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Verfahren und Einrichtung zur Wärmebehandlung von Preßlingen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Schachtofen zur Wärmebehandlung von Preßlingen, die beispielsweise
aus Eisenerzkonzentraten bestehen können, die gehärtet werden sollen, und auf ein
Verfahren zum Betrieb eines solchen Ofens.
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Bei den Öfen der genannten Art werden die Preßlinge von oben her beständig
aufgegeben und sinken als sich langsam bewegende Säule getrennter Preßlinge zur
Austragöffnung am unteren Teil des Ofens herab. Während dieser Zeit werden die Preßlinge
in einer Zone in der Nähe des oberen Ofenteiles von heißen Gasen aus benachbarten
Verbrennungsräumen auf eine Temperatur erhitzt, die etwas unterhalb der Schmelztemperatur
der Preßlinge liegt, und danach durch Luft abgekühlt, die in Nähe des Austragendes
eingeblasen wird.
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Eisenerzpreßlinge, um ein typisches Beispiel zu nennen, müssen zwecks
geeigneter Härtung auf sehr hohe Temperaturen in der Nähe von 1260° C erhitzt werden,
sollen jedoch beim Austragen so kalt wie möglich sein, damit sie gehandhabt werden
können.
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Es ist schon bekannt, die gesamte oder einen Teil der durch die Preßlinge
erhitzten Kühlluft direkt in die Verbrennungsräume einzuleiten. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß bei diesem Verfahren Staub in die Verbrennungsräume eingetragen wird,
der bei Temperaturen über ungefähr 1010° C eine Verschmelzung in den oberen Öffnungsbezirken
der Verbrennungsräume bewirkt und möglicherweise den Luftstrom behindert.
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Wird aus der Umgebung reine Luft direkt in die Verbrennungsräume und
in den unteren Teil des Schachtofens keine Luft eingeblasen, so wird zwar der schädliche
Staub vermieden. In diesem Falle ist im unteren Teil des Schachtofens jedoch nicht
genügend Luft vorhanden, um die Preßlinge ausreichend abzukühlen, so daß diese mit
einer Temperatur von ungefähr 600° C ausgetragen wurden. Diese Temperatur ist offensichtlich
zu hoch, um eine sichere Handhabung der Preßlinge zuzulassen, und führt ferner zu
einer Verschwendung von Wärme.
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Nach der Erfindung werden die heißen Preßlinge aus Bern Ofen in einer
oder mehreren gesonderten Kammern von einem Luftstrom gekühlt, der die Wärme von
den Preßlingen zu Rekuperatoren befördert, in denen die erhitzte Luft indirekt die
zu den Verbrennungsräumen strömende reine Luft vorerwärmt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben,
in denen Fig.l eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Betreiben eines Ofens zum Behandeln von Preßlingen, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt
durch den Ofen, die Verbrennungsräume und die Kühler für die Preßlinge, wobei die
Staubsammler und die Wärmeaustauscher als Seitenansicht dargestellt sind, Fig. 3
einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 2, der die Ofensäule und
einen Barunterliegenden Kühler für die Preßlinge zeigt, und Fig. 4 einen waagerechten
Schnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 2 durch die Ofensäule und beide Verbrennungsräume
zeigt.
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Wie aus den Zeichnungen und im besonderen aus der Fig. 2 zu ersehen
ist, weist der Ofen 1 ein Gestell t auf, das einen Metallschutzmantel 3 trägt, der
einen feuerfesten Aufbau aus Ziegeln umschließt, die einen Schacht mit langgestrecktem
rechteckigem Querschnitt bilden, dessen Innenwandungen in der oberen Zone 5 über
eine Strecke der oberen zwei Drittel im wesentlichen senkrecht sind und nach innen
um ungefähr 12 bis 15° von der Senkrechten in der unteren Zone 6 zu einer in der
Mitte gelegenen spitz zulaufenden unteren Ziegelwand 7 abweichen. Die genannte Wand
7 teilt die Masse 8 der Preßlinge in zwei im wesentlichen gleiche Teile auf, die
in zwei Barunterliegenden parallelen senkrechten Trichtern 9 herabsinken.
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In die Masse der heißen Preßlinge in der oberen Zone 5 des Ofens ragt
eine Anzahl von waagerecht angeordneten und auf Abstand stehenden Teilerplatten
10 hinein, die vorzugsweise aus hohlen Gußkörpern bestehen, durch die ein Kühlmittel,
beispielsweise Luft, geleitet wird. Diese Teilerplatten 10 schaffen öffnungen
zwischen den herabsinkenden Preßlingen
in der Nähe der Seiten des
Ofens, die eine freie Luftströmung zum rascheren Trocknen der Preßlinge ermöglichen.
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Irgendwelche große Klumpen aneinandenhaftender Preßlinge in der unteren
Zone 6 des Ofens werden von gezähnten Rührwellen 11 gebrochen, die in am Ofengestell
angebrachten Pendeldrucklagern 12 gelagert sind, und weiter aufgebrochen durch gezähnte
Brechersegmente 13 an Schwingwellen 14, die in den Lagern 15 ruhen. Die genannten
Wellen 11 und 14 erstrecken sich waagerecht über die untere Zone 6 hinweg mit Abstand
voneinander und parallel zur Mittelwand 7, welche Wellen vorzugsweise hohl sind,
so daß ein Kühlmittel hindurchgeleitet werden kann, und die von sich hin- und herbewegenden
Kurbelarmen 16 teilweise gedreht werden, die von üblichen mechanischen Einrichtungen
oder mittels hydraulischer Zylinder in geeigneten Zeitintervallen betätigt werden,
so daß die Preßlinge in gleichförmigem Ausmaß herabsinken.
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Die Schwingwellen Il und 14 sowie die zugehörigen Vorrichtungen werden
vor Beschädigung durch Hitze durch einen Luftstrom aus einem Gebläse (nicht dargestellt)
geschützt, der durch parallele waagerechte Rohre 17 eingeblasen wird, die durch
umgekehrt V-förmige Abdeckungen 18 abgeschirmt sind. Dieser Teil der Luft steigt
dann durch die Ofensäule nach oben, wo er den herabsinkenden heißen Preßlingen Wärme
entzieht und schließlich 40 bis 60'D/o der zum Trocknen und Härten der oberen Schichten
der eingelassenen feuchten Preßlinge erforderlichen Wärme liefert.
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An die obere Zone 5 des Ofens anschließend sind einander symmetrisch
gegenüberliegend zwei im wesentlichen zylindrische Verbrennungsräume 19 angeordnet,
von denen jeder einen aus Metall bestehenden Außenmantel 20 aufweist, der mit einer
Auskleidung 21 aus feuerfesten Ziegeln versehen ist. Jeder Verbrennungsraum 19 besitzt
einen Einlaß 22 zum Einblasen von Luft, die mittels eines noch zu beschreibenden
Brenners 23 für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff vorerhitzt wurde, sowie einen
Kanal 24, der die Verbrennungsgase durch die Öffnungen 24' zur oberen Zone 5 des
Ofens leitet.
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Senkrecht unterhalb der Trichter 9 befindet sich ein verengter Kanal
25, der eine Verbindung zu einem besonderen Kühler 26 für die Preßlinge herstellt,
welcher Kühler vorzugsweise am Gestell 2 des Ofens starr aufgehängt ist. Dieser
Kühler 26 besteht aus einem zylindrischen Metallmantel 27 mit einem Eimaß
28 in der Mitte der Deckplatte 29 für die Preßlinge und mit einem Luftauslaßkanal30.
Der Mittelteil des Mantels 27 ist mit feuerfesten Blöcken 31 ausgekleidet, die von
ringförmigen, an der Innenseite des Mantels angeschweißten Winkeleisen 32 getragen
werden. Von diesen Winkeleisen 32 in jedem Kühlermantel 27 hängt ein oberer Kühlertrichter
33 herab, unterhalb dessen mit Abstand ein unterer Kühlertricher 34 vom unteren
Teil des Mantels 27 herabhängt. Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, beträgt
die Schräge des oberen Kühlertrichters 33 von der Senkrechten aus nach innen 20°,
während die Schräge des unteren Kühlertrichters 34 in bezug auf die Senkrechte 25°
beträgt, die jedoch beide nicht kritisch sind. Ein Lufteinlaßrohr 35 steht mit einem
(nicht dargestellten) kräftigen Gebläse in Verbindung, das Druckluft in den Raum
zwischen den Kühlertrichtern 33 und 34 und nach oben durch die Preßlinge bläst.
Die abgekühlten Preßlinge werden schließlich durch das Bodenrohr 36 ausgetragen.
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Der Auslaß 30 für die mit Staub beladene vorerhitzte Luft aus jedem
Kühler 26 für die Preßlinge steht mit dem Einlaß 37 eines Trockenstaubsammlers 38
in Verbindung, in dem sich die von den Preßlingen stammenden Staubteilchen sammeln,
auf dem Boden des Trichters 39 absetzen und durch eine Öffnung 40 entfernt werden.
Die gereinigte vorerhitzte Luft strömt durch den Auslaß 41 und den Kanal 42 durch
den Einlaß 43 in die obere Kammer 44 des senkrechten röhrenförmigen Wärmeaustauschers
45. Dieser besteht aus einem zylindrischen Mantel 46, in dem eine Anzahl von waagerechten
Stauplatten 47 gestaffelt angeordnet ist, und aus den oberen und unteren Röhrenblechen
48 und 49, die mehrere senkrechte Rohre 50 tragen. Die heiße Luft aus dem Staubsammler
38 strömt durch die Röhren 50 zur unteren Kammer 51 und verläßt diese durch die
öffnung 52. Durch die untere Öffnung 53 des Mantels 46 tritt reine Außenluft in
den Mantel ein, strömt in sinusförmiger Bahn um die Röhren 50 herum und aus dem
Auslaß 54 durch den Kanal 55 zum Einlaß 22 des Verbrennungsraumes 19.
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Durch Verwenden der Kühler 26 für die Preßlinge kann die Temperatur
der den Ofen verlassenden heißen Preßlinge von ungefähr 540 bis 600° C auf ungefähr
93 bis 120° C gesenkt werden, während die. in die Kühler eingeblasene Außenluft
auf eine Temperatur von ungefähr 480 bis 540° C erhöht wird. Diese bewirkt eine
Vorerwärmung der Verbrennungsluft in den Wärmeaustauschern 45 auf ungefähr 425°
C, so daß der Wirkungsgrad in den Verbrennungsräumen 19 entsprechend stark erhöht
wird. Die Staubsammler 38 entfernen den größten Teil des von den Preßlingen stammenden
Staubes aus der Vorheizluft, bevor diese die Wärmeaustauscher 45 erreicht, so d'aß
kein Staub in die Verbrennungsräume 19 gelangt.
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Die Verbesserung der thermischen Wirksamkeit des erfindungsgemäßen
Ofens geht aus einem Vergleich der Betriebstemperaturen und des Brennstoffverbrauchs
der drei obengenannten Arten von Öfen hervor, welche Daten in der nachstehenden
Tabelle zusammengestellt sind:
| (A) (B) (C) |
| Zufuhr aller Luft Reine Vorgeheizte reine |
| von unten her Verbrennungsluft Verbrennungsluft |
| keine Vorerwärmung |
| Temperatur der Preßlinge, maximal, oben . . 1260° C 1260° C
1260° C |
| Auslaß, unten ....... . . . . . . . . . . . . . . .
. . 175° C 590° C 93° C |
| Gastemperatur in den Verbrennungsräumen 10350
C 1275° C 1275° C |
| Abgas, oben ... . ...................... 315° C 175°
C 175° C |
| Brennstoffverbrauch pro Nettotonne Preßluft 172,620 kcal 176,400
kcal 141,120 kcal |