DE2657239A1

DE2657239A1 - Regenerativ-gleichstrombrennverfahren fuer die kalkherstellung

Info

Publication number: DE2657239A1
Application number: DE19762657239
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Dr Deussner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1978-06-22
Also published as: ATA902877A; DE2657239B2

Description

Anlage zum Patentgesuch der
Elöckner-Humboldt-Deutz Regenerativ-Gl eichstrombrennverfahren für die Kalkherstellung Die Erfindung betrifft ein Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren zur Erzeugung von Branntkalk unter Verwendung von mindestens zwei schachtförmigen Brennöfen, die im Wechseltakt Kalk brennen und wobei die Abgase des befeuerten Schacht es im anderen Schacht regenerativ Wärme abgeben.
Die Ausnutzung der regenerativen Vorwärmung zur Verbesserung der Wärmebilanz von Schachtöfen ist seit längerem bekannt. Der Grund für die Anwendung der regenerativen Vorwärmung liegt darin, daß die für den Betrieb eines Kalkbrennofens benötigte Verbrennungsluft durch vorherige Verwendung als Kühlluft für den gebrannten Kalk nur auf etwa 5000 a vorwärmbar ist. Bis zu der Entsäuerungstemperatur von 800 bis 9000 C besteht also eine Lücke, die entweder durch erhöhten Brennstoffverbrauch bei der Verbrennung oder durch die weitere Vorwärmung der Verbrennungsluft geschlossen werden muß.
Ein Verfahren zur Ausnutzung der Abgaswärme durch die Regenerativ-Vorwärmung der Verbrennungsluft ist aus der Zeitschrift "Zement-Ealk-Gips" Nr. 6, 1970, Seite 277 bis Seite 284, bekannt. Dem hier beschriebenen Verfahren haften jedoch wesentliche Nachteile an. Diese ergeben sich insbesondere daraus, daß Gie zur Kühlung des gebrannten Kaltes verwendete Luft nicht als Verbrennungsluft, sondern zur regenerativen Vorwärmung verwendet wird. Die Kühlluft vereinigt sich mit den Abgasen der Brennzone und erhöht deren für die Vorwärmung des Rohsteins ohnehin zu großen Wärmeinhalt. In dem Bestreben, das Verfahren zu verbessern, wird daher hier mit relativ geringen Kühlluftmengen gearbeitet, was eine schlechte Kühlung des gebrannten Kaltes nach sich zieht. Die Endtemperatur und damit die nutzlos abgegebene Wärme ist relativ hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bei den bisher bekannten Regenerativ-Gleichstromschachtöfen bekannten Brennverfahren zu verbessern und eine optimale Ausnutzung der dem Gesamtsystem zugeführten Energie zu ermöglichen, sowie eine einfache Bauart anzugeben, die besonders betriebssicher arbeitet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbrennungsluft zunächst durch den fertiggebrannten Kalk beider Schächte vorerwärmt, aus den Schächten abgezogen und dann über den durch die Abgase aufgeheizten Rohstein im befeuerten Schacht auf etwa Entsäuerungstemperatur erhitzt wird. Diese erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß der Wärmeinhalt des fertiggebrannten Kaltes fast vollständig ausgenutzt und zu dem Wärmeinhalt des im oberen Teil des Brennofens befindlichen, durch das Abgas erhitzten Rohsteins hinzugefügt werden kann. So ist eine optimale Aufheizung der Verbrennungsluft gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird also zu der Wärme, die durch die Kühlung des gebrannten Kaltes gewonnen wird, die Wärme des von den Abgasen aufgeheizten Rohsteines hinzugefügt.
Hierdurch wird sowohl eine Abführung noch nutzbarer Wärme durch die Abgase als auch durch den gebrannten Kalk vermieden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die aus Verbrennungsgasen und ausgetriebenem Kohlendioxyd bestehenden Abgase aus dem befeuerten Schacht durch ein, oberhalb der Abzugsstelle der in den Schächten vorgewärmten Verbrennungsluft angeordnetes tberleitungsorgan, abgezogen und dem Abgasschacht aufgegeben werden. Durch diese Verfahrensweise ergibt sich im befeuerten Schacht auch ohne den Einbau von Trennwänden eine vorteilhafte Gasführung, die die Kühlzone und die Brennzone strömungsmäßig voneinander trennt. Trotz der strömungsmäßigen Trennung bleibt der einfache, durchgehende Schachtaufbau erhalten.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Verbrennungsluft nach der Vorerwärmung durch den gebrannten Kalk vor der Erhitzung auf Entsäuernngstemperatur ein regelbares Gebläse durchläuft. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß innerhalb des Verbrennungsluftweges an einer Stelle, an der noch gut beherrschbare Temperaturen (um etwa 5000 C) vorhanden sind, durch ein Gerät eine Steuerung der Strömung in den beiden Teilen des Verbrennungsluftweges möglich ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Kalk im Brennschacht nacheinander eine, jeweils strömungsmäßig definierte, Vorwärmzone, Regenerationszone, Brennzone, Nachentsäuerungszone und Kühlzone durchläuft. Durch diese Aufteilung in Zonen wird eine Behandlung des Ealksteines entsprechend den jeweiligen wärmetechnisch und brenntechnisch notwendigen Maßnahmen erreicht, so daß insgesamt ein wärmetechnisch und brenntechnisch optimales Erzeugnis entsteht.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Kopf des befeuerten Schachtes und am Fuß beider Schächte ein Innendruck eingestellt wird, der etwa dem Außendruck entspricht. Hierdurch können besonders vorteilhaft komplizierte und teure Verschlußmechanismen am Schachtfuß entfallen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Verbrennungsluft durch eine Druckabsenkung am Beginn der Kühlzone im Kreislauf Abgas zugemischt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß, falls erforderlich, durch eine einfache regeltechnische Maßnahme ein weicherer Brennverlauf erreicht werden kann.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die Abgase nach Durchlaufen des Abgasschachtes durch ein ebenfalls regelbares Abgasgebläse abgezogen werden. Durch diese Maßnahme wird im Verein mit dem regelbaren Verbrennungsluftgebläse für optimale Luft- und Gasführung in beiden Schächten gesorgt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Brennöfen in der Reihenfolge der Gutbewegung jeweils eine gasströmungsmäßig definierte Vorwärmzone, Regenerationszone, Brennzone, Nachentsäuerungszone und schließlich eine Kühlzone aufweisen. Hierdurch steht eine Vorrichtung zur vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die beiden Brennöfen ein gemeinsames regelbares Verbrennungsluftgebläse aufweisen, das in der Verbindung zwischen Kühlzone und Regenerationszone angeordnet ist.
Durch diese Anordnung ergeben sich vorteilhaft, sowohl bezüglich der Temperaturbelastung des Gebläses als auch bezüglich der Druckverhältnisse vor und hinter dem Gebläse, besonders günstige Verhältnisse.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die beiden Brennöfen ein gemeinsames regelbares Abgasgebläse aufweisen, das auf die Verbindungsleitung der Ofenköpfe wirkend angeordnet ist.
In Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, daß die Verbindungsleitungen zwischen den Brennöfen Zustandsmeß-und Regelorgane aufweisen. Durch diese Organe wird die beim Brenntaktwechsel nötige Sperrung der Zuleitung des einen Schachtes und Öffnung der Zuleitung des anderen Schachtes bewirkt, wobei gleichzeitig der Zustand der strömenden Medien überwacht und als Regelgröße für die Steuerung der Gebläse verwendet wird. Von besonderer Wichtigkeit sind Drosselorgane für die am Schachtfuß eintretende Kühlluft. Damit ist es möglich, durch eine Drosselung der Kühlluftzufuhr und eine Erhöhung der Saugleistung des Kühlluftgebläses, den Druck am Eintritt der Kühlluft in die zum Gebläse führende Eühlluftentnahmeleitung soweit zu senken, daß Abgase durch die Nachentsäuerungszone hindurch angesaugt werden und sich so durch eine einfache regeltechnische Maßnahme der Verbrennungsluft zumischen.
Es ist fernerhin vorgesehen, daß die Brennöfen als Teile einer Ringschachtanlage ausgebildet sind. Hierdurch wird vorteilhaft eine Möglichkeit für sehr große Mengenleistungen geschaffen, bei der die Schachtöfen nicht mehr als Einzelöfen, sondern als Teile einer Ringschachtanlage mit entsprechend angeordneten Schächten ausgebildet sind.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführung zeigt und aus der weitere Einzelheiten zu entnehmen sind.
Die-Zeichnung zeigt zwei erfindungsgemäße Schachtöfen schematisch im Schnitt.
Der befeuerte Schacht ist mit A und der nicht befeuerte Schacht, in dem die regenerative Vorheizung durchgeführt wird, mit B bezeichnet. Wegen der identischen Ausbildung der beiden Schächte sind entsprechend gleiche Teile mit gleichen Ziffern und den Indizes A und B versehen.
Die beiden Schächte sind wie folgt ausgeführt: Unter dem Ofenkopf 1, der den Gichtverschluß 2 aufweist und in den die durch einen Pfeil angedeutete Materialzugabe während der Befeuerung erfolgt, ist die Vorwärmzone I angeordnet.
An die Vorwärmzone I schließt sich nach unten die Regenerationszone II und darunter die Brennzone III an. Unterhalb der Brennzone III folgt die Nachentsäuerungszone IV und unter dieser die Kühlzone V. Am Ofenfuß befindet sich der Branntkalkaustrag 3. Die einzelnen Zonen sind dabei jeweils durch Gas- bzw. Brennstoffzuführungsorgane strömungsmäßig und verfahrensablaufmäßig voneinander getrennt.
Zwißchen-der Vorwärmone I und der Regenerationszone II mündet entsprechend die Verbrennungsluftzuführnng 8 ein, zwischen Regenrationszone II und Brennzone III befindet sich die BrennstoffzuSührung 9, zwischen der Nachentsäuerungszone IV und der Brennzone III die Abgasentnahme 10, zwischen der Nachentsäuerungszone IV und der Kühlzone V die Kühlluftentnahme 5 und am Ende der Kühlzone mündet die Xühlluftzuführung 4 ein.
Zwischen der guhlluftentnahme 5 und der Verbrennungslufteingabe 8 ist das Gebläse 7 in der Verbindungsleitung 6 angeordnet. Oberhalb der Vorwärmzone I befindet sich die Abgasleitung 11 mit dem Gebläse 12. In den Leitungen 4, 5, 6, 8, 10 und 11 sind Zustandsmeß- und teilweise Regelorgane 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 angeordnet.
Das erfindungsgemaße Verfahren zum Brennen von Kalk läuft wie nachfolgend beschrieben ab. Dabei ist zwischen Gas-und Gutbewegung zu unterscheiden, die jeweils durch die Pfeile G (Gasbewegung) und die Pfeile K (Gutbewegung) gekennzeichnet sind.
Das Gut durchläuft nacheinander die Behandlungszonen I bis V. Die Gutbewegung E wird durch den Abzug des gebrannten Kalks aus dem Schachtfuß 3 während des jeweiligen Brenntaktes gesteuert.
In der Vorwärmzone I liegt das Gut bei Beginn des Brenntaktes vorgewärmt vor und wandert unter gleichzeitigem Nachbeschicken abwärts in die Regenerationszone II.
Während des Brenntaktes wird also in der Vorwärmzone die in die Regenerationszone abgesunkene Gutmenge durch noch nicht vorgewärmtes Gut ersetzt; dieses wird beim anschließenden nächsten Brenntakt von den heißen Abgasen erwärmt.
Unterhalb der Zuführung 8 für die Verbrennungsluft befindet sich die Regenerationszone II. In dieser Zone wird die Verbrennungsluft regenerativ bis auf etwa 9000 C erhitzt, indem Abgaswärme über den Kalkstein auf die Verbrennungsluft übertragen wird.
Unterhalb der Brennstoffeinführung 9 befindet sich die Brennzone III, in der der Brennvorgang abläuft. Trotz der Verbrennung direkt im Haufwerk kann auch unmittelbar hinter der Brennstoff zugabe keine Uberhitzung auftreten, da der Entsäuerungsvorgang des Kalkstein den entsprechenden Wärmeüberschuß aufnimmt. Zur Beeinflussung des Brennvorganges ist dabei die Zumischung sauerstoffarmer Abgase vorgesehen, die durch Drosselung der Kühlluftzuführung 4 und die Erhöhung der Gebläseleistung des Gebläses 7 erreicht wird. Als Folge dieser Maßnahmen entsteht nämlich an der Eühlluftentnahme 5 ein Unterdruck gegenüber der Abgasüberführung 10, so daß Abgas durch die Hachentsäuerungszone IV hindurch angesaugt wird.
Unterhalb der Brennzone, begrenzt durch die Abgasüberführung 10 und die Eühlluftentnahme 5, befindet sich die Nachentsäuerungszone IV. Hier kann im Regelfall unbeeinflußt von Abgasen und auf jeden Ball ohne sofortige Kühlung eine Nachentsäuerung des Kalkstein stattfinden.
Nach unten wird die Nachentsänerangszone IV abgeschlossen durch die Kühlluft- bzw. Yerbrennungsluftentnahme 5, in die als Verbrennungsluft die ERhlluSt einströmt, von der der gebrannte heiße Kalk auf seinem Weg durch die bis zum Kühllufteintritt 4 reichende Kühlzone V gekühlt wurde.
Die Gutentnahme erfolgt aus dem befeuerten Schacht jeweils nur so weit, daß die im Dauerbetrieb erzeugte Qualität des Branntkalkes der gewünschten Qualität noch entspricht.
Hierauf erfolgt die Umschaltung auf den nächsten Brenntakt im anderen Schacht.
Der Gasweg während des Breunprozesses ist aus den dargestellten Gaspfeilen G ersichtlich. Die Luft tritt durch die Leitungen 4 in den Unterteilen der Schächte A und B ein, durchströmt beide Kühlzonen, wird dann durch die Kühlluftentnahme 5 vereinigt und gelangt durch die Leitung 6, das Gebläse 7 und die Leitung 8 zur Oberseite der Regenerationszone II. Hier beginnt die weitere Erhitzung der Verbrennungsluft auf etwa 9000 C. Diese Temperatur wird innerhalb der Regenerationszone II erreicht, am Ende des Brenntaktes etwa in der Ebene des Überganges von Regenerationszone II zur Brennzone III.
Mittels der über die Brenner 9 zugeführten Brennstoffwärme findet in der Brennzone III sodann die Entsäuerung statt. Die Verbrennungsgase zuzüglich des bei der Entsäuerung ausgetriebenen Kohlendioxyds werden dann am Ende der Brennzone III in den als Abgasschacht dienenden zweiten Schacht B durch die Leitung 10 übergeleitet, steigen als Gesamt-Abgase im Schacht B zunächst ohne wesentliche Wärmeabgabe hoch, da hier je ebenfalls bereits entsäuertes und vorgewärmtes Material vorhanden ist, erwärmen in der Regenerationszone wieder den während des vorhergegangenen Brenntaktes durch die Verbrennungsluft teilweise abgekühlten Kalkstein und anschließend in der Vorwärizone den aus höheren und kälteren Lagen abgesunkenen sowie den neu eingebrachten Kalkstein. So steht dieser thermisch regenerierte Stein beim nächsten Brenntakt als vorgewärites Material für die Wärmeabgabe an die Verbrennungsluft zur Verfügung.
Das vorgeschlagene Brennverfahren ist nicht auf die Verwendung von zwei Schachtöfen beschränkt, sondern kann ebenso mit drei Schachtöfen oder mit einer größeren Zahl von Öfen, die in Form eines Ringes angeordnet sind, durchgeführt werden. In allen Fällen ergibt sich die vorteilhafte optimale Ausnutzung der durch den Brennprozeß in den Kalkstein eingeführten Wärme.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 0 Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren zur Erzeugung von Branntkalk unter Verwendung von mindestens zwei schachtförmigen Brennöfen, die im Wechseltakt Kalk brennen und wobei die Abgase des befeuerten Schachtes im anderen Schacht regenerativ Wärme abgeben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbrennungsluft des befeuerten Schachtes zunächst durch den fertiggebrannten Kalk beider Schächte vorerwärmt, aus den Schächten abgezogen und dann durch den aufgeheizten ungebrannten Kalk im befeuerten Schacht regenerativ auf etwa Entsäuerungstemperatur erhitzt wird.
2. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase aus dem befeuerten Schacht durch ein, oberhalb der Abzugstelle der in den Schächten vorgewärmten Verbrennungsluft, angeordnetes Überleitungsorgan abgezogen und dem Abgasschacht aufgegeben werden.
3. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungs luft nach der Vorerwärmung durch den gebrannten Kalk vor der Erhitzung auf Entsäuerungstemperatur ein regelbares Gebläse durchläuft.
4. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Verbrennungsluft in den jeweils befeuerten Schacht an einem Ort erfolgt, an dem die Temperatur des zu behandelnden, durch die Abgase vorgewärmten Materials mindestens gleich oder höher ist wie die Temperatur der Kühlluft selbst.
5. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk im Brennschacht nacheinander eine, jeweils strömungsmäßig getrennte, Vorwärmzone, Regenerationszone, Brennzone, Nachentsäuerungszone und Kühlzone durchläuft.
6. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenkopf des befeuerten Schachtes und an den Ofenfüßen ein Innendruck eingestellt wird, der etwa dem Außendruck entspricht.
7. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluft durch eine Druckabsenkung am Beginn der Kühlzone im Kreislauf abgas zugemischt wird.
8. Regenerativ-Gleichstrombrennverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Durchlaufen des Abgasschachtes durch ein Abgasgebläse (12) abgezogen werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Regenerativ-Gleichstrombrennverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennöfen in der Reihenfolge der Gutbewegung jeweils eine gasströmungsmäßig getrennte Vorwärmzone (I), eine Regenerationszone (II), eine Brennzone (III), eine Nachentsäuerungszone (IV) und schließlich eine Kühlzone (V) aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brennöfen ein gemeinsames regelbares Verbrennungsluftgebläse (7) aufweisen, das in der Verbindung zwischen Kühlzone (V) und Regenerationszone (II) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brennöfen ein gemeinsames regelbares Abgasgebläse (12) aufweisen, das auf die Verbindungsleitung (11) der Ofenköpfe (1) wirkend angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (4, 5, 6, 8, 10 und 11) zwischen den Brennöfen Zustandsmeß-und Regelorgane (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennöfen als Teile einer Ringschachtanlage ausgebildet sind.