DE4116300A1 - Verfahren und schraegschachtofen zum brennen von stueckigen oder koernigen schuettguetern, wie kalkstein, dolomit oder sonstigen karbonatischen gesteinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Schrägschachtofen zum Brennen von stückigen oder körnigen Schüttgütern, wie Kalkstein, Dolomit oder sonstigen karbonatischen Gesteinen.

Schrägschachtöfen wurden entwickelt, um kleinstückiges oder körniges Brenngut mittels Öl, Gas oder Kohlenstaub in der Form zu brennen, daß diese Brennstoffe von außen über durch eine bestimmte Formgebung des Ofens sich bildende Brennräume eingebracht werden. Hierbei hat sich jedoch gezeigt, daß z. B. bei Doppelschrägschachtöfen mit zwei Brennebenen bei der vorgegebenen Leistung die für die Entsäuerung benötigte Wärme von den Brennkammern wegen Überhitzung des Brennraumes nicht aufgenommen werden kann. Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß ein Teil der benötigten Wärme durch Festbrennstoffe, vorzugsweise Koks, zusammen mit dem Brenngut im Ofen aufgegeben wird. Dieser Festbrennstoffanteil liegt im Minimum bei ca. 22% und im Maximum bei ca. 50%, bezogen auf den zugeführten Wärmeeinsatz.

Allgemein sind diese Öfen als Saugzugöfen ausgebildet, d. h., die Ansaugung der Verbrennungsluft erfolgt im unteren Ofenteil über die Austragung. Von dieser Luft wird der größere Teil am Ende der Kühlzone mittels eines Heißluftventilators abgezogen, während der restliche Teil mittels des Abgasventilators durch die Ofenschüttung gesaugt wird.

Bedingt durch die diesem Ofen eigene Austragsart des Schüttgutes wird das Brennprodukt im Kühlzonenbereich strähnenförmig ausgetragen und durch die damit verbundene örtlich höhere Geschwindigkeit nicht die gewünschte Kühlung erreicht. Dieses erfordert einen höheren Kühlluftdurchsatz. Damit wird die Wärmewirtschaftlichkeit des Ofens verschlechtert. Ferner bewirkt diese Luft, die auf der Materialböschung der unteren Brennebene austritt, eine sofortige Kühlung der dem Stein hier zugeführten Wärme.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Verfahren weiter zu entwickeln, so daß beim Brennen von stückigen Schüttgütern, wie Kalkstein, Dolomit oder sonstigen karbonatischen Gesteinen, eine Verbesserung der Entsäuerung, d. h. der Qualität des Brennproduktes sowie eine Reduzierung des spezifischen Wärmeaufwandes erreicht wird, sowie einen Ofen vorzusehen, in dem das Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und den Schrägschachtofen gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bereich des Ofens zwischen der unteren Brennebene und dem Beginn der Kühlzone nicht mit Kühl- bzw. Verbrennungsluft durchströmt. Dafür ist es erforderlich, daß der Ofendruck im Bereich der Heißluftabsaugung so eingeregelt wird, daß der Unterdruck am Ofenaustritt der Heißgasabsaugung gleich dem Unterdruck der unteren Brennzone ist, d. h. daß kein Druckgefälle zwischen dem unteren Brennraum und der Heißluftabsaugung entsteht. Dem Produkt wird damit die Möglichkeit gegeben, die in der unteren Brennebene angenommene Temperatur, die erheblich über der Dissoziationstemperatur liegt, für die Nachentsäuerung zu nutzen. Hierfür stehen im allgemeinen mehrere Stunden zur Verfügung, bevor das wärmemäßig behandelte Gut die Zone der Kühlung erreicht. Dadurch wird die Dissoziationszeit erheblich verlängert, d. h. Verbesserung der Entsäuerung und Reduzierung des spezifischen Wärmeaufwandes.

Nach der bisherigen Handhabung in der Luftführung zum Ofen wurde so verfahren, daß die für den Festbrennstoff benötigte Luft sowohl über den Ofenschacht als auch über die Brenner geleitet wurde. Dieses führte zu einem unerwünscht höheren Luftüberschuß für die Brenner, wodurch die Flammentemperatur erheblich gesenkt wurde, was sich negativ auf das Brennprodukt auswirkte.

Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht deshalb darin, daß die für die Verbrennung benötigte Luft, geregelt über ein Gebläse, oberhalb jeder der Austragsschleusen in den unteren Bereich der Kühlzone eingeführt wird, im oberen Teil der Kühlzone abgesaugt und zusammen mit den über die Brenner eingebrachten Brennstoffe in die Brennräume geleitet wird. Die für den Festbrennstoff benötigte Verbrennungsluft wird getrennt und geregelt oberhalb der Brenner durch gesonderte Öffnungen eingeleitet.

Ein anderes bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht in der Ableitung eventuell vorhandener überschüssiger Kühlluft an der Brenn- und Nachentsäuerungszone vorbei, direkt in den nicht von Abgasen beaufschlagten Teil der Vorwärmzone. Hier wird die ca. 600-650°C heiße Kühlluft zunächst im Gleichstrom zur Schüttgutbewegung auf die kalte Oberfläche des zu behandelnden Produktes geleitet, gibt dort die Wärme ab und vereinigt sich anschließend mit dem normalen Ofenabgasstrom.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es auch möglich, einen Teil der Verbrennungsgase der unteren Brennebene im Gleichstrom zur Schüttgutbewegung zu ziehen, um den Wärmeverlust durch die Nachdissoziation und die Ofenwandverluste zu kompensieren.

In der bisherigen Praxis hat sich bei diesem Ofensystem gezeigt, daß sich bei der Luftabsaugung oberhalb der Kühlzone eine bevorzugte Durchströmungsrichtung einstellt. Dies beruht auf einer einseitigen schlierenförmigen Setzbewegung des zu behandelnden Gutes in diesem Ofenbereich.

Ein besonders bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht deshalb darin, daß die Heißluftabsaugung am Beginn der Kühlzone wechselseitig zum Ofen und damit mit doppelter Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Hierbei hat sich aufgrund von Messungen herausgestellt, daß die Umschaltsteuerung am günstigsten zwischen 10 und 30 min, vorzugsweise jedoch bei 15 min, liegen sollte. Als weitere Regelgröße für die Schaltung kann jedoch auch die wechselseitig gemessene Heißgastemperatur gewählt werden.

Ein anderes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen Heißlufttemperatur geregelt so viel Frischluft über eine Regelklappe dem Heißluftstrom zugeführt wird, bis die zulässige Temperatur wieder erreicht oder unterschritten wird. Dadurch wird eine thermische Überlastung des für den Transport der heißen Verbrennungsluft benötigten Ventilators verhindert.

Da der Druckverlust im Ofen abhängig ist vom Aufgabegut und vom möglichen Zerfall durch die thermische Behandlung, sind zur automatischen Konstanthaltung der Ofendruckwerte die hierfür benötigten Gebläse, wie Kühlluft-, Heißluft- und Abgasgebläse, gemäß eines weiteren Merkmals des erfindungsgemäßen Verfahrens regelbar vorgesehen. Diese Regelung ist nicht unbedingt für den Kühlluftventilator erforderlich, jedoch zweckmäßig, da damit jederzeit bei unregelmäßigem Ofengang, beispielweise zuhohen Austragstemperaturen, über Thermofühler gesteuert die Kühlluft entsprechend verändert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Schrägschachtofen gelöst, in dem das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Schrägschachtofen ist zwischen der Brennzone und der Kühlzone eine Nachentsäuerungszone angeordnet. Durch die Ofendruckeinstellung wird mit dieser Nachentsäuerungszone ein Bereich geschaffen, der nicht von Luft durchströmt wird. Dadurch wird eine wesentliche Verbesserung der Entsäuerung des Produktes und eine Senkung des spezifischen Wärmeaufwandes erreicht.

Ein bevorzugtes Merkmal des Schrägschachtofens ist die gesteuerte Kühlluftzuführung über dem Ofenaustragsbereich. In einem rechteckigen Schachtofen, wie beispielsweise der Schrägschachtofen, können durch Ansatzbildung im Schacht ungleichmäßige Schüttgutströme entstehen, die bei unveränderter Durchsatzleistung zu unterschiedlich erhöhten Austragstemperaturen führen. Um dieses zu vermeiden, erhält jede Austragsschleuse über die Regelklappe eine geregelte Kühlluftzufuhr, die manuell oder über Thermofühler eingestellt werden kann.

Ein anderes bevorzugtes Merkmal des Schrägschachtofens besteht darin, daß im oberen Bereich der Kühlzone in den Absaugleitungen Regelklappen mit um 90° gegeneinander versetzter Klappenstellung, angeordnet sind und durch ein Stellgerät betätigt werden können. Dadurch wird eine wechselseitige Kühlluftabsaugung, d. h. mit doppelter Strömungsgeschwindigkeit erreicht.

Ein anderes Merkmal des Schrägschachtofens besteht darin, daß die für die Festbrennstoffverbrennung benötigte Luft durch oberhalb der Brenner angeordnete Öffnungen in die Brennkammern gelangt. Die Positionierung wurde so gewählt, daß diese Luft direkt unterhalb des Bogengewölbes eingeleitet wird und dadurch dieses vor einer überhöhten Wärmebeanspruchung schützt. Diese Anordnung erlaubt ferner einen höheren Brennstoffeinsatz zugunsten des über die Brenner eingesetzten Brennstoffes und damit eine Produktverbesserung aufgrund eines reduzierten Ascheanteiles.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung ist in Fig. 1 schematisch ein Schrägschachtofen zur Durchführung des geschilderten Verfahrens nach der Erfindung dargestellt.

Der Schrägschachtofen ist in fünf Bereiche unterteilt, der Vorwärmzone A, der Brennzone B, der Nachentsäuerungszone C, der Kühlzone D und dem Schleusenaustrag E. Beschickt wird der Ofen über die Gichtglocke 1 mit dem wärmemäßig zu behandelnden Produkt und einem zugemischten Festbrennstoffanteil. Die zusätzlich erforderliche und variable Restwärme wird in die untere 2 und obere 3 Brennkammer eingeführt. Nach dem erfolgten Durchlauf des Schüttgutes mit zwischenzeitlicher thermischer Behandlung wird das Fertigprodukt mittels einer Stößelbewegung 4 über Doppelschleusen 5 ausgetragen. Die für die Verbrennung benötigte Luft wird geregelt über Gebläse 6 oberhalb jeder der Schleusen 5 in dem unteren Bereich der Kühlzone D eingeführt, im oberen Teil des Kühlschachtes mittels Gebläse 7 abgesaugt und zusammen mit den über die Brenner 8 und 9 eingebrachten Brennstoffen in die Brennräume 2 und 3 geleitet.

Um eine gleichmäßige Kühlung des Austragproduktes zu erhalten erfolgt die Absaugung aus dem Kühlschacht wechselseitig durch das jeweilige Schließen bzw. Öffnen der Absperrklappen 10 und 11. Die für die Festbrennstoffverbrennung benötigte Luft wird ebenfalls über Gebläse 7 gesaugt und geregelt oberhalb der Brenner 8 und 9 durch gesonderte Öffnungen 12 und 13 dem Ofen zugeführt.

Bei temperaturmäßiger Überschreitung der Grenzbelastung des Gebläses 7 wird über Regelklappe 14 die Brenn- und Vorwärmzone umgangen und die Überschußluft über Leitung 15 mit Regelklappe 16 die Heißluft auf die kalte Steinschüttung geführt. Luft- und Verbrennungsgase verlassen über das ebenfalls regelbare Abgasgebläse 17 den Ofen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Brennen von stückigen oder körnigen Schüttgütern, wie Kalkstein, Dolomit oder sonstigen karbonatischen Gesteinen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine zwischen der Brennzone (B) und der Kühlzone (D) befindliche, Nachentsäuerungszone (C) nicht von Luft durchströmt wird, wobei,
• - der Ofendruck im Bereich der Heißluftabsaugung so eingeregelt wird, daß der Unterdruck am Ofenaustritt der Heißgasabsaugung gleich ist dem Unterdruck der unteren Brennzone (B).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die für die Verbrennung benötigte Luft geregelt über ein Gebläse (6) oberhalb jeder der Austragsschleusen (5) in den unteren Bereich der Kühlzone (D) eingeführt wird,
• - im oberen Teil der Kühlzone (D) mittels Gebläse (7) abgesaugt und zusammen mit den über die Brenner (8) und (9) eingebrachten Brennstoffen in die Brennräume (2) und (3) geleitet wird und
• - die für den Festbrennstoff benötigte Sekundärverbrennungsluft oberhalb der Brenner (8) und (9) durch die Öffnungen (12) und (13) eingeleitet wird und
• - die für die Verbrennung nicht benötigte heiße Kühlluft (Überschußluft) an der Nachentsäuerungszone (C) und Brennzone (B) vorbei im Gleichstrom auf das zu behandelnde Produkt geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verbrennungsgase der unteren Brennzone (B) im Gleichstrom zur Schüttgutbewegung gezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftabsaugung am Beginn der Kühlzone (D) wechselseitig zum Ofen in einem bestimmten Zeittakt, vorzugsweise zwischen 10 und 30 min, oder durch Vorgabe einer Grenztemperatur erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen Heißlufttemperatur geregelt soviel Frischluft über die Regelklappe (14) auf die Heißluftventilatoren (7) zugeführt wird, daß die gewünschte Temperatur konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlluftgebläse (6), Heißluftgebläse (7) und Abgasgebläse (17) regelbar sind.

7. Schrägschachtofen zum Brennen von stückigen oder körnigen Schüttgütern, wie Kalkstein, Dolomit oder sonstigen karbonatischen Gesteinen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen der Brennzone (B) und der Kühlzone (D) eine Nachentsäuerungszone (C) angeordnet ist,
• - sich unterhalb jeder der Austragsschleusen (5) ein Kühlluftgebläse (6) befindet,
• - im oberen Bereich der Kühlzone (D) in den Absaugleitungen Regelklappen (10) und (11) mit um 90° gegeneinander versetzter Klappenstellung aufweisen, angeordnet sind und durch ein Stellgerät betätigt werden und
• - die für die Feststoffverbrennung benötigte Luft durch oberhalb der Brenner (8) und (9) angeordnete Öffnungen (12) und (13) in die Brennkammern (2) und (3) gelangen.