CH652483A5

CH652483A5 - Lime kiln provided with devices for channelling the heat to the interior

Info

Publication number: CH652483A5
Application number: CH1038/82A
Authority: CH
Inventors: Franco Accinelli
Original assignee: Franco Accinelli
Priority date: 1981-02-20
Filing date: 1982-02-20
Publication date: 1985-11-15
Also published as: IT8119910A0; GR75899B; PT74419A; IT1135580B; PT74419B

Abstract

The lime kiln is provided with devices for channelling the heat to the interior and with arch bridges, and said devices for channelling the heat comprise gasification chambers (1) having their outlet mouths (3) arranged in alignment and below the arch bridges (4), and the inlet mouths (5) provided with collectors (6), into which lead both the pipe for feeding fuel (10) and air (7) to the burners (8) and the pipes for feeding recycled gas (9) arranged downstream of said burners (8). <IMAGE>

Description

La presente invenzione si riferisce ad un forno a calce provvisto di dispositivi di canalizzazione del calore all'interno. Sono attualmente noti diversi sistemi o dispositivi atti a consentire la migliore distribuzione possibile del calore all'interno dei forni a calce, in corrispondenza della zona di cottura. The present invention relates to a lime oven equipped with heat channeling devices inside. Various systems or devices are currently known which are capable of allowing the best possible distribution of heat within the lime kilns, in correspondence with the cooking zone.

A questo scopo, nei forni a calce di tipo a tino, ad anello e simili sono stati adottati i così detti «ponti» che servono a creare, al di sotto del materiale da cuocere che scende verso il basso, una zona di combustione in cui la temperatura risulti distribuita uniformemente. Il calore prodotto dalla combustione fuoriesce lateralmente dalle zone coperte e successivamente si distribuisce nel materiale da cuocere. In alcuni casi, con detti ponti, si è notato che la distribuzione della temperatura attraverso le pietre calcaree da cuocere non risultava soddisfacentemente uniforme e le temperature raggiungevano dei valori tali da essere pericolosi per le strutture refrattarie. For this purpose, the so-called "bridges" have been adopted in the lime-type, ring-type and similar kilns which serve to create, below the material to be cooked that goes downwards, a combustion zone in which the temperature is evenly distributed. The heat produced by combustion comes out laterally from the covered areas and is subsequently distributed in the material to be cooked. In some cases, with said bridges, it has been noted that the temperature distribution across the limestone to be fired was not satisfactorily uniform and the temperatures reached values that were dangerous for refractory structures.

Per migliorare dette condizioni sono stati studiati dei dispositivi di comando dei bruciatori per combustione a nafta o a gas, dove i bruciatori vengono riuniti a coppie e il loro rendimento termico viene comandato alternativamente fra un minimo ed un massimo. La somma delle quantità di miscela insufflata dai due bruciatori è costante nel tempo, mentre il flusso di gas risultante oscilla alternativamente creando la compensazione di temperatura tra i bruciatori. To improve these conditions, control devices for oil or gas combustion burners have been studied, where the burners are combined in pairs and their thermal efficiency is controlled alternately between a minimum and a maximum. The sum of the quantities of mixture blown by the two burners is constant over time, while the resulting gas flow fluctuates alternately creating the temperature compensation between the burners.

Un altro metodo è costituito dal fatto che i bruciatori, 5 posizionati al di sotto dei ponti, oltre che bruciare completamente il combustibile, orientano i gas saldi verso il basso del forno allo scopo di contenere la temperatura entro i limiti desiderati evitando che essa sia troppo elevata verso la zona alta del forno, il che provocherebbe precottura del io pietrame calcare da trattare. Another method is constituted by the fact that the burners, 5 positioned under the bridges, in addition to completely burning the fuel, direct the solid gases towards the bottom of the oven in order to keep the temperature within the desired limits avoiding that it is too much raised towards the upper zone of the furnace, which would cause pre-firing of the limestone stones to be treated.

Alcuni di detti dispositivi di uniformazione delle temperature, pur avendo dato dei buoni risultati, presentano però alcune difficoltà di conduzione e richiedono notevole qualificazione del personale. Some of said temperature uniforming devices, although having given good results, however, present some operating difficulties and require considerable personnel qualification.

15 In particolare l'alta automazione e strumentazione di regolazione dei bruciatori costituiscono un discreto impegno nella condotta di questi forni, e di conseguenza un sensibile aumento delle spese d'esercizio dovute anche alla maggior manutenzione, anche se compensati dal basso consumo di 20 combustibile e dall'alta qualità del prodotto. 15 In particular, the high automation and regulation instruments of the burners constitute a discreet commitment in the conduct of these ovens, and consequently a significant increase in operating expenses also due to the greater maintenance, even if compensated by the low consumption of 20 fuel and from the high quality of the product.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un forno a calce che consenta di ovviare ai suddetti inconvenienti. The object of the present invention is to provide a lime kiln which allows to overcome the above mentioned drawbacks.

Più in particolare scopo della presente invenzione è quel-25 lo di realizzare un forno a calce che consenta di garantire una buona uniformità di temperatura in ogni punto della zona di cottura del pietrame calcare, che non richiede l'applicazione di particolari dispositivi di raffreddamento e che consenta una sostanziale diminuzione dei consumi di com-30 bustibile. More specifically, the object of the present invention is to provide a lime kiln which allows to guarantee a good temperature uniformity in every point of the firing zone of the limestone, which does not require the application of particular cooling devices and which allows a substantial decrease in fuel consumption.

Altro scopo è quello di realizzare un forno a calce di struttura molto semplice ed economica, che non richieda particolari interventi di manutenzione e che sia di facile ed economica applicazione. Another object is to provide a lime oven with a very simple and economic structure, which does not require particular maintenance interventions and which is easy and economic to apply.

35 È stato ora trovato, e forma oggetto della presente invenzione, che questi ed altri scopi sono conseguiti mediante un forno a calce provvisto di dispositivi di canalizzazione del calore all'interno e di ponti ad arco, in cui detti dispositivi di canalizzazione del calore comprendono camere di 40 gasificazione aventi le bocche di uscita disposte in allineamento e al di sotto dei ponti ad arco e le bocche di ingresso munite di collettori a cui fanno capo sia tubazioni di alimentazione del combustibile e di aria per i bruciatori che, tubazioni di alimentazione di gas di riciclo, poste a valle 45 di detti bruciatori. 35 It has now been found, and forms the subject of the present invention, that these and other objects are achieved by means of a lime kiln provided with internal heat channeling devices and arched bridges, wherein said heat channeling devices comprise 40 gasification chambers having the outlets arranged in alignment and below the arched bridges and the inlets equipped with manifolds to which both the fuel and air supply pipes for the burners and the supply pipes of recycled gases, located downstream 45 of said burners.

Allo scopo di rendere maggiormente chiara la comprensione della presente invenzione, se ne farà ora una descrizione dettagliata di una sua particolare realizzazione, data unicamente a titolo esemplificativo e non limitativo, con riso ferimento agli allegati disegni, in cui In order to clarify the understanding of the present invention, a detailed description of a particular embodiment thereof will now be made, given only by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which

— la fig. 1 rappresenta una sezione longitudinale, parziale, di un forno a calce, eseguita in corrispondenza di una camera di gasificazione, - fig. 1 represents a partial longitudinal section of a lime kiln, carried out in correspondence with a gasification chamber,

— la fig. 2 rappresenta una sezione trasversale, eseguita 55 secondo la linea I-I délai fig. 1, - fig. 2 represents a cross section, taken 55 along the line I-I of fig. 1

— la fig. 3 rappresenta una parziale sezione orizzontale di un forno eseguita al di sopra dei ponti e delle camere di gasificazione, e - fig. 3 represents a partial horizontal section of an oven made above the bridges and gasification chambers, and

— la fig. 4 rappresenta una parziale sezione longitudi-60 naie di insieme della zona dei ponti ad arco e delle camere di gasificazione, ossia della zona di cottura del pietrame calcare. - fig. 4 represents a partial section along the whole area of the area of the arched bridges and of the gasification chambers, that is, of the firing area of the limestone.

Con riferimento alle suddette figure, le camere di gasificazione 1 sono realizzate sulle pareti esterne 2 del forno 65 in modo che le loro bocche di uscita 3 risultino allineate con i ponti ad arco 4 e al di sotto di esse. Le bocche di ingresso 5 delle camere di gasificazione 1 sono munite di collettori miscelatori 6 a cui fanno capo sia le tubazioni With reference to the aforesaid figures, the gasification chambers 1 are made on the external walls 2 of the oven 65 so that their outlet ports 3 are aligned with and below the arched bridges 4. The inlets 5 of the gasification chambers 1 are equipped with mixing manifolds 6 to which both the pipes belong

di alimentazione del combustibile 10 e di aria 7, con relativi bruciatori 8, sia le tubazioni di alimentazione di gas di riciclo 9. for feeding the fuel 10 and air 7, with relative burners 8, and the supply pipes for recycling gas 9.

La gasificazione del combustibile, che nel caso specifico è costituito da nafta, avviene sostanzialmente in due fasi: The gasification of the fuel, which in this specific case consists of naphtha, takes place substantially in two stages:

— la prima consiste nella combustione parziale della nafta in forte difetto di aria con produzione di anidride carbonica, di acqua e carbonio libero. Ciò viene ottenuto miscelando alla nafta un volume ridotto di aria, il cui contenuto di 02 corirsponde a circa dello stechiometrico; - the first consists in the partial combustion of naphtha in a strong defect of air with the production of carbon dioxide, water and free carbon. This is obtained by mixing a small volume of air with naphtha, the content of which 02 corresponds to approximately stoichiometric;

— nella seconda fase si ha una forte riduzione di anidride carbonica e scomposizione in ossido di carbonio e contemporanea decomposizione dell'acqua ancora a ossido di carbonio e idrogeno. - in the second phase there is a strong reduction of carbon dioxide and decomposition in carbon monoxide and simultaneous decomposition of the water still in carbon monoxide and hydrogen.

Ciò avviene mediante l'immissione di gas di riciclo, avente un contenuto di C02 di circa il 30% proveniente a monte della combustione. This occurs through the introduction of recycled gas, having a C02 content of about 30% coming upstream of the combustion.

Trascurando per semplicità, dato il modesto valore, le percentuali di 02 e CO+H2 contenuto nei gas di riciclo, la composizione dei gas in uscita dalle camere di gasificazione 1, espressa su campione secco, è all'incirca la seguente: - Neglecting for simplicity, given the modest value, the percentages of 02 and CO + H2 contained in the recycled gases, the composition of the gases leaving the gasification chambers 1, expressed on a dry sample, is roughly the following: -

C02 = 6,1% C02 = 6.1%

N2 = 58,5% N2 = 58.5%

CO = 24,9% CO = 24.9%

H2 = 10% H2 = 10%

Questi gas, che hanno un potere calorifico di circa 1100 Kcal/Nmc, entrano nel forno a circa 800°C, percorrendo gli spazi vuoti Ile uscendone lateralmente secondo il senso delle frecce 13, si miscelano con l'aria secondaria preriscaldata che proviene dalla parte bassa del forno (indicata con le frecce 16), completando la propria combustione ed elevando la temperatura nelle zone 15, lateralmente ai ponti ad arco 4, a circa 1100-1200°C. These gases, which have a calorific value of about 1100 Kcal / Nmc, enter the oven at about 800 ° C, traveling through the empty spaces Ile and coming out laterally according to the direction of the arrows 13, mix with the preheated secondary air coming from the part low of the oven (indicated with arrows 16), completing its combustion and raising the temperature in areas 15, laterally to the arched bridges 4, at about 1100-1200 ° C.

Per chiarezza, dette zone vuote o canali, sono state raffigurate nelle figg. 1 e 2 delimitate approssimativamente con le linee discontinue 12 e rappresentano, sostanzialmente, lo spazio non invaso dal pietrame calcare che scende lungo il forno 2, deviato dai suddetti ponti ad arco 4 (indicato con le frecce 20). For clarity, said empty areas or channels have been shown in figs. 1 and 2 delimited approximately with the discontinuous lines 12 and represent, substantially, the space not invaded by the limestone stones that descends along the furnace 2, deflected by the aforementioned arch bridges 4 (indicated with arrows 20).

Da quanto detto sopra si può intuire che il procedimento permette una maggiore distribuzione del calore prodotto dalla combustione nella sezione interna, ossia nella zona di cottura del CaC03, con minori temperature localizzate, in quanto, gasificando il combustibile nelle camere esterne 1, si produce un volume di fluidi nettamente superiore a quel652483 From the above it can be understood that the process allows a greater distribution of the heat produced by combustion in the internal section, i.e. in the cooking zone of CaC03, with lower localized temperatures, since, by gasifying the fuel in the external chambers 1, a significantly higher volume of fluids than 652483

lo che si ottiene nei forni tradizionali e con temperature inferiori e più uniformi. which is obtained in traditional ovens and with lower and more uniform temperatures.

Inoltre, la reazione di combustione si svolge lateralmente ai ponti ad arco 4 per cui sotto di essi la temperatura risulta più bassa e quindi meno pericolosa per il refrattario. Furthermore, the combustion reaction takes place laterally to the arch bridges 4 so that below them the temperature is lower and therefore less dangerous for the refractory.

Come si nota dalle figure allegate, e in particolare dalla fig. 3, il forno 2 è realizzato a sezione quadrangolare, diviso in due metà da un setto centrale 14. As can be seen from the attached figures, and in particular from fig. 3, the oven 2 is made of a quadrangular section, divided into two halves by a central septum 14.

Detto setto 14, oltre a costituire una valida struttura di supporto per una delle estremità dei ponti ad arco 4, consente di evitare le canalizzazioni locali verticali che si formano inevitabilmente nei forni a sezione unica ed eccessivamente larga. Said septum 14, in addition to constituting a valid support structure for one of the ends of the arched bridges 4, allows to avoid the local vertical channels which inevitably form in the ovens with a single and excessively large section.

Esiste la possibilità di applicazione di questo sistema anche su forni aventi sezione differente, ad esempio circolare. In questo caso è sufficiente predisporre un solo ponte 4, con andamento diametrale, ancorato alle estremità, al di sopra di due bocche di uscita 3, di altrettante camere di gasificazione 1, diametralmente opposte. The possibility of applying this system also exists on ovens having different sections, for example circular. In this case, it is sufficient to provide a single bridge 4, with a diametrical course, anchored at the ends, above two outlet ports 3, of as many diametrically opposite gasification chambers 1.

U flusso dì calore fuoriuscente da dette bocche risulta sufficiente per mantenere alle condizioni sopra descritte le zone limitrofe a detto ponte, mentre nelle altre zone ad andamento circolare saranno poste altre bocche di uscita 3, direttamente sfociami nel forno. The flow of heat escaping from said vents is sufficient to maintain the areas adjacent to said bridge under the conditions described above, while other outlets 3 will be placed in the other circular areas, directly flowing into the oven.

Analogamente alla conformazione dei forni attualmente noti, anche quelli realizzati secondo la struttura e i dispositivi del presente trovato sono preferibilmente dotati di almeno due livelli di camere di gasificazione contrapposte, Similarly to the shape of the currently known ovens, also those made according to the structure and devices of the present invention are preferably equipped with at least two levels of opposite gasification chambers,

atte a costituire ima zona sufficientemente alta all'interno dei forni per la perfetta e completa dissociazione del carbonato di calce, tuttavia, in caso di produzioni limitate, un livello di camere di gasificazione con relativi archi può essere sufficiente. suitable to constitute an area sufficiently high inside the furnaces for the perfect and complete dissociation of the lime carbonate, however, in the case of limited production, a level of gasification chambers with relative arches may be sufficient.

A titolo indicativo si fa notare che i forni muniti dei dispositivi illustrati e descritti in precedenza, a pari caratteristiche costruttive rispetto a quelli noti, oltre a garantire un notevole risparmio di combusibile dovuto anche ad una uniforme distribuzione delle temperature di cottura, permettono di aumentare notevolmente la produzione di calce avente ottime caratteristiche, di ridurre notevolmente i consumi specifici e di impiegare calcare di pezzature notevolmente inferiori a quelli impiegabili nei forni da calce verticali di tipo tradizionale. By way of illustration, it should be noted that ovens equipped with the devices illustrated and described above, with the same construction characteristics as those known, as well as guaranteeing significant savings in fuel due also to a uniform distribution of the cooking temperatures, allow to increase significantly the production of lime with excellent characteristics, to significantly reduce specific consumption and to use limestone of considerably smaller sizes than those that can be used in traditional vertical lime kilns.

Dette sostanziali differenze, nelle più recenti realizzazioni di forni muniti dei particolari accorgimenti di regolazione dei fuochi, accennati precedentemente, risultano più contenute, ma ciò è stato ottenuto a discapito dei costi di realizzazione e di manutenzione, sensibilmente più elevati. Said substantial differences, in the most recent constructions of ovens equipped with the particular devices for adjusting the burners, mentioned above, are more contained, but this has been achieved at the expense of the significantly higher construction and maintenance costs.

3 3

s io yes me

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

V V

2 fogli disegni 2 drawings sheets

Claims

652483

1. Lime furnace equipped with internal heat channeling devices and arched bridges (4) wherein said heat channeling devices comprise gasification chambers (1) having the outlet ports (3) arranged in alignment and under arched bridges (4)

and the inlets (5) equipped with manifolds (6) to which both fuel supply pipes (10) and air (7) for the burners (8) and recycled gas supply pipes ( 9) located downstream of said burners (8).

Lime oven according to claim 1, characterized in that the gasification chambers (1) are made on its external walls (2).

2

Lime oven according to claim 1, characterized in that it has a quadrangular section and the heat channeling devices are applied in an opposite position.

Lime kiln according to claim 1, characterized in that the heat channeling devices are applied, in a radial position, and the kiln has a circular section crossed by a single arch bridge (4) per level with a course diametrical, anchored at the ends above two outlet ports (3) of as many gasification chambers (1), diametrically opposite.

Lime oven according to claim 1, characterized in that the fuel supply pipes (10) with relative burners (8) and air pipes (7), and the recycle gas supply pipes (9), enter communicating with each other at the collectors (6), facing the inlets (5) of the gasification chambers (1).

Lime oven according to claim 3, characterized in that it comprises a vertical part (14) arranged centrally to the oven on which the arched bridges (4) anchor, as well as on the external walls (2) of the oven itself, below which the outlet ports (3) of the gasification chambers (1) open.

Lime kiln according to claim 6, characterized in that the arched bridges (4) and the central vertical wall (14) divide the passage area of the kiln into zones (15) with substantially equivalent surfaces.