DD226054A1 - Verfahren und vorrichtung zum brennen von kalk - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Kalk in Schachtoefen der Zucker-, Soda- und Kalkindustrie zur Verbesserung der Oekonomie des Verfahrens durch totalen Ersatz metallurgischen Kokses durch hochreaktionsfaehigen Koks. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass der hochreaktive Koks in Form von Feinstaub mit Hilfe einer groesseren Anzahl von Kanuelen, die zu gegebenenfalls mehreren Buendeln in je einem gemeinsamen Leitrohr zusammengefasst sind, mittels geringstem Luftanteil als Foerdermedium direkt in den Uebergang der Kuehl- in die Brennzone eingeblasen wird, so dass der sehr reaktionsfaehige Kohlenstaub mit dem aus der Kuehlzone kommenden heissen Unterwind in der Brennzone vollstaendig verbrennen kann. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Kalk

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Kalkschachtöfen mit beliebig großem Schachtdurchmesser zur Herstellung von Branntkalk bei Temperaturen bis etwa 1200 ⁰C in der Zucker-, Soda- und Kalkindustrie. Sie ist auch anwendbar an Schachtöfen zum Brennen anderen karbonathaltigen Gesteins.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das wärmetechnisch günstigste Aggregat zur Herstellung von Branntkalk aus stückigem Kalkstein ist der Schachtofen. Er stellt ein Gegenstromaggregat dar. Dem langsam aber kontinuierlich abwärts sinkenden stückigen Schachtofeninhalt strömt aufwärts Luft entgegen. Diese kühlt im Unterteil des Schachtes den gebrannten Kalk und wärmt sich dabei auf. In der unmittelbar über der Kühlzone sich anschließenden Brennzone reagiert die heiße Luft mit dem Brennstoff, meist Koks, wodurch die erforderlichen Brenntemperaturen erreicht werden. Die entstehenden Abgase, d. h. das Gemisch aus den Verbrennungsprodukten des Brennstoffes und den Entgasungsprodukten des Kalksteins, strömen in der über der Brennzone befindlichen Vorwärmzone durch das Kalkstein-Brennstoff-Gemenge und wärmen dieses vor. In der Vorwärmzone sollen die rein physikalischen Vor-

gänge der Wärmeübertragung (zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen) und der Trocknung des Beschickungsgutes · vor sich gehen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur innerhalb der Vorwärmzone und von der Reaktivität des verwendeten Brennstoffes geht jedoch entsprechend der Boudouard-Reaktion eine Teilumsetzung des Brennstoffes mit dem im Abgas enthaltenen Kohlendioxid vor sich. Da das aus mehreren Gründen nachteilig ist, empfiehlt sich die Verwendung möglichst reaktionsträgen Brennstoffs, der aber relativ teuer ist. Als ökonomischer Kompromiß hat sich gemäß langjährigen Erfahrungen metallurgischer Koks mit einem Zusatz von maximal 40 % Braunkohlenhochtemperäturkoks erwiesen. Ein höherer Substitutionsgrad ist nicht erreichbar, da der sehr reaktionsfähige Braunkohlenhochtemperäturkoks bei seinem Weg durch die Vorwärmzone weitgehend durch das Kohlendioxid der aufwärtsströmenden Abgase umgesetzt wird, so daß nur ein sehr geringer Teil bis in die Brennzone kommt, wo er eigentlich gebraucht wird. Die Substitution des einen teuren Brennstoffes durch andere, wie z, B, Gas oder Öl (DD 59719; Hansen, W,: Ölbrenner für Kalkschachtöfen, ZKG(I968). 4. S, 159.,. 167; Stamm, R.: Technologie,'Paarweise und Erfahrungen am gasbeheizten Kalkofen in Piesteritz, Silikattechnik 10 (1959) 3, S. 161...163), ist selbstverständlich unökonomisch.

Die an Schachtofen, z, 3, Hochöfen, seit mindestens anderthalb Jahrzehnten bekannte. Zusatzbeheizung mit kohlenstoffhaltigen Stäuben (Gutske, M„ : Einblasen von Kohlenstaub in den Hochofen, Stahl und Eisen 98 (1978) 23, S, 12 43/4), die in die Windformen eingeblasen und mit dem Wind unmittelbar vor den Windformen verbrannt werden, wird am Kalkschachtofen bisher nicht angewandt und ist an ihm auch nicht anwendbar, da der Unterwind hier zur Kühlung des Fertigprodukts benötigt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Ökonomie des Verfahrens zum Kalkbrennen in Kalkschachtöfen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Erzeugen von gebranntem Kalk aus Kalkstein in Kalkschachtofen ausschließlich hochreaktionsfähigen Koks einzusetzen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der hochreaktive Brennstoff direkt in die Brennzone gefördert wird, ohne die Vorwärmzone passieren zu müssen. Zweckmäßig werden dazu Injektionskanülen verwendet, mit deren Hilfe der Brennstoff in Form von Feinststaub mit geringstem Luftanteil als Fördermedium (Dichte des Koksstaub-luft-Gemisches 200 bis 900 kg/m ; Körnung 100 % kleiner 0,2 mm und 80 % unter 0,063 mm) zwischen Kühl- und Brennzone mit 1 bis 15 m/s,Austrittsgeschwindigkeit in die Gesteinsschüttung geblasen wird. Zu diesem Zweck wird ein Bündel von Kanülen, das zweck-"' mäßig 7Gu eiiaevn Lelzrohr aus samen ge halmen vvirci, Helenes außerdem mit einem gewissen Kühlluftstrom beaufschlagt werden kann, durch die Kühlzone, das heißt dem Schachtunterteil, bis zur zentral gelegenen Ausblasstelle, am Übergang von der Kühl- zur Brennzone geführt, beziehungsweise werden bei größeren Schachtdurchmessem mehrere derartige Bündel zu entsprechend vielen über den Querschnitt möglichst gleichmäßig verteilten Ausblasestellen geführt. Die Bündel sind so angeordnet, daß sie zunächst schräg aufwärts zur Schachtachse gerichtet sind, wobei sie einen Winkel von 30 bis maximal 45° mit der Schachtwand bilden und mit dieser durch Streben verbunden sein können. An dieses ge-. rade Stück schließt sich ein so langer Kreisbogen an, daß das darauf folgende gerade Stück des Kanülenbündels parallel zur Schachtachse beziehungsweise in dieser verläuft. Alle Kanülenbündel.enden in einer waagerechten Ebene, die gleichzeitig den Übergang von der Kühl-

zur Brennzone darstellt, wobei der gegenseitige Abstand der Bündel 1,0 bis... 1,6 m und ihr Abstand von der-.. Schachtinnenvv'andf lache 0_s5 bis 0,8 m beträgt. Alle

Kanülen sind am oberen Snde des Bündels so gebogen,.. '-..-

daß sie — betrachtet man den Mittelpunkt eines jeden Bündels als einen Kreismittelpunkt - radial enden. Sie ragen dabei durch Schlitze in der Leitrohrwandung, die vom Leitrohrende her in das Leitrohr geschnitten sind, bis in den Ofeninnenraum, Ihre Ausblasrichtung ist horizontal bzw. bis zu 25° aufwärts gerichtet» Jedes Leitrohr trägt oben einen kegel- oder pilzf'drtnigen Aufsatz aus hitzebeständigetn Material, dessen maximaler horizontaler Durchmesser dem 1,5 fachen Leitrohrdurchmesser entspricht, Der durch die Kanülen transportierte und aufgrund der besonderen Anordnung der Kanülen gleichmäßig über dem Schacht querschnitt verteilte hochreaktive Feinststaub kohlenstoffhaltigen Materials verbrennt bei seinem Austritt aus.den Eanülenenden in dem aufwärtsströmenden Unterwind, der am Fuß des Schachtes eingeblasen wird und sich an -dein-Branntkalk-erwärmt und diesen dabei abkühlt. Im oberen Schachtteil, der Vorwärtnzone, geben die aufwärtsströmenden Abgase ihre fühlbare Färme an das Schüttgut ab, ohne mit diesem chemisch zu reagieren, da kein reaktionsfähiger Kohlenstoff in ihm enthalten ist,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert ?;erden. Die· zugehörigen. Abbildungen zeigen:

'Figur 1 Senkrechter Schnitt durch das Schachtofenunterteil eines Kalkschachtofens (ohne Schüttsäule und ohne Austragsvorrichtung dargestellt)

Figur 2 Horizontalschnitt durch die Brennzone des Kalkschachtofens nach Figur 1 (ohne Schüttsäule und ohne Austragsvorrichtung dargestellt)

Figur 3 Leitrohrkopf .

Vier Bündel 1 von Sinblaskanülen werden unmittelbar über der Austragsvorrichtung durch die Schachtofenwand 2 in einem Winkel von 45° zu dieser geführt. Jedes ist so beschaffen, daß sein unterstes, 0,2 D (D ist der lichte Schachtdurchmesser) langes Stück gerade ist, daran schließt sich ein Kreisbogen mit r = 0,2 D und ~?j D Länge so an, daß sein oberes Ende senkrecht nach oben weist, wo es um ein 1 D langes gerades Stück verlängert ist, das parallel zur Schacht achse verläuft. Die senkrechten oberen Enden der .Kanülenbündel befinden sich auf einem Kreis von 0,6 D Durchmesser um die Schachtachse, alle Bündel haben zum jeweils benachbarten den gleichen Abstand.

Jedes Bündel befindet sich in einem starkwandigen Leitrohr 3« Das Leitrohr 3 wird oben durch einen kegelförmigen Aufsatz 4 verschlossen, der aus hitzebeständigem verschleißfestem Material besteht.

Der Außendurchmesser dieses Aufsatzes entspricht dem * , 5 fächer, το ^. des: des Leitriireou unmittelbar unter ihm münden die Kanülen 5 in senkrechten Schlitzen 6, die vom Leitrohrende her mit gleicher Tiefe und gleichmäßig über dem Umfang verteilt in die Leitrohrwandung geschnitten sind (im Anwendungsbeispiel 6 Stück je Leitrohr), Die Kanülen bilden am Austritt aus der Leitrohrwandung mit der Horizontalen einen Winkel von 15° (Mg, 3) Durch die Kanülen 5 wird Peinstaub von hochreaktionsfähigem Braunkohlenhochtemperaturkoks mit einem geringen Anteil an Förderluft transportiert und in Höhe des Leitrohrkopfes in die Gesteinsschüttung im Schacht geblasen, wo der Staub mit der aufwärts strömenden im fertig gebrannten Gut vorgewärmten Luft verbrennt» Die entstehenden Verbrennungsgase geben im oberen Schachtdrittel, der Torwärmzone, ihre fühlbare Wärme an die Schutt säule ab, ohne mit ihr chemisch zu reagieren, da sie keinen Koks enthält,

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Brennen von Kalk in Schachtöfen mit beliebig großem Durchmesser unter ausschließlichem . Einsatz von hochreaktionsfähigem Koks, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks in einer sehr feinen Körnung mit 100 % unter 0,2 mm und 80 % unter 0,063 mm mit geringem Luftanteil bei einer Dichte des Koksstaub-Luft-Gemisches von 200 bis 900 kg/m mit einer.Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches von 1 bis 15 m/s direkt in die Brennzone eingebIa-.sen wird,

.2, Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochreaktionsfähige Koks als Schwelkoks oder als Braunkohlenhochtemperaturkoks angewendet wird beziehungsweise andere hochreaktionsfähige kohlenstoffhaltige staubf orinige Substanzen zum Einsatz kommen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Bündel von Injektionskanülen in je einem gemeinsamen Leitrohr, das zur Kühlung mit Luft durchströmt werden kann, am Unterteil des Schachtes, der sogenannten Kuhlzone, so angeordnet sind, daß sie die Schachtwand von außen nach innen aufwärts im Winkel von 30° bis 45° zur Schachtwand durchstoßen, und daß im Schacht inn er en ihre Richtung allmählich in eine vertikale übergeht, wobei alle

Bündel in einer einsigen horizontalen Ebene, die den Übergang von der Kühl- in die. Brennzone darstellt, so enden, daß ihr gegenseitiger Abstand 1»0 bis 1,6 m und ihr Abstand von der Schachtinnenviandf lache 0,5 bis 0,8 m. beträgt; daß jedes Leitrohr mit dem Durchmesser d oben einen 1,5 d dicken kegel- oder piIzförmigen Aufsatz aus hitζebeständigem Material
trägt, unter dessen unterem Rand die Kanülen durch Schlitze in der Leitrohrwand gleichmäßig über den
Leitrohrumfang verteilt im Ofeninnenraum enden mit einer horizontalen oder einer bis zu 25° aufwärts gerichteten Ausblasrichtung«

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen