DE102023102447A1

DE102023102447A1 - Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen und Verfahren zum Brennen von Karbonatgestein

Info

Publication number: DE102023102447A1
Application number: DE102023102447.7A
Authority: DE
Inventors: Hannes Piringer; Patrick Bucher; Theo Lütten
Original assignee: Maerz Ofenbau AG; ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: Thyssenkrupp Polysius De GmbH; Maerz Ofenbau AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2023-02-01
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2023-07-06

Abstract

Die Erfindung umfasst einen 1. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betreibbar und mittels eines Verbindungskanals (2) miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht (2) in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials aufweist, wobei die Kühlzone (22) einen Kühlgaseinlass (23) zum Einlassen von Kühlgas in die Kühlzone (22) und eine Kühlgasabzugseinrichtung (17) zum Abführen von Kühlgas aus dem Schacht (2) aufweist, wobei in Strömungsrichtung des Materials hinter der Brennzone (20) eine Nachkalzinierungszone (9) ausgebildet ist, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das aus der Brennzone (20) austretende Material bei einer Gastemperatur von 800°C bis 1100°C, insbesondere 900°C bis 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C bis 950°C nachkalziniert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (GGR-Schachtofen) sowie ein Verfahren zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit einem GGR-Schachtofen.
Das Brennen von Karbonatgestein in einem GGR-Schachtofen ist seit etwa 60 Jahren bekannt. Ein derartiger, beispielsweise aus der WO 2011/072894 A1 bekannter GGR-Schachtofen weist zwei vertikale, parallele Schächte auf, die zyklisch arbeiten, wobei nur in einem Schacht, dem jeweiligen Brennschacht, gebrannt wird, während der andere Schacht als Regenerativschacht arbeitet. Dem Brennschacht werden Oxidationsgas im Gleichstrom mit dem Material und Brennstoff zugeführt, wobei die dabei entstehenden heißen Abgase zusammen mit der von unten zugeführten, erwärmten Kühlluft über den Überstromkanal in den Abgasschacht geleitet werden, wo die Abgase im Gegenstrom zum Material nach oben abgeleitet werden und das Material dabei vorwärmen. Das Material wird üblicherweise von oben zusammen mit dem Oxidationsgas in den Schacht aufgegeben, wobei Brennstoffe in der Brennzone eingedüst werden.
Das zu brennende Material passiert üblicherweise in jedem Schacht eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine sich daran anschließende Brennzone, in der das Material gebrannt wird und eine sich daran anschließende Kühlzone, in der Kühlluft dem heißen Material zugeführt wird.
Um den Qualitätsanforderungen bezüglich einer hohen Reaktivität des Branntkalkes, wie sie beispielsweise in Stahlwerken gefordert wird, gerecht zu werden, dürfen die Temperaturen in der Brennzone einen Wert von 1100°C, vorzugsweise 1000°C, nicht überschreiten. Des Weiteren steigt die Nachfrage nach umweltfreundlicher Herstellung von Branntkalk ebenfalls, sodass bestimmte Anforderungen an den CO₂-Gehalt des Abgases zur anschließenden Nachbehandlung erfüllt werden müssen. Des Weiteren ist ein hoher Kalzinierungsgrad des Endproduktes gewünscht.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen GGR-Schachtofen und ein Verfahren zum Brennen von Karbonatgestein mit einem GGR-Schachtofen bereitzustellen, mit welchem Kalk mit einer hohen Reaktivität und einem hohen Kalzinierungsgrad, wobei das Abgas gleichzeitig einen hohen CO₂-Gehalt aufweist, um eine kostengünstige Abscheidung aus dem Abgas zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung einen Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten, die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betreibbar und mittels eines Verbindungskanals miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des Materials aufweist. Die Kühlzone umfasst einen Kühlgaseinlass zum Einlassen von Kühlgas in die Kühlzone und eine Kühlgasabzugseinrichtung zum Abführen von Kühlgas aus dem Schacht. In Strömungsrichtung des Materials hinter der Brennzone ist eine Nachkalzinierungszone ausgebildet, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das aus der Brennzone austretende Material bei einer Gastemperatur von 800°C bis 1100°C, insbesondere 900°C bis 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C bis 950°C nachkalziniert.
Vorzugsweise schließt sich die Nachkalzinierungszone direkt an die Brennzone an. Jeder Schacht weist vorzugsweise einen Strömungsdurchlass in den Verbindungskanal auf, wobei die Nachkalzinierungszone, insbesondere vollständig, in Strömungsrichtung des Materials hinter dem Strömungsdurchlass ausgebildet ist. Der Strömungsdurchlass in den Verbindungskanal ist vorzugsweise in der Brennzone oder an dem Übergang zwischen der Brennzone und der Nachkalzinierungszone angeordnet. Die Nachkalzinierungszone erstreckt sich beispielsweise von dem Strömungsdurchlass in Strömungsrichtung des Materials.
Bei dem zu brennenden Material handelt es sich vorzugsweise um Kalkstein oder Dolomitstein mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Bei dem Kühlgas handelt es sich beispielsweise um Luft.
Die Nachkalzinierungszone ist vorzugsweise zwischen der Brennzone und der Kühlzone angeordnet, sodass das Material nach der Brennzone direkt in die Nachkalzinierungszone geleitet und dort nachkalziniert wird. Bei der Nachkalzinierung werden die in der Brennzone noch nicht kalzinierten Materialanteile nachtäglich kalziniert, wobei die Gastemperatur innerhalb der Nachkalzinierungszone geringer als in der Brennzone aber höher als die Kalzinierungstemperatur des Materials ist.
Jeder Schacht weist vorzugsweise einen Materialeinlass zu Einlassen von zu brennendem Material in den Schacht auf, wobei sich der Materialeinlass insbesondere am oberen Ende des jeweiligen Schachts befindet, sodass das Material schwerkraftbedingt in den jeweiligen Schacht fällt. Der Materialeinlass und/ oder der Materialauslass ist/sind insbesondere als Schleuse zum Einlassen und/ oder Auslassen von Material in den Schachtofen ausgebildet. Ein als Schleuse ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Auch ein Austreten von Gas über den Materialeinlass aus dem Schacht wird durch die Materialschleuse verhindert. Vorzugsweise ist die Schleuse derart ausgebildet, dass sie den Schacht luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.
Der Verbindungskanal ist zur gastechnischen Verbindung der beiden Schächte ausgebildet und verbindet vorzugsweise die Brennzonen der Schächte miteinander. Der Strömungsdurchlass ist vorzugsweise mit dem Verbindungskanal 19 zur gastechnischen Verbindung der Schächte miteinander und ist insbesondere am unteren Ende der Brennzone angeordnet, sodass die Brenngase von der Brennzone in den Strömungsdurchlass strömen. Vorzugsweise ist in Strömungsrichtung der Brenngase zwischen der Brennzone und dem Strömungsdurchlass die Nachkalzinierungszone angeordnet, sodass die Brenngase von der Brennzone in die Nachkalzinierungszone strömen, dort vorzugsweise umgelenkt werden und im Anschluss an die Nachkalzinierungszone direkt in den Strömungsdurchlass eingeleitet werden.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens wird jeweils einer der Schächte als Brennschacht betrieben und ist aktiv, wobei der jeweils andere Schacht als Regenerativschacht betrieben wird und passiv ist. Der GGR-Schachtofen wird insbesondere zyklisch betrieben, wobei nach Ablauf der Zykluszeit die Funktion der Schächte getauscht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. In dem als Brennschacht betriebenen, aktiven Schacht wird über die Brennerlanzen ein Brennstoff in die Brennzone eingeleitet. Das zu brennende Material wird in der Vorwärmzone des Brennschachts vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700°C erwärmt. In dem als Brennschacht betriebenen Schacht ist die Brennzone als Gleichstrombrennzone ausgebildet, wobei das zu brennende Material parallel zu dem Gas strömt. Das Gas strömt innerhalb des Brennschachts von der Vorwärmzone in die Brennzone und anschießend in die Nachkalzinierungszone und über den Verbindungskanal in die Brennzone und die Vorwärmzone des Regenerativschachts. In dem als Regenerativschacht betriebenen Schacht strömt das Gas in der Vorwärmzone und der Brennzone im Gegenstrom zu dem zu brennenden Material.
Sowohl in dem Brennschacht als auch in dem Regenerativschacht wird Kühlgas im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Material durch die Kühlzone geleitet und vorzugsweise vollständig über den Kühlgasauslass der Kühlgasabzugseinrichtung aus dem Schacht ausgelassen, sodass vorzugsweise kein Kühlgas von der Kühlzone in die Brennzone und die Nachkalzinierungszone strömt.
Jeder Schacht weist vorzugsweise zumindest einen Abgasauslass, beispielsweise an dem oberen Ende des Schachts innerhalb der Vorwärmzone, auf. Vorzugsweise ist der Abgasauslass oberhalb der Materialsäule in einem materialfreien Bereich der Vorwärmzone angeordnet. Das Abgas wird vorzugsweise ausschließlich aus einem Schacht, insbesondere dem Regenerativschacht, ausgelassen. Das ausgelassene Abgas wird vorzugsweise dem jeweils anderen Schacht, insbesondere dem Brennschacht und/ oder dem Regenerativschacht zugeführt, wobei die Zufuhr beispielsweise über den Verbindungskanal oder Einlasse in den Schachtwänden auf Höhe der Brennzone erfolgt. Vorzugsweise wird lediglich ein Teil des aus dem Regenerativschacht ausgelassenen Abgases zumindest einem Schacht wieder zugeführt. Ein Teil des aus dem Regenerativschacht ausgelassenen Abgases wird beispielsweise aus dem GGR-Schachtofen abgeführt und beispielweise einer weiteren Behandlung, wie einer Sequestrierung, zugeführt. Das Abgas besteht vorzugsweise aus CO₂ und optional H₂O. Das aus dem Schacht ausgelassene Abgas weist vorzugsweis einen CO₂-Gehalt von mehr als 90%, insbesondere 95% bis 99%, vorzugsweise 98% auf.
Eine Rückführung des Abgases in zumindest einen Schacht ermöglicht die Herstellung von Kalk mit einer hohen Reaktivität, wobei gleichzeitig Prozessabgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% bezogen auf trockenes Gas hergestellt wird. Bei einem solchen Prozessabgas ist es möglich, dieses mit geringerem Aufwand zu verflüssigen und zu sequestrieren. Beispielsweise wird das verflüssigte Prozessabgas weiteren Verfahrensschritten zugeführt oder gelagert. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen GGR-Schachtofen auch Abgas mit weniger CO₂-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 35% für die Zuckerherstellung oder 30% für die Herstellung von gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.
Das Abgas wird beispielsweise in die Vorwärmzone oder die Brennzone des als Brennschacht betriebenen Schachts und/ oder in den Verbindungskanal und/ oder in die Brennzone oder Vorwärmzone des als Regenerativschacht betriebenen Schachts eingeleitet. Vorzugsweise weist jeder Schacht einen Gaseinlass, insbesondere einen Verbrennungsgaseinlass auf, der in dem oberen Bereich des Schachts in der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet ist und dem Einlass des zur Verbrennung benötigten Gases dient. Das über den Abgasauslass aus dem Schacht ausgelassene Abgas weist vorzugsweise eine Temperatur von etwa 60°C - 160°C, insbesondere 100°C auf. Vorzugsweise wird lediglich ein Teil des Abgases in die Vorwärmzone oder die Brennzone des Brennschachtes eingeleitet. Eine Rückführung der Abgase in die Vorwärmzone bietet die Möglichkeit der Erhöhung der Gasmenge in dem Schacht, wobei gleichzeitig eine hohe CO₂-Konzentration in dem Abgas sichergestellt wird. Beispielsweise wird das Abgas vor dem Einleiten in den Schacht, insbesondere in den Verbindungskanal oder in die Brennzone des als Regenerativschacht oder Brennschacht betriebenen Schachts, insbesondere auf eine Temperatur von 900°C bis 1100°C, vorzugsweise 1000°C, erhitzt.
Das in der Kühlzone erwärmte Kühlgas wird beispielsweise über eine Kühlgasabzugseinrichtung aus der Kühlzone des Schachts ausgelassen. Insbesondere wird das in die Kühlzone eingelassene Kühlgas vollständig über die Kühlgasabzugseinrichtung aus dem jeweiligen Schacht ausgelassen. Das Kühlgas wird vorzugsweise von unten über einen im unteren Bereich der Kühlzone angeordnete Kühlgaseinlass in die Kühlzone eingelassen. Die Kühlgasabzugseinrichtung weist vorzugsweise einen Kühlgasauslass zum Auslassen des Kühlgases aus dem Schacht auf. Der Kühlgasauslass ist insbesondere mit einer Kühlgasabzugsleitung zum Leiten des abgezogenen Kühlgases verbunden.
Dem als Brennschacht betriebenen Schacht wird vorzugsweise ein Oxidationsmittel zugeführt. Bei dem Oxidationsmittel handelt es sich beispielswiese um reinen Sauerstoff oder um sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 70 bis 95%, vorzugsweise 90%. Das Oxidationsmittel wird vorzugsweise zusammen mit dem Abgas in die Vorwärmzone des Brennschachtes eingeleitet. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Schacht in der Vorwärmzone einen separaten Oxidationsmitteleinlass zum Einlassen des Oxidationsmittels separat zu dem Abgas in den Schacht aufweist. Beispielsweise wird das Oxidationsmittel zusammen mit dem Brennstoff der Brennzone zugeführt. Die Oxidationsmittelleitung weist vorzugsweise ein Regelorgan auf, wie beispielsweise ein Ventil oder eine Klappe, über das die Menge an Oxidationsmittel in den jeweiligen Schacht einstellbar ist.
Die Schächte weisen jeweils vorzugsweise zumindest eine Brennerlanze auf, wobei das Abgas beispielsweise in die Brennerlanze eingeleitet wird. Jeder Schacht weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennerlanzen auf, die sich zumindest teilweise durch die Vorwärmzone erstrecken und insbesondere in die Brennzone des jeweiligen Schachts münden und zum Leiten von beispielsweise Brennstoff und/ oder einem Oxidationsgas, wie Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reinem Sauerstoff, dienen. Der Brennzone und/ oder der Vorwärmzone des als Brennschacht betriebenen Schachts wird vorzugsweise ein Brennstoff über eine Brennstoffleitung zugeführt. Vorzugsweise wird der Brennstoff durch Brennerlanzen zugeführt, die in der Brennzone und/ oder der Vorwärmzone angeordnet sind. Bei dem Brennstoff handelt es sich beispielsweise um ein Brenngas, wie Hochofengas oder Erdgas oder Kohlenstaub oder Biomasse oder flüssige Brennstoffe. In der Brennzone wird das Material vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1100°C erhitzt. Insbesondere wird das Abgas in die Brennstoffleitung eingeleitet. Die Abgasleitung ist dazu vorzugsweise mit der Brennstoffleitung und/ oder der zumindest einer Brennerlanze verbunden. Vorzugsweise wird das Abgas im Anschluss an den Wärmetauscher in die Brennerlanze und/ oder die Brennstoffleitung eingeleitet, wobei es sich bei dem Wärmetauscher vorzugsweise um den Wärmetauscher zur Erwärmung des Abgases im Gegenstrom zu dem abgezogenen Kühlgas handelt. Das Abgas wird vorzugsweise über ein Regelorgan, wie einer Klappe oder einem Ventil, zur Einstellung der Menge Abgas in die Brennerlanze und/ oder die Brennstoffleitung in diese eingeleitet. Jeder Brennstoffleitung und/ oder Brennerlanze ist vorzugsweise ein Regelorgan zugeordnet, zur Einstellung der Menge an Abgas in die jeweilige Brennerlanze und/ oder Brennstoffleitung. Vorzugsweise ist das Regelorgan in der Abgasleitung angeordnet. Insbesondere wird das Abgas in die Brennerlanzen des als Brennschacht betriebenen Schachts eingeleitet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Nachkalzinierungszone zumindest teilweise oder vollständig als Ringraum zwischen der Kühlgasabzugseinrichtung und der Schachtwand ausgebildet. Vorzugsweise ist in der Nachkalzinierungszone kein oder nur ein sehr geringer Anteil von Kühlgas vorhanden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Nachkalzinierungszone und der Kühlzone eine Gastrennzone zur Trennung des Kühlgases und des Brenngases ausgebildet ist. Die Gastrennzone dient vorzugsweise der gastechnischen Trennung der Kühlzone von der Brennzone und der Nachkalzinierungszone. Vorzugsweise schließt sich die Gastrennzone direkt in Strömungsrichtung des Materials an die Nachkalzinierungszone an, wobei sich an die Gastrennzone insbesondere direkt die Kühlzone anschließt. Insbesondere ist die Gastrennzone in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt angeordnet. Vorzugsweise wird ausschließlich Kühlgas aus der Kühlzone in die Gastrennzone eingeleitet, wobei kein oder nur ein sehr geringer Anteil von Brenngas, in etwa von 0,5% bis 10%, insbesondere 1% bis 8%, vorzugsweise 2%, bis 6%, aus der Brennzone in die Gastrennzone geleitet wird.
Durch die Ausbildung der Nachkalzinierungszone und optional der Gastrennzone wird eine zuverlässige Trennung der Kühlgase und der Brenngase verhindert, sodass eine Rekarbonisierung vermieden wird. Gleichzeitig wird durch die Nachkalzinierung des Materials ein hoher Kalzinierungsgrad erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Nachkalzinierungszone eine sich in Strömungsrichtung des Materials erstreckende Länge auf, wobei die Kühlzone als Ringraum um die Kühlgasabzugseinrichtung ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist und wobei das Verhältnis aus der Länge der Nachkalzinierungszone und dem Außendurchmesser der Kühlzone Ln/D1 etwa 0,4 bis 0,8, insbesondere 0,5 bis 0,7, vorzugsweise 0,6 entspricht. Dieses Verhältnis sorgt für eine zuverlässige und vollständige Umlenkung der Brenngase aus der Brennzone innerhalb der Nachkalzinierungszone, sodass kein oder nur ein sehr geringer Anteil an Brenngasen in die Gastrennzone oder die Kühlzone eintritt und eine nahezu vollständige Kalzinierung des Materials erfolgt. Die Nachkalzinierungszone, die Gastrennzone und die Kühlzone sind beispielswiese als Ringräume mit jeweils einem Außendurchmesser und einem Innendurchmesser ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Nachkalzinierungszone eine sich in Strömungsrichtung des Materials erstreckende Länge auf, wobei der Strömungsdurchlass als materialfreier Ringraum ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist und wobei das Verhältnis aus der Länge der Nachkalzinierungszone und dem Außendurchmesser des Strömungsdurchlasses Ln/D5 etwa 0,3 bis 0,7, vorzugsweise 0,4 bis 0,6, insbesondere 0,5 entspricht. parallel zur Schachtachse verlaufen. Die Nachkalzinierungszone weist beispielsweise an ihrem oberen Bereich einen größeren Querschnitt als die Brennzone auf, wobei sich der Querschnitt der Nachkalzinierungszone insbesondere in Strömungsrichtung des Materials reduziert. Die Brennzone erstreckt sich mit ihrem unteren Bereich vorzugsweise in den oberen Bereich der Nachkalzinierungszone hinein, sodass sich ein als Ringkanal ausgebildeter Strömungsdurchlass zwischen den beiden Schachtabschnitten ausbildet. Der ringförmige Strömungsdurchlass bildet vorzugsweise einen materialfreien Raum aus, in dem kein zu brennendes Material angeordnet ist. Der Strömungsdurchlass erstreckt sich vorzugsweise umfangsmäßig um den unteren Bereich der Brennzone. Die Schächte weisen beispielsweise jeweils einen als Ringkanal ausgebildeten Strömungsdurchlass auf, der jeweils mit dem Verbindungskanal gastechnisch verbunden und auf gleicher Höhe mit diesem angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die als Ringraum ausgebildete Nachkalzinierungszone einen Außendurchmesser auf, der sich mit einem Winkel zur Vertikalen von 0° bis 30°, insbesondere 5° bis 20°, vorzugsweise 10° in Strömungsrichtung des Materials verringert und/ oder wobei die Nachkalzinierungszone einen Innendurchmesser aufweist, der sich in einem Winkel zur Vertikalen von 15° bis 50°, insbesondere 25° bis 35°, vorzugsweise 28° in Strömungsrichtung des Materials verringert. Dies sorgt für einen optimalen schwerkraftbedingten Materialtransport innerhalb der Nachkalzinierungszone, wobei ein Rückstau in dem Ringraum verhindert und somit Staubablagerungen und Staubverkrustungen vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlgasabzugseinrichtung einen innerhalb der Kühlzone angeordneten Innenzylinder mit einem Kühlgaseinlass auf. Des Weiteren weist die Kühlgasabzugseinrichtung vorzugsweise eine Abdeckung auf, wobei die Abdeckung in Strömungsrichtung des Materials vor dem Kühlgaseinlass angeordnet ist. Die Abdeckung verhindert daher zuverlässig ein Eintreten von Material in den Innenzylinder. Der Innenzylinder ist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet und erstreckt sich insbesondere mittig, vorzugsweise koaxial zu der Kühlzone durch diese hindurch, insbesondere auf die Höhe der Nachkalzinierungszone. Der Innenzylinder ist vorzugsweise mit dem Kühlgasauslass zum Auslassen des Kühlgases aus dem Schacht gastechnisch verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlgasabzugseinrichtung eine Partikelabscheidevorrichtung zur Abscheidung von Materialpartikeln aus dem Kühlgasstrom auf. Vorzugsweis ist die Partikelabscheidevorrichtung in Strömungsrichtung des Gases vor dem Kühlgaseinlass in den Innenzylinder der Kühlgasabzugseinrichtung angeordnet. Eine Partikelabscheidevorrichtung verhindert einen Materialeintrag in den Innenzylinder der Kühlgasabzugseinrichtung, sodass ein Verstopfen der Kühlgasabzugseinrichtung vermieden wird. Vorzugsweise werden vor dem Einlass des Kühlgases in den Innenzylinder Materialpartikel, vorzugsweise einer Größe von mehr als 0.3mm, aus dem Gasstrom abgeschieden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Partikelabscheidevorrichtung als Kühlluftkanal zwischen der Abdeckung und dem Innenzylinder ausgebildet, der in den Kühlgaseinlass mündet. Die Partikelabscheidevorrichtung, insbesondere der Kühlluftkanal, bildet eine gastechnische Verbindung des Innenzylinders mit der Kühlzone aus.
Die Abdeckung ist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Materials vor dem Kühlgaseinlass angeordnet, sodass um den Kühlgaseinlass herum ein materialfreier Raum, insbesondere der Kühlluftkanal ausgebildet ist. Die Abdeckung weist vorzugsweise einen ersten, unteren Bereich auf, der hohlzylinderförmig ausgebildet ist und sich um den Innenzylinder und koaxial zu diesem herum erstreckt. Der erste Bereich weist vorzugsweise einen konstanten Querschnitt, insbesondere Innendurchmesser auf. Vorzugsweise schließt der erste Bereich in etwa auf der gleichen Höhe mit oder oberhalb des Kühlgaseinlasses ab. An das obere Ende des ersten Bereichs schließt sich beispielsweise ein zweiter Bereich an, der beispielhaft als Hohlkegel ausgebildet ist und mit dem der Spitze nach oben weist. Vorzugsweise verringert sich der Innendurchmesser des zweiten Bereichs von dem Innendurchmesser des ersten Bereichs entgegen der Materialströmungsrichtung. Der Kegelwinkel der Abdeckung beträgt vorzugsweise 15° bis 50°, insbesondere 25° bis 35°, vorzugsweise 28°, zur Vertikalen.
Der Kühlluftkanal umfasst vorzugsweise einen ringförmigen Bereich zwischen dem ersten Bereich der Abdeckung und einen hohlkegelförmigen Bereich zwischen dem zweiten Bereich und dem Innenzylinder. Insbesondere ist der Kühlluftkanal derart ausgebildet, dass die Kühlluft in einem Winkel von 90° bis 200°, insbesondere 120° bis 180° umgelenkt wird bevor sie in den Kühlgaseinlass des Innenzylinders eintritt. Die als Kühlluftkanal ausgebildete Partikelabscheidevorrichtung sorgt dafür, dass keine oder nur Partikel mit einer Größe von weniger als etwa 0.3mm des zu kühlenden Materials in den Innenzylinder gelangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlluftkanal derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft in einem Winkel von 90° bis 200°, insbesondere 120° bis 180°, vorzugsweise 180° umgelenkt wird. Dies sorgt für eine zuverlässige Partikelabscheidung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlgasabzugseinrichtung mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung des Abgases verbunden. Der GGR-Schachtofen weist beispielsweis einen Wärmetauscher auf, der mit dem Abgasauslass und der Kühlgasabzugseinrichtung gastechnisch verbunden ist, sodass das Agas im Gegenstrom zum Kühlgas erhitzt wird. Bei dem Wärmetauscher handelt es sich beispielsweise um einen als Regenerator ausgebildeten Wärmetauscher oder um einen als Rekuperator ausgebildete Wärmetauscher. Der Rekuperator ist beispielsweise ein Plattenwärmeübertrager oder ein Rohrbündelwärmeübertrager. Das aus der Kühlzone ausgelassene Kühlgas wird vorzugsweise dem Wärmetauscher zur Erwärmung des Abgases zugeführt. Das über den Abgasauslass abgezogene Abgas wird vorzugsweise vor dem Einleiten in den Verbindungskanal und/ oder die Brennzone des Regenerativschachts im Gegenstrom durch das abgezogene Kühlgas erwärmt. Vorzugsweise wird das Abgas mittels des Wärmetauschers auf eine Temperatur von 400°C bis 800°C, insbesondere 600°C erwärmt.
Die Erfindung umfasst auch ein zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen mit zwei Schächten, die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betrieben werden und mittels eines Verbindungskanals miteinander verbunden sind, wobei das Material durch einen Materialeinlass in eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des Materials zu einem Materialauslass strömt, wobei ein Kühlgas in die Kühlzone eingelassen wird und wobei das in der Kühlzone erwärmte Kühlgas über eine Kühlgasabzugseinrichtung aus der Kühlzone des Schachts ausgelassen wird, und wobei die Brennzone gastechnisch mit dem Verbindungskanal verbunden ist. Das aus der Brennzone austretende Material wird in einer Nachkalzinierungszone in Strömungsrichtung des Materials hinter der Brennzone bei einer Gastemperatur von 800°C bis 1100°C, insbesondere 900°C bis 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C bis 950°C nachkalziniert.
Die Brennzone ist insbesondere mittels eines Strömungsdurchlasses gastechnisch mit dem Verbindungskanal verbunden. Vorzugsweise wird das aus der Brennzone austretende Material in einer Nachkalzinierungszone in Strömungsrichtung des Materials hinter dem Strömungsdurchlass nachkalziniert. Vorzugsweise schließt sich die Nachkalzinierungszone direkt an die Brennzone an, sodass das Material im Anschluss an die Brennzone direkt in der Nachkalzinierungszone nachkalziniert wird.
Die mit Bezug auf den Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zu.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Kühlluft mit einer Temperatur von weniger als 900°C, insbesondere 700°C bis 850°C, vorzugsweise 725°C bis 800°C, in die Kühlgasabzugseinrichtung eingeleitet. Vorzugsweise ist der GGR-Schachtofen derart ausgebildet und eingerichtet, dass die über die Kühlgasabzugseinrichtung aus dem Schacht abgeführte Kühlluft eine Temperatur von weniger als 900°C, insbesondere 700°C bis 850°C, vorzugsweise 725°C bis 800°C aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das aus der Kühlzone ausgelassene Kühlgas einem Wärmetauscher zur Erwärmung des Abgases zugeführt, wobei die Kühlgasabzugseinrichtung vorzugsweise mit dem Wärmtauscher verbunden ist, sodass die abgezogene Kühlluft bei einer Temperatur von weniger als 900°C, insbesondere 700°C bis 850°C, vorzugsweise 725°C bis 800°C, dem Wärmetauscher zugeführt wird. Dies verhindert zuverlässig Anbackungen und Verschmutzungen des Wärmetauschers und sorgt für einen optimalen Betrieb und Wärmeaustausch mit dem Abgas.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in der Nachkalzinierungszone ein Kühlgasanteil von 0,5% bis 10%, insbesondere 1% bis 8%, vorzugsweise 2%, bis 6%, eingestellt. Bei dem in die Nachkalzinierungszone gelangenden Kühlgas handelt es sich vorzugsweise um einen Schlupf an Kühlgas der verfahrenstechnisch nicht zu verhindern ist. Dieser ist vorzugsweise so gering, dass er vernachlässigbar ist. Dadurch wird eine Rekarbonisierung des Materials fast vollständig verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in der Nachkalzinierungszone das Brenngases in einem Winkel von 90° bis 180°, vorzugswiese 120° bis 150° umgelenkt. Vorzugsweise ist die Nachkalzinierungszone derart ausgebildet und eingerichtet, dass das Brenngases in einem Winkel von 90° bis 180°, vorzugswiese 120° bis 150° umgelenkt wird. Die Umlenkung des Brenngases erfolgt vorzugsweise ausschließlich in der Nachkalzinierungszone und nicht in der Brennzone, der Kühlzone oder der Gastrennzone.
Figurenliste
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht mit einer perspektivischen Ansicht der Kühlgasabzugseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1.
3a zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
3b zeigt eine schematische Darstellung eines Teilausschnitts eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
4a - c zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Querschnittsansicht in den Schnittebenen der 3a gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem 1 bis 3.

1 und 2 zeigen jeweils einen GGR-Schachtofen 1 mit zwei parallelen und vertikal ausgerichteten Schächten 2. Die Schächte 2 des GGR-Schachtofens 1 sind im Wesentlichen identisch aufgebaut, sodass in 1 leidglich einer der beiden Schächte 2 mit Bezugszeichen versehen ist und im Folgenden der Einfachheit halber lediglich einer der beiden Schächte 2 beschrieben ist. Jeder Schacht 2 weist jeweils einen Materialeinlass 3 auf zum Einlassen von zu brennenden Material in den jeweiligen Schacht 2 des GGR-Schachtofens 1. Bei dem zu brennenden Material handelt es sich insbesondere um Kalkstein und/ oder Dolomitstein vorzugsweise mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Die Materialeinlässe 3 sind beispielhaft an dem oberen Ende des jeweiligen Schachts 2 angeordnet, sodass das Material durch den Materialeinlass 3 schwerkraftbedingt in den Schacht 2 fällt. Der Materialeinlass 3 ist beispielsweise als obere Öffnung des Schachts 2 und insbesondere als Schleuse 3 ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten oder einen Teil des Querschnitts des Schachts 2. Ein als Schleuse 3 ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht 2 gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Vorzugsweise ist die Schleuse 3 derart ausgebildet, dass sie den Schacht 2 luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.
Jeder Schacht 2 weist an seinem oberen Ende des Weiteren einen Verbrennungsgaseinlass 12 zum Einlassen von Verbrennungsgas zur Verbrennung von Brennstoffen auf. Bei dem Verbrennungsgas handelt es sich beispielsweise um entstaubtes Abgas zumindest eines der Schächte 2, wobei das Abgas vorzugsweise mit Sauerstoff angereichert ist. Des Weiteren weist jeder Schacht 2 einen Abgasauslass 6 zum Auslassen von Abgasen aus dem jeweiligen Schacht 2 auf. Jedem Abgasauslass 6 und Verbrennungsgaseinlass 12 ist beispielhaft jeweils ein Regelorgan zugeordnet. Über die Regelorgane, wie beispielsweise ein mengenregulierbarer Verdichter, ist vorzugsweise die Menge an Verbrennungsgas in den jeweiligen Verbrennungsgaseinlass 12 und die Menge an über den jeweiligen Abgasauslass 6 abzuziehendes Abgas einstellbar. Der Verbrennungsgaseinlass 12 und der Abgasauslass 6 sind beispielhaft auf dem gleichen Höhenniveau und insbesondere innerhalb der Vorwärmzone 21 des jeweiligen Schachts 2 angeordnet.
Am unteren Ende des Schachts 2 ist ein Materialauslass 40 zum Abführen des gebrannten Materials angeordnet. Bei dem Materialauslass 40 handelt es sich beispielsweise um eine wie mit Bezug auf den Materialeinlass 3 beschriebene Schleuse. Das gebrannte Material wird beispielsweise in einen Auslasstrichter 25 geleitet, an den sich der Materialauslass 40 des Schachts 2 anschließt. Der Auslasstrichter 25 ist beispielhaft trichterförmig ausgebildet. Der Auslasstrichter 25 weist vorzugsweise eine Kühlgaseinleitung 23 zum Einlassen von Kühlgas in den jeweilige Schacht 2 auf. Das Kühlgas wird vorzugsweise mittels eines nicht dargestellten Verdichters in den Kühlgaseinlass geleitet.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 strömt das zu brennende Material von oben nach unten durch den jeweiligen Schacht 2, wobei die Kühlluft von unten nach oben, im Gegenstrom zu dem Material, teilweise durch den jeweiligen Schacht 2 strömt. Das Ofenabgas wird durch den Abgasauslass 6 aus dem Schacht 2 abgeführt. Vorzugsweise weist das aus dem Schacht 2 abgeführte Abgas einen CO₂-Gehalt von mindestens 80%, insbesondere 90%- 99%, vorzugsweise etwa 95% auf.
Unterhalb des Materialeinlasses 3 und des Verbrennungsgaseinlasses 12 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Vorwärmzone 21 des jeweilige Schachtes 2 an. In der Vorwärmzone 21 wird das Material und das Verbrennungsgas vorzugsweise auf etwa 700°C vorgewärmt. Vorzugsweise ist der jeweilige Schacht 2 mit zu brennendem Material gefüllt. Das Material wird vorzugsweise oberhalb der Vorwärmzone 21 in den jeweiligen Schacht 2 aufgegeben. Zumindest ein Teil der Vorwärmzone 21 und der sich in Strömungsrichtung des Materials daran anschließende Teil des jeweiligen Schachtes 2 sind beispielsweise mit einer feuerfesten Auskleidung umgeben.
3 zeigt einen GGR-Schachtofen gemäß den 1 und 2 in detaillierterer Darstellung, wobei in der Vorwärmzone 21 optional eine Mehrzahl von Brennerlanzen 10 angeordnet sind und jeweils als Einlass für Brennstoff, wie beispielsweise ein Brenngas, Öl oder gemahlener fester Brennstoff dienen. Der GGR-Schachtofen 1 weist beispielsweise eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Brennerlanzen 10 auf. Die Kühleinrichtung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Kühlluftringleitungen, die sich ringförmig um den Schachtbereich erstrecken, in dem die Brennerlanzen 10 angeordnet sind. Durch die Kühlluftringleitungen strömt vorzugsweise Kühlluft zur Kühlung der Brennerlanzen 10. Vorzugsweise werden die Brennerlanzen 10 mittels des über den Abgasauslass 6 abgeführten Abgases gekühlt. Vorzugsweise ist der Abgasauslass 6 mit den Brennerlanzen 10 zur Leitung von Abgas zu den Brennerlanzen 10 verbunden.
Vorzugsweise sind in jedem Schacht 2 eine Mehrzahl, beispielsweise zwölf oder mehr Brennerlanzen 10 und im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Brennerlanzen 10 weisen beispielsweise eine L-Form auf und erstrecken sich vorzugsweise in horizontaler Richtung in den jeweiligen Schacht 2 hinein und innerhalb des Schachtes 2 in vertikaler Richtung, insbesondere in Strömungsrichtung des Materials. Die Enden der Brennerlanzen 10 eines Schachtes 2 sind vorzugsweise alle auf demselben Höhenniveau angeordnet. Vorzugsweise ist die Ebene, an der die Lanzenenden angeordnet sind, jeweils das untere Ende der jeweiligen Vorwärmzone 21. Die Brennerlanzen 10 sind vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Brennstoffleitung zur Leitung von Brennstoff zu den Brennerlanzen 10 verbunden. Die Brennstoffleitung ist beispielshaft zumindest teilweise als Ringleitung ausgebildet, die sich umfangsmäßig um den jeweiligen Schacht 2 herum erstreckt. Vorzugsweise weist jeder Schacht 2 eine jeweils den Brennerlanzen 10 des Schachts 2 zugeordnete Brennstoffleitung auf, die insbesondere jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der Brennstoffmenge zu den Brennerlanzen 10 aufweist.
An die Vorwärmzone 21 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Brennzone 20 an. In der Brennzone 20 wird der Brennstoff verbrannt und das vorgewärmte Material bei einer Temperatur von etwa 1000°C gebrannt. Der GGR-Schachtofen 1 weist des Weiteren einen Verbindungskanal 19 zum gastechnischen Verbinden der beiden Schächte 2 miteinander auf. In dem Verbindungskanal 19 ist insbesondere kein zu brennendes Material vorhanden.
Der GGR- Schachtofen 1 weist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone 21 zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone 20 zum Brennen des Materials, eine Nachkalzinierungszone 9 zum Nachkalzinieren des Material, eine Gastrennzone 14 zur gastechnischen Trennung der Kühlzone von der Brennzone und der Nachkalzinierungszone und eine Kühlzone 22 zum Kühlen des Materials auf.
Die 1 - 5 zeigen beispielhaft einen GGR- Schachtofen 1 mit runden Schachtquerschnitten. Der Schachtquerschnitt kann jedoch eine andere geometrische Kontur aufweisen, wie beispielsweise rund, halbrund, oval, viereckig oder vieleckig. Die Brennzone 20 erstreckt sich beispielhaft in einem Schachtabschnitt, der einen im Wesentlichen konstanten oder größer werdenden Querschnitt aufweist.
Die Brennzone 20 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Brenngase innerhalb dieser parallel zur Schachtachse verlaufen. An die Brennzone 20 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials vorzugsweise die Nachkalzinierungszone 9 an, die beispielhaft an ihrem oberen Bereich einen größeren Querschnitt aufweist als die Brennzone 20, wobei sich der Querschnitt der Nachkalzinierungszone 9 insbesondere in Strömungsrichtung des Materials reduziert. Die Brennzone 20 erstreckt sich mit ihrem unteren Bereich vorzugsweise in den oberen Bereich der Nachkalzinierungszone 9 hinein, sodass sich ein Ringkanal 18 zwischen den beiden Schachtabschnitten ausbildet. Der Ringkanal 18 bildet vorzugsweise einen materialfreien Raum aus, in dem kein zu brennendes Material angeordnet ist. Der Ringkanal 18 erstreckt sich vorzugsweise umfangsmäßig um den unteren Bereich der Brennzone 20. Die Schächte 2 der 1 - 4 weisen beispielsweise jeweils einen Ringkanal 18 auf, die jeweils mit dem Verbindungskanal 19 verbunden sind.
Die Nachkalzinierungszone 9 umfasst vorzugsweis einen Schachtbereich, mit einem sich Strömungsrichtung des Materials verengenden Querschnitt. Vorzugsweis erstreckt sich die Nachkalzinierungszone 9 von dem Ringkanal 18 in Strömungsrichtung des Materials bis zu einem Schachtbereich mit einem konstanten Querschnitt.
Die Gastrennzone 14 ist zwischen der Kühlzone 22 und der Nachkalzinierungszone 9 angeordnet und dient vorzugsweise der gastechnischen Trennung der Kühlzone 22 von der Brennzone 20 und der Nachkalzinierungszone 9. Vorzugsweise schließt sich die Gastrennzone 14 direkt in Strömungsrichtung des Materials an die Nachkalzinierungszone 9 an, wobei sich an die Gastrennzone 14 insbesondere direkt die Kühlzone 22 anschließt. Insbesondere ist die Gastrennzone 14 in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt angeordnet.
Die Kühlzone 22 erstreckt sich vorzugsweise bis zur Austragaseinrichtung 41 und ist insbesondere in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten oder nach unten kleiner werdendem Querschnitt ausgebildet.
An dem materialauslassseitigen Ende eines jeden Schachtes 2 ist vorzugsweise eine Austragseinrichtung 41 angeordnet. Die Austragseinrichtungen 41 umfassen beispielsweise horizontale Platten, vorzugsweise einen Austragstisch, die einen seitlichen Durchtritt des Materials zwischen dem Austragstisch und der Gehäusewand des GGR-Schachtofens erlauben. Die Austragseinrichtung 41 ist vorzugsweise als Schub- oder Drehtisch oder als Tisch mit Schubräumer ausgeführt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Durchsatzgeschwindigkeit des Brennguts durch die Schächte 2. Die Austragseinrichtung 41 umfasst des Weiteren beispielhaft den Auslasstrichter 25, der sich an den Austragstisch anschließt und an dessen unterem Ende der Materialauslass 40 angebracht ist.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 ist jeweils einer der Schächte 2 aktiv, wobei der jeweils andere Schacht 2 passiv ist. Der aktive Schacht 2 wird als Brennschacht und der passive Schacht 2 als Regenerativschacht bezeichnet. Der GGR-Schachtofen 1 wird insbesondere zyklisch betrieben, wobei eine übliche Zykluszahl beispielsweise 75 bis 150 Zyklen pro Tag beträgt. Nach Ablauf der Zykluszeit wird die Funktion der Schächte 2 getauscht. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. Über die Materialeinlässe 3 wird abwechselnd Material wie Kalk- oder Dolomitstein in die Schächte 2 aufgegeben. In dem als Brennschacht betriebenen, aktiven Schacht 2 wird über die Brennerlanzen 10 ein Brennstoff in den Brennschacht 2 eingeleitet. Das zu brennende Material wird in der Vorwärmzone 21 des Brennschachts auf eine Temperatur von etwa 700°C erwärmt.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 strömt sowohl in dem Brennschacht 2 als auch in dem Regenerativschacht 2 das Kühlgas im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Material durch die Kühlzone 22 und wird vorzugsweise vollständig über den Kühlgasauslass 29 aus dem Schacht 2 ausgelassen, sodass vorzugsweise kein Kühlgas von der Kühlzone 22 in die Brennzone 20 strömt.
Innerhalb des als Brennschacht betriebenen Schachts 2 strömt das Verbrennungsgas durch den Verbrennungsgaseinlass 12 in den Brennschacht und im Gleichstrom mit dem Material innerhalb der Brennzone 20. Von der Brennzone 20 strömt das Verbrennungsgas in die Nachkalzinierungszone 9 und wird innerhalb der Nachkalzinierungszone 9 umgelenkt, sodass es in den als Ringkanal 18 ausgebildeten materialfreien Raum strömt. Von dem materialfreien Raum 18 strömt das Gas über den Verbindungskanal 19 in den als Regenerativschacht betriebenen Schacht 2. Innerhalb des Regenerativschachts strömt das Gas von dem Verbindungskanal 19 und dem materialfreien Raum 18 des Regenerativschachts in die Nachkalzinierungszone 9 und wird dort umgelenkt, sodass es im Gegenstrom zu dem zu brennenden Material durch die Brennzone 20 in die Vorwärmzone 21 strömt und den Regenerativschacht durch den Abgasauslass 6 des Regenerativschachts verlässt. Vorzugsweise weist das aus dem Schacht 2 ausgelassene Abgas eine Temperatur von 60°C bis 160°C, vorzugsweise 100°C auf.
Das Abgas wird vorzugsweise in eine sich an den Abgasauslass 6 anschließende Abgasleitung geleitet. Die Abgasleitung weist insbesondere in Strömungsrichtung des Abgases im Anschluss an den Abgasauslass 6 optional einen Abgasfilter zum Filtern von feinen Partikeln, insbesondere Staub, aus dem Abgas auf. Vorzugsweise wird ein Teil des Abgases in einer Verbrennungsgasleitung zu dem Verbrennungsgaseinlass 12 geleitet wird. Vorzugsweise wird lediglich dem Verbrennungsgaseinlass 12 des als Brennschacht betriebenen Schachts 2 das Abgas zugeführt. Die Verbrennungsgasleitung ist Insbesondere mit einer Oxidationsmittelleitung verbunden, sodass ein Oxidationsmittel, vorzugsweise reiner Sauerstoff, in die Verbrennungsgasleitung und anschließend zusammen mit dem Abgas über den Verbrennungsgaseinlass 12 in den Schacht 2 eingeführt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass als Oxidationsmittel ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 70 bis 95%, vorzugsweise 90% in die Verbrennungsgasleitung 4 eingeführt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass das der Teil des Abgases den Brennerlanzen zugeführt wird. Optional wird der Teil des Abgases, der nicht zu dem Verbrennungsgaseinlass 12 zurückgeführt wird, dem Verbindungskanal 19 oder den Brennerlanzen zugeführt. Die Abgasleitung weist optional einen Wärmetauscher zur Erwärmung des Abgases auf. Der Wärmetauscher ist beispielhaft als Rekuperator ausgebildet, wobei das Abgas im Gegenstrom zu dem abgezogenen Kühlgas erwärmt wird und sich das Kühlgas gleichzeitig abkühlt. Der Wärmetauscher ist insbesondere über eine Kühlgasabzugsleitung mit den Kühlgasauslässen 29 beider Schachte 2 verbunden, sodass das Abgas in dem Wärmetauscher mittels des abgezogenen Kühlgases vorzugsweise im Gegenstrom erwärmt wird.
Vorzugsweise wird ein Teil des Abgases abgezweigt und abgeführt. Vorzugsweise wird die gesamte CO₂-Menge aus der Kalzinierung und der Verbrennung sowie optional das Wasser aus der Verbrennung aus dem GGR-Schachtofen 1 abgeführt.
In jeder Kühlzone 22 ist eine Kühlgasabzugseinrichtung 17 mit jeweils einem Kühlgasauslass 29 angeordnet. Die Kühlgasabzugseinrichtung 17 weist einen Innenzylinder 26 auf, der sich von der Kühlzone 22 zumindest teilweise in die Nachkalzinierungszone 9 und die Gastrennzone 14 erstreckt und mit dem Kühlgasauslass 29 verbunden ist. Beispielhaft erstreckt sich der Innenzylinder 26 von der Austragseinrichtung 41 durch die Kühlzone 22 und die Gastrennzone 14 in die Nachkalzinierungszone 9 bis auf die Höhe des Verbindungskanals 19. Zur Kühlung des Innenzylinders 26 sind in dessen Außenwände vorzugsweise eine Mehrzahl von Kühlungskanälen 7 ausgebildet, die mit einer Kühlluftleitung zur Leitung von Kühlluft verbunden sind. Der Innenzylinder 26 der Kühlgasabzugseinrichtung 17 weist einen Kühlgasauslass 29 auf, der als Leitung ausgebildet ist und sich von dem Innenzylinder 26 nach unten mittig durch die Austragseinrichtung 41 und anschließend radial nach außen durch den Auslasstrichter 25 und die Schachtwand 31 erstreckt und der Leitung von Kühlgas aus dem Innenzylinder 26 und aus dem Schacht 2 dient.
Der Innenzylinder 26 ist vorzugsweise nach oben offen ausgebildet und weist an dem oberen Ende einen Kühlgaseinlass 30 zum Einlassen von Kühlgas aus der Kühlzone 22 in den Innenzylinder 26 auf. Der Innenzylinder 26 ist vorzugsweise koaxial zu dem Schacht 2 innerhalb der Kühlzone 22 angeordnet und weist beispielhaft eine feuerfeste Verkleidung 8 auf, dessen Wanddicke insbesondere in Strömungsrichtung des Materials zunimmt, sodass der Innendurchmesser der als Ringraum ausgebildeten Kühlzone in Strömungsrichtung des Materials zunimmt. Oberhalb des Innenzylinders 26 und zum Schutz gegen das Eindringen von Material in den Kühlgaseinlass 30 weist die Kühlgasabzugseinrichtung 17 eine Abdeckung 27 auf. Die Abdeckung 27 ist in Strömungsrichtung des Materials vor dem Kühlgaseinlass 30 angeordnet, sodass um den Kühlgaseinlass 30 herum ein materialfreier Raum, insbesondere ein Kühlluftkanal 15 ausgebildet ist. Der Kühlluftkanal 15 ist zwischen der Abdeckung 27 und dem Innenzylinder 26 ausgebildet.
Die Abdeckung 27 weist beispielhaft einen ersten, unteren Bereich 16 auf, der Hohlzylinderförmig ausgebildet ist und sich um den Innenzylinder 26 und koaxial zu diesem herum erstreckt. Der erste Bereich 16 weist vorzugsweise einen konstanten Querschnitt, insbesondere Innendurchmesser auf. Vorzugsweise schließt der erste Bereich in etwa auf der gleichen Höhe mit oder oberhalb des Kühlgaseinlasses 30 ab. An das obere Ende des ersten Bereichs 16 schließt sich ein zweiter Bereich 28 an, der beispielhaft als Hohlkegel ausgebildet ist und mit der Spitze nach oben weist. Vorzugsweise verringert sich der Innendurchmesser des zweiten Bereichs von dem Innendurchmesser des ersten Bereichs entgegen der Materialströmungsrichtung. Der erste und der zweite Bereich 16, 28 bilden beispielsweise die einstückige Abdeckung 27 aus. Der Kühlluftkanal 15 umfasst vorzugsweise einen ringförmigen Bereich zwischen dem ersten Bereich 16 der Abdeckung 27 und einen hohlkegelförmigen Bereich zwischen dem zweiten Bereich 28 und dem Innenzylinder 26. Insbesondere ist der Kühlluftkanal 15 derart ausgebildet, dass die Kühlluft in einem Winkel von 90° bis 200°, insbesondere 120° bis 180° umgelenkt wird bevor sie in den Kühlgaseinlass 30 des Innenzylinders 26 eintritt. Dadurch weist der Kühlluftkanal 15 die Funktion einer Partikelabscheidekammer auf, sodass keine oder nur sehr wenige Partikel des zu kühlenden Materials in den Innenzylinder 26 gelangen. Vorzugsweise ist der Kühlluftkanal 15 derart ausgebildet und eingerichtet, dass ausschließlich Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,4mm bis 0,5mm, insbesondere weniger als 0,3mm in das Innere des Innenzylinders 26 gelangen. Insbesondere ist die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Kühlluftkanals 15 derart eingestellt, dass ausschließlich Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,4mm bis 0,5mm, insbesondere weniger als 0,3mm in das Innere des Innenzylinders 26 gelangen. Vorzugsweise ist die Spitze der Abdeckung 27 zu dem unteren Ende der Brennzone 20 beabstandet angeordnet, wobei der Abstand etwa 0,5 bis 1,5-mal der Länge Ln der Nachkalzinierungszone 9 entspricht. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Spitze der Abdeckung 28 auf der Höhe des unteren Endes der Brennzone 20 angeordnet ist.
Die Abdeckung 27 weist beispielhaft eine Mehrzahl von Kühlungskanälen 7 auf, die sich entlang der Wand der Abdeckung erstrecken und der Leitung von Kühlfluid, vorzugsweise Kühlluft, dienen. Vorzugsweise ist die Abdeckung 27 zumindest teilweise aus einem feuerfesten Material ausgebildet.
4a zeigt einen Querschnitt durch einen Schacht 2 in der Schnittebene A-A gemäß 3a, die sich auf der Höhe des Verbindungskanals 19 und dem Ringkanal 18 befindet. Der Ringkanal weist einen vorzugsweise konstanten Innendurchmesser D5 auf.
4b zeigt einen Querschnitt durch einen Schacht 2 in der Schnittebene B-B gemäß 3a. Vorzugsweise ist die Abdeckung 27, insbesondere der zweite Bereich 28 über radiale Stege 33 am dem Innenzylinder 26 angebracht. Beispielhaft weist die Kühlgasabzugseinrichtung 17 vier Stege 33 auf, die insbesondere gleichmäßig zueinander umfangsmäßig beabstandet angeordnet sind. Die Kühlungskanäle 7 erstrecken sich beispielhaft zusätzlich durch die Stege 33.
Die Kühlgasabzugseinrichtung 17 umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von innerhalb der Kühlzone 22 angeordneter Stützelemente 38 gemäß 1 und 2. Die Stützelemente 38 erstrecken sich beispielhaft von dem Boden der Kühlzone 22, insbesondere von der Austragseinrichtung 41 zu der Abdeckung 27, wobei sich die Abdeckung 27 insbesondere auf den Stützelementen 38 abstützt. 4c zeigt einen Querschnitt durch einen Schacht 2 in der Schnittebene C-C gemäß 3a, wobei in dem Ausführungsbeispiel vier Stützelemente 38 angeordnet sind, die vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind und jeweils optional zumindest einen Kühlungskanal 7 zur Leitung von Kühlgas durch die Stützelemente 38 aufweisen. Die Stützelemente 38 sind vorzugsweise alle identisch ausgebildet. Insbesondere weisen die Stützelemente 38 einen Außendurchmesser auf, der sich in Strömungsrichtung des Materials vergrößert.
Der Kühlgaseinlass 30 ist vorzugsweise oberhalb des Kühlgasauslasses 29 in der Kühlzone 22 angeordnet. Das Kühlgas strömt im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 von unten nach oben durch die Kühlzone 22 und in den Kühlgaseinlass 30 in den Innenzylinder 26 der Kühlgasabzugseinrichtung 17. Vorzugsweise strömt das gesamte in die Kühlzone 22 eingeleitete Kühlgas durch den Kühlgaseinlass 30 in die Kühlgasabzugseinrichtung 17, sodass kein Kühlgas in die Nachkalzinierungszone 9 und in die Brennzone 20 gelangt. Der Kühlluftauslass 29 des Innenzylinders 26 ist vorzugsweise unterhalb der Kühlzone 22 angeordnet. Das Kühlgas strömt insbesondere von dem Kühlgaseinlass 30 in dem Innenzylinder 26 nach unten zu dem Kühlgasauslass 29.
Die Nachkalzinierungszone 9, die Gastrennzone 14 und die Kühlzone 22 sind vorzugsweise als Ringräume um die Kühlgasabzugseinrichtung 17 ausgebildet, wobei die Ringräume jeweils einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser aufweisen.
Die Nachkalzinierungszone 9 ist vorzugsweise zwischen der Abdeckung 27 der Kühlgasabzugseinrichtung 17 und der Schachtwand 31 ausgebildet. Insbesondere ist die Nachkalzinierungszone 9 ausschließlich zwischen dem oberen Bereich 28 der Abdeckung 27 und der Schachtwand 31 ausgebildet. Die Nachkalzinierungszone 9 weist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Materials eine Länge Ln auf, wobei die Kühlzone 22 einen Außendurchmesser D1 aufweist und wobei das Verhältnis aus der Länge Ln der Nachkalzinierungszone 9 und dem Außendurchmesser D1 der Kühlzone 22 (Ln/D1) etwa 0,4 bis 0,8, insbesondere 0,5 bis 0,6 entspricht. Der Ringkanal 18 weist vorzugsweise einen Außendurchmesser D5 auf, wobei das Verhältnis aus der Länge Ln der Nachkalzinierungszone 9 und dem Außendurchmesser D5 des Ringkanals 18 (Ln/D5) etwa 0,3 bis 0,7, vorzugsweise 0,4 bis 0,6, insbesondere 0,5 entspricht.
In der Nachkalzinierungszone 9 wird vorzugsweise eine Gastemperatur von 900°C bis 1100°C, insbesondere 850°C bis 1000°C und/ oder ein CO₂-Gehalt von mindestens 90%, insbesondere mindestens 98% eingestellt. Bei dieser Temperatur wird das in der Brennzone 20 nicht vollständig kalzinierte Brenngut nachkalziniert, sodass selbst bei einer sehr CO₂-reichen Gasdurchströmung das Brenngut nachkalziniert wird und keine oder nur eine vernachlässigbare Rekarbonisierung erfolgt und somit eine gute Kalkqualität erzeugt wird. Die Nachkalzinierungszone 9 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Brenngas insbesondere in einem Winkel von 90° bis 180°, vorzugswiese 120° bis 150° umgelenkt wird.
Die Schachtwand 31 weist in der Nachkalzinierungszone vorzugsweise einen Winkel W1 zur Vertikalen von 0° bis 30°, insbesondere 5° bis 20°, vorzugsweise 10° auf. Der zweite, kegelförmige Bereich 28 der Abdeckung 27 weist vorzugsweise einen Kegelwinkel W2 zur Vertikalen von 15° bis 50°, insbesondere 25° bis 35°, vorzugsweise 28° auf.
Die Gastrennzone 14 weist vorzugsweis eine sich in Strömungsrichtung des Materials erstreckende Länge Lg auf. Insbesondere ist das Verhältnis des Innendurchmessers D2 der Gastrennzone 14 zu dem Außendurchmesser der Kühlzone D1 etwa (D2/D1) 0.4 bis 0.9, vorzugsweise 0,5 bis 0,8, insbesondere 0,7. Der Außendurchmesser der Gastrennzone entspricht vorzugsweise dem Außendurchmesser D1 der Kühlzone 22. Insbesondere ist das Verhältnis des der Länge Lg der Gastrennzone 14 zu dem Außendurchmesser D1 der Kühlzone 22 0 bis 1, vorzugswiese 0.3.
Die Kühlzone 22 weist beispielsweise einen Außendurchmesser auf, der sich in Strömungsrichtung des Materials, insbesondere bis zum Materialaustrag erhöht. Vorzugsweise weist die Kühlzone 22 an ihrem oberen Ende einen Außendurchmesser D1 und an dem unteren Ende einen Außendurchmesser D6 auf, wobei das Verhältnis zwischen dem unteren und dem oberen Außendurchmesser D6/D1 etwa 0,8 bis 1,2, vorzugsweise 1,05 beträgt. Dieses Verhältnis sorgt dafür, dass das Material in der Kühlzone 22 schwerkraftbedingt gut und gleichmäßig absinken und von den Austragseinrichtung 41 gut ausgetragen werden kann. Die Kühlzone 22 weist beispielsweise einen Innendurchmesser auf, der sich in Strömungsrichtung des Materials, insbesondere bis zum Materialaustrag hin erhöht. Vorzugsweise weist die Kühlzone 22 an ihrem oberen Ende einen Innendurchmesser D4 und an dem unteren Ende einen Innendurchmesser D7 auf, wobei das Verhältnis zwischen dem unteren und dem oberen Innendurchmesser D7/D4 etwa 1 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3, beträgt. Auch dieses Verhältnis sorgt für ein gleichmäßiges Absinken des Materials in der Kühlzone 22.
Vorzugsweise wird das Kühlgas mit einer Temperatur von 900°C bis 650°C, insbesondere 700°C bis 750°C, vorzugsweise 725°C über die Kühlgasabzugseinrichtung 17 aus der Kühlzone 22 abgeführt. Insbesondere weist der GGR-Schachtofen 1 einen Wärmetauscher auf, der mit der Kühlgasabzugseinrichtung 17 zur Zufuhr des abgezogenen Kühlgases verbunden ist. Dadurch wird die Anhaftung von Staub an den Innenwänden der Kühlgasabzugseinrichtung 17 sowie an dem nachgeschalteten Wärmetauscher verhindert. Vorzugsweise wird das Kühlgas dem Wärmetauscher bei einer Temperatur von weniger als 750°C zugeführt, was einen kostengünstigen Betrieb des Wärmetauschers ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Länge Lk der Kühlzone 22 bei Zufuhr einer erhöhten Kühlluftmenge geringer und somit kostengünstiger ausgeführt werden kann.
Der mit dem vorangehend beschriebenen GGR-Schachtofen 1 der 1 bis 4 hergestellte Kalk weist eine hohe Reaktivität auf, wobei gleichzeitig Prozessgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% bezogen auf trockenes Gas hergestellt wird. Bei einem solchen Prozessabgas ist es mit geringerem Aufwand möglich, dieses zu verflüssigen und zu sequestrieren. Beispielsweise wird das verflüssigte Prozessabgas weiteren Verfahrensschritten zugeführt oder gelagert. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen GGR-Schachtofen auch Abgas mit weniger CO2-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 35% für die Zuckerherstellung oder 30% für die Herstellung von gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung des GGR-Schachtofens 1 der 1 bis 3, wobei die Verläufe der Gasströme innerhalb des GGR-Schachtofens dargestellt sind. Beispielhaft wird der linke Schacht als Brennschacht und der rechte Schacht als Regenerativschacht betrieben. 5 zeigt, dass in der Nachkalzinierungszone 9 eine Umlenkung des Gasstroms erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: GGR-Schachtofen
2: Schacht
3: Materialeinlass / Schleuse
4: Verbrennungsgasleitung
6: Abgasauslass
7: Kühlungskanäle
8: feuerfeste Verkleidung
9: Nachkalzinierungszone
10: Brennerlanzen
11: Kühlgasabzugsleitung
12: Verbrennungsgaseinlass
14: Gastrennzone
15: Kühlluftkanal
16: erster Bereich der Abdeckung
17: Kühlgasabzugseinrichtung
18: Ringkanal / materialfreier Raum
19: Verbindungskanal
20: Brennzone
21: Vorwärmzone
22: Kühlzone
23: Kühlgaseinleitung
24: weiterer Verbindungskanal der Kühlzonen
25: Auslasstrichter
26: Innenzylinder
27: Abdeckung
28: zweiter Bereich der Abdeckung
29: Kühlgasauslass
30: Kühlgaseinlass
31: Schachtwand
32: Kühleinrichtung
33: Stege
38: Stützelemente
40: Materialauslass / Schleuse
41: Austragseinrichtung
Ln: Länge der Nachkalzinierungszone
Lg: Länge der Gastrennzone
Lk: Länge der Kühlzone
D1: Außendurchmesser der Kühlzone, oberes Ende
D2: Innendurchmesser der Gastrennzone
D3: Außendurchmesser des Kühlluftkanals
D4: Innendurchmesser der Kühlzone, oberes Ende
D5: Außendurchmesser des Ringkanals
D6: Außendurchmesser der Kühlzone, unteres Ende
D7: Innendurchmesser der Kühlzone, unteres Ende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011072894 A1 [0002]

Claims

Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betreibbar und mittels eines Verbindungskanals (2) miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht (2) in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials aufweist, und wobei die Kühlzone (22) einen Kühlgaseinlass (23) zum Einlassen von Kühlgas in die Kühlzone (22) und eine Kühlgasabzugseinrichtung (17) zum Abführen von Kühlgas aus dem Schacht (2) aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Materials hinter der Brennzone (20) eine Nachkalzinierungszone (9) ausgebildet ist, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das aus der Brennzone (20) austretende Material bei einer Gastemperatur von 800°C bis 1100°C, insbesondere 900°C bis 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C bis 950°C nachkalziniert.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach Anspruch 1, wobei die Nachkalzinierungszone (9) zumindest teilweise als Ringraum zwischen der Kühlgasabzugseinrichtung (17) und der Schachtwand (31) ausgebildet ist.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Nachkalzinierungszone (9) und der Kühlzone (22) eine Gastrennzone (14) zur Trennung des Kühlgases und des Brenngases ausgebildet ist.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nachkalzinierungszone (9) eine sich in Strömungsrichtung des Materials erstreckende Länge (Ln) aufweist, wobei die Kühlzone (22) als Ringraum um die Kühlgasabzugseinrichtung (17) ausgebildet ist und einen Außendurchmesser (D1) aufweist und wobei das Verhältnis aus der Länge (Ln) der Nachkalzinierungszone (9) und dem Außendurchmesser (D1) der Kühlzone (Ln/D1) etwa 0,4 bis 0,8, insbesondere 0,5 bis 0,7, vorzugsweise 0,6 entspricht.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nachkalzinierungszone (9) eine sich in Strömungsrichtung des Materials erstreckende Länge (Ln) aufweist und wobei der Strömungsdurchlass (18) als materialfreier Ringraum ausgebildet ist und einen Außendurchmesser (D5) aufweist und wobei das Verhältnis aus der Länge (Ln) der Nachkalzinierungszone (9) und dem Außendurchmesser (D5) des Strömungsdurchlasses (18) (Ln/D5) etwa 0,3 bis 0,7, vorzugsweise 0,4 bis 0,6, insbesondere 0,5 entspricht.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nachkalzinierungszone (9) einen Außendurchmesser aufweist, der sich mit einem Winkel W1 zur Vertikalen von 0° bis 30°, insbesondere 5° bis 20°, vorzugsweise 10° in Strömungsrichtung des Materials verringert und/ oder wobei die Nachkalzinierungszone (9) einen Innendurchmesser aufweist, der sich in einem Winkel W2 zur Vertikalen von 15° bis 50°, insbesondere 25° bis 35°, vorzugsweise 28° in Strömungsrichtung des Materials verringert.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühlgasabzugseinrichtung (17) einen innerhalb der Kühlzone (22) angeordneten Innenzylinder (26) mit einem Kühlgaseinlass (30) und eine Abdeckung (27) aufweist, wobei die Abdeckung (27) in Strömungsrichtung des Materials vor dem Kühlgaseinlass (30) angeordnet ist.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühlgasabzugseinrichtung (17) eine Partikelabscheidevorrichtung zur Abscheidung von Materialpartikeln aus dem Kühlgasstrom aufweist.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach Anspruch 7 und 8, wobei die Partikelabscheidevorrichtung als Kühlluftkanal (15) zwischen der Abdeckung (27) und dem Innenzylinder (26) ausgebildet ist, der in den Kühlgaseinlass (30) mündet.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach Anspruch 9, wobei der Kühlluftkanal (15) derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft in einem Winkel von 90° bis 200°, insbesondere 120° bis 180° umgelenkt wird.
Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühlgasabzugseinrichtung (17) mit einem Wärmetauscher (43) zur Erwärmung des Abgases verbunden ist.
Verfahren zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betrieben werden und mittels eines Verbindungskanals (19) miteinander verbunden sind, wobei das Material durch einen Materialeinlass (3) in eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials zu einem Materialauslass (40) strömt, wobei ein Kühlgas in die Kühlzone eingelassen wird und wobei das in der Kühlzone (22) erwärmte Kühlgas über eine Kühlgasabzugseinrichtung (17) aus der Kühlzone (22) des Schachts (2) ausgelassen wird, und wobei jeder Schacht (2) mittels gastechnisch mit dem Verbindungskanal (19) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Brennzone (20) austretende Material in einer Nachkalzinierungszone (9) in Strömungsrichtung des Materials hinter der Brennzone (20) bei einer Gastemperatur von 800°C bis 1100°C, insbesondere 900°C bis 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C bis 950°C nachkalziniert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kühlluft mit einer Temperatur von weniger als 900°C, insbesondere 700°C bis 850°C, vorzugsweise 725°C bis 800°C, in die Kühlgasabzugseinrichtung (17) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei in der Nachkalzinierungszone (9) ein Kühlgasanteil von 0,5% bis 10%, insbesondere 1% bis 8%, vorzugsweise 2%, bis 6%, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei in der Nachkalzinierungszone (9) das Brenngases in einem Winkel von 90° bis 180°, vorzugswiese 120° bis 150° umgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das aus der Kühlzone (22) ausgelassene Kühlgas einem Wärmetauscher (43) zur Erwärmung des Abgases zugeführt wird.