DE2341160C3 - Kontinuierliches Verfahren zum Durchführen von endothermen Prozessen an Feststoffen und Ofen hierfür - Google Patents

Description

betriebssicheres Verfahren anzugeben, das in einer konstniktiv einfachen Apparatur durchgeführt werden kann Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß

' a) nur einen Teil der den Brenner verlassenden heißen Gase im Gegenstrom zu dem in die Reaktions-zone eingebrachten Feststoff führt, daß man

b) den Rest in der Reaktionszone im Gleichstrom zum Feststoff führt,

c) mit dem Abgas aus b) die Brennerluft vorwärmt, indem man den frisch in die Anlage eintretenden Feststoff in einer ersten Zone im Gegenstrom mit dem Abgas erwärmt und in einer zweiten Zone die Wärme des Feststoffes im Gegenstrom auf die Brennerluft überträgt, und daß man

d) beim Kühlen des den Prozeß verlassenden Feststoffes erwärmte Luft zusammen mit dem Abgas dem Verfahrensschritt c) unterwirft.

Das neue Verfahren gestaltet somit auch den Einsatz von stückigem Material.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch zwischen Abgas und Brennerluft in einem Regeneratorschacht erfolgt, daß man in einem Brennschacht die Gutvorwärmung, den eigentlichen endothermen Prozeß und eine Gutkühlung durchführt, wobei man das stückige Material nacheinander den Regeneratorschacht, eine Kornsichtung und den Brennschacht durchlaufen läßt.

Ein für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneter Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Schächten besteht, und zwar einem Regeneratorschacht (1) und einem Brennschacht (2), welche miteinander durch eine Leitung (12) für die Führung eines Teiles des Gases von dem Brennschacht (2) zum Regeneratorschacht (1) verbunden sind, wobei der Regeneratorschacht mit an sich bekannten Vorrichtungen (14) und (16) in Form von horizontal angeordneten Trägern, die eine gleichmäßige Absaugung der erwärmten Luft bzw. eine gleichmäßige Verteilung der heißen Gase im ganzen Querschnitt des Schachtes sichern, versehen ist, und zwischen dem Regeneratorschacht (1) und dem Brennschacht (2) eine Kornsichteinrichtung (3) aufweist. In praktischer Durchführung des Verfahrens können öfen verschiedener Art verwendet werden.

Im folgenden wird als Beispiel ein Ofen, der z. B. zum Kalkbrennen dient, im Zusammenhang mit der Zeichnung, F i g-1. die schematisch einen senkrechten Schnitt durch den Ofen darstellt, beschrieben.

Der Ofen besteht aus zwei Schächten 1 und 2, durch die das Material sukzessiv durchläuft; im Schacht 1 findet der Wärmeregenerationsprozeß und im Schacht 2 das Kalkbrennen statt. Zwischen den zwei Schächten ist eine Kornsichteinrichtung 3 vorgesehen, die aus versorgt sind, ausgerüstet. Ein Teil der durch Verbrennung entstandenen Gase wird :m Gegenstrom gegenüber dem Kalkstein geführt; der übrige Teil im Gleichstrom.

Das Verhältnis zwischen den im Gegenstrom und den im Gleichstrom geführten Gasen ist so auszuwählen, daß die durch die die Vorwärmzone verlassenden Gase verlorene Wärmemenge noch in annehmbaren Grenzen Hegt.

Die durch Schacht 2 im Gegenstrom geführten Gase werden, nachdem sie zur teilweisen Entsäuerung und zur Vorwärmung des Kalksteins gedient haben, aus dem oberen Teil des Schachtes 2 durch einen Exhaustor 11 evakuiert.

Die durch Schacht 2 in Gleichstrom geführten Verbrennungsgase werden, nachdem sie dem Brenngut ihre zur Entsäuerung verfügbare Wärme übertragen haben, an einem günstig gewählten Niveau zusammen mit der Kalkkühlluft, die bis zu diesem Niveau in Gegenstrom gegenüber dem Kalk zirkuliert, abgesaugt und durch eine Leitung 12 dem Schacht 1 zugeführt.

Das Absaugen dieser Gase aus Schacht 2 und deren Verteilung im Schacht 1 wird durch einige Vorrichtungen 13 und 14, die eine gleichmäßige Absaugung bzw. gleichmäßige Verteilung im ganzen Querschnitt des Schachtes sichern, wie z. B. horizontal durchquerende Träger, durchgeführt.

Das im Schacht 1 durch Leitung 12 und Vorrichtung 13 abgesaugte Gasgemisch steigt im Gegenstrom gegenüber dem Kalkstein auf, wärmt diesen dabei vor und wird mittels eines Exhaustors 15 in die Atmosphäre abgegeben. Der in diesem oberen Teil des Schachtes 1 vorgewärmte Kalkstein wandert kontinuierlich durch die Austragsvorrichtung 6 herunter, wobei die vom Kalkstein gespeicherte Wärme der in dieser Zone in Gegenströmen zirkulierenden Luft übertragen wird. Die Kühlluft wird im Schacht 1 durch die Austragungseinrichtung 6 eingesaugt, dann vom Schacht 1 durch eine Einrichtung 16, die eine gleichmäßige Absaugung über den ganzen Querschnitt sichert, durch einen Ventilator 17 durch die Leitung 10 zum Brenner 8 geführt. Eventuell mitgeführte feine Abriebteilchen werden mittels eines Zyklons 18 oder einer anderen geeigneten Entstaubungsvorrichtung entfernt.

Auf diese Weise wird die zur Entsäuerung nicht verwendete Wärme der im Gleichstrom strömenden Gase zusammen mit der von der Kalkkühllu't aufgenommenen Wärme für den endothermen Prozeß im Schacht 2 verwendbar gemacht, indem sie der im Schacht 2 benützten Verbrennungsluft übertragen wird. Falls der verwendete Rohstoff mit nassen, an der Kornoberfläche anhaftenden Tonteilen verunreinigt ist, trocknen diese während der ersten Erwärmung des Kalksteines, die im oberen Teil des Schachtes

einem OH.U ^v-W.

geeigneten Vorrichtung besteht, mit deren Hilfe das kleinkörnige Material, bestehend aus den tonigen Verunreinigungen, die durch Trocknung von den Stückoberflächen losgelöst wurden, und/oder aus dem kleinkörnig durch Zerrieselung während des Wärmeaustausches, der im Regenerationsschacht 1 stattfindet, entstandene Material beseitigt wird.

Beide Schächte, i und 2, sind am oberen Teil mit Zuführungsschleusen 4 und 5, und am unteren Teil mit Materialaustragsvorrichtungen 6 und 7 versehen.

Der Schacht 2 ist mit einem oder mehreren Brennern 8, die mit Brennstoff durch eine Leitung 9 und mit der nötieen Verbrennungsluft durch eine Leitung

M(IIIIIIIUCi, luov-ii *!■*.·· _Uf .. -.

Kornsichter 3 vor der Zuführung in dem Schacht abgeschieden.

Im Falle, daß der verwendete Rohstoff, der aus der ersten Erwärmung des Kalksteines im oberen Teil des Schachtes 1 entsteht, teilweise zerrieselt, wird er ebenfalls durch die Kornsichteinrichtung 3 vor der Zuführung in dem Schacht 2 abgeschieden.

Zwischen der Vorrichtung 14 für die gleichmäßige Verteilung der heißen Gase im Schacht 1 und der Vorrichtung 16 für das gleichmäßige Absaugen der erwärmten Luft wird eine Trennzone der beiden Gasströmungen gelassen, in welcher infolge der Egalisierung des Drucks zwischen den Vorrichtungen

und 16 sowohl ein Fließen der Luft von der Vorrichtung 16 zur Vorrichtung 14 als auch ein Strömen der warmen Gase in entgegengesetzter Richtung vermieden wird.

Nachstehend wird ein weiteres Beispiel für die praktischen Möglichkeiten der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung beschrieben in Verbindung mit der Zeichnung (Fig.2), die schematisch einen senkrechten Querschnitt durch den Ofen darstellt, nämlich ein Ofen zur Durchführung endothermer Prozesse, z. B. zum Brennen von Kalk.

Aus Bemessungsgründen besteht der Ofen aus zwei (oder drei) Regeneratorschächten 1, die mit einem einzigen Brennschacht 2 verbunden sind, wobei Brennschacht 2 durch eine oder mehrere Verbindungsleitungen 12 für das Strömen von heißen Gasen vom Brennschacht 2 zum entsprechenden Regeneratorschacht 1 verbunden ist, wie auch durch eine oder mehrere Leitungen 10 für die Leitung der erwärmten Luft von jedem Regeneratorschacht 1 zum Brennschacht 2, wo diese als Brennluft benutzt wird.

Der erfindungsgemäße Ofen weist folgende Vorteile auf:

— Hoher thermischer Wirkungsgrad,

— einfache Konstruktion und leichte technologische Führung,

— vergrößerte Betriebssicherheit,

— hohe spezifische Leistung bei einem niedrigen spezifischen Energieverbrauch für das Antreiben der Gase,

— Möglichkeit der wirkungsvollen Verwendung von oberflächlich mit nassen, anhaftenden Tonteilen verunreinigten Rohstoffen und/oder von Rohstoffen, die teilweise zerrieseln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

schacht (1) mit diesem verbunden ist, sowie durch Patentansprüche· eine oder mehrere Leitungen (10) für die Führung aer erwärmten Luft von jedem Regeneratorschacht

1. Kontinuierliches Verfahren zum DurcL.nren (1)zum Brennschacht(2).

von endothermen Prozessen an Feststoffen, bei dem 5

die Feststoffe mit einem heißen Gasstrom im

Gleichstrom behandelt werden, die Abgase zur

Vorwärmung des Ausgangsmaterials in Gegen- .

strom ausgenutzt werden und die Brennerluft mit Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein

Abwärme vorgewärmt wird, sowie die im den io kontinuierliches Verfahren zum Durchführen von

Prozeß verlassenden Feststoff enthaltene Abwärme endothermen Prozessen an Feststoffen, bei dem die

durch Gegenstromkühlung mittels Luf» gewonnen Feststoffe mit einem heißen Gasstrom im Gleichstrom

wird, dadurchgekennzeifhnet.daßman behandelt werden, die Abgase zur Vorwärmung des

a) nur einen Teil der den Brenner verlassenden Ausgangsmaterials im Gegenstrom ausgenutzt werden heißen Gase im Gegenstrom zu dem in die 15 und die Brennerluft mit Abwärme vorgewärmt wird, Reaktionszone eingebrachten Feststoff führt, sowie die im den Prozeß verlassenden Feststoff daß man enthaltene Abwärme durch Gegenstromkühlung mittels

b) den Rest in der Reaktionszone im Gleichstrom Luft gewonnen wird, und auf einen Ofen hierfür.

zum Feststoff führt. Bei öfen, in denen stark endotherme Prozesse

c) mit dem Abgas aus b) die Brennerluft vorwärmt, 20 stattfinden, z.B. bei Kalköfen, ist der thermische indem man den frisch in die Anlage eintreten- Wirkungsgrad relativ gering, da das Verhältnis zwiden Feststoff in einer ersten Zone im Gegen- sehen der verfügbaren Wärme, d. h. der Wärme, die bei strom mit dem Abgas erwärmt und in einer einem genügend hohen Temperaturniveau liegt, um für zweiten Zone die Wärme des Feststoffes im den eigentlichen endothermen Prozeß verbraucht Gegenstrom auf die Brennerluft überträgt, und 25 werden zu können und dem Wärmeinhalt des daß man Wätmeträgers, niedrig ist. Überschreitet die für den

d) beim Kühlen des den Prozeß verlassenden endothermen Prozeß unverfügbare, in den Brenngasen Feststoffes erwärmte Luft zusammen mit dem enthaltene Wärme die Rückgewinnungsmöglichkeiten Abgas dem Verfahrensschritt c) unterwirft. durch Vorwärmung, so bedingt das hohe Abgaswärme-

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Durchführung 3° Verluste.

endothermer Prozesse, dadurch gekennzeichnet. Diese Wärmeverluste werden vergrößert, falls man

daß der Wärmeaustausch zwischen Abgas und den Überbrand des aus dem endothermen Prozeß

Brennerluft in einem Regeneratorschacht erfolgt, entstandenen Materials vermeiden muß, was einen

daß man in einem Brennschacht die Gutvorwär- Betrieb mit hohem Luftüberschuß oder mit Beigabe

mung, den eigentlichen endothermen Prozeß und 35 großer Mengen inerter Gase, z. B. rezirkulierter

eine Gutkühlung durchführt, wobei man das stückige Abgase, erfordert.

Material nacheinander den Regeneratorschacht, Es sind öfen bekannt, z. B. Kalköfen, die zur

eine Kornsichtung und den Brennschacht durchlau- Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades rekupe-

fen läßt. rative Tubularlufterhitzer benutzen. Diese haben aber

3. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach 40 den Nachteil, daß die verwendeten Tubularrekuperato-Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus ren einen niedrigen thermischen Wirkungsgrad besitzwei Schächten besteht, und zwar einem Regenera- zen, so daß trotz der großen Wärmeübertragungstorschacht (1) und einem Brennschacht (2), welche flächen, die erforderlich sind, der thermische Wirkungsmiteinander durch eine Leitung (12) für die Führung grad gering bleibt. Außerdem weisen die Tubularreeines Teiles des Gases von dem Brennschacht (2) 45 kuperatoren einen hohen Investitionswert auf, weil sie zum Regeneratorschacht (1) verbunden sind, wobei aus teurem hitzebeständigen hochlegiertem Stahl der Regeneratorschacht mit an sich bekannten gefertigt sind, und andererseits den Nachteil haben, daß Vorrichtungen (14) und (16) in Form von horizontal sie wegen der an den Röhren anbackenden Kalkpartiangeordneten Trägern, die eine gleichmäßige kein häufige Reinigungsarbeiten erfordern.
Absaugung der erwärmten Luft bzw. eine gleich- 50 Bekannt sind.z. B. durch die OE-PS 2 11 214, ebenfalls mäßige Verteilung der heißen Gase im ganzen öfen, z. B. Kalköfen mit Wärmeregeneratorsystemen, Querschnitt des Schachtes sichern, versehen ist, und die aus zwei bis drei Zwillingsschächten mit einem zwischen dem Regeneratorschacht (1) und dem periodischen Betrieb in Gleichstrom-Gegenstrom gebil-Brennschacht (2) eine Kornsichteinrichtung (3) det sind. Diese vermeiden die erwähnten Nachteile der aufweist. 55 öfen mit Tubularrekuperatoren, aber sie weisen

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ihrerseits andere Nachteile auf, Nachteile, die durch das daß zwischen der Vorrichtung (14) für die gleich- periodische Betriebsprinzip erzeugt werden, sie bedinmäßige Absaugung der erwärmten Luft und der gen nämlich eine periodische Verminderung des Vorrichtung (16) für die gleichmäßige Verteilung der Entsäuerungsprozesses in jedem Schacht und andererheißer. Gase eine Trennzone für die beiden 60 _Seits bringen sie eine Komplizierung der technologi-Gasströmungen vorgesehen ist. sehen Führung des Ofens.

5. Ofen nach Anspruch 3 und 4, dadurch Ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechendes gekennzeichnet, daß er aus zwei oder urei Verfahren ist durch die US-PS 36 45 513 bekannt Regeneratorschächten (1) und einem einzigen geworden. Dieses Verfahren ist jedoch nur für Brennschacht (2) besteht, wobei Brennschacht (2) 65 feinkörnige Güter verwendbar. Es gestattet eine gute durch eine oder mehrere Verbindungsleitungen (12) Wärmeausnutzung, ist aber operativ recht aufwendig für die Führung von heißen Gasen vom Brenn- und benötigt einen relativ großen Installationsraum,
schacht (2) zum entsprechenden Regenerator- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein