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Verfahren zum Herstellen von Zement nach dem Naßverfahren, bei welchem
der Schlamm in zerstäubtem Zustande in den Ofen eingeführt wird Bei der Herstellung
von Zement nach dem Maßverfahren ist es üblich, den Zementrohschlamm in das Mündungsende
des Drehofens einlaufen zu lassen.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens den Schlamm zu zerstäuben oder sonst in den Ofengasen fein zu verteilen,
so daß die Gase auf den Schlamm trocknend einwirken, bevor sich dieser an der Ofenwandung
niederschlägt, und daß dabei gleichzeitig die Gase durch den Schlamm gekühlt werden.
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Es hat sich gezeigt, daß es für die erfolgreiche Durchführung und
die Wirtschaftlich: keit eines solchen Verfahrens von größter Wichtigkeit ist, eine
Berührungszone von verhältnismäßig großer Längenausdehnung in der Richtung der Ofenachse
zwischen den Gasen und dem zerstäubten Schlamm zu schaffen, und daß es außerdem
von Wichtig-. keit ist, die zerstäubten Schlammassen in richtiger Menge über diese
:Ofenzone zu verteilen, derart, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Schlammes und die
Temperatur der Abgase an jedem Punkte der Zone die gewünschten sind. Gemäß einem
Merkmal vorliegender Erfindung wird die erwähnte, ausgedehnte Berührungszone zwischen
Gasen und zerstäubtem Schlamm dadurch gesichert, daß der Schlamm in den Ofen in
Form mehrerer Sprühkegel eingeführt wird, von denen jeder den in ihm enthaltenen
Schlamm in verschiedene Längszonen des Ofens führt. Die Mittel zur Erzeugung der
Schlatnmsprühkegel können an verschiedenen Punkten innerhalb des Ofens angeordnet
sein, oder es können eine oder mehrere getrennte Vorrichtungen für den Zweck der
Schlammzerstäübung außerhalb des Ofens angeordnet sein. . Die Anordnung der Zerstäubungsvorrichtüngen
außerhalb des Ofens ist aber vorzuziehen; dabei sind die verschiedenen Zerstäubungsvorrichtungen
so auszubilden, daß sie die durch sie erzeugten, beliebig gestalteten Wolken von
versprühtem Schlamm, welche kurz als Sprühkegel bezeichnet werden sollen, in den
Ofen verschieden weit hineinschleudern.
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Es empfiehlt sich.' die Schlammzerstäubung so einzurichten, daß der
Schlamm trotz feiner Zerstäubung durch die Gase entgegen deren Strömungsrichtung
mit solcher Kraft hindurchgeschleudert wird, daß eine Niederschlagung
des
Schlammes an der inneren Ofenwandung gerade an der Stelle erfolgt,, wo man es wünscht.
Sobald der Schlamm einmal sich an die Ofenwandung angesetzt hat, kann er von den
Gasen nicht mehr mitgerissen werden. Der Neigung des Schlammes, sich an der Ofenwand
festzusetzen, kann durch Vorsehung von Kratzern im Ofen, z. B. in Gestalt loser
Ketten oder einer losen Stange oder einer auf dem Boden des Ofenrohres liegenden,
am Ofen befestigten Stange,, entgegengewirkt werden.
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Es ist besonders zweckmäßig, den zerstäubten Schlamm quer durch die
den Ofen abschließende Rauchgaskammer -;zu schleudern, und zwar in Gestalt eines
oder mehrerer Sprühkegel von verhältnismäßig geringer Winkelweite. Die Zerstäubungsdüsen
liegen dann hinreichend weit von der Ofenmündung entfernt und sind auf diese Weise
gegen die Hitze der Gase, welche die Kammer durchströmen, geschützt. Gleichzeitig
ist eine leichte Zugänglichkeit der Düsen erreicht. Beispielsweise kann die Zerstäubungsvörrichtung
(eine oder mehrere Düsen) außerhalb des die Gaskammer bildenden Ofenkopfes derart
angeordnet sein, daß der Schlamm durch eine Öffnung oder öffnungen in der Ofenkopfwand
eintritt, welche derjenigen Wand gegenüberliegt, in der das Mündungsende des Ofens
umläuft. Auf diese Weise arbeitet die Zerstäubungsvorrichtung (welche übrigens von
einem bewegten Luftmantel umschlossen ist, der dadurch zustande kommt, daß durch
die Schlammeintrittsöffnung. oder -öffnungen auch Luft angesaugt wird) an einem
kühlen Ort, wo sie unter dauernder Überwachung gehalten und jederzeit leicht gereinigt
und eingestellt werden kann.
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Das Abrücken der Zerstäubungsdüse bzw. -düsen hat zugleich die Wirkung,
daß die Beschickung einer Ofenzone von größerer Längenausdehnung mit einem einzigen
Schlammkegel erreicht werden kann, so da:ß eine vom Ofenende abgerückte Düse mehrere
am Ofenende vorgesehene Düsen zu ersetzen vermag. Es hängt das damit zusammen, äaß
bei Abrückung einer Schlammdüse vom Beschickungsende des Ofens dieser bzw. dem durch
sie erzeugten Schlammkegel eine geringe Winkelweite gegeben werden kann, ohne den
Zweck der Gleichförmigkeit der Schlammverteilung über den ganzen Ofenquerschnitt
in der Nähe des Eintrittsendes zu verfehlen. Bei Anordnung der Zerstäubungsdüse
unmittelbar am Beschickungsende muß der Sprühkegel dagegen eine größere Winkelweite
besitzen, da sonst eine übermäßig lange Ofenzone am Ofeneinlaßende unzulänglich
mit zerstäubtem Schlamm beschickt werden würde. Damit die Zementherstellung in einer
Anlage, bei welcher Schlamm zerstäubt oder in sonstiger Weise fein im Ofen verteilt
wird, ununterbrochen erfolgen kann, trotz der stets unvermeidlichen Unterbrechungen
der Schlammzerstäubung, können Ersatzschlamm-Zuführungseinrichtungen für den Ofen
vorgesehen sein. In diesem Sinne empfiehlt es sich, neben einer Schlammzerstäubungsvorrichtung
noch eine Vorrichtung zur Einführung eines Schlammstromes, d. h. einer geschlossenen
Flüssigkeitsmasse in den Ofen, vorzusehen, wie man sie bei den üblichen Drehöfen
anwendet. Die Einrichtung zur Einführung eines geschlossenen Schlammstromes in den
Ofen kann dabei von solcher Art sein, daß keine Störung eintritt, während mit zerstäubtem
Schlamm gearbeitet wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform
dargestellt. Abb. i und z zeigen im Längsschnitt und Querschnitt die allgemeine
Anordnung einer Ofenanlage gemäß der Erfindung.
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Abb. 3 ist ein Längenschnitt und eine teilweise Seitenansicht eines
Bruchstückes der in Abb. i dargestellten Anlage in größerem Maßstabe.
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Gemäß Abb. i und z liegt das obere Ende 3 des Drehofens im Ofenkopf,
dessen Hinterwand 5 drei Schlammdüsen 6, 7, 8 aufnimmt. Diese spritzen den Schlamm
in Form von Sprühkegeln durch den Gasraum des Ofenkopfes verschieden weit iii den
Ofen hinein; der aus der Düse 6 austretende Sprühkegel ist schematisch so dargestellt,
daß er sich in der Zone a-,7 bis zum lichten Durch-
messer des Drehofens ausbreitet,
der Sprühkegel aus der Düse 7, in der Zone li-b und der Strahl aus der Düse 8 in
der Zone c-c. Die Düsen sind zueinander in einem kleinen Winkel geneigt, so daß
sie-konvergieren und keine von ihnen axial zum Ofen lieb. Infolgedessen durchdringen
die Sprühkegel bis zu einem gewissen Grade einander; .der bis zu der Zone c-c reichende
Sprühkegel geht z. B. durch die beiden anderen hindurch. Die Sprühkegel treten in
den Gasraum 9 durch kreisförmige Öffnungen i i (Abb. 3) in der Stirnwand einer Kammer
13, die in einer öffnung 15 (Ahb. z) der Wand 5 axial zum Ofen einstellbar
ist. Jede Düse ist auf einem Schlitten 17 befestigt, durch dessen Bewegung (mittels
Drehung der Spindel i9) die Düse axial zu einer röhrenförmigen Haube 2i (in welcher
die Spindel gegen axiale Bewegung gehalten wird) und ferner zu einer Öffnung
23 eingestellt werden kann, durch welche der Sprühkegel in die öffnung in
der Stirnwand der Kammer 13 gelangt. öffnungen (nicht dargestellt) sind in
dem untersten Teil der
Haube vorhanden, durch welche der sich in
der Haube ansammelnde Schlamm in die Rinne 25 fällt. Die Haube wird in der
Kammer 13 durch drei oder mehr Druckschrauben gehalten, die radial in einem
an der Kammer befestigten Ring geführt sind. Haube und Sprühkegel können so leicht
in jedem Winkel zu der Achse des Ofens eingestellt werden, so daß der Sprühkegel
richtig in seine Ofenzone geworfen wird. Ein Zapfen 2g an der Stirnwand der Haube
stößt an die Stirnwand der Kammer 13 und legt die Haube axial fest. Die röhrenförmige
Haube z i mit ihrer Öffnung a3, zu welcher die Düse einstellbar ist,- zeigt ein
Beispiel, wie die Menge des in den Ofen zerstäubten Gutes geregelt werden kann;
eine Platte mit :einer Öffnung in der Bahn des Sprühkegels bestimmt die Größe des
aus der Düse austretenden Sprühkegels, welcher in den Ofen eintreten soll. Der Teil
des Sprühkegels, der an die Platte stößt, gelangt nicht in den Ofen, sondern fließt
an der Innenwand der Haube herunter und verläßt den Ofen durch die Rinnen
25.
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Die Kammer 13 mit der Öffnung r r, durch welche der Schlammsprühkegel
in den Ofenkopf und durch dessen Gasraum in den Drehofen gelangt, bietet ein geeignetes
Mittel dar, um eine Schlammdüse oder eine ähnliche Zerstäubungsvorrichtung so dicht
als möglich an die Ofenmündung zu bringen und sie doch --vor den Gasen und ihrer
Hitze zu schützen und sie für die Wartung leicht zugänglich zu machen. Die Vorrichtung
bleibt so frei von zusammengebackenem Schlamm oder Ablagerungen aus den Gasen, ist
immer kühl und kann in jedem Augenblick leicht gehandhabt werden. Diese Anordnung
ist jedoch nur ein Ausführungsbeispiel von vielen, mit welchen eine ähnliche Wirkung
erreicht werden kann.
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Der Schlamm wird den Düsen so zugeführt, daß die erforderlichen Unterschiede
im Druck und Gefälle an den Düsen soweit als möglich während des Betriebes stets
aufrechterhalten werden. Am einfachsten wird dieses erreicht, wenn für alle Düsen
eine einzige Druckspeiseleitung für den Schlamm verwendet wird; die verschiedenen
Düsen werden dadurch gespeist, daß für jede das Zuführungsrohr an dem Punkt angezapft
wird, wo der richtige Druck herrscht. So kann z. B. eine Schlammdruckpumpe den Schlamm
in eine Leitung bis zu einem Auslaß drücken und die Leitung zwischen der Pumpe und
dem Auslaß durch entsprechende Verengungen in Abschnitte geteilt werden, in welchen
verschiedene Drucke herrschen. Die Düsen werden dann an die einzelnen Abschnitte
angeschlossen. Eine Schlammpumpe kann auch abwechselnd den Schlamm in einen offenen
Behälter heben, der in einer gegebenen Höhe über dem Ofen liegt und aus welchem
der Schlamm sowohl einer der Düsen zufließt, als auch einem anderen offenen Behälter,
der in einer geringeren Höhe oberhalb des Ofens liegt; aus diesem letzten Behälter
kann der Schlamm sowohl einer zweiten Düse und noch einem anderen Behälter zufließen,
der noch etwas über dem Ofenniveau liegt usw.
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Die Neigung der Ofengase, zerstäubtes Gut in Schwebe fortzutragen,
sinkt mit der zunehmenden Feuchtigkeit -des Gutes. Bei dem beschriebenen Zerstäubungsverfahren
treffen aber die Ofenabgase beim Durchströmen durch das Ofenende auf immer feuchtere
Schlammteilchen. Das Heraustragen von zerstäubtem Gut aus dem Ofen durch die Gase
kann daher auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
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Der Grad der Verteilung des Rohschlammes in den Zerstäubungsvorrichtungen
übt einen Einfluß auf die Transportwirkung der Gase auf die Schlammteilchen aus,
da die Gase Schlammteilchen um so weniger leicht mitzuführen vermögen, je gröber
diese sind. Außerdem können Schlammteilchen, welche groß genug sind, um sich der
Mitnahme durch die Ofengase zu entziehen, wenn sie den Ofenquerschnitt hinreichend
dicht und gleichförmig erfüllen, eine reinigende Wirkung auf die Gase ausüben, welche
stets etwas Staub mit sich führen. Die Schlammteilchen, die in die Nähe der Ofenmündung
geschleudert werden, sind aber größer als die, welche weiter in den Ofen hineingelangen,
denn je weiter eine Zerstäubungsvorrichtung das Gut zu schleudeni hat, welches durch
sie zerstäubt wird, um so größer ist im allgemeinen der erforderliche Druck und.
um so feiner in der Regel die Zerstäubung des Gutes an der Stelle, gegen welche
es geschleudert wird.
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Bei der Zerstäubung oder sonstigen Zerteilung von Schlamm in einem
Ofen können Umstände eintreten, welche es zeitweise not-' wendig machen, die Zerstäübung
zu unterbrechen, z. B. wenn eine Zerstäubungsvorrichtung gereinigt oder instand
gesetzt werden soll. Wenn dadurch eine Unterbrechung der Zementherstellung im Ofen
entsteht, dann würde dieses ein schwerer Nachteil sein, da die höchste Wirtschaftlichkeit
bei der Zementherstellung von dem ununterbrochenen Betrieb des Ofens abhängt. Demgemäß
ist es wünschenswert, für diesen Fall die Möglichkeit vorzusehen, zu der üblichen
Art der Einführung von Schlamm in den Ofen in Form eines Flüssigkeitsstroms zurückgreifen
zu können. Das läßt sich dadurch erreichen, daß man einen Hilfsschlammeinlaß vorsieht,
der so angeordnet ist, daß er außerhalb des Bereiches
der Zerstäubungsvorrichtung
oder der mehreren Zerstäubungsvorrichtungen liegt, welche zur Zerstäubung oder sonstigen
Zerteilung des Schlammes dienen, wobei der Hilfsschlammauslaß angestellt werden
kann, wenn die Betriebsverhältnisse die Einschleuderung eines kompakten Schlammstromes
in den Ofen verlangen. Es empfiehlt sich, für die Schlammzuführung in solchen Betriebsperioden
ein gewöhnliches Schlammspeiserohr zu verwenden und Vorsorge zu treffen, dieses
aus einer Ruhestellung in die Betriebsstellung bewegen zu können, so daß es, obwohl
es sich in der üblichen Lage befindet, wenn es im Gebrauch ist, es. doch außerhalb
des Bereiches des zerstäubten oder zerteilten Schlammes liegt, wenn die Zerstäubungsvorrichtungen
sich im Betrieb befinden, damit- vermieden wird, daß sich der Schlamm an dem Hilfsspeiserohr
ablagert und die Zerstäubung stört.
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Ein solches Schlammspeiserohr, wie man es gewöhnlich anwendet, kann
unter einem Winkel von etwa 30° zur Senkrechten schräg nach unten in den Ofen hineinragen
und kann in dieser Richtung durch eine öffnung in der Decke des Drehofenkopfes'eingeschoben
werden, wie eine solche bei 3 i in Abb. i angedeutet ist. Eine derartige öffnung
sollte wesentlich größer sein als das Schlammrohr, damit das letztere leicht herausgezogen
weiden kann, selbst wenn es mit einem Überzug von mehr oder minder getrocknetem
Schlamm versehen ist. Das Schlammrohr wird dabei mit einem es umgebenden Flansch
versehen, welcher die öffnung schließt, wenn das Rohr sich in seiner Tiefstellung
befindet. Wenn das Schlammrohr aus der Öffnung herausgezogen ist, dann kann eine
geeignete Kappe auf diese aufgelegt werden, nm sie zu schließen. Das Schlammspeiserohr
kann durch eine Windevorrichtung so angetrieben werden, daß es durch eine vereinigte
Aufwärts-und Seitenbewegung bequem in Richtung seiner Achse gehoben und gesenkt
werden -kann. Bei einer solchen Anordnung kann ein Übergang von der Speisung des
Ofens, mit zerstäubtem oder sonst- fein zerteiltem Schlamm zu einer Speisung mit
einem zusammenhän,-genden Schlammstrom und umgekehrt im Zeitraum von i oder 2 Minuten
vorgenommen werden, so daß eine Unterbrechung des Ofenbetriebes nicht erforderlich
ist.
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Die Zahl der Schlammbeschickungszonen im Ofen kann selbstverständlich
beliebig sein so daß zwei oder mehr solcher Zonen vorhanden sein können. In den
meisten Fällen wird eine gewisse Überlappung dieser verschiedenen Beschickungszonen
vorliegen, so daß keine scharfe Abgrenzung der Zonen gegeneinander besteht, wie
sie für den Zweck der - Erläuterung bei der vorstehenden Beschreibung als vorhanden
angenommen worden ist.
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Die Länge des Ofenabschnittes, welcher mehr oder weniger mit zerstäubtem
Schlamm angefüllt sein kann, kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Für gewöhnlich
wird die Länge dieses in Abb. i dargestellten Ofenabschnittes nicht weniger als
6 bis io m betragen und wird sich im allgemeinen innerhalb weiter Grenzen halten.
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Auf der Zeichnung sind drei. Düsen angedeutet, um verschiedene Ofenzonen,
die in der Längsrichtung des Ofens auseinanderliegen, mit zerstäubtem Schlamm zu
beschicken. Man kann aber auch für den Zweck eine einzige Zerstäubungsvorrichtung
anwenden, welche zwei oder mehr Schlammkegel von genau bemessenem Schlanuninhalt
gegen verschiedene Ofenzonen richtet, wobei die Kegel entweder konzentrisch zueinander
oder in beliebiger sonstiger Weise zueinander angeordnet.liegen können.