DE2349932A1

DE2349932A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von material

Info

Publication number: DE2349932A1
Application number: DE19732349932
Authority: DE
Inventors: Robert Floyd Cnare
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1972-10-04
Filing date: 1973-10-04
Publication date: 1974-04-18
Also published as: JPS5618055B2; US3782888A; ZA737753B; IN140096B; DE2349932B2; AR198438A1; FR2201923B1; AU6089573A; ES419351A1; CA992743A; OA04483A; SU656549A3; NO134703B; GB1437522A; JPS4972102A; SE390981B; IT996255B; BR7307729D0; TR17822A; NO134703C

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-phys. DR. MANITZ dipl.-CHEM. DR. DEUFEL dipl.-ING. FINSTERWALD DJPL.-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE "

München, den *" Hl/Sv - A 2331'

ALLIS-CHAIiMERS CORPORATION

1126 South 7Oth Street, West Allis 14, Wisconsin,

USA

-Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Material und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Mineralerzmaterialien, insbesondere Systeme, welche in einer Reihenströmungsanordnung einen Vorwärmer mit zumindest zwei Stufen zum Trocknen und Vorbrennen von Material, einen Ofen und einen Kühler aufweisen«.

In der TJS-PS 2 466 601 ist ein System beschrieben, in welchem Mineralien auf einem Wanderrost abgelagert und durch eine !Trocknungskammer und eine Vorbrennkammer geführt und dann in einem Drehofen für ein abschließendes Brennen abgelagert werden. Heiße • Gase in dem Ofen heizen die Materialien auf hohe Temperaturen auf iiad strömen dann aus dem Ofen_$ um das Material vorsubren-

Dr. Müller-BorS Dr. Manltz? Öf. SsuVel «. Öfplf-lnU MnMerfaid Dipl.-Ing Grämitow

^Brau~^ei9· A"J förgerpark 8 ₈ München 22. Robert-Koch-StraBe 1 _ 7 Stuttgart-Bad Cannstatt. Marktstraßa 3

βιβίοη luwjj/jBffir Telefon (0811) 283845, Telex 5-22050 miJpat Telefon (0711) 587261

Bank: Zentralkasse Bayer.Volksbanken, München, Kto.-Nr.SS22 Postscheck: München SS<5ES

nen und dann zu trocknen, "bevor sie "bei relativ niedrigen Temperaturen einen Schornstein hinauf strömen. Es ist eine Anzahl von Verfahren zum Brennen einer Anzahl von Materia- . ■■ lien erfolgreich mit einer solchen Anlage wirtschaftlich ausgeführt worden. Eisenerz, Calciumcarbonat und Calciumcarbonat mit Ton sind wenige Beispiele für solche Materialien und Beispiele für solche Verfahren sind außer in der US-IS 2 466 601 noch beschrieben in den US-PS 2 580 235,

2 925 336, 3 110 483, 3 110 751, 3 313 534-, 3 416 778,

3 653 645 und 3 671 027.

Ein Problem, das bei dem Betrieb eines Systems, wie es in der US-PS 2 466 601 beschrieben ist, gegeben ist, besteht darin, das richtige thermodynamische Gleichgewicht der Wärme— eingänge zwischen den Troeknungs-, Vorbrenn- und abschließenden Erhitzungsstufen zu erhalten. Dieses Problem besteht, da für jedes Material drei Erfordernisse gegeben sind, di.e die gewünschten Temperaturen in solchen Systemen festlegen. Das erste Erfordernis besteht darin, daß für jedes Material ein bekannter oder ermittelbarer Wärmeeingang und Temperaturwert, auf den das Material abschließend in dem Drehofen erhitzt werden muß, gegeben ist. Das zweite Erfordernis besteht darin, daß jedes Material ebenfalls einen bekannten oder ermittelbaren 3?emperaturwert und gesamten Wärmeeingang aufweist, der erforderlich ist, um das gewünschte Vorbrennen zu erreichen, bevor das Material wesentlich höheren Temperaturen in dem Ofen ausgesetzt wird. Das dritte Erfordernis besteht darin, daß jedes Material ebenfalls eine bekannte oder ermittelbare gewünschte maximale Gastemperatur zum Trocknen des Materials aufweist, so daß Wasserdampf nicht so schnell erzeugt wird, daß das Material in Partikelgrößen zerbricht, die so klein sind, daß übermäßiger Staub erzeugt wird» So erfordert ein. Material, das eine relativ niedrige Trocknungstemperatur (um ein Partikelzerbrechen zu verhindern) erfordert, ein relativ großes Volumen

von Gasen (um das Material vollständig zu trocknen) und ein Material, das eine relativ hohe Trocknungstemperatur aushalten kann, kann ein relativ kleines Volumen an Trocknungsgasen erfordern. Obgleich einige Materialien mit teilweise exothermischen !Reaktionen (beispielsweise Magnetit-Eisenerz) brennen, trifft es nichtsdestoweniger für alle Materialien zu, daß die Temperatur und das Volumen der Gase, die das abschließende Erhitzen ausführen und infolgedessen die Abmessungen des Ofens bestimmen, bestimmende Faktoren bezüglich der Temperatur und des "Volumens der aus dem Ofen entladenen Gase für das Vorbrennen und Trocknen von Material auf dem Rost sind. Infolgedessen wirkt der Grad bzw. das Ausmaß, zu dem das erste Erfordernis erreicht wird, zurück auf das. Ausmaß, mit dem das zweite und dritte Erfordernis erfüllt werden können. Ein Problem des richtigen thermodynamischen Gleichgewichts zwischen den Trocknungs-, Vorbrenn- und abschließenden Brennstufen wird dadurch hervorgerufen, daß die Gasströmung mit einem spezifischen Volumen von vorgewärmtem Gas von dem Kühler beginnt, das sich mit dem/Brennstoff in dem Ofen mischt, um das erste Erfordernis zu erfüllen, und es ist im bisherigen Stand der Technik schwierigV sicherzustellen, daß das Volumen und die Temperatur der schließlich die Trocknungskammer erreichenden Gase Werte aufweisen, die erforderlich sind, um das dritte Erfordernis zu erfüllen, ohne den Ofen mit Übergröße (im Vergleich zu einem erfindungsgemäß erforderlichen Ofen) vorzusehen und ohne Wärme einen oder mehrere Schornsteine hinauf in die Atmosphäre zu verlieren.

In der US-PS 3 313 534- ist ein System mit einem zweistufigen Kühler vorgesehen, wobei vorgewärmte Luft von der ersten Kühlerstufe in den Ofen strömt und !Luft von der zweiten Stufe als Abwärme in die Atmosphäre abgegeben wird, wobei ein zusätzlicher Brenner über dem Host und ein Beipass bzw. eine Bebenschlußleitung, um einen gewissen Anteil des Gases von dem Ofen direkt zu der Trocknungskammer zu führen, vorgesehen sind. Bei einem sol-chen System kann eine geregelte Menge von Ofengas, die nicht durch das Material in der Vorbrennkammer geführt worden ist, mit Gas gemischt werden, das durch das Material in der Vor-

brennkammer geführt worden ist, .und das Gemisch kann durch das Material in der Trocknungskammer geführt werden. Obgleich dieses System ein richtiges thermodynami ,seiles Gleichgewicht erreicht, erfordert es mehr Brennstoff und einen Ofen mit einem etwa 20 % größeren Durchmesser, als es für ein erfindungsgemäßes System erforderlich ist aus einem Grund, der nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben ist.

Aus den US-PS 2 214 345 und 2 580 235 ist es bekannt, vorgewärmte Luft von dem Kühler um den Ofen und die- Vorbrennkammern herum zu den Trocknungskammern vorbeizuleiten, und aus der US-PS 2 580 235 ist zusätzlich eine Ausführungsform bekannt, bei der Ofengas ebenfalls zu einer Trocknungskammer vorbeigeleitet werden kann, ohne durch Material in der Vorbrennkammer hindurchzugehen. Jedoch erfordern solche Systeme ebenfalls übergroße öfen (im Vergleich zu der Ofengröße, wie sie für die zu beschreibende Erfindung erforderlich ist) aus einem Grund, der jetzt erläutert wird. Über ,große öfen sind erforderlich, da beim Start, bevor heiße Pellets den Kühler erreichen, der Kühler keine Wärme liefert und die gesamte, für die Kammern über dem Rost erforderliche Wärme von den durch den Ofen hindurchströmenden Gasen kommen muß. Der Ofen muß infolgedessen so bemessen sein, daß er der (zeitweiligen) größeren Gasströmung angepaßt ist, bis heiße Pellets den Kühler erreichen, wo ein Seil von deren Wärme wiedergewonnen und um den Ofen zu den Kammern über dem Host vorbejgeleitet werden kann.

In den US-PS 2 214 345, 3 416 778 und 3 653 645 (zusätzlich zu der US—PS 3 313 534) sind Brenner über einem Host beschrieben, die dazu beitragen, das richtige Vorbrennen auf einem Rost vor dem Ofen zu erreichen. Jedoch beeinflußt der Brenner über den Rosten, wie er in der USr-PS 2 214 345 beschrieben ist, in keiner Weise die Temperatur oder das Volumen der Gase, die zum Trocknen benutzt werden, und bietet infolgedessen keine Lösung für das Problem, das das Material während des Startbetriebs ungenügend getrocknet wird und zu naß in eine zweite Behandlungskammer eintritt, bevor heißes Material den Kühler erreicht hat,

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wo Wärmeenergie- auf die Gase übertragen wird und zum Trocknen benutzt werden kann. Die Brenner über dem Rost gemäß den US-PS 3 313 534, 3 416.'778 und 3 653 645 können die Temperatur der Gase beeinflussen, die zum Trocknen benutzt werden, Jedoch wird für den Vorbrenn-Betrieb, nachdem die Pellets von der Trocknungskammer in die Vorbrennkammer überzugehen beginnen, Wärme benötigt, die folglich nicht länger für das Trocknen zur Verfügung steht, weshalb solche Systeme ebenfalls übergroße öfen oder ein Übafeuern der Brenner über dem Rost erfordern. Ein Überfeuern bzw. übermäßiges Brennen der über dem Rost befindlichen Brenner in der Vorbrennkammer, das nur dazu dient, Überschußwärme für das Trocknen vorzusehen, ist unerwünscht, da hierbei die oberen Lagen von Pellets in der Vorjbrennkammer üb§&. das erwünschte Vorbrennen erhitzt werden können, bevor die Pellets beginnen, durch einen Ofen durcheinanderzufallen.

Ziel der Erfindung ist es, die Ofengröße und den Brennstoffbedarf bezüglich der Tonagen von behandeltem Material zu verringern und ein gesteuertes thermodynamisches Gleichgewicht in solchen Systemen vorzusehen durch die Benutzung einer Lufterhitzungseinrichtung, beispielsweise eines zusätzlichen Brenners für eine Betriebsweise gemäß einem zu beschreibenden Verfahren.

Erfindungsgemäß wird Wärme aus einem Kühler wiedergewonnen, indem Luft in einer zweiten Stufe des Kühlers vorgewärmt, die vorgewärmte Luft um den Ofen und zumindest eine Vorbrennkammer über einen Rost vorbeigeleitet wird, der sich nächst-angrenzend an den Ofen befindet, wobei erfindungsgemäß eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die zum Einführen von Wärmeenergie in den Luftstrom von der zweiten. Stufe des Kühlers betr^ebbar ist, der an dem Ofen vorbeiströmt und für Trocknungsvorgänge zumindest wählend des Startbetriebes benutzt wird, wenn heißes Material noch nicht bis zu -der zweiten Stufe des Kühlers gelangt isto Die Luft-Erhitzungseinrichtung für Kühlergase, die an dem Ofen vorbei zu einer Trocknungskammer strömen, kann erfindungsgemäß mit Beipass-

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Austrags-Gasen um die Vorbrennkammer und einem zweistufigen Trocknen in einer Art und Weise "benutzt werden, die -aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird.

Die Erfindung "betrifft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Mineralerzmaterialien. Die Vorrichtung umfaßt in Material-Reihenströmungs-Anordnung einen Wanderrost-Vorwärmer mit zumindest einer Material -Trocknungszone und einer Vorbrennzone, einen Drehofen und einen Kühler. Der Kühler weist eine erste Stufe auf, in welcher Luft erhitzt wird, wenn das Erz gekühlt wird, und die erhitzte Luft wird durch den Ofen und die Vorbrennzonen im Gegenstrom zu der Materialströmung geführt. Der Kühler weist eine zweite Stufe auf, in der Luft erhitzt und Wärmeenergie wiedergewonnen wird, wenn das Erz weiter abgekühlt wird, wobei die Luft aus der zweiten Kühler stufe nach dem Erhitzen durch eine Beipass-Leitung · bzw. Hebenschlußleitung um den Ofen und die Vorbrennzone geführt wird, um Wärme zum Trocknen der Materialien zu liefern. Eine zusätzliche Luft-Erhitzungseinrichtung ist dieser Mebenschlußleitung zugeordnet und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Startbetriebs, bevor heißes Material in der zweiten Stufe des Kühlers angelangt, die Luft-Erhitzungseinrichtung betätigt, um die von der zweiten Stufe des Kühlers abgeleitete Luft für das Trocknen des Materials zu erhitzen, bis heißes Material in die zweite Stufe des Kühlers gelangt und danach Wärme, die von dem heißen Material auf die durch das Material in der zweiten Stufe des Kühlers strömende Luft übertragen wird, zum Trocknen des Materials benutzt wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine höhere Brennst off Ökonomie und eine wirkungsvollere Steuerung des Trocknungs- oder Entwässerungsbetriebs, wobei dies mit einem Ofen erreicht wird_f der kleiner ist, als er bisher erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die einen Wanderrost-Torwarmer mit einer Trocknungs- und Torbrennkammer, einen Drehofen und einen Kühler mit mehreren Kammern in Reihenströmungsanordnung umfaßt,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer -weiteren Äusführungsform der Erfindung, bei der die in Fig. 1 dargestellte Torrichtung mit einem zusätzlichen Brenner über dem Rost und einer Beipass-Leitung zur Führung der Ofen-Abgase um die Torbrennkammer zu der Trocknungskammer vorgesehen ist, und r

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im,Schnitt, einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der das in Fig. 2 dargestellte System mit einem zweistufigen Trocknen auf dem Wanderrost-Torwärmer arbeitet.

Nach Fig. 1 wird Rohmaterial für die zu beschreibende Torrichtung durch eine geeignete Agglomerierungseinrichtung vorbereitet, die, wie es beispielsweise dargestellt ist, eine Ballungspfanne B oder eine Trommel sein kann, wie es in der US-PS 1 775 313 beschrieben ist. Ein Forderer F lagert die grünen bzw. rohen (d.h. unbehandelten) Kugeln von Rohmaterialien auf einem gasdurchlässigen Wanderrost 1 ab. Eine Gehäuse struktur 2 ist vorgesehen, die einen Raum über dem Rost 1 umschließt und eine Materialeinlaßöffnung 2a begrenzt. Eine Prallwand bzw. Trennwand hängt von dem Dach des Gehäuses 2 bis zu einem vorbestimmten Abstand über den Rost 1 herab. Die Trennwand 3 trennt den von dem Gehäuse 2 umschlossenen Raum in eine Trocknungskammer 4 und eine Torbrennkammer 5· Uhbehandelte Kugeln auf dem Rost 1 werden durch die Trocknungskammer 4 und dann durch die Torbrennkammer 5 transportiert und danach eine Rutsche 6 herunter in eine Einlaßöffnung 7 eines feuerfest ausgekleideten Drehofens 8 entladen.

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Der Drehofen 8 ist von der Rutsche 6 zu einer Haube 9 abwärts geneigt, die das Austragsende des Ofens 8 umschließt und einen Durchgang 10 von dem Ofen 8 zu einem Kühler 11 definiert bzw. begrenzt. Durch die Abwärtsneigung des Drehofens 8 geht das von der Rutsche 6 empfangene Material durch den Ofen 8, dann in die Haube 9 i3nd schließlich durch den Durchgang 10 in den

11. ■ ■ ; .

Der Kühler 11 ist mit einem Paar von Gebläsen 12, 13 vorgesehen, die durch Antriebsmotoren mit variabler Drehzahl angetrieben werden können und gesteuerte Mengen von Luft aufwärts durch Windkäst en 16, 1? und dann durch auf einem luftdurchlässigen Rost 18 befindliches Material blasen. Prallplatten bzw. trennwände 19,20 können vorgesehen sein, um den Kühler 11 in eine erste Kühlkammerstufe 21, eine zweite Kühlkammerstufe 22 und eine dritte Kühlkammerstufe 23 über dem Rost 18 zu unterteilen. Wie es durch Pfeile angegeben ist, wird durch das Gebläse 13 gelieferte Kühlluft aufwärts durch den Windkasten 17» cLea Rost 18 und die Kammer 22 in eine erste Leitung geblasen, die eine Beipass-Leitung

die

bzw, Gebenschlußleitung 25 ist,/eine Heizeinrichtung 26 mit einem Brenner 26a und eine Drosselklappe 27 für einen nachfolgend zu besehreibenden Zweck aufweist. Von dem Gebläse 12 gelieferte Kühlluft wird durch den Windkasten 16, den Rost 18, die Kammer 21 und den Durchgang 10 in die Feuerhaube 9 aufwärts geblasen. Ein Brenner 28 ist in der Haube 9 so angeordnet, daß er in die Haube 9 vorspringt, und liefert und verbrennt Brennstoff, so daß die Temperatur der in den Ofen 8 strömenden Gase auf den gewünschten hohen Temperaturwert angehoben wird, der für ein Material erforderlich ist, aas eine abschließende Wärmebehandlung in dem Ofen 8 erfährt. Bei Anlagen, die Portlandzement erzeugen, heizen die in den Ofen 8 eintretenden Gas© das Material in dem Ofen auf eine Temperatur von mehr als 13?0°G (to over 250O⁰I) auf _o In Anlagen, die harte Pellets von lis©a@rz erzeugen, werden die Pellets in · dem Ofen 8 auf eine S©aperatur von etwa 134-5°G (to about 245O°P) aufgeheizt.

Die Gasströmung von dem Gas-Austrittsende des Ofens 8 die Rutsche 6 hinauf und in die Materialvorbrennkammer 5 weist eine Temperatur in dem Bereich, von etwa 870⁰C bis 120Q°C (16OO-22OO°F) auf. ■

Es wird jetzt eine Gasfördereinrichtung "beschrieben, die die Vorbrennkammer 5 mit der Vorkonditionierkammer oder Trocknungskammer 4 verbindet. Eine zweite Leitungseinrichtung 30 ist vorgesehen, die an ihrem ersten Ende einen Windkasten 3I umfaßt, der unter dem Rost 1 und der Vorbrennkammer 5 angeordnet ist, um das Windkastenende 31 der Leitung 30 mit der Kammer 5 zu verbinden. Die Leitungseinrichtung 30 weist ein zweites Ende 32 auf, das mit der Gehäusestruktur 2 über die Trocknungskammer 4 verbunden ist. Die ITebenschlußleitung 25 von der zweiten Stufe.22 des Kühlers 11 ist mit der Leitungseinrichtung 30 zwischen deren Enden 31 und 32 verbunden. Drosselklappen 33 können in der Leitungseinrichtung 30 stromaufwärts der Nebenschluß!ei— tung 25 vorgesehen sein, um die Gasströmung von der Vorbrennkammer 5 durch die Leitung 30 zu steuern. Ein Vorbrenngas-Abführgebläse 35 ist in der Leitung 30 zwischen der Nebenschlußleitung 25 und der Trocknungskammer 4 vorgesehen, um Luft aus der zweiten Stufe 22 des Kühlers 11 und von dem Ofen 8 in die Kammer 5 strömendes Gas in die Leitung 30 zu saugen, wobei das Gemisch aus dieser Luft und dem Gas durch Drosselklappen 27j 33 für eine Lieferung zu der Trocknungskammer 4 gesteuert wird. Eine oder mehrere Einrichtungen, wie Zyklon-Staubabscheider 36 mit einer Feststoff-Austragsöffnung 37 können in der Leitung 30 zwischen der ifebenschlußleitung 25 und dem Gebläse 35 vorgesehen sein. Ein Kaltlufteinlaß 38 mit einer Drosselklappe 39 ist mit der Leitung 30 an einem Ort stromabwärts des Staubsammlers 36 und stromaufwärts des Gebläses 35 vorgesehen_s um sicherzustellen, daß in das Gebläse 35 gesaugtes Gas das Gebläse 35 nicht überhitzt. Um sicherzustellen_s daß die von dem Ofen 8 in die Kammer 5 und herunter durch den Rost 1 in die Kammer 5 strömenden Gase und die Luft von der zweiten Stufe 22 des Kühlers 11 genügend Wärme enthalten, wie sie für das gewünschte Trocknen des Materials in der Kammer 4 erforderlich ist₉ kann, der in die Hebenschlußleitung 25 vor-

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springende Brennstoff brenner 26 betätigt werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht. Ein zusätzlicher Rauchabzug 40 über dem Rost 1 in der Kammer 5 ist ebenfalls vorgesehen für eineinachfolgend zu erläuternden Zweck. Der Rauchabzug 40 ist durch eine Haube bzw. Kappe 41 abgeschlossen und weist eine mit der Kappe 41 verbundene Hubeinrichtung 42 auf, die die Kappe 41 anhebt und den Rauchabzug 40 öffnet.

Eine dritte Leitungseinrichtung 43 ist vorgesehen, die an ihrem ersten Ende einen Windkasten 44 umfaßt, der unter dem Host 1 angeordnet und mit der Trocknungskammer 4 zwischen der Vorbrennkammer 5 und der Materialeintragsöffnung 2a der Trocknungskammer verbunden ist. Ein zweites Ende 45 der dritten Leitung 43 ist mit einem Rauchabzug 46 zur Abgabe von Gas an die Atmosphäre verbunden. Ein Trocknungsgas-Abführgebläse 47 ist in der Leitung 43 vorgesehen, um Gas durch diese für ein Entladen den Rauchabzug bzw. Schornstein 46 hinauf zu saugen. Ein nicht gezeigter Peinstaubsammler kann in der Leitung 43 vorgesehen sein, der einen elektrostatischen Abscheider, gasdurchlässige Beutel' bzw. Säcke, Nasswäscher oder Zyklon-Staubsammler umfassen kann.

Ein Verfahren zum Betreiben der anhand der I¹Ig. 1 beschriebenen Vorrichtung wird beispielsweise beschrieben, wie es ausgeführt werden kann, um Pellets aus Hämatit-Eisenerz zu härten»

Hämatit-Erz enthaltende Pellets werden in der Ballungseinrichtung 5 gebildet und auf dem Rost 1 durch einen förderer 3? für einen Iransport durch die Kammer 4 abgelagert. Die Wärmeüber— -tragung vom Gas zu den Pellets in der Kammer 4 muß sorgfältig gesteuert werden, um die Pellets richtig vorzukonditionieren bzw. vorzubereiten, bevor sie in die Vorbrennkammer 5 transportiert werden. D.h. die Pellets müssen in der Kammer 4 getrocknet werden, wenn sie von etwa 20°0 (about 70⁰S¹) auf eine mittlere iEemperatur von etwa 23O°G (about 45O°3?) aufgeMzt werden, jedoch dürfen die Pellets nicht zu schnell erhitzt oder zu hohen. Temperaturen aufgesetzt werden, um ©in Aufbrechen von Pellets und eine Staubbildung su vermeiden^ wodurch die Gas-

strömung durch das Pelle_;tbett in der Vorbrennkammer 5 blockiert werden könnte. Jedoch wird während der anfänglichen Stufe des Startbetriebs der zusätzliche .Baucbabzug 40 geöffnet und Brennstoff von dem Ofenbrenner 28 verbrannt, um den feuerfest ausgekleideten Ofen 8 auf ,Betriebstemperaturen zu bringen. Während dieser Periode des Startbetriebs strömt kein erhitztes Gas in die Windkästen 31 und die Leitung 30 für einen Durchgang zur Trocknungskammer 4, In gleicher Weise haben während dieser Periode des Startbetriebs noch keine heißen Pellets die zweite Stufe,22 des Kühlers 11 erreicht, um eine Wärme für eine Übertragung, zu der Luft von dem GeBLäse 13» die in die Hebenschlußleitung 2j? strömt, zu erzeugen.

Bei einem Anlagenstart gemäß dem erfindungsgemäßen Verfallen wird der Brenner 26 gezündet, um Brennstoff zu verbrennen und Luft in der Nebenschlußleitung 25 zu erhitzen, wodurch bei geschlossenen Drosselklappen 33 Heißluft für einen Durchgang durch die Leitung 30 zu dem Auslaß ende 32 im Gehäuse 2 über der Troeknungskammy vorzusehen. Dei? bzw. die Brenner 26 können benutzt werden, um die Luft auf eine Temperatur von über 540°0 (over 1QOO⁰P) auf-

zuheizen, die durch Umgebungsluft temperiert werden kann, die durch den Lufteinlaß 38 zugeführt wird, um eine relativ große Luftmenge bei Temperaturen vorzusehen, die in der Größenordnung von 260°C bis 400⁰C (500 to 75O⁰P) liegen. Die Pellets werden dadurch getrocknet, wenn sie durch die Kammer 4 gehen, und auf etwa 230⁰C (to about 450^oP) erhitzt. Wenn die trocknen Pellets in die Vorbrennkammer 5 wandern und4ine schützende Abdeckung für '. den Rost 1 vorsehen, werden die Drosselklappen 33 geöffnet, um. heiße Gase bei Temperaturen von über 980⁰C (over 1800°P) von dem Ofen 8 abwärts durch die Pellets und in die Windkästen 31 strömen zu lassen. Die Pellets in der Kammer 5 werden auf eine mittlere Temperatur von etwa 98Q°C (about 180Q⁰P) oder höher erhitzt und die Gase, die viel von ihrer Wärs© abgegeben haben, strömen in die Windkästen 31« ¥©an die Drosselklappen 33 g®8£fnet wer&en_s kann der zusätzlich© 'Eauchahsug 40 geschlossen werden und die von dem Brenner 26 Torseseil®n@ Wärm®siafüli2Ong r©äusi@rt werden.

Nachdem die Pellets die gewünschte Yorbrenn-Behandluiig in der Kammer 5 erhalten haben, wird das Pelletbett auf dem Rost 1 abgebrochen und die Pellets werden durch den Ofen 8 durcheinander fallengelassen, wo sie auf eine Temperatur von etwa 1320°G (to about 2400°3?) aufgeheizt werden. Die heißen Pellets werden aus dem Ofen 8 entladen und fallen durch den Durchgang 10 zu · dem Rost 18 des Kühlers 11. Nachdem die Pellets durch die Stufen 21, 22 und 23 des Kühlers 11 hindurchgegangen sind, werden sie für eine Handhabung und Lagerung genügend abgekühlt.

Die Luft aus der Kammer 21 des Kühlers 11, die auf etwa 820⁰G (to about 1500⁰F) aufgeheizt worden ist, nachdem sie durch die Pellets auf dem Rost 18 hindurchgegangen ist, strömt den Durchgang 10 hinauf und in den Ofen 8. Die Elamme und Gase ύοίά Brenner 28 mischen sich mit der Luft toe dem Kühler 11, 12m in dem Ofen 8 eine Atmosphäre vorzusehen, die eine Temperatur von über 1320^oC (2400⁰I¹) aufweist. Diese Hoehtemperaturgase bewegen sich entgegen der Pelletströmung durch den Ofen 8 und strömen in die Vorbrennkammer mit einer Temperatur iron über 980⁰O (at over 1800⁰F),

Die sich von der ersten Stufe 21 des Kühlers 11 in die zweite Stufe 22 bewegenden Pellets können sich auf Temperaturen von 37O°C bis 430°C (700 to 800⁰F) befinden und die von dem Gebläse 13 durch diese Pellets hindurchströmende luft gewinnt Wärme von den Pellets wieder und wird auf Temperatures, erhitzt, die beispielsweise in dem Bereich von 260⁰G bis 400°0 liegen können. Wenn die durch die MebenschluBleitung 25 strömende Luft so erhitzt worden ist und sich axt des JseiSes Gas von slem Windkasten 31 mischt, steht in" den meisten !fällen genügend üaf'fc aur Yerfü-. gung für eine Temperierung ait iitmospliärenlisft durch den Einlaß 38, um die Temperaturen tm& die G-asmenge YoxzuBeh&iig die sum Trocknen der- Pellets la des? Kammer 4 notwendig sind. Der zusätzliche Rauchabziäjg 49 .kasm xnf olgedeesea vollständig geschlossen und der Brenn©? 26 abgeschaltet

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Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und mit dem "beschriebenen Verfahren werden Wärmeanforderungen während der Starfbetriebe und nach dem Startbetrieb erfüllt ohne das Erfordernis für einen übegroßen Brenner 28 und übergroßen Ofen 8 (d.h. ohne eine Übergröße im Vergleich zu dem, was nach dem Startbetrieb erforderlich ist) wie es im Stand der Technik Praxis gewesen ist, und ohne die Gefahr einer Überhitzung von Pellets in den oberen Lagen des Bettes in der Kammer 5» wie es geschehen kann, wenn über dem Rost angeordnete zusätzliche Brenner als die einzige zusätzliche, für Start-Betriebe erforderliche Hitzequelle benutzt werden.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, die zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform eine vierte Leitung 52, um Ofen-Abgase um die Vorbrennkammer 5 zu der Trocknungskammer 4 vorbeizuleiten, eine fünfte Leitung 53» um kombinierte Gas-Luft-Strömungen um die Trocknungskammer 4 vorbeizuführen, und einen zusätzlichen Brenner 54 über dem Rost 1 in der Vorbrennkammer 5 aufweist, wobei der Zweck dieser Modifikationen nachfolgend erläutert wird.

Die vierte Leitung 52, die Drosselklappen 57 umfaßt, ist an dem ersten Ende mit einer Ausgangsöffnung 59 über dem Rost 1 in der Vorbrennkammer 5 verbunden. Die vierte Leitung 52 sieht eine Einrichtung vor, um Gas von der Vorbrennkammer 5 für ein Vorbeiführen an dem Material in der Vorbrennkammer 5 abzuziehen und dieses Gas in die Leitung 30 an einem Ort 61 stromaufwärts der Nebenschlußleitung 25 und des Staubsammlers 36 einzuführen. Ein EaItlufteinlaß 62 mit einer Drosselklappe 63 ist vorgesehen, um eine gesteuerte Strömung von Temperierungsluft durch den Kaltlufteinlaß 62 in die Leitung 52 zutreten zu lassen.

Die fünfte Leitung 53 umfaßt eine Drosselklappe 64 und ist an einem Ende mit der Leitung 30 an einem Ort zwischen dem Gehläse 55 iind der Trocknungskammer 4 verbunden, während das zweite Ende der Leitung 53 J&it der Leitung 43 stromaufwärts des Gebläses 47 verbunden ist.

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Startläufe gemäß dem erfindungsgemäßen Vsfahren können bei der in S¹Xg. 2 dargestellten Vorrichtung in einer Art und Weise "beginnen und fortgeführt werden, wie sie anhand der in lig. 1 dargestellten Anlage beschrieben worden ist. Jedoch kann ein gewisser Anteil des heißen Gases vom Ofen 8 durch die öffnung-59 in der Kammer 5 abgezogen und durch die Leitung 52 zu der Leitung 30 vorbeigeführt werden, um die zum !Trocknen der Pellets in der Kammer 4 erforderliche Wärmeenergie zuführen zu helfen. So kann die von dem Brenner 26 in der Nebenschlußleitung 25 verbrannte Brennstoffmenge verringert oder etwas eher reduziert oder sogar (zeitweilige vollständig abgeschaltet werden, während, wenn zusätzliche Wärmeenergie für das gewünschte Vorbrennen von Pellets an dem Ende des Rostes 1 in der Kammer erforderlich ist, diese von dem Brenner 54 über dem Austragsende des Rostes 1 zugeführt werden kann. Wenn jedoch die Pellets im Ofen 8 ankommen (jedoch noch nicht in der zweiten Stufe 22 des Kühlers 11 angekommen sind) kann es sein, daß keine ■Überschußwärme über die Wärmemenge hinaus, die in dem Ofen 8 und der Vorbrennkammer 5 erforderlich ist, für eine Strömung in die ffebenschlußleitung 52 in genügender Menge zur Verfügung steht, um den Bedarf in der Trocknungskammer 4 zu liefern, außer wenn der Ofen 8 und/oder der Brenner 54 übergroß vorgesehen sind und überstark (im Vergleich zu den Erfordernissen für den Betrieb nach der Ankunft der heißen Pellets in der Kühlerstufe 22) geheizt werden. Ein übergroßer Ofen ist aus Kostengründen unerwünsclit und es ist ebenfalls unerwünscht, mittels des über dem Rost angeordneten Brenners 54 mehr Wärme, d.h. mehr, als für die Behandlung von Pellets in der Vorbrennkammer 5 erforderlich ist, für den Zweck der Lieferung von Wärme zu der Hebenschlußleitung 52 zur Benutzung in der !Erockmingskammer 4 zu liefern, da hierbei die obere Lage der Pellets in der Kammer 5 über das gewünschte Vorbrennen hinaus aufgeheizt werden kann, bevor die Pellets durch den Ofen 8 durcheinander zu fallen beginnen. Somit werden beim Start, nachdem die Pellets von der Kammer 5 in den- Ofen 8 übergegangen, jedoch in der zweiten Stufe 22 des Kühlers 11 noch nicht angelangt sind, die Pro-

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zeßerfordernisse "besser erfüllt und ein größerer Wirkungsgrad■ erreicht, wenn der Brenner 26 in der Nebenschlußleitung 25 gefeuert wird, um Wärme zu der Trocknungskammer 4 zu liefern.

Jegliche zeitweilige übermäßige Zuführung von Wärme zu der Kammer 5 kann berücksichtigt werden, indem die Drosselklappe 64 geöffnet und ein gewisser Anteil des Gases aus der Leitung 30 durch die dritte Beipassleitung 53 zu der Leitung 43 und dem Schornstein 46 vorbeigeleitet wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführüngsform ähnlich der in Fig. 2 dargestellten gezeigt, bei der bestimmte weitere Modifikationen jetzt beschrieben werden. Das Gehäuse 2 ist mit Prallplatte!! bzw. Trennwänden 3a und 3b für ein zweistufiges Trocknen mit einer ersten Trocknungskammerstufe 4a (stromaufwärts) gefolgt von einer zweiten Trocknungskammerstufe 4b (stromabwärts) vorgesehen. Die Hebenschlußleitung 25 ist vorgesehen mit einer Abzweigleitung 25a, um heißes Gas über die Leitung 30 zu der stromabwärtigen Trocknungskammer4b zu liefern, und mit einer Abzweigleitung 25b, um heißes Gas zu der st romaufwärt igen Trocknungskammer 4a zu liefern. Die läebensehlußleitung 52 führt Abgase von dem Ofen 8 zu der Abzweigleitung 25b zu einem stromaufwärtigen Windkasten 69 unter der Kammer 4a und der Brenner 26 ist in dem Beipasszweig 25b gelegen. Die ÜTebenschlußleitung 52 kann ebenfalls in zwei Zweige 52a und 52b unterteilt sein. Der Zweig 52a ist mit der Leitung 30 verbunden, um heißes Gas zu der stromabwärtigen Trocknungskammer 4b zu liefern, und der Zweig 52b ist mit dem Beipasszweig 25b verbunden, um heißes Gas zu der stromauf wärtigen Trocknungskammer 4a zu liefern. Gas wird von der stromaufwärtigen Kammer 4a durch eine Leitung 70 mit einem Gebläse 71 gesaugt und durch einen Rauchabzug bzw. Schornstein 72 in die Atmosphäre abgegeben-,,

Der Startbetrieb gemäß "dem erfJLadungsgemäßea Verfahren kann bei der anhand der Fig. 3 dargestellten Anlage in einer Art und Weise beginnen und weitergeführt werden, wie es anhand der in Fig.2

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gezeigten Anlage beschrieben worden ist. Wenn sich Jedoch bereits Pellets in der Kammer 4a, Jedoch noch nicht in der Kammer 4b befinden, kann heißes Gas durch die öffnung 59 in der Kammer 5 abgezogen und durch die Leitungen 52, 52b und 25b zu der stromaufwärtigen Kammer 4a vorbeigeführt werden, wobei der Brenner 26 eine alternative oder zusätzliche Wärmequelle ■ vorsieht. Hachdem die Pellets in die stromaufwärtige Kammer 4b vorgerückt sind, können heiße Gase durch die Zweigleitung 52a und die Leitung 30 zu der stromabwärtigen Kammer 4b geführt werden und der Brenner 26 kann die für die stromaufwärtige Kammer 4a erforderliche Wärme liefern. Nachdem die Pellets in die Vorbrennkammer 5 vorgerückt sind, strömen die durch die Pellets und die Vorwärmkammer 5 abwärts und in die Leitung 30 gehenden Ofengase zu der stromabwärtigen Kammer 4b und der. Brenner 26 liefert weiter den Wärmebedarf zu der stromaufwärtigen Kammer 4a. Wenn heiße Pellets in der zweiten Stufe 22 des Kühlers 11 ankommen, wird die in die Leitung 25 strömende Luft erhitzt und kann, wenn sie durch die Leitung 25a und die Leitung 30 strömt, Wärme zu der stromabwärtigen Kammer 4b liefern, während durch die Leitung 25b strömende erhitzte Luft Wärme zu der stromaufwärtigen Kammer 4a liefert. Durch diese Anordnung wird infolgedessen alle erforderliche Wärme, wann und wo sie benötigt wird, geliefert ohne das Erfordernis für einen übergroßen Ofen 8 oder für das Einführen von mehr Wärme, als es erwünscht ist, durch einen über den Rost angeordneten Brenner 54, wenn ein solcher über dem Eost angeordneter Brenner als notwendig erachtet wird, um ein richtiges Wärmegleichgewicht vorzusehen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zui Wärmebehandlung von Material, bei dem das Material aufeinanderfolgend durch Vorkonditionier-, Vorbrenn-, Abschluß-Wärmeböhandlungs-, erste Kühlstufen- und zweite Kühlstufen-Zonen geführt und Luft aus der ersten Kühlstufenzone von einer Wärmeenergiequelle zur Lieferung von heißen Gasen erhitzt wird, die durch die Abschluß-Wärmebehandlungs-, Vorbrenn- und Vorkonditionierungszonen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß:

"a) Luft durch die zweite Kühlstufenzone geführt und diese Luft um die Abschluß-Wärmebehandlungs- und Vorbrennzonen vorbei durch das Material in der Vqrkonditionierzone geführt wird,

b) daß Luft von der zweiten Kühlstufenzone mit einer Wärmeenergiequelle, die unabhängig von der Wärmeenergiequelle zum Aufheizen von Luft von der ersten Kühlstufenzone ist, zumindest aufgeheizt wird, bis in der Abschluß-Wärmebehandlungszone erhitztes Material in der zweiten Kühlstufenzone ankommt, und

c) daß Wärme von dem Material in der zweiten Kühlzonenstufe auf die dort hindurchgehende Luft übertragen und die erhitzte Luft benutzt wird zur Wärmebehandlung von Material in der Vorkonditionierungszone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Luft von der zweiten Kühlstufenzone mit einer Wärmeenergiequelle, die unabhängig von der zum Erhitzen von Luft von der ersten Kühlstufenzone benutzten Wärmeenergiequelle ist, erhitzt wird, indem Brennstoff verbrannt und Luft zugemischt wird, so daß die Luft, die zu dem Material in der Vorkonditionierungszone und durch dieses hindurchströmt, auf eine Temperatur in dem Bereich von etwa 260⁰C bis 400⁰C aufgehdjezt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß aus der Vorbrennzone ein Teil der erhitzten Gase, die durch die Abschluß-Wärmebehandlungszone geführt worden sind, abgezogen wird, daß der abgezogene Teil von dem Material in der Vorbrennzone weggeführt wird und daß der abgezogene Teil mit der von der zweiten Kühlstufenzone zu der Vorkonditionierzone strömenden Luft vermischt wird, so daß Wärme zugeführt und ein erstes Gemisch zur Wärmebehandlung von Material in der Vorkonditionierungszone zumindest geliefert wird, wenn Überschußwärme in den Gasen von der Abschluß-Behandlungszone zur Verfügung steht, und bis in der Abschluß-Wärmebehandlungszone erhitztes Material in der zweiten Kühlstufenzone angelangt.

4-, Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Wärmebehandlung in der Vorkonditionierungszone in eine erste Stufe und eine zweite Stufe unterteilt ist, dadurch g e k e "n η zeichnet, daß die von der Vorbrennkammer und weg von dem Material in dieser gezogenen, erhitzten Gase in eine erste Zweigströmung und eine zweite Zweigströmung unterteilt werden, daß die erste Zweigströmung der Gase mit Gasen aus der Abschluß-Wärmebehandlungszone, die durch Material in der Vorbrennzone geströmt sind ^ zur Lieferung eines zweiten Gemisches gemischt wird, daß das zweite Gemisch durch Material in der zweiten Vorkonditionierstuf e geführt wird und daß die zweite Zweigströmung der Gase mit der Luft von der zweiten Eühlstufenzone gemischt und durch Material in der ersten Vorkonditionierungsstufe geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft von der zweiten Kühl stuf enz one in eine erste Zweigströmung und eine zweite Zweigströmung unterteilt wird, daß die erste Luft-Zweigströmung mit Gasen von der Abschluß-Wärmebehandlungszone, die durch Material in der Vorbrennzone hindurchgegangen sind, gemischt-

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wird und daß die zweite Luft-Zweigströmung mit dem Teil der erhitzten Gase gemischt wird, der von der Vorbrennzone weg von dem Material darin abgezogen wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Einrichtungen, die zumindest eine Kammer zum Vorkonditionieren von Material mit einer Materialeintragsöffnung, eine Kammer zum Vorbrennen von Material, eine Kammer für eine Abschluß-Wärmebehandlung von Material mit einer Materialeintragsöffnung, die zu der Vorbrennkammer gerichtet ist, einen ersten Brennstoff-Brenner in enger Wachbarschaft zu einer Material-Austragsöffnung der Abschluß-Wärmebehandlungskammer, eine erste Kühlkammerstufe und eine zweite Kühlkammer stuf e definieren, wobei die Kammern in Reihen-Strömungsanordnung miteinander verbunden sind und dadurch eine Materialströmungsbahn durch die Vorkonditionierungskammer, die Vorbrennkammer, die Abschluß-Wärmebehandlungskammer, die erste Kühlkammerstufe und die zweite Kühlkammerstufe definieren, während die Einrichtungen einen Durchgang für eine Gas-Gegenströmung von der ersten Kühlkammerstufe durch die Abschluß-Wärmebehandlungskammer zu der Vorbrennkammer vorsehen, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) eine erste Leitung (25) an ihrem ersten Ende mit der zweiten Kühlkammerstufe (22) an einem Ort verbunden ist, an dem aus dieser austretende Luft durch Material in dieser hindurchgegangen ist,

b) eine zweite Leitung (30) an ihrem ersten Ende mit der Vorbrennkammer an einem Ort auf einer Seite des Materialstroms gegenüber der Gasströmung durch den Durchgang verbunden ist, während ein zweites Ende (32) der zweiten Leitung mit der Vorkonditionierungskammer (4) verbunden ist,

c) ein zweites Ende der ersten Leitung mit der zweiten Leitung verbunden ist,

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d) eine dritte Leitung (²I-J) mit der Vorkonditionierungskammer (4) an einem Ort auf einer Seite des Materialstroms gegenüber dem zweiten Ende der zweiten Leitung und zwischen der Vorbrennkammer (5) und der Materialeintragsöffnung der Vorkonditionierkammer (4) zum Ab-' führen von Gas von der Vorkonditionierungskammer ver- · "bunden ist, und

e) eine Heizeinrichtung (26) mit der ersten Leitung verbunden ist, die als eine von dem ersten Brennstoff-Brenner unabhängige. Wärmeenergiequelle wirksam ist zum Heizen von durch die erste Leitung strömender Luft

" während der Start-Betriebe, wenn heißes Material von der Abschluß-Wärmebehandlungskammer noch nicht in die zweite Künlkammerstufe gelangt ist, und wahrend jeder anderen Betriebsperiode, wenn mehr Wärme erforderlich ist, als aus dem Material in der zweiten Kühlkammerstuf e wiedergewonnen wird.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine vierte Leitung (52), die an dem ersten Ende mit der Vorbrennkammer (5) auf der Seite des Materialstroms, die zu der Gasströmung durch den Durchgang gerichtet ist, und mit einem zweiten Ende mit der zweiten Leitung verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine zusätzliche Heizeinrichtung (54), die in die Vorbrennkammer auf der Seite des Materialstroms, die zu dem Gasstrom durch den Durchgang gerichtet ist, und zwischen der Materialeintragsöffnung der Abschluß-Wärmebehandlungskammer und dem ersten Ende der vierten Leitung (54) vorspringt.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, g e k e η η zeichne t "-durch eine fünfce Leitung (53)» die die zweite Leitung an einem Ort stromabwärts sowohl der ersten als auch der vierten Leitung mit der dritten Leitung verbindet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» "bei der die Kammer zum Vorkonditionieren von Material eine erste Trocknungskammerstufe und eine zweite Trocknungskammer stuf e aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (30) an ihrem ersten Ende mit der Vorbrennkammer an einem Ort unter dem Rost verbunden ist, daß ein zweites Ende der zweiten Leitung über dem Rost mit der zweiten Trocknungskammerstufe verbunden ist, daß ein zweites Ende der ersten Leitung (25) eine erste Abzweigung (25a) aufweist, die mit der zweiten Leitung verbunden ist, und daß eine zweite Abzweigleitung (25"b) vorgesehen ist, die unter dem Rost mit der ersten Trocknungskammerstufe verbunden ist.

11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Leitung an einem ersten Ende mit der Vorbrennkammer über dem Rost und an ihrem zweiten Ende mit der zweiten Abzweigleitung (25"b) der ersten Leitung verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende der vierten Leitung zwei Abzweigleitungen (52a und 52b) aufweist, daß eine Abzweigleitung (52b) mit der ersten Abzweigleitung (25a) der ersten Leitung verbunden ist und daß die andere Abzweigleitung (52a ) mit der zweiten Abzweigleitung (25"b) der ersten Leitung verbunden ist.

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