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Vorrichtung zum Brennen und Sintern von staubförmigem Gut und Verfahren
zu deren Betrieb Beim Brennen von Zement in einer Anlage, die aus Wanderrost und
Drehrohrofen besteht, wird bekanntlich das Gut in vorgeformter Form, den sogenannten
Granalien, dem Wanderrost aufgegeben. Das Gut ruht auf dem Wanderrost, bis es diesen
verläßt und in den Drehrohrofen gelangt, wo die Entsäuerung beendet und die .Sinterung
durchgeführt wird. Infolge der ruhigen Lagerung des Gutes während des größten Teils
der Wärmebehandlung besitzen die Granahen zum weitaus größten Teil noch ihre ursprüngliche
Form, wenn sie in den Drehrohrofen eintreten. Nur geringfügige Mengen des Gutes
zerfallen bereits auf dem Wanderrost zu Krümeln oder Staub, und auch dies ist meistens
auf Bedienungsfehler beim Betrieb der Anlage zurückzuführen.
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Mit dem Eintritt in den Drehrohrofen werden die Granalien allerdings
mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die durch das Abrollen des Gutes auf der
Drehrohrwandung bedingt sind. Jedoch gelangt das Gut sehr bald in den Bereich der
heißen Brennerflamme, die die einzelnen Gutkörner von außen nach innen fortschreitend
verfestigt, es in harte Klinker verwandelt. Die Folge davon ist, daß auch der Klinker
zum weitaus größten Teil aus kleinen Klümpchen besteht, die der ursprünglichen Granalienform
entspricht. Nur wenig Abrieb befindet sich in Form von Schutt dazwischen. Die weitere
Folge davon ist, daß infolge der gleichmäßigen Stückgröße der einzelnen Klinkerstücke
auch die Vorbedingung für eine gleichmäßige und schnelle Kühlung des Klinkers gegeben
ist. Anlagen, bestehend aus Wanderrost und Drehrohrofen, zeichnen sich daher auch
durch eine gute Wärmewirtschaftlichkeit des zugehörigen Klinkerkühlers aus, zumal
durch das Fehlen übergroßer Klinkerstücke deren Wärmeinhalt im Kühler ja nie vollständig
ausgenutzt wird.
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Nun gab es aber von jeher Drehrohröfen, die nicht mit vorgeformtem
Rohgut, sondern mit Rohmehl, wie es in der Mahlvorrichtung anfällt, beschickt wurden.
Auch moderne Anlagen, die mit einem Vorwärmer ausgerüstet, der nicht als Wanderrost,
sondern als Wärmeaustauscher mit mehreren hintereinandergeschalteten Zyklonen ausgebildet
ist, gehört hierzu. Diese Drehrohröfen haben zwar den Vorteil, daß das Rohgut trocken
aufgegeben werden kann, nicht mit 10°/oWasser angefeuchtet, das bei der Verformung
zu Granalien dem Rohgut beigemischt werden muß, aber dem stehen auch schwerwiegende
Nachteile gegenüber.
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Granalien rollen im Drehrohrofen übereinander ab, wobei die gerade
untenliegenden von dem Drehrohr mitgenommen werden, bis sie an der Reihe sind, abzurollen,
so daß nacheinander jede Granalie einmal von den heißen darüberstreichenden Gasen
bespült wird. Das Rohmehl benimmt sich im Drehrohr ganz anders als die Granalien.
Die einzelnen Mehlteilchen, die bei der Drehung des Rohrs gerade oben angelangt
sind, rollen nicht etwa als einzelne Körner über die anderen hinweg nach unten,
sondern größere Gruppen von Mehlteilchen, die gerade nebeneinanderliegen, kommen
gemeinsam ins Gleiten, sie rutschen gemeinsam auf dem darunterliegenden Mehl ab,
wobei die einzelnen Mehlkörnchen jeder Gruppe ihre Lage zu benachbarten Mehlkörnchen
nicht ändern. Auch die Gruppe als solche rollt nicht etwa auf dem untenliegenden
Mehl ab, sondern sie gleitet darüber hinweg, immer dieselbe Seite den darüberhinwegstreichenden
Gasen darbietend.
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Die Folge davon ist, daß das Mehl in bei weitem nicht so guter Vorbereitung
in, den Sinterbereich des Drehrohrs gelangt, als dies bei Granalien der Fall ist.
In der Sinterzone selbst entstehen auf der Oberfläche der Rohmehlfüllung zunächst
kleine, bereits zusammengesinterte Körner, an denen noch nicht gesintertes Mehl
anbackt, so d.aß die ursprünglichen Körner zu großen ,Sinterknollen anwachsen. Aus
der Sinterzone des Ofens gelangt daher ein Klinker, dessen Körnung zwischen 0 und
etwa 100 mm schwankt gegenüber etwa 5 bis 25 mm beim Wanderrost-Drehrohrofen bzw.
beim Drehrohrofen mit Granalienbeschickung.
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Die großen Klinkerstücke, die in erheblicher Zahl beim rohmehlbeschickten
Drehrohrofen anfallen, können aber im Kühler nicht schnell genug ihre Wärme an die
Kühlluft abgeben, da ihre spezifische Oberfläche nur gering ist. Aus diesem Grunde
verlassen
die groben Klinkerstücke den Kühler mit noch erheblicher
Temperatur. Der wärmewirtschaftliche Wirkungsgrad des Kühlers ist also schlechter
und der notwendige Wärmeaufwand beim rohmehlbeschickten Drehrohrofen entsprechend
höher. Daran ändert sich auch nichts, wenn der rohmehlbeschickte Ofen einen guten
Rohmehlvorwärmer besitzt. Es ist eben der geringere Kühlerwirkungsgrad, der infolge
der unterschiedlichen Klinkerkörnung den Wärmeaufwand erhöht.
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Hinzu kommt noch, daß auch die Klinkerqualität sehr unterschiedlich
ist. Denn es ist unmöglich, einen vollkommen gleichförmigen Brand zu erzielen, wenn
der Klinker in so weiten Grenzen in seiner Korngröße schwankt. So haben Untersuchungen
ergeben, daß die groben Klinkerstücke überbrannt sind, Stücke mittlerer Größe richtig
gebrannt sind und das feine Klinkergut viel Schwachbrand enhält. Das erscheint zunächst
merkwürdig, leuchtet aber sofort ein, wenn man sich klarmacht, daß vermöge der drehenden
Bewegung des Ofens das Gut in der Sinterzone abrollt und auf der Böschung des sich
abrollenden Gutes immer die gröberen Klinkerkugeln sich auf der Oberfläche des Gutes
befinden und hier am meisten mit der Flamme in Berührung kommen.
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Der Drehrohrofen ist daher bei rohmehlbeschickten Brenneinrichtungen
für die Gewinnung von gleichmäßig gebranntem Klinker nicht gut geeignet.
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Die Erfindung schlägt daher vor, für solche Anlagen als Fertigbrenn-
bzw. Sintereinrichtung einen schräg gelagerten, mit erhöhtem Rand versehenen Drehteller
zu benutzen. Solche Drehteller sind bisher als Granulierteller in Gebrauch. Sie
zeichnen sich dadurch aus, daß sie ein sehr gleichmäßiges Granulat erzeugen, ein
Granulat, dessen einzelne Granalien nahezu sämtlich gleich groß und gleich fest
sind.
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Bei aus einer Drehtrommel bestehenden Granuliereinrichtungen wandert
das Gut mit annähernd gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Trommel. Etwa sich
vorzeitig bildende größere Granalien eilen allerdings vor und verlassen die Granuliertrommel
schneller, aber das übrige Gut wird nicht etwa so lange in der Trommel festgehalten,
bis es zu Granalien verarbeitet ist, sondern es gelangt einfach nach einer gewissen
Zeit aus der Trommel, gleichgültig, wie weit die Granalienbildung fortgeschritten
ist.
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Ein Granulierteller dagegen arbeitet grundsätzlich anders. Die aus
dem Mehl gebildeten Granalien sammeln sich an der Oberfläche des Mehls, und zwar
die größeren über den kleineren, die noch nicht genügend angewachsen sind. Die größeren
fertig ausgebildeten Granalien gelangen daher jeweils zum Austrag, während die kleineren
und das Mehl so lange im Teller verbleiben, bis sie ebenfalls zu größeren Granalien
herangewachsen sind.
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Für das Arbeiten eines solchen schräg gestellten Drehtellers als Sintereinrichtung
liegen aber dieselben Voraussetzungen vor. Auch hier gelangt das Gut als Mehl auf
den Teller. Infolge der Beheizung durch die Brennerflamme bilden sich nun zunächst
kleine Granalien aus gesintertem Gut, die auf dem Mehl abrollen. Die bereits gebildeten
Granalien liegen also oben und sind daher der Flamme am stärksten ausgesetzt, weit
mehr als das darunterliegende Mehl. Das Sintern ist nun aber bekanntlich ein beginnendes
Schmelzen, d. h., die gebildeten Granalien sind etwas klebrig. Beim Abrollen auf
dem Mehl nehmen sie daher etwas von dem Mehl auf, das außen an ihnen anbackt. Die
in dieser Weise wachsenden Granalien liegen wieder zuoberst in dem Teller. Die jeweils
größten Granalien werden daher zuerst ausgetragen.
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Der schräg liegende Drehteller ist daher vorzüglich dazu geeignet,
gesinterte Granalien gleicher Korngröße zu erzeugen. Wie oben aber bereits dargelegt
worden ist, sind gleich große Sinterstücke die wichtigste Voraussetzung für eine
gleichmäßige Kühlung des Sintergutes und für einen guten wärmewirtschaftlichen Wirkungsgrad
des Kühlers sowie schließlich auch für die Güte des erzeugten Klinkers.
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Um die Arbeit des Drehtellers zu erleichtern, ist es zweckmäßig, die
Arbeit des Entsäuerns möglichst vollständig in den vorgeschalteten Zyklonen zu bewirken.
Dann bleibt für den Teller nur oder fast nur die Sinterung übrig. Keinesfalls darf
es vorkommen, daß die Sinterung schon im letzten Zyklon beginnt. Dann würde es zu
Anbackungen des Gutes an den Wandungen dieses Zyklons kommen und damit zu schweren
Störungen des Betriebes. Praktisch wird man also so vorgehen, daß ein geringer Teil
der Entsäuerungsarbeit und das Sintern auf dem Teller stattfindet.
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Bei aus mehreren Zyklonen und einem Drehrohrofen bestehenden Anlagen
ist man bisher meist umgekehrt vorgegangen. Man hat den Zyklonen fast nur die Arbeit
des Anwärmens bis auf die Entsäuerungstemperatur übertragen. Die gesamte oder fast
die gesamte Arbeit des Entsäuerns und Sinterns erfolgte in dem Drehrohrofen. Man
hatte für diese Verteilung der Gesamtarbeit auch einleuchtende Gründe. Da staubförmiges
Gut im Drehrohrofen nur langsam und unregelmäßig erwärmt wird, mußte man mit Recht
befürchten, daß in einem kurzen Drehrohrofen, wie er für die Sinterung allein durchaus
ausreicht, infolge der kurzen Verweilzeit und der unregelmäßigen Erwärmung des Gutes
gelegentlich ungesintertes Gut den Drehrohrofen verläßt. Um diese Gefahr zu bannen,
sah man einen längeren Drehrohrofen vor. Dann blieb aber für die vorgeschalteten
Zyklone nur oder fast nur noch die Arbeit des Anwärmens übrig.
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Da ein Drehteller als Sintereinrichtung ungleich kleiner ist als ein
Drehrohrofen gleicher Leistung, insbesondere ein längerer Drehrohrofen, ist die
Vorrichtung nach der Erfindung erheblich kompakter als die bekannten Anlagen mit
Zyklonen und Drehrohrofen, auch dann, wenn man berücksichtigt, daß die Zahl der
Zyklone etwas vermehrt werden muß. Der Drehrohrofen ist eben für staubförmiges Gut
ein schlechter Übertrager der Wärme. In einem Zyklon dagegen wird jedes einzelne
Staubkorn von den Gasen umspült, so daß die Übertragung der Wärme außerordentlich
schnell erfolgt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt.
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Die Vorwärmer 1 und 2 und der für die Entsäuerung bestimmte Zyklon
3 sind senkrecht übereinander angeordnet. Mit 4 ist der Sinterteller und mit 5 der
Kühler bezeichnet. Der Kühler ist als Schachtkühler ausgebildet, arbeitet also nach
dem Gegenstromprinzip, das bekanntlich den höchsten Wärmewirtschaftlichkeitsgrad
aufweist. Einen Schachtkühler zu benutzen, ohne Betriebsstörungen befürchten zu
müssen, kann man sich im vorliegenden Falle leisten, da das zu kühlende Gut eine
sehr gleichmäßige Stückgröße aufweist. Selbstverständlich kann jedoch auch eine
andere Kühlerart, z. B. ein Rostkühler, verwendet werden.
Die Kühlluft
wird in dem Gebläse 6 erzeugt, die Erstluft für den Brenner 8 in dem Gebläse 7.
Durch das Gebläse 9 werden die Abgase aus der Anlage hinausgesaugt. Bei 10 wird
der Brennstoff dem Brenner zugeführt. Die Brennerflamme ist auf das Gut auf dem
Teller 4 gerichtet. Sie umspült in erster Linie die oben befindlichen Teile
des Tellerinhalts, also die bereits gebildeten oder in Bildung befindlichen Sintergranalien.
Die aus dem Kühler oben abströmende. Luft dient wie üblich als Zweitluft für den
Brenner. Sie wird durch die Brennerflamme abgelenkt und auf das Gut im Teller geführt.
Die Abgase des Brenners entweichen durch die Leitung 11, welche tangential in den
Zyklon 3 mündet. Sie entweichen aus diesem durch den axial angeordneten Rohrstutzen
12. Das bereits auf Entsäuerungstemperatur vorgewärmte Gut gelangt durch den Rohrstutzen
13, der dicht neben dem Abgasstutzen 12 angeordnet ist, in den Zyklon 3. Es wird
von den tangential einströmenden Gasen mitgerissen und schlägt sich an der Wandung
des Zyklons 3 nieder, um von dort der Aufgabeschurre 14 für den Teller zuzugleiten.
Der Zyklon 3 ist mit einer feuerfesten Ausmauerung ausgekleidet, um Wärmeverluste
nach außen möglichst zu vermeiden.
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Die Vorwärmer 1 und 2 sind nach einem Prinzip gebaut, das Gegenstand
einer älteren Erfindung ist. .Sie besitzen parallel zu ihrer Außenwandung eine zweite
Wandung 15. Durch den Zwischenraum zwischen diesen beiden Wandungen gelangen die
aus dem Stutzen 12 kommenden Abase des Zyklons 3, um durch die tangential mündende
Öffnung 16 in das Innere des Vorwärmers 2 einzutreten. Hier treffen sie auf das
durch den Stutzen 13' eintretende, bereits teilweise vorgewärmte Gut, verwirbeln
es und geben dabei einen Teil ihrer Wärme an dieses Gut ab, es etwa bis auf Entsäuerungstemperatur
erwärmend. Das Gut schlägt sich an der Wandung 15 nieder und gleitet dem Aufgabestutzen
13 zu.
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Der Vorwärmer 1 ist nach demselben Prinzip wie der Vorwärmer 2 gebaut.
Die Zwischenwandung ist mit 15', die Aufgabe für das Rohmehl mit 13" bezeichnet.
Selbstverständlich können statt der gezeichneten Vorwärmer auch die sonst üblichen
Zyklonvorwärmer verwandt werden, jedoch müssen dann die Vorwärmer versetzt zueinander
angeordnet werden, und es sind zusätzliche Rohrleitungen für .die Führung der Gase
von einem Vorwärmer zum andern erforderlich. Mit 17 ist die Gutaustragschleuse für
den fertiggekühlten Klinker bezeichnet. Die Vorteile der Erfindung gegenüber einem
Drehrohrofen mit vorgeschalteten Zyklonen als Vorwärmer sind, noch einmal zusammengefaßt,
folgende: 1. Trotz Aufgabe des Gutes in Form von Rohmehl wird ein Klinker erzeugt,
der eine sehr gleichmäßige Körnung aufweist; 2. der Klinker ist sehr gleichmäßig
gebrannt; 3. infolge der gleichmäßigen Körnung des Klinkers ist der Kühlerwirkungsgrad
sehr hoch.