DD247443A5

DD247443A5 - Verfahren und 1-Kolonnen-Ofen zum Calcinieren von festen Materialien

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Publication number: DD247443A5
Authority: DD
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Calcinierung von Kalkstein zur Herstellung von Kalk. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die am Verfahren beteiligten Medien so zu fuehren, dass das Calcinieren von festen Stoffen auf einfache Weise und mit hohem thermischen Wirkungsgrad durchgefuehrt werden kann. Feste Materialien werden calciniert in einem 1-Kolonnen-Ofen mit einer oberen Vorwaermzone, einer dazwischenliegenden Calcinierzone, einer unteren Kuehlzone und einem die Ebene zwischen den Calcinier- und Kuehlzonen mit dem Boden der Vorwaermzone verbindenden Durchgang, durch Vorwaermen des sich nach unten bewegenden Materials in der Vorwaermzone im Gegenstrom zu Verbrennungsgasen und Sekundaerluft aus dem Durchgang, Calcinieren der Materialien im Gleichstrom (Parallelstrom) mit Treibstoff und Primaer-Luft, die in die Kuehlzone injiziert werden, und Kuehlen der Materialien im Gegenstrom zur Sekundaerluft, die in die Kuehlzone injiziert wird, wobei die Verbrennungsgase aus der Calcinierzone und die Sekundaerluft durch den Durchgang in die Vorwaermzone ueberfuehrt werden. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Calcinieren von festen Materialien (Feststoffen) und einen 1-Kolonnen-Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens; sie betrifft insbesondere eine Calcinierungsverfahren, das in einem 1-Kolonnen-Ofen durchgeführt wird, das insbesondere anwendbar ist auf die Calcinierung von Kalkstein zur Herstellung von Kalk, sowie einen 1-Kolonnen-Ofen, der insbesondere zur Durchführung des Verfahrens bestimmt ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte Öfen zur Durchführung stark endothermer Prozesse, wie z. B. Schmelzofen, Öfen für die Entgasung von Carbonaten, Öfen für die Caicinierung von Kalkstein und Dolomit und dgl., haben, wie allgemein bekannt, den Nachteil, daß sie einen sehr niedrigen thermischen Wirkungsgrad besitzen als Folge großer Wärmeverluste in den Abgasen.

Der Grund für die Wärmeverluste in den Öfen gemäß Stand der Technik zur Durchführung endothermer Prozesse dieses Typs ist der, daß die verbrannten Gase in die Luft abgelassen werden, die aus der Reaktionszone ausgestoßen werden, in der die tatsächliche Verbrennung bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt wird, wodurch enorme Wärmemengen ausgetragen werden, die das Material in der Vorwärmzone nicht ausreichend absorbiert als Folge der Tatsache, daß die Temperaturdifferentiale nicht hoch genug sind für die Übertragung vernünftiger Wärmemengen aus den Verbrennungsgasen auf das Material.

Um diese Nachteile zu überwinden, wurde ein 2-Kolonnen-Ofen vorgeschlagen (US-PS 3074706) zur Durchführung der endothermen Prozesse der vorstehend beschriebenen Art, wobei dieser Ofen beispielsweise für die Herstellung von Kalk geeignet ist und dieses Verfahren in einem 2-Kolonnen-Ofen durchgeführt wird, in dem das zu caicinierende Material vorerwärmt wird in einer ersten Kolonne im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen, welche die Reaktionszone der zweiten Kolonne verlassen, in einer mittleren Position zwischen diesen Kolonnen, während in die zweite Kolonne Treibstoff (Brennstoff) und primäre Verbrennungsluft eingeführt werden, wobei die Primärluft durch das vorher vorerwärmte Material in der Kolonne vorerwärmt wird und der Treibstoff (Brennstoff) verbrannt wird, um eine Caicinierung zu bewirken, wobei gleichzeitig kalte Luft in das untere Ende der zweiten Kolonne eingeführt wird, um die kalte Sekundärluft zusammen mit den Verbrennungsgasen in die erste Kolonne zu überführen, um im Gegenstromkontakt das Material, das in dieser nach unten fällt, vorzuerwärmen. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die im allgemeinen 10 bis 20 min beträgt, wird die Richtung des Stromes in den Kolonnen umgekehrt und dann wirkt die erste Kolonne als Calcinierkolonne, während die zweite Kolonne als Vorwärmkolonne wirkt. Da in den unteren Abschnitten der Kolonne nur kalte Luft im Kreislauf geführt wird, stellen beide Kolonnen in dieser Zone Kühlzonen für das zu caicinierende Material dar, das nach dem Abkühlen aus dem Boden der Kolonne ausgetragen wird, wenn auch auf alternierende Weise, d. h. zuerst aus der einen Kolonne und danach aus der anderen Kolonne.

Obgleich der thermische Wirkungsgrad von Öfen dieses Typs hoch ist und die Qualität des so erhaltenen Materials einheitlich und ebenfalls hoch ist, hat dieser Ofen den schwerwiegenden Nachteil, daß der Betrieb des Ofens extrem umständlich ist und daß Stromumkehrinstallationen erforderlich sind sowie eine angemessene Aufmerksamkeit von Seiten der Operatoren erforderlich ist oder automatische Kontrollen erforderlich sind, die beschädigt werden können, zumal das Verfahren innerhalb sehr genauer und vorgegebener Zeitspannen umgekehrt werden muß, was umständliche Aktionen zur Folge hat, und, falls der Betrieb zu sorglos erfolgt, die gemäß dieser Technik aufgebaute Vorrichtung sehr wahrscheinlich nicht funktionieren wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Calcinieren von festen Materialien auf einfache Weise und mit hohem thermischen Wirkungsgrad durchführen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die am Verfahren beteiligten Medien geeignet zu führen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Caicinierung von festen Materialien (Feststoffen), das die Caicinierung durch eine Vielzahl von vertikal angeordneten Zonen bewirkt und die folgenden Stufen umfaßt: Einführung der festen Materialien (Feststoffe) in eine Vorwärmzone, in der die Materialien im Gegenstrom zu Verbrennungsgasen vorerwärmt werden. Herabsinkenlassen der vorerwarmten Materialien in eine Luftvorwärmzone, der Primärluft im Gleichstrom (Parallelstrom) zu den nach unten sinkenden vorerwarmten Materialien zugeführt wird, Herabsinkenlassen dieser Materialien in eineCalcinierungszone, der Treibstoff (Brennstoff) im Gleichstrom (Parallelstrom) zu der vorerwarmten Luft zugeführt wird, Herabsinken lassen derauf diese Weise ca lcinierten Materialien in eine Kühlzone, der sekundäre kalte Luft im Gegenstrom zu den nach unten sinkenden Materialien zugeführt wird, Austragen der in der Calcinierungszone gebildeten Verbrennungsgase zusammen mit der Sekundärluft, die durch die calcinierten Materialien vorerwärmt worden ist, an einem Punkt zwischen der Calcinierungszone und der Kühlzone, und Einführen der Verbrennungsgase und der Sekundärluft in Form einer Mischung in die Vorwärmzone.

Die in die Calcinierzone eingeführte Primärluft kann vorerwärmt werden durch Kontaktieren derselben in dem Gleichstrom mit den vorerwarmten Materialien, wobei der Strom der Primärluft in die Oberseite der Calcinierzone eingeführt wird, während der Treibstoffstrom in einer niedrigeren Höhe in die Calcinierungszone eingeführt wird, wodurch eine Primärluft-Vorwärmzone zwischen der Oberseite und dieser niedrigen Höhender Calcinierzone gebildet wird.

Als festes Material wira Kalkstein verwendet. Der Kalkstein wird in der Materialvorwärmzone auf eine Temperatur von etwa 800⁰C bis etwa 900⁰C vorerwärmt. Das Material wird in der Calcinierzone bei einer Temperatur von etwa 1100 ⁰C bis etwa 1 200⁰C calciniert und in der Kühlzone auf eine Temperatur von etwa 50⁰C bis etwa 60⁰C abgekühlt.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein 1-Kolonnen-Ofen. Dieser Ofen ist gekennzeichnet durch ein längliches vertikales Gehäuse mit einer geschlossenen Oberseite und einem geschlossenen Boden, eine Beschichtungseinrichtung für die Einführung von festen Materialien an der Oberseite des Gehäuses, eine Austragseinrichtung für die calcinierten Materialien am Boden des Gehäuses, eine entfernbare Abdichtungseinrichtung in einer vorgegebenen Höhe zwischen der Oberseite und dem Boden des Gehäuses zur Unterteilung des Gehäuses in eine obere oder Material-Vorwärmkammer und eine untere Kammer, wobei die untere Kammer mindestens eine obere oder Calcinierzone und eine untere oder Materialabkühlungszone umfaßt, Primärluft-Injektionseinrichtungen, die an der Oberseite der Calcinierzone angeordnet sind, Treibstoff-Injektionseinrichtungen und Brenneinrichtungen, die η einer geringeren Höhe als die Primärluft-Injektionseinrichtungen angeordnet sind, Sekundärluft-Injektionseinrichtungen, die am Boden der Materialkühlzone angeordnet sind, Gassammeieinrichtungen zur Bildung einer Mischung aus den in der Calcinierzone gebildeten Vei' rennungsgasen und der Sekundärluft, wobei die

Gassammeieinrichtungen in einer Höhe angeordnet sind, welche die Unterteilung zwischen der Calcinierzone und der Materialabkühlungszone markiert, einen Durchgang, der die Gassammeieinrichtungen mit dem Boden der oberen oder Materialvorwärmkammer verbindet und eine Gasauslaßeinrichtung, die an der Oberseite der oberen oder Materialvorwärmkammer angeordnet ist.

Der 1-Kolonnen-Ofen umfaßt eine Primärluft-Vorwärmzone, die unterhalb der entfernbaren Abdichtung und oberhalb der Calcinierzone gebildet ist durch Anordnung der Primärluft-Injektionseinrichtungen in einer Höhe benachbart zu der Abdichtung und durch Anordnung der Treibstoff-Injektions- und Verbrennungseinrichtungen in einer geringeren Höhe, die von den Primärluft-Injektionseinrichtungen einen Abstand haben, welcher der gewünschten Höhe der Primärluft-Vorwärmzone entspricht. Die entfernbare Abdichtung umfaßt eine horizontale Trennwand, die eine Materialtransporteinrichtung zur Überführung des Materials aus der oberen Kammer in die untere Kammer enthält.

Die entfernbare Abdichtung kann auch eine dynamische Gasdichtung umfassen oder auch eine horizontale geschlossene Trennwand und eine mit Ventilen ausgestattete Umgehungsleitung, welche die obere Kammer und die untere Kammer miteinander verbindet, zur Überführung von Material aus der erstgenannten in die letztgenannte Kammer.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand spezifischer bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines 1-Kolonnen-Ofens zur Calcinierung von festen Materialien (Feststoffen) im

Querschnitt, der gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist; Fig. 2: eine fragmentarische schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Zone des 1-Kolonnen-Ofens, in der die Materialien aus der Vorwärmzone in die Calcinierungszone überführt werden und die gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist; und Fig. 3: eine fragmentarische schematische Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform der Anordnung der Beschickungseinrichtung am oberen Ende der Calcinierungszone des erfindungsgemäßen Ofens erläutert.

Wie nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 näher erläutert, betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Ofenkonstruktion, die erfindungsgemäß eine einzige Kolonne umfaßt, die im wesentlichen enthält oder besteht aus einem vertikalen länglichen Gehäuse 1, das durch eine Zwischenwand (Leitblech) 4 in zwei getrennte Kammern 2 und 3 unterteilt ist, wobei diese Kammern in einem einzigen vertikalen Durchgang aufeinander ausgerichtet sind, wie in Fig. 1 der Zeichnungen erläutert.

Die Kammern 2 und 3, in die das Gehäuse 1 unterteilt ist, entsprechen gemäß der Ausbildung nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ihrerseits jeweils einer Vorwärmzone für feste Materialien (Feststoffe) (Kammer 2), die in der Fig. 1 der Zeichnungen durch den Buchstaben A gekennzeichnet ist, und 3 getrennten Zonen (Kammer 3), die innerhalb der Kammer 3 in offener Verbindung miteinander stehen, wobei es sich bei diesen Zonen um eine Luftvorwärmzone, die durch den Buchstaben Binder Fig. 1 bezeich net ist, eine Calci η ier-oder Reaktionszone C und schließlich eine untere Zone D zum Kühlen der festen Materialien (Feststoffe) handelt, wobei diese Zonen durch geeignete Einrichtungen gebildet werden und den Zwecken dienen, wie sie nachstehend näher beschrieben werden.

Zwischen der Kammer 2 und der Kammer 3 des Gehäuses 1 und angeordnet an der Zwischenwand 4 befindet sich ein Feststoffübertragungsmechanismus, der bezeichnet wird durch die Bezugsziffer 5, der nach Belieben geöffnet und geschlossen werden kann vom oberen Ende des Ofens her, entweder mechanisch oder manuell, und der automatische Kontrollen (Steuereinrichtungen) zum Öffnen und Schließen entsprechend der Höhe der Materialien innerhalb der Kammern 2 und 3 aufweisen kann und der, um gleichzeitige Öffnungs- und Schließarbeitsgänge zu erzielen, gekoppelt ist mit einem Füllmechanismus 7, der auf der Oberseite 6 der Kammer 2 zentral angeordnet ist, wie in der Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. Mittels des Feststoffübertragungsmechanismus 5 und des Füllmechanismus 7, die synchron betätigt werden können, zur Durchführung von Öffnungs- und Schließvorgängen wird das zu behandelnde Material durch den Mechanismus 7 in die obere Kammer 2 eingeführt und gleichzeitig wird eine äquivalente Menge Material durch den Feststoffübertragungsmechanismus 5 von der Kammer 2 in die Kammer 3 überführt, so daß es von einer Position oberhalb der Zwischenwand 4 in eine Position unterhalb der Zwischenwand gelangt.

Entsprechend ist am Boden 8 des Gehäuses 1, der im allgemeinen konisch ist, ein Austragsmechanismus, der in der Fig. 1 der Zeichnungen durch die Bezugsziffer 9 bezeichnet wird, vorgesehen, der betätigt werden kann zum kontinuierlichen oder absatzweisen Austragen von Material aus dem Calcinierofen 1 entsprechend dem Betrieb, der für den Ofen erwünscht ist, wie nachstehend näher erläutert, insofern, als diese Operation nach Belieben kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden kann.

In die obere Kammer 2 werden Verbrennungsgase eingeführt mittels eines Verteilerrohrs 10, mit dessen Hilfe Verbrennungsgase in die Kammer 2 in einer Position benachbart zu ihrem unteren Ende durch eine Vielzahl von Rohrleitungen 11, die das Verteilerrohr 10 mit dem Innern der Kammer 2 verbinden, eingeführt werden können. Das Verteilerrohr 10 steht mit einem weiteren Sam mel rohr 24 in Verbindung, das in einer tieferen Position in der Kammer 3 entsprechend der weiter unten folgenden detaillierteren Beschreibung angeordnet ist, über eine Rohrleitung 12, die vorzugsweise thermisch und ausreichend isoliert sein muß, um Wärmeverluste durch Strahlung zu vermeiden, bei der verhältnismäßig hohen Temperatur, mit der die Gase in der Rohrleitung durch die Rohre 11 in die Verzweigungsleitung 10 eingeführt werden, um in die Kammer 2 zu gelangen. In dem oberen Deckel 6 der Kammer 2 ist an einem Punkt in der Nähe des oberen Endes der Kammer 2 ein Auslaß-Verteilerrohr 14 angeordnet, das mit dem Innern der Kammer 2 mittels einer Vielzahl von Rohrleitungen 13 in Verbindung steht und das auch über einen geeigneten Durchgang 15 mit einem Kamin oder Auslaß 16 in Verbindung steht, durch den die verbrauchten Gase, nachdem die Wärme in geeigneter Weise zurückgewonnen worden ist, in die Atmosphäre entweichen können, wie mit dem entsprechenden Pfeil c argestellt, der in der Fig. 1 in dem Auslaß 16 zu erkennen ist.

Die untere Kammer 3, die nach der obigen Erläuterung in drei unterschiedliche Zonen unterteilt ist, nämlich in eine obere oder Luftvorwärmzone B, eine mittlere oder Calcinier- oder Reaktionszone C und eine untere oder Materialkühlzone D, ist an ihrem oberen Ende mit einer Vielzahl von Einlassen 17 für kalte Primärluft ausgestattet, die durch eine Leitung 18 aus einem Gebläse oder Kompressor 19 eingeführt wird, das (der) die kalte atmosphärische Luft in das Innere des oberen Endes der Kammer 3 bläst für einen Zweck, der nachstehend näher erläutert wird. Diese Lufteinlässe 17 sind etwa am oberen Ende der Luftvorwärmzone B der unteren Kammer 3 des Gehäuses 1 angeordnet.

Mit dem unteren Ende der Luftvorwärmzone B der Kammer 3 etwa zusammenfallend ist eine Vielzahl von Brennstofflanzen 20 angeordnet, die mit geeigneten Brennerdüsen 21 ausgestattet sind, die durch eine entsprechende Leitung 22 und Pumpe 23 beschickt werden, vorzugsweise mit einem gasförmigen oder festen Brennstoff (Treibstoff), der verbrannt wird unter Verwendung der vorerwärmten Primärluft als Verbrennungsträger, um eine Calcinier- oder Reaktionszone C zu erzeugen, die sich in einer mittleren Position in der Kammer 3 des Gehäuses 1 befindet, wie aus der Fig. 1 der Zeichnungen ersichtlich. Am unteren Ende der Calcinier- oder Reaktionszone C außerhalb des Gehäuses 1 ist ein Verbrennungsgas- und Sekundärluft-Sammelrohr 24 angeordnet, das über eine Vielzahl von Rohrleitungen 25und 26 mit dem Innern der Kammer 3 in Verbindung steht, wobei das Sammelrohr 24 seinerseits über die stark isolierte Rohrleitung 12, wie vorstehend beschrieben, mit dem Verteilerrohr 10 in Verbindung steht zur Einführung der Verbrennungsgase und der Sekundärluft in die Kammer 2. Am unteren Ende der Kammer 2 ist, mit der Position des konischen Bodens 8 zusammenfallend, ein Sekundärluft-Einlaß 27 angeordnet, der über die Leitung 28 mit einem Sekundärluft-Gebläse oder -Kompressor 29 in Verbindung steht, um kalte Luft vertikal und in Aufwärtsrichtung in den unteren Abschnitt der Kammer D einzublasen zum Kühlen der Materialien für einen Zweck, der nachstehend in bezug uf den Betrieb des Ofens mit dem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert wird.

Der in der Fig. 1 dargestellte Ofen stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die in dieser Fig. 1 dargestellten spezifischen Mechanismen auch modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird, und deshalb ist die Zwischenwand 4, wie aus der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen, welche die Zone des Ofens erläutert, die dem Feststoffübertragungsmechanismus 5 und der Zwischenwand 4 entspricht, eindeutig zu ersehen ist, im Falle der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eine geschlossene Zwischenwand (Leitblech), das keinen im Zentrum derselben angeordneten Feststoffübertragungsmechanismus 5 aufweist, sondern stattdessen ist der Feststoffübertragungsmechanismus 5 aufgebaut aus einer Vielzahl von Auslaß-Rohrleitungen 30, die mit dem Innern der Kammer 2 am unteren Ende dieser Kammer in Verbindung stehen und die durch geeignete pneumatische oder manuelle Ventile 31 das Material in den Durchgang 32 überführen, der seinerseits das Material am oberen Ende der Kammer 3 austrägt. Der Effekt dieses Typs einer Vorrichtung ist genau der gleiche wie der Effekt des Feststoffübertragungsmechanismus 5, der in der Mitte der Zwischenwand 4 angeordnet ist, wie in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert, und seine Betätigung kann auch synchronisiert werden mit dem Materialeinfüllmechanismus 7 und mit dem Materialaustragsmechanismus 9, wie oben in Verbindung mit dem Ofen mit dem in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläuterten Aufbau gemäß der Erfindung beschrieben.

Der sowohl in Verbindung mit der Fig. 1 als auch in Verbindung mit der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen beschriebene Feststoffübertragungsmechanismus kann auch ersetzt werden durch Dichtungen, welche die Stelle der Zwischenwand 4 und des Feststoffübertragungsmechanismus 5 einnehmen können und die auch bei Bedarf weggelassen werden können oder durch gasdynamische Einrichtungen, wie sie auf diesem Gebiet an sich bekannt sind. Das Hauptprinzip des Verfahrens und des Ofens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, zwei getrennte Kammern 2 und 3 vorzusehen, so daß die Materialvorwärmzone und die Calcinierzone physikalisch getrennt werden können, was durch eine mechanische Einrichtung, wie z. B. eine Zwischenwand 4 und durch irgendeinen Typ eines Feststoffübertragungsmechanismus 5 oder durch Verwendung einer gasdynamischen Dichtung, die bei Bedarf auch weggelassen werden kann, anstelle der Zwischenwand 4 und des Feststoffübertragungsmechanismus 5 bewirkt werden kann.

In der Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen ist eine andere Ausführungsform der Brennstoff lanze 20 dargestellt, die im speziellen Fall der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 im wesentlichen eine Vielzahl von Löchern 21, umfaßt, die mit dem Innern der Kammer 3 in einer geeigneten Position in Verbindung stehen, anstelle der Düsen 21 der Brennstofflanzen 20 der Fig. 1. Die Brennstofflanzen 20 sind deshalb außerhalb der Kammer 3 angeordnet, wie aus der Fig.3 der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, so daß diese Lanzen schneller ersetzt und/oder repariert werden können als bei der in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform. Der Effekt dieser Brennstofflanzen 20 ist jedoch genau der gleiche wie derjenige der in Verbindung mit der Fig. 1 bereits beschriebenen Brennstofflanzen, so daß die Modifikation im Aufbau derselben keine erfinderische Veränderung des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung darstellt.

Das Verfahren zum Calcinieren von festen Materialien (Feststoffen) gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend näher beschrieben anhand der Verwendung des 1-Kolonnen-Ofens, wie er in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, obgleich selbstverständlich klar ist, daß dieses Verfahren auch in Öfen eines anderes Typs durchgeführt werden kann, vorausgesetzt, daß das Prinzip der Durchführung der Calcinierung in einem parallelen Strom der Verbrennungsgase mit den Materialien in einem 1-Kolonnen-Ofen beibehalten wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die zu calcinierenden Materialien, bei denen es sich vorzugsweise um Kalkstein für die Herstellung von Kalk oder Dolomit für die Herstellung von Magnesit handelt, durch den Füllmechanismus 7 eingeführt zum Auffüllen der Kammer 2 des Gehäuses 1. Die Materialien werden in der Kammer 2 vorerwärmt mit dem durch Pfeile angezeigten Strom, der in der Kammer 2 auftritt, aus einer Mischung von Verbrennungsgasen, die aus der Calcinierzone C stammen, und aus Sekundärluft, die aus der Kühlzone D des Gehäuses 1 stammt, bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur, wodurch die Verbrennungsgase aus der Calcinierzone C in der Kammer 2 weiter verbrannt werden unter Verwendung der Sekundärluft, die am unteren Ende der Kühlzone D eingeführt wird, wie weiter unten näher beschrieben, um die Temperatur der Materialien in der Kammer 2 zu erhöhen, die dadurch wirksam vorerwärmt werden, wobei diese Materialien gleichzeitig den höchstmöglichen Anteil der Wärme, die in den Verbrennungsgasen enthalten ist, extrahieren, bevor die Verbrennungsgase durch das Auslaßverteilerrohr 14 und den Auslaß 16 in die Atmosphäre abgelassen werden. Die auf diese Weise vorerwärmten Materialien werden mittels des Feststoffübertragungsmechanismus 5 in die untere Kammer 3 überführt, wobei diese Materialien in einem absteigenden Strom in die Luftvorwärmzone B eintreten, in deren oberes Ende Primärluft durch die Einlasse 17 eingeführt wird, um diese Luft parallel zu dem vorerwärmten Material vorzuerwärmen, bis

dieses Material die Calcinier- oder Reaktionszone C erreicht, an deren oberem Ende der Brennstoff (Treibstoff) durch die Lanzen 20 und die Düsen 21 eingeführt wird für die Verbrennung unter Verwendung der Primärluft, die durch die Einlasse 17 eingeführt wird, und in der Zone B vorerwärmt wird, um die Calcinierung des vorerwärmten Materials durchzuführen unter Verwendung von vorerwärmter Primärluft und Brennstoff, um die Wirkung zu erzielen, die in dieser Zone erforderlich ist, z. B. die Oxidation von Kalkstein zu Calciumoxid oder die Oxidation von Dolomit zu Magnesit.

Den Verbrennungsgasen, die parallel zu den absteigenderrMaterialien in die Calcinierzone C strömen, strömt ein Sekundärluftstrom entgegen, der durch den Sekundäreinlaß 27 am Boden des Gehäuses 1 eingeführt wird, wie nachstehend näher erläutert, und sie werden durch Rohrleitungen 25 und 26 gemeinsam mit der Sekundärluft nach außen getrieben zu dem Sammelrohr 24, in dem das Gemisch aus Verbrennungsgasen aus der Calcinierzone C und vorerwärmter Sekundärluft aus der Kühlzone D durch die Rohrleitung 12 in das Verteilerrohr 10 und durch die Rohrleitungen 11 in die Kammer 2 gelangen, um eine vollständige Verbrennung zu erzielen und dadurch das ursprünglich eingeführte Material gemäß der vorstehenden Beschreibung vorzuerwärmen.

Schließlich fällt das feste Material weiterhin nach unten unter das Sammelrohr 24, wobei es in die Materialkühlzone D gelangt, in der es mittels der kalten Sekundärluft gekühlt wird, die durch den Sekundärlufteinlaß 27 eingeführt wird, wodurch die Sekundärluft auf Kosten der aus dem Material, das gekühlt wird, absorbierten Wärme vorerwärmt wird, um die Sekundärluft im Gemisch mit den Verbrennungsgasen aus der Calcinierzone C in die Materialvorwärmzone Kammer 2 einzuführen gemäß der vorstehenden Beschreibung.

Die durch die sekundäre Kaltluftgekühlten Materialien werden durch den Austragsmechanismus 9 bei einer Temperatur, die ausreichend niedrig ist, um ihren Transport und ihre weitere Verwendung zu ermöglichen, ausgetragen. Wie aus den vorstehenden Angaben ersichtlich, ist es mit dem erfindungsgemäß aufgebauten Ofen möglich, das vorstehend beschriebene Verfahren entweder kontinuierlich oder absatzweise durchzuführen durch geeignete Betätigung der Füll- und Austragsmechanismen 7 und 9 und des Übertragungsmechanismus 5 für die festen Materialien (Feststoffe) sowie durch die (entweder kontinuierliche oder absatzweise) Einführung der Primärluft mittels des Kompressors 19 und der Sekundärluft mittels des Kompressors 29 sowie des Brennstoffs (Treibstoffes) mittels der Pumpe 23, um das Verfahren auf die gewünschte Weise durchzuführen.

Der 1-Kolonnen-Ofen mit dem erfindungsgemäßen Aufbau vermeidet die traditionelle Notwendigkeit bei den 2-Kolonnen-Öfen, die Vorwärmzone mit der Calcinierzone auszutauschen und umgekehrt und'die Umkehr des Stromes der Gase in dem Ofen, wodurch der Betrieb des Ofens selbst stark erleichtert wird und der Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht wird, da im Falle des erfindungsgemäßen 1-Kolonnen-Ofens die Durchführung des Verfahrens auf kontinuierliche Weise möglich ist mit einem kontinuierlich absteigenden Strom der festen Materialien von der Oberseite zum Boden der Kolonne, während Gase auf die vorstehend beschriebene Weise eingeblasen werden können durch Vorsehung einer definierten Trennung zwischen der oberen oder Vorwärmkammer 2 und der unteren oder Calcinierkammer 3 und durch Unterteilung der letzteren in drei unterschiedliche Zonen, nämlich eine Vorwärmzone, eine Calcinierzone und eine Materialkühlzone, so daß das Verfahren durchgeführt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Strom der Gase innerhalb des Ofens zu modifizieren, der ab dem Beginn genau festgelegt ist, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung von richtungsändernden Leitblechen und anderen Mechanismen vermieden wird, die beim Arbeiten mit Gasen, die im allgemeinen bei sehr hohen Temperaturen gehandhabt werden, häufig versagen und Schwierigkeiten bei der Handhabung der Mechanismen mit sich bringen.

Die Wärmeverluste durch Strahlung, die in der Rohrleitung 12 entstehen könnten, die die Calcinierkammer verlassenden und in die Vorwärmkammer eintretenden Verbrennungsgase umgeht, können leicht beseitigt werden durch Vorsehung einer geeigneten feuerfesten Isolierung, wobei diese Aspekte der Erfindung keine offensichtlichen Nachteile des Verfahrens und des erfindungsgemäß aufgebauten Ofens darstellen, weil die Vorsehung einer geeigneten Isolierung keine unüberwindliche Schwierigkeit ist und natürlich die möglichen Wärmeverluste durch Strahlung, wie vorstehend erwähnt, kein sehr bedeutendes Merkmal darstellen, verglichen mit der Erhöhung des Wirkungsgrades des Verfahrens und mit der Vereinfachung des Betriebs des Ofens im Vergleich zu dem sehr komplizierten Betrieb der derzeit gebräuchlichen 2-Kolonnen-Öfen, welche die neueste Entwicklung in bezug auf Wärmerückgewinnungsöfen für die Calcinierung von festen Materialien darstellen, so daß der erfindungsgemäße Ofen als eine revolutionäre Vorrichtung in der Technik der Calcinierung von festen Materialien (Feststoffen) angesehen werden kann, weil er in einem großen Ausmaß das Verfahren und den Betrieb eines Ofens erleichtert und gleichzeitig eine hochwirksame Rückgewinnung der von den Verbrennungsgasen mitgeführten Wärme sicherstellt und praktisch keine Wärmeverluste durch Strahlung durch die Umgehungsleitung auftreten, die das untere Ende der Calcinierzone mit dem unteren Ende der Vorwärmzone verbindet.

Als allgemeine Regel gilt, daß dann, wenn das Verfahren und der Ofen gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Kalk durch Calcinierung von Kalkstein angewendet werden, die Temperatur, mit der der Kalkstein die Vorwärmzone A verläßt, etwa 800°C bis 900⁰C beträgt, während die Temperatur, die in der Calcinierzone C erreicht wird, etwa 1100⁰C bis 1 200⁰C beträgt, wobei diese Temperaturen reguliert werden durch Regulieren der Mengen an Primärluft und Sekundärluft, die in die jeweiligen Calcinier- und Materialkühlzonen eingeführt werden.

Das die Kühlzone verlassende Material wird durch die Sekundärluft bis auf Temperaturen zwischen 5O⁰C und 6O⁰C heruntergekühlt, wobei praktisch der gesamte mitgeführte Wärmeinhalt durch die Sekundärluft extrahiert wird, die nach dem Mischen mit den Verbrennungsgasen aus der Calcinierzone C bei Temperaturen, die nicht höher sind als 1 QOO⁰C, in die Vorwärmzone A eingeführt wird.

Daraus ist zu ersehen, daß die kritischen Zonen, in denen Strahlungswärmeverluste auftreten können, das heißt in der Rohrleitung 12, in geeigneter Weise isoliert werden können aufgrund derTatsache, daß die Gase bei einerTemperatur hindurchströmen, die nicht über etwa 1 000⁰C liegt, und eine geeignete feuerfeste Isolierung kann merkliche Wärmeverluste durch Strahlung durch die obengenannte Rohrleitung 12 wirksam verhindern.

Andererseits kann dann, wenn Batterien von Öfen dieses Typs installiert werden, was allgemein der Fail ist, die Rohrleitung 12 zwischen jedem Paar von Öfen angeordnet werden, so daß die Rohrleitung in geeigneten isolierten Behältern untergebracht werden kann, die durch die Wärme konstant erhitzt werden, die normalerweise durch die Wände des Ofens transmittiert wird, so daß diese Rohrleitungen 12 genau zusammenfallen mit den Calcinierzonen der Öfen und diese an Stellen angeordnet sind, an denen die Öfen die höchste Temperatur erreichen. ι

Claims

1. Verfahren zum Calcinieren von festen Materialien, gekennzeichnet dadurch, daß die festen Materialien an der Oberseite einer - Material-Vorwärmzone und gleichzeitig ein Strom von heißen Verbrennungsgasen und Sekundärluft durch die Unterseite der Vorwärmzone im Gegenstrom zu diesen Materialien eingeführt werden, die auf diese Weise vorgewärmten Materialien in eine Calcinierzone überführt werden, die direkt und kolinear unterhalb der Materialvorwärmzone und getrennt davon durch eine entfern bare Abdichtung angeordnet ist, während gleichzeitig an einem Punkt in der Nähe der Oberseite der Calcinierzone Ströme von Treibstoff und Primärluft zum Verbrennen des Treibstoffs und zum Calcinieren der Materialien im Gleichstrom eingeleitet werden, die auf diese Weise calcinierten Materialien in eine Materialkühlzone absinken gelassen werden, die direkt und kolinear unterhalb der Galcinierzone als eine sich nach unten erstreckende Fortsetzung derselben angeordnet ist, während gleichzeitig ein Strom von Sekundärluft an dar Unterseite der Materialkühlzone im Gegenstrom dazu eingeleitet wird, wodurch die Sekundärluft durch diese Materialien vorerwärmt und mit den in der Calcinierungszone gebildeten Verbrennungsgasen gemischt wird, und die auf diese Weise gebildete Mischung aus Sekundärluft und Verbrennungsgasen in die Unterseite der Materialvorwärmzone rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die in die Calcinierzone eingeführte Primärluft vorerwärmt wird durch Kontaktieren derselben in dem Gleichstrom mit den vorerwärmten Materialien, wobei der Strom der Primärluft in die Oberseite der Calcinierzone eingeführt wird, während der Treibstoffstrom in einer niedrigeren Höhe in die Calcinierzone eingeführt wird, wodurch eine Primärluft-Vorwärmzone zwischen der Oberseite und dieser niedrigen Höhe der Calcinierzone gebildet wird.

3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß als festes Material Kalksein verwendet wird und daß der Kalkstein in der Materialvorwärmzone auf eine Temperatur von etwa 800⁰C bis etwa 900⁰C vorerwärmt wird, daß das Material in der Calcinierzone bei einerTemperatur von etwa 1100⁰C bis etwa 1200⁰C calciniert wird und daß das Material in der Kühlzone auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60⁰C abgekühlt wird.

4. 1-Kolonnen-Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein längliches vertikales Gehäuse (1) mit einer geschlossenen Oberseite (6) und einem geschlossenen Boden (8), eine Beschickungseinrichtung (7) für die Einführung von festen Materialien an der Oberseite des Gehäuses (1), eine Austragseinrichtung (9) für die calcinierten Materialien am Boden des Gehäuses (1), eine entfernbare Abdichtungseinrichtung (4) in einer vorgegebenen Höhe zwischen der Oberseite und dem Boden des Gehäuses (1) zur Unterteilung des Gehäuses (1) in eine obere oder Material-Vorwärmkammer (2) und eine untere Kammer (3), wobei die untere Kammer (3) mindestens eine obere oder Calcinier-Zone (C) und eine untere oder Materialabkühlungszone (D) umfaßt, Primärluft-Injektionseinrichtungen (17), die an der Oberseite der Calcinierzone (C) angeordnet sind, Treibstoff-Injektionseinrichtungen (20) und Brennereinrichtungen (21), die in einer geringeren Höhe als die Primärluft-Injektionseinrichtungen (17) angeordnet sind, Sekundärluft-Injektionseinrichtungen (27), die am Boden der Materialkühlzone (D) angeordnet sind, Gassammeieinrichtungen (24) zur Bildung einer Mischung aus den in der Calcinierzone (C) gebildeten Verbrennungsgasen und der Sekundärluft, wobei die Gassammei-Einrichtungen (24) in einer Höhe angeordnet sind, welche die Unterteilung zwischen der Calcinierzone (C) und der Materialabkühlungszone (D) markiert, einen Durchgang (12), der die Gassammei-Einrichtungen (24) mit dem Boden der oberen oder Materialvorwärmkammer (2) verbindet und eine Gasauslaßeinrichtung (16), die an der Oberseite der oberen oder Materialvorwärmkammer (2) angeordnet ist, vorgesehen sind.

5. 1-Kolonnen-Ofen nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß er eine Primärluft-Vorwärmzone umfaßt, die unterhalb der entfernbaren Abdichtung (4) und oberhalb der Calcinierzone gebildet ist durch Anordnung der Primärluft-Injektionseinrichtungen (17) in einer Höhe benachbart zu der Abdichtung (4) und durch Anordnung der Treibstoff-Injektionsund Verbrennungseinrichtungen (20; 21) in einer geringeren Höhe, die von den Primärluft-Injektionseinrichtungen (17) einen Abstand haben, welcher der gewünschten Höhe der Primärluft-Vorwärmzone (B) entspricht.

6. 1-Kolonnen-Ofen nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die entfernbare Abdichtung (4) eine horizontale Trennwand umfaßt, die eine Materialtransporteinrichtung (5) zur Überführung des Materials aus der oberen Kammer (2) in die untere Kammer (3) enthält.

7. 1-Kolonnen-Ofen nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die entfernbare Abdichtung (4) eine dynamische Gasdichtung umfaßt.

8. 1-Kolonnen-Ofen nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die entfernbare Abdichtung (4) eine horizontale geschlossene Trennwand und eine mit Ventilen ausgestattete Umgehungsleitung umfaßt, welche die obere Kammer (2) und die untere Kammer (3) miteinander verbindet, zur Überführung von Material aus der erstgenannten Kammer in die letztgenannte Kammer.