CH657843A5

CH657843A5 - Verfahren zum brennen und sintern von stueckigem gut, insbesondere von kalkstein oder dolomit, sowie ringschachtofen zu seiner durchfuehrung.

Info

Publication number: CH657843A5
Application number: CH8133/81A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Dipl-Ing Beckenbach; Helmuth Beckenbach
Original assignee: Beckenbach Ulrich
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1986-09-30
Also published as: DE3140582A1; JPS6316033B2; US4431407A; ZA818748B; JPS5864482A; CA1167256A; FR2514341A1; DE3140582C2; ATA534781A; FR2514341B1; AT379131B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, insbesondere Kalkstein oder Dolomit, in einem Schachtofen, bei dem das Gut nacheinander 30 eine Vorwärmzone, eine einen unteren und einen oberen Bereich aufweisende Brennzone und eine Kühlzone durchwandert und bei dem am oberen Ende der Kühlzone von unten nach oben im Gegenstrom durchströmende Kühlluft zusammen mit in der Brennzone im Gleichstrom abwärtsströmen-35 den Brenngasen abgesaugt und unter Zumischung von Brennstoff und Luft im unteren Brennzonenbereich in die Gutsäule eingeführt wird, in der sie teilweise aufwärts strömt und teilweise, abwärtsströmend, erneut der Absaugung am oberen Ende der Kühlzone zugeführt wird, wobei der Brennstoff den 40 den oberen Bereich der Brennzone aufwärts durchströmenden Brenngasen und den den unteren Bereich dieser Zone teilweise aufwärts und teilweise abwärts durchströmenden Brenngasen getrennt und in der Weise geregelt zugeführt wird, dass im oberen Brennzonenbereich und im unteren 45 Brennzonenbereich mit unterschiedlichem Luftüber- bzw. unterschuss und damit verbundener unterschiedlicher Temperatur gefahren werden kann, sowie einen Ringschachtofen zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, insbesondere Kalkstein oder Dolomit, mit einer Vorwärmzone, einer Brenn-so zone, in deren oberem Bereich einerseits und in deren unterem Bereich andererseits in zwei verschiedenen Ebenen jeweils in der Ofenwandung angeordnete, mit Brennstoff und Brennluft beaufschlagbare Brenner aufweisende Brennkammern vorgesehen sind, einer an die Brennzone anschliessenden Kühlzone 55 mit unterer Kühlluftzuführung und einem oben geschlossenen, zwischen seiner äusseren Umfangswand und der Ofeninnenwandung einen Ringschacht bildenden Schachteinsatz, dessen unteres Ende in der Kühlzone und dessen oberes Ende oberhalb der oberen Brennerebene liegt, wobei am oberen 60 Ende der Kühlluftzone Kühlluft zusammen mit den den unteren Bereich der Brennzone im Gleichstrom abwärts durchströmenden Brenngasen über Umwälzgas-Öffnungen in den Einsatzinnenraum eintritt und aus diesem unter Zumischung von Brennstoff und Luft den Brennkammern der unteren 65 Brennerebene zuführbar ist, zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS12 81 111 sind ein Verfahren sowie ein Ringschachtofen der vorstehend beschriebenen Art bekannt,

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bei denen im unteren Teil des unteren Brennzonenbereiches mit Umwälzung von Gasen gearbeitet und der Brennstoff den den oberen Bereich der Brennzone aufwärts durchströmenden Brenngasen und den unteren Bereich dieser Zone teilweise aufwärts und teilweise abwärts durchströmenden Brenngasen getrennt und so geregelt zugeführt wird, dass im oberen Brennzonenbereich zur intensiven Entsäuerung des Gutes bei geringem Luftüberschuss und hoher Temperatur und im unteren Brennzonenbereich zur restlichen Entsäuerung bei grossem Luftüberschuss mit niedriger Temperatur gefahren wird.

Es hat sich gezeigt, dass mittels eines derartigen Verfahrens und eines so ausgebildeten Ringschachtofens sehr schwefelarmes gebranntes Gut, insbesondere sehr schwefelarmer Kalk, wie er von vielen Verbrauchern, so vor allem von der Stahlindustrie, gefordert wird, nicht erzeugt werden kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und den Ringschachtofen der gattungsgemässen Art dahingehend weiterzubilden, dass äusserst schwefelarmes gebranntes Gut erhalten werden kann.

Erfmdungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gattungsgemässen Art durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, dass das Mengenverhältnis von innerhalb der Kühlzone einerseits und am oberen Ende der Kühlzone andererseits abgeführter Kühlluft zur Einstellung des CO-Gehaltes im oberen Brennzonenbereich einstellbar ist. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die dem unteren und/oder oberen Brennzonenbereich zugeführte Zuführluft zumindest teilweise aus Ofenabgasen besteht.

Weiterhin kann der Frischluft- und Ofenabgasanteil der Zuführluft zur Einstellung des CO-Gehaltes im unteren Brennzonenbereich einstellbar sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Ringschachtofens ist gekennzeichnet durch Injektoren zum Absaugen der den oberen Abschnitt des Schachteinsatzes aufwärts durchströmenden, aus Rest-Kühlluft und innerhalb des eine reduzierende Atmopshäre aufweisenden unteren Brennzonenbereiches unterstöchiometrisch verbrannten Brenngasen der unteren Brennerebene bestehenden Gase und Einführen derselben in die Brennkammern der unteren Brennkammerebene, wobei diesen Injektoren als Treibmittel ein verdichtetes, vorgewärmtes, in seiner Zusammensetzung steuerbares Gemisch aus am oberen Ende des Schachtofens abziehbaren Ofenabgasen, und Frischluft zuführbar ist.

Weiterhin wird ein Ringschachtofen vorgeschlagen, welcher gekennzeichnet ist durch einen Rekuperator zum Vorwärmen des Gemisches aus Ofenabgasen und Frischluft vor dem Aufgeben in die Injektoren der unteren Brennkammergruppe. Dabei kann vorgesehen sein, dass zwischen den Rekuperator und die Injektoren eine Ringleitung geschaltet ist.

Der erfindungsgemässe Ringschachtofen kann sich weiterhin dadurch auszeichnen, dass der Rekuperator von einem Teil der Ofenabgase durchströmt ist.

In weiterer Ausbildung des Ringschachtofens kann auch vorgesehen sein, dass das Verhältnis von über die Kühlluftöffnungen einerseits und über die Umwälzluftöffnung andererseits abgesaugter Kühlluft einstellbar ist.

Während bei dem gattungsgemässen Ringschachtofen im unteren Brennzonenbereich, also im Bereich der unteren Brennkammerebene, der Brennstoff mit Luftüberschuss verbrannt wird, hingegen in der oberen Brennkammerebene unterstöchiometrisch, wird beim erfindungsgemässen Vorgehen umgekehrt vorgegangen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es gelingt, beispielsweise einen hohen Anteil von Schwefel aus schwefelhaltigem Kalkstein während des Brennprozesses auszutreiben, wenn im unteren Teil der

Brennzone beispielsweise eines Schachtofens eine reduzierende Atmosphäre vorliegt. Das bekannte Verfahren wird also bei der Erfindung dadurch geradezu umgekehrt, dass die unteren Brennkammern unterstöchiometrisch betrieben wer-5 den, mit daraus resultierendem Luftüberschuss im Bereich der oberen Brennkammern. Durch die reduzierende Fahrweise der unteren Brennkammern wird eine reduzierende Ofenatmosphäre bewirkt, die sich innerhalb des Ringschachtes, sofern ein Ringschachtofen verwendet wird, vom Eintritt der 10 Umwälzgase in den Schachteinsatz bis zur Ebene der oberen Brennkammern erstreckt. Eine derartige reduzierende, keinen Sauerstoff enthaltende Atmosphäre, mit den hierdurch in der beschriebenen Weise erzielbaren Vorteilen, lässt sich bei den bisher bekannten Verfahren und Schachtöfen nicht erreichen. i5 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen näher erläutert.

Dabei zeigt die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Ringschachtofens im Längsschnitt entlang der Ofenlängs-20 achse.

Wie die Zeichnung zeigt, weist der Ringschachtofen von oben nach unten eine Vorwärmzone 10, in die das zu brennende Gut über eine Aufgabeeinrichtung 12,eingebbar ist,

eine aus einem oberen Brennzonenbereich 14 und einem unte-25 ren Brennzonenbereich 16 bestehende Brennzone sowie eine Kühlzone 18 auf. Ein Schachteinsatz 20 ist innerhalb des Ringschachtofens in der prinzipiell aus der DE-PS 12 81 111 bekannten Weise abgestützt. Zwischen der Umfangswand 22 des Schachteinsatzes 20 und der Innenwandung 24 des äusse-30 ren Ofenmantels ist ein Ringschacht 26 gebildet, in welchem das zu brennende Gut den Ofen von oben nach unten durchwandert. Der Schachteinsatz 20 ist an seinem unteren Ende durch eine Bodenwand 28 und oben durch eine z.B. konisch ausgebildete Abdeckung 30 verschlossen. Weiterhin ist der 35 Schachteinsatz 20 durch eine Querwand 32 in einen unteren Abschnitt 34 und einen oberen Abschnitt 36 unterteilt. Der Ringschacht 26 steht mit dem unteren Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 über Kühlluftöffnungen 38 in Verbindung, während eine Verbindung zwischen dem Ringschacht 40 26 und dem oberen Abschnitt 36 des Schachteinsatzes 20 an einer höher gelegenen Stelle durch Umwälzgasöffnungen 40 gebildet ist.

Aus dem unteren Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 führt eine Kühlluftleitung 42 über ein Gebläse 44 zu einer 45 Ringleitung 46, aus der die vorzugsweise gas- oder ölbeauf-schlagten Brenner oberer Brennkammern 48 einer oberen Brennkammerebene mit Luft beaufschlagbar sind, wobei den Brennkammern der genannte Brennstoff über Verbrennungseinrichtungen 50 zugeführt wird. Unteren Brennkammern 52 so wird Brennstoff über Verbrennungseinrichtungen 54 zugeführt. Injektoren 56 sorgen für die Umwälzung der in die Umwälzgasöffnungen 40 eintretenden Gase. Aus dem oberen Abschnitt 36 des Schachteinsatzes 20 herausführende Austrittskanäle 60 münden in die Injektoren 56 ein. Ein Rekuperator ss 64 durchsetzt eine in eine Ringleitung 62 mündende Leitung 66, die aus einem Kompressor 68 beaufschlagbar ist, der mit einer Frischluftzuführung 70 und einer Abgaszuführleitung 72 in Verbindung steht. Weiterhin lässt die Zeichnung eine am oberen Ende der Vorwärmzone 10 aus dem Ringschacht-60 ofen herausführende Ofenabgasleitung 74 erkennen, die zusammen mit einer Rekuperatorleitung 76 in die Abgaszuführleitung 72 einmündet. Eine Abgasleitung 78 dient zum Ab-x führen der im Prozess nicht verbrauchten Abgase.

Der vorstehend beschriebene Ringschachtofen arbeitet bei 65 der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wie folgt:

Ein wesentlicher Teil der im Ringschacht 26 innerhalb der Kühlzone 18 aufwärtsströmenden Kühlluft wird über die

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Kühlluftöffnungen 38 mittels des Gebläses 44 in den unteren Ein Anteil des gesamten Ofenabgases, welches aus den aus

Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 und alsdann aus dem dem Ofen über die Ofenabgasleitung 74 und aus dem Rekupe-Ringschachtofen abgesaugt und den oberen Brennkammern rator 64 über die Rekuperatorleitung strömenden, in an sich 48 über die Ringleitung 46 gleichmässig zugeführt. Der rest- bekannter Weise zusammengesetzten Ofenabgasen besteht, liehe Teil der Kühlluft strömt im Ringschacht 26 weiter nach 5 strömt über die Abgaszuführleitung 72 in den Verdichter oder oben und gelangt nach Eintritt in die Umwälzgasöffnungen Kompressor 68. Dort wird dieser Ofenabgasanteil zusammen 40 in an sich bekannter Weise in die unteren Brennkammern mit mehr oder weniger grosser, entsprechend angepasster 52, wo daher jetzt, infolge der im Vergleich zu dem aus der Frischluftmenge, die aus der Frischluftzuführung 70 stammt, DE-PS 12 81 111 bekannten Verfahren stark verringerten ein- verdichtet, im Rekuperator 64 vorgewärmt und alsdann in die tretenden Kühlluftmenge, eine reduzierende, d.h. keinen Sau- 10 Ringleitung 62 eingeführt, von wo aus dann die einzelnen In-erstoff enthaltende Atmosphäre erzielt wird, die sich inner- jektoren 56 beaufschlagt werden. Die für die Rückführung halb des Ringschachtes so fortpflanzt, dass sie sich in diesem und den beschriebenen erfindungsgemässen Ofenprozess von den Umwälzgasöffnungen 40 bis etwa zur Ebene der obe- nicht benötigten Ofenabgase, welche die eigentlichen Abgase ren Brennkammern 48 erstreckt. Diese reduzierende Atmo- des Ofens darstellen und diesen über die Abgasleitung 78 ver-sphäre wird noch dadurch einstellbar verstärkt, dass die In- 15 lassen, enthalten einen erhöhten Anteil an Kohlendioxid, wie jektoren 56 nicht mehr, wie bislang üblich, ausschliesslich mit er sich mittels des bisher bekannten Verfahrens im bekannten Frischluft als Treibmittel, sondern aus der Ringleitung 62 mit Ringschachtofen, insbesondere dem in der DE-PS 12 81 111 anteiligem Ofenabgas und je nach Erfordernis mit mehr oder beschriebenen, nicht erzielen lässt. Hierdurch lässt die Erfin-weniger grossem steuerbaren Frischluftanteil beaufschlagt dung eine Nutzung des nunmehr erhöhten C02-Gehaltes in werden. Der CO-Anteil der Atmosphäre im Ringschachtofen 20 dem den Ringschachtofen über die Abgasleitung 78 verlassen-lässt sich in einem Bereich von etwa 0,5-5% CO in der Ofen- den Abgas, beispielsweise durch eine Sodafabrik, zu. atmosphäre bequem einstellen. Dies kann durch entsprechende Mengenbemessung des Frischluftzusatzes oder/und Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung durch Veränderung des Mengenverhältnisses von innerhalb sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfinder Kühlzone einerseits insgesamt strömender und am oberen 25 dung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombina-Ende der Kühlzone andererseits abgeführter Kühlluft ge- tionen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren ver-schehen. schiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, insbesondere Kalkstein oder Dolomit, in einem Schachtofen, bei dem das Gut nacheinander eine Vorwärmzone, eine einen unteren und einen oberen Bereich aufweisende Brennzone und eine Kühlzone durchwandert und bei dem am oberen Ende der Kühlzone von unten nach oben im Gegenstrom durchströmende Kühlluft zusammen mit in der Brennzone im Gleichstrom abwärtsströmenden Brenngasen abgesaugt und unter Zumischung von Brennstoff und Luft im unteren Brennzonenbereich in die Gutsäule eingeführt wird, in der sie teilweise aufwärts strömt und teilweise, abwärtsströmend, erneut der Absaugung am oberen Ende der Kühlzone zugeführt wird, wobei der Brennstoff den den oberen Bereich der Brennzone aufwärts durchströmenden Brenngasen und den den unteren Bereich dieser Zone teilweise aufwärts und teilweise abwärts durchströmenden Brenngasen getrennt und in der Weise geregelt zugeführt wird, dass im oberen Brennzonenbereich und im unteren Brennzonenbereich mit unterschiedlichem Luftüber- bzw. unterschuss und damit verbundener unterschiedlicher Temperatur gefahren werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Kühlzone im Gegenstrom durchströmenden Kühlluft vor dem oberen Ende der Kühlzone aus dem Schachtofen abgeführt und im oberen Brennzonenbereich unter Zumischung von Luft und Brennstoff in die Gutsäule eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis von innerhalb der Kühlzone einerseits und am oberen Ende der Kühlzone andererseits abgeführter Kühlluft zur Einstellung des CO-Gehaltes im unteren Brennzonenbereich einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem unteren und/oder oberen Brennzonenbereich zugeführte Zuführluft zumindest teilweise aus Ofenabgasen besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischluft- und Ofenabgasanteil der Zufuhrluft zur Einstellung des CO-Gehaltes im unteren Brennzonenbereich einstellbar ist.
5. Ringschachtofen zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, insbesondere Kalkstein oder Dolomit, mit einer Vorwärmzone, einer Brennzone, in deren oberem Bereich einerseits und in deren unterem Bereich andererseits in zwei verschiedenen Ebenen jeweüs in der Öfenwandung angeordnete, mit Brennstoff und Brennluft beaufschlagbare Brenner aufweisende Brennkammern vorgesehen sind, einer an die Brennzone anschliessenden Kühlzone mit unterer Kühlluftzuführung und einem oben geschlossenen, durch eine Querwandung in einen oberen und einen unteren Abschnitt unterteilten, zwischen seiner äusseren Umfangswand und der Ofeninnenwandung einen Ringschacht bildenden Schachteinsatz, dessen unteres Ende in der Kühlzone und dessen oberes Ende oberhalb der oberen Brennerebene liegt, wobei am oberen Ende der Kühlzone Kühlluft zusammen mit den den unteren Bereich der Brennzone im Gleichstrom abwärts durchströmenden Brenngasen über Umwälzgasöffnungen in den Einsatzinnenraum eintritt und aus diesem unter Zumischung von Brennstoff und Luft den Brennkammern der unteren Brennerebene zuführbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (34) des Schachteinsatzes (20) an seinem unteren Ende gegen den Ofeninnenraum (26) abgeschlossen ist; dass unterhalb der Umwälzgasöffnungen (40) innerhalb der Kühlzone eine den Ringschacht (26) mit dem Innenraum des unteren Abschnittes (34) des Schachteinsatzes (20) unterhalb der Querwand (32) verbindende Kühlluftöffnung (38) zum teilweisen Absaugen der Kühlluft vorgesehen ist: und dass die in den Innenraum des unteren Abschnittes

(34) des Schachteinsatzes (20) abgesaugte Kühlluft über ein Gebläse (44) und eine Ringleitung (46) den Brennkammern (48) der oberen Brennerebene zuführbar ist.
6. Ringschachtofen nach Anspruch 5, gekennzeichnet s durch Injektoren (56) zum Absaugen der den oberen Abschnitt (36) des Schachteinsatzes (20) aufwärts durchströmenden, aus Rest-Kühlluft und innerhalb des eine reduzierende Atmosphäre aufweisenden unteren Brennzonenbereiches (16) unterstöchiometrisch verbrannten Brenngasen der unteren io Brennerebene (52) bestehenden Gase und Einführen derselben in die Brennkammern (52) der unteren Brennkammerebene, wobei diesen Injektoren (56) als Treibmittel ein durch einen Kompressor (68) verdichtetes, vorgewärmtes, in seiner Zusammensetzung steuerbares Gemisch aus am oberen Ende i5 des Schachtofens abziehbaren Ofenabgasen und Frischluft zuführbar ist.
7. Ringschachtofen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Rekuperator (64) zum Vorwärmen des Gemisches aus Ofenabgasen und Frischluft vor dem Aufgeben auf

2o die Injektoren (56) der unteren Brennkammergruppe (52).
8. Ringschachtofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rekuperator (64) und die Injektoren (56) eine Ringleitung (62) geschaltet ist.

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