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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Partikeln aus einem glasartigen oder keramischen Material, insbesondere aus Glas, Perlit, gebranntem Ton oder einem anderen Keramikwerkstoff. Insbesondere bezieht sich die Erfindung dabei auf die Herstellung von expandierten Mikropartikeln, also Partikeln mit einem Partikeldurchmesser im Sub-Millimeterbereich (ca. 1 Mikrometer bis 1.000 Mikrometer). Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Als „expandierte Partikel“ werden dabei solche Partikel bezeichnet, die einen oder mehrere durch einen Expansionsprozess (Blähprozess) entstandene Hohlräume einschließen. In monozellulär expandierten Partikeln ist dabei zumindest im Wesentlichen das gesamte Hohlvolumen des Partikels durch einen einzigen Hohlraum gebildet. Solche monozellulär expandierten Partikel liegen meist in Form von Hohlkugeln vor, deren Wand typischerweise aus Glas gebildet ist. Bei multizellulär expandierten Partikeln, wie z.B. Blähglas, Blähton oder expandierten Perliten ist das Hohlvolumen des jeweiligen Partikels aus einer Vielzahl von Hohlräumen gebildet. Multizellulär expandierte Partikel haben somit die Form eines erstarrten Schaums mit einer sphärischen oder unregelmäßig geformten Außenkontur.
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Mono- oder multizellulär expandierte Partikel aus glasartigem oder keramischem Material werden vielfach als Leichtzuschlagstoffe in Kompositmaterialien und Leichtbeton eingesetzt. Des Weiteren finden expandierte Mikropartikel unter anderem Verwendung in der Medizin sowie der Verbrauchsgüterindustrie.
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Sowohl Glas-Hohlkugeln als auch multizellulär expandierte Mikropartikel werden üblicherweise in direkt befeuerten Vertikalöfen (auch als Schachtöfen bezeichnet) hergestellt. In einem in
US 3,230,064 A beschriebenen Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung von Glas-Hohlkugeln durch Befeuerung mittels eines Brenners in einer Brennkammer des Vertikalofens eine aufwärts gerichtete heiße Gasströmung erzeugt. Im Bereich des Brenners wird kontinuierlich ein Brenngut eingebracht, das aus mit einem Treibmittel versetzten Glaspartikeln besteht. In der heißen Gasströmung werden die Glaspartikel einerseits aufgeschmolzen. Des Weiteren wird durch das Treibmittel in den aufgeschmolzenen Glaspartikeln Gas erzeugt, durch welches die Glaspartikel zu den gewünschten Hohlkugeln aufgebläht (expandiert) werden. Aufgrund ihrer dann erniedrigten Dichte schwimmen die Hohlkugeln in der Gasströmung auf und werden zusammen mit den Abgasen der Befeuerung durch einen am oberen Ende des Vertikalofens angeordneten Gasaustritt aus der Brennkammer ausgetragen. Die ausgetragenen Hohlkugeln werden gemäß
US 3,230,064 A in einem dem Vertikalofen nachgeschalteten Zyklon-Abscheider oder einem Sackfilter von der Gasströmung getrennt. Ein ähnlicher Vertikalofen ist in
US 2,421,902 A zur Herstellung von expandierten Pelit-Partikeln offenbart.
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Ein großes, zu bewältigendes Problem bei allen diesen Verfahren ist die Klebeneigung der während des Brennprozesses an- oder aufgeschmolzenen Partikel, die einerseits zur Agglomeration der Partikel untereinander sowie anderseits zum Verkleben der Partikel mit der Ofeninnenwand führt. Dieses Problem ist in der Regel umso schwieriger zu beherrschen, je höher die Brenntemperaturen und je kleiner die Partikelgrößen der expandierten Partikel sind.
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Um das Verkleben der Partikel miteinander und mit der Ofenwand zu vermeiden, wird dem Brenngut häufig ein Trennmittel zugemischt. Das Trennmittel wird in der Regel zusammen mit den Brenngutpartikeln in die Brennkammer eingegeben. In Vertikalöfen stellt sich die hinreichende Verteilung des Trennmittels allerdings als schwierig heraus. So wird in einem von unten befeuerten Vertikalofen regelmäßig ein großer Teil des Trennmittels, das meist wesentlich feinkörniger ist als das Brenngut, mit dem in dem Ofen erzeugten Heißgasstrom vor Beendung des Expansionsprozesses weggeblasen, so dass das Trennmittel seine Wirkung nicht oder nur in stark eingeschränktem Maß erfüllen kann.
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Wird die Klebeneigung der Brenngutpartikel in dem Expansionsprozess nicht hinreichend beherrscht, so resultiert dies regelmäßig in einer ungenügenden Effizienz des Verfahrens infolge eines hohen Anteils an agglomerisierten Ausschusspartikeln und/oder häufiger Produktionspausen zur Reinigung der Brennkammer.
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Wird andererseits zur Erzielung einer hinreichenden Trennwirkung das Trennmittel in entsprechendem Maße überdosiert, führt dies regelmäßig zu einer schlechten Energieeffizienz des Verfahrens.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein besonders effizientes Verfahren zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Partikeln der vorstehend genannten Art anzugeben, das insbesondere zur Herstellung von hochschmelzenden expandierten Partikel und/oder feinkörnigen expandierten Partikeln (insbesondere Mikropartikeln) geeignet ist. Insbesondere soll mittels des Verfahrens ein Verkleben der Brenngutpartikel während des Expansionspartikels bei gleichzeitig guter oder zumindest akzeptabler Energieeffizienz des Verfahrens möglichst verhindert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage anzugeben.
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Bezüglich des Verfahrens wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich der Anlage wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 6. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die Erfindung geht dabei aus von einem Verfahren zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Partikeln der eingangs genannten Art, bei welchem Brenngutpartikel aus einem nicht-expandierten Ausgangsmaterial in eine Brennkammer eines Ofens eingegeben werden, wobei zusätzlich zu Brenngutpartikeln ein Trennmittel in die Brennkammer eingebracht wird. Verfahrensgemäß wird durch Befeuerung des Ofens mittels eines Brenners in der Brennkammer ein Heißgasstrom erzeugt, in welchem die Brenngutpartikel expandiert werden.
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Dabei wird das Trennmittel nicht (oder zumindest nicht nur) zusammen mit dem Brenngut in die Brennkammer des Brennofens eingegeben. Vielmehr wird das Trennmittel (zumindest auch) über den Brenner in die Brennkammer eingeblasen.
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Durch die Zuführung des Trennmittels über den Brenner wird das Trennmittel auf einfache und effektive Weise unmittelbar zu den besonders heißen Bereichen der Brennkammer geführt, in denen auch das Verklebungsrisiko der Brenngutpartikel am höchsten ist. Zudem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren das Trennmittel während des gesamten Expansionsprozesses in stets ausreichender und wohl dosierter Menge nachgeführt werden. Die Gesamtmenge des der Brennkammer zuzuführenden Trennmittels kann somit vergleichsweise gering gehalten werden, wodurch eine vergleichsweise hohe Energieeffizienz des Verfahrens erzielt wird.
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Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft zur Herstellung von expandierten Partikeln mit beliebigen Partikeldurchmessern und Expansionstemperaturen einsetzbar. Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren aber zur Herstellung von expandierten Partikeln mit kleinen Partikeldurchmessern (insbesondere Mikropartikeln) und/oder hochschmelzenden Brenngutpartikeln (insbesondere von Partikeln mit Expansionstemperaturen von mehr als 1000°C) eingesetzt.
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In bevorzugter Ausführung der Erfindung wird als Ofen ein Vertikalofen herangezogen, bei dem die Brennkammer eine langgestreckte, hinsichtlich ihrer Längsausdehnung vertikal ausgerichtete Geometrie aufweist. Die vertikale Ausrichtung der Brennkammer hat den Vorteil, dass sowohl die Strömungsrichtung des Heißgasstroms als auch die Schwerkraft parallel zu der Längserstreckung der Brennkammer ausgerichtet sind. Mithin sind die quer zu der Brennkammerwand auf die Mikropartikel wirkenden Kraftkomponenten, die ein Verkleben der Mikropartikel mit der Brennkammerwand fördern würden, besonders gering. Vorzugsweise wird der Heißgasstrom dabei derart erzeugt, dass er die Brennkammer von unten nach oben durchläuft.
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Vorzugsweise wird das Trennmittel hierbei allerdings nicht unmittelbar in das (aus Primärluft und einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff gebildete) Verbrennungsgemisch und somit in die Brennerflamme eingebracht. Vielmehr ist vorgesehen, das Trennmittel in einen von dem Brenner ebenfalls ausgestoßenen Sekundärluftstrom einzubringen, der insbesondere mantelartig (umfänglich) um die Brennerflamme herum erzeugt wird.
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Als Trennmittel wird beispielsweise Kaolin, Aluminium-Hydroxid, Quarzmehl, Sillitin (Kieselgur) oder Kalksteinmehl herangezogen. Das Trennmittel wird vorzugsweise als Pulver, insbesondere mit einer Feinheit von d97 < 20µm eingesetzt (d.h. in einem Feinheitsgrad, bei dem 97 % der Trennmittel-Partikel einen Durchmesser von weniger als 20 Mikrometer aufweisen).
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Die erfindungsgemäße Anlage ist allgemein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere in einer der vorstehend beschriebenen Verfahrensvarianten, eingerichtet. Die Anlage umfasst hierzu einen (insbesondere als Vertikalofen ausgebildeten) Ofen mit einer Brennkammer sowie eine Brenngut-Beschickungseinrichtung, mittels welcher die Brennkammer mit zu expandierenden Brenngutpartikeln aus einem nicht-expandierten Ausgangsmaterial beschickbar ist. Die Anlage umfasst weiterhin einen Brenner, mittels dessen durch Befeuerung in der Brennkammer ein Heißgasstrom zur Expansion der Brenngutpartikel erzeugbar ist. Der Brenner ist insbesondere in einem unteren Bereich der Brennkammer angeordnet oder mit einem unteren Bereich der Brennkammer verbunden, so dass der Heißgasstrom die Brennkammer von unten nach oben durchläuft.
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Erfindungsgemäß ist der Brenner in der vorstehen beschriebenen Weise – zum Einblasen eines Trennmittels in die Brennkammer eingerichtet. Wie vorstehend beschrieben führt der Brenner das Trennmittel dabei insbesondere über einen Sekundärluftstrom in Brennkammer ein. Um diesen Sekundärluftstrom derart zu erzeugen, das er am Auslass des Brenners die Brennerflamme mantelartig umgibt, umfasst der Brenner in vorteilhafter Ausführung einen Sekundärluftkanal, der ein – das Verbrennungsgemisch und die Brennerflamme führendes – Brennrohr umfänglich (insbesondere koaxial) umgibt. Das Verfahren und die Anlage werden vorzugsweise zur Herstellung von Blähglaspartikeln eingesetzt. Im Rahmen der Erfindung können aber auch andere monozellulär oder multizellulär expandierte Partikel nach dem Verfahren und mit der Anlage vorteilhaft hergestellt werden, insbesondere Blähtonpartikel oder Glas-Mikrokohlkugeln.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Herstellung von multizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas (Blähglas-Mikropartikeln), mit einem durch einen Brenner befeuerten Vertikalofen, und
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2 in schematischer Darstellung in größerem Detail den Brenner der Anlage gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in grober schematischer Vereinfachung eine Anlage 1 zur Herstellung von multizellulär expandierten (also schaumartigen) Mikropartikeln aus Glas, die nachfolgend als Blähglaspartikel B bezeichnet sind. Die mittels der Anlage 1 herzustellenden Blähglaspartikel B weisen eine weitgehend geschlossene, sphärische Außenkontur auf, deren typischer Durchmesser 1 Millimeter unterschreitet und insbesondere in einem Bereich zwischen 0,01 bis 0,5 Millimeter liegt. Hinsichtlich ihrer inneren Struktur weisen die Blähglaspartikel B eine Glas-Matrix auf, die eine Vielzahl von weitgehend geschlossenen (also miteinander unverbundenen) Hohlräumen umschließt.
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Zentraler Bestandteil der Anlage 1 ist ein Vertikalofen 2. Der Vertikalofen 2 umfasst einen im Wesentlichen hohlzylindrischen, umlaufenden Brennkammermantel 3 aus hochtemperaturfestem Stahl, der eine schachtartig langgestreckte, hinsichtlich ihrer Längserstreckung vertikal ausgerichtete Brennkammer 4 umgibt. In beispielhafter Dimensionierung weisen der Vertikalofen 2 und die darin ausgebildete Brennkammer 4 eine Höhe von etwa 5 bis 15 Meter auf.
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Der Vertikalofen 2 umfasst des Weiteren eine Außenwand 5, die den Brennkammermantel 3 (bezüglich der vertikalen Achse des Vertikalofens 2) konzentrisch umgibt, und die vorzugsweise ebenfalls aus Stahl gebildet ist. An einer dem Brennkammermantel 3 zugekehrten Innenseite der Außenwand 5 ist eine thermische Isolierung 6 angebracht. Die Isolierung 6 füllt den zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Außenwand 5 gebildeten Zwischenraum nur teilweise aus, so dass zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Isolierung 6 ein den Brennkammermantel 3 unmittelbar ringförmig umgebender Freiraum gebildet ist. Dieser Freiraum zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Isolierung 6 wird im Betrieb der Anlage 1 von Kühlluft K durchströmt und ist deshalb nachfolgend auch als Kühlspalt 7 bezeichnet.
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An seinem oberen Ende wird der Brennkammermantel 3 durch eine kegelstumpfförmige (oder alternativ gewölbte) Kuppel 8 abgeschlossen, die in einen Gasaustritt 9 mündet. An den Gasaustritt 9 des Vertikalofens 2 schließt eine Ofenabgasleitung 10 an, die in einen (nicht dargestellten) Feststoffabscheider, beispielsweise einen Zyklon-Abscheider oder einen Filter mündet.
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Im Betrieb der Anlage 1 wird innerhalb der Brennkammer 4 ein Heißgasstrom H erzeugt, der die Brennkammer 4 von unten nach oben durchströmt. Zur Erzeugung dieses Heißgasstroms H umfasst die Anlage 1 einen Brenner 15, der in einem unteren Bereich der Brennkammer 4 angeordnet ist, und mit dem die Brennkammer 4 direkt befeuert ist. Der Brenner 15 ist mit einem Brenngas G, insbesondere Erdgas, betrieben. Das Brenngas G ist dem Brenner 15 über eine Brenngasleitung 16 zugeführt.
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Zur Erzeugung eines Verbrennungsgemischs V ist der Brenner 15 an eine Primärluftleitung 17 angeschlossen, über die dem Brenner 15 mittels eines (Primärluft-)Gebläses 18 Primärluft P zugeführt wird.
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Des Weiteren ist an den Brenner 15 eine Sekundärluftleitung 19 angeschlossen, über die dem Brenner 15 mittels eines (Sekundärluft-)Gebläse 20 Sekundärluft S zugeführt wird. Schließlich ist dem Brenner 15 über eine Trennmittelleitung 21 ein Trennmittel T, z.B. Kaolin zugeführt.
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Zudem umfasst die Anlage 1 eine Beschickungseinrichtung 22, mit der zu expandierende Brenngutpartikel R aus einem nachfolgend näher beschriebenen, nicht-expandierten Ausgangsmaterial in die Brennkammer 4 eingebracht werden können.
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Die Beschickungseinrichtung 22 umfasst eine Brenngutleitung 23, die in einem unteren Bereich des Vertikalofens 2 durch den Brennkammermantel 3 hindurch in die Brennkammer 4 hineingeführt ist. Die Brenngutleitung 23 ist aus einem (nicht dargestellten) Brenngutreservoir, beispielsweise einem Silo, mit den zu expandierenden Brenngutpartikeln R gespeist und verläuft in Beschickungsrichtung (d.h. in Richtung auf die Brennkammer 4) fallend, so dass die Brenngutpartikel R ohne aktive Förderung (lediglich unter Wirkung der Schwerkraft) in die Brennkammer 4 rutschen. Optional kann die Beschickungseinrichtung 22 allerdings auch mit Mitteln zur aktiven Förderung der Brenngutpartikel R versehen sein, beispielsweise mit einem Druckluftsystem zum Einblasen der Brenngutpartikel R oder einer Förderschnecke.
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Zur Herstellung der Brenngutpartikel R werden zunächst in an sich herkömmlicher Weise Ausgangsstoffe umfassend Altglasmehl, Wasserglas sowie Blähmittel (z.B. Natronsalpeter) unter Zugabe von warmem Wasser zu einem homogenen Schlicker verrührt. Der Schlicker wird anschließend z. B. in einem Sprühturm granuliert. Die aus dem Granulierprozess resultierenden Brenngutpartikel R werden anschließend getrocknet und in dem Brenngutreservoir für den im Folgenden beschriebenen Expansionsprozess zwischengelagert.
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Für den in dem Vertikalofen 2 durchgeführten Expansionsprozess wird zunächst durch den Brenner 15 der darin aufsteigende Heißgasstrom H erzeugt.
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Sobald der Heißgasstrom H eine vorgegebene Expansionstemperatur (die für die Herstellung der Blähgas-Partikel B vorzugsweise ca. 800° C beträgt) erreicht hat, werden über die Beschickungsleitung 23 kontinuierlich Brenngutpartikel R in die Brennkammer 4 eingegeben. Durch den Heißgasstrom H werden die Brenngutpartikel R hierbei zumindest teilweise aufgeschmolzen, wobei die Brenngutpartikel R durch Gasbildung des in dem Ausgangsmaterial enthaltenen Treibmittels zu den gewünschten Blähglaspartikeln B aufgebläht (expandiert) werden. Die expandierten Blähglaspartikel B werden (zusammen mit einem Rest nicht-expandierter Brenngutpartikel R) mit dem Heißgasstrom H mitgerissen und somit durch den Gasaustritt 9 und die daran anschließenden Ofenabgasleitung 10 aus der Brennkammer 4 ausgetragen.
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In dem in der Ofenabgasleitung 10 angeordneten Feststoffabscheider werden die Blähglaspartikel B von dem Abgas getrennt. Die ausgeschiedenen Blähglaspartikel B werden von mit ausgetragenen, nicht-expandierten Brenngutpartikeln R (Schlechtpartikeln) getrennt und einem (nicht dargestellten) Produktreservoir, beispielsweise einem Silo zugeführt. Der gefilterte Abgasstrom wird an die Umgebung ausgestoßen oder einer weiteren Abgasbehandlung zugeführt. Insbesondere wird hierbei ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Restwärme als Nutzwärme für den Herstellungsprozess rückgewonnen.
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Durch das Trennmittel T wird verhindert, dass die Brenngutpartikel R und die daraus entstehenden Blähglaspartikel B während des Expansionsprozesses miteinander und mit dem Brennkammermantel 3 verkleben. Das Trennmittel T wird hierzu über die Trennmittelleitung 21 dem Brenner 15 zugeführt und von diesem mit der Sekundärluft S in die Brennkammer 4 eingeblasen.
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Der Aufbau und die Funktionsweise des Brenners 15 sind in 2 dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, weist der Brenner 15 eine Zündkammer 30 auf, in die die Brenngasleitung 16 und die Primärluftleitung 17 münden. In der beispielhaften Ausführung gemäß 2 ist die Brenngasleitung 16 in die Primärluftleitung 17 hineingeführt, so dass das Brenngas G etwa zentral in die Zündkammer 30 eingeleitet wird, während die Primärluft P in einer das Brenngas G koaxial umgebenden Ringströmung in die Zündkammer 30 eingeleitet wird. Hierdurch wird eine besonders gute Durchmischung des Brenngases G und der Primärluft P erzielt.
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Durch einen Zünder einer der Zündkammer 30 zugeordneten (Steuer- und Überwachungs-)Elektronik 31 wird das aus dem Brenngas G und der zugemischten Primärluft P resultierende Verbrennungsgemisch V entzündet. Die dabei entstehende Brennerflamme F tritt aus der Zündkammer 30 in ein daran anschließendes Brennrohr 32 des Brenners 15 über und verlässt den Brenner 15 über eine endseitig an dem Brennrohr 32 angeordnete Düse 33.
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Die Elektronik 31 umfasst zur Überwachung und Steuerung des Brennprozesses des Weiteren einen Temperatursensor zur Messung der Verbrennungstemperatur in der Zündkammer 30 und eine Lambda-Sonde zur Messung der Zusammensetzung des Verbrennungsgemischs V, insbesondere des Sauerstoffgehalts des Verbrennungsgemischs V.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das Brennrohr 32 koaxial und mit Abstand von einem Mantelrohr 34 umgeben. Zwischen dem Brennrohr 32 und dem Mantelrohr 34 ist somit ein ringförmiger Sekundärluftkanal 35 gebildet, der zur Leitung der Sekundärluft S dient. Entsprechend ist die Sekundärluftleitung 19 mit einem stromabwärts gelegenen Ende des Mantelrohrs 34 verbunden. Durch einen der Sekundärluftleitung 19 und dem Mantelrohr 34 zwischengeordneten Ringverteiler 36, der das Mantelrohr 34 umgibt, wird dabei sichergestellt, dass die Sekundärluft S um den Umfang des Mantelrohres 34 herum gleichmäßig in das Mantelrohr 34 einströmt, so dass sich in dem Mantelrohr 34 eine homogene Ringströmung ausbildet. Die Sekundärluft S tritt über eine endseitig an dem Mantelrohr 34 angeordnete Düse 37 aus dem Mantelrohr 34 aus. Die Düse 37 umgibt hierbei die Düse 33 des Brennrohrs 32 koaxial, so dass die aus dem Brenner 15 austretende Sekundärluft S die Brennerflamme F sowie den ggf. noch nicht verbrannten Anteil des Verbrennungsgemischs V am Auslass des Brenners 15 mantelartig umgibt.
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Die Trenngutleitung 21 mündet in einem stromaufwärts gelegenen Bereich des Sekundärluftkanals 35. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Trennmittels T ist die Trenngutleitung 21 dabei vorzugsweise – wie in 2 gezeigt – in mehrere Teilleitungen verzweigt, die um den Umfang des Mantelrohrs 34 verteilt in dasselbe münden.
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Im Betrieb des Brenners 15 wird durch eine Anlagensteuerung die Heizleistung des Brenners 15 (Brennerleistung) über die Flussrate des Brenngases G gesteuert. Anhand der von der Lamda-Sonde der Elektronik 31 erfassten Messwerte wird dem in die Zündkammer 30 eingeleiteten Brenngas G – in Abhängigkeit von der Flussrate des Brenngases G – jeweils soviel Primärluft P zugemischt, dass das Verbrennungsgemisch V eine exakt oder zumindest annähernd stöchiometrische Zusammensetzung aufweist. Insbesondere wird soviel Primärluft P zugeführt, dass in dem Verbrennungsgemisch V das Verhältnis von Primärluft P zu Brenngas G etwa 10:1 beträgt. Bei der Verbrennung des so zusammengesetzten Verbrennungsgemischs V werden in der Zündkammer 30 und dem Brennrohr 32 Temperaturen von ca. 2000°C erreicht.
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Zur Optimierung der Brennerleistung wird die Primärluft P der Zündkammer 30 in – beispielsweise auf ca. 600°C – vorgeheiztem Zustand zugeführt. Hierfür wird dem Primärluftgebläse 18 aufgeheizten Kühlluft K aus dem Kühlspalt 7 des Vertikalofens 2 zugeführt, die über eine Warmluftleitung 38 (1) aus einem unteren Bereich des Kühlspalts 7 abgezogen wird. Bedarfsweise kann der aufgeheizten Kühlluft K kalte (oder anderweitig vorgeheizte) Außenluft zugemischt werden.
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Als Sekundärluft S wird dem Brenner 15 wahlweise kalte oder ebenfalls vorgewärmte Außenluft zugeleitet. Die Flussrate des Sekundärluftstroms wird – in Abstimmung mit der Brennerleistung derart eingestellt, dass die Temperatur und die Flussrate des Heißgasstroms H in der Brennkammer 4 an vorgegebene Sollwerte angeglichen werden.
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Durch die koaxiale Führung von Primärluft P und Sekundärluft S wird die Außenfläche des Brenners 15 auf einer Temperatur gehalten, die die Erweichungstemperatur der Brenngutpartikel R unterschreitet. Somit wird effektiv verhindert, dass Brenngutpartikel R mit dem Brenner 15 verkleben.
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Die Erfindung wird an dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besonders deutlich, ist auf dieses Ausführungsbeispiel gleichwohl aber nicht beschränkt. Vielmehr können zahlreiche weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anlage
- 2
- Vertikalofen
- 3
- Brennkammermantel
- 4
- Brennkammer
- 5
- Außenwand
- 6
- Isolierung
- 7
- Kühlspalt
- 8
- Kuppel
- 9
- Gasaustritt
- 10
- Ofenabgasleitung
- 15
- Brenner
- 16
- Brenngasleitung
- 17
- Primärluftleitung
- 18
- (Primärluft-)Gebläse
- 19
- Sekundärluftleitung
- 20
- (Sekundärluft-)Gebläse
- 21
- Trennmittelleitung
- 22
- Beschickungseinrichtung
- 23
- Brenngutleitung
- 30
- Zündkammer
- 31
- (Steuer- und Überwachungs-)Elektronik
- 32
- Brennrohr
- 33
- Düse
- 34
- Mantelrohr
- 35
- Sekundärluftkanal
- 36
- Ringverteiler
- 37
- Düse
- 38
- Warmluftleitung
- B
- Blähglaspartikel
- K
- Kühlluft
- H
- Heißgasstrom
- G
- Brenngas
- P
- Primärluft
- S
- Sekundärluft
- T
- Trennmittel
- R
- Brenngutpartikel
- V
- Verbrennungsgemisch
- F
- Brennerflamme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3230064 A [0004, 0004]
- US 2421902 A [0004]