Drehofen zum Trocknen und/oder Mischen von rieselfähigem Material

Abstract

 Der Drehofen weist Halteeinbauten (28) auf, die den Flammbereich umgeben und bewirken, daß das zu be­handelnde rieselfähige Material im wandnahen Bereich der Trommel (10) verbleibt und nicht durch die Flamme fällt. Durch die Halteeinbauten (28) und das von diesen festgehaltenem Material wird ein wirksamer thermischer Strahlungsschutz der Trommelwand erreicht. Die ther­mische Trommelbelastung wird über die Trommellänge vergleichmäßigt. Die Schadstoffemission des Drehofens wird verringert und der thermische Wirkungsgrad wird erhöht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drehofen nach dem Ober­begriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Die an Asphalt-Mischanlagen eingesetzten Trocken­trommeln sind Drehöfen, in denen die zu verarbeitenden Zuschlagstoffe, insbesondere Mineralstoffe, getrocknet werden, um das in ihnen befindliche Wasser abzubauen und die Zuschlagstoffe auf die erforderliche Pro­duktionstemperatur von etwa 180 - 400 Grad C zu bringen.

[0003] Derartige Drehöfen bestehen aus einer horizontalen oder zum Austrag hin geneigten, drehend angetriebenen Trommel. Am Austragsende befindet sich ein Brenner, dessen Flamme koaxial in die Trommel gerichtet ist.

[0004] Der Materialeintrag in die Trommel befindet sich an dem dem Brenner abgewandten Ende.

[0005] Im Bereich des Materialeintrages sind an der Trommel­wand Rieseleinbauten angebracht. Hierbei handelt es sich um Schaufel oder Becher, die das Material am Trommelboden aufnehmen und im Zenitbereich der drehen­den Trommel ausrieseln lassen, um einen quer durch die Trommel und damit durch die Abströmzone der Brenngase hindurchgehenden, gleichmäßigen Materialschleier zu er­zeugen.

[0006] Die größte thermische Belastung tritt bei derartigen Drehöfen in dem die Flamme umgebenden Bereich auf. In diesem Bereich sind bei den bekannten Drehöfen die Ein­bauten in der Weise modifiziert, daß sie kastenförmig ausgebildet sind und das Material bis weit über den Zenit der Trommeldrehung festhalten. Danach fällt das Material durch die Kastenöffnung heraus.

[0007] Mit dieser kastenförmigen Ausbildung der Einbauten soll die thermische Belastung des Drehofens herabgesetzt und ein ungestörter Ausbrand der Flamme erreicht werden. Beide Kriterien werden nur bedingt erfüllt.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreh­ofen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an­gegebenen Art zu schaffen, bei dem die thermische Spitzenbelastung von Drehöfen und zu behandelndem Material verringert ist, und der eine bessere Aus­ nutzung der vom Brenner erzeugten Wärme bei gleich­zeitig reduzierter Umweltbelastung ermöglicht.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an­gegebenen Merkmalen.

[0010] Bei dem erfindungsgemäßen Drehofen sind die Riesel­einbauten nur in dem relativ "kalten Bereich" des Beschickungsendes der Trommel angeordnet, während der die Flamme umgebende Bereich Halteeinbauten aufweist.

[0011] Der Begriff "Halteeinbauten" ist so zu verstehen, daß diese Einbauten das Material im wandnahen Bereich der Trommel festhalten. Zwar kann das Material sich in diesem Bereich bewegen, jedoch wegen der sich über­lappenden Platten nicht in die Flamme bzw. den mitt­leren Bereich des Trommelquerschnitts hineinrieseln. Die Platten verhindern somit über die gesamte Trommel­drehung hinweg, daß das Material aus dem wandnahen Bereich in den mittleren Bereich des Trommel­querschnitts gelangt. Der gesamte Brennraum wird von rieselndem Material freigehalten; der Ausbrand der Flamme wird nicht gestört. Durch diese ungestörte Ver­brennung werden die Emissionswerte verringert.

[0012] Des weiteren wird das im wandnahen Bereich der Trommel gehaltene Material vor thermischer Überlastung durch Strahlungswärme wirksam geschützt, wobei sich dieser Schutz auch auf die Trommelwandung überträgt. Die Bemessung der Halteeinbauten ist größer als die maximal mögliche Flammenlänge im Vollastbetrieb des Brenners.

[0013] Im Innern des von den Halteeinbauten umschlossenen Raums entsteht ein axialer Wärmestrom, der zum Beschickungsende der Trommel gerichtet ist und sich am Ende der Halteeinbauten verzweigt in einen aus der Trommel herausführenden Teilstrom und einen weiteren Teilstrom, der zwischen Trommelwandung und Halte­einbauten zum Austragsende, d.h. zum Brenner, zurück­führt.

[0014] Die Folge dieser Wärmeströmung ist, daß sich eine über die Trommellänge weitgehend vergleichmäßigte Wärme­belastung der Trommelwandung ergibt, wobei die Wärme­belastung der Trommelwandung im Bereich der Halte­einbauten in der Regel nicht größer ist als die thermische Belastung im Bereich der Rieseleinbauten.

[0015] Eine weitere Folge dieser Wärmeströmung ist, daß der im Bereich der Rieseleinbauten entstehende Wasserdampf mit der Teilstromrückführung zum Brenner geführt wird - dort durch die Flamme überhitzt wird - und in den Wärmeübertragungsprozeß eingegliedert wird. Trotz direkter Beheizung erfolgt der Wärmeübergang weitest­gehend durch die Heißgasumluftströmung, d.h. indirekt.

[0016] Bedingt durch diesen vorwiegend indirekten Wärme­übergang, können auch temperaturempfindliche Material­stoffe auf Produktionstemperatur erwärmt werden, ohne daß unzulässige Materialschädigungen und auch Emis­sionen entstehen. Der Drehofen eignet sich insbesondere auch zur Aufbereitung von bituminösen Straßenbaustoffen unter Zugabe von mechanisch zerkleinertem Altasphalt. Der Drehofen ist aber nicht auf die Asphaltaufbereitung beschränkt; er kann vielmehr auch für die gleichmäßige Trocknung und/oder Mischung von anderen rieselfähigen Materialien verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Drehofen kann der Transport des Materials in Längs­richtung der Trommel entweder durch Schrägstellung der Trommel erfolgen oder dadurch, daß die in der Trommel vorgesehenen Einbauten so schräggestellt sind, daß sie eine Materialförderung in Längsrichtung bewirken.

[0017] Eine bevorzugte Ausbildung der Halteeinbauten ist im Anspruch 2 angegeben. Die Halteeinbauten sollen das Material in Drehrichtung der Trommel mitnehmen, dieses Material aber zugleich im Randbereich der Trommel halten. Dies geschieht durch die Taschen, die das Material bis kurz hinter dem Zenit der Trommeldrehung aufnehmen. Nach Überschreiten des Zenits fällt das Material aus den Öffnungen der Taschen heraus, um von dort auf die Platten zu gelangen, die sich derart über­lappen, daß das Material nicht in das offene Innere der Trommel hineinfallen kann. Das Material bildet somit im wandnahen Trommelbereich außerhalb der Platten einen Materialschleier, der die Trommelwand und die Taschen vor übermäßiger Strahlungswärme schützt.

[0018] Nach Anspruch 3 sind die Taschenwände nur an einem Ende an der Trommelwand befestigt, während das andere Ende frei absteht. Dadurch sind thermische Längenänderungen der Taschenwände ungehindert möglich. Jede Taschenwand stützt sich an ihrem freien Ende mit mindestens einem Arm lose an der benachbarten Taschenwand ab, wobei die Arme die Taschenöffnung freilassen. Auf diese Weise wird eine hohe mechanische Festigkeit der Taschen bei gleichzeitiger Ermöglichung von thermischer Ausdehnung erreicht.

[0019] Anspruch 4 bezieht sich auf eine bevorzugte Befestigung der Platten an den Taschenwänden. Durch die Stege werden die Platten in dem erforderlichen radialen Ab­stand zu den Taschenöffnungen gehalten, so daß das Material im abfallenden Bereich des Trommelumfangs zwischen den Taschenwänden und den Platten herabfallen kann.

[0020] Nach Anspruch 5 ist am Brenner eine Vorkammer vor­gesehen, deren Wand den Fußbereich der Flamme schützt. Diese Vorkammer ist unten offen, damit Material, das in die Vorkammer hineingelangt, herausfallen kann.

[0021] Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

[0022] Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Drehofen,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Halteeinbauten entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Taschen­wand, etwa aus Richtung des Pfeiles III von Fig. 2, und

Fig. 4 verschiedene Diagramme zur Verdeutlichung der Wärmeströme, der Materialerwärmung, der Materialstromdichte und der thermischen Trommelbelastung jeweils in Längsrichtung des Drehofens.

[0023] In Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt des Dreh­ofens dargestellt. Dieser Drehofen weist eine zylindrische Trommel 10 auf, die in Drehlagern 11 ge­lagert ist und von einem (nicht dargestellten) Dreh­antrieb um ihre Längsachse angetrieben wird. Die Trommel 10 ist schräggestellt, wobei das Beschickungs­ende 12 höher liegt als das Austragende 13. Am Beschickungsende 12, in das das rieselfähige Material eingegeben wird, befinden sich schraubenförmige Leit­elemente 14, um das Material während der Trommeldrehung in das Trommelinnere einzuziehen. Daran anschließend sind Rieseleinbauten 15a bis 15e vorgesehen, die an der Trommelwand 16 befestigt und als radial abstehende Bleche oder als Becher ausgebildet sind. Die Riesel­einbauten nehmen das Material vom unteren Bereich der Trommeldrehung mit, um dieses Material im oberen Bereich der Trommeldrehung in das Trommelinnere hinein ausrieseln zu lassen. Die Rieseleinbauten 15a bis 15e erstrecken sich etwa bis zur Mitte der Trommellänge. Sie unterscheiden sich durch den Umfangsabstand der Bleche oder Becher, welcher zur Mitte der Trommellänge hin zunimmt, also bei den Rieseleinbauten 15a geringer ist als bei den Rieseleinbauten 15e.

[0024] Am Austragende 13 der rotierenden Trommel 10 ist an einem ortsfesten Halter 17 der Brenner 18 befestigt, der an eine Brennstoffleitung 19 angeschlossen ist und über eine Ansaugöffnung 20 Luft ansaugt. Die Ansaug­öffnung 20 ist von einem Schalldämpfer 21 umgeben. Der Brenner 18 erzeugt eine koaxial zur Trommelachse in die Trommel 10 gerichtete Flamme 22. Der Fußbereich der Flamme 22 ist von einer Vorkammerwand 23 umgeben, die die Flamme gegen äußere Einwirkungen schützt und die am unteren Ende 23a offen ist, damit Fremdkörper heraus­fallen können. Um die Vorkammer 23 herum ist ein Hub­becherwerk 24 an der Trommelwand 10 befestigt. Dieses Hubbecherwerk 24 dient dazu, das Material über einen ortsfesten Trichter 25 anzuheben und es in den Trichter 25 einfallen zu lassen. Vom Trichter 25 führt eine Rutsche 26 zu dem Materialauslaß.

[0025] Der Flammbereich 27 ist derjenige Bereich der Trommel 10, der die Flamme 22 aufnehmen kann. Dies bedeutet nicht, daß die Flamme 22 sich über die volle Länge des Flammbereichs 27 erstrecken muß. Der Flammbereich 27 ist von den Halteeinbauten 28 umgeben, die an der Innenseite der Trommelwand 16 befestigt sind. Diese Halteeinbauten 28 erstrecken sich von den inneren Rieseleinbauten 15e bis zum Austragende 13.

[0026] Die Konstruktion der Halteeinbauten 28 ergibt sich aus den Fign. 2 und 3. Die Halteeinbauten 28 weisen zahl­reiche Taschen 29 auf, die jeweils von der Trommelwand 16 und von einer Taschenwand 30 begrenzt sind. Die Taschenwand 30 ist mit einem Ende 30a an der Trommel­wand 16 befestigt, z.B. durch Anschweißen, während das andere Ende 30b nach Art eines Auslegers frei absteht. Die Taschenwand 30 ist in Drehrichtung der Trommel schräggestellt, so daß sich zwischen dem freien Ende 30b jeder Taschenwand und der vorauslaufenden Taschen­wand eine Öffnung 31 befindet. Diese Öffnung 31 wird von zwei Armen 32 überbrückt, die von dem Ende 30b ab­stehen und in die Nähe der vorauslaufenden Taschenwand 30 ragen, ohne jedoch mit dieser vorauslaufenden Taschenwand verbunden zu sein. Das Ende 30a der Taschenwand 30 ist durch einen Dehnungsschlitz 33 in Längsrichtung der Trommel unterteilt.

[0027] An jeder Taschenwand 30 ist über radial nach innen gerichtete Stege 34 eine sich in Längsrichtung der Trommel erstreckende Platte 35 befestigt. Die Platten 35 bilden die inneren Begrenzungen der Halteeinbauten 28. Sie sind etwa tangential zur Trommel ausgerichtet, und ihre Enden überlappen sich in jeder Drehstellung der Trommel bei Projektion der Platten auf eine horizontale Ebene.

[0028] In Fig. 2 ist das zu behandelnde Material eingezeich­net, das sich im unteren Bereich der Trommel in den Taschen 29 befindet und in der Nähe des Zenits der Trommeldrehung aus der jeweiligen Öffnung 31 heraus­fällt. Das Material gelangt dann auf die Außenseiten der Platten 35 und wird durch die Überlappung der Platten daran gehindert, in den Mittelbereich des Trommelquerschnitts zu fallen und einen durch die Flamme 22 hindurchgehenden Rieselschleier zu bilden. Durch die Platten 35 wird das Material also im wand­nahen Bereich der Trommel gehalten, wo es im abfallen­den Teil des Trommelumfangs (rechte Hälfte von Fig. 2) zwischen den Taschenwänden 30 und den Platten 35 her­abfällt. Im unteren Trommelbereich wird das Material wieder durch die Öffnungen 31 hindurch von den Taschen 29 aufgenommen. Man erkennt, daß die Platten 35 und das rieselfähige Material die Trommelwand 16 auf dem gesamten Bereich des Trommelumfangs gegen die Wärme­strahlung der Flamme 22 abschirmen.

[0029] In Fig. 4 sind verschiedene Parameter der Betriebs­verhältnisse in Längsrichtung der Trommel dargestellt.

[0030] Fig. 4a zeigt den Wärmestrom 40, der in dem von den Halteeinbauten 28 umschlossenen Flammbereich 27 am größten ist und in Richtung zum Beschickungsende 12 strömt. Am Ende der Halteinbauten 28 verzweigt sich der Wärmestrom 40 in einen zum Beschickungsende 12 strömen­den Teilstrom 40a und einen die Halteeinbauten 28 in Längsrichtung im Gleichstrom mit dem zu behandelnden Material durchströmenden Teilstrom 40b. Dieser Teil­strom 40b wird nach dem Verlassen des brennerseitigen Endes der Halteeinbauten 28 wieder mit dem Wärmestrom 40 vereinigt. Der Teilstrom 40b saugt aus dem Be­schickungsende 12 den im Bereich der Rieseleinbauten entstehenden Wasserdampf teilweise an und führt ihn mit in den Flammbereich 27.

[0031] Fig. 4b zeigt den Verlauf der Materialerwärmung t zwi­schen dem Beschickungsende 12 und dem Austragende 13. Im Bereich der Rieseleinbauten 15a bis 15e erfolgt das Austreiben des Wassers aus dem Material, wodurch die Temperaturkurve in diesem Bereich nur relativ schwach ansteigt. Im Bereich der Halteeinbauten 28 erfolgt die endgültige Temperaturerhöhung des Materials.

[0032] Die durchgezogene Kurve 43 in Fig. 4c zeigt den Verlauf der Materialstromdichte bei den bekannten Drehöfen, und im Vergleich hierzu die Kurve 42 den Verlauf der Materialstromdichte bei dem beschriebenen Drehofen.

[0033] Die Materialstromdichte ist hierbei im Maß für das durch den Wärmestrom fallende Material. Bei dem erfindungsgemäßen Drehofen ist die Materialstromdichte im Bereich des Beschickungsendes des Drehofens über­proportional hoch, um dann bis zum Beginn der Halte­einbauten sehr stark abzunehmen.

[0034] Im gesamten Flammbereich ist - bedingt durch die Halte­einbauten - die Materialstromdichte Null, d.h. es fällt kein Material durch den Flammbereich.

[0035] In Fig. 4d ist die thermische Trommelbelastung über der Trommellänge aufgetragen, wobei die Kurve 44 den Ver­lauf der Trommelbelastung bei bekannten Drehöfen und, im Vergleich hierzu, die Kurve 45 die Trommelbelastung bei dem erfindungsgemäßen Drehofen darstellen. Man er­kennt, daß die thermische Trommelbelastung der Kurve 45 durchgehend unter demjenigen der Kurve 44 liegt, was auf die Wirkung der Trommeleinbauten 28 zurückzuführen ist. Insbesondere wirkt sich auch der angesaugte Wasserdampfstrom 41 (Fig. 4a) im Hinblick auf eine Ver­ringerung der thermischen Trommelbelastung aus.

Ansprüche

1. Drehofen zum Trocknen und/oder Mischen von riesel­fähigem Material, insbesondere für die Asphalt­aufbereitung, mit
einer drehend angetriebenen Trommel (10),
einem in das Auslaßende der Trommel (10) hin­einragenden Brenner (12),
und an der Trommelwand (16) vorgesehenen Rieseleinbauten (15a-15e), die ein Durchrieseln des Materials durch den Mittelbereich des Trommel­querschnitts bewirken,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rieseleinbauten (15a-15e) nur in dem Bereich des Beschickungsendes (12) der Trommel (10) angeordnet sind und daß in dem die Flamme des Brenners (18) umgebenden Bereich Halteeinbauten (28) vorgesehen sind, die das Material auch nach Überschreiten des Zenits der Trommeldrehung in Trommelwandnähe festhalten.

2. Drehofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinbauten (28) Taschen (29) auf­weisen, deren Öffnungen (31) zum Trommelinnern hin durch im Abstand angeordnete Platten (35) über­deckt sind, wobei die Platten (35) sich, pro­jiziert auf eine horizontale Ebene, gegenseitig überlappen.

3. Drehofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (29) nach außen durch die Trommel­wand (16) und nach innen durch eine Taschenwand (30) begrenzt sind, wobei die Taschenwand (30) mit einem Ende (30a) an der Trommelwand (16) befestigt und mit dem anderen Ende (30b) an der benachbarten Taschenwand durch mindestens einen Arm (32) ab­stützbar ist.

4. Drehofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (35) an den Taschenwänden (30) durch Stege (34) befestigt sind.

5. Drehofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerauslaß in einer sich in den Bereich der Halteeinbauten (28) er­streckenden ortsfesten Vorkammer (23) enthalten ist, deren Wand nach unten offen ist.

6. Drehofen nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß trotz direkter Beheizung der Wärmeübergang vorwiegend indirekt durch Warmluft­strömung erfolgt und somit auch thermokritische Materialien getrocknet und auf Produktions­temperatur erwärmt werden können.

Zeichnung