DE1198795B - Vorrichtung zum Brennen, Roesten, Sintern von staub- oder griessfoermigem Gut in derSchwebe und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1198 795
P 25515IV a/12 g
12. August 1960
19. August 1965

In allen den Fällen, in denen Gut, das einer Wärmebehandlung zu unterwerfen ist, staubförmige oder feinkörnige Gestalt hat, ist es erwünscht, das Gut in dieser Gestalt der Wärmebehandlung zu unterziehen, also ihm nicht vor der Wärmebehandlung erst eine andere Gestalt zu geben, es zu größeren Körnern zu granulieren u. dgl.

Es ist bekannt, Zementrohmehl, Erzstaub und verschiedene chemische Stoffe in der Schwebe zu brennen, indem man z.B. diese Stoffe während ihres freien Falles durch entgegenströmende heiße Gase der Wärmebehandlung unterzog. Eine so durchgeführte Wärmebehandlung erfordert jedoch sehr geringe Gasgeschwindigkeiten (damit das Gut nicht von den Gasen mitgerissen wird) und daher entsprechend große Wärmebehandlungsräume.

Es ist weiterhin bekannt, das feinkörnige Gut einem schnellfließenden Gasstrom beizumischen. Gut und Gas flössen dann im Gleichstrom, das Gut wurde während dieses Fließens der Wärmebehandlung unterzogen, und anschließend wurden die beiden Stoffe in einem dahintergeschalteten Zyklon od. dgl. wieder getrennt. Dieses Verfahren arbeitet mit großen Gasgeschwindigkeiten, erfordert daher nur verhältnismäßig kleine Abmessungen der Wärmebehandlungseinrichtung, aber das Gleichstromverfahren hat bekanntlich, wärmewirtschaftlich gesehen, einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Um diesem Nachteil wenigstens teilweise abzuhelfen, hat man auch schon vorgeschlagen, mehrere solcher Aggregate einschließlich der zugehörigen Zyklone hintereinanderzuschalten. Abgesehen davon jedoch, daß ein erträglicher wärmewirtschaftlicher Wirkungsgrad nur bei Hintereinanderschaltung einer größeren Anzahl solcher Aggregate zu erwarten ist, wächst damit gleichzeitig der Platzbedarf für die Wärmebehandlungsvorrichtung, so daß der Hauptvorteil der kleinen Abmessungen der Vorrichtung wieder verlorengeht.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Umsetzung gasförmiger Stoffe mit festen feinverteilten Stoffen bekanntgeworden, die aus einer einseitig geschlossenen, zylindrischen Mischkammer besteht, in die axial in der Mitte ihrer Stirnwand Reaktionsstoffe eingeführt werden. Für die Zufuhr eines weiteren Reaktionsstoffes ist eine tangential am Umfang einmündende Leitung vorgesehen. Die Mischkammer ist unter Belassung eines ringartigen Rückführungskanals mit einem am unteren Ende konischen, nach innen bis nahe zur Wandung der Mischkammer eingezogenen, zylindrischen Gehäuse umgeben, wobei zwischen Mischkammerwandung und eingezogenem Ende des Vorrichtung zum Brennen, Rösten, Sintern von
staub- oder grießförmigem Gut in der Schwebe
und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung

Anmelder:

Polysius G. m. b. H.,
Neubeckum, Graf-Galen-Str. 17

Als Erfinder benannt:

Otto Heinemann, Neubeckum

zylindrischen Gehäuses ein Ringspalt verbleibt. Der Rückführungskanal ist an der Stirnseite der Mischkammer radial umgelenkt und mündet schließlich als die axiale Zufuhrleitung umgebender Ringspalt wieder in die Mischkammer. Durch eine weitere an der Stirnwand des zylindrischen Gehäuses einmündende Zuleitung werden katalytische Feststoffe in den radialen Teil des Rückführungskanals eingegeben. Diese Vorrichtung ist nur für die Verbrennung bzw. Vergasung von Feststoffen geeignet, jedoch nicht für die Durchführung eines Brenn-, Rost- oder Sinterverfahrens, bei dem das zu behandelnde Gut während der Behandlung seinen festen Zustand behalten soll.

Nach einem weiteren Vorschlag ist eine Vorrichtung zum Behandeln pulverförmigen Guts mit einem gasförmigen Mittel geschaffen worden, bei der in einer flachen zylindrischen Behandlungskammer mit vertikaler Achse, an dessen Umfang das Behandlungsmittel über einen Zuführungsstutzen tangential einmündet. Durch eine zentrale Öffnung seines Bodens ist eine Zerstäuberdüse in den Behandlungsraum geführt, deren Mündung einer mit der Zerstäuberdüse gleichachsigen Gutzuteilschnecke zugekehrt ist, die durch einen Trichteransatz seiner Deckplatte in den Behandlungsraum hineinragt. Der ebene, mit Austragsschlitzen für das behandelte Gut versehene Boden der Behandlungskammer nimmt ein den unteren Teil der Zerstäuberdüse koaxial umschließendes Abführungsrohr für das gebrauchte Behandlungsmedium auf. Das Behandlungsgas strömt an der Zerstäubungsstelle das zu behandelnde Gut erfassend, auf einer spiraligen Bahn durch den Behandlungsraum. Da in diesem eine kleine Eintrittssog 657/417

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Öffnung einer großen Austrittsöffnung für das zu be- Gemäß einem weiteren Erfindungsschritt durchhandelnde Gut gegenübersteht und im Boden der brechen die Brenner in einer Entfernung von etwa Kammer das Behandlungsgas zum Abführungsrohr einem halben Kammerradius die Stirnwände der abströmt ist der Verwirbelungseffekt verschlechtert Kammer.

und die Behandlung des Guts unvollkommen und 5 Vorzugsweise sind die Brenner dabei so auszubil-

nur sehr kurz. Deshalb ist auch diese Vorrichtung den, und es ist ihnen zusammen mit dem Brennstoff

für eine thermische Behandlung feinkörniger Stoffe eine solche Primärluftmenge zuzuführen, daß die

praktisch unbrauchbar. Zündung bereits in ihnen und außerhalb der Kammer

Es ist schließlich eine Vorrichtung zum Durch- erfolgt.

führen chemischer und physikalischer Reaktionen io Hierbei wird das in die Kammer eingebrachte Gut zwischen Gasen und feinverteilten Stoffen bekannt- vom Behandlungsgas in kreisende Bewegung versetzt, geworden, die aus einer geschlossenen Kammer mit gelangt dabei unter die Einwirkung der Zentrifugalim Oberteil kegeligem, im Unterteil zylindrischem kraft und legt einen spiralförmigen Weg in Richtung Querschnitt besteht und schmal im Verhältnis zu auf die den Kammerumfang bildende zylindrische ihrem Durchmesser ist. Der zylindrische Querschnitts- 15 Außenwand der Kammer zurück,
teil der Kammer ist von radial ringförmig angeord- Durch Wahl der Größe der Gaseintritts- und Gasneten Leitblechen umschlossen, die mit ihrem äußeren austrittsöffnungen sowie der Gaseintrittsgeschwindig-Ende in eine die Kammer außen begrenzende Zu- keit hat man es weitgehend in der Hand, die Geführungsleitung für ein Behandlungsgas hinein- schwindigkeit des kreisenden Gasstroms im Innern reichen. Eine Zubringevorrichtung für den feinkör- 20 der zylindrischen Kammer zu beeinflussen. Bei einer nigen Feststoff mündet in die Kammer durch die verhältnismäßig kleinen Gasaustrittsöffnung z. B. ihren zylindrischen Querschnittsteil abschließende wird das Gas gezwungen, in dieser schneller zu strö-Stirnwand ein, während die Stirnwand am Ende des men (bei gleichzeitiger Erhöhung des Druckes in der kegeligen Kammerteils eine zentrale Austrittsöffnung Kammer). In der der Gasaustrittsöffnung benachfür das gebrauchte Behandlungsgas und den behan- 25 barten Zone der Kammer wird dann selbstverständdelten Feststoff aufweist. Den Leitblechen fällt die lieh die Gasgeschwindigkeit ebenfalls steigen, was Aufgabe zu, in der Kammer eine rotierende Gas- wieder zur Folge hat, daß hier die auf das Gut wirströmung zu erzeugen, die den Feststoff durch die kenden Zentrifugalkräfte größer werden. Mit steigen-Kammer hindurch zusammen mit dem Behandlungs- der Kornfeinheit des zu behandelnden Gutes muß die gas an gleicher Stelle aus ihr herausträgt. Dieser Vor- 30 Gaseintritts- und -austrittsgeschwindigkeit größer gerichtung haften jedoch die Mängel an, daß einerseits wählt werden, damit die der Zentrifugalkraft entdie beiden Medien im Gleichstrom miteinander gegenwirkenden Reibungskräfte des Gutes im Gas strömen und reagieren, andererseits eine gleichmäßige diese nicht übersteigen und das Gut nicht von den und vollständige Reaktion zwischen Gas und Fest- ausströmenden Gasen mitgerissen wird,
stoff in der Kammer nur bei extrem gleichmäßigem 35 Die höchste Temperatur (Brenn-, Sintertemperatur) Kornaufbau des feinverteilten Feststoffs erzielbar ist, in der Kammer herrscht an der Stelle, wo das Wärmeweshalb auch sie für das Brennen, Rösten und Sintern behandlungsmedium eingeführt wird. Zur Gasausfeinkörnigen Guts ungeeignet ist. trittsöffnung hin nimmt, die Temperatur ab, weil das

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gas laufend mit neuem, kalten oder vorgewärmten

Vorrichtung zu schaffen, in der das staub- oder fein- 40 Gut in Berührung kommt, dieses allmählich in der

körnige Gut im Gegenstrom von außen beheizten, Temperatur steigernd. Von der Zone der höchsten

heißen Gasen der Wärmebehandlung unterworfen Temperatur nach dem Umfang der Kammer zu nimmt

wird, wobei gleichzeitig das Gas mit großer Ge- die Gastemperatur ebenfalls ab, hier wird die Luft

schwindigkeit strömt. bzw. das Gas von dem bereits behandelten heißen

Dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zugrunde 45 Gut erhitzt bzw. das Gut abgekühlt. Vom Kammergelegt, die geeignet ist zum Brennen, Rösten, Sintern umfang bis zu den Einführungsstellen für das Wärmeoder zum Durchführen einer sonstigen Wärmebehand- behandlungsmedium (Brennern) erstreckt sich also lung von staub- oder grießförmigem Gut, wie Zement- die Kühlzone, im Bereich der Brenner die Brennzone rohgut, Erz, chemische Stoffe u. dgl. in der Schwebe. und weiter nach der Mitte der Kammer zu die Vor-

Sie besteht in bekannter Weise aus einer im Ver- 50 wärmzone.

hältnis zum Durchmesser schmalen, zylindrischen Falls es sich um ein Gut handelt, das z. B. bei

Kammer, die eine tangentiale Eintrittsöffnung an Sintertemperatur zum Kleben neigt, sind trotzdem

ihrem Umfang und eine zentrale Austrittsöffnung in Anbackungen an den Wandungen der Kammer nicht

ihren Stirnwänden für ein Behandlungsgas, z. B. zu befürchten, denn mit der zylindrischen Außen-

Sekundärluft, aufweist und aus einer axial in die 55 wand kommt nur bereits gekühltes Gut in Berührung.

Kammer durch eine ihrer Stirnwände geführten Gut- An den Stirnwänden im Bereich der höchsten Tem-

einbringevorrichtung. peratur aber kommt das Gut mit der Wandung nicht

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- in Berührung, da es infolge der axialen Strömungs-

löst, daß an den Stirnwänden der Kammer, tangential komponente der Flammengase von den Wandungen

in Strömungsrichtung des Behandlungsgases aus- 60 abgedrängt wird.

mündend, ein Wärmebehandlungsmedium, z. B. mit In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele

Brennstoff gemischte Primärluft, in die Kammer ein- der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt,

speisende Brenner angeordnet sind, daß ferner ein in F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung der

an sich bekannter Weise in der Kammer nahe ihrer Kammer von der Stirnseite aus mit eingezeichneten

Mittelachse vorgesehene Öffnungsmund der Gutein- 65 Pfeilen, die den Weg von Gas und Gut andeuten,

biegevorrichtung dem Kammerumfang zugekehrt ist, F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die

und daß schließlich die zylindrische Außenwand der Kammer, wobei die Zylinderachse in der Schnitt-

Karr.mer Gutaustragsöffnungen aufweist. ebene liegt,

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F i g. 3 zeigt den gleichen Schnitt bei einer geänderten Ausführungsform,

F i g. 4 zeigt die Kammer in perspektivischer Darstellung und

F i g. 5 zeigt eine Teilansicht der Kammer nach der Linie A-B der F i g. 4.

Der Weg des tangential eingeführten Behandlungsgases vom Umfang der zylindrischen Kammer zum zentralen Gasaustritt ist durch den Pfeil 1 angedeutet, der Weg des Gutes durch den gestrichelten Pfeil 2, der Weg des Wärmebehandlungsmediums durch den strichpunktierten Pfeil 3.

Mit 4 (Abb. 1) ist die den Kammerumfang bildende zylindrische Außenwand der Kammer bezeichnet, mit 5 die Gasaustrittsöffnung, die ein- oder beidseitig in den Stirnwänden 6 (F i g. 2) der Kammer vorgesehen ist. 7 sind die tangentialen Gas- bzw. Lufteintrittsöffnungen am Umfang der zylindrischen Kammer. 8 ist die Gutaustragsöffnung.

Die zylindrische Kammer nach der Erfindung kann beliebig im Raum angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform mit waagerechter Zylinderachse. Im letzteren Falle ist es zweckmäßig, die Gutaustragsöffnung 8 am tiefstgelegenen Punkt der Kammer anzubringen. Auf diese Weise vollzieht sich der Gutaustrag besonders reibungslos.

Die Kammer hat vorzugsweise die Form eines schmalen Zylinders (F i g. 2), d. h., die Erstreckung in Richtung der Zylinderachse ist weit geringer als die in Richtung des Zylinderdurchmessers. Die Stirnseiten können auch nach der Zylinderachse zu leicht kegelig (F i g. 3) oder gewölbt sein.

Die Brenner 9, die an den Stirnwänden 6 der zylindrischen Kammer angeordnet sind, münden in der Kammer tangential in Strömungsrichtung des Behandlungsgases aus. Die Guteinbringevorrichtung 10 für das staub- oder grießförmige Gut ist durch eine der beiden Gasaustrittsöffnungen 5 in die Kammer geführt. Sie kann z. B. aus einem axial angeordneten Rohr bestehen, das im Innern der Kammer abgebogen ist und dessen Öffnungsmund sich nahe der Mittelachse der Kammer befindet und dem Kammerumfang zugekehrt ist. Das Gut wird dann mit Hilfe von Luft od. dgl. eingeblasen.

Die Relativbewegung von Gut und Gas entspricht bei der Vorrichtung nach der Erfindung dem Radius der zylindrischen Kammer, sie ist also nur relativ gering, aber durch die gleichzeitige kreisende Bewegung der beiden Medien wird erreicht, daß die Behandlungsdauer erheblich ist. Außerdem entstehen durch die Bewegung der einzelnen Gutkörner quer zum Gasstrom örtliche Wirbelbewegungen in diesem, die ausreichen, um eine intensive, die Wärmeübertragung fördernde Umspülung der Gutkörner zu erzielen.

Claims (5)

Patentansprüche: 35 40

1. Vorrichtung zum Brennen, Rösten, Sintern oder zum Durchführen einer sonstigen Wärmebehandlung von staub- oder grießförmigen Gut, wie Zementrohgut, Erz, chemische Stoffe u. dgl. in der Schwebe, bestehend aus einer im Verhältnis zum Durchmesser schmalen, zylindrischen Kammer, die eine tangentiale Eintrittsöffnung an ihrem Umfang und eine zentrale Austrittsöffnung in ihren Stirnwänden für ein Behandlungsgas, z. B. Sekundärluft, aufweist und einer axial in die Kammer durch eine ihrer Stirnwände geführten Guteinbringevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnwänden (6) der Kammer, tangential in Strömungsrichtung (1) des Behandlungsgases ausmündend, ein Wärmebehandlungsmedium, ζ. Β. mit Brennstoff gemischte Primärluft, in die Kammer einspeisende Brenner (9) angeordnet sind, daß ferner ein in an sich bekannter Weise in der Kammer nahe ihrer Mittelachse vorgesehena Öffnungsmund der Guteinbringevorrichtung (10) dem Kammerumfang zugekehrt ist, und daß schließlich die zylindrische Außenwand (4) der Kammer Gutaustragsöffnungen (8) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (9) in einer Entfernung von etwa einem halben Kammerradius die Stirnwände (6) der Kammer durchbrechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (9) sich zu den Stirnwänden (6) der Kammer in einer solchen Lage befinden, daß die Zündung des Wärmebehandlungsmediums schon außerhalb der Kammer erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerechter Lage der Achse der zylindrischen Kammer die Gutaustragsöffnungen (8) nahe der tiefsten Stelle des Zylinders angeordnet sind.

5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit in der Kammer so gewählt ist, daß das Gut in mehreren spiralförmigen Windungen von der Gutaufgabestelle zur zylindrischen Außenwand (4) und von dieser durch die Gutaustragsöffnungen (8) ausgetragen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 049 365,
920;

schweizerische Patentschrift Nr. 228 642;
britische Patentschrift Nr. 338 108;
USA.-Patentschrift Nr. 1 830 174.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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