DE2130239B2 - Schachtofen zum Brennen und Sintern von kornigem, gebrochenem oder geformtem Brenngut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schachtofen zum Brennen und Sintern von körnigem, gebrochenem oder geformtem Brenngut. Hierbei handelt es sich um eine Fortentwicklung eines an sich bekannten Schachtofens mit einem senkrechten Brennschacht, der mit Zuführ- und Abführöffnungen für Brenn- und Abgase versehen ist und oben in einer Kuppel endet, in deren Mitte die Einlauföffnung für das Brenngut angebracht ist, wobei der Ofenraum oberhalb des Brennraumes eine Kalzinier- und darüber eine Vorwärmzone aufweist.

Diese Schachtöfen werden, wenn sie /im Sintern dienen, mit festen Brennstoffen betrieben. Im Hinblick hierauf ist die Erfindung von der Aufgabe ausgegangen, solche Schachtofen auch für diejenigen Fälle verwendbar zu machen, in denen bisher die Verwendung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe nicht möglich gewesen ist.

Der Schachtofen gemäß der Erfindung löst diese Aufgabe, und zwar ist er dadurch gekennzeichnet, daß die Emiauföffnung für das Brenngut als Einlaufdüse ausgebildet ist, nämlich mit einem Durchmesser, der im Verhältnis zum Durchmesser des Schachtes so klein bemessen ist, daß der Kegel, den das

ίο Brenngut unter der Kuppel bildet, zwischen seiner Mantelfläche einerseits und der Innenfläche der Kuppel andererseits einen Raum frei läßt, der als Brennraum für den in ihn eingeleiteten Brennstoff dient, und daß oberhalb der Kuppel eine Kalzinierkammer und über dieser eine Vorwärmkammer angeordnet ist.

Schachtofen mit einem senkrechten Brennschacht, der oben in einer Kuppel endet und bei dem die Einlauföffnung für das Brenngut in der Mitte dieser Kuppel angebracht ist, sind unter anderem durch die österreichische Patentschrift 2U3 931 bekanntgeworden. Dort erfolgt die Zuführung des Brennguts durch einen zylindrischen Schacht, der am unteren Ende offen ist, so daß diese öffnung, deren Durchmesser gleich dem lichten Durchmesser des Schachtes ist, die Einlauföffnung darstellt. Auch dort bildet das Brenngut zwar einen Kegel, dessen Böschungswinkel von der Art und der Beschaffenheit des Brennguts abhängt. Wegen des großen Durchmessers der Einlauföffnung verbleibt aber zwischen dem Kegelmantel des Brennguts und der Innenfläche der Kuppel nur ein freier Raum von äußerst kleinem Querschnitt. Dieser freie Raum bildet auch nicht etwa eine Brennkammer, denn dafür ist der lichte Querschnitt viel zu klein, und außerdem ist auch die Freihaltung dieses kleinen Raumes von Brenngut nicht gewährleistet. Die Verbrennung des Brennstoffs (z. B. öl) erfolgt vielmehr innerhalb von radialen Kanälen, die in das Gewölbe einmünden. Es sind also diese Kanäle, die in ihrer Gesamtheit den Brennraum darstellen. Ein solcher Schachtofen dient vornehmlich zum Entsäuern von Kalk, ist aber zum Sintern nicht geeignet.
Auch die deutsche Auslegeschrift 1 159 842 zeigt einen solchen Schachtofen mit Kuppel. Die Zuführung des Brennguts erfolgt auch hier durch einen zylindrischen Schacht, der an seinem offenen Bodenende unmittelbar in den darunter befindlichen Raum übergeht, so daß auch hier der Mündungsdurchmesser im Verhältnis zum Durchmesser des erweiterten Schachtteils sehr groß ist. Auch in diesem Fall ist von der Kuppel nur ein schmaler Rand erkennbar. Auch hier bildet sich zwar ein Schüttkegel, jedoch läßt auch dieser infolge des großen Durchmessers der Einlauföffnung nur einen Raum sehr geringen Querschnitts zwischen dem Kegelmantel und der Innenfläche der Kuppel frei. Im übrigen ist auch dieser freie Raum geringen Querschnitts nicht als Brennkammer vorgesehen, und er ist für diesen Zweck tatsächlich ebenfalls gar nicht geeignet. Die Verbrennung des Heizmittels erfolgt vielmehr auch hier im Innern von radialen Röhren. Ausdrücklich ist hervorgehoben, daß die Brennerflammen im Innern dieser Röhren Platz finden müssen und daß diese Röhren die Brennkammern darstellen. Auch hier ist nur eine Entsäuerung des Brennguts möglich, nicht aber eine Sinterung.
Gegenüber den Ausführungsformen nach diesen

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beiden Patentschriften ist es also für den Schachtofen können aber auch gegenüber der genauen tangentia-

gemäß der Erfindung entscheidend, daß der Brenn- len Lage eine gewisse Winkelneigung aufweisen,

raum sich nicht außerhalb des Schachtofens befindet, Durch die Einführung des Brenngases in dieser Rich-

sondem innerhalb der Kuppel des Brennschachts. tung wird dem Brenngas innerhalb des kuppelförmi-

Dieses setzt voraus, daß der Querschnitt des ringför- 5 gen Brennraumes eine bestimmte Strömungsrichtung

migen Raumes, der zwischen dem Kegelmantel und gegeben, so daß verfahrensschädliche Turbulenzen

der Innenfläche der Kuppel frei bleibt, genügend vermieden werden und eine gleichmäßige Beauf-

groß ist, um den Verbrennungsvorgang zu ermögli- schlagung der Oberfläche des Brenngutkegels erzielt

chen, der für eine gleichmäßige Sinterung des Brenn- wird.

guts notwendig ist. Dieser ausreichend große Brenn- io Oberhalb der Kuppel 51 befindet sich die Kalziraum ergibt sich bei dem Schachtofen gemäß der Er- nierkammer 28. Diese ist durch eine konische Erweifindung dadurch, daß die Einlauf öffnung für das terung 29 der zentralen Einlaufdüse 52 gebildet.
Brenngut als Einlaufdüse ausgebildet ist, nämlich mit An die Kalizinierkammer 28 schließt sich nach einem Durchmesser, der im Verhältnis zum Durch- oben die Vorwärmkammer an, die aus drei Teilen messer des Brennschachts entsprechend klein bemes- 15 besteht. Der unterste Teil ist die Verteilkammer 32, sen ist. Nur in diesem Falle kann sich ein einwand- die nach oben offen ist und nach unten in die Kalzifreier Kegel bilden, dessen Mantelfläche einen aus- nierkammer 28 einmündet. Bei dem dargestellten reichenden Abstand von der Innenfläche der Kuppel Ausführungsbeispiel sind mehrere Mündungen voraufweist und dadurch einen Brennraum bildet. Die- gesehen, vor denen in diesem Falle Zugabevorrichses Merkmal, daß der Brennraum sich innerhalb des 20 tungen 30 angeordnet sind, und zwar in Form von Schachtes befindet, nämlich als freier Raum zwi- Schiebern, die hier über Exzenter 37 betätigt werden, sehen dem Kegelmantel des Brennguts und der In- Den obersten Teil der Vorwärmkammer bildet die nenfläche der Kuppel des Brennschachts, ist das ent- Wärmetauscherkammer 33. Zwischen den beiden scheidende Merkmal des Schachtofens gemäß der Teilen befindet sich die Abgaszuführungskammer 35. Erfindung. 25 Diese stellt einen ringförmigen Hohlraum dar, durch

Gemäß weiterer Erfindung ist es vorteilhaft, die den das Brenngut über Durchlässe 34 aus der Wär-

oberhalb der Einlaufdüse angeordnete Kalzinierkam- metauscherkammer 33 in die Verteilerkammer 32 ge-

mer als Behälter auszubilden, der sich in Richtung langt.

nach oben konisch erweitert. Dieser Behälter kann Das Brenngut wird an die Ofenanlage von oben an seinem oberen Ende mit Zugabevorriclitungen für 30 herangeführt und in die Wärmetauscherkammer 33 das Brenngut versehen sein. Soll die Ofenanlage hineingeleitet. Hierzu können bekannte Zuführungsohne diese Zugebevorrichtungen arbeiten, wobei vorrichtungen Verwendung finden, die je nach der dann die Kalzinierkammer ständig gefüllt ist, muß Art und Betriebsweise (Saug- und/oder Druckluft) ein Rundkanal einen Teil der Brenngase unmittelbar des Ofens und je nach der Art des Brennguts ausgeder Vorwärmkammer zuführen. 35 bildet sind. Bei dem zur Veranschaulichung gewähl-

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezug- ten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen genahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausfüh- saugten Ofen. Daher ist an die Wärmetauscherkamrungsbeispiel erläutert. mer 33 eine Zuführungsschleuse 36 angebaut, die

F i g. 1 stellt den oberen Teil des als Ausführungs- gasdicht geschlossen werden kann. Ferner sind Abbeispiel gewählten Schachtofens gemäß der Erfin- 40 gasleilungen 22 vorgesehen, die dazu dienen, die Abdung dar, und zwar in einem durch die senkrechte gase in den Kamin zu leiten. Außerdem ist ein Not-Achse geführten senkrechten Schnitt in Seitenan- kamin 23 mit einer Explosionsklappe 24 vorgesehen, sieht; In der genannten Wärmetauscherkammer 33 wird

F i g. 2 s*ellt einen waagerechten Schnitt durch die das Brenngut mittels der warmen Ofenabgase im GeKuppel dar, und zwar gemäß der in F i g. 1 bezeich- 45 genstrom vorgewärmt,
neten Ebene H-II. Wie schon hervorgehoben, ist es für die Ofenan-

Von dem Schacht 5 des Schachtofens ist in F i g. 1 lage gemäß der Erfindung wesentlich, daß durch die nur der oberste Teil dargestellt, der nach oben in die Kuppel und das Brenngut ein Brennraum 26 b gebilgenannte Kuppel 51 ausläuft. Diese Kuppel kann ge- det wird, der einerseits durch die Oberfläche 26 α des gebenenfalls nach oben birnenförmig über die Wan- 5° Brenngut-Schüttkegels und andererseits durch die Indung des Ofenschachtes erweitert sein. nenfläche der Kuppel 51 begrenzt ist. Innerhalb die-In der Mitte der Kuppel befindet sich die Einlauf- ses Brennraumes 26 b entzünden sich die zugeführten düse 52, deren Mündung gegebenenfalls in mehrere Brenngase, wobei sie mittels des Sauerstoffs der im Durchtrittsöffnungen unterteilt sein kann. Das durch Gegensirom von unten nach üben hindurchströmendiese Einlaufdüse in den Schacht 5 einfallende 55 den Kühlluft unter hoher Temperatur abbrennen, so Brenngut 26 bildet im Hohlraum der Kuppel 51 den daß das Brenngut in einer bestimmten Reaktionstiefe aus F i g. 1 ersichtlichen Kegel. Die Neigung der durchgesintert wird. Hierbei können die Zuführöff-Mantelfläche 26 α dieses Kegels ergibt sich entspre- nungen 27 auch mit besonderen Brennvorrichtungen chend dem natürlichen Böschungswinkel des Brenn- versehen sein. Diese werden insbesondere dann beguts. So wird zwischen dieser Mantelfläche 26 α und 60 nötigt, wenn zur Erzeugung des Brenngases flüssige der Innenfläche der Kuppel 51 ein freier Raum 26 6 Brennstoffe verwendet werden,
gebildet, innerhalb dessen das Verbrennen des Die Anordnung der Kalzinierkammer 28 in der Brenngases erfolgt. Dieser Brennraum 26 b ist das dargestellten und beschriebenen Weise bietet ebenwesentliche Merkmal des Schachtofens gemäß der falls wesentliche Vorteile. Diese Kammer bildet eine Erfindung. 65 in Richtung nach oben anschließende Verlängerung

In der Kuppel 51 sind die Öffnungen 27 zur Zu- der zur Zuführung des Brennguts dienenden Einlaufführung des Brenngases angebracht. Diese Öffnungen düse 52. Die auf diesem Wege aufsteigenden und münden, wie F i g. 2 erkennen läßt, tangential ein, durch die Kalzinierkammer 28 hindurchströmenden

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Abgase bewirken eine starke Verwirbelung der der Verteilkammern 32 mit dem Abgas gewährlei-Brenngutteilchen, die durch die unteren Mündungen stet, wobei das Abgas durch die Beschickung hinder Verteilkammer 32 herabfallen. Infolgedessen fin- durch in die Wärmetauscherkammer 33 gesaugt und/ det bereits an dieser Stelle, während die genannten oder gedrückt wird. Bei größeren Öfen kann diese Teilchen allmählich in die Einlaufdüse 52 absinken, 5 Wärmetauscherkammer ebenfalls in mehrere Einzelein Kalzinierprozeß statt, also schon bevor diese kammern unterteilt sein, wobei jede dieser Einzel-Teilchen in den eigentlichen Sinterraum des Schacht- kammern einer oder mehreren Einzelkammern der ofens gelangen. Verteilkammer 32 zugeordnet ist.

Die Durchlässe 34, die von der Wärmetauscher- Schachtofen gemäß der vorliegenden Erfindung kammer 33 in die Verteilkammer 32 herabführen io sind geeignet zur Durchführung von Verfahren zum und die, wie die Zeichnung erkennen läßt, etwa trich- Brennen und zum Sintern von körnigem, gebrocheterartig ausgebildet sind, stellen Verbindungsele- nem oder geformten Brenngut, beispielsweise Metalimente dar, um die herum freie Räume vorhanden oxyden, Kalkstein, Dolomit, Magnesit oder ähnlisind. Diese freien Räume stehen mit der Abgaszufüh- chen Mineralien in Form von Pellets, Granulaten rungskammer 35 in Verbindung. Hierbei kann die 15 od. dgl.

Verteilkammer 32 bei größeren Öfen in Umfangs- Jede Verteilkammer 32 ist ständig mit Brenngut

richtung in mehrere Einzelkammern unterteilt wer- 26 gefüllt, wobei das Nachfließen in die Kalzinier-

den. Diese Kammern 32 geben also ihren Inhalt an kammer 28 mit Hilfe der Zugabevorrichtungen 30

Brenngut an die Kalzinierkammer 28 ab, wobei die gesteuert werden kann.

etwa vorhandenen Zugabevorrichtungen 30/37 eine 20 Der Schachtofen gemäß der Erfindung, der die besonders gleichmäßige Zugabe über den gesamten Verwendung gasförmiger und flüssiger Brennstoffe Querschnitt erzielen lassen. Die trichterförmigen auch zum Sintern unter voller Ausnutzung der fühl-Durchlässe 34 ermöglichen den Abgasen einen freien baren Wärme gestattet, stellt einen wesentlichen Durchtritt aus dem Ofenraum, so daß sie sich in der technischen Fortschritt dar. Die Sinterung in relati-Abgaszuführungskammer 35 sammeln können. Auf 25 ver Ruhelage bewirkt das Durchsintern unterschiedlidiese Weise wird eine gute Durchgasung und Erwär- eher Körnung zu jedem gewünschten Sinterungsgrad mung des Brennguts in den Verteilkammern 32 er- und führt somit zur Steigerung der Qualität des Endreicht. Produktes. So ergibt sich gleichzeitig eine hohe Ofen-

Die Abgaszuführungskammer 35 ist allseitig ge- leistung, die bisher den Drehrohrofen vorbehalten

schlossen. Dadurch wird eine Zwangsdurchgasung 30 war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schachtofen zum Brennen und Sintern von körnigem, gebrochenem oder geformtem Brenngut mit einem senkrechten Brennschacht, der mit Zuführ- und Abführöffnungen für Brenn- und Abgase versehen ist und oben in einer Kuppel endet, in deren Mitte die Einlauföffnung, für das Brenngut angebracht ist, wobei der Ofenraum oberhalb des Brennraumes eine Kalzinier- und darüber eine Vorwärmzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlairföffnung für das Brenngut (26) als Einlaufdüsc (52) ausgebildet ist, nämlich mit einem Durchmesser, der im Verhältnis zum Durchmesser des Schachtes (5) so klein bemessen ist, daß der Kegel, den das Brenngut unter der Kuppel (51) bildet, zwischen seiner Mantelfläche (26 a) einerseits und der Innenfläche der Kuppel andererseits einen Raum (26 b) frei läßt, der als Brennraum für den in ihn eingeleiteten Brennstoff dient, und daß oberhalb der Kuppel eine Kalzinierkammer (28) und über dieser eine Vorwärmkammer (32, 33, 35) angeordnet ist.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Brenngut überdekkende Kuppel (51) nach oben birnenförmig über die Wandung des Brennschachtes (5) erweitert ist.

3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberhalb der Einlaufdüse (52) der Kuppel (51) angeordnete Kalzinierkammer (28) die Form eines Behälters (29) aufweist, der sich in Richtung nach oben konisch erweitert.

4. Schachtofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkammer (32, 33, 35) aus drei übereinander angeordneten, miteinander in Verbindung stehenden Räumen besteht, von denen der unterste als Verteilkammer (32), der mittlere als Abgaszuführungskammer (35) und der oberste als Wärmetauscherkammer (33) dient, wobei Durchlässe (34) von der Wärmetauscherkammer (33) durch die Abgaszuführungskammer (35) in die Verteükammer (32) führen.

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherkammer (33) an ihrem oberen Ende mit gasdichten Zuführungsschleusen (36) für das Brenngut versehen ist.