DE102016120833A1 - Etagenofen und Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens - Google Patents

Etagenofen und Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens Download PDF

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens nutzt mehrere befeuerte Etagen, wobei wenigstens ein Festbrennstoff und wenigstens ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff zum Einsatz kommen. Der erfindungsgemäße Etagenofen sieht mehrere befeuerte Etagen, wobei zumindest eine der befeuerten Etagen mit einem Gas- oder einem Flüssigkeitsbrenner ausgerüstet ist und außerdem wenigstens eine der befeuerten Etagen mit wenigstens einem Feststoffbrenner ausgerüstet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Etagenofen mit mehreren befeuerten Etagen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Etagenofens. Etagenöfen werden zur Wärmebehandlung verschiedenster Materialien, wie Ton, Dolomit, Magnesitgestein oder Kalk eingesetzt. Des Weiteren werden beispielsweise Aluminium, Koks, Eisenoxid und Ölschlamm in Etagenöfen behandelt.
  • Ein Etagenofen besteht aus mehreren übereinander angeordneten Etagen, die von dem zu behandelnden Material nacheinander von oben nach unten durchlaufen werden. Zumindest einige Etagen werden mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich der Energiekosten verbesserten Etagenofen und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens nutzt mehrere befeuerte Etagen, wobei wenigstens ein Festbrennstoff und wenigstens ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff zum Einsatz kommen. Der erfindungsgemäße Etagenofen sieht mehrere befeuerte Etagen vor, wobei zumindest eine der befeuerten Etagen mit einem Gas- oder einem Flüssigkeitsbrenner ausgerüstet ist und außerdem wenigstens eine der befeuerten Etagen mit wenigstens einem Feststoffbrenner ausgerüstet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zumindest die oberste und die unterste der befeuerten Etagen mit dem gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoff betrieben. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass keine unverbrannten Partikel des Festbrennstoffs am oberen bzw. unteren Ende des Etagenofens ausgetragen werden. Weiterhin können zumindest ein Teil, vorzugsweise der überwiegende Teil, höchstvorzugsweise alle zwischen der obersten und der untersten befeuerten Etage vorgesehenen, befeuerten Etagen mit dem Festbrennstoff betrieben werden. Festbrennstoffe sind meist günstiger als flüssige oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere günstiger als das üblicherweise verwendete Erdgas. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Vorort schon eine Kohleaufbereitung vorhanden ist. Die Brennstoffkosten können weiter reduziert werden, wenn möglichst viele der befeuerten Etagen mit dem Festbrennstoff betrieben werden.
  • Um eine möglichst gleichmäßige Befeuerung zu erreichen, kann jede befeuerte Etage mit wenigstens einem, vorzugsweise wenigstens zwei, höchstvorzugshalber wenigstens drei oder vier Brennern, betrieben werden. Dabei kann pro befeuerter Etage jeweils nur eine Art von Brennstoff, also entweder ein Festbrennstoff oder ein gasförmiger oder ein flüssiger Brennstoff zum Einsatz kommen. Es ist aber auch denkbar, dass bei zumindest einer der befeuerten Etagen zumindest zwei unterschiedliche Brennstoffe zum Einsatz kommen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn ein möglichst vollständiger Ausbrand der eingebrachten Brennstoffe sichergestellt werden soll. Weist der Etagenofen 15, 18 oder mehr Etagen auf, werden zweckmäßigerweise wenigstens 5 Etagen mit wenigstens einem Feststoffbrenner, vorzugsweise wenigstens 3 Feststoffbrennern betrieben.
  • Als Festbrennstoff können insbesondere gemahlene Kohle, zerkleinerte, nachwachsende Rohstoffe, torrefiziertes Material oder deren Mischungen zum Einsatz kommen. Der Festbrennstoff sollte zweckmäßigerweise einen Heizwert von wenigstens 8 MJ, vorzugsweise mehr als 15MJ, höchstvorzugsweise mehr als 25MJ aufweisen. Eine besonderes gute Verteilung des Brennstoffs lässt sich dadurch erreichen, dass der feste Brennstoff, vorzugsweiser ein biogener Brennstoff, gemeinsam mit dem zu behandelnden Material dem Ofen aufgegeben wird und wenigstens ab der ersten befeuerten Etage wenigstens teilweise verbrennt.
  • Damit der verwendete Brennstoff schnell in den Etagen umgesetzt werden kann, ist eine geeignete Aufbereitung in einem Mahl- oder Zerkleinerungsaggreagt und/oder einem Torrefizierungsaggregat, das mit den Feststoffbrennern in Verbindung steht, sinnvoll.
  • In der Zeichnung zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Etagenofens und
    • 2 eine schematische Schnittdarstellung im Bereich einer mit vier Feststoffbrennern befeuerten Etage.
  • 1 zeigt einen Etagenofen 1 mit sechs befeuerten Etagen 2.1 - 2.6. Am oberen Ende des Etagenofens ist eine Einlass 3 für das zu behandelnde Material 4 vorgesehen. Als Material kommen alle geeigneten Materialien, wie Ton, Dolomit, Magnesitgestein oder Kalk, aber beispielsweise auch Aluminium, Koks, Eisenoxid und Ölschlamm in Betracht. In jeder Etage ist ein geeignetes Transportsystem (nicht dargestellt) vorgesehen, mit dem das zu behandelnde Material 4 von Etage zu Etage gefördert wird. Das Transportsystem kann dabei beispielsweise eine Vielzahl von mit Krählzähnen bestückten Krählarmen aufweisen, die über eine Zentralsäule 5 angetrieben werden und das Material zu den Auslassöffnungen jeder Etage führen. Die Auslassöffnungen aufeinanderfolgender Etagen sind dabei abwechselnd am äußeren Umfang bzw. im Bereich der Zentralsäule angeordnet, sodass das Material in einer Etage von innen nach außen und in der nächst tiefer liegenden Etage von außen nach innen transportiert wird. Am unteren Ende des Etagenofens ist ein Auslass 6 für das wärmebehandelte Material 7 vorgesehen.
  • Die oberste (befeuerte) Etage 2.1 und die unterste (befeuerte) Etage 2.6 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem gasförmigen Brennstoff (8), beispielsweise Erdgas, betrieben, der über eine Gasregelstrecke 9 dosiert den Gasbrennern 10, 11 zugeführt wird. Die mittleren Etagen 2.2, 2.3, 2.4 und 2.5 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Festbrennstoff 12 betrieben, der aus einem Vorratsbehälter 13 über eine mit Transportluft 14 betriebene Dosiereinheit 15 den Feststoffbrennern 16 - 19 zugeführt wird. Die Aufbereitung des Festbrennstoffs erfolgt in geeigneter Art und Weise, beispielsweise mit einem optionalen Mahl- oder Zerkleinerungsaggregat 20 und/oder einem optionalen Torrefizierungsaggregat 21.
  • Selbstverständlich wird jede befeuerte Etage bzw. jeder Brenner mit Verbrennungsluft versorgt (nicht dargestellt), um den für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoff bereitzustellen. Die Verbrennungsabgase können entweder über Abgasauslassöffnungen in den einzelnen Etagen und/oder über wenigstens eine zentral am oberen Ende des Etagenofens 1 vorgesehene Abgasauslassöffnung 22 ausgeschleust werden.
  • Wenngleich beim dargestellten Ausführungsbeispiel alle Etagen befeuert sind, können auch einzelne unbefeuerte Etagen vorgesehen werden. So bieten sich ggf. am oberen Ende unbefeuerte Etagen zum Vorwärmen und am unteren Ende unbefeuerte Etagen zum Kühlen des Materials an.
  • 2 zeigt eine mögliche Anordnung von vier Feststoffbrennern 16a - 16d im Bereich der Etage 2.2. Um eine möglichst gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der befeuerten Etage zu erreichen, sind die Feststoffbrenner gleichmäßig verteilt am äußeren Umfang der Etage angeordnet. Jeder der Feststoffbrenner ist dabei leicht schräg zu radialen Richtung und in Drehrichtung 23 der Krählarme ausgerichtet. Diese Ausrichtung der Brenner bewirkt eine bessere und gleichmäßigere Verteilung der Energie im Ofenraum und damit eine optimale Behandlung des Stroffstroms.
  • Der Etagenofen ist in seiner Größe variabel und kann 10, 15, 18 und mehr Etagen aufweisen. Je nach Größe des Etagenofen können dann die obersten 2, 3 oder 4 Etagen zur Materialvorwärmung und die untersten 2, 3, oder 4 Etagen zur Kühlung des Materialstroms genutzt werden. Denkbar wäre jedoch auch, dass alle Etagen mit den entsprechenden Brennstoffen betrieben werden, sodass eine Vorwärmzone und/oder die Kühlzone entfallen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Etagenofens (1) mit mehreren befeuerten Etagen (2.1-2.6), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Festbrennstoff (12) und wenigstens ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff (8) zum Einsatz kommen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die oberste (2.1) und die unterste (2.6) der befeuerten Etagen mit dem gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoff (8) betrieben werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil zwischen der obersten und der untersten befeuerten Etage vorgesehenen, befeuerten Etagen (2.2 - 2.5) mit dem Festbrennstoff (12) betrieben werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede befeuerte Etage (2.1 - 2.6) mit wenigstens einem Brenner betrieben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro befeuerter Etage (2.1 - 2.6) jeweils nur eine Art von Brennstoff, also entweder ein Festbrennstoff (12) oder ein gasförmiger oder ein flüssiger Brennstoff (8) zum Einsatz kommt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer der befeuerten Etagen zumindest zwei unterschiedliche Brennstoffe zum Einsatz kommen.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Festbrennstoff (12) gemahlene Kohle, zerkleinerte, nachwachsende Rohstoffe, torrefiziertes Material oder deren Mischungen zum Einsatz kommen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff (12) gemeinsam mit einem zu behandelnden Material (4) dem Etagenofen (1) aufgegeben wird und wenigstens ab der ersten befeuerten Etage (2.1) wenigstens teilweise verbrennt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festbrennstoff (12) mit einem Heizwert von wenigstens 8 MJ zum Einsatz kommt.
  10. Etagenofen mit mehreren befeuerten Etagen (2.1 - 2.6), wobei zumindest eine der befeuerten Etagen (2.1, 2.6) mit einem Gas- oder einem Flüssigkeitsbrenner (10, 11) ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem wenigstens eine der befeuerten Etagen (2.2 - 2.5) mit wenigstens einem Feststoffbrenner (16 - 19) ausgerüstet ist.
  11. Etagenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die oberste und die unterste der befeuerten Etagen mit wenigstens einem Gas- oder einem Flüssigkeitsbrenner ausgerüstet ist.
  12. Etagenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil zwischen der obersten und der untersten befeuerten Etage (2.1, 2.6) vorgesehenen, befeuerten Etagen (2.2 - 2.5) mit wenigstens einem Feststoffbrenner (16a - 16d) ausgerüstet ist.
  13. Etagenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass pro befeuerter Etage (2.1, 2.6) jeweils nur Feststoffbrenner oder nur Gas- oder Flüssigkeitsbrenner vorgesehen sind.
  14. Etagenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der befeuerten Etagen mit wenigstens einem Feststoffbrenner und wenigstens einem Gas- oder Flüssigkeitsbrenner ausgestattet ist.
  15. Etagenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Feststoffbrenner (16 - 19) mit einen Mahl- oder Zerkleinerungsaggregat (20) und/oder einem Torrefizierungsaggregat (21) in Verbindung steht.
  16. Etagenofen nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch 15, 18 oder mehr Etagen, wobei wenigstens 5 Etagen mit wenigstens einem Feststoffbrenner betrieben werden.
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