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Verfahren zum Brennen von- Zement und anderem Sintergw:auf einenSinterband
Beim Brennen von Zement auf einem Sinterband bzw. auf einem Wanderrost wird das
zu Granalien geformte Rohgut zusammen mit einem feinkörnigen, kurzflammigen Brennstoff-
zu einer Schicht auf dem Rost ausgebreitet. Die Schicht läuft unter einer Zündflamme,
die von oben auf die Schicht gerichtet ist, hinweg und wird alsdann einem Luftstrom
ausgesetzt, der von oben nach unten durch die Schicht hindurchgesaugt wird. Statt
den Brennstoff den Granalien beizumischen, bat man ihn auch schon dem Rohgut vor
der Granalienbildung zugesetzt, so daß jedes einzelne Gutkügelchen. (Granalie) aus
einem Gemisch von Rohgut und Brennstoff besteht. Letzterer ist also gleichmäßig
auf die gesamte Masse des Gutkügelchens verteilt, d. h., das Verhältnis von Rohgut
zu Brennstoff ist im Innern des Gutkügelchens .dasselbe wie an seiner Oberfläche.
Ferner ist man gelegentlich auch schon so vorgegangen, daß man die Granalien zunächst
ohne Brennstoff geformt und alsdann in dem Brennstoff oder einem brennstoffreichen
Rohgutgemisch nachgerollt hat, so daß Gutkügelchen entstanden, bei denen der Brennstoff
ausschließlich in der äußeren Schale untergebracht ist.
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Sobald die Schicht gezündet ist und der Luftstrom von oben einsetzt,
bildet sich zunächst im oberen "Teil der Schicht eine Glutzone, die sich mehr und
mehr nach unten durchfrißt. Ist die Schicht am Abwurfende des Bandes angelangt,
so befindet sich die Glutzone im untersten Teil der Schicht. Bei einem Längsschnitt
durch die langsam wandernde Schicht erscheint also die Glutzone als diagonaler Streifen,
der sich vom Beschickungsende zum Abwurfende schräg von oben nach unten -durch die
Schicht erstreckt. Oberhalb der Glutzone befindet sich die Kühlzone, unterhalb die.
Vorwärmzone. In der Nähe des Beschickungsendes ist die Höhenerstreckung,der Kühlzone,
in der Nähe des Abwurfendes die Höhenerstreckung der Vorwärmzone praktisch gleich
Null. An diesen beiden Stellen entstehen zwangläufig hohe Wärmeverluste, die sich,
falls man nicht zu sehr umständlichen Gasumleitungen.od. dgl. greift, nicht vermeiden
lassen. Jedoch nimmt, wie leicht einzusehen ist, die Bedeutung dieser Verluste relativ
mit zunehmender Schichtstärke ab. Man ist auf Sinterbändern daher schon mit einer
Schichtstärke von bis zu einem Meter gefahren.
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Beim Brennen von Zement und auch von anderem Sintergut auf dem Rost
hat sich nun gezeigt, daß bei Hinzufügung der für die Kalzinierung und Sinterung
theoretisch notwendigen Brennstoffmenge sehr leicht ein Überbrennen des Gutes eintritt.
Die Granalien zeigen stellenweise, besonders an ihrer äußeren Schale, Schmolz, während
das Innere des einzelnen Korns noch urgar geblieben-ist. Falls der Kern des Gutkügelchens
ebenfalls Brennstoff enthält, ist dieser häufig nur teilweise verbrannt,-.-Messungen
ergaben, daß die Temperatur in der Glutzone außerordentlich hoch ist, sie' überschritt
nichtselten I700° C. Setzte man die auch nur um ein weniges herab, so ergab sich
durchweg.Schwachbrand. Däs Gut war zwar kalziniert, aber nicht mehr gesintert. Auch
ein Vergrößern -oder Verkleinern: der Granalien führte nicht zum Ziel. Bei: gräßeren
Granalien war der Anteil des Schwachbrandes im. Innern, der einzelnen Gutkügelchen
-größer, wählte:;äan dagegen kleinere Granalien, so stieg die T.emperatur,in der
Glutzone weiter an. Das einzelne Korn Zeigte. weder an der Außenschale; :Schmolz;
. während das., :Innere urgar geblieben war. Das gleiche gilt für die Wahl eines
anderen Brennstoffes. klimmt man.z. B: einen solehen mit einem höheren AnteitJ-an
_ flüchtigen Bestandteilen, so wird die Glutzone enladblich breiter und die Abgasverlustei-steigen
unverhältnismäßig hoch an.
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Vermeiden lassen sich diese. Schwierigkeiten nur dann, wenn man die
Geschwindigkeit der hindurchströmenden Luft und, dementsprechend auch die Wandergeschwindigkeit
des Rostes in einem wirtschaftlich nicht vertretbaren Uriifange herabsetzt. Der
ganze Brennvorgang spielt sich dann langsamex@ab und sowohl der Schmolz an der Außenseite
der einzelnen Gutkörner wie das Urgare in ihrem Innern kommt in Fortfall. Jedoch
fällt:-,damit die Leistung des Rostes stark ab.
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Der Grund für dieses eigenartige Verhalten des Gutes beim Sintern
auf dem Rost ist in folgendem zu sehen: Die hohe Geschwindigkeit der Luft ergibt
eine sehr schnelle Umsetzung des Brennstoffe- s.. in Kohlensäure. Die dabei auftretenden
Verbrennungstemperaturen sind entsprechend hoch. Die Wandergeschwindigkeit der Wärme
von der Oberfläche des einzelnen Gutkorns .- an dieser Oberfläche . findet
die
Verbrennung zunächst statt und hier entsteht daher die Verbrennungswärme - bis zu
dessen Kern kann aber nicht beliebig gesteigert werden. Zwar nimmt diese Wandergeschwindigkeit
mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen Kornoberfläche und Kornkern zu, aber
doch nicht so stark, daß die Entstehung einer Übertemperatur an der Oberfläche des
Korns vermieden wird.
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Ist der Brennstoff über die ganze Masse des Gutkügelchens verteilt,
so ist zwar die Menge des Brennstoffes, die an der Oberfläche des einzelnen Gutkorns
zunächst zur Verbrennung zur Verfügung steht, geringer und die hier erzeugte Temperatur
daher nicht ganz so hoch, aber die Wandergeschwindigkeit der Wärme von der Oberfläche
der Gutkügelchen zu deren Kern ist immer noch zu gering, d. h., die Kühlwirkung
des noch kalten Kerns auf die hocherhitzte Oberfläche ist zu klein, um die Entstehung
von Obertemperaturen an der Kornoberfläche zu verhindern.
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Die Verbrennungsgeschwindigkeit des im Innern des Kügelchens vorhandenen
Brennstoffes ist verhältnismäßig klein. Die Verbrennung setzt erst ein, wenn die
Temperatur hier genügend gestiegen ist und auch nur, soweit Verbrennungsluft durch
die poröse Gutmasse bis in das Kerninnere dringt. Entscheidend für das Einsetzen
der Verbrennung ist also ebenfalls die Wandergeschwindigkeit der Wärme von der Oberfläche
des Gutkügelchens zu seinem Kern. Ist diese zu gering, so ist die Sinterung an der
Oberfläche bereits beendet und die Poren schließen sich, ehe der Brennstoff im Innern
des Gutkügelchens überhaupt gezündet hat. Die Folge ist daher zwangläufig Schmolz
an der Oberfläche und Unverbranntes im Innern des Gutkügelchens.
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Einen einigermaßen ausreichend gleichmäßigen Brand des Sintergutes
erzielte man erst, als man dazu überging, dem frischen Robg4tt Rückgut, d. h. fertig
gebranntes Gut, beizumischen. Allerdings mußte man die beigefügte Brennstoffmenge
ebenfalls erhöhen, jedoch nur um so viel, wie zur Erwärmung des Rück- . gutes auf
Sintertemperatur notwendig ist. Die beträchtliche Brennstoffmenge, die, zur Austreibung
der Kohlensäure aus dem Rohgut erforderlich ist, kam für den Rückgutanfall der Rohgut-Rückgutmischung
in Fortfall. Durch diese Arbeitsweise wurde erreicht, , daß die erzeugte Verbrennungswärme
sich auf eine größere Gesamtgutmenge verteilte, so daß übertemperaturen sich vermeiden
ließen. Allerdings war die erforderliche Rückgutmenge beträchtlich. :Im allgemeinen
war ein Verhältnis von Rohgut zu Rück- ; gut wie 1:1 notwendig, so daß die Gesamtbrennstoffmenge
bezogen auf die Menge des Fertiggutes (abzüglich des Rückgutanteils) nicht unerheblich
höher als beim Brennen ohne Rückgut war.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Gemäß dieser wird vorgeschlagen,
ohne Rückgut zu arbeiten und an Stelle der Verbrennungsluft ein Luft-Rauchgas-Gemisch
zu verwenden. Diese Maßnahme bietet verschiedene Vorteile. Durch die beigemischten
Rauchgase kann ebenso wie durch Beimischung von Rückgut zum Rohgut die Temperatur
der erzeugten Verbrennungsgase gedämpft werden, und zwar in während des Betriebes
in jedem Augenblick leicht regelbarem Maße. Eine Vergrößerung des Brennstoffverbrauchs
wie beim Betrieb mit Rückgut tritt nicht auf, denn die Abgase des Sinterrostes werden
im Kreislauf der Verbrennungsluft wieder beigemischt. Soweit diese Abgase also eine
höhere Temperatur besitzen als beim Arbeiten mit Luft allein, wird ihre fühlbare
Wärme im Arbeitsprozeß selber nutzbar gemacht.
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Bei Sinterbändern ist es üblich, den Saugkasten unter dem Rost zu
unterteilen, um die an den verschiedenen Stellen des Rostes anfallenden Abgase für
verschiedene Zwecke zu verwenden. Insbesondere ist es auch bekannt, die Abgase aus
den Teilsaugkästen in der Nähe des Abwurfendes des Rostes, die besonders heiß sind,
zum Vorwärmen oder Trocknen des Rohgutes zu verwenden. Gemäß der Erfindung wird
nun vorgeschlagen, diese besonders heißen Abgase vorzugsweise der Frischluft beizumischen,
während die kälteren Abgase aus den anderen Teilsaugkästen in die Esse abgeleitet
werden. Dies trägt erheblich zur Wärmeökonomie des Verfahrens nach der Erfindung
bei.
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Die Rückführung von Abgasen in die Feuerung ist an sich bei den verschiedensten
Arbeitsprozessen bekannt. Sie dient entweder dazu, den Feuergasen besonders stark
ausgesetzte Bauteile vor der Verzunderung zu schützen oder um bestimmte Behandlungstemperaturen
eines Gutes einhalten zu können. Im vorliegenden Falle war es jedoch nicht bekannt,
warum beim Brennen von Zement auf dem Rost, das an sich sehr hohe Temperaturen (etwa
1500° C) verlangt, teilweise Überbrand, teilweise Schwachbrand erzeugt wurde. Die
Erkenntnis, daß unter den sich beim Zementbrennen auf dem Rost ergebenden Arbeitsbedingungen
eine Dämpfung der erzeugten Verbrennungswärme am Ort ihrer Entstehung geeignet ist
die oben geschilderten Übelstände zii vermeiden, gehört zur vorliegenden Erfindung.
Erst diese Erkenntnis ermöglichte den erfindungsgemäßen Vorschlag, das an sich bekannte
Dämpfungsmittel, Rauchgase der Verbrennungsluft beizumischen, anzuwenden.
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Inerte Gase, insbesondere Abgase der Verbrennungsluft beizumischen,
ist nicht nur bei den verschiedensten Feuerungen, sondern auch bei Sinterbändern
bekannt, insbesondere dann, wenn die Sinterbänder im Mehrschichtenverfahren betrieben
werden, d. h. also, wenn dasselbe Gut mehrmals durch den Ofen wandert, z. B. erst
in einer oberen Schicht zum Vorwärmen des Gutes und dann in einer unteren Schicht
zum Fertigbrennen. Ein solches Verfahren kostet aber erfahrungsgemäß viel Brennstoff,
da das gesamte Gut ja zweimal erwärmt werden muß.
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Ferner ist es bei Sinterrosten bekannt, den Raum unterhalb des Rostes
in eine größere Zahl von Kammern zu unterteilen, und aus jeder dieser Kammern werden
die dort anfallenden Abgase getrennt von den Abgasen der anderen Kammern abgesaugt.
O1)erhalb des Rostes ist eine Heizhaube angeordnet, der der Brennstoff in Form einer
Flamme zugeführt wird, die z. B. aus einem brennbaren Gas und aus Luft einer der
Kammern unter dem Rost gespeist wird. Auf diese . Weise gelingt es wohl, eine bestimmte
Temperatur in der zu brennenden Schicht einzuhalten, aber die Vorrichtung und demgemäß
auch das Brennverfahren wird dabei sehr kompliziert, so daß schon allein aus -diesem
Grunde ein Vergleich mit dem Gegenstand der Erfindung schwer möglich ist.
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Beim Verfahren nach der Erfindung wird jedenfalls diesen und noch
anderen bekannten Brennverfahren gegenüber erstmalig das sonst dem Brenngut beigemischte
Rückgut zur Dämpfung der für das Zementbrennen zu hohen Temperatur in der Behandlungsschicht
durch
Beimischung von inerten Gasen, insbesondere Abgasen, ersetzt.