Temperaturen und deren sich ständig änderndem  Angriff besonders ungünstig auswirken.

   Diese Nach  teile werden dadurch etwas gemildert, dass auf der       Magnesitauskleidung    im Laufe ihrer Verwendung  in der     Sinterzone    im allgemeinen ein schützender  Ansatz entsteht, der eine Erniedrigung der Mantel  temperatur bzw. eine Verminderung des Wärme  verlustes und eine Herabsetzung der Temperatur  wirkung auf die Auskleidung zur Folge hat und  dessen Bildung im wesentlichen auf eine Umsetzung  zwischen dem     Magnesit    und dem Klinker bzw. auf  eine Infiltration des     Klinkers    in die     Magnesitsteine     zurückzuführen ist.

   Eine solche Ansatzbildung wurde  bisher als unerlässlich für den Schutz der     Magnesit-          steine    in der     Sinterzone    erachtet und wenn bei  manchen     Magnesitsteinen    die Ansatzbildung nur  mangelhaft oder überhaupt nicht erfolgte, versuchte  man unter anderem durch Aufblasen von z. B.

   Bau  xit, Eisenerzen,     Kiesabränden,    Eisenspänen oder Mi  schungen dieser Stoffe auf die Steine die Ansatz  bildung zu fördern bzw.     herbeizuführen.    Ein anderer  Vorschlag in dieser Richtung besteht darin, in die  Grundmasse aus     Magnesit    ein den Ansatz von     Brenn-          gut    an den     Magnesit    fördernden Zuschlagstoff, wie       Quarzit,    Tonerde- oder     Magnesiumsilikat,    Schamotte  oder eisenhaltiges Gut, einzubetten,

   dessen Korn  grösse im wesentlichen     gröber    ist als die des     Magnesits     und zwischen 2 und 8 mm     liegt    (deutsche Patent-         schrift    Nr. 973 298). Eine Ringbildung lässt sich aber  bei     Magnesitsteinen    der angeführten Arten durch alle  diese Massnahmen nicht verhindern.

   Ebensowenig  lässt sich dies mit durchschlagendem Erfolg durch  Verwendung von     temperaturwechselbeständigen        Son-          dermagnesitsteinen,    die beispielsweise geringe Men  gen von Tonerde oder Chromoxyd enthalten, oder  durch Verwendung von     Magnesitchromsteinen,    che  misch gebundenen sowie porösen oder blechum  mantelten     Magnesitsteinen.     



  Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass  eine Bildung von     Klinkerringen    praktisch mit Sicher  heit dann vermieden werden kann, wenn als Aus  kleidungsmaterial Schmelzmagnesia verwendet und  auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird.  Wie weiterhin festgestellt werden konnte, lässt sich  bei Verwendung von Schmelzmagnesia und Aufrecht  erhaltung einer bestimmten Temperatur der Schmelz  magnesia ganz allgemein eine Bildung von Ringen  aller Arten verhindern; das wichtigste Anwendungs  gebiet der Erfindung ist jedoch die Verhinderung  einer Bildung von     Klinkerringen,    weil diese Ringe  die nachteiligsten Wirkungen beim Ofenbetrieb zur  Folge haben. Die Schmelzmagnesia wird dabei in  allen Fällen mit Hilfe eines mantelseitig gelegenen  Isoliermaterials auf der erwähnten bestimmten Tem  peratur gehalten.

   Demnach betrifft die Erfindung ein       Verfahren    zur Verhinderung der Ausbildung von  Ringen in Drehöfen und Schachtöfen, insbesondere  Zementöfen, unter Verwendung von     Auskleidungs-          material    auf der Grundlage von Magnesia und einer  mantelseitig gelegenen Isolierung, wobei dieses Ver  fahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest  der Teil der Auskleidung, in dem sonst eine Klinker  ringbildung erfolgen würde, an seiner feuerseitigen  Innenfläche im wesentlichen aus Schmelzmagnesia  aufgebaut wird und diese Innenfläche mit Hilfe der  mantelseitigen Isolierung auf einer Temperatur ge  halten wird, die über der Temperatur liegt, bei der  eine Ansatzbildung bzw. Ringbildung erfolgt.

   Bei  einer weiteren Ausführung der Erfindung können,  wie sich aus dem oben Erwähnten ergibt, alle Teile  der Auskleidung an ihren feuerseitigen Innenflächen  aus Schmelzmagnesia aufgebaut und mit einer     man-          telseitig    gelegenen     Isolierung    versehen werden.  



  Im Zusammenhang mit     Klinkerringen        kann    gesagt  werden, dass die Temperatur, bei der in der     Sinterzone     im allgemeinen eine Ansatzbildung und in weiterer  Folge auch eine Bildung von     Klinkerringen    statt  findet, etwa 1200 bis 1280  C beträgt; die bei dieser  Temperatur bereits schmelzenden bzw. sinternden Be  standteile aus dem zu behandelnden Gut und aus  der Ofenatmosphäre steifen normalerweise auf der  feuerfesten Auskleidung an und dadurch bildet sich  ein Ansatz aus und es kann weiterhin zu Ringbil  dungen kommen.

   Beim Verfahren gemäss der Erfin  dung wird nun die feuerseitige Innenfläche der Aus  kleidung aus Schmelzmagnesia an den Stellen, an  denen sonst eine Bildung von     Klinkerringen    erfolgen  würde, auf einer so hohen Temperatur gehalten, dass      die in dem in Betracht kommenden Temperaturbe  reich schmelzenden bzw. sinternden Bestandteile aus  dem zu behandelnden Gut und aus der Ofenatmo  sphäre auf der Schmelzmagnesia nicht     ansteifen    kön  nen, sondern     abgewälzt    bzw. durchgeschleust werden.  Das Analoge gilt für alle anderen Ofenzonen, an wel  chen eine Ringbildung erfolgen kann.

   Das heisst     mit     anderen Worten, dass gemäss der Erfindung ganz  allgemein die Temperatur der feuerseitigen Innen  fläche aus Schmelzmagnesia annähernd der Tempe  ratur des Ofeninneren an dieser Stelle bzw. an  diesen Stellen entspricht oder nur knapp unterhalb  dieser Temperatur liegt.  



  Vorzugsweise soll die Schmelzmagnesia in Form  von Steinen bzw. Blöcken, die in Schachtöfen gross  formatig sein können, vorliegen, doch kann     mitunter     auch die Anwendung nur eines Überzuges bzw.     einer     Schicht aus Schmelzmagnesia ausreichend sein; in  dem zuletzt genannten Fall ist es möglich, die       Schmelzmagnesia    z. B. in Form einer Giess-, Spritz-,  Sprüh- oder Streichmasse auf ein mit ihr verträgliches  anderes feuerfestes Material oder Isoliermaterial auf  zubringen.

   Die     Schmelzmagnesiasteine    oder -massen  können neben der Magnesia, die in verschiedenen  Körnungen mit oder ohne Kornlücken vorliegen  kann, gegebenenfalls geringe Mengen von Zusatz  stoffen, wie Tonerde, Chromerz oder     Zirkonoxyd,     enthalten. Der Gehalt an     Mg0    soll aber     mindestens     etwa 80     %    betragen und vorzugsweise bei mindestens  etwa 90     ö    liegen.  



  Als Isoliermaterial wird gewöhnlich Schamotte  verwendet, doch können auch Isoliersteine und       Feuerleichtsteine    oder -massen anderer Art, z. B.  auf der Grundlage von Asbest oder Tonerde, An  wendung finden. Die Wärmeisolierung muss jedoch  in allen Fällen derart sein, dass die Temperatur der  Innenflächen aus Schmelzmagnesia auf dem oben an  geführten Wert, also     annähernd    auf der an der be  treffenden Stelle herrschenden Temperatur der Ofen  atmosphäre, gehalten wird. Die hierfür erforderliche  Dicke der Isolierung muss bei der Erstzustellung  jeweils ermittelt werden.  



  Es kann an dieser Stelle erwähnt werden, dass  bei Verwendung von Schmelzmagnesia und entspre  chender     Isolierung    im     einlaufseitigen        Sinterzonen-          bereich    eines     Trockendrehofens,    in welchem vorher  bei Verwendung von     temperaturwechselbeständigen          Sondermagnesitsteinen    mit einem geringen Gehalt an  Tonerde nahezu täglich ein     Klinkerring    aufgetreten  war, bis zur Erneuerung der Auskleidung nach über  einem Jahr keine     Klinkerringbildung    mehr erfolgte.

    Ferner zeigte sich bei diesem Versuch und anderen  Versuchen auch, dass die aus     Schmelzmagnesia    be  stehende Auskleidung trotz des Umstandes, dass sich  auf ihr kein Ansatz ausbildet, eine sehr gute ther  mische und mechanische Widerstandsfähigkeit auf  weist, so     däss    damit der bisher als gültig     betrachtete     Grundsatz, wonach eine günstige Ausbildung des  Ansatzes für die Haltbarkeit der Auskleidung in der       Sinterzone    von Drehöfen und auch Schachtöfen von    entscheidender Bedeutung ist, als widerlegt betrachtet  werden kann.  



  Schmelzmagnesia hat die hohe Qualität, die eine  Regulierung des Wärmegefälles in weiten Grenzen  zulässt, und dadurch kann bei einer starken     mantel-          seitigen    Isolierung der Schmelzmagnesia das niedrige       Wärmegefälle    im Inneren der Schmelzmagnesia, das  sich bei Verwendung von anderen     Magnesitsteinen     oder -massen     nachteilig-        auswirken    würde, mit Vorteil  ausgenützt werden.  



  Es kann in dieser Beziehung gesagt werden, dass  im     Falle    einer Aussenkühlung, z. B. mit Kaltluft oder  Wasser am Ofenmantel, an sich beliebige Steine ver  wendet werden könnten, bei einem Wärmestau durch  eine starke     Isolierung    die Beanspruchungen aber  nur von     Schmelzmagnesiasteinen    ausgehalten werden.

    Im Falle einer Isolierung erweisen sich die weiteren  günstigen Eigenschaften von Schmelzmagnesia, näm  lich die hohe Feuerfestigkeit und     Druckfeuerbestän-          digkeit,    die nicht nur wesentlich besser sind     als    die von  gewöhnlichen     Magnesitsteinen,    sondern auch besser  als die von     Spezialmagnesitsteinen    mit verschiedenen  Zusätzen, wie Zusätzen von Tonerde,     Chromit    u. a.,  als besonders wertvoll.  



  Die Ausdehnung des aus Schmelzmagnesia be  stehenden Teiles der Auskleidung in dem Bereich,  in welchem sonst eine     Klinkerringbildung    erfolgen  würde, soll aus Sicherheitsgründen in Drehöfen meh  rere Meter betragen. Ein solches grösseres Ausmass  der Auskleidung aus Schmelzmagnesia ist auch inso  fern günstig, als dadurch das zu brennende Gut  besser vorbereitet und vor allem besser entsäuert  in die     Sinterzone    gelangt, wodurch in weiterer Folge  die Feuerführung verbessert wird.

   Vorzugsweise     wird     demnach der in die     Kalzinierzone    fallende     übergangs-          bereich    in die     Sinterzone        einschliesslich    der gesam  ten     Sinterzone    mit     Schmelzmagnesia    zugestellt. In  entsprechender Weise kann auch an den anderen  Stellen von Dreh- und Schachtöfen, an welchen     an-          sonst    eine     Ringbildung    erfolgen würde, die Aus  dehnung der     Schmelzmagnesiaauskleidung    einen grö  sseren Umfang haben.  



  Bei Verwendung der Auskleidung gemäss der Er  findung gelingt es, eine Ringbildung zu verhindern  und dadurch trotz des an sich höheren Preises von  Schmelzmagnesia einen wirtschaftlichen Erfolg zu  erzielen, der im     Gesamtergebnis    einen praktisch stö  rungsfreien Ofenbetrieb und eine Kostenersparnis       ermöglicht.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Verhinderung der Ausbildung von Ringen in Drehöfen und Schachtöfen, insbeson dere Zementöfen, unter Verwendung von Ausklei- dungsmaterial auf der Grundlage von Magnesia und einer mantelseitig gelegenen Isolierung, dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest der Teil der Ausklei dung, in dem sonst eine Klinkerringbildung erfolgen würde, an seiner feuerseitigen Innenfläche im we sentlichen aus Schmelzmagnesia aufgebaut wird und diese Innenfläche mit Hilfe der mantelseitigen Isolie rung auf einer Temperatur gehalten wird,

   die über der Temperatur liegt, bei der eine Ansatzbildung bzw. Ringbildung erfolgt. II. Feuerfeste Auskleidung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest der Teil der Auskleidung, in dem sonst eine Klinkerringbildung erfolgen würde, an seiner feuerseitigen Innenfläche im wesentlichen aus Schmelzmagnesia aufgebaut ist und die Isolierung eine solche Dicke aufweist, dass an dieser feuer- seitigen Innenfläche keine Ansatzbildung bzw. Ring bildung erfolgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile der Auskleidung an ihren feuerseitigen Innenflächen aus Schmelzmagnesia aufgebaut werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmagnesia in Form von Steinen bzw. Blöcken verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmagnesia in Form eines Überzuges bzw. einer Schicht verwendet wird. 4.

   Auskleidung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile der Auskleidung an ihren feuerseitigen Innenflächen aus Schmelzmagnesia aufgebaut sind.