DE29905690U1

DE29905690U1 - Anlage zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen

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Publication number: DE29905690U1
Application number: DE29905690U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-03-27
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2009-03-28
Also published as: DE19909043A1

Description

Anwaltsakte: RRU 21 Gbm

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen aus rezenten Gewässersedimenten mit einem hohen Gehalt an Wasser und organischen Substanzen, umfassend eine Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Gewässersedimente sowie einen Brennofen zum Brennen der Formlinge, der durch mindestens eine Gasleitung mit der Wärmebehandlungsvorrichtung verbunden ist.

Normalerweise werden zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen überwiegend Grubentone eingesetzt, die in prähistorischer Zeit als Süßwassersedimente abgelagert wurden. Jedoch stehen diese Tone nicht in unbegrenzten Mengen zur Verfügung, zumal sie gerade in der Bundesrepublik Deutschland oder anderen Staaten mit großer Bevölkerungsdichte zunehmend überbaut werden und daher für die Tongewinnung verloren sind. Zur Schonung der natürlichen Tonvorkommen ist es daher sinnvoll, nach Ersatzstoffen zu suchen, die sich ebenfalls zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen eignen und preiswert und in großen Mengen verfügbar sind.

Diese Kriterien werden von rezenten Sedimenten erfüllt, die sich zum Beispiel in Flußmündungen, Hafenbecken, Staubecken und dergleichen infolge einer Verlangsamung der Wasserströmung absetzen und regelmäßig ausgebaggert werden müssen, um zum Beispiel für eine ausreichende Wassertiefe für die Schiffahrt zu sorgen. Diese ausgebaggerten Sedimente werden bisher zumeist auf Spülfeldern deponiert, weil sie häufig in beträchtlichem Umfang mit Schwermetallen, Säuren, organischen Kohlenwasserstoffverbindungen oder anderen Schadstoffen belastet und daher für andere Zwecke ungeeignet sind. Jedoch hat auch die Deponierung dieses Baggerguts nicht unerhebliche Umweltbelastungen zur Folge, z.B. durch Ausgasung von Methan, Stauberosion und Sickerwasser, und trifft daher häufig bei der Bevölkerung in der Umgebung der Deponie auf großen Widerstand.

Zwar wurde bereits des öfteren vorgeschlagen, das anfallende Baggergut zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen zu verwenden. Jedoch weist es auch mehrere Eigenschaften auf, die einer Verziegelung im Wege stehen. Erstens ist sein Wassergehalt mit bis zu 80 Gew.-% sehr hoch und damit auch die Schwindung beim Trocknen und Brennen und der zum Entzug des Wassers erforderliche Energiebedarf. Zweitens enthält das Baggergut größere Mengen an verbrennungsfähigen organischen Substanzen, die eine hohe Porosität und dadurch eine geringe Festigkeit des Ausbrandes zur Folge haben. Drittens weist das Baggergut zumeist eine für die Verziegelung ungünstige Korngrößenverteilung von etwa 20 ^m bis 60 /xm auf, weil es häufig von einem Abbauort stammt, beispielsweise aus einem Hafen, in dem sehr gleichförmige Strömungsverhältnisse herrschen, so daß das dort abgelagerte Sediment sehr homogen ist. Das heißt, es liegt nahezu vollständig in einem sehr engen Ausschnitt der Siebkurve und weist unter Umständen sogar die Tendenz zum Einkorn auf. Ebenso wie bei der Betonherstellung muß jedoch auch bei der Verziegelung die Kornverteilung der Zuschlagstoffe innerhalb eines größeren Bereichs verteilt sein, um optimale Festigkeitseigenschaften zu erzielen.

Aus den zuvor genannten Gründen wurden Ziegeleierzeugnisse bisher zumeist aus Mischungen hergestellt, bei denen der Anteil an Hafenschlick oder anderen rezenten Sedimenten höchstens 50 % betrug, wie beispielsweise in der DE 41 02 159 C2 offenbart. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich jedoch weder die Tonvorkommen in größerem Umfang schonen, noch können die großen Mengen an anfallendem Baggergut auf diese Weise beseitigt oder verwertet werden.

Demgegenüber hat der Anmelder selbst in der DE 3 9 05 143 Al und in der DE 3 9 26 649 Al zwei Verfahren vorgeschlagen, mit denen sich Ziegeleierzeugnisse im wesentlichen vollständig aus rezenten Gewässersedimenten mit einem hohen Gehalt an Wasser und organischen Bestandteilen herstellen lassen. Von den genannten Druckschriften beschreibt die DE 39 26 649 Al ein Verfahren, bei dem aus einem Teil der Sedimente durch Wärmebe-

handlung bei Temperaturen bis 33O⁰C ein wärmebehandeltes Vorprodukt erzeugt wird, bei dem anschließend das wärmebehandelte Vorprodukt ggf. nach einer Zerkleinerung auf die gewünschte Granulometrie mit einem weiteren, unbehandelten Teil der Sedimente in einem solchen Mischungsverhältnis vermischt wird, daß eine Mischung mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 4 bis 12 Gew.-% entsteht, und bei dem diese Mischung anschließend zu Formungen verarbeitet und bei keramischen Brenntemperaturen gebrannt wird.

Im Verlauf weiterer Untersuchungen hat der Anmelder jedoch herausgefunden, daß das bekannte Verfahren einige Nachteile aufweist. Zum einen enthalten die als Plastifizierungsmittel zugesetzten frischen Sedimente noch organische Bestandteile, so daß die Porosität der gebrannten Ziegeleierzeugnisse größer als diejenige von herkömmlichen, aus Grubenton hergestellten Ziegeleierzeugnissen ist. Zum anderen werden die im frischen Sediment enthaltenen Schadstoffe, wie Quecksilber oder Säuren, im Brennofen ausgetrieben, was dort einen größeren apparativen Aufwand zur Behandlung der austretenden Gase erforderlich macht. Außerdem besteht ein weiterer wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens darin, daß die zugesetzten frischen Sedimente die Korngrößenverteilung im Vorprodukt verändern, so daß bereits bei der Herstellung des Vorprodukts die Korngrößen des zugefügten frischen Sediments berücksichtigt werden müßten, um im Brenngut eine optimale Korngrößenverteilung zu erhalten. Dies stößt jedoch auf Schwierigkeiten, weil jedes Baggergut unterschiedliche Korngrößenverteilungen aufweist.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung zum Kalzinieren der getrockneten Gewässersedimente eingerichtet ist.

Diese Ausstattung der Wärmebehandlungsvorrichtung erlaubt ein Kalzinieren der getrockneten Gewässersedimente. Dabei werden

Temperaturen zwischen 300⁰C und 700°C erreicht. Diese kalzinierten Gewässersedimente werden befeuchtet, so daß sie gut formbar sind und anschließend gebrannt werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmebehandlungsvorrichtung zum Trocknen der feuchten Gewässersedimente eingerichtet. Diese Wärmebehandlungsvorrichtung erlaubt eine besonders kostengünstige Herstellung von Ziegeln, da das Trocknen und Kalzinieren in derselben Wärmebehandlungs-Vorrichtung erfolgt. Die aufgewendete Wärme wird intensiv genutzt. Ein zusätzlicher Transportvorgang der Gewässersedimente von einer Trochnungsvorrichtung zu einer Kalziniereinrichtung erübrigt, sich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zum Trocknen und Kalzinieren geeignete Wärmebehandlungsvorrichtung als Muffelofen ausgebildet. Dieser Muffelofen ist in besonderer Weise geeignet, mit Abwärme des Brennofens beheizt zu werden und diese Abwärme in besonders günstiger Weise zu nutzen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmebehandlungsvorrichtung zum Trocknen und Kalzinieren als ein von einem Tunnelofenwagen durchfahrener Tunnelofen ausgebildet. Diese Tunnelöfen sind in der Lage, die in sie eingebrachte Wärmeenergie zu hohen Prozentsätzen für das Brennen von Ziegeln auszunutzen. Insofern liegen mit den Tunnelöfen positive Erfahrungen vor.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Brennofen als ein Gegenlauftunnelofen ausgebildet, der zwei Brennkanäle aufweist. Mit Hilfe dieses Gegenlauftunnelofens kann beim Brennen der Formlinge ein Maximum an Energie eingespart werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmebehandlungsvorrichtung durch eine Gasleitung mit einer Anlage zum Verbrennen der beim Kalzinieren aus den

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Gewässersedimenten ausgetriebenen Schwelgase verbunden. Dadurch können erhebliche Energiemengen, die für die Wärmebehandlung der Gewässersedimente erforderlich sind, durch das Verbrennen der Schwelgase gedeckt werden, die beim Kalzinieren aus den Gewässersedimenten ausgetrieben wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Anlage sieht vor, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung und der Brennofen durch zwei im Abstand voneinander in den Brennofen mündende Gasleitungen verbunden sind, von denen eine in einem Bereich hoher Temperaturen, vorzugsweise in der Nähe der Ofenmitte, und eine in einem Bereich niedriger Temperaturen, vorzugsweise in der Nähe eines Ofenendes mündet, und daß die Strömungsmengen in den Gasleitungen regelbar sind, um eine Steuerung der Temperatur der zur Wärmebehandlungsvorrichtung zugeführten heißen Ofengase und damit der Eigenschaften des kalzinierten Zwischenprodukts zu ermöglichen.

Die Wärmebehandlungsvorrichtung kann einen Drehrohrofen, einen Schachtofen oder einen anderen Ofentyp umfassen, in dem sich die Sedimente auf Temperaturen zwischen 300 und 700⁰C erhitzen und dadurch kalzinieren lassen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung durch einen weiteren Gaskanal mit einer Verbrennungskammer verbunden ist, in der die beim Erhitzen aus den Sedimenten ausgetriebenen Schwelgase verbrannt werden können, um ihren Brennwert auszunutzen. Die Verbrennungskammer kann in oder über dem vorzugsweise als Gegenlauf tunnelofen ausgebildeten Brennofen angeordnet sein, so daß die heißen Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer durch Öffnungen unmittelbar in eine Garbrandzone des Brennofens eingeleitet werden können, um das Brenngut aufzuheizen.

Alternativ kann die Verbrennungskammer in der Nähe eines Trocknungsofens angeordnet sein, in dem die Sedimente vor dem Kalzinieren unter Wasserentzug getrocknet werden, oder auch in der Nähe des Kalzinierofens bzw. des zum Trocknen und Kalzi-

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nieren geeigneten Ofens.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage mit getrennten Wärmebehandlungsvorrichtungen zum Kalzinieren und Trocknen von Gewässersedimenten und einem Gegenlauftunnelofen zum Brennen von Ziegeleierzeugnissen aus Formungen, die unter Zusatz von Wasser aus den kalzinierten Gewässersedimenten hergestellt worden sind;

Figur 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung, die sowohl zum Kalzinieren als auch zum Trocknen von Gewässersedimenten geeignet ist, und' einem Gegenlauftunnelofen zum Brennen von Ziegeleierzeugnissen aus Formungen,-

Figur 3: eine Querschnittsansicht des Gegenlauftunnel-

ofens und einer darüber angeordnete Verbrennungskammer zur Verbrennung von Schwelgasen aus der Wärmebehandlungsvorrichtung;

Figur 4: eine Querschnittsansicht des Ofens aus Fig. 2 im Bereich einer Garbrandzone;

Figur 5: eine vertikale Längsschnittansicht des Ofens und der Verbrennungskammer entlang der Linie 4-4 der Fig. 2;

Figur 6: eine horizontale Längsschnittansicht der Verbrennungskammer aus den Figuren 2 bis 4;

Figur 7: eine Querschnittsansicht eines weiteren als Gewölbeofen ausgebildeten Ofens,·

Figur 8: eine weitere Querschnittsansicht des Gewölbeofens im Bereich einer Garbrandzone;

Figur 9: eine Längsschnittansicht des Gewölbeofens;

Figur 10: eine horizontale Längsschnittansicht einer Verbrennungskammer des Gewölbeofens.

Die in Fig. 1 der Zeichnung nur teilweise und schematisch dargestellte Anlage dient zur Herstellung von Ziegeleierzeugnissen aus rezenten Gewässersedimenten, die einen hohen Gehalt an Wasser und organischen Substanzen aufweisen. Die Anlage umfaßt ein Rohstofflager 2, in dem von einem abgestandenen Spülfeld angelieferter Hafenschlick oder andere Gewässersedimente mit einem Wassergehalt von etwa 50 Gew.-% (bezogen auf das Naßgewicht) zwischengelagert wird, eine Naßaufbereitung 4 mit einer Klassiereinrichtung 6, in der Fremdkörper und Grobgut mit einer Korngröße von mehr als 60 &mgr;&tgr;&eegr; aus dem Hafenschlick entfernt werden, einer Wärmebehandlungsvorrichtung 8 mit zwei Drehrohrofen 10, 12 zum Trocknen bzw. Kalzinieren des gereinigten Hafenschlicks, einer Formgebungseinrichtung (nicht dargestellt), in der der kalzinierte Hafenschlick ggf. nach einer vorherigen Zerkleinerung und/oder Klassierung unter Zugabe von Wasser zu einer homogenen formbaren Masse vermischt und zu Rohziegeln oder einem anderen Brenngut geformt wird, sowie einem Gegenlauftunnelofen 14 mit zwei Brennkanälen 16, 18, in denen das Brenngut anschließend gebrannt wird. Statt eines Gegenlauftunnelofens 14 können auch andere Öfen zum Brennen des Brenngutes eingesetzt werden, z. B. dem Stand der Technik entsprechende normale Tunnelofen. Zwischen den einzelnen Anlagenteilen 2, 4; 4, 8; 8, 14 sind Fördereinrichtungen 2 0 (nur teilweise dargestellt) für den Transport des unbehandelten, gereinigten bzw. kalzinierten Hafenschlicks oder des Brennguts zum jeweils nachfolgenden Weiterverarbeitungsschritt vorgesehen.

Bei dem Rohstofflager 2, der Naßaufbereitung 4 und den Fördereinrichtungen 20 handelt es sich um ziegeleiübliche Anlagenteile, die daher nicht näher beschrieben werden.

Bei den beiden Drehrohrofen 10, 12 handelt es sich ebenfalls um konventionelle Drehrohrofen, wie sie beispielsweise zur Zementherstellung eingesetzt werden. Im ersten Drehrohrofen 10 wird der gereinigte Hafenschlick bei Temperaturen, die knapp über 100⁰C liegen, getrocknet und Quecksilber ausgetrieben, während er im zweiten Drehrohrofen 12 bei Temperaturen zwi-

sehen 300 und 700⁰C kalziniert wird. Zur Beheizung der Drehrohrofen 10, 12 könnte wie bei konventionellen Drehrohrofen ein Brenner eingesetzt werden, in dem Öl, Gas oder andere herkömmliche Brennstoffe verbrannt werden. Allerdings kann zur Beheizung der Drehrohrofen 10, 12 auch in den jeweiligen Brennern Schwelgas eingesetzt werden, das aus den Gewässersedimenten bei deren Erhitzung ausgetrieben wird. Von den beiden Drehrohrofen 10, 12 wird jedoch zumindest der zum Kalzinieren dienende Drehrohrofen 12 mit heißen Ofengasen aus dem Gegenlauf tunnelofen 14 beheizt.

Bei Anlagen der Figur 2, bei denen die Trocknung der Gewässersedimente und deren Kalzinierung in einem Verfahrensschritt stattfindet, kann auch der Ofen, in dem die Trocknung und Kalzinierung stattfindet, über Brenner geheizt werden, die unter anderem die beim Kalzinieren entstehenden Schwelgase verbrennen. In diesem Falle muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Wärmeverteilung innerhalb des Ofens so erfolgt, daß zunächst die Trocknung der Gewässersedimente stattfindet und erst anschließend deren Kalzinierung.

Dabei erfolgt auch hier die Beheizung des Kalzinier- und Trockenofens 74 durch einen Heißgasstrom aus dem Brennofen 14, der nach Aufnahme von Wasserdampf und Schwelgasen in den Brennofen 14 zurückgeführt wird. Dabei wird zwar die emittierte Abgasmenge des Brennofens 14 um die Wasserdampfmenge vergrößert. Das ist aber dann kein Nachteil, wenn die Abgastemperatur bis Schornsteinmündung oberhalb von 100⁰C bleibt. Der Vorteil besteht darin, daß weder beim Trocknen noch beim Kalzinieren gesonderte Emissionsquellen entstehen, sondern nur eine einzige Emissionsquelle vorhanden ist, nämlich der Kamin am Brennofen 14.

Im Temperaturbereich um 100⁰C ist eine Übergangszone vorhanden, bei der noch die letzten Reste von Wasserdampf ausgetrieben werden, aber auch schon erste, besonders leichte Kohlenwasserstoffe austreten. Die Praxis hat für eine Trocknung bei ca. HO⁰C gezeigt, daß der ausgetriebene Wasserdampf so viele

Kohlenwasserstoffbestandteile enthält, daß das kondensierte Wasser nachbehandelt werden muß, bevor es abgeleitet werden kann.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird aber auch der Wasserdampf in der Brennzone des Brennofens 14 auf ca. 1.000⁰C erhitzt und dabei die in ihm enthaltenen Bestandteile an Kohlenwasserstoff nachverbrannt.

Durch den hohen Wärmebedarf bei der Wasserverdampfung ist es nicht mehr wirtschaftlich, den Wärmebedarf eines kombinierten Trocken- und Kalzinierofens allein mit Heißgasen aus dem Brennofen 14 zu decken. Es bietet sich an, zusätzlich einen Anteil der ausgetriebenen Schwelgase im Bereich des Trocken- und Kalzinierofens 74 zu verbrennen, was durch eine dort angebaute oder eingebaute Brennkammer geschehen kann. Diese Brennkammer ist außerdem noch mit einem Öl- oder Gasbrenner versehen, der für den Anfahrbetrieb notwendig ist. Der Öl- oder Gasbrenner wird ferner benötigt, wenn der Brennwert des Schwelgases zu niedrig wird (Hafenschlick ist ein Abfallprodukt, bei dem unter anderem auch der Kohlenwasserstoffgehalt starken Schwankungen unterliegt).

Durch Zusammenfassung aller Emissionsquellen im Brennofen 14 wird dessen Abgasmenge vergrößert. Da sie bei ca. 1000⁰C aus dem Ofen austritt, enthält sie große Wärmemengen. Deshalb läßt sich der Trocken- und Kalzinierofen 74 besonders wirtschaftlich beheizen, wenn er als Muffelofen 80 ausgebildet wird, dessen Muffeln 81 vom gesamten Abgasstrom des Brennofens 14 durchströmt werden. Der Abgasstrom des Brennofens 14 tritt mit ca. 1.000⁰C aus der Ofenmitte aus und ist völlig frei von unverbrannten Bestandteilen. Er muß aber von den in ihm enthaltenen sauren Bestandteilen und eventuell vorhandenen Schwermetallen gereinigt werden. Hierfür muß er von ca. 1000⁰C auf ca. 200⁰C abgekühlt werden. Diese aus dem Abgasstrom herauszunehmende Wärmemenge kann nicht wirtschaftlicher rekuperiert werden, als für die Beheizung des Trocken- und Kalzinierofens 74. In diesem Falle würde der Kalzinierofen 74 besser nicht

als Drehrohrofen ausgebildet, sondern als Durchlaufofen mit Wanderrost oder auch als ein von einem Tunnelofenwagen 79· durchfahrener Tunnelofen. Er kann dann einen bei Tunnelofen üblichen Gegenstrom erhalten, der im geschlossenen Kreislauf über eine Rohrleitung vom Materialaustrag zurück zum Materialeintrag geführt wird. Außerdem kann auch das Gegenlaufprinzip angewendet werden. In beiden Fällen muß der ausgetriebene Wasserdampf und die ausgetriebenen Schwelgase bzw. deren Verbrennungsprodukte in den Brennofen 14 gebracht werden. Dabei wird durch das in beiden Öfen vorhandene Gegenstromverfahren erreicht, daß die im kalzinierten Gut enthaltene Wärme ofenintern rekuperiert wird, daß der Prozeßwärmebedarf des Trocken- und Kalzinierofens vermindert wird, und daß das kalzinierte Gut den Ofen so kalt verläßt, daß es problemlos ohne aufwendige Nachkühlung weiter verarbeitet werden kann.

Die Ofengase werden jeweils an zwei im Abstand angeordneten Stellen aus jedem der beiden Brennkanäle 16, 18 des Ofens entnommen (nur für einen Brennkanal dargestellt), wobei die eine (22) der beiden Entnahmestellen 22, 24 in der Nähe der Ofenmitte, d.h in einem Bereich hoher Temperaturen, angeordnet ist, während die andere (24) in Durchlaufrichtung des Brennguts in der Nähe des hinteren Endes des Brennkanals 16, 18, d.h. in einem Bereich niedriger Temperaturen, angeordnet ist. Die Ofengase werden durch zwei Gasleitungen 26, 28 abgezogen, die jeweils mit einer steuerbaren Drossel 3 0 zur Regulierung der Gasmenge versehen sind, so daß sich durch eine entsprechende Steuerung der abgezogenen Gasmengen jede beliebige Temperatur zwischen derjenigen in der Ofenmitte und derjenigen am Ende des Brennkanals 16, 18 einstellen läßt. Die beiden Gasleitungen 26, 28 münden in eine gemeinsame Gasleitung 32, durch welche die Ofengase anschließend in den Drehrohrofen 12 geleitet werden, den sie im Gegenstrom zum Hafenschlick durch-· strömen. Dabei wird der kontinuierlich in den Drehrohrofen 12 zugeführte getrocknete und noch warme Hafenschlick auf die gewünschte Kai&zgr;inierungstemperatur erhitzt, wobei die organischen Bestandteile aufgrund eines verhältnismäßig geringen

Sauerstoffgehalts der Ofengase von weniger als 5 % zum überwiegenden Teil verschwelt und nur zu einem kleinen Teil verbrannt werden.

Die beim Verschwelen der organischen Bestandteile entstehenden und aus dem Hafenschlick austretenden Schwelgase werden von den Ofengasen mitgeführt, die nach ihrem Hindurchtritt durch den Drehrohrofen 12 durch eine weitere Gasleitung 34 wieder zum Gegenlauftunnelofen 14 oder einem anderen für keramische Produkte geeigneten Brennofen zurückgeleitet werden, um sie dort zur Ausnutzung ihres Brennwerts in einer Verbrennungskammer 36 einer Schwelgasverbrennungsvorrichtung zu verbrennen.

Die Eigenschaften des kalzinierten Hafenschlicks, wie beispielsweise dessen Restgehalt an organischen Bestandteilen, die Eigenschaften des Brennguts, wie beispielsweise dessen Brennschwindung, und die Eigenschaften des Ausbrandes, wie beispielsweise dessen Porosität, Raumgewicht und mechanische Festigkeit hängen von der Höhe der Kalzinierungstemperatur und der Dauer der Kalzinierung ab, die durch die Regelung der Temperatur der in den Drehrohrofen 12 zugeführten Ofengase (wie oben beschrieben) und durch die Verweilzeit des Hafenschlicks im Drehrohrofen 12 gezielt verändert werden können.

Der Gegenlauftunnelofen 14 besteht im wesentlichen aus den nebeneinander in einem Ofenkörper 3 8 angeordneten Brennkanälen 16, 18, (vgl. Fig. 2) durch welche das Brenngut gegenläufig, d.h. jeweils in entgegengesetzter Richtung hindurchgeführt wird. Die Brennkanäle 16, 18 sind an ihren Enden durch Tore verschlossen und werden durch Schleusen 4 0 in einzelne Zonen unterteilt. Das Brenngut ist auf Ofenwagen 42 aufgestapelt, welche auf Gleisen durch die Brennkanäle 16, 18 gefahren werden. Der Ofen 14 arbeitet als Gegenstrom-Wärmetauscher, wobei für beide Brennkanäle 16, 18 der Gegenstrom jeweils aus dem durch den Nachbarkanal transportierten Brenngut besteht. Die Wärmeübertragung erfolgt von dem in einer hinteren Kühlzone des Brennkanals 16, 18 angeordneten, bereits gebrannten heißeren Kühlgut unmittelbar auf das Aufheizgut in einer daneben

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angeordneten vorderen Aufheizzone des benachbarten Brennkanals 18, 16. Zur Wärmeübertragung ist die zwischen den beiden Brennkanälen 16, 18 angeordnete Mittelwand 44 des Ofens oberhalb und unterhalb des auf den Wagen 42 angeordneten Brennguts 50 mit Durchtrittsöffnungen 46, 48 versehen. Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen dem heißeren Kühlgut und dem küh-. leren Aufheizgut entsteht eine natürliche Querkonvektionsströmung durch diese Durchtrittsöffnungen 46, 48, die den Wärmetransport besorgt.

Die beim Kalzinieren des Hafenschlicks mit Schwelgasen angereicherten Ofengase werden in der Verbrennungskammer 3 6 unter Zufuhr von Luftsauerstoff verbrannt. Die bei der Verbrennung erzeugten heißen Verbrennungsgase werden zur Wärmerückgewinnung durch einen an die Verbrennungskammer 36 anschließenden Heißgaskanal 52 in eine hinter der Aufheizzone angeordnete Garbrandzone 54 des Ofens 14 eingeleitet, wo sie zum Aufheizen des Brenngutes 50 auf eine Endtemperatur von 800 bis 900⁰C dienen. Die Verbrennungskammer 36 ist oberhalb von einem der Brennkanäle 16, 18 angeordnet, wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, kann jedoch auch in der Mittelwand 44 angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Verbrennungskammer getrennt vom Gegenlauftunnelofen 14 in der Nähe des Drehrohrofens 10, 12, 74 angeordnet sein, wobei die bei der Verbrennung erzeugten Verbrennungsgase in diesem Fall ganz oder teilweise zur Trocknung des Hafenschlicks im Drehrohrofen 10 verwendet werden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Verbrennungskammer 36 in Längsrichtung des Ofens 14 über einen Teil von dessen Länge. Die Verbrennungskammer 3 6 ist an ihrem einen Ende mit der Gasleitung 34 durch mehrere Gaseinlässe 56 verbunden, durch welche die mit Schwelgas angereicherten Ofengase in die Verbrennungskammer 36 gesaugt werden können. In der Verbrennungskammer 36 sind jeweils mehrere Hochgeschwindigkeit sbrenner 60 angeordnet, denen von außen her Verbrennungsluft und ein brennbares Gas, beispielsweise Erdgas zugeführt werden kann, das mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit aus dem Brennermundstück austritt, wodurch die mit

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Schwelgas angereicherten Ofengase aufgrund des Impulses des injizierten Gasgemischs durch die hinter und/oder neben dem Brennermundstück angeordneten Gaseinlässe 56 angesaugt werden und dann zusammen mit dem brennbaren Gas vor dem Brennermundstück verbrennen.

Die Brenner 6 0 haben die Aufgabe, zunächst die Verbrennungskammer 36 auf die notwendige Zündtemperatur der mit Schwelgasen angereicherten Ofengase aufzuheizen, z.B. auf 800⁰C. Da die mit Schwelgasen angereicherten Ofengase bereits eine Temperatur zwischen 300 und 600⁰C aufweisen, die der Temperatur bei ihrem Austritt aus dem Drehrohrofen 12 entspricht, ist zum Aufheizen kein großer Energieaufwand erforderlich. Nach dem Zünden der mit Schwelgasen angereicherten Ofengase werden diese unter Luftüberschuß am Hochgeschwindigkeitsbrenner 60 verbrannt. Dessen Gaszufuhr wird in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsgase geregelt, während die dem Brenner 60 zugeführte Verbrennungsluftmenge in der Regel konstant bleibt. Mit wachsender Energieausbeute aus der Verbrennung der mit Schwelgasen angereicherten Ofengase wird somit die Gaszufuhr zum Brenner 60 abgeregelt, das heißt, das Verhältnis zwischen Erdgas und Verbrennungsluft wird verkleinert.

Die Brenner 60 sind unter einem spitzen Winkel zur Ofenlängsachse angeordnet, so daß der dem Brennerstrahl innewohnende Impuls für den Transport der heißen Verbrennungsgase in Richtung der Längsmitte der Verbrennungskammer 36 und des Heißgaskanals 52 genutzt wird. Die Brenner 36 weisen fest in die Ofenwand eingebaute Schutzrohre auf, lassen sich jedoch im übrigen von außen demontieren und warten. Das beispielsweise aus SiC oder einem anderen wärmebeständigen Material bestehende Brennermundstück ist lösbar am Brenner 6 0 befestigt, so daß es ausgetauscht werden kann.

Das bei der Verbrennung erzeugte Verbrennungsgas erreicht Temperaturen, die oberhalb des Garbrandes liegen. Das Verbrennungsgas wird vom Impuls des Brennerstrahls in Richtung der Längsmitte der Verbrennungskammer getrieben, wodurch zum einen

der Unterdruck verstärkt wird, der die mit Schwelgasen angereicherten Ofengase aus der Gasleitung 34 ansaugt, und zum anderen die Verbrennungsgase verwirbelt und dabei homogenisiert werden. Von der Verbrennungskammer 3 6 aus werden die Verbrennungsgase durch den Heißgaskanal 52 in die im wesentlichen in der Mitte des Ofens angeordneten Garbrandzonen 54 der Brennkanäle 16, 18 geführt, wo sie das Brenngut 50 auf seine Garbrandtemperatur aufheizen. Der Eintritt der heißen Verbrennungsgase aus dem Heißgaskanal 52 in den Brennkanal 16, 18 erfolgt über eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 62.

Die Durchtrittsöffnungen 62 enthalten Regelorgane (nicht dargestellt) , z. B. von außen bedienbare Schamotteschieber, die es ermöglichen, die Menge der Verbrennungsgase sowie die Stellen, an welchen sie in die Brennkanäle 16, 18 eingebracht werden, gezielt zu steuern, so daß entlang der Brennkanäle 16, 18 ein vorgegebenes Temperaturprofil entsteht. Um den verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeiten der heißen Verbrennungsgase Rechnung zu tragen, müssen die Durchtrittsöffnungen 62 für die Verbrennungsgase relativ groß sein und relativ geringe Strömungswiderstände aufweisen.

Nach dem Durchströmen der Garbrandzone 54 der Brennkanäle 16, 18 werden die Verbrennungsgase, die einen Teil ihrer Wärme an das Brenngut abgegeben haben und nunmehr eine Temperatur von etwa 750⁰C aufweisen, über einen Wärmetauscher (nicht dargestellt) geführt, um einen Teil der Restwärme zurückzugewinnen, beispielsweise in Form von Heißwasser zum Heizen. Alternativ können sie auch zum Beheizen des Trocknungsofens 10 verwendet werden.

Bei dem in den Figuren 6 bis 9 dargestellten, als Gewölbeofen ausgebildeten Gegenlaufofen 14 sind die Verbrennungskammer 3 6 und der Heißgaskanal 52 unmittelbar über der Gewölbedecke des jeweiligen Brennkanals 16, 18 angeordnet. Die Rückführung der heißen Verbrennungsgase erfolgt dort bevorzugt zwischen zwei übereinander angeordneten Gewölben 68, 70, und von dort durch Perforationen, Schlitze 72 oder sonstige Öffnungen des unteren

Gewölbes 70 in den Brennkanal 16, 18.

Claims

1. Anlage umfassend eine Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Gewässersedimente, einen Brennofen zum Brennen der Formlinge und mindestens eine den Brennofen und die Wärmebehandlungsvorrichtung verbindende Gasleitung zum Zuführen von heißen Ofengasen zur Wärmebehandlungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (12) zum Kalzinieren der getrockneten Gewässersedimente eingerichtet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (12) zum Trocknen der feuchten Gewässersedimente eingerichtet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (74) als Muffelofen ausgebildet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (12) und der Brennofen (14) durch zwei im Abstand voneinander in den Brennofen (14) mündende Gasleitungen (26, 28) verbunden sind, von denen eine in einem Bereich hoher Temperaturen und eine in einem Bereich niedriger Temperaturen mündet, und daß die Strömungsmengen in den Gasleitungen (26, 28) regelbar sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffelofen von Muffeln gebildet ist, die von dem gesamten Abgasstrom des Brennofens (14) durchströmt sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (74) zum Trocknen und Kalzinieren als Durchlaufofen mit Wanderrost ausgebildet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (74) zum Trocknen und Kalzinieren als ein von einem Tunnelofenwagen durchfahrener Tunnelofen ausgebildet ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennofen (14) als Gegenlauftunnelofen ausgebildet ist und zwei Brennkanäle (16, 18) aufweist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Gasleitung (26) in der Nähe der Ofenmitte in den Brennofen (14) mündet, während die andere Gasleitung (28) in der Nähe eines Ofenendes in den Brennofen (14) mündet.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitungen Einrichtungen (30) zur Steuerung der Strömungsmengen enthalten.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsvorrichtung (12) durch eine weitere Gasleitung (32) mit einer Anlage zum Verbrennen der beim Kalzinieren aus den Gewässersedimenten ausgetriebenen Schwelgase verbunden ist.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgasverbrennungsvorrichtung eine Verbrennungskammer (36) umfaßt.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (36) innerhalb des Brennofens (14) oder in dessen Nähe angeordnet ist.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (36) in der Nähe eines Trocknungsofens (10) angeordnet ist, in dem die Gewässersedimente vor dem Kalzinieren getrocknet werden.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (36) in der Nähe eines Ofens zum Kalzinieren der getrockneten Gewässersedimente angeordnet ist.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (36) mit mindestens einem Brenner (60) bestückt ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (60) mit Luftsauerstoff und einem brennbaren Medium beaufschlagbar ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (34) durch mindestens einen Gaseinlaß (56) in die Verbrennungskammer (36) mündet, und daß der Brenner (60) derart angeordnet ist, daß am Gaseinlaß (56) ein Unterdruck erzeugt wird.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (56) hinter oder seitlich von einem Mundstück des Brenners (60) angeordnet ist.