DE3017288C2 - - Google Patents
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- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
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- C04B20/04—Heat treatment
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blähton
und Blähschiefer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Wei
terhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von
Blähton und Blähschiefer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
2.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist
aus der DE-AS 16 46 496 bekannt. Die Anordnung sogenannter Man
telbrenner an Drehrohröfen ist bekannt aus Ullmanns "Encyklopädie
der technischen Chemie 1973, Bd. 3, S. 415, 417".
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von
Blähton, Blähschiefer und ähnlichen Leichtzuschlagstoffen werden
Drehrohröfen eingesetzt, die im Betrieb einen außergewöhnlich
hohen Wärmebedarf haben, was wesentlich darauf zurückgeht, daß
beim Blähvorgang mit Luftüberschuß gearbeitet werden muß, um die
gewünschte Oberflächenbeschaffenheit des Blähton-Granulats zu er
halten. Die dabei auftretenden Abgaswärmeverluste machen den
Betrieb des Drehrohrofens unwirtschaftlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren so zu
verbessern, daß der Wärmebedarf geringer wird und Heizenergie
gespart werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit der
Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt
Fig. 1 schematisch einen ersten, an sich bekannten
Typ eines Drehrohrofens zur Herstellung von
Blähton oder Blähschiefer;
Fig. 2 schematisch einen zweiten, ebenfalls
bekannten Typ eines Drehrohrofens zur
Herstellung von Blähton oder Bläh
schiefer;
Fig. 3 schematisch einen dritten, an sich be
kannten Typ eines Drehrohrofens zur
Herstellung von Blähton oder Blähschiefer;
Fig. 4 schematisch den erfindungsgemäß modifizier
ten Ofentyp 1 aus Fig. 1;
Fig. 5 schematisch den erfindungsgemäß modifizier
ten Ofentyp 2 aus Fig. 2 und
Fig. 6 den grundsätzlichen Aufbau eines Dreh
rohrofens mit Mantelbrenner.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst bekannte
Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Blähton, Bläh
schiefer, gesinterter Flugasche oder anderen Leichtzuschlag
stoffen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch einen ersten Typ eines Drehrohrofens 10
mit einem langgestreckten, beispielsweise 30-40 m langen
Drehrohr 11, welches in Richtung seiner Mittelachse geradlinig,
stufenlos durchgeht. An der Außenseite des kreiszylindrischen
Rohres 11 sind zwei Laufringe 12, 13 fest angeordnet, die auf
Laufrollenstationen 14 umlaufen. Die Laufrollenstationen 14
ruhen jeweils auf einer Fundamentabstützung 15 auf. Ein (nicht
dargestellter) Antriebsmotor dient dazu, das Drehrohr 11 um
seine Mittelachse in Rotation zu versetzen. Das in Fig. 1 links
gelegene Ende des Rohres 11 ist das Einfüllende 16, in welches
das zu blähende Rohprodukt eingebracht wird. Am Auslaufende 17
des Drehrohres 11 wird das Fertigprodukt entnommen. Das Dreh
rohr 11 ist in Richtung vom Einlaufende 16 zum Auslaufende 17
gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt, so daß das zu
behandelnde Produkt allmählich vom Einlaufende 16 zum Auslauf
ende 17 hin wandert. Am oder in der Nähe des Auslaufendes 17
ist ein mit Öl, Gas, oder Kohlestaub gespeister Brenner 18 orts
fest angeordnet, dessen Flamme in das Drehrohr 11 hineingerichtet
ist und die für die Behandlung des Rohproduktes insgesamt er
forderliche Heizwärme liefert.
Bei der Herstellung von Blähton oder eines anderen Leichtzu
schlagstoffes wird das Rohprodukt, beispielsweise Ton, am
Einlaufende 16 in das umlaufende Drehrohr 11 eingegeben. Das
Rohprodukt durchwandert im Gegenstrom zu den vom Brenner 18
erzeugten Heizgasen nacheinander eine Trocken- und Aufheizzone A
bzw. B, die gemeinsam auch als Vorwärmzone C bezeichnet werden,
sowie anschließend eine Blähzone D. Das in der Vorwärmzone C
getrocknete und aufgeheizte Rohprodukt wird in der Blähzone D
zu dem gewünschten Fertigprodukt, beispielsweise Blähton, ge
bläht. Das Fertigprodukt wird anschließend am Auslaufende 17
entnommen.
Die soweit beschriebene Vorrichtung und das in ihr ablaufende
Verfahren sind an sich bekannt.
Da das Drehrohr 11 des Ofens 10 aus einem Stück ist, dreht es
sich im Bereich jeder Prozeßzone C, D mit der gleichen Drehzahl.
Dies hat zur Folge, daß die Wanderungsgeschwindigkeit des Produkts
im Ofen in allen Zonen gleich ist. Eine Steuerungsmöglichkeit
bei diesem Ofentyp beschränkt sich demnach auf eine Drehzahl
variation des gesamten Drehrohres, die Veränderung der Feuerungs
leistung am Brenner 18 und eine Erhöhung oder Verringerung der
am Einlaufende 16 eingegebenen Rohproduktmenge.
Der in Fig. 2 dargestellte, zweite Typ eines Drehrohrofens 20
unterscheidet sich von dem ersten Ofentyp gemäß Fig. 1 dadurch,
daß er aus zwei unabhängig voneinander umlaufenden, koaxial
abgedichtet aneinander anschließenden Drehrohren 21, 22 be
steht, wobei das Drehrohr 21 im wesentlichen die Vorwärm- und
das Drehrohr 22 im wesentlichen die Blähzone C bzw. D enthalten.
Im übrigen entspricht der Ofentyp 2 in Aufbau und Wirkungsweise
dem Ofentyp 1. Insbesondere ist beim Ofentyp 2 auch nur ein
einziger, ortsfest am Auslaßende 27 angeordneter Brenner 28
vorgesehen.
Der Ofentyp 2 besitzt gegenüber dem Ofentyp 1 den Vorteil, daß
durch die Aufteilung des Ofens in zwei Drehrohre 21, 22 die
Wanderungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Produktes in
Teilabschnitten des Ofens durch Veränderung der Drehzahl unter
schiedlich beeinflußt werden kann. Das die Blähzone D enthaltende
Drehrohr 22 wird in der Regel mit höherer Drehzahl betrieben
als das die Trocknungs- und Aufheizzonen A bzw. B enthaltende
Drehrohr 21.
Die Ofentypen 1 und 2 haben den Nachteil, daß der gesamte Wärme
aufwand für die Trocknungs-, Aufheiz- und Blähprozesse an einer
einzigen Stelle, nämlich am Auslaufende 17 des Ofens durch eine
einzige Flamme aufgebracht werden muß.
Man verwendet daher zur Ausschaltung dieses Nachteils auch
bereits einen dritten Typ eines Drehrohrofens 30, der in Fig. 3
dargestellt ist. Bei dieser Ofenanlage sind zwei Drehrohre 31,
32, die wiederum die Vorwärm- bzw. Blähzone enthalten, unter
Ausbildung einer Stufe und Zwischenschaltung eines Übergangs
gehäuses 33 zueinander versetzt angeordnet. Zwischen dem Über
gangsgehäuse und den betreffenden, stirnseitigen Enden der
Drehrohre 31, 32 sind Abdichtungen vorgesehen. Jedes Drehrohr 31,
32 ist an seinem Auslaufende 34 bzw. 35 durch jeweils einen
separaten Brenner 36 bzw. 38 befeuert. Das unten trichterförmig
ausgebildete Übergangsgehäuse 33 sorgt im übrigen für einen
glatten Übergang des zu behandelnden Produktes aus dem Rohr 31
in das Rohr 32. Der Vorteil dieser Ofenversion liegt darin, daß
der Hauptwärmebedarf des Gesamtbrennprozesses, der beim Trocknen
und Aufheizen des Rohprodukts entsteht, direkt dem die Vorwärm
zone enthaltenden Drehrohr 31 zugeführt werden kann, wo er be
nötigt wird. Dadurch wird die Blähzone im Drehrohr 32 bezüglich
der zuzuführenden Wärmemenge wesentlich entlastet. Da bei der
Herstellung von Leichtzuschlagstoffen, insbesondere der Bläh
tonherstellung, in der Blähzone (Drehrohr 32) mit hohem Luft
überschuß gearbeitet werden muß, kann durch die zweite Feuerung
(Brenner 36) in der Vorwärmzone (Drehrohr 31) der hohe Sauer
stoffüberschuß in den Abgasen des Drehrohres 32 als Sekundär
luft dienen, so daß die Abgaswärmeverluste aus der Blähzone
durch die niedrigere, spezifische (auf die Gesamtbrennstoff
menge bezogene) Abgasmenge gegenüber den Ofentypen 1 und 2
zu einem niedrigeren Wärmeverbrauch der Gesamtanlage führen.
Der Ofentyp 3 ist also besonders wärmewirtschaftlich. Der
Brenner 38 kann beispielsweise bei halbierter Luftmenge mit
der halben Ölmenge im Vergleich mit den Ofentypen 1 und 2
betrieben werden.
Allerdings hat der Ofentyp 3 gemäß Fig. 3 auch Nachteile:
Das die Vorwärmzone enthaltende Drehrohr 31 hat eine relativ
große Bauhöhe über dem Erdboden und erfordert dementsprechend
höhere Fundamentkosten. Die beiden zwischen den Drehrohren 31,
32 und dem Übergangsgehäuse 33 erforderlichen Abdichtungen sind
nie vollkommen und ermöglichen nicht nur Wärmeaustritt, sondern
auch Falschlufteintritt, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage
beträchtlich reduziert werden kann.
Der Kern der Erfindung besteht nun darin, die Vorteile des
Ofentyps 3 unter Vermeidung seiner Nachteile in die Praxis um
zusetzen.
Dies geschieht entsprechend Fig. 4 prinzipiell durch die Kombi
nation des einstückigen Ofentyps 1 (Fig. 1) mit einem sogenannten
Mantelbrenner, der die Funktion des (ortsfesten) Brenners 36
in Fig. 3 übernimmt. Ein solcher Mantelbrenner ist in Fig. 4
mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. Mantelbrenner sind aus
der Hüttentechnik (Erzaufbereitung) an sich bekannt. Sie sind
mit ihrer Flammenaustrittsöffnung in das Innere des Drehrohr
ofens gerichtet fest auf der Außenseite des Ofenmantels ange
ordnet und laufen mit diesem um. Diese mitumlaufenden Mantel
brenner haben also im Gegensatz zu den weiter oben schon be
schriebenen, ortsfesten Brennern 18, 28, 36, 38 den Vorteil,
daß sie an beliebiger Stelle eines geradlinig-stufenlos durch
gehenden Drehrohrofens angeordnet werden können.
Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Mantelbrenners in einem Dreh
rohrofen. Der Mantelbrenner 41 ist an seinem einen Ende fest mit
dem Mantel 61 eines Drehrohrofens 60 verbunden und ragt mit
seinem anderen Ende radial in das Innere des Ofens derart hinein,
daß seine Flammenaustrittsöffnung in der Mitte des Ofenquer
schnittes mit der Ofenachse ausgerichtet ist. Der Ofen 60 selbst
weist ein mit einem Einfülltrichter 63 für Rohprodukt ausge
rüstetes Einfüllende 64 auf. Durch dieses Einfüllende hindurch
erfolgt auch die Zuführung des Brennstoffes (Öl, Gas oder
Kohlenstaub) zum Mantelbrenner 41. Bei dem in Fig. 6 darge
stellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Brenner 41
mit Öl gespeist wird. Eine ortsfeste Ölleitung 65 führt bis zu
einer an sich bekannten Drehkupplung 66, wo sich an die orts
feste Leitung 65 ein mit dem Drehrohrofen 60 mitumlaufendes
Leitungsstück 67 anschließt. Das Leitungsstück 67 verläuft nach
zwei Abkrümmungen durch eine Öffnung 68 im Mantel 61 auf die
Außenseite des Ofens und mündet dort in den Brenner 41 ein. Das
Leitungsstück 67 ist einerseits an der Drehkupplung 66 und
andererseits durch Befestigungsglieder 69 am Mantel 61 abge
stützt. Auf diese Weise kann durch das Leitungsstück 67 dem
mit dem Ofen umlaufenden Mantelbrenner 41 Brennstoff zugeführt
werden. Das Leitungsstück 67 ist im Inneren des Drehrohrofens 60
von einem Rohr 71, 73 größeren Durchmessers umgeben, welches bei 72
ebenfalls eine Drehkupplung enthält. Das Rohrstück 73 hinter
der Drehkupplung 72 läuft also mit dem Drehrohrofen 60 um.
Durch das Rohr 71 (und das Rohrstück 73) kann Kühlluft zur
Kühlung der Leitung 67 hindurchgeblasen werden. Außerdem kann,
was nicht eigens dargestellt ist, auf der Außenseite des Mantels
61 neben dem Mantelbrenner 41 auch noch ein mitumlaufendes
Primärluftgebläse für den Mantelbrenner 41 angeordnet werden.
Der in Fig. 4 dargestellte, zusätzlich zu dem am Auslaufende 47
ortsfest angeordneten Brenner 48 mit dem mitrotierenden Mantel
brenner 41 bestückte Drehrohrofen 40 hat alle Vorteile des oben
beschriebenen Ofentyps 3 (Fig. 3), also im wesentlichen einen
niedrigeren, spezifischen Wärmeaufwand. Gegenüber dem Ofentyp 3
entfallen die beiden am Übergangsgehäuse 33 vorgesehenen Ab
dichtungen, so daß in den Ofen insbesondere keine Falschluft
mehr eintreten kann, was zu einer weiteren Senkung des spezifischen
Wärmebedarfes führt. Ein besonderer Vorteil der in Fig. 4 dar
gestellten Anordnung sind die niedrigen Investitionskosten, da
dieser Ofen nur noch einen einzigen Ofenantrieb hat und die An
zahl der Laufringe mit Laufrollenstationen und Fundamentab
stützungen von vier bis auf zwei reduziert werden kann. Als
Nachteil muß jedoch, wie eingangs bereits erwähnt, bei diesem
Ofentyp in Kauf genommen werden, daß eine getrennte Beeinflus
sung der Vorwärm- und Blähzone durch voneinander abweichende
Drehrohrumdrehungen nicht möglich ist.
Der zuletzt genannte Nachteil kann aber durch eine weitere Aus
führungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 behoben werden, bei
welcher ein Mantelbrenner mit dem Ofentyp 2 aus Fig. 2 kombiniert
ist. Der Mantelbrenner 51 ist am Mantel des die Vorwärmzone ent
haltenden Drehrohres 52 befestigt und dient der Aufheizung dieser
Zone. Das an das Drehrohr 52 anschließende, die Blähzone ent
haltende Drehrohr 53 wird an seinem Auslaufende 57 durch einen
ortsfesten Brenner 58 beheizt.
Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung hat gegenüber dem Ofentyp 3
(Fig. 3) wiederum den Vorteil geringerer Investitionskosten,
weil die niedrigere Bauhöhe des Drehrohres 52 geringere Fundament
kosten bedingt. Außerdem fällt eine der am Übergangsgehäuse 33
benötigten Ofenabdichtungen weg, da die koaxial und stufenlos
aneinander anschließenden Rohre 52, 53 an ihrer Anschlußstelle
nur eine einzige Abdichtung benötigen. Bei alledem hat die
Ofenanordnung gemäß Fig. 5 gegenüber dem Ofentyp 2 (Fig. 2)
den gewichtigen Vorteil eines niedrigen, spezifischen Wärme
aufwandes.
Bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen ist
jeweils ein einziger, zusätzlicher Mantelbrenner 41 bzw. 51
vorgesehen, der insgesamt der Aufheizung der Vorwärmzone dient.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch zwei
oder mehr Mantelbrenner an dem einen oder an beiden Drehrohren
der Ofenanlage vorgesehen werden, beispielsweise je ein Mantel
brenner für die Trocknungs- und Aufheizzone.
Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, daß auch
bei bereits bestehenden Ofenanlagen, beispielsweise gemäß Fig. 1
und 2, ein Mantelbrenner nachträglich an der gewünschten Stelle
des Ofenmantels angeordnet werden kann. Hierdurch kann eine
solche Anlage nachträglich so umgerüstet werden, daß sich im
Betrieb erhebliche Brennstoffeinsparungen gegenüber dem ur
sprünglichen Zustand erzielen lassen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer
in einem geradlinig-stufenlos durchgehenden Drehrohr
ofen mit stirnseitigen Einfüll- und Auslaufenden sowie
in der Nähe des Auslaufendes angeordnetem Brenner,
wobei am Einfüllende eingebrachtes Rohprodukt eine
seiner Trocknung und Aufheizung dienende Vorwärmzone
durchläuft und hierauf in einer zum Auslaßende hinfüh
renden Blähzone durch die vom Brenner erzeugte Hitze
unter hohem Luftüberschuß zum Fertigprodukt gebläht
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohprodukt beim Durchlaufen der Vorwärmzone
durch einen oder mehrere dort angeordnete Brenner zu
sätzlich beheizt und der Luftüberschuß aus der Bläh
zone in diesen Brennern als Sekundärluft ausgenutzt
wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
zum Herstellen von Blähton und Blähschiefer in einem gerad
linig-stufenlos durchgehenden, von einem Zylindermantel (61)
umschlossenen Drehrohrofen (40, 50) mit stirnseitigen Einfüll-
und Auslaufenden (46, 47) sowie in der Nähe des Auslaufendes
angeordnetem Brenner (48), dadurch gekennzeichnet, daß an
einer oder mehreren Stellen des Zylindermantels (61) Mantel
brenner (41) fest angeordnet sind, die mit dem Drehrohrofen
(40, 50) umlaufen und die mit ihrer Flammenaustrittsöffnung
(62) in das Innere des Ofens hineinragen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mantelbrenner (41, 51) zwischen Vorwärm- und Blähzone ange
ordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehrohrofen (50) aus zwei unabhängig voneinander
umlaufenden, koaxial aneinander anschließenden Drehrohren (52,
53) besteht, und der Mantelbrenner (51) so angeordnet ist,
daß er die im ersten Drehrohr (52) gelegene Vorwärmzone (C)
beheizt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mantelbrenner (51) auf dem Mantel des ersten Drehrohres (52)
befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehrohrofen (40) aus einem einzigen, ungeteilten,
geradlinig durchgehenden Drehrohr besteht, und der Mantel
brenner (41) auf dem Mantel des Drehrohres so angeordnet
ist, daß er die Vorwärmzone (C) beheizt.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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