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Drehrohrofen zum thermischen Reinigen von Metallabfällen Die Erfindung
betrifft einen Drehrohrofen zum thermischen Reinigen von mit flüchtigen und/oder
brennbaren Stoffen verunreinigten Metallabfällen, beispielsweise von mit Öl verunreinigten
Drehspänen, die nach erfolgter Reinigung eingeschmolzen werden sollen.
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Es ist bereits ein derartiger Drehrohrofen mit einer Aufgabe und einem
Austrag für die durch ihn hindurchbewegten Metallabfälle sowie Lufteintritts-und
Gasaustrittsöffnungen an seinen entgegengesetzten Enden und einem nahe der Gutaufgabe
angeordneten, mit eigener Luftzufuhr versehenen Brenner bekannt. Dieser bekannte
Drehrohrofen, der für eine vollständige Verbrennung der Verunreinigungen im Ofeninneren
vorgesehen ist, weist verschiedene Nachteile auf. Da der Verunreinigungsgrad der
zu verarbeitenden Metallabfälle, insbesondere der verbrennbare Ölanteil, stark schwanken
kann, kann es bei starker Ölverschmutzung leicht zu einer unerwünschten Überhitzung
im Ofeninneren kommen, bei der ein Schmelzen oder Oxydieren der Metallabfälle auftritt.
Andererseits besteht die Gefahr, daß bei einem geringen Anteil an brennbaren Verunreinigungen
die Flamme erlischt und es zur Bildung von explosiven Gasgemischen kommt. Diesen
Nachteilen kann bei der bekannten Vorrichtung nui dadurch begegnet werden, daß der
Durchsatz durch den Drehrohrofen entsprechend geregelt wird, also bei stark durch
brennbare Stoffe verunreinigten Metallabfällen mit verringertem Durchsatz gearbeitet
wird. Es ist ersichtlich, daß bei einem derartigen Betrieb die Wirtschaftlichkeit
der Anlage in Frage gestellt ist.
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Es ist ferner bekannt, Metallabfälle in einem Drehrohr dadurch zu
reinigen, daß heiße Gase durch das Drehrohr geleitet werden, die zu einer Verdampfung
oder Verflüchtigung der Verunreinigungen führen, die mit dem Gasstrom abgeführt
werden. Dabei ist ein Brenner für die abgeführten brennbaren Verunreinigungen vorgesehen.
Bei dieser Arbeitsweise wird zwar auch bei starken Ölverunreinigungen eine Überhitzung
im Drehrohr vermieden, da hier keine Verbrennung stattfindet und die Temperatur
des eingeleiteten Gases sich in gewünschter Weise regeln läßt. Bei diesem Verfahren
muß jedoch im Interesse einer guten Reinigung mit großen umzuwälzenden Gasmenge
gearbeitet werden, und es fallen unerwünscht große Mengen an ölhaltigen Dämpfen
an, die sich nur schwer bzw. mit großem Aufwand reinigen und beseitigen lassen.
Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß die großen Gasmengen mit hoher Geschwindigkeit
durch das Drehrohr strömen und demzufolge auch feine Stoffe mitführen, die in Zyklonabscheidern
oder anderen Vorrichtungen abgeschieden werden müssen. Neben den Schwierigkeiten,
welche die einwandfreie Verarbeitung der in unterschiedlichster Weise zusammengesetzten
Abgase aus dem Drehrohr mit sich bringt, besteht auch in erhöhtem Maß die Gefahr,
daß sich in den Abgaskanälen und nachgeschalteten Anlagen ölhaltige und entflammbare
Niederschläge bilden, die zu Bränden führen können, wodurch der Betrieb gestört
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten
Nachteile der bekannten Einrichtungen einen Drehrohrofen so zu verbessern, daß er
in wirtschaftlicher Weise und ohne die Gefahr einer Überhitzung der Metallabfälle
betrieben werden kann, wobei die Gefahr von Explosionen oder Bränden ausgeschaltet
ist.
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Erfindungsgemäß ist der Drehrohrofen zum thermischen Reinigen von
mit flüchtigen und/oder brennbaren Stoffen verunreinigten Metallabfällen mit einer
Aufgabe und einem Austrag für die durch ihn hindurchbewegten Metallabfälle sowie
Lufteintritts-und Gasaustrittsöffnungen an seinen entgegengesetzten Enden und einem
nahe der Gutaufgabe angeordneten, mit eigener Luftzufuhr versehenen Brenner dadurch
gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen auf
einem der Gutaufgabe zugewendeten
Teil seiner Länge einen Mantel mit wahlweise zu öffnenden Einlässen für ein vorzugsweise
gasförmiges Heiz-bzw. Kühlmittel sowie einen zugehörigen Auslaß aufweist und daß
die Lufteintritts- und Gasaustrittsöffnungen zur Erzielung eines in an sich bekannter
Weise entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Metallabfälle strömenden Gasstromes
angeordnet sind, wobei der Gasaustrittsöffnung in an sich bekannter Weise ein Brenner
nachgeschaltet ist.
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Bei dieser Ausbildung, die von der bekannten Vorrichtung mit Verbrennung
im Drehrohrofen ausgeht, kann die Temperatur im Ofeninneren mittels des Mantels
für die Heizung bzw. Kühlung unabhängig vom Verunreinigungsgrad und vom Durchsatz
der Metallabfälle in einem gewünschten Temperaturbereich gehalten werden. Darüber
hinaus ist eine vollständige Verbrennung innerhalb des Ofens nicht erforderlich,
da ein Nachbrenner vorgesehen ist, in dem eine Restverbrennung oder vollständige
Verbrennung, insbesondere bei einem hohen Anteil an brennbaren Verunreinigungen,
erfolgen kann. Ferner wird durch die Luftführung im Drehrohr eine gute Entgasung
und ein hoher Reinheitsgrad der am Lufteintritt austretenden Metallspäne bzw. Abfälle
erzielt. Zugleich ist durch Anordnung eines Zündbrenners die Gewähr dafür gegeben,
daß die Flamme im Drehrohr nicht vollständig erlöschen kann, so daß die Metallabfälle
stets eine Brennzone durchlaufen, wodurch eine gute Reinigung sichergestellt und
die Gefahr von Explosionen, die nach .einem vollständigen Erlöschen der Flamme auftreten
könnten, ausgeschaltet ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung entspricht daher allen
technischen und wirtschaftlichen Anforderungen und ist als in hohem Maß betriebssicher
anzusprechen.
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Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung sind mehrere Öffnungen als Austrag
für die Metallabfälle und für den Luftzutritt vorgesehen, die einen gegenüber dem
Querschnitt des Drehrohrofens kleineren, vorzugsweise einstellbaren Durchtrittsquerschnitt
aufweisen und nacheinander während eines Teils der Ofenumdrehung automatisch abgedeckt
sind. Durch diese Ausführung kann unabhängig von der Drehung des Drehrohres die
Materialabgabe an einer bestimmten Stelle des Ofenquerschnitts vorgesehen sein,
und gleichzeitig wird durch die eintretende Luft in vorteilhafter Weise eine gute
Kühlung der austretenden Metallabfälle erreicht.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführung sind im Ofeninneren an sich bekannte
Leitflächen und/oder Schaufelflächen vorgesehen, die unter einem Winkel zwischen
20 und 45° gegenüber der Radialrichtung entgegen der Drehrichtung des Ofens geneigt
sind. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme eine gute Auflockerung und Durchmischung
der Metallabfälle erzielt wird, so daß alle Verunreinigungen vollständig verbrannt
bzw. von der Verbrennungsluft und den Verbrennungsgasen abgeführt werden. Ferner
wird dadurch ein Herabfallen der Metallabfälle im Ofen und ein Heraustragen von
feinen Teilchen mit dem Gasstrom aus dem Ofen vermieden, und es hat sich auch gezeigt,
daß durch diese Ausbildung die Gefahr des überhitzens und Oxydierens von Metallteilchen
herabgesetzt ist.
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Vorteilhafterweise ist bei Verwendung eines gasförmigen Heizmittels
der Auslaß des Mantels mit einem Strömungsregelventil versehen, wobei der Mantelraum
über eine Strömungsregeleinrichtung mit der Gasaustrittsöffnung des Drehrohrofens
in Verbindung steht. Auf diese Weise kann ein regelbarer Teil des in den Mantel
eingeleiteten Heizgases in den Abgaskanal des Drehrohrofens eingeleitet werden.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, auf einfache Weise den Abgaskanal vor Inbetriebnahme
des Ofens auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, um eine unerwünschte Abkühlung
der Abgase und die Bildung von Abscheidungen im Abgaskanal zu vermeiden.
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Ferner ist es zur Regulierung der Temperatur im Ofeninneren sowie
zur Vermeidung von Wärmeverlusten zweckmäßig, daß der nicht vom Mantel umgebene
Teil des Drehrohrofens wenigstens teilweise von einer Isolierung umgeben ist. Dadurch
kann der Gefahr wirksam begegnet werden, daß sich der Gasstrom im Ofeninneren bis
unterhalb des Taupunktes abkühlt, bei dem zu entfernende Verunreinigungen wieder
aus dem Gasstrom abgeschieden werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung
näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehrohrofens
im Längsschnitt zeigt.
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Der erfindungsgemäße Ofen umfaßt ein Drehrohr 1, das an einem Ende
geschlossen ist und vorzugsweise etwas in Richtung auf. das geschlossene Ende geneigt
ist. Das offene Ende des Drehrohres 1, also das linke Ende in der Zeichnung, ist
von einem Rauchkasten 2 umgeben, der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist.
Das Drehrohr 1 ist mit engem Spiel durch eine Öffnung in den Rauchkasten .2 eingeführt.
An der Unterseite des Rauchkastens 2 ist über eine Öffnung 3 eine Tasche 4 für sich
aus den Abgasen absetzende, feine, feste Teilchen vorgesehen, die zum Entfernen
der Teilchen abnehmbar ist. Das obere Ende des Rauchkastens 2 ist durch einen kurzen
breiten Kanal mit einem Nachbrenner 5 verbunden, der eine langgestreckte Kammer
umfaßt. Der Nachbrenner 5 ist mit einem Zündbrenner 6 und einem nahe dem Abgaseintritt
in den Nachbrenner 5 vorgesehenen Regelventil 7 zum Einleiten von Sekundärluft versehen.
An die Kammer des Nachbrenners 5 schließt sich ein Kamin 8 an, in den eine Regelklappe
9 zum Regeln des Zuges vorgesehen ist.
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Das Drehrohr 1 ist auf der dem Rauchkasten 2 zugewandten Seite etwa
über seine halbe Länge von einem Mantel 10 umgeben, der durch ein zylindrisches
Stahlblech gebildet ist. Der Mantel 10, der vorzugsweise nicht gezeigte Leitorgane
für ein durch den Mantel geleitetes Heiz- oder Kühlmittel aufweist, durch das die
Temperatur im Drehrohr innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa 300 bis 400°
C gehalten wird, ist an einen Heißgasgenerator 11 angeschlossen, wobei eine
Ventilklappe 12 für die Regelung der Heißgasströmung in den Mantel 10 vorgesehen
ist. Ferner ist ein Kühlgebläse 13 vorgesehen, durch das ein mittels einer Ventilklappe
14 regelbarer Kühlluftstrom in den Mantel 10 eingeleitet werden kann. Zur Ableitung
der in den Mantel 10 eingeleiteten Heißgase bzw. der Kühlluft ist sowohl
eine mit einer Regelklappe 15 versehene Durch trittsöffnung vom Mantel 10 zum Rauchkasten
2 sowie eine Ableitung 16 mit einer Ventilklappe 17 vorgesehen. An den Mantel 10
schließt sich eine das Drehrohr umgebende Isolierung 18 an, die im, Abstand vor
dem dem Rauchkasten 2 abgewandten Ende des Drehrohres 1 endet.
Am
in den Rauchkasten 2 eintretenden Ende des Drehrohres 1 ist eine Aufgabe für die
Metallabfälle in Form einer Rutsche 19 vorgesehen, die eine kontinuierliche Beschickung
des Drehrohres mit verunreinigten Abfällen ermöglicht. Um das Einströmen größerer
Luftmengen beim Beschicken zu vermeiden, ist die Rutsche 19 mit einer Dichtungsklappe
20 ausgerüstet. Ferner ist ein mit eigener Verbrennungsluft und somit unabhänig
von den Verhältnissen im Drehrohr 1 arbeitender Zündbrenner 21 vorgesehen, dessen
Zündflamme oberhalb der Stelle angeordnet ist, an welcher die Metallabfälle in das
Drehrohr 1 eingeführt werden. Am anderen Ende des Drehrohres 1 sind mehrere über
den Umfang des Drehrohres verteilte Öffnungen 22 vorgesehen, die den Austrag für
die gereinigten Metallabfälle bilden. Diese Öff-
nungen sind in nicht dargestellter
Weise mit Klappen ausgerüstet, die sich beim Abgeben des Materials öffnen. Innerhalb
des Drehrohres sind an dessen beiden Enden schraubenlinienförmige Leitflächen 23
vorgesehen. An die der Rauchkammer 2 bzw. der Aufgabe benachbarten Leitflächen 23
schließen sich Schaufelflächen 24 an, die unter einem Winkel zwischen 20 und 45°
gegenüber der Radialrichtung entgegen der Drehrichtung des Drehrohres geneigt sind.
Dabei sind die Schaufelflächen 24 im heißesten Bereich des Drehrohres
1 innerhalb des Mantels 10
angeordnet. Der verbleibende Teil des Drehrohres
1
zwischen den Schaufelflächen 24 und den am Austragsende angeordneten schraubenlinienförmigen
Leitflächen ist mit geraden Leitflächen 25 versehen.
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Der Drehrohrofen wird in folgender Weise betrieben: Zunächst wird
der Heisgasgenerator 11 angefeuert, und die Ventilklappen 12, 14, 15 und 17 werden
so eingestellt, daß das Heißgas mit etwa 600° C durch den Mantel 10, den
Rauchkasten 2 und den Nachbrenner 5 zum Kamin 8 strömt. Der Brenner 6 wird
ebenfalls gezündet, um die feuerfeste Auskleidung auf etwa 750 bis 900° C zu erhitzen.
Das Drehrohr 1 wird zunächst ohne Beschickung mit Metallabfällen gedreht, um eine
gleichmäßige Erhitzung des vom Mantel 10 umschlossenen Drehrohrteiles zu erreichen.
Bei einer Temperatur der Drehrohrwand von etwa 350° C werden die Zündbrenner 21
gezündet und Metallabfälle über die Rutsche 19 zugeführt. In diesem Moment kann
die Ventilklappe 15 zum Rauchkasten geschlossen werden, und die Ventilklappe 17
kann geöffnet werden, was im einzelnen davon abhängt, ob die einsetzende Verbrennung
im Drehrohr 1 genügend Wärme liefert, um den Rauchkasten 2 auf der gewünschten
Temperatur zu halten. Die Temperatur im beheizten Ende des Drehrohres 1 innerhalb
des Mantels 10 wird durch Steuerung von Hand oder automatisch, gegebenenfalls unter
Einsatz des Kühlgebläses 13, auf einer Temperatur von etwa 350° C gehalten, wobei
eine vorzugsweise gleichmäßig kontinuierliche Beschikkung des Drehrohres 1 mit Metallabfällen
erfolgt. Der Zug des Kamins 8 wird so geregelt, daß an beiden Enden des Drehrohres
1 an allen Punkten ein geringer Unterdruck aufrechterhalten wird, so daß die Gefahr,
daß Gas aus der Anlage austritt, ausgeschaltet ist. Ferner wird die Temperatur der
Auskleidung des Nachbrenners 5 oberhalb von etwa 750° C gehalten, und die Regelklappe
7 für die Sekundärluft wird so betätigt, daß im Nachbrenner 5 ein genügender Sauerstoffüberschuß
vorhanden ist. Im Nachbrenner 5 werden die im Drehrohr 1 noch nicht verbrannten
brennbaren Stoffe vollständig verbrannt, insbesondere wenn die Metallabfälle im
starken Maß im Öl verunreinigt sind oder einen großen Anteil an brennbarem
organischem Material aufweisen. Dabei wird durch die am Austragsende des Drehrohres
1 eintretende Primärluftmenge das Ausmaß der Vorverbrennung im Drehrohr 1 geregelt.