DE1289949B

DE1289949B - Process for the production of blue clay in a rotary kiln

Info

Publication number: DE1289949B
Application number: DE1965L0052277
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Helmuth; Reckmeier
Original assignee: Lias & Co KG Leichtbausto GmbH
Current assignee: Lias & Co KG Leichtbausto GmbH
Priority date: 1965-11-30
Filing date: 1965-11-30
Publication date: 1969-02-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blähton in einem Drehofen mit getrenntem Vorwärmrohr und Blährohr, bei dem das Material im Blährohr mit Luftüberschuß beheizt und den von dem Blährohr zum Vorwärmrohr strömenden Gasen eine geregelte Frischluftmenge beigemischt wird.The invention relates to a method for producing expanded clay in a rotary kiln with separate preheating pipe and expansion pipe, in which the material in Inflatable pipe heated with excess air and the flowing from the inflatable pipe to the preheating pipe A regulated amount of fresh air is added to gases.

Ein Nachteil aller bisherigen Verfahren zur Herstellung von Blähton oder ähnlichen Materialien ist der verhältnismäßig hohe Wärmeaufwand. Er liegt über 900 und bis zu 2000 keal/kg Fertigprodukt. Dieser hohe Aufwand rührt in der Hauptsache daher, daß die endothermen Prozesse, wie Wasseraustreiben, Kalzinieren, Aufheizen, sich im Einlaufteil des Ofens abspiel ' en und die thermoneutralen Prozesse oder die exothermen Prozesse in der Verbrennungszone stattfinden, wo der Wärmeaufwand nicht benötigt wird oder wo sogar, wie bei der Blähtonherstellung, eine zu hohe Flammentemperatur unerwünscht ist, da das Behandlungsgut bei einer übermäßigen Temperatursteigerung seine gewünschten Eigenschaften verliert. Man kann in diesen Fällen nicht nur aus dem Brenngut in den Kühlem der Verbrennungsluft keine Wärme zuführen, sondem muß sogar die Verbrennung mit einem erheblichen Kaltluftüberschuß vor sich gehenlassen, um keine überhöhten Flammentemperaturen zu bekommen. Die Verluste aus dem heißen Ofengut und aus der großen Abgasmenge sind oft erheblich und können die Wirtschaftlichkeit solcher Verfahren in Frage stellen.A disadvantage of all previous processes for the production of expanded clay or similar materials is the relatively high expenditure of heat. It is over 900 and up to 2000 keal / kg of finished product. This high cost is stirred in the main therefore, that the endothermic processes such as water stripping, calcination, heating, in the inlet part of the oven 's and the thermoneutral processes or the exothermic processes play take place in the combustion zone, where the heat loss is not needed or where Even, as in the production of expanded clay, a flame temperature that is too high is undesirable, since the material to be treated loses its desired properties if the temperature increases excessively. In these cases, not only can no heat be supplied from the material to be fired in the cooler of the combustion air, but the combustion must even be carried out with a considerable excess of cold air in order to avoid excessive flame temperatures. The losses from the hot furnace material and from the large amount of exhaust gas are often considerable and can call the economic viability of such processes into question.

Es ist durch die Auslegesehrift 1185 976 bekannt, zur Herstellung von Blähtonen als Vorwärmeinrichtung anstatt eines Vorwärmrohres ein Sinterband zu verwenden. Hierbei wird aber mit Luftüberschuß in der Vorwärmzone gearbeitet, was einen außerordentlich hohen Wärmeaufwand erfordert.It is known from Auslegesehrift 1185 976 to use a sintering belt instead of a preheating tube for the production of expanded clay as a preheating device. In this case, however, an excess of air is used in the preheating zone, which requires an extremely high amount of heat.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß die Nachteile des hohen Wärmeaufwandes vermieden werden können, wenn man gemäß der vorliegenden Erfindung im Auslaufende des Vorwärmrohres zusätzlich so viel Brennstoff zugibt, daß der Luftüberschuß in etwa verbraucht wird.It has been shown, surprisingly, that the disadvantages of the high heat consumption can be avoided if one according to the present invention in the end of the run of the preheating pipe adds so much fuel that the excess air in about is consumed.

Dadurch besteht die Möglichkeit, einen wesentlichen Teil des Wärmeaufwands dort aufzuwenden, wo er benötigt wird. Damit besteht gleichzeitig die Möglichkeit, den Wärmeaufwand im Blährohr zu verringern.This makes it possible to reduce a substantial part of the heat input to spend where it is needed. At the same time it is possible to to reduce the heat consumption in the inflatable pipe.

Es besteht weiter die Möglichkeit, die fühlbare Wärme des den Ofen verlassenden Fertigproduktes weitgehend zu rekuperieren und die Verbrennungsluft vorgewärmt dem Kühler zu entnehmen. so daß die Notwendigkeit der Zuführung von Frischluft zur Reduzierung der Flammentemperatur entfällt. Der Brennstoffbedarf bei der im Blährohr vorgesehenen Beheizungsvorrichtung wird sehr stark eingeschränkt.There is also the possibility of the sensible heat from the furnace to largely recuperate the finished product leaving and the combustion air preheated to be taken from the cooler. so that the need to supply fresh air to reduce the flame temperature is not required. The fuel requirements for the im The heating device provided for inflatable pipe is very limited.

Der durch das vorgeschlagene Verfahren erZielbare geringere Luftüberschuß macht es von Nutzen, im Vorwärmrohr an sich bekannte wärmesparende Einbauten anzubringen, im Gegensatz zu den bisher üblichen Verfahren, bei denen durch den im Blährohr vorhandenen hohen Luftüberschuß in das Vorwärmrohr eine Wärmemenge eingebracht wurde, die den Bedarf zur Deckung der endothermen Prozesse bei weitem überstieg, so daß zwangläufig mit und ohne Einbauten hohe Abgastemperaturen auftreten mußten. Erst bei der Erfindung bringt die Verwendung von wärmesparenden Vorrichtungen, wie Kreuze, Hubschaufeln oder nachgeschaltete Rostvorwärmer, weitere wärmesparende Vorteile. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß ein Teil der aus der Kühlvorrichtung für den erzeugten Blähton austretenden Luft unter Umgehung des Blährohres der Heizflamme des Vorwärmrohres zugeführt wird.The lower excess air that can be achieved by the proposed method makes it useful to install known heat-saving internals in the preheating pipe, in contrast to the previously usual methods, in which by the existing in the inflatable pipe high excess air in the preheating tube an amount of heat was introduced that the The need to cover the endothermic processes by far exceeded, so that inevitable with and without internals, high exhaust gas temperatures had to occur. Not until the invention brings the use of heat-saving devices such as crosses, lifting shovels or downstream grate preheaters, further heat-saving advantages. The invention further suggests that some of the generated from the cooling device for the Expanded clay escaping air bypassing the expansion tube of the heating flame of the preheating tube is fed.

Falls die den das Blährohr verlassenden Gase nicht genügend Sauerstoff enthalten, um nach Verbrennung der im Vorwärmrohr zusätzlich zugegebenen Brennstoffmenge eine Luftüberschußzahl von N = 1,1 aufrechtzuerhalten, können somit heiße sauerstoffhaltige Gase aus dem Kühler über eine zwischen der Kühlvorrichtung und dem zwischen Vorwärmrohr und Blährohr angeordneten Verbindungsstück vorgesehene Umgehungsleitung durch die in diesem Fall zweckmäßig vorgesehene Drosselklappe dem Vorwärmrohr zugeführt werden. Die Drosselklappe befindet sich dabei an der Einmündung der Umgehungsleitung in das Verbindungsstück.If the gases leaving the inflatable tube do not contain enough oxygen to maintain an excess air ratio of N = 1.1 after the additional amount of fuel added in the preheating tube has been burned, hot oxygen-containing gases can thus be discharged from the cooler via one between the cooling device and the one between the preheating tube and the inflatable tube arranged connecting piece provided bypass line are fed to the preheating pipe through the throttle valve, which is expediently provided in this case. The throttle valve is located at the confluence of the bypass line in the connector.

Die Drosselklappe kann auch zur Zufuhr von Frischluft dienen.The throttle valve can also be used to supply fresh air.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is for example shown.

In der Zeichnung ist mit 1-die Aufgabeschurre für das drehbar gelagerte Vorwärmrohr 2 bezeichnet. Das Vorwärmrohr 2 mündet in ein Verbindungsstück 4. Unterhalb der Einmündung des Vorwärmrohres 2 ist eine Übergangsschurre 5 vorgesehen, welche zu dem ebenfalls drehbar gelagerten Blährohr 6 gehört. Die Einmündungsenden des Blährohres 6 und des Vorwärmrohres 2 im Verbindungsstück 4 sind einander zugekehrt und der Höhe nach zueinander versetzt.In the drawing, 1-denotes the feed chute for the rotatably mounted preheating pipe 2. The preheating pipe 2 opens into a connecting piece 4. Below the confluence of the preheating pipe 2, a transition chute 5 is provided, which belongs to the inflatable pipe 6 , which is also rotatably mounted. The confluence ends of the inflatable tube 6 and the preheating tube 2 in the connecting piece 4 face one another and are offset from one another in terms of height.

Das andere Ende des Blährohres 6 mündet in ein weiteres Verbindungsstück 8. Unterhalb davon mündet auf der gleichen Seite das Kühlrohr 9 in das Verbindungsstück 8. Das Kühlrohr 9 ist ebenfalls drehbar gelagert.The other end of the inflatable tube 6 opens into a further connecting piece 8. Below this, the cooling tube 9 opens into the connecting piece 8 on the same side. The cooling tube 9 is also rotatably mounted.

Die in das Blährohr 6 eingebaute Feuerungseinrichtung bzw. deren Flamme ist mit 7 bezeichnet und die zum Kühlrohr 9 gehörende Schurre im Verbindungsstück 8 mit 10. Das Kühlrohr 9 besitzt an seinem anderen Ende ebenfalls eine Schurre 11. The built in the Blährohr 6 or firing device whose flame is designated by 7 and which belongs to the cooling tube 9 chute in the connecting piece 8 with 10. The cooling tube 9 also has at its other end a chute. 11

Im Auslauf des Vorwärmrohres 2 ist eine zusätzliche Feuerungseinrichtung vorgesehen. Diese Feuerungseinrichtung bzw. deren Flamme ist mit 12 bezeichnet.In the outlet of the preheating pipe 2 is an additional furnace intended. This firing device or its flame is denoted by 12.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist etwa gegenüber der Mündung des Vorwärmrohres 2 in der Wandung des Verbindungsstückes 4 eine Drosselklappe 3 eingebaut. An dieser Stelle mündet in das Verbindungsstück eine Umgehungsleitung 13, welche das Kühlrohr 9 über das Verbindungsstück 8 unter Umgehung des Blährohres 6 unmittelbar verbindet. In der Umgehungsleitung 13 ist ein Ventilator 14 eingebaut. In the illustrated embodiment, a throttle valve 3 is installed in the wall of the connecting piece 4, approximately opposite the mouth of the preheating pipe 2. At this point, a bypass line 13 opens into the connecting piece, which directly connects the cooling pipe 9 via the connecting piece 8 , bypassing the inflatable pipe 6. A fan 14 is installed in the bypass line 13.

Die DrosseIklappe 3 sowie die Umgehungsleitung 13 kann auch in Fortfall.kommen. Wesentlich ist die zusätzliche Feuerungseinrichtung 12, deren vorbeschriebene Wirkung jedoch durch die Drosselklappe 3 bzw. die Umgdhungsleitung 13 verbessert werden kann. Die Drosselklappe 3 kann auch zur Zufuhr von Frischluft von außen her dienen.The throttle valve 3 and the bypass line 13 can also be omitted. The additional firing device 12 is essential, the above-described effect of which, however, can be improved by the throttle valve 3 or the bypass line 13. The throttle valve 3 can also be used to supply fresh air from the outside.

Aus nachstehendem Beispiel ist die durch die Erfindung erzielbare Wärineeinsparung ersichtlich. Beispiel In einem Drehofen soll Blähton gebrannt werden. Der Wärmeaufwand beträgt 1068 kcal/kg fertigen Blählon. Der Ton soll mit 20% Oberflächenfeuchte in den Ofen eintreten. Der trockene Ton soll aus 50 11/9 Kaolinit mit der Formel A120, * 2 Si/012 * 2 H,0 und 5001o. Quarz bestehen.The heat saving that can be achieved by the invention can be seen from the following example. Example Expanded clay is to be burned in a rotary kiln. The heat input is 1068 kcal / kg finished expanded clay. The clay should enter the furnace with 20% surface moisture. The dry clay is said to be made from 50 11/9 kaolinite with the formula A120, * 2 Si / 012 * 2 H, 0 and 5001o. Made of quartz.

Dann ergibt sich der theoretische Wärmeverbrauch aus folgenden endothermen und exothermen Vorgängen: Aufwärmen von 0,54 kg Kaolinit von 20 auf 4501 C .......... - 65 keal/kg Kaolinentwässerung ........... - 122 kcal/kg Aufwärmen von 0,5 kg Kaolinit, wasserfrei, von 450 auf 1000' C -72 kcal/kg Zerfall von 0,5 kg Kaolinit in Meta-Kaolin ............... + 32 kcal/kg Abkühlung von 0,5 kg Meta- Kaolin von 1000 auf 201 C 128 kcal/kg Theoretischer Wännebedarf . - 99 kcal/kg Hierbei ist davon ausgegangen worden, daß der Quarz sich thermoneutral verhält. Etwaige Wärmeeffekte beim Blähen durch Verbindungsbildung und Glasbildung sollen außer Betracht bleiben.Then the theoretical heat consumption results from the following endothermic and exothermic processes: Warm up 0.54 kg of kaolinite from 20 to 4501 C .......... - 65 keal / kg Kaolin dewatering ........... - 122 kcal / kg Warming up 0.5 kg of kaolinite, anhydrous, from 450 to 1000 ° C -72 kcal / kg Decay of 0.5 kg of kaolinite into Meta-kaolin ............... + 32 kcal / kg Cooling of 0.5 kg meta- Kaolin from 1000 to 201 C 128 kcal / kg Theoretical heat requirement . - 99 kcal / kg It has been assumed here that the quartz behaves in a thermoneutral manner. Any heat effects during expansion due to the formation of connections and glass formation should not be taken into account.

Der Wärmeaufwand für das Brennen nach dem bisher bekannten Verfahren setzt sich dann folgendermaßen zusammen: Theoretischer Wärmebedarf .... -99 kcal/kg Nicht ausgenutzte fühlbare Wärme des mit 1000' C den Ofen verlassenden Tons ..... -235 kcal/kg Abstrahlungsverluste von Ofen und Kühler ................. - 100 kcal/kg Oberflächenwasserverdampfung des Rohtons ................ - 151 kcal/kg Abgasverluste (Temperatur 500- C) Wasserdampf .............. - 80 kcal/kg Verbrennungsgase (Luftüber- schußzahl N = 1,86) ..... -403 kcal/kg Gesamtwärmebedarf ........... - 1068 kcal/kg Die zur Verbrennung des Brennstoffs und zur Reduzierung der Flammentemperatur benötigte Luftmenge beträgt 21,5 Nm3/kg 01 = 2,37 Nms/kg Blähton. Die theoretische Flammentemperatur ist etwa 12600 C. The heat required for firing according to the previously known process is then made up as follows: Theoretical heat demand .... -99 kcal / kg Not used tangible Heat the with 1000'C den Oven leaving clay ..... -235 kcal / kg Radiation losses from furnace and cooler ................. - 100 kcal / kg Surface water evaporation of the raw clay ................ - 151 kcal / kg Flue gas losses (temperature 500- C) Water vapor .............. - 80 kcal / kg Combustion gases (air number of shots N = 1.86) ..... -403 kcal / kg Total heat requirement ........... - 1068 kcal / kg The amount of air required to burn the fuel and reduce the flame temperature is 21.5 Nm3 / kg 01 = 2.37 Nms / kg expanded clay. The theoretical flame temperature is about 12600 C.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bekommt man folgende Wärmebilanz: Theoretischer Wärmebedarf 100 kcal/kg Nicht ausgenutzte fühlbare Wärme des den Kühler verlas- senden Blähtons ............ - 100 kcal/kg Abstrahlung von Ofen und Kühler - 100 kcal/kg Oberflächenwasserverdampfung des Rohtons ................ - 151 kcal/kg Abgasverluste (Temperatur 400- C) Wasserdampf ............... - 65 kcal/kg Verbrennungsgase (Luftüber- schußzahl N = 1,1 = 0,79 Nm3/kg Blähton) 106 kcal/kg Gesamtwärmebedarf .......... 622 kcal/kg Man hat also gegenüber den vorerwähnten bekannten Verfahren mit einem Wärmebedarf von 1068 kcal/kg bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit 622 kcal/kg 446 kcal/kg Wärme eingespart.When using the method according to the invention, the following heat balance is obtained: Theoretical heat requirement 100 kcal / kg Not used tangible Heat of the cooler leaving send expanded clay ............ - 100 kcal / kg Radiation from the furnace and cooler - 100 kcal / kg Surface water evaporation of the raw clay ................ - 151 kcal / kg Flue gas losses (temperature 400- C) Water vapor ............... - 65 kcal / kg Combustion gases (air number of shots N = 1.1 = 0.79 Nm3 / kg expanded clay) 106 kcal / kg Total heat demand .......... 622 kcal / kg Compared to the aforementioned known method with a heat requirement of 1068 kcal / kg, the method according to the invention with 622 kcal / kg saved 446 kcal / kg of heat.

Von den 622 kcal/kg werden etwa 300 kcal/kg in der Prozeßzone erzeugt und der Rest in der Zone der endothermen Prozesse.Of the 622 kcal / kg, about 300 kcal / kg are produced in the process zone and the remainder in the zone of the endothermic processes.

Claims

Claims: 1. Process for the production of expanded clay in a rotary kiln with separate preheating pipe and expansion pipe, in which the material in the expansion pipe is heated with excess air and a regulated amount of fresh air is added to the gases flowing from the expansion pipe to the preheating pipe, d a - characterized in that in the outlet end of the Vorwännrohres only so much fuel is added that the excess air is approximately consumed.

2. The method according to claim 1, characterized in that part of the air emerging from the cooling device for the expanded clay produced is fed to the heating flame of the preheating tube while bypassing the inflatable tube.