Drehrohrofen

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Drehrohrofen des Zementwerkes Rohrdorf
Querschnitt eines Drehrohrofens im Deutschen Zementmuseum Hemmoor.

Der Drehrohrofen (DRO) ist ein Ofen für kontinuierliche Prozesse in der Verfahrenstechnik.

Bauarten

Es wird zwischen direkt und indirekt beheizten Drehrohröfen unterschieden.

  • direkt beheizt heißt, dass die Wärmezufuhr von innerhalb des Ofens, beispielsweise durch Brenner, kommt. Das Produkt ist dabei im direkten Kontakt mit dem entstehenden Rauchgas.
  • indirekt beheizt heißt, dass die Wärmezufuhr von außerhalb des Reaktionsraumes über die Drehrohrwand übertragen wird. Diese Öfen erlauben eine genau spezifizierte Produktraumatmosphäre.

Aufbau direkt beheizter Drehrohröfen

Ein früher Drehrohrofen (Zylinderofen) zur großtechnischen Durchführung des Leblanc-Verfahrens in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts.[1]

Ein direkt beheizter Drehrohrofen besteht in der Regel aus folgenden Bauteilen:

  • ein Einlaufgehäuse zur Aufgabe bzw. zum Einfüllen der kontinuierlich zu behandelnden Materialien,
  • das Drehrohr,
  • ein Auslaufgehäuse oder Ofenkopf,
  • eine Brenner-Ausrüstung,
  • die Auskleidung aus feuerfesten Materialien,
  • die Lagerung auf zwei oder mehreren Stützen, Laufrollen und Achsen,
  • die Längs-Positionierungsregelung mit einer Axialrolle,
  • der Antrieb mittels Getriebe und Zahnkranz oder per Reibungsmitnahme auf angetriebenen Laufrollen,
  • die Dichtungen an Ofen-Einlauf und -Auslauf, um das rotierende Drehrohr gegen die feststehenden Ofenkopf-Teile abzudichten.

Aufbau indirekt beheizter Drehrohröfen

Ein indirekt beheizter Drehrohrofen besteht in der Regel aus folgenden Bauteilen:

  • ein Einlaufgehäuse, meist auch nur eine Eintragschnecke mit Schild
  • das Drehrohr
  • das Austraggehäuse
  • die Dichtungssysteme, die die Produktraumatmosphäre gegenüber der Luft abdichten, häufig mit Einsatz von Sperrgas
  • die Lagerung, traditionell mit Laufring und Laufrollen, modern mit Großkugellagern
  • der Antrieb mittels Kompaktgetriebe und Zahnkranz
  • die nach außen isolierte Heizmuffel, die die benötigte Wärmemenge, üblicherweise durch Rauchgas oder Heizstäbe, "bereitstellt".

Weiterhin können in Drehrohröfen Einbauten vorhanden sein, die hauptsächlich den Feststofftransport beeinflussen. Hubschaufeln beispielsweise sorgen für ein Abrieseln des Einsatzmaterials durch die heiße Gasatmosphäre und verbessern so den Wärmeübergang. Stauringe am Austrag erhöhen den Füllungsgrad im Ofen. Ketteneinbauten sind besonders bei nassem Einsatzmaterial geeignet, Anbackungen zu vermeiden oder zu beseitigen.

Verfahrenstechnische Besonderheiten

Das Drehrohr ist in Längsrichtung leicht geneigt, um mit dem Umlauf des Ofenrohres einen Transport des Materials innen längs im Ofen herbeizuführen, von der Einlaufseite zur Auslaufseite.

Aufgrund von Länge und Innendurchmesser (jeweils mehrere Meter möglich) sind Drehrohröfen auch für die Behandlung von inhomogenen Materialien geeignet. Die Einsatzstoffe können sehr unterschiedliche Konsistenz und Stückigkeit besitzen. Beispielsweise können Feststoffe, Schlämme und Fässer eingebracht werden.

Ein Drehrohrofen ist ein hochwertiges Investitionsgut mit Kosten von meist mehreren Millionen Euro. Zu seinem Betrieb ist ein „Konti-Betrieb“ zu organisieren; in aller Regel werden Drehrohröfen 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und in 50 oder 51 Wochen des Jahres betrieben: der kontinuierliche Betrieb vom neuen Anfeuern bis zum Abstellen des Ofens zu Wartungs-und Reparaturarbeiten wird „Ofenreise“ genannt.

Wegen der zumeist schwierigen thermischen Verhältnisse und der auf schnelle Temperaturschwankungen empfindlichen Ausmauerung darf der kontinuierliche Betrieb eines Drehrohrofens nicht plötzlich unterbrochen werden. Für den Fall eines Stromausfalles oder eines Schadens am Antrieb müssen Notfall-Einrichtungen bestehen, die ein Weiterdrehen des Ofens ggfs. bis zu seiner Entleerung ermöglichen: ein Hilfsantrieb oder eine Notlaufeinrichtung wird benötigt. Denn Drehrohröfen, die in voller Beladung mit heißen Materialien plötzlich stehenbleiben, erleiden oft außergewöhnlich teure Schäden durch die einseitige Hitze-Einbringung des stehengebliebenen Gutes: die gefürchtete „Banane“ kann entstehen, das nicht mehr rückgängig zu machende Krummwerden des Drehrohrs durch einseitige Hitzeeinwirkung bis zur Unbrauchbarkeit.

Anwendungsfälle von Drehrohröfen

direkt beheizte DRO

indirekt beheizte DRO

Quellenangaben

  1. H. Ost: Lehrbuch der Technischen Chemie, Verlag von Robert Oppenheim, Berlin, 1890, S. 78.

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