DE3701455C2 - - Google Patents
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- F26B17/22—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs the axis of rotation being vertical or steeply inclined
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- F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas
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- F27B9/18—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path under the action of scrapers or pushers
- F27B9/185—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path under the action of scrapers or pushers multiple hearth type furnaces
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Trocknen und Erhitzen von
teilchenförmigen Materialien, wie beispielsweise Kohle,
Koks, Schiefer, Kulm bzw. Steinkohlenklein, Lignit, Petro
leumkoks u. dgl.
Es sind Öfen zum Erhitzen von teilchenförmigen Materialien,
wie zum Verkoken von Kohle und zum Kalzinieren von Kohle
oder Petroleumkoks bekannt, die einen drehbaren Herdofen
aufweisen und in denen die Kohle oder der Petroleumkoks da
durch erhitzt wird, daß man in dem Herdofen einige oder
alle flüchtigen Stoffe verbrennt, die freigesetzt werden.
Diese Öfen besitzen Rührelemente, die an einem stationären
Dach über dem Herdofen so angeordnet sind, daß sie das
erhitzte Material in eine mittige Auslaßöffnung ablenken,
wenn sich der Herdofen dreht. Solche Öfen sind für Ma
terialien zufriedenstellend, die genügend verbrennbare
flüchtige Stoffe für die notwendige Hitze erzeugen und in
denen das teilchenförmige Material primär durch Strahlung
erhitzt wird, sie sind jedoch nicht gut für das Erhitzen
von nassen Materialien geeignet, die verbrennbarer flüch
tiger Stoffe ermangeln oder derartige verbrennbare flüch
tige Stoffe nur unzureichend erzeugen, wenn das teilchen
förmige Material primär durch Konvektion erhitzt wird.
Weiterhin ist aus der US-PS 16 03 442 und der US-PS
18 36 002 ein Ofen zum Trocknen und Erhitzen von teilchen
förmigen Materialien bekannt, welcher eine ganze Anzahl von
konzentrisch übereinander angeordneten kreisrunden Herd
öfen aufweist, von denen der unterste und von diesem aus
nach oben zu jeder zweite Herdofen stationär ist, während
die anderen Herdöfen drehbar sind. Über dem obersten,
drehbaren Herdofen ist ein stationäres Dach vorgesehen,
und die Unterseiten der zwischen diesem Dach und dem
untersten Herdofen befindlichen zwischenliegenden Herd
öfen bilden je ein Dach für den jeweils darunterliegenden
Herdofen. Die drehbaren Herdöfen sind mit einer gemein
samen Einrichtung zum Drehen derselben versehen, wodurch
eine Relativdrehung zwischen jedem Herdofen und seinem je
weiligen Dach erzeugt wird. Der Raum zwischen jedem Herd
ofen und seinem Dach ist nach außen durch eine am Dach be
festigte Wand und eine damit zusammenwirkende und am Herd
ofen vorgesehene Abdichtung, die relativ zu der Wand
drehbar ist, abgeschlossen. Die übereinanderliegenden Herd
öfen weisen abwechselnd entweder im Bereich ihres äußeren
Umfangs mehrere Auslaßöffnungen oder in ihrer Mitte eine
Auslaßöffnung für das teilchenförmige Material auf. Jede
dieser Auslaßöffnungen bildet gleichzeitig eine Durchlaß
öffnung für heiße Gase, die von unten her zugeführt werden,
wobei sich unter dem untersten Herdofen eine Heizkammer be
findet. Auf dem obersten Dach ist eine Zuführungseinrich
tung zur Zuführung der teilchenförmigen Materialien in
den darunterliegenden Herdofen vorgesehen. Durch Rühr
elemente, die an jedem Dach angebracht und so positioniert
sind, daß sie das teilchenförmige Material quer durch die
Herdöfen über deren Böden in die Auslaßöffnungen bewegen,
wenn die Dächer und die Herdöfen relativ zueinander ge
dreht werden, wird das teilchenförmige Material nachein
ahder durch die einzelnen Herdöfen gefördert, bis es schließ
lich durch eine mittige Auslaßöffnung des untersten Herd
ofens in einen Förderwagen fällt.
In diesen Öfen nach der US-PS 16 03 442 und der US-PS
18 36 002 sind die Herdöfen nach oben zu leicht konvex
gewölbt und weisen durchgehende Auflageflächen für das
teilchenförmige Material auf. Durch diese durchgehenden
Auflageflächen ergibt sich ein relativ ungünstiger Konvek
tionswärmeaustausch zwischen den heißen Gasen und dem teil
chenförmigen Material, so daß auch die Öfen gemäß den ge
nannten US-Patentschriften ebenso wie die weiter oben er
örterten bekannten Öfen nicht gut für das Erhitzen von
nassen Materialien geeignet sind, die verbrennbarer flüch
tiger Stoffe ermangeln oder derartige verbrennbare flüchti
ge Stoffe nur unzureichend erzeugen, wenn das teilchenför
mige Material primär durch Konvektion erhitzt wird.
Man kann zwar, um den relativ ungünstigen Konvektions
wärmeaustausch auszugleichen, wie in den US-Patentschriften
16 03 442 und 18 36 002 beschrieben, eine beträchtliche An
zahl von Herdöfen übereinander anordnen, die nacheinander
von dem teilchenförmigen Material durchlaufen werden. Je
doch bedeutet das einen erheblichen baulichen Aufwand und
Raumbedarf sowie auch einen nicht unbeträchtlich hohen
Betriebsenergieaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Ofen zum
Trocknen und Erhitzen von teilchenförmigen Materialien zur
Verfügung zu stellen, der auch für nasse Materialien ge
eignet ist, die keine oder nur unzureichend verbrennbare
flüchtige Stoffe bei Erhitzung durch Konvektion abgeben,
und dessen baulicher und räumlicher sowie betriebsenergie
mäßiger Aufwand verhältnismäßig begrenzt gehalten werden
kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen
Ofen zum Trocknen und Erhitzen von teilchenförmigen Ma
terialien, welcher folgendes umfaßt: einen stationären,
perforierten, kreisrunden Herdofen; eine Wand, die an dem
Herdofen oberhalb desselben befestigt ist; einen unter dem
Herdofen befindlichen Raum; ein drehbares Dach, das ober
halb der Wand positioniert ist; eine Einrichtung zum
Drehen des Dachs; eine drehbare Abdichtung des Dachs
bezüglich der Wand; eine mittige Auslaßöffnung in dem
Herdofen; Zufuhrleitungen zum Zuführen von heißen Gasen
zu dem unter dem Herdofen befindlichen Raum; eine auf
dem Dach angebrachte Zuführungseinrichtung zur Zuführung
der teilchenförmigen Materialien in den Herdofen und
Rührelemente, die in bzw. an dem Dach angebracht und so
positioniert sind, daß sie das teilchenförmige Material
quer über bzw. durch den Herdofen über dessen Boden in
die mittige Auslaßöffnung bewegen, wenn das Dach gedreht
wird, wobei der perforierte Herdofen in Richtung auf die
mittige Auslaßöffnung zu nach abwärts geneigt ist und
konzentrische flache Ringe umfaßt, die um ihre innensei
tigen Ränder herum vertikal derart im Abstand voneinander
angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Durchgang
von wesentlichen Mengen des teilchenförmigen Materials
verbinden.
In diesen Ofen wird das erhitzte Gas in den unter dem
Herdofen befindlichen Raum eingeleitet und strömt von
da durch den perforierten Herdofen und anschließend durch
das zu erhitzende teilchenförmige Material, wodurch sich
ein guter Konvektionswärmeaustausch ergibt.
Nachdem das Gas durch das zu erhitzende Material hin
durchgegangen ist, kann es durch die obere Seitenwand ab
gezogen werden. Dieses Gas kann wieder erhitzt und erneut
verwendet werden, oder es kann gereinigt und in die At
mosphäre entladen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zuführungs
einrichtung einen Füllbehälter, der auf dem Dach gehaltert
ist und das Material einer Fördereinrichtung zuführt,
welche ebenfalls auf dem Dach angebracht ist und mittels
dessen das Material zum Umfang des Dachs gefördert wird,
wo es durch eine Zufuhröffnung im Dach in den Herdofen
entladen wird.
Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Erfindung sei nachstehend anhand einer besonders be
vorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig.
1 bis 4 der Zeichnung in näheren Einzelheiten erläutert;
es zeigt
Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform eines er
findungsgemäßen Ofens;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Ofen der Fig. 1
entlang der Ebene 2-2;
Fig. 3 ein Detail des Herdofens im Vertikalschnitt;
und
Fig. 4 ein Detail in der Ebene 4-4 der Fig. 2, das die
Anordnung der Rührelemente zeigt.
Der in der Zeichnung dargestellte Ofen ist ein solcher
für eine Anlage zum Behandeln von Kulm bzw. Steinkohlen
klein, d. h. nasser Kohle, die mit dieser Anlage getrocknet
und teilweise von flüchtigen Bestandteilen befreit werden
soll, so daß man heißes gebranntes und/oder verkohltes
uhd/oder verkoktes Material bei einer Temperatur von
etwa 537,78° C, Abgas, welches verbrennbare flüchtige
Bestandteile enthält, und Öle aus den entwickelten Gasen
und dem entwickelten Dampf erhält.
Der Betrieb wird in zwei sehr ähnlichen Teilen von über
einander gelagerten Öfen 11 und 12, die auch als Trockner
bzw. Pyrolysator bezeichnet werden können, ausgeführt.
Der Ofen 11 umfaßt einen stationären kreisförmigen
Herdofen 13, der von einer zylindrischen Wand 14 um
geben ist, wobei sowohl der Herdofen 13 als auch die
zylindrische Wand 14 durch ein Stahltragwerk 15
wesentlich oberhalb des Erdbodenniveaus gehaltert
sind. Der Ofen 11 hat ein kreisförmiges Dach 16, das
sich von einer Stahlkonstruktion 17 herab erstreckt,
wobei die Stahlkonstruktion 17 Räder 19 hat, mit
denen sie zusammen ein Fahrwerk bildet und die auf
einer kreisförmigen Schiene 18 laufen. Die Schiene
18 ist durch das Stahltragwerk 15 gehaltert, das extern
von der Wand 14 angeordnet ist. Ein zylindrischer
Füllbehälter 21 ist außerdem mittels der Stahlkon
struktion 17 über der Mitte des Dachs 16 gehaltert.
Von dem Boden des Füllbehälters 21 erstreckt sich als
Fördereinrichtung 22 ein geschlossender Schnecken
förderer diametral entlang dem Dach 16 zu dessen Um
fang und endet über einer Zufuhröffnung 47 im Dach
16, die in Fig. 4 gezeigt ist. Das Dach 16 ist um
seinen Umfang herum bezüglich der Wand 14 abgedichtet,
und zwar mittels einer konventionellen als Flüssig
keits- oder Sanddichtung ausgebildeten Abdichtung 23,
wodurch ein Entweichen von Gas durch die so gebildete,
sich drehende Barriere verhindert wird, und das Dach
16 wird durch eine nicht gezeigte konventionelle Ein
richtung gedreht.
Der Herdofen 13 ist um seinen gesamten Umfang herum
nach abwärts zu einer mittigen Auslaßöffnung 24 ge
neigt, von der aus sich ein zylindrischer Abführungs
schacht 25 nach abwärts erstreckt. Der Herdofen 13 ist
perforiert, so daß es ermöglicht wird, daß Gase hin
durchgehen, wie weiter unten in näheren Einzelheiten
beschrieben ist. Unterhalb des Herdofens 13 erstreckt
sich die Wand 14 bis zu dem Boden 26, so daß dadurch
ein Raum 27 gebildet wird. Der Abführungsschacht 25
geht durch diesen Raum 27 und durch den Boden 26. Eine
oder mehrere Abzugsleitungen 29, welche in den Herd
ofen 13 münden, verlaufen durch die Wand 14 und bilden
eine Verbindung mit einer als Sammelleitung ausgebildeten
weiteren Abzugsleitung 28, die abgeleitete Gase an den
Entstaubungszyklon 30 abgibt, von dem das gereinigte
Gas durch die Leitung 31 abgezogen wird. Die Hauptmenge
der abgeleiteten Gase wird mittels des Gebläses 32 umge
wälzt, und zwar durch einen mit Kraftstoff befeuerten
Brenner 33 zu einer als Sammelleitung ausgebildeten
Zufuhrleitung 34, von welcher weitere Zufuhrleitungen
35 bei 36 in die Wand des Raums 27 münden.
Der Ofen 12 hat in entsprechender Weise ein drehbares
Dach mit stationärem Herdofen und ist im Aufbau iden
tisch mit dem Ofen 11, jedoch ist er etwas kleiner ausge
führt. Sein Füllbehälter empfängt das getrocknete Kulm
bzw. Steinkohlenklein von dem Abführungsschacht 25 des
Ofens 11, und dieses Kulm bzw. Steinkohlenklein wird
dadurch teilweise von seinen flüchtigen Stoffen befreit,
daß es mit heißem Gas auf eine Temperatur erhitzt wird,
die höher als die im Trockner 11 erreichte Temperatur
ist. Der Ofen 12 hat auch Einrichtungen, wie es diejeni
gen des Ofens 11 sind, zum Abziehen von Gasen aus dem
Herdofenbereich, zum Erhitzen derselben und zum Einführen
derselben in dessen Raum unter dem Herdofen.
Der perforierte Herdofen ist in näheren Einzelheiten in
Fig. 3 gezeigt. Bogenförmige Elemente 40, die eine
bogenförmige, breite Fläche 41 und eine dazu senkrechte,
schmale teilzylindrische Fläche 42 haben, sind so in
den Herdofen 13 eingesetzt, insbesondere in dessen Bo
den, daß sie konzentrische Ringe derart bilden, daß sich
die breiten Flächen 41 vom Umfang des Herdofens nach
deren Mitte zu teilweise miteinander überlappen. Der
Abstand zwischen den überlappenden Flächen wird durch Ab
standshalter 43 fixiert, die an der Unterseite der Flächen
in Intervallen entlang von deren freien Rändern befestigt
sind. Dieser Abstand ist groß genug gemacht, daß er den
Durchgang von Gas gestattet, jedoch nicht so groß, daß
die meisten Teilchen des teilchenförmigen Materials da
durch entkommen können. Der Herdofen 13 ist nach abwärts
nach dessen mittiger Auslaßöffnung 24 geneigt, wie bereits
erwähnt, und die Elemente 40 können in den Herdofen,
insbesondere dessen Boden, so eingesetzt sein, daß die
Flächen 41 in der gleichen Weise geneigt sind. Irgend
welche Teilchen, die klein genug sind, daß sie durch den
Zwischenraum zwischen überlappenden Flächen 41 hindurch
gehen, müßten neigungsaufwärts gegen die Strömung von
Gas von dem Raum 27 her wandern.
Eine Reihe von Rührelementen 46, insbesondere Rührhaken,
Rührstäbe o. dgl., die im Dach 16 eines nach dem anderen ent
lang einem Radius des Daches 16 befestigt sind und sich
davon nach abwärts erstrecken, sind in der Aufsicht in
Fig. 4 gezeigt. Die Drehrichtung des Daches 16 ist durch
den Pfeil angedeutet. Die Zufuhröffnung 47 von der Förder
einrichtung 22 befindet sich im Dach 16 in der Nähe von
dessen äußerem Rand und hinter den am weitesten außen
liegenden Rührelementen 46 in der Richtung der Drehung.
Die Rührelemente 46 sind so positioniert, daß sie das Ma
terial in dem Herdofen 13 nach der Mitte zu bewegen, wenn
das Dach 16 gedreht wird. Die am weitesten außen liegenden
Rührelemente 46 bringen das Material von den äußersten
Ringen des Herdofens 13 weg, und zusätzliches Material
wird darauf durch die Zufuhröffnung 47 abgelagert. Die
Rührelemente 46 sind von konventioneller Ausbildung. Der
Ofen 12 ist in entsprechender Weise mit Rührelementen aus
gerüstet, wie sie hier beschrieben sind. Es kann mehr als
eine Reihe von Rührelementen verwendet werden.
Wenn Luft und Brennstoff in den Brenner 33 des Ofens
eingeführt werden, um die Abgase des Ofens zu erhitzen,
wird das Volumen der Abgase dadurch erhöht. Ein Gleich
gewicht wird dadurch aufrechterhalten, daß man einen
Bruchteil dieser Abgase durch die Leitung 20, die in
Fig. 1 gezeigt ist, abzieht. Ein Teil der Abgase kann
zur Wiedergewinnung von Ölen aus denselben behandelt wer
den.
Die hier beschriebene Einrichtung wurde zum Trocknen
(Ofen 11) und Pyrolysieren (Ofen 12) von Kulm bzw. Stein
kohlenklein der folgenden ungefähren Gewichtsanalyse ent
worfen und ausgeführt.
Wasser 20,6%
flüchtige Bestandteile 30,4%
feste Kohle 39,31%
Asche 10,01%
flüchtige Bestandteile 30,4%
feste Kohle 39,31%
Asche 10,01%
Die vom Ofen 11 abgezogenen Gase haben eine mittlere
Temperatur von etwa 135,00° C. Sie werden mit dem Brenner
33 erhitzt und durch den Raum 27 bei einer Temperatur von
etwa 301,67° C wieder in den Ofen 11 eingeführt.
Das Kulm wird vom Ofen 11 mit einer mittleren Temperatur
von etwa 204,44° C und mit einem Feuchtigkeitsgehalt von
im wesentlichen Null in den Ofen 12 entladen. Im Ofen 12
werden Gase bei etwa 426,67° C abgezogen, auf etwa 565,56° C
wiedererhitzt, und durch den Raum unter dem Herdofen und
den perforierten Herdofen wieder in das Kulm bzw. Stein
kohlenklein eingeführt. Das Kulm bzw. Steinkohlenklein,
das von dem Ofen 12 bei einer Temperatur von etwa 537,78° C
entladen worden ist, wird schließlich in einer Fließbett
kesselfeuerung verbrannt.
Obwohl hier zwei Öfen 11 und 12 in Tandemanordnung be
schrieben und dargestellt worden sind, ist auch ein Ofen
allein für das Trocknen und Erhitzen von vielen teil
chenförmigen Materialien geeignet.
Claims (10)
1. Ofen zum Trocknen und Erhitzen von teilchenförmigen
Materialien, welcher folgendes umfaßt: einen statio
nären, perforierten, kreisrunden Herdofen (13); eine
Wand (14), die an dem Herdofen (13) oberhalb desselben
befestigt ist; einen unter dem Herdofen (13) befind
lichen Raum (27); ein drehbares Dach (16), das oberhalb
der Wand (14) positioniert ist; eine Einrichtung zum
Drehen des Dachs (16); eine drehbare Abdichtung (23)
des Dachs (16) bezüglich der Wand (14); eine mittige
Auslaßöffnung (24) in dem Herdofen (13); Zufuhrleitungen
(34, 35, 36) zum Zuführen von heißen Gasen zu dem unter
dem Herdofen (13) befindlichen Raum (27); eine auf dem
Dach (16) angebrachte Zuführungseinrichtung (21, 22, 47)
zur Zuführung der teilchenförmigen Materialien in den
Herdofen (13) und Rührelemente (46), die in bzw. an
dem Dach (16) angebracht und so positioniert sind, daß
sie das teilchenförmige Material quer über bzw. durch
den Herdofen (13) über dessen Boden in die mittige Aus
laßöffnung (24) bewegen, wenn das Dach (16) gedreht
wird, wobei der perforierte Herdofen (13) in Richtung
auf die mittige Auslaßöffnung (24) zu nach abwärts
geneigt ist und konzentrische flache Ringe (41) umfaßt, die
um ihre innenseitigen Ränder herum vertikal derart im
Abstand (43) voneinander angeordnet sind, daß sie zwischen
sich einen Durchgang von wesentlichen Mengen des teil
chenförmigen Materials ermöglichen.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß er eine kreisförmige Schiene (18)
um die Wand (14) herum aufweist, sowie ein Stahltrag
werk (15), welches außerhalb der Wand (14) angeordnet
ist und die Schiene (18) trägt; ein Fahrwerk (17, 19),
welches das drehbare Dach (16) auf der Schiene (18)
führt; und eine an dem Stahltragwerk (15) vorgesehene
Vorrichtung zum Drehen des Dachs (16) auf der Schiene
(18).
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß er Öffnungen in der Wand (14) und
Abzugsleitungen (28, 29) zum Abziehen von erhitzten
Gasen aus dem Herdofen (13) durch die Öffnungen auf
weist.
4. Ofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekenn
zeichnet durch einen Abführungsschacht (25)
unterhalb der mittigen Auslaßöffnung (24) des Herdofens
(13), welcher sich durch den unter dem Herdofen (13) be
findlichen Raum (27) erstreckt.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführungsein
richtung (21, 22, 47) einen Füllbehälter (21) umfaßt,
der auf dem Dach (16) in dessen Mitte angebracht ist,
sowie eine Zufuhröffnung (47) in dem Dach (16) be
nachbart der Wand (14), welcher das teilchenförmige
Material von dem Füllbehälter (21) durch eine Förder
einrichtuhg (22), die auf dem Dach (16) angeordnet ist,
zugeführt wird.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ringe aus bogen
förmigen Elementen (40) bestehen, die eine breite bo
genförmige Fläche (41) und eine dazu senkrechte
schmale teilzylindrische Fläche (42) haben, wobei sich
die breiten Flächen (41) teilweise überlappen.
7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der vertikale Abstand zwischen
den überlappenden breiten Flächen (41) durch Abstands
halter (43) fixiert ist, die an der Unterseite der
breiten Flächen (41) in Intervallen entlang von deren
freien Rändern befestigt sind.
8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rührelemente (46)
hintereinander entlang des Radius des Dachs (16) mon
tiert sind, und daß die Zufuhröffnung (47) in dem Dach
(16) den Rührelementen (46) in Drehrichtung des Dachs
(16) folgt.
9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge
kennzeichnet durch eine Einrichtung zum
Zirkulieren der Gase, welche Abzugsleitungen (28, 29)
zum Abziehen der Gase aus dem Herdofen (13) und Zu
fuhrleitungen (34, 35, 36) für die heißen Gase in den
unter dem Herdofen (13) befindlichen Raum (27) umfaßt.
10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren
der Gase eine Erhitzungseinrichtung (33) zum Erhöhen
der Temperatur der Gase umfaßt, welche zwischen den
Abzugsleitungen (28, 29) und den Zufuhrleitungen (34,
35, 36) angeordnet ist.
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