DE944631C - Drehrohrofen zur Durchfuehrung von Schmelzreaktionen - Google Patents

Description

• Drehrohrofen zur Durchführung von Schmelzreaktionen Reaktionen im schmelzflüssigen Zustande werden in der Technik im allgemeinen. in Wannen- oder Schachtöfen durchgeführt. Bekannt sind hierfür die Wannenöfen im Stile der Siemens-Martin-Öfen, .die Wasserglasöfen usw., in der Hüttentechnik vor allem Schachtöfen, wie Kupal- oder Hochöfen usw. Schon bei diesen reinen Schmelzöfen tritt ein großer Verschleiß der feuerfesten Ausmauerung - ein, vor allem an der Oberfläche des Schmelzbades. Es hat die feuerfeste Industrie große Mühe gekostet, für die speziellen Beanspruchungen das nötige feuerfeste Material zu entwickeln. Wo stark aggressive Schmelzen auftreten, wie z. B. bei stark saurem oder stark alkalisch zusammengesetztem Schmelzgut, macht man schon seit langem Gebrauch von einer Wasserkühlung, die eine bessere Haltbarkeit des feuerfesten Materials zum großen Teil auch durch Einfrieren der eigentlichen Schmelzen, auf dem feuerfesten Material bewirkt.
• Drehrohröfen dagegen wurden bis jetzt in der Hauptsache nur zur Durchführung von Kalzinierungen oder reinen Sinterreaktionen verwendet. Eigentliche Schmelzdrehrohröfen sind selten. Sie beanspruchen im extremen Fall besonders ausgebildetes feuerfestes Material, das entweder sehr kostspielig ist oder keine allzulange Lebensdauer hat. So wurden z. B. bei einer phosphorsäurehaltigen alkalischen Schmelze mit hochwertigen. Chrommagnesitsteinen, hochwertigen Korundsteinen oder speziellen Do,lomitsteinen nur Haltbarkeiten der Auskleidung der Drehrohröfen von einigen Wochen erzielt. In dar gleichem, Weise sind stark saure Schmelzen, wie z. B. Glasschmelzen oder die Schlacken, die bei Renn- oder Wälzverfahren, auftreten, äußerst aggressiv ,auf das feuerfeste Material der Drehrohrofenauskleidung. Auch hier sind Futterhaltbarkeiten von 1q. Tagen bis 3 Wochen schon als sehr gut zu bezeichnen.
• Bei dem. Drehrohröfen stieß die Frage einer Kühlung des feuerfesten Futters durch Wasser auf große Schwierigkeiten. Gerade die feuerfesten Steine sind äußerst empfindlich gegen starke Temperaturdifferenzen. Durch eine Oberflächenkühlung des Drehrohrofens durch Berieselung mit Wasser oder durch einen Wassermantel läßt sich schon ein gewisser Effekt erreichen. Das Futter weist dann, bereits eine größere Haltbarkeit auf. Es läßt sich aber nicht vermeiden, daß, wenn. die Steine bis zu einem gewissen Grad abgearbeitet sind, das ganze Futter in sich zusammenstürzt, weil der nötige Halt fehlt.
• Auch wenn die Kühlung mittels Berieselung oder Wassermantel so intensiv gestraltet wird, daß sich auf dem feuerfesten Futter eine Schicht erstarrter Schmelze abscheidet, vermag diese das Futter doch nicht länger als höchstens einige Wochen zu schützen, weil .sie in sich wenig ZuSamme@nhalt'hat und im Betrieb bald zusammenbricht oder abbröckelt. ' Es sind auch chargenweise arbeitende rotierende Schmelzöfen mit wassergekühltem, Kühlrohren und -rippen bekannt, an denen sich ein Teil der Schmelze als fester Körper abscheidet, welcher aber keinen zusammenhängenden Schutzüberzug, sondern in die Schmelze hineinragende, Rippen oder Kegel bildet, die zur Trennung und Absonderungder zu bearbeitenden Masse in Klumpen. dienen.
• Es sind in stehenden Ofen Versuche: gemacht worden, bei denen ein Schutz der Ofensteine durch eingelegte, Kühlschlangen bewirkt. wurde. Diese Kühlschlangen frieren die Schmelze ein, so daß die Schmelze selbst an der ruhenden Sohle das feuerfeste; Material darstellt. Es wurden nun, weiterhin in stehendem. Ofen Versuche unternommen, diese Kühlschlangen auch auf die Seitenwände auszudehnen und auch auf die Kuppel. Hier zeigte sich jedoch nach kurzer Zeit, da,ß die Ofentemperatur, die jeweils mindestens um einige Grad über der Schmelztemperatur der Masse. liegen muß, bereits ein Ablaufen der Schmelze von den Kühlrohren bewirkt, so daß die Rohre blank werden. und dadurch wie die Siederohre in einem Dampfkessel wirken.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Drehrohrofen zur Durchführung von' Schmelzreaktionen, welicher auch höchst aggressive Schmelzen im kontinuierlichen Betrieb durchzusetzen gestattet und dessen, feuerfeste Auskleidung ausschließlich aus angefrorener Schmelze selbst besteht. Nach den ungünstigen Erfahrungen bei stehenden Ofen stand ;zu erwarteh, da, der Angriff der Wände bei Drehöfen noch intensiver als bei stehenden ist, daß auch hier ein Ablaufen. der Schmelze von den Rohren eintreten. würde, so daß ein Schutz der Rohre nicht mehr vorhanden wäre, wenn, nicht besondere Maßnahmen dagegen ergriffen würden.
• Eingehende Versuche haben gezeigt, daß sich trotzdem unter bestimmten Bedingungen, 'eine Schutzwirkung erreichen läßt, die der jeder Ausma,uerung weit überlegen ist. Wenn der Wärmeübergang zwischen Kühlfläche und. Schmelze genügend hoch gehaltem' wird, was durch Einbringen von Kühlrohren in die Schmelze an Stelle von Wasserberieselung oder Kühlung durch Wassermantel erreicht werden kann, und wenn ferner die Kühlrohre nicht parallel zu den Zylindererzeugenden, sondern als Schlangen entlang des Umfanges angeordnet werden. und diese Schilangen nicht direkt :an der Ofenwand aufsitzen, sondern in einem bestimmten Abstand von .dieser frei im Reaktionsraum, z. B. mittels Schellen angebracht sind, gelingt es, auf den Rohren eine Schicht von einigen Zentimetern der Schmelzmasse anzufrieren, die auch mechanisch gut anhaftet und. ineinander zusamenhält. Wird der Abstand der Kühlschlangen voneinander kleiner gehalten, als die je Rohr erzielbare Schichtdicke -von erstarrter Schmelze, so -daß sich die Kühlbereiche der einzelnen Schlangen überlappen, so wird fest zusammenhaltender und gut haftender Überzug entlang der ganzen Ofenwand erhalten, der als vollkommen feuerfestes Futter von praktisch unbegrenzter Haltbarkeit wirkt. Dieses Futter hat außerdem eine so geringe Wärmeleitfähigkeit, daß nur ein ganz geringer Kühlwasserbedarf vorhanden ist, um die nötige Schutzwirkung zu erreiche. Das austretende Kühlwasser hat bei richtiger Dimensionierung nur Temperaturen von 30 bis So' C. Zu einer Dampfblasenbildung kann es nur kommen, wenn durch irgendwelche äußeren Einwirkungen die eingefrorene Schicht abgesprengt wird. Dann ist jedoch nach kurzer Zeit bereits wieder eine neue Schicht auf den, Rohren angefroren., so daß es zu Stillegungen aus diesem Grunde nicht zu kommen braucht.
• Um die Kühlwirkung der Schlangen. möglichst gleichmäßig über die ganze Länge der Ofenwand zu verteilen, ist es günstig, die Schlangen durch ein Metalldrahtgewebe miteinander zu verbinden. Besonders zweckmäßig ist es, ein Gewebe aus Stahldraht zu wählen, da dieses außer einer guten Wärmeleitfähigkeit auch eine gewisse mechanische Widerstandsfähigkeit hat, die der angefrorenen Schicht einen zusätzlichen mechanischen, Halt verleiht.
• Zum erstmaligen. Anfahren das Ofens ist es, so, lange die Charge -noch nicht geschmolzen, ist, notwendig, die Kühlrohre vor der mechanischen Beanspruchung durch das umlaufende feste Material und der thermischen. Beanspruchung durch die Feuergase zu schützen. Dies kann entweder durch Aufgabe einer schon flüssigen Schmelze aus einem anderen, bereits laufenden Ofen und Anfrieren dieser Schmelze vor der Aufgabe das urgeschmolzenen Reaktionsgutes erfolgen . oder durch Einbetten dar Kühlschlangen in eine Masse, welche weder thermisch noch chemisch besonders widerstandsfähig sein muß, sondern, nur gerade so lange hält, bis das Reaktionsgut wenigstens teilweise geschmolzen ist. Gewöhnlicher hydraulischer Zement ist für diesen Zweck vollkommen ausreichend.
• In den Abb. i bis 3 ist die Erfindung schematisch und beispielsweise noch deutlicher erläutert. In Abb. i stellt i eine erweiterte Schmelzzone dar, in der der Schmelze die nötige Reaktionszeit geboten, wird. Über den Einlauf 2 tritt das Material aus der Vorwärmzone 3, während das fertig ausreagierte Material den Ofen. durch den Auslauf 4 verläßt. 5 stellt die Stopfbüchse dar, durch die das Kühlwasser dem Ofen zugeleitet und evtl. wieder das erwärmte Kühlwasser abgezogen wird. 6 stellt die Kühlwasserzuleitung zu den einzelnen Kühlschlangen 7 dar. Die Kühlschlangen werden in einem Abstand von ungefähr 5 cm von. der inneren. Ofenwand mit Schellen an der Ofenwand befestigt, während ihr Abstand voneinander etwa 5o cm beträgt. Zwischen den Kühlschlangen wird ein Stahldrahtgewebe befestigt. Nach Einbringung dieser Kühlschlangen und des Stahldrah.tgewebes wird das Ganze mit einer Schicht von ungefähr io cm Höhe mit einer hydraulisch abbindenden Masse, z. B. Zement, abgestampft. Diese Masse soll nur ein Anfahrfutter darstellen und braucht deshalb weder besonders hohe Feuerfestigkeit noch chemische Widerstandsfähigkeit aufzuweisen. Sowie der Schmelzpunkt des Reaktionsgutes erreicht ist, legt sich über der ganzen Wand, besonders. über den Kühlschlangen., eine zusammenhängende Schicht von angefrorenem Schmelzgut an, das für die Dauer der Betriebszeit die feuerfeste Ausmauerung bildet, da das Anfahrfutter bereits nach wenigen Stunden völlig aufgedöst ist.
• In Abb. 2 ist eine andere Ausführung des Drehrohrofens, die ,besonders zweckmäßig ist, wiedergegeben. Die Wandung der Schmelzzone ist hierbei parallel zu dem Flammenbild des Brenners ausgebildet, so daß über die ganze Länge eine gleichmäßig angefrorene Schicht gebildet wird und so besonders günstige: Reaktionsbedingungen geschaffen sind.
• Aus Abbildungen. ist ersichtlich, daß es zweckmäßig ist, die Lagerung hinter dem Austragsende anzuordnen. In Abb,. 3 ist die Stopfbüchse zur Zu- und Abführung des Kühlwassers wiedergegeben. Über den Kühlwassereintritt und -austritt, die beide feststehen, wird das Kühlwasser zu- bzw. abgeführt. Die Küblwasserzufuhr zu der Stopfbüchse erfolgt zweckmäßigerweise mit einem gewissen. Überdruck, während das warme Wasser aus den Kühlschlangen zweclanäßigerweise abgepumpt wird. Hierdurch wird erreicht, daß ein schneller Kreislauf des Kühlwassers eintritt, der jede Dampfblasenbildung verhindert.
• 3 stellt die Übergänge zu den. Kühlschlangen dar. Diese laufen mit dem Innenmantel der Büchse mit dem gesamten Ofen um. Die Abdichtung des ein- und austretenden Kühlwassers erfolgt über die Dichtlippe 4, die Lagerung über zwei Nadellager 5.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehrohro@fen zur Durchführung von Schmelzreaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gesamte Länge der Schmelzzone Kühlschlangen angeordnet sind, deren Abstand voneinander und von der Ofenwand so, bemessen. ist, daß eine zusammenhängende, nicht abbröckelnde Schicht erstarrter Schmelze über die ganze Ofenwand gebildet wird.
2. 2. Drehrohrofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den. Kühlschlangen einMetalldrahtgewebevorgesehen ist.
3. 3. Drehrohrofen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwandung parallel zum Flammenbild ausgebildet ist, derart, daß sie an dem dem Austragsende, zugewendeten Teil einen steilen, sich. erweiternden und anschließend einen sich. wenig verjüngenden Kegel bildet. Drehrohrofen nach den Ansprüchen. i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu-und Ablauf des Kühlwassers über eine Stopfbüchse erfolgt, die ebenso wie der Brenner am Austragsende des Drehrohrofens angeordnet ist, wobei der laternenartige Konus mit Austragsöffnungen versehen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 21 22O.