CN115151774A - 用于燃烧和/或煅烧块状物料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在具有井道(2)的竖炉(1)中燃烧特别是含有碳酸盐的材料的方法，其中所述材料通过材料入口(3)流入用于预热所述材料的预热区(21)、用于燃烧所述材料的燃烧区(20)和用于冷却经燃烧的材料的冷却区(22)中，流至材料出口(40)，其中，使冷却空气进入该冷却区(22)中，其中，废气经由废气出口(19)从井道(2)中排出，并且冷却空气通过冷却气体排放装置(29)从井道(2)排出，该冷却气体排放装置从冷却区(22)延伸到燃烧区(20)中，并从燃烧区(20)从井道(2)中延伸出去，其中，将通过废气出口(19)从井道(2)排出的废气至少部分地导入到燃烧区(20)中。

Description

用于燃烧和/或煅烧块状物料的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于利用竖炉燃烧和/或煅烧块状物料、尤其是石灰石或其它碳酸盐的设备和方法，所述竖炉具有至少一个燃烧区和冷却区。

背景技术

CH 378 217 A公开了一种具有燃烧区和冷却区的用于连续燃烧矿物材料的竖炉，其中燃烧区的热气体和燃烧物冷却空气通过在燃烧区和冷却区之间的过渡区域中形成的抽吸空间排出。

由DE 10 2010 060 866 B3公知一种石灰炉，其具有燃烧区，该燃烧区以其下端部伸入井道的冷却区。利用这种结构方式，仅可实现250t/d的最大生产率。然而，在石灰工业中，目前需要具有约400至600t/d的生产率的石灰竖炉。此外，期望具有高反应性的石灰，其中同时所产生的废气应具有高的CO2浓度，以便能够实现随后的封存。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉和方法，其使得能够在CO2离析的同时生产具有高反应性的石灰。

根据本发明，该目的通过具有方法独立权利要求1的特征的方法和通过具有设备独立权利要求7的特征的设备来解决。有利的扩展方案由从属权利要求得出。

根据一个方面，用于在具有井道的竖炉中燃烧特别是含有碳酸盐的材料的方法包括，使材料通过材料入口流入用于预热材料的预热区、用于燃烧材料的燃烧区以及用于冷却经燃烧的材料的冷却区，流至材料出口，其中冷却空气进入冷却区，并且废气通过废气出口从井道排出。冷却空气经由冷却气体排放装置从井道中排出，其中该冷却气体排放装置从冷却区延伸到燃烧区中，并且从燃烧区延伸到井道之外。经由废气出口从井道排出的废气至少部分地被引导到燃烧区中。

待燃烧的材料例如是粒状材料，特别是石灰石，其粒度为10至150mm、优选30至100mm、特别是40至80mm。废气优选具有至少30％至至少90％、优选至少35％至至少45％的CO₂份额，优选基于干燥的气体。

材料入口尤其布置在井道的上端部上。在材料的流动方向上，用于预热材料的预热区布置于燃烧区之前。预热区优选直接连接在将材料引入竖炉中的材料入口上，并且用于将材料预热到约600℃至800℃的温度。燃烧区优选直接连接在预热区上，并用于燃烧材料，其中优选将材料加热到约900℃至1800℃的温度。冷却区优选直接连接在燃烧区上，并且用于将经燃烧的材料冷却到例如100℃的温度。材料出口例如布置在连接在冷却区上的出口漏斗中，其中，材料出口例如具有转盘或推动台，以用于将材料从冷却区排出到出口漏斗中。冷却空气优选通过冷却空气入口吹入竖炉的冷却区中。冷却空气入口优选地布置在冷却区的井道壁中。

优选地，多个燃烧器、特别是燃烧器喷枪被布置在井道的燃烧区中。井道在燃烧区中尤其具有一个或多个燃烧室平面，燃烧室优选周向地围绕燃烧区和冷却气体排放装置布置在燃烧室平面中。优选地，在每个燃烧室中布置有燃烧器。同样可以设想，井道不具有燃烧室，而是具有多个侧燃烧器，这些侧燃烧器通过井道壁延伸到燃烧区中。侧燃烧器和/或燃烧室中的燃烧器优选地被设计成燃烧器喷枪，并且特别是管状地设计。其用于将燃料，优选还有氧化剂导入燃烧区。例如，井道在燃烧区中包括多个燃烧室和侧燃烧器。

废气出口优选地布置在井道的上部区域内，特别是预热区或燃烧区的上部区域内。

冷却气体排放装置的用于使冷却空气进入冷却气体排放装置的入口优选完全布置在冷却区内。特别地，入口设置在燃料管路下方，特别是设置在燃烧室和/或燃烧器喷枪到燃烧区的汇入部下方。冷却气体排放装置优选至少部分地布置在废气出口下方。用于将气体排出到设置在井道外部的冷却气体排放管路中的冷却气体排放装置的气体出口优选设置在燃烧区或预热区内。冷却空气优选地与来自燃烧区的废气一起通过冷却空气排放管路从井道中导出。

通过冷却气体排放装置的特殊构造和布置，能够简单地影响冷却气体排放。燃烧区中的气氛基本上仅通过位于燃烧区的最下部的材料与冷却区中的气氛分开。以过压引入燃烧区中的冷却气体原则上采取最小阻力的路径。通过例如设置在冷却气体排放管路中并作为活门或阀门调节的调节机构，可以非常简单地控制要排放的气体的量，从而例如所有冷却气体通过冷却气体排放装置排出，而不通过材料堆进入燃烧区。当然，通过调节机构的适当位置也可以仅将冷却气体的一部分量通过冷却气体排放装置排放，其余部分输送给冷却区。最后，原则上也可以设想，调节机构打开到这样的程度，使得一部分废气从燃烧区通过材料堆排出到冷却区中，并从那里通过冷却气体排放装置排出。

将经由废气出口从井道排出的废气至少部分引回到燃烧区中使得能够借助于排出的含CO2的废气加热燃烧区中的气氛。因此，优选地将纯CO2引入燃烧区中，并且确保废气具有非常高的CO2含量，例如大于90％。优选地，仅仅一部分废气，例如大约20％至50％，被再次供应到燃烧区，其中废气的剩余部分从竖炉中排出，并且例如被存储以用于随后的封存。

根据第一实施方式，在引入到燃烧区之前将废气供应给换热器。换热器例如是一种水冷式换热器。废气例如在引入到燃烧区之前供应给第一和第二换热器，其中第一换热器用于借助冷却水冷却废气，第二换热器用于借助经由冷却气体排放装置排出的气体加热废气。废气优选附加地借助于过滤器除尘。紧接第一换热器，废气优选至少部分地被排出并且优选被存储以用于进一步处理。在引入到燃烧区之前，废气例如仅输送给正好一个换热器，其中例如涉及用于借助经由冷却气体排放装置排出的气体加热废气的换热器。废气出口管路优选沿废气的流动方向在换热器、特别是用于借助通过冷却气体排放装置排出的气体加热废气的换热器之前具有鼓风机、特别是高压鼓风机，旋转活塞压缩机和/或螺旋压缩机。

借助于水冷运行的换热器例如仅布置在从废气出口管路分支的支路中，该支路用于从系统中导出废气。

冷却气体排放装置优选与用于引导从井道中排出的气体的冷却空气排放管路连接，并且其中，该冷却空气排放管路在气体的流动方向上具有换热器、优选前述的第二换热器、用于给冷却废空气除尘的过滤器和/或调节机构。换热器优选地利用来自废气出口管路的废气运行。此外，例如，冷却气体，如空气，被导入冷却空气排放管路。同样可以设想，冷却废空气不引导通过换热器，而是例如用于产生电流、干燥碾磨物料或用于加热目的。

根据另一实施方式，在燃烧区内部构造顺流燃烧区。在顺流燃烧区内部，气体优选在与材料流相同的方向上流过井道的燃烧区。除了顺流燃烧区之外，优选在燃烧区内还形成逆流燃烧区。在逆流燃烧区中，材料优选地与气流相反地流过井道。逆流燃烧区特别地构造在顺流燃烧区的上方并且优选地在燃烧区的燃烧器的上方。

根据另一实施方式，在竖炉内设置过压。过压例如为大约300mbar。为了产生过压，优选将冷却气体和氧化剂，如燃烧空气通过一个或多个鼓风机吹入竖炉中。

根据另一实施方式，将氧化剂、尤其富氧气体导入到燃烧区中。氧化剂例如是纯氧、空气、富氧空气或氧含量至少为90％的气体。氧化剂优选通过氧化剂管路被引导到燃烧区中。氧化剂管路优选至少部分地构成为围绕井道的环形管路。特别地，氧化剂管路是氧化剂喷枪，其延伸到竖炉的燃烧区中并且具有用于将氧化剂排出到燃烧区中的出口。优选地，氧化剂喷枪附接到燃烧器喷枪上或直接附接到燃烧器喷枪下方。同样可以设想，氧化剂喷枪延伸通过燃烧器喷枪。优选地，燃烧器喷枪被设计成使得氧化剂与燃烧空气和燃料一起流动通过燃烧器喷枪。

根据另一实施方式，在进入燃烧区之前，将氧化剂与废气混合。优选地，竖炉包括气体混合器，氧化剂和废气优选受调节地被引导到该气体混合器中。

本发明还包括用于燃烧特别是含有碳酸盐的材料的具有井道的竖炉，所述井道沿材料的流动方向具有材料入口、用于预热材料的预热区、用于燃烧材料的、具有用于将燃料引入到燃烧区中的至少一个燃料管路的燃烧区、具有冷却空气入口的用于冷却经燃烧的材料的冷却区、以及用于将材料从竖炉排出的材料出口，其中竖炉具有用于将废气从井道排出的废气出口。竖炉具有用于将冷却空气从井道排出的冷却气体排放装置，该冷却气体排放装置从冷却区延伸到燃烧区中，并且从燃烧区从井道中延伸出去。废气出口连接至燃烧区以将废气引回。

上述参照方法所说明的优点和实施方案在根据设备的对应方案中也适用于竖炉。

冷却气体排放装置优选居中地延伸穿过燃烧区。这使得可以均匀地燃烧存在于燃烧区中的材料，而冷却气体排放装置不会对燃烧过程产生负面影响。优选地，冷却气体排放装置在燃烧区的整个长度上延伸。所述冷却气体排放装置例如是具有尤其是圆形或有角的横截面的管或井道。

燃烧区优选至少部分地构造成圆环形的并且与冷却气体排放装置同心地设置。圆环的宽度例如为大约0.5m至2m、优选为1m。例如，燃烧区完全或部分地构造成空心圆柱体，其中，空心圆柱体的内部由冷却气体排放装置形成。优选地，冷却气体排放装置是封闭的，从而使得冷却气体排放装置在竖炉运行时形成无材料的空间。

冷却气体排放装置优选地与用于调节流过冷却气体排放装置的气体量的调节机构连接。调节机构例如是阀门或活门。这使得能够有针对性地通过冷却气体排放装置排出特定量的冷却废空气，其中例如冷却空气可以完全或部分地从冷却区中排出。在通过冷却气体排放装置从冷却区部分地排出冷却空气时，冷却空气的其余部分流入燃烧区中并且通过废气出口管路从井道中排出。

调节机构优选与传感器连接，该传感器构造和设置用于确定燃烧区和冷却气体排放装置之间的压差。竖炉优选地具有用于确定废气出口管路和/或冷却气体排放管路中的氧含量和/或CO2含量的另外的传感器。

调节机构尤其通过控制装置与用于确定压差和/或氧含量和/或CO2含量的传感器连接。控制装置这样构成，即其根据所确定的或希望的压差、氧含量和/或CO2含量控制调节机构。优选调节机构可以从打开位置运动到关闭位置，在打开位置中，调节机构几乎不缩窄或根本不缩窄冷却气体排放管路，在关闭位置中，没有气体可以流过冷却气体排放管路。控制装置优选无级地控制调节机构在关闭位置与打开位置之间的运动。传感器优选与控制装置这样连接，使得将所确定的压差、氧含量和CO2含量传递到控制装置。

根据一个实施方式，在燃烧区中形成至少一个燃烧室平面，在该燃烧室平面中布置有具有燃烧器的至少一个燃烧室，并且其中，在燃烧区中布置有至少一个额外的燃烧器，优选侧燃烧器，诸如燃烧器喷枪。

在井道的燃烧区中优选构造多个、尤其两个燃烧室平面，其中，在每个燃烧室平面中布置至少一个燃烧室。优选地，在燃烧室平面的每个燃烧室中安装有燃烧器。例如，燃烧器是大致水平地延伸到燃烧室中的燃烧器喷枪。优选地，在燃烧室平面内在两个相邻的燃烧室之间分别安置至少一个额外的燃烧器，特别是实施为燃烧器喷枪的侧燃烧器。例如，附件的燃烧器被可移位地安装在井道壁内，使得插入深度可以变化。附加的燃烧器优选完全在燃烧室的外部安装在燃烧区内。燃烧区例如不具有燃烧室，而是仅具有优选构造为燃烧器喷枪的侧燃烧器。燃烧区优选地具有一个或多个、特别是两个燃烧器平面，在所述燃烧器平面中分别布置例如不同插入深度的多个侧燃烧器、特别是燃烧器喷枪。燃烧器喷枪优选地附接到燃烧区的内壁并且彼此均匀地间隔开。特别地，燃烧器喷枪布置在燃烧区的下端区域处。

特别地，废气出口管路连接到氧化剂管路，使得废气与氧化剂一起被引入到燃烧区中。燃料管路例如连接至多个燃烧器，特别是延伸到燃烧区中的燃烧器喷枪，并且其中，燃烧器喷枪在至少两个不同的高度水平上布置在燃烧区内。

根据另一实施方式，在废气出口和燃烧区、尤其氧化剂管路之间设置有换热器。例如，用于例如用水冷却废气的第一换热器和用于利用通过冷却气体排放装置排出的优选呈逆流的气体加热废气的第二换热器布置在废气出口的下游。此外，在废气出口的下游例如尤其在换热器之间布置有过滤器，用于废气的除尘。根据另一实施方式，在燃烧区内形成有顺流燃烧区并且优选形成有逆流燃烧区。

根据另一实施方式，冷却空气入口与用于在竖炉中产生过压的压缩机连接。根据另一实施方式，材料入口和/或材料出口分别具有用于使材料进入和/或输出竖炉的闸。优选这样设计闸或构造为闸的材料入口，使得仅待燃烧的原材料进入井道中，但环境空气不进入。优选地，闸被构造成使得其将井道相对于环境气密地密封并且允许固体物质，例如待燃烧的物料进入井道中。

根据另一实施方式，竖炉具有氧化剂管路，用于将氧化剂、尤其富氧气体引导到燃烧区中。氧化剂管路优选地被设计为在外部围绕井道延伸的环形管路。

根据另一实施方式，废气出口与氧化剂管路相连接，以将废气经由氧化剂管路引导到燃烧区中。竖炉优选地包括气体混合器，其连接到氧化剂管路和废气出口，使得废气在气体混合器内与氧化剂混合。

根据另一实施方式，所述冷却气体排放装置具有多个气体出口，用于将从井道排放的气体从井道排出。例如，冷却气体排放装置与四个、特别是一至十个气体出口连接。气体出口优选彼此星形地围绕冷却气体排放装置布置并且尤其彼此均匀地间隔开。优选地，每个气体出口与用于以废气冷却经由冷却气体排放装置排放的呈逆流的气体的相应的换热器相连。根据另一实施方式，冷却气体排放装置下游的换热器的数量对应于气体出口的数量。

根据另一实施例，在燃烧区中形成至少一个燃烧室平面，在该燃烧室平面中布置有具有燃烧器的至少一个燃烧室，并且其中，在燃烧区中布置有至少一个附加的燃烧器，优选为侧燃烧器。

附图说明

下面借助于多个实施例参照附图对本发明进行详细解释。

图1以纵剖图示出根据一个实施例的用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉的示意图。

图2至图5分别以横截面示出图1的根据一个实施例的竖炉的燃烧室平面的示意图。

图6以纵剖图示出根据另一实施例的用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉的示意图。

图7至图8分别以横截面示出图6的根据另一实施例的竖炉的燃烧室平面的示意图。

图9以纵剖图示出根据另一实施例的用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉的示意图。

图10至图13分别以横截面示出图9的根据另一实施例的竖炉的燃烧室平面的示意图。

图14以纵剖图示出根据另一实施例的用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉的示意图。

具体实施方式

图1示出用于燃烧粒状材料的竖炉1，特别是环形竖炉，其中，竖炉1包括优选在竖直方向上延伸并且例如具有基本恒定的横截面的井道2。例如，井道2具有圆的、尤其圆形的或有角的、尤其四边形的横截面。井道2被井道壁包围，该井道壁例如由钢、以连接到其上的经砌筑的、耐火的内壁构成。井道2在其上端部处具有材料入口3，所述材料入口例如构造为井道2的上部开口并且尤其构造为闸3并且优选在井道2的整个或部分横截面上延伸。材料入口3用于使待燃烧的材料进入竖炉1中。优选地，闸3形式的材料入口被配置成使得仅待燃烧的原材料进入到井道2中，而环境空气不进入。闸3优选地以这样的方式构造，即，其将井道2相对于周围环境气密地密封并且允许固体物质(例如待燃烧的物料)进入井道。

井道2在上部区域中具有用于从井道2中导出炉废气的废气出口19。废气从废气出口19被引导到废气出口管路39中。例如，通过无材料的环形间隙37进行废气的排出。在井道2内，待燃烧的材料由于重力从上向下被输送通过井道2，其中井道2在材料的输送方向上具有用于预热材料的预热区21、用于燃烧材料的燃烧区20和用于冷却燃烧后的材料的冷却区22。预热区21优选地从材料入口3延伸到燃烧区20，并且用于在燃烧之前预热材料。与预热区21不同，在燃烧区20中，进行材料的燃烧、特别是煅烧、优选通过脱酸。

在井道2的燃烧区20中优选地构造有燃烧室平面8、9，其中，在每个燃烧室平面8、9中布置有至少一个燃烧室4、5。在图1中示例性地在井道2中设置两个燃烧室平面8、9。同样可考虑，存在仅一个燃烧室平面8、9或多于两个燃烧室平面。燃烧室平面8、9参照图2和图3详细描述。作为示例，在燃烧室平面8、9的每个燃烧室4、5内安装有燃烧器10。例如，燃烧器10是大致水平地在燃烧室4、5中延伸的燃烧器喷枪。

竖炉1还包括用于引入燃料的燃料管路13和用于将氧化剂引入井道2的燃烧区20中的氧化剂供应管路16。燃料管路13例如分成两个燃料环形管路14、15，它们分别围绕井道壁的外周延伸，其中，上部的燃料环形管路14与上部的燃烧室平面8的燃烧器10连接，而下部的燃料环形管路15与下部的燃烧室平面9的燃烧器10连接，以便输入燃料。燃料管路13优选地分别经由阀门连接到燃料环形管路14、15中的每一个，使得可以以调节的方式输入燃料供应。燃料环形管路14、15至少部分地被实施为环形管路，并且例如部分地被实施为通向环形管路的供应管路。

氧化剂供应管路16例如分支成两个氧化剂环形管路17、18，这些氧化剂环形管路17、18分别围绕井道壁的外周延伸，其中上部的氧化剂环形管路17连接至上部的燃烧室平面8的燃烧器10，并且下部的氧化剂环形管路18连接至下部的燃烧室平面9的燃烧器10，用于供应氧化剂。氧化剂供应管路16优选分别与氧化剂环形管路17、18中的每一个经由阀门连接，使得能够以调节的方式供应氧化剂。氧化剂环形管路17、18至少部分地被设计为环形管路，并且例如部分地被设计为通向环形管路的供应管路。氧化剂例如是空气、富氧空气、纯氧或氧含量为大约至少90％的气体。

氧化剂供应管路16和燃料管路13例如分别与鼓风机、优选压缩机连接，从而氧化剂和/或燃料被朝燃烧器10的方向加载。

在井道2的下端部处布置有用于导出经燃烧的材料的材料出口40。材料出口例如是如参考材料入口3说明的闸。沿材料输送方向，在冷却区22上连接有出口漏斗25、尤其下部的材料舱，其汇入材料出口40，以便将材料从竖炉1中排出。在出口漏斗25中，例如布置有卸料装置41，所述卸料装置用于将材料从竖炉1的冷却区22排出到出口漏斗25中。卸料装置41例如为转盘或推动台。

竖炉1具有一个或多个冷却空气入口，用于将冷却空气引入到竖炉1中。例如，在图1的竖炉1中布置有一个冷却空气入口，其将冷却空气引入到出口漏斗25中。优选地，冷却空气借助于冷却空气压缩机26以最高500mbar的压力吹入到出口漏斗25中。

井道12还具有用于将至少一部分冷却空气从井道2中排出的冷却气体排放装置29。冷却气体排放装置29例如构成为与井道2同心的并且设置在其内部的内筒。冷却空气在竖直方向上从下向上并且以与材料逆流的方式流经竖炉1、特别是井道2，并且通过废气出口19的废气出口管路39和/或通过冷却气体排放装置29离开井道2。冷却气体排放装置29例如居中地延伸穿过井道2的燃烧区20。优选的是，井道2的燃烧区20至少部分地或完全地构造为与冷却气体排放装置29同心布置的环形空间。可选地，冷却气体排放装置29从冷却区22或燃烧区20与冷却区22之间的边界延伸穿过燃烧区20例如直到预热区21中并且穿过井道壁从井道2中延伸出来。冷却气体排放装置29具有气体出口12，用于从井道2中排出冷却空气和例如废气。从气体出口12排出的气体优选流入冷却空气排放管路11中。冷却气体排放装置29延伸通过井道2，例如延伸到气体出口或超出该气体出口。气体出口12优选地布置在燃烧区22的高度水平上。

为了冷却该冷却气体排放装置29，井道2优选地具有冷却空气入口，冷却空气通过该冷却空气入口在卸料装置41的上方借助于冷却空气压缩机27导入冷却空气管路47中。冷却空气管路47优选沿着冷却气体排放装置29延伸，特别是沿着圆柱形冷却气体排放装置29的外壁延伸，并且优选地汇入冷却空气排放管路11。可选地，冷却空气管路47通到用于冷却上部内筒6的另外的冷却空气管路7中。冷却空气管路7、47优选通过诸如活门或阀门的调节装置与冷却空气排放管路11连接，以将冷却空气以调节的方式输送到冷却空气排放管路11中。

冷却气体排放装置29优选具有圆形横截面并且向上封闭，使得没有要燃烧的材料进入到冷却气体排放装置29中。燃烧区20尤其具有圆环形横截面，其中，圆环的宽度大约为0.5米至2米、优选大约为1米。

另外，可选地，竖炉1具有上部内筒6，其至少部分地延伸穿过预热区21，并且布置在冷却气体排放装置29上方。上部内筒6具有用于从井道2中排出气体的出口，其中，该出口优选封闭，使得进入上部内筒6中的气体不能从井道2中溢出。在竖炉1的运行中，上部内筒6用于使预热区21内的材料流均匀化。优选地，在预热区21中布置有用于冷却上部的内筒6的冷却空气入口。优选借助于鼓风机28被加速的冷却空气通过冷却空气入口流入围绕预热区21布置的环形管路和/或至少部分地安装在上部内筒6内的冷却空气管路7中。

在竖炉1的运行期间，材料基本上由于重力而流过井道2，并且以逆流或部分地以顺流的方式被热处理。优选地，在燃烧区20内形成逆流燃烧区23，在该逆流燃烧区中，材料逆着气体流流过井道2。逆流燃烧区23例如在下部燃烧室平面9的上方形成。优选地，在燃烧区20内额外地形成顺流燃烧区24，在该顺流燃烧区中，气体流以与材料流相同的方向经过井道2。顺流燃烧区24例如构造在下部的燃烧室平面9下方。顺流燃烧区24和逆流燃烧区的布置可以根据材料和气体流的流速而变化，其中，逆流燃烧区23优选总是形成在顺流燃烧区24上方。

井道2的高度优选地由燃烧材料停留时间确定，其待根据本方法结合借助卸料装置41进行的输送速度设置来确定。停留时间分布在上部的、连接在材料入口3上的预热区21、向下跟随的燃烧区20和至少延伸到卸料装置41的冷却区22上。优选地，在预热区21中，材料被预热到最高约800℃的温度，其中，燃烧区22例如具有800℃至1800℃的温度，并且在冷却区22中，材料被再次冷却到约100℃。

在竖炉1的运行中，在井道2的燃烧区20中以通过材料入口3供给的物料形成材料柱，其中，物料通过重力向下移动并且在冷却区22的区域中通过材料出口40作为煅烧产物、例如生石灰排出。在此，物料优选在整个优选圆环形的横截面上填充燃烧区20和冷却区22。冷却气体排放装置29优选是无材料的。冷却气体流过材料堆并且到达冷却气体排放装置29中。优选地，除了冷却气体之外，废气至少部分地从燃烧区24到达冷却气体排放装置29中。

冷却气体排放装置29通过冷却空气排放管路11与例如活门形式的调节机构46连接，用于调节流过冷却气体排放装置29、尤其是连接在其上的冷却空气排放管路11的空气的量。

用于从预热区21排出废气的废气出口19优选地经由废气出口管路39连接至用于将废气除尘的废气过滤器31，并可选地连接至用于冷却热废气的冷却装置32、特别是换热器。经由废气出口管路39，燃烧区20的废气至少部分地或完全地从井道2排出。经由废气出口19和废气出口管路39从井道2排放的废气尤其在废气过滤器31中除尘，并且然后例如而作为除尘的废气借助于鼓风机33来导出用于进一步处理。可选地，在废气过滤器31下游，废气的冷却，尤其在具有水冷装置的换热器中，在冷却装置32中进行。在冷却装置32之前或之后排出的废气具有高的CO2份额并且例如可以输送用于封存和/或其他工业应用、例如制造苏打或沉淀的碳酸钙。

例如，将通过废气出口管路39排出的废气的一部分引入燃烧区20中，例如以便将热量供应给燃烧区20并且调节燃烧温度。废气出口管路39可选地与氧化剂供应管路16之一连接，尤其与氧化剂环形管路17、18连接，使得废气流入氧化剂环形管路17、18中。废气出口19、优选冷却装置32例如通过调节装置44、45、例如活门或阀门连接，以将废气受调节地输送到相应的氧化剂环形管路17、18中。可选地，每个氧化剂环形管路17、18分别具有气体混合器36以用于将氧化剂与再循环的废气混合。

例如，通过冷却装置32冷却的废气的一部分与氧化剂一起或单独地供应到燃烧区20。例如，换热器35被布置在冷却装置32与氧化剂环形管路17、18之间。废气的再循环部分优选在例如通过所排出的冷却空气运行的换热器35中预热到尤其500°。为了使在换热器35中的热传递不被沉积物减少，有利的是，将经由冷却气体排放装置29排出的例如具有900℃的温度的冷却气体预先冷却到700℃以下，优选600℃以下，其中冷却例如可以通过与空气混合或在冷却装置35中进行。优选地，设置有鼓风机34或压缩机，尤其是高压压缩机、旋转活塞压缩机或螺旋压缩机，用于向氧化剂环形管路17、18的方向加速再循环的废气。还可想到，再循环废气在将废气引入燃烧区20之前仅供应给一个换热器，即换热器35。设计为换热器的冷却装置32优选地沿废气的流动方向布置在待排出的废气的分支之后，并且例如布置在鼓风机33之前。

冷却空气排放管路11特别地与换热器35连接，并且紧接着可选地与过滤器50连接，使得经由冷却气体排放装置排放的冷却空气被冷却并且被除尘。为了进一步冷却排出的冷却空气，可选地将冷却剂，例如空气与排出的冷却空气混合，优选在进入换热器35之前混合。在排出的冷却空气的流动方向上，可选地在调节机构46之前设置用于分离灰尘的过滤器。因此，在冷却气体排放管路中，依次布置换热器35、调节机构46和可选的在调节机构46之前或之后的过滤器50。同样可以设想，不将冷却废空气引导通过换热器35，而是例如用于产生电流、干燥碾磨物料或用于加热目的。

调节机构46还与在图1中未示出的控制装置连接，该控制装置与一个或多个传感器连接。竖炉1包括至少一个传感器，该传感器被设计和设置成测量燃烧区20和冷却气体排放装置29之间的压差。此外，可以在冷却空气排放管路11和/或废气出口管路39中布置用于测量氧含量和/或CO2含量的传感器。

测量值说明，通过冷却空气入口输送到冷却区22的冷却气体的多少量通过冷却气体排放装置29导出。在此，该量可通过调节机构46来调节。冷却气体将总是选择具有最小阻力的路径。这样例如在调节机构46的特定位置中可以实现，冷却气体排放量调节为，既使冷却气体不流入燃烧区20，又使燃烧区20的废气不流入冷却区22。在这种情况下，在传感器上出现零或接近零的压差。然而，相应的检验例如也可以通过所导出的冷却气体或废气的氧含量和/或CO2含量来执行。如果调节机构46向进一步打开的方向进行调节，那么逐渐一部分废气从燃烧区20排入冷却区22内并从那里经由冷却气体排放装置29排出。相应地，在调节机构46进一步关闭时，一部分冷却空气溢流到燃烧区20中，从而仅有冷却气体的部分排放通过冷却气体排放装置29进行。

因此，由截止阀构成的调节机构46能够非常简单、高效且成本低廉地影响冷却气体排放。然而，例如燃烧区20和冷却区22中的两种气氛可以彼此分开，而不需要昂贵的闸装置。

调节机构46的位置主要取决于所期望的应用，尤其取决于废气的所期望的组成或经燃烧的材料的特性。例如，为了产生具有降低的反应性的中硬和硬的生石灰，调节机构的位置被调节成使得没有废气从燃烧区20到达冷却气体排放装置29中、尤其是冷却区22中。在燃烧区20内产生的所有废气优选地从废气出口管路39从井道2排出。优选地，调节机构46被调节成既使得废气不从燃烧区20进入冷却区22，也使得冷却空气不从冷却区22进入燃烧区20。

为了生产具有高反应性的软的生石灰，调节机构的位置被调节成使得燃烧区20的一部分废气流入冷却区22中，并且优选地经由冷却气体排放装置29从井道2中排出。优选地，在调节机构46的该位置中没有冷却空气从冷却区22进入燃烧区20中。

如果例如要获得具有基于干燥废气的例如90％体积百分比的高的CO2份额的废气，则必须通过调节机构46确保没有冷却气体到达燃烧区20中。此外，优选选择具有至少90％，优选大于90％体积百分比的非常高的氧含量的氧化剂。在此产生的废气特别适合于随后的封存。

在本发明的范围内也可以考虑，使用上述竖炉1或所对应的方法来制造在苏打工业中所需的废气。为此，废气应具有大约40至42％的CO2含量和低于2％的氧含量。为了获得这种废气，调节机构必须设置为，使得只有冷却气体的部分量通过冷却气体排放管路排出，而另一部分到达燃烧井道中。

另一个可能的应用是沉淀碳酸钙的制备。通过在过压下运行的设备的特殊构造，利用在冷却区和燃烧区20、22中具有无材料的、充有气体的冷却气体排放装置，结合调节机构46，得到了用于燃烧和/或煅烧块状物料的竖炉10，其特征在于能够特别简单且成本低廉地影响燃烧区26和冷却区28中废气或气氛的组成。

图2至图5是图1的竖炉1在不同平面上的横截面。图2和图3以横截面图示出燃烧室平面8、9，其中例如图2示出上部的燃烧室平面8并且图3示出下部的燃烧室平面9。每个燃烧室平面8、9示例性地具有四个燃烧室4、5，所述燃烧室优选星形地布置在燃烧空间20中并且彼此均匀地间隔开。还可想到，一个或多个燃烧室平面8、9包括多于或少于四个的燃烧室4、5。燃烧室平面8、9的燃烧室4、5示例性地以大约45°的角度彼此偏置地布置。与此不同的布置同样是可设想的。燃烧室4、5优选地由侧面的横壁界定，并且在井道2的方向上向下和向上开放，使得在燃烧室4、5中加热的气体流入燃烧区20中。在相邻的燃烧室4、5之间分别布置有通道，从而材料和气体可以沿着井道2流动。

图4和图5分别示出了穿过冷却气体排放装置29的气体出口12的平面的横截面的一个实施例。在图4中，冷却气体排放装置29例如仅具有一个气体出口12，其从冷却气体排放装置29向外从井道2延伸出去。图5的实施例示例性地具有四个气体出口12，所述气体出口12彼此呈星形地从冷却气体排放装置29径向向外延伸并且优选彼此均匀地间隔。气体出口12的数量例如为1至10个。气体出口12优选分别与相应的一个换热器35连接，从而竖炉1示例性地具有四个换热器35。同样可以设想，竖炉1仅具有一个、两个或三个与气体出口12连接的换热器35。优选地，气体出口12的数量对应于换热器35的数量。

图6示出竖炉1的另一实施例，其中，竖炉1与图1所示的竖炉1相对应，区别在于，图6的竖炉1具有多个附加的燃烧器，特别是侧燃烧器38。作为示例，除了布置在燃烧室4、5中的燃烧器10之外，在每个燃烧室平面8、9中安装有多个侧燃烧器38。侧燃烧器38分别通过相应的燃料环形管路14、15与燃料管路连接，并且通过相应的氧化剂环形管路17、18与氧化剂供应管路16连接。

图7和图8分别以横截面视图示出图3的竖炉的燃烧室平面8、9。各个燃烧室平面8、9的侧燃烧器38分别布置在相邻的燃烧室4、5之间，并且优选彼此均匀地间隔开。还可想到，侧燃烧器38安装在燃烧室平面8、9的上方或下方。侧燃烧器38例如是燃烧器喷枪，其延伸通过井道壁进入燃烧区。

图9示出竖炉1的另一实施例，其中，竖炉1与图1所示的竖炉1相对应，区别在于，图9的竖炉1不具有燃烧室。图9的竖炉1仅包括多个侧燃烧器38，所述侧燃烧器例如安装在燃烧区20中的两个燃烧器平面51、52中。例如，燃烧器喷枪38安装在井道壁中，使得向井道2中的插入深度可变。侧燃烧器38优选地安装成可在井道壁中径向地移位。燃烧器平面51、52的侧燃烧器38例如具有相同的插入深度。优选地，上部的第一燃烧器平面51的侧燃烧器具有第一插入深度，而下部的第二燃烧器平面52的侧燃烧器38具有第二插入深度。

图10至图13分别以横截面视图示出图9的竖炉1的燃烧器平面51、52。燃烧器平面51、52示例性地分别具有相同数量的侧燃烧器38，其中同样可设想的是，燃烧器平面51、52具有不同数量的侧燃烧器38。燃烧器平面51、52例如以大约22.5°的角度彼此扭转地布置。图12和图13的燃烧器平面51、52具有插入深度不同的侧燃烧器38，其中，例如每隔一个的侧燃烧器38具有第一插入深度，而布置在它们之间的侧燃烧器38具有第二插入深度。这使得材料在井道2、特别是燃烧区20的横截面上能够均匀燃烧。

在图14中示出竖炉1的另一实施例，其中，竖炉1相应于在图1中示出的竖炉1，区别在于，图14的竖炉1不具有上部的内筒，并且冷却气体排放装置29具有这样的区域，该区域在高度上越过气体出口12延伸到预热区21中，从而排出的冷却气体在冷却气体排放装置29内部流动直至预热区21的高度。该在高度上延长的冷却气体排放装置29用于使预热区21中和进入燃烧区20时的材料流均匀化。

附图标记说明

1 竖炉

2 井道

3 材料入口/闸

4 上部燃烧室平面的燃烧室

5 下部燃烧室平面的燃烧室

6 上部内筒

7 冷却空气管路

8 上部燃烧室平面

9 下部燃烧室平面

10 燃烧器

11 冷却空气排放管路

12 气体出口

13 燃料管路

14 上部燃料环形管路

15 下部燃料环形管路

16 氧化剂供应管路

17 上部氧化剂环形管路

18 下部氧化剂环形管路

19 废气出口

20 燃烧区

21 预热区

22 冷却区

23 逆流燃烧区

24 顺流燃烧区

25 出口漏斗

26 冷却空气压缩机

27 冷却空气压缩机

28 压缩机/鼓风机

29 冷却气体排放装置

30 压缩机/鼓风机

31 废气过滤器

32 冷却装置

33 压缩机/鼓风机

34 压缩机/鼓风机

35 换热器

36 气体混合器

37 环形间隙

38 侧燃烧器

39 废气出口管路

40 材料出口/闸

41 卸料装置

44 调节装置

45 调节装置

46 调节机构

47 冷却空气管路

50 过滤器

51/52 第一燃烧器平面/第二燃烧器平面

Claims (16)

1.用于在具有井道(2)的竖炉(1)中燃烧特别是含有碳酸盐的材料的方法，其中所述材料通过材料入口(3)流入用于预热所述材料的预热区(21)、用于燃烧所述材料的燃烧区(20)和用于冷却经燃烧的材料的冷却区(22)中，流至材料出口(40)，

其中，使冷却空气进入该冷却区(22)中，

其中，废气经由废气出口(19)从井道(2)中排出，并且

冷却空气通过冷却气体排放装置(29)从井道(2)排出，该冷却气体排放装置从冷却区(22)延伸到燃烧区(20)中，并从燃烧区(20)从井道(2)中延伸出去，

其特征在于，

将通过废气出口(19)从井道(2)排出的废气至少部分地导入到燃烧区(20)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在引入所述燃烧区(20)之前将所述废气供应给换热器(32、35)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述燃烧区(20)内形成顺流燃烧区(24)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在竖炉(1)内部设置过压。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将氧化剂、尤其是富氧气体导入到所述燃烧区(20)中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在进入所述燃烧区(20)之前，所述氧化剂与所述废气混合。

7.用于燃烧特别是含有碳酸盐的材料的具有井道(2)的竖炉(1)，所述井道在材料的流动方向上具有

材料入口(3)，

用于预热材料的预热区(21)，用于燃烧材料的燃烧区(20)，

用于冷却经燃烧的材料的冷却区(22)，

和用于将材料从竖炉(1)排出的材料出口(40)，

其中，所述竖炉(1)具有用于将废气从所述井道(2)排出的废气出口(19)，并且

其中，竖炉(1)具有用于将冷却空气从井道(2)排出的冷却气体排放装置(29)，所述冷却气体排放装置从冷却区(22)延伸到燃烧区(20)中，并且从燃烧区(20)从井道(2)中延伸出去，

其特征在于，

所述废气出口(19)与所述燃烧区(20)连接，以引回废气。

8.根据权利要求7所述的竖炉(1)，其中，在该废气出口(19)与燃烧区(20)之间布置换热器(32、35)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，在所述燃烧区(20)内形成顺流燃烧区(24)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，用于使冷却空气进入所述冷却区(22)的冷却空气入口布置在所述冷却区(22)内，并且其中，所述冷却空气入口被连接到用于在所述竖炉(1)中产生过压的压缩机(26)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，所述材料入口(3)和/或所述材料出口(40)具有用于使材料进入和/或输出所述竖炉(1)的闸。

12.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，所述竖炉(1)具有用于将氧化剂、尤其富氧气体导入所述燃烧区(20)中的氧化剂供应管路(16)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，所述废气出口(19)被连接至所述氧化剂供应管路(16)，以便经由所述氧化剂供应管路(16)将废气引导至所述燃烧区(20)中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，所述冷却气体排放装置(29)具有多个气体出口(12)，用于将从所述井道(2)中排放的气体从所述井道(2)中排出。

15.根据权利要求14所述的竖炉(1)，其中，所述冷却气体排放装置(29)下游的换热器(35)的数量对应于所述气体出口(12)的数量。

16.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，在所述燃烧区(20)中构造有至少一个燃烧室平面(8、9)，在所述燃烧室平面中布置有具有燃烧器(10)的至少一个燃烧室(4、5)，并且其中，在所述燃烧区(20)中布置有至少一个附加的燃烧器(38)。

Images