Verfahren zur Erhitzung von festem oder dickflüssigem Material und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhitzung von festem oder dickflüssigem Material unter Wärmeaus tausch mit einem (gasförmigen oder flüssi gen) Zirkulationsmittel. Es wurde gefunden, dass die Wärmeübertragung von einem sol chen Mittel zu einem dieses umgebenden, festen Körper begünstigt wird, wenn der feste Körper veranlasst wird, Schüttel- oder Vibrationsbewegungen auszuführen.
Von dieser Erfahrung wird gemäss der vorliegenden Erfindung in der Weise Ge brauch gemacht, dass die Erhitzung des Ma terials während des Vorschubes des Materials auf mindestens einem Herd erfolgt, dem eine solche Schüttel- oder Vibrationsbewegung er teilt wird, dass sie auf das Material vorschie bend wirkt, während Wärmeübertragung zwischen dem behandelten Material und einem Zirkulationsmittel stattfindet, welches darunter angeordnete Leitungen durchströmt.
Das temperaturregulierende Mittel kann in gewissen Fällen die Aufgabe haben, wäh- rend einer Stufe der Behandlung die Tempe ratur des Materials, das erhitzt wird, zu er höhen. Wenn man ein Material erhitzt, das bei niedriger Temperatur die Neigung hat, an dem Herd zu kleben, kann es höchst er wünscht oder notwendig sein, den oder die Herde, auf welchen das Material bei niedri ger Temperatur verschoben wird, durch das Mittel zu erhitzen, das die Rohre oder Ka näle durchströmt und das beim Passieren anderer Herde selbst erhitzt wird.
Bei der Erhitzung von mehreren Materia lien brennt das Material bei höherer Tem peratur leicht an den Herd fest, der zur Ver meidung hiervon abgekühlt werden soll. Es kann auch, wenn die Behandlung bei hoher Temperatur erfolgen soll, oder wenn das Ma terial verbrannt werden soll, schwer oder un möglich sein, ein geeignetes Herdmaterial zu finden, das erforderliche Widerstandskraft bei so hoher Temperatur besitzt. In solchen Fällen ist eine Kühlung von grossem prak tischen Wert, Wenn das Material nicht brennbar ist, er folgt die Erhitzung entweder durch Wärme- übertragung von dem Zirkulationsmittel oder durch heisse Gase, die mit dem Material in Berührung gebracht werden.
Die Schüttel- und Vibrationsbewegungen haben Bedeutung nicht nur für die Wärme- übertragung und den Vorschub des Materials, sondern auch dafür, dass die Erhitzung durch gegenseitige Lageveränderung der Material teilchen lebhafter wird. Ausserdem bewirken diese Bewegungen eine Vermeidung von Un regelmässigkeiten in der Stärke der Material schicht; man erhält eine gleichförmige Ver teilung des Materials auf die Herde.
Die Wärmeübertragung auf das gasför mige oder flüssige Zirkulationsmittel kann auf mehrere verschiedene Weisen ausgenutzt werden.
Die Erfindung kann mit Vorteil sowohl für die Erhitzung von Wasser, sei es, dass dies im Zusammenhang mit Dampferzeugung erfolgt oder nicht, als auch für Dampfbil dung und auch für Trocknung und/oder Über hitzung von Dampf, vorzugsweise unter einem höheren Druck als 6 atm., verwendet werden. Der Dampf kann nach der Behand lung nach einem Dampfkessel oder einem andern Apparat, wo seine Wärme ausgenutzt wird, geleitet werden.
Bei Erhitzung von Wasser im Zusammen hang mit der Erzeugung von Dampf wird gegebenenfalls von einem Dampfkessel kom mendes Wasser veranlasst, unter Druck durch die Rohre oder Kanäle zu strömen. Das Was ser kann nach der Erhitzung nach einem Dampfkessel geleitet werden, und, wenn das Wasser von einem Dampfkessel zugeführt worden ist, kann es zweckmässig nach dem selben Kessel zurückgeführt werden.
Mit grossem Vorteil werden Wasser und/ oder Dampf in sämtlichen hier oben an gegebenen Fällen von einer Verteilerkammer durch zwei oder mehrere Rohre zu einer andern Kammer geleitet. Hierbei wird das Verfahren gemäss der Erfindung zweckmässig derart verwendet, dass durch mehrere parallel gekuppelte Rohre eine möglichst gleich grosse Menge von Wasser undloder Dampf zum Durchströmen sämtlicher Rohre gebracht wird.
In mehreren Fällen ist es vorteilhaft, dass die Verbrennung des Materials in zwei oder mehreren Stufen derart erfolgt, dass das Ma terial, nachdem es über einen Herd oder eine Gruppe von Herden vorgeschoben worden ist, über noch einen oder mehrere Herde oder gegebenenfalls von einem höher liegenden Herd zu einem darunterliegenden Herd ge führt wird. Hierbei kann, wenn dies erforder lich ist, das Material, das über einen oder mehrere Herde oder Gruppen von Herden, durch welche Wasser und/oder Dampf ge leitet werden, geführt worden ist, auf einem Herd, durch welchen Luft geleitet und da bei vorgewärmt wird, völlig verbrannt wer den.
Die dabei vorgewärmte Luft wird zweckmässig als Verbrennungsluft bei wei terer Verbrennung von anderem Material in derselben Weise benutzt, um die Verbren nung und die Erhitzung des Wassers und/oder des Dampfes zu befördern.
Es hat sich im allgemeinen vorteilhaft ge zeigt, dass die Herde eine Vibrationsbewe- gung erhalten mit einer Schwingungszahl, die höher als ?00 pro Minute ist: In gewissen Fällen ist es zweckmässig, die Schwingungs zahl<B>1000</B> bis 1100 oder noch mehr betragen zu lassen.
Durch Verwendung des Verfahrens ge mäss der Erfindung gewinnt man auch den Vorteil, dass bei Verbrennung von dickflüssi gem Material Schlacke und Flugasche in er heblich geringerem Grade an dem Herd sitzen bleiben, als wenn dieser stillstehend wäre: Das Verfahren gemäss der Erfindung kann z. B. mit Vorteil im Zusammenhang mit Ein- dampfung und Verbrennung von Ablauge, insbesondere in der Zelluloseindustrie und vorzugsweise der Sulfatzelluloseindustrie ver wendet werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrich tung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die aus einem oder mehreren Herden in Form von Rohren besteht, durch welche ein Zirkulationsmittel, z. B. Wasser und/oder Dampf, strömt, und die eine schüt telnde oder vibrierende Bewegung erhalten sollen.
Die Rohre können dabei wenigstens --nnä.hernd parallel angeordnet sein. Ge wöhnlich gibt man den Röhren wenigstens in denjenigen Teilen, die das Material tra gen, eine waagrechte oder annähernd waag rechte Lage. Es ist zweckmässig, die Rohre an einem Dampfkessel anzuschliessen. In diesem Falle kann die Vorrichtung gemäss der Erfindung mit Vorteil aus einer Ver teilerkammer, die an einen Dampfkessel an geschlossen ist, und einer Anzahl von längs verlaufenden Rohren, die mit einem Ende an diese Verteilerkammer angeschlossen sind, und ferner aus einer zweiten Verteilerkam mer, an die die andern Enden der Rohre an geschlossen sind, bestehen. Die letztgenannte Verteilerkammer ist dann an denselben oder an einen andern Dampfkessel angeschlossen.
Um dabei die möglichst gleichförmige Ver teilung von Wasser undloder Dampf auf die verschiedenen Rohre zu erhalten, kann man in diesen Verengungen Drosselflansche oder andere ähnliche Organe anordnen. Eine solche gleichförmige Verteilung kann in mehreren Fällen auch dadurch bewirkt werden, dass den Rohren ein verhältnismässig kleiner Quer schnitt gegeben wird, oder dadurch, dass sie zu einem grösseren oder kleineren Teil ihrer Längserstreckung einen kleineren Querschnitt haben.
Da in mehreren Fällen ein Teil jedes Rohres die Form eines Krümmers besitzt, der eine elastische Verbindung mit einer an den Vibrationen nicht teilnehmenden Verteiler kammer darstellt, kann es besonders zweck mässig sein, dass gerade dieser Teil jedes Rohres mit kleinerem Querschnitt ausgeführt wird, wobei grössere Elastizität der Verbin dung erhalten wird. Um die Strömung von Wasser und/oder Dampf durch die Rohre zu bewirken oder zu befördern, können diese mit einem oder mehreren diesem Zweck dienenden Organen, z. B. Pumpen, in Verbindung stehen.
Die Vorrichtung kann derart aus geführt sein, dass entweder die eine oder beide Verteilerkammern fest verankert sind und somit nicht an der Schüttel- oder Vibrations- bewegung teilnehmen. Die Rohre müssen in diesem Falle unter Vermittlung von bieg samen Verbindungen an den an der Vibra- tionsbewegung nicht teilnehmenden Einlass für Kühlmittel angeschlossen sein.
Um eine möglichst vorteilhafte Schüttel- oder Vibrationsbewegung zu erhalten, ist es zweckmässig, dass diejenigen Teile der Vor richtung gemäss der Erfindung, die eine solche Bewegung erhalten sollen, federnd unterstützt oder elastisch, z. B. in Federn, aufgehängt sind. Man kann dabei eine aus schliesslich elastische Aufhängung haben und die Vibrationsbewegung derart übertragen, dass alle Punkte der vibrierenden Teile eine geschlossene Kurvenlinie beschreiben. Dies kann z.
B. durch eine Unbalanz der Eg- zentervorrichtung oder auf elektromagneti schem Wege bewirkt werden. Die Vibrations- bewegung kann indessen auch die Form einer geraden Linie oder einer andern nicht ge schlossenen Linie haben. Ausser der Vibra- tionsbewegung können die Herde auch noch eine andere Bewegung ausführen, die z. B. eine Reinigung bezweckt. Zu diesem Zwecke oder zwecks gleichförmiger Verbreitung des Materials können auch besondere bewegliche Organe angeordnet sein.
Das Wasser undloder der Dampf können, wie oben angegeben, auf die verschiedenen Rohre mittels Pumpen verteilt werden. Dabei wird vorteilhafterweise dafür gesorgt, dass der Druck soviel niedriger ist als der Druck in der Verteilerkammer, dass eine genügend gleichmässige Verteilung unter allen vorkom menden Betriebsverhältnissen stattfindet.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind teil weise im Schnitt einige Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäss der Erfindung ver anschaulicht. Fig. 1 zeigt im senkrechten Schnitt einen Dampfkessel kombiniert mit einem vibrierenden Feuerungsapparat und Fig. 2 eine andere Dampfkesselkonstruktiou mit vibrierendem Rost, ebenfalls im senkrech ten Schnitt.
Fig. ä ist ein senkrechter Schnitt eines Rostofens mit vibrierenden Herden, und Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3. Entsprechende Teile haben die selben Bezeichnungen in den verschiedenen Figuren.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrich tung besteht der Feuerungsapparat aus par allelen Stahlrohren 1, die mit ihren Enden an Kammern 2 und 3 angeschlossen sind. Die Rohre 1 sind mittels Federn 4 und 5 federnd unterstützt und stehen in Verbindung mit einem Vibrationsapparat 6, der auch federnd unterstützt ist. Die Rohre 1 erhalten somit eine vibrierende Bewegung in durch die Längsachsen der Rohre gehenden, senkrech ten Ebenen. Unter den Rohren ist ein Ka sten 7 angebracht, der mit einem Einlass 8 versehen ist, durch welchen, z.
B. mittels eines Gebläses, Verbrennungsluft eingeführt wird, die zwischen den Rohren emporströmt. Das zu behandelnde Material, z. B. ein gedickte Sulfatablauge, wird durch den Trichter 9 eingeführt und über die Rohre 1 in der in Fig. 1 durch einen Pfeil angegebe nen Richtung durch die Vibrationsbewegun- gen vorgeschoben. Wasser von dem untern Kessel 10 wird durch die Leitung 11 über die Pumpe 12 nach der Verteilerkammer 2 geführt.
Zur Bewirkung einer gleichmässigen Verteilung des Wassers auf die Rohre 1 sind die an die Verteilerkammer 2 angeschlosse nen Rohrteile 13 mit kleinerem Querschnitt als die Rohre 1 selbst ausgeführt. Das Was ser geht dann durch die Rohre 1 und die Kammer 3 durch die Leitung 14 nach dem obern Kessel 15. In dem vorliegenden Falle nimmt der Kasten 7 an den Vibrationen teil, aber er kann auch unter den Rohren fest an gebracht sein. Die Kammern 2 und 3 sind in der gezeigten Ausführungsform fest ver ankert, können aber auch derart angeordnet sein, dass sie zusammen mit den Rohren 1 vi brieren. Es ist auch möglich, zu veranlassen, dass das Wasser durch Selbstzirkulation vor wärts strömt, wodurch die Pumpe 12 über flüssig wird.
Die Rohre 1 sollen vorzugs weise verhältnismässig kleinen Querschnitt haben, da die Elastizität dadurch grösser wird, was in dem vorliegenden Falle von Be- deutung ist, da sie mit den Kammern 2 und 3 fest verbunden sind: Die Elastizität wird weiter dadurch erhöht, dass die Rohrkrümmer 13 kleineren Querschnitt haben als die Rohre 1 selbst.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Kesselkon struktion ist der Feuerungsapparat in un gefähr derselben Weise wie in Fig. 1 aus geführt. Die Kammern 2 und 3 sind jedoch hier an derselben Endpartie der Rohre 1 ge legen. Diese erstrecken sich von der einen Kammer zu dem Trichter 9, wo sie in Bügel form umgebogen sind, und gehen dann nach der Kammer 3 zurück, wovon das verwendete Kühlmittel, Wasser und/oder Dampf, weg geleitet und auf geeignete Weise ausgenützt wird.
Der in Fig. 3 und 4 gezeigte Rostofen be steht aus einem senkrechten Schacht mit rechteckigem Querschnitt 40, dem das zu röstende Material von oben mittels des För derers 41 zugeführt wird, von dem das Gut über einen Deckel 42 mit einem Gegen gewicht 43 herunterfällt. Die Herde sind aus Rohren 44 gebildet, die von zwei Verteiler kästen 45 ausgehen, die unten im Schacht an gebracht sind, und zwar je einer an jeder von zwei gegenüberstehenden, senkrechten Schachtwänden, indem die Rohre 44 zunächst der Wand ein Stück folgen und dann senk recht zu dieser Wand abgebogen und zur ge genüberstehenden Wand geführt sind, der sie dann ein Stück folgen,
worauf sie wiederum senkrecht abgebogen und zu der erstgenann ten Wand zurückgeführt sind usw. Die waag rechten Rohrteile bilden die Herde und jedes zweite Rohr in jedem Herd geht von demsel ben Verteilerkasten aus. Die Rohre 44 mün den in dem obersten Teil des Schachtes in zwei Verteilerkästen 46; von welchem das Mittel, welches die Rohre durchströmt hat, durch die Rohre 47 und 48 weggeleitet und dann für Erhitzungszwecke ausgenutzt wird. Sämtliche Herde sind somit aus ein und dem selben Rohrsystem gebildet, das gleichzeitig die Schachtwände kühlt.
Die Herde neigen sich von den Schachtwänden nach einwärts gegen die Mitte des Schachtes; die Neigung kann schwanken, so dass nicht sämtliche Herde dieselbe Neigung haben. Die Rohre 47 und 48 sind an ihrem obern Teil mit Flan schen 49 versehen und von Schraubfedern 51 umschlossen, welche zwischen den Flanschen 49 und Balken 50 eingespannt sind, so dass das ganze Rohrsystem mit Herden und Ver teilerkästen federnd aufgehängt ist.
Das Rohrsystem erhält eine schüttelnde oder vi brierende Bewegung mittels eines federnd unterstützten Vibrators 52. Das Kühlmittel, das zweckmässig aus Wasser besteht, wird den Verteilerkästen 45 durch das Rohr 59 zu geführt.
Das Material, das behandelt werden soll, z. B. Schwefelkies, wird dem Schacht auf dem Förderer 41 zugeführt und fällt auf den obersten Herd herunter. Infolge der vibrie renden Bewegung der Herde und deren ab wechselnd gegensätzlichenNeigung wird das Gut auf jedem Herd senkrecht zu der Längs richtung der Rohre nach dem Barunterliegen den Herd herunter befördert. Das Gut wird schliesslich durch den Auslass 53 weggeleitet. Verbrennungsluft wird durch den Einlass 54 und ferner von dem Rohr 55 durch die in der Schachtwand angeordneten Öffnungen 56 (Sekundärluft) zugeführt. In der Schacht wand sind Schauöffnungen 57 vorgesehen.
Die Röstgase gehen durch den Fuchs 58 ab, der unter dem Förderer 41 angebracht ist, so dass das von diesem zugeführte Gut vor- eewärmt wird.