DE112010004030T5

DE112010004030T5 - Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern

Info

Publication number: DE112010004030T5
Application number: DE112010004030T
Authority: DE
Inventors: Huanjun Pang; Chuanku Li; Hao Shen
Original assignee: SINOCALCI TECHNOLOGY CORP
Current assignee: SINOCALCI TECHNOLOGY CORP
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101592436B; CN101592436A; DE112010004030B4; WO2011000203A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein sowie ein Verfahren zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein unter Verwendung des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern. Der vertikale Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern weist einen äußeren Zylinder (9) und einen Rauchgas von dem oberen Teil des Brennofens nach außen absaugenden Rauchgasabführungsventilator (30) auf. Eine Verteilungsvorrichtung (1, 2, 3, 4, 5, 6) wird an dem oberen Teil des äußeren Zylinders (9) vorgesehen und Brennkammern (15, 16) werden in dessen mittlerem Teil vorgesehen, während eine Kalkausgabevorrichtung (14, 27) an dessen unterem Teil vorgesehen wird. In dem äußeren Zylinder (9) wird ein mittlerer Zylinder (7, 9, 11) vorgesehen und dadurch wird zwischen dem äußeren Zylinder (9) und dem mittleren Zylinder (7, 9, 11) ein ringförmiger äußerer Kalzinierungsbereich gebildet und in dem mittleren Zylinder (7, 9, 11) wird ein innerer Zylinder (21) vorgesehen, welcher einen inneren Kalzinierungsbereich bildet. Die Verteilungsvorrichtung (1, 2, 3, 4, 5, 6) kann großkörnigen Kalkstein und kleinkörnigen Kalkstein aussieben und zwecks Durchführung der Kalzinierung zu dem äußeren Kalzinierungsbereich beziehungsweise dem inneren Kalzinierungsbereich transportieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kalkkalzinierungsvorrichtung zur Kalzinierung von Kalkstein und betrifft insbesondere einen vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern zur Kalzinierung von Kalkstein.
HINTERGRUND
Kalk findet bereits eine breite Verwendung in verschiedenen Branchen wie Bau, Metallurgie, chemische Industrie, Landwirtschaft und Wasseraufbereitung. Gegenwärtig wird Kalk normalerweise dadurch erhalten, dass Kalkstein bei hoher Temperatur in einer Kalzinierungsvorrichtung kalziniert wird. Bei gegenwärtig vorhandenen Kalkkalzinierungsvorrichtungen kann lediglich die Eingabe und Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein durchgeführt werden, während kleinkörniger Kalkstein nicht in dem Brennofen kalziniert werden kann. Bei einer solchen Vorrichtung erfolgt mittels einer auf der Kalzinierungsvorrichtung vorgesehenen Siebvorrichtung die Aussiebung kleinkörnigen Kalksteins, wobei dieser ausgesiebte kleinkörnige Kalkstein unmittelbar als Abfall behandelt wird. Allerdings erfolgt während des Transportes und Umschlagens des Kalksteins zwangsläufig die Bildung einer gewissen Menge von kleinkörnigem Kalkstein infolge von Aufprall und Zusammenstoß. Aus diesem Grund kommt es zu einem beträchtlichen Abfallaufkommen, weil der kleinkörnige Kalkstein nicht zur Kalzinierung in den Brennofen verbracht werden kann.
In den letzten Jahren wurden bereits Verbesserungen der Vorrichtungen zur Kalkkalzinierung vorgenommen. Es wurden Brennofentypen hervorgebracht, welche die Kalzinierung von kleinkörnigem Kalkstein gestatten. Allerdings bestehen bei diesen Kalkbrennöfen nach wie vor hohe Anforderungen hinsichtlich des Durchmessers des Ausgangsmaterials und es besteht keine Möglichkeit, der Anforderung einer gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem und kleinkörnigem Kalkstein zu entsprechen. Insbesondere ist derzeit kein Brennofen zur Kalzinierung von Kalkstein mit einer Körnigkeit von 2–20 mm vorhanden.
Daher besteht für die Fachleute ein dringend zu lösendes technisches Problem in der Bereitstellung einer Vorrichtung, mit welcher die gleichzeitige Kalzinierung von großkörnigem und kleinkörnigem Kalkstein möglich ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Hinblick auf die Mängel des Standes der Technik besteht die hauptsächliche Zielsetzung der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern, welcher die gleichzeitige Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein gestattet, so dass die Beschränkungen vorhandener Kalksteinkalzinierungsöfen bezüglich der Körnigkeit des Kalksteins überwunden werden können und Abfall von Kalksteinausgangsmaterial vermieden werden können.
Eine weitere hauptsächliche Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, welches die gleichzeitige Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein gestattet
Die vorstehend aufgeführten Zielsetzungen werden durch die nachstehend aufgeführten technischen Lösungen verwirklicht:
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein. Der vertikale Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern weist einen äußeren Zylinder und einen Rauchgas von dem oberen Teil des Brennofens nach außen absaugenden Rauchgasabführungsventilator auf; eine Verteilungsvorrichtung ist an dem oberen Teil des äußeren Zylinders vorgesehen und Brennkammern werden in dem mittleren Teil des äußeren Zylinders vorgesehen, während eine Kalkausgabevorrichtung an dem unteren Teil des äußeren Zylinders vorgesehen ist; dazwischen ist in dem äußeren Zylinder ein mittlerer Zylinder vorgesehen und zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder ist ein ringförmiger äußerer Kalzinierungsbereich gebildet; in dem mittleren Zylinder ist ein innerer Zylinder vorgesehen, welcher einen inneren Kalzinierungsbereich bildet. Die Verteilungsvorrichtung siebt großkörnigen Kalkstein und kleinkörnigen Kalkstein aus und transportiert diese zu dem äußeren Kalzinierungsbereich beziehungsweise zu dem inneren Kalzinierungsbereich, wo der großkörnige Kalkstein beziehungsweise der kleinkörnige Kalkstein kalziniert werden.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verteilungsvorrichtung ein Rostsieb, eine Drehverteilungsvorrichtung, einen Materialbehälter und einen Trichter aufweist; ein Rückhaltende des Rostsiebs ist mittels der Drehverteilungsvorrichtung und dem periodisch auf- und abwärts bewegten Materialbehälter mit dem äußeren Kalzinierungsbereich verbunden; ein Filterende des Rostsiebs führt über eine Rutsche, die durch ein Zweizonen-Dichtungsventil gesteuert ist, zu einem Drosseltrichter und ist über diese Trichter mit dem inneren Kalzinierungsbereich verbunden.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern wird bevorzugt vorgesehen, dass die Kalkausgabevorrichtung eine vibrierende Kalkausgabevorrichtung und ein Kalkausgabeventil aufweist; der durch Kalzinierung in dem äußeren Kalzinierungsbereich erhaltene Kalk wird mittels einer an einem unteren Ende des äußeren Kalzinierungsbereichs vorgesehenen hydraulischen Kalkausgabevorrichtung in dem Speicher am Boden des Brennofens gesammelt und schließlich von der vibrierenden Kalkausgabevorrichtung ausgegeben; der in dem inneren Kalzinierungsbereich erhaltene Kalk wird mittels dem an einem unteren Ende des inneren Kalzinierungsbereichs vorgesehenen Kalkausgabeventil ausgegeben.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern ist bevorzugt vorgesehen, dass der mittlere Zylinder einen oberen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei zwischen benachbarten Abschnitten eine Eingangsöffnung für Rückstromgas vorgesehen ist.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern ist bevorzugt vorgesehen, dass der mittlere Teil des äußeren Zylinders mit zumindest zwei in dem äußeren Zylinder in zumindest zwei Ebenen in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Brennkammern versehen ist, wobei an einer Brennkammer der unteren Ebene eine mit einem Sprührohr versehene Sprühvorrichtung vorgesehen ist; eine Ausgangsöffnung des Sprührohrs ist mit einem um den äußeren Zylinder herum vorgesehenen ringförmigen Rückstromgasrohr verbunden; das Rückstromgasrohr ist mittels einem zwischen dem mittleren Abschnitt des mittleren Zylinders und dem inneren Zylinder gebildeten ringförmigem Durchgang mit der zwischen dem mittleren Abschnitt des mittleren Zylinders und dem unteren Abschnitt des mittleren Zylinders gebildeten Eingangsöffnung des Rückstromgases verbunden, wobei an dem Boden des äußeren Zylinders ein Kühlungsluftrohr vorgesehen wird, welches mit der Eingangsöffnung des Rückstromgases verbunden ist.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern wird bevorzugt vorgesehen, dass die oberen Enden des mittleren Abschnitts und das obere Ende des unteren Abschnitts des mittleren Zylinders jeweils eine trichterförmige Materialsammelrinne bilden.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern wird bevorzugt vorgesehen, dass der Materialbehälter eine glockenförmige Gestalt aufweist, wobei der Boden des Materialbehälters mit einer stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung verbunden wird, welche in den Drosseltrichter gesteckt wird, wobei das untere Ende der stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung mit Haken versehen ist.
Es wird bevorzugt vorgesehen, dass der erfindungsgemäße vertikale Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern dadurch gekennzeichnet ist, dass an der inneren Wand des inneren Zylinders eine spiralförmige Strömungsbrechungsplatte vorgesehen wird und dass entlang des Umfangs des inneren Zylinders zwischen den einzelnen Steigungen der spiralförmigen Strömungsbrechungsplatte wärmeleitende Öffnungen vorgesehen werden.
Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern wird bevorzugt vorgesehen, dass an dem Boden des äußeren Zylinders ein in das Ausgaberohr eingestecktes und zu der Eingangsöffnung des Rückstromgases führendes Kühlungsluftrohr vorgesehen wird und dass an dem oberen Teil der Sprühvorrichtung vertikal ein Sprührohr vorgesehen wird.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein mittels vertikalem Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern bereit, welcher einen äußeren Zylinder, einen Rauchgas von dem oberen Teil des Brennofens nach außen absaugenden Rauchgasabführungsventilator, eine an dem oberen Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Verteilungsvorrichtung, in dem mittleren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Brennkammern sowie eine an dem unteren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Kalkausgabevorrichtung, einen in dem äußeren Zylinder befindlichen mittleren Zylinder und einen in dem mittleren Zylinder befindlichen inneren Zylinder aufweist, wobei das Verfahren die nachstehend aufgeführten Schritte umfasst:
einen Verteilungsschritt, bei welchem großkörniger Kalkstein und kleinkörniger Kalkstein von der Verteilungsvorrichtung ausgesiebt und zu einem zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder gebildeten ringförmigen äußeren Kalzinierungsbereich beziehungsweise zu einem von einem inneren Zylinder gebildeten inneren Kalzinierungsbereich transportiert werden,
einen Kalzinierungsschritt, bei welchem der großkörnige Kalkstein in dem äußeren Kalzinierungsbereich kalziniert wird und der kleinkörnige Kalkstein in dem inneren Kalzinierungsbereich kalziniert wird,
einen Ausgabeschritt, bei welchem der durch die Kalzinierung erhaltene Kalk von der Kalkausgabevorrichtung ausgegeben wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt vorgesehen, dass der Kalzinierungsschritt des großkörnigen Kalksteins in dem äußeren Kalzinierungsbereich die Schritte des Vorheizens auf einem Vorheizband, die Durchführung der Kalzinierung auf einem oberen, beziehungsweise mittleren beziehungsweise unteren Kalzinierungsband sowie die Kühlung auf einem Kühlungsband umfasst.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt vorgesehen, dass der Kalzinierungsschritt des kleinkörnigen Kalksteins in dem inneren Kalzinierungsbereich die Schritte des Vorheizens in einer konzentrierten Vorheizzone, die Durchführung der konzentrierten Kalzinierung und der gemäßigten Kalzinierung in einer konzentrierten Kalzinierungszone beziehungsweise in einer gemäßigten Kalzinierungszone, die Durchführung von Spaltung und Homogenisierung in einer konzentrierten Homogenisierungszone sowie die Durchführung der Kühlung in einer Kühlungszone umfasst.
Während des Betriebs wird der Kalkstein, welcher von der Siebvorrichtung in großkörnigen Kalkstein und kleinkörnigen Kalkstein separiert worden ist, in den erfindungsgemäßen vertikalen Brennofen verbracht. Der großkörnige Kalkstein passiert den zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder befindlichen ringförmigen äußeren Kalzinierungsbereich und durchläuft hierbei von oben nach unten das Vorheizband, das obere Kalzinierungsband, das mittlere Kalzinierungsband, das untere Kalzinierungsband und das Kühlungsband, tritt in den Speicher am Boden des Brennofens ein und wird schließlich durch eine Kalkausgabeöffnung nach außerhalb des Brennofens ausgegeben. Der kleinkörnige Kalkstein passiert den inneren Kalzinierungsbereich und durchläuft hierbei die konzentrierte Vorheizzone, die konzentrierte Kalzinierungszone, die gemäßigte Kalzinierungszone, die konzentrierte Homogenisierungszone und die Kühlungszone und wird schließlich durch eine Ausgabeöffnung nach außerhalb des Brennofens ausgegeben.
Während der Kalzinierung erzeugt ein Gasstrom hoher Geschwindigkeit durch ein Sprührohr einen Unterdrucksog und zwischen der äußeren Brennkammer der unteren Ebene und der Eingangsöffnung des Rückstromgases an dem unteren Teil des mittleren Abschnitts des mittleren Zylinders wird ein unteres Band für Zusammenfluss und Kalzinierung gebildet. Die Kalzinierung des großkörnigen Kalksteins wird schließlich in diesem Bereich abgeschlossen. Inzwischen wird Kühlungsluft auf natürliche Weise durch das Kühlungsluftrohr vom Boden des Brennofens angesaugt und es erfolgt die Kühlung des durch die Kalzinierung erhaltenen großkörnigen Kalks auf dem Kühlungsband. Nach dem Vorheizen erfolgt wiederum über die Eingangsöffnung des Rückstromgases die Zufuhr in den mittleren Abschnitt des mittleren Zylinders. Ein als Gemisch der beiden Gasströme gebildetes Rückstromgas (mit Gehalt an brennbarer Brennluft) strömt durch das Rückstromgasrohr und wird dann durch das Sprührohr in die Sprühvorrichtung gesaugt und zusammen mit Brenngas in die Materialebene in dem Brennofen an der Brennkammer der untersten Ebene zugeführt. Dieser Prozess wird wiederholt durchgeführt. Auf diese Weise wird die im Brennofen befindliche Wärme effektiv genutzt, so dass der erfindungsgemäße vertikale Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern einen signifikanten Energiespareffekt mit einem hervorragenden Kalzinierungsergebnis verbindet.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung die nachstehend aufgeführten signifikanten Vorteile:

1. Das Problem der gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein wird gelöst und es erfolgt die Einsparung mineralischer Ressourcen.
2. Die Kalkausbeute pro Volumeneinheit wird beträchtlich verbessert.
3. Es erfolgt Wiederverwertung von in dem Brennofen befindlicher Wärme und Energieeinsparung.
4. Großkörniger Kalkstein und kleinkörniger Kalkstein werden dem Brennofen gleichzeitig zugeführt und in verschiedenen Bereichen kalziniert, so dass die Kalzinierungsqualität zuverlässig gewährleist wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die technischen Lösungen der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen beziehungsweise in den bevorzugten Ausführungen detailliert beschrieben:
Bei 1 handelt es sich um die schematische Darstellung der Konstruktion des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei 2 handelt es sich um eine schematische Bereichsvergrößerung eines Materialbehälters und eines Teils der Drosseltrichters des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern aus der 1.
Bei 3 handelt es sich um eine schematische Bereichsvergrößerung eines inneren Zylinders des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern aus der 1.
Bei 4 handelt es sich um die Darstellung des Ablaufs des Kalzinierungsprozesses in dem vertikalen Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern aus der 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist klar, dass ein Fachmann des betreffenden Gebietes mehrere Ausführungsformen auf der Basis der vorliegenden Erfindung vorschlagen kann, ohne die technische Lehre der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Daher sind die vorliegenden bevorzugten praktischen Ausführungsbeispiele und beigefügten Zeichnungen relativ unspezifisch, welche nicht die Gesamtheit der Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfassen und keine Beschränkung der technischen Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung bedeuten.
Bei 1 handelt es sich um die schematische Darstellung der Konstruktion des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1–3 gezeigt weist der erfindungsgemäße vertikale Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern einen Rauchgasabführungsventilator 30 und einen äußeren Zylinder 9 auf. Eine Gasabzugsöffnung des Rauchgasabführungsventilators 30 führt zum oberen Teil des Brennofens, um das Rauchgas aus dem Brennofen abzuführen und um einen Unterdruck im Inneren des Brennofens zu erzeugen. An dem oberen Teil des äußeren Zylinders 9 wird eine Verteilungsvorrichtung vorgesehen, welche bevorzugt ein Rostsieb 1, eine Drehverteilungsvorrichtung 2, einen Materialbehälter 3, einen Drosseltrichter 6 usw. aufweist. Bevorzugt wird vorgesehen, dass an einem mittleren Teil des äußeren Zylinders 9 die Brennkammern 15 und 16 vorgesehen werden, welche in dem äußeren Zylinder 9 auf zwei Ebenen in Umfangsrichtung versetzt angeordnet werden. An dem Boden des äußeren Zylinders 9 wird eine Kalkausgabevorrichtung vorgesehen, welche eine unten an dem am Boden des Brennofens befindlichen Speicher 13 vorgesehene vibrierende Kalkausgabevorrichtung 14 und eine durch ein sternförmiges Ausgabeventil 27 gesteuerte Ausgabeöffnung aufweist.
In dem äußeren Zylinder 9, welcher mit den Abschnitten eines mittleren Zylinders einen ringförmigen äußeren Kalzinierungsbereich bildet, wird konzentrisch ein mittlerer Zylinder vorgesehen, welcher aus einem oberen Abschnitt 7 des mittleren Zylinders, einem mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders und einem unteren Abschnitt 11 des mittleren Zylinders besteht. Zwischen benachbarten Zylinderabschnitten wird eine Eingangsöffnung 19 für Rückstromgas vorgesehen. In dem mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders wird konzentrisch ein innerer Zylinder 21 vorgesehen, so dass innerhalb des inneren Zylinders 21 ein innerer Kalzinierungsbereich gebildet wird. Wie in 3 gezeigt wird bevorzugt vorgesehen, dass an der inneren Wand des inneren Zylinders 21 eine spiralförmige Strömungsbrechungsplatte 24 vorgesehen wird und dass entlang des Umfangs des inneren Zylinders 21 zwischen den einzelnen Steigungen der spiralförmigen Strömungsbrechungsplatte 24 mehrere wärmeleitende Öffnungen 25 vorgesehen werden.
Eine trichterförmige Materialsammelrinne 23 kann an einem oberen Ende des unteren Abschnitts 11 des mittleren Zylinders vorgesehen werden und eine ähnliche trichterförmige Materialsammelrinne mit Verbindung zu dem inneren Zylinder 21 kann an einem oberen Ende des mittleren Abschnitts 10 des mittleren Zylinders vorgesehen werden.
Wie in 1 gezeigt kann ein Rückhaltende des Rostsiebs 1 in der Verteilungsvorrichtung mittels der Drehverteilungsvorrichtung 2 und dem periodisch auf- und abwärts bewegten Materialbehälter 3 mit dem äußeren Kalzinierungsbereich verbunden werden, während ein Filterende des Rostsiebs 1 mittels einer durch ein Zweizonen-Dichtungsventil 4 gesteuerten Rutsche 5 zu einem Drosseltrichter 6 führt und mittels diesem Trichter mit dem inneren Kalzinierungsbereich verbunden wird. Wie ersichtlich wird der Boden des glockenförmigen Materialbehälters 3 mit einer stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung 8 verbunden, welche in den Drosseltrichter 6 an dem oberen Teil des oberen Abschnitts 7 des Zylinders gesteckt wird, wobei das untere Ende der stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung 8 mit Haken versehen ist und kleinkörniger Kalkstein in dem Drosseltrichter periodisch gelockert werden kann. Der durch Kalzinierung in dem äußeren Kalzinierungsbereich erhaltene Kalk wird mittels einer an einem unteren Ende des äußeren Kalzinierungsbereichs vorgesehenen hydraulischen Kalkausgabevorrichtung 12 in dem Speicher 13 am Boden des Brennofens gesammelt und schließlich von der vibrierenden Kalkausgabevorrichtung 14 ausgegeben, während ein unteres Ende des inneren Kalzinierungsbereichs über das Ausgaberohr zu der durch ein sternförmiges Ausgabeventil 27 gesteuerten Ausgabeöffnung führt.
Weiterhin gemäß 1 wird vorgesehen, dass an der Brennkammer 16 der unteren Ebene eine mit einem Sprührohr 18 versehene Sprühvorrichtung 17 vorgesehen wird, wobei eine Ausgangsöffnung des Sprührohrs 18 mit einem um den äußeren Zylinder herum vorgesehenen ringförmigen Rückstromgasrohr 20 verbunden wird, wobei das Rückstromgasrohr 20 mittels einem zwischen dem mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders und dem inneren Zylinder 21 gebildeten ringförmigem Durchgang mit der zwischen dem mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders und dem unteren Abschnitt 11 des mittleren Zylinders gebildeten Eingangsöffnung 19 des Rückstromgases verbunden wird, wobei an dem Boden des äußeren Zylinders ein Kühlungsluftrohr 26 vorgesehen wird, welches in das Ausgaberohr gesteckt wird und mit der Eingangsöffnung 19 des Rückstromgases verbunden ist.
Nachstehend aufgeführt erfolgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Kalzinierungsschritte unter Verwendung des erfindungsgemäßen vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern gemäß dessen vorstehend aufgeführten Ausführungsformen. Unter Bezug auf 4 weisen die Kalzinierungsschritte unter Verwendung des vertikalen Brennofens mit drei konzentrischen Zylindern hauptsächlich die Schritte Verteilung, Kalzinierung und Ausgabe auf.
Schritt 1: Verteilung
Der Kalkstein wird mittels einem Ladewagen zu dem Rostsieb 1 an dem oberen Teil des Brennofens transportiert. Das Rostsieb 1 siebt den Kalkstein nach dessen Körnigkeit aus, wobei der auf dem Sieb befindliche Kalkstein (beispielsweise Körnigkeit ≥ 30 mm) der Drehverteilungsvorrichtung 2 zugeführt wird und der Materialbehälter 3 während der Materialverteilung abwärts bewegt wird, so dass das Material durch die Drehung der Drehverteilvorrichtung 2 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt wird, während der Materialbehälters 3 nach erfolgter Materialverteilung aufwärts bewegt wird und somit die Dichtigkeit des Brennofens nach Betrieb gewährleist wird.
Der ausgesiebte kleinkörnige Kalkstein (beispielsweise Körnigkeit < 30 mm, ungefähr 10% der Menge) wird über die Rutsche 5 einem Drosseltrichter 6 an dem oberen Teil des oberen Abschnitts 7 des mittleren Zylinders zugeführt. Ein Dichtungsventil 4 mit Ausführung in zwei Abschnitten wird an der Rutsche 5 vorgesehen, um die Dichtigkeit des Brennofens während der Materialzufuhr zu gewährleisten. Der Drosseltrichter kann den kleinkörnigen Kalkstein mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in den Brennofen zuführen. Die Materiallockerungsvorrichtung 8 am Boden des Materialbehälters 3 lockert periodisch den kleinkörnigen Kalkstein in dem Drosseltrichter und gewährleist somit die ungehinderte Materialzufuhr am Trichter.
Schritt 2: Kalzinierung
a. Äußerer Kalzinierungsbereich
Wie vorstehend beschrieben wird ein ringförmiger Bereich zwischen dem äußeren Zylinder 9 und den Abschnitten 7, 10 und 11 des mittleren Zylinders als äußerer Kalzinierungsbereich gebildet, in welchem die Kalzinierung des großkörnigen Kalksteins durchgeführt wird. Wie in 1 gezeigt ist der äußere Kalzinierungsbereich von oben nach unten in ein Vorheizband PZ, ein oberes Kalzinierungsband UB, ein mittleres Kalzinierungsband MB, ein unteres Kalzinierungsband PF und ein Kühlungsband CZ unterteilt. Nach der Kalzinierung wird der Kalk mittels der hydraulischen Kalkausgabevorrichtung 12 dem Speicher 13 am Boden des Brennofens zugeführt und schließlich mittels der vibrierenden Kalkausgabevorrichtung 14 aus dem Brennofen ausgegeben.
Zwei (oder mehr) Ebenen von Brennkammern 15 und 16 werden in dem äußeren Zylinder 9 versetzt vorgesehen. Die von der Brennkammer 15 der oberen Ebene bereitgestellte Brennluft ist unzureichend, nämlich ungefähr 50%. Aus diesem Grund handelt es sich bei der auf dem mittleren Kalzinierungsband MB stattfindenden Kalzinierung um eine unvollständige Verbrennung. Nicht vollständig verbranntes Rauchgas enthält einen gewissen Anteil an Rauch. Das Rauchgas wird unter Einwirkung des Rauchgasabführungsventilators 30 dem oberen Kalzinierungsband UB zugeführt, wobei das Rauchgas zum oberen Teil des Brennofens gelangt, auf die von unten strömende überschüssige Luft trifft und dann vollständig verbrannt wird. Das auf dem oberen Kalzinierungsband vollständig verbrannte Rauchgas strömt unter Einwirkung des Rauchgasabführungsventilators 30 weiter nach oben und ca. 70% des Rauchgases werden dem Vorheizband PZ zwischen äußerem Zylinder 9 und dem oberen Abschnitt 7 des mittleren Zylinders zugeführt und strömen durch die ringförmige Materialebene zum oberen Teil des Brennofens, wo über den Rauchgasabführungsventilator 30 die Abführung nach außerhalb des Brennofens erfolgt. Das verbleibende Rauchgas wird dem oberen Abschnitt 7 des mittleren Zylinders zugeführt, strömt aufwärts und heizt den kleinkörnigen Kalkstein in dem Drosseltrichter 6 vor.
Eine Sprühvorrichtung 17 wird in jeder Brennkammer 16 der unteren Ebene vorgesehen und ein Sprührohr 18 wird vertikal an dem oberen Teil einer jeden Sprühvorrichtung vorgesehen. Ein Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit erzeugt über das Sprührohr einen Unterdrucksog und zwischen der Brennkammer 16 der unteren Ebene und der Eingangsöffnung 19 des Rückstromgases an dem unteren Teil des mittleren Abschnitts 10 des mittleren Zylinders wird ein unteres Band für Zusammenfluss und Kalzinierung PF gebildet und die Kalzinierung des großkörnigen Kalksteins wird schließlich an dem unteren Band für Zusammenfluss und Kalzinierung PF durchgeführt.
Kühlungsluft wird auf natürliche Weise durch das Kühlungsluftrohr 28 vom Boden des Brennofens angesaugt und es erfolgt die Kühlung des durch die Kalzinierung erhaltenen großkörnigen Kalks in der Kühlungszone CZ. Nach dem Vorheizen erfolgt wiederum über die Eingangsöffnung 19 des Rückstromgases die Zufuhr in den mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders. Ein als Gemisch der beiden Gasströme gebildetes Rückstromgas mit Gehalt an brennbarer Brennluft strömt durch das Rückstromgasrohr 20 und wird dann durch das Sprührohr 18 in die Sprühvorrichtung 17 gesaugt und zusammen mit Brenngas in die Materialebene in dem Brennofen an der Brennkammer der untersten Ebene zugeführt. Dieser Prozess wird wiederholt durchgeführt.
b. Innerer Kalzinierungsbereich
Der ringförmige Bereich, welcher zwischen dem inneren Zylinder 21 und den entsprechenden Materialsammelrinnen 22 und 23 gebildet wird, ist der innere Kalzinierungsbereich, in dem die Kalzinierung des kleinkörnigen Kalksteins durchgeführt wird. Der innere Kalzinierungsbereich wird von oben nach unten in eine konzentrierte Vorheizzone IPZ, eine konzentrierte Kalzinierungszone ICB, eine gemäßigte Kalzinierungszone IHB, eine konzentrierte Homogenisierungszone ITB und eine Kühlungszone ITZ unterteilt. Der durch die Kalzinierung erhaltene Kalk wird über das sternförmige Ausgabeventil 27 nach außerhalb des Brennofens ausgegeben, wobei die Kalkausgabegeschwindigkeit des sternförmigen Ausgabeventils eingestellt werden kann.
Der kleinkörnige Kalkstein wird in dem Drosseltrichter 6 gesammelt und ungefähr 30% des in dem Brennofen befindlichen Rauchgases wird dem oberen Abschnitt 7 des mittleren Zylinders zugeführt und strömt aufwärts, um den kleinkörnigen Kalkstein in diesem Bereich vorzuheizen. Der kleinkörnige Kalkstein fällt bedingt durch Schwerkraft durch eine Trichteröffnung in die konzentrierte Kalzinierungszone. Dieser Anteil des Rauchgases wird mittels dem Rauchgasabführungsventilator 30 über ein Warmgasrohr 29 nach dem Vorheizen des kleinkörnigen Kalksteins abgeführt. In dem oberen Teil des mittleren Abschnitts 10 des mittleren Zylinders wird der kleinkörnige Kalkstein in der trichterförmigen Materialsammelrinne 22 gesammelt, welche aus feuerfestem Material gefertigt ist und die konzentrierte Kalzinierungszone bildet. Weil die Brennkammer der obersten Ebene extrem viel Rauch enthält, steigt der nicht verbrannte Rauch in die Umgebung der Materialsammelrinne und wird in diesem Bereich mit enormen Mengen von unten her aufsteigender Brennluft bei einer Temperatur von ungefähr 900°C verbrannt. In der konzentrierten Kalzinierungszone werden ungefähr 60% des kleinkörnigen Kalksteins gespalten.
Die kleinkörnigen Materialien bilden innerhalb des Ausgaberohrs eine Materialsäule von der konzentrierten Kalzinierungszone zu dem sternförmigen Ausgabeventil 27. Die Materialien werden mittels dem in seiner Geschwindigkeit einstellbaren sternförmigen Ausgabeventil 27 ausgegeben und die Materialsäule bewegt sich langsam abwärts. Die Materialien gelangen abwärts von der konzentrierten Kalzinierungszone ICB zu der gemäßigten Kalzinierungszone IHB. Die gemäßigte Kalzinierungszone wird von dem inneren Zylinder 21 gebildet, welcher aus feuerfestem Material gefertigt ist. Die spiralförmige Strömungsbrechungsplatte 24 an der inneren Wand des inneren Zylinders gewährleistet die Gleichmäßigkeit des Heizens der Materialien in dem inneren Zylinder. In dem Bereich einer Steigung sind mehrere wärmeleitende Öffnungen 25 paarweise entlang des Umfangs des inneren Zylinders angeordnet. Weil das Rückstromgas in dem ringförmigen Bereich zwischen dem inneren Zylinder 21 und dem mittleren Abschnitt 10 des mittleren Zylinders von unten nach oben aufsteigt, erfolgt eine weitere Spaltung der Materialien. Inzwischen wird bei der Spaltung erzeugtes Kohlendioxid über die wärmeleitenden Öffnungen 25 abgeführt.
Die Materialien passieren die gemäßigte Kalzinierungszone IHB, wobei der Spaltungsgrad über 90% erreichen kann, und gelangen in die konzentrierte Homogenisierungszone ITB, wo weitere Spaltung und Homogenisierung erfolgen. Das Rückstromgas füllt die Umgebung der konzentrierten Homogenisierungszone, in welcher die Temperatur konstant ungefähr 850°C beträgt. Diese Temperatur kann gewährleisten, dass der Kalkstein mit noch nicht erfolgter Spaltung weiter gespalten wird und dass bereits gespaltene Materialien nicht übermäßig verbrannt werden.
Die kleinkörnigen Materialien gelangen nach erfolgter Kalzinierung in die Kühlungszone ICZ. Ein Kühlrohr 26 durchläuft die Mitte der Kühlungszone. Ein Gebläseventilator bläst kühle Luft in das Kühlungsrohr. Die Wand des Kühlungsrohrs weist dicht angeordnete Abzugsöffnungen auf. Die kühle Luft erzwingt die Kühlung der kleinkörnigen Materialien in der Kühlungszone.
Schritt 3: Kalkausgabe
Der durch Kalzinierung in dem äußeren Kalzinierungsbereich erhaltene großkörnige Kalk wird mittels der hydraulischen Kalkausgabevorrichtung 12 in den Speicher 13 am Boden des Brennofens geführt und gelangt dann über die vibrierende Kalkausgabevorrichtung 14 am Boden des Brennofens in ein Endprodukttransportsystem. Der durch Kalzinierung in dem inneren Kalzinierungsbereich erhaltene kleinkörnige Kalk wird mittels des sternförmigen Ausgabeventils 27 am Boden des Kühlungsrohres ausgegeben.
Die technischen Lösungen der Erfindung wurden vorstehend in bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Dennoch können Fachleute des betreffenden Gebietes auf der Basis der vorstehend aufgeführten technischen Beschreibungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung vorschlagen. Beispielsweise kann die Verteilungsvorrichtung andere Konstruktionen aufweisen, sofern solche Ausführungsformen die gleichzeitige Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein gestatten, welcher ausgesiebt und zu äußeren und inneren Kalzinierungsbereichen transportiert wurde. Es ist zudem möglich, dass der Kalk nach erfolgter Kalzinierung durch lediglich eine Ausgabeöffnung ausgegeben wird, wobei auf diese Weise das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem nach wie vor gelöst wird, wenngleich nicht so gut wie durch die vorstehend aufgeführten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Daher umfassen die technischen Lösungen der Erfindung solche offensichtlichen Modifikationen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.

Claims

Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem und kleinkörnigem Kalkstein, welcher einen äußeren Zylinder, einen Rauchgas von dem oberen Teil des Brennofens nach außen absaugenden Rauchgasabführungsventilator, eine an dem oberen Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Verteilungsvorrichtung, in dem mittleren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Brennkammern sowie eine an dem unteren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Kalkausgabevorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren Zylinder ein mittlerer Zylinder vorgesehen ist und dass zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder ein ringförmiger äußerer Kalzinierungsbereich gebildet ist, dass in dem mittleren Zylinder ein innerer Zylinder vorgesehen ist, welcher einen inneren Kalzinierungsbereich bildet und dass die Verteilungsvorrichtung großkörnigen Kalkstein und kleinkörnigen Kalkstein aussiebt und zwecks Durchführung der Kalzinierung zu dem äußeren Kalzinierungsbereich beziehungsweise dem inneren Kalzinierungsbereich transportiert.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsvorrichtung ein Rostsieb, eine Drehverteilungsvorrichtung, einen Materialbehälter und einen Trichter aufweist, wobei ein Rückhaltende des Rostsiebes mittels der Drehverteilungsvorrichtung und dem periodisch auf- und abwärts bewegten Materialbehälter mit dem äußeren Kalzinierungsbereich verbunden ist, während ein Filterende des Rostsiebs mittels einer Rutsche, die durch ein Zweizonen-Dichtungsventil gesteuert ist, zu dem Drosseltrichter führt und mittels diesem Trichter mit dem inneren Kalzinierungsbereich verbunden ist.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkausgabevorrichtung eine vibrierende Kalkausgabevorrichtung und ein Kalkausgabeventil aufweist, wobei der durch Kalzinierung in dem äußeren Kalzinierungsbereich erhaltene Kalk mittels einer an einem unteren Ende des äußeren Kalzinierungsbereichs vorgesehenen hydraulischen Kalkausgabevorrichtung in dem Speicher am Boden des Brennofens gesammelt wird und schließlich von der vibrierenden Kalkausgabevorrichtung ausgegeben wird, während der in dem inneren Kalzinierungsbereich erhaltene Kalk mittels dem an einem unteren Ende des inneren Kalzinierungsbereichs vorgesehenen Kalkausgabeventil ausgegeben wird.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Zylinder einen oberen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei zwischen benachbarten Abschnitten eine Eingangsöffnung für Rückstromgas vorgesehen wird.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teil des äußeren Zylinders mit zumindest zwei in dem äußeren Zylinder in zumindest zwei Ebenen in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Brennkammern versehen wird, wobei an einer Brennkammer der unteren Ebene eine mit einem Sprührohr versehene Sprühvorrichtung vorgesehen wird, wobei eine Ausgangsöffnung des Sprührohrs mit einem um den äußeren Zylinder herum vorgesehenen ringförmigen Rückstromgasrohr verbunden wird, wobei das Rückstromgasrohr mittels einem zwischen dem mittleren Abschnitt des mittleren Zylinders und dem inneren Zylinder gebildeten ringförmigem Durchgang mit der zwischen dem mittleren Abschnitt des mittleren Zylinders und dem unteren Abschnitt des mittleren Zylinders gebildeten Eingangsöffnung des Rückstromgases verbunden wird, wobei an dem Boden des äußeren Zylinders ein Kühlungsluftrohr vorgesehen wird, welches mit der Eingangsöffnung des Rückstromgases verbunden ist.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Enden des mittleren Abschnitts und das obere Ende des unteren Abschnitts des mittleren Zylinders jeweils eine trichterförmige Materialsammelrinne bilden.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialbehälter eine glockenförmige Gestalt aufweist, wobei der Boden des Materialbehälters mit einer stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung verbunden wird, welche in den Drosseltrichter gesteckt wird, wobei das untere Ende der stangenförmigen Materiallockerungsvorrichtung mit Haken versehen ist.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der inneren Wand des inneren Zylinders eine spiralförmige Strömungsbrechungsplatte vorgesehen wird und dass entlang des Umfangs des inneren Zylinders zwischen den einzelnen Steigungen der spiralförmigen Strömungsbrechungsplatte wärmeleitende Öffnungen vorgesehen werden.
Vertikaler Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Boden des äußeren Zylinders ein in das Ausgaberohr eingestecktes und zu der Eingangsöffnung des Rückstromgases führendes Kühlungsluftrohr vorgesehen wird und dass an dem oberen Teil der Sprühvorrichtung vertikal ein Sprührohr vorgesehen wird.
Verfahren zur gleichzeitigen Kalzinierung von großkörnigem Kalkstein und kleinkörnigem Kalkstein mittels vertikalem Brennofen mit drei konzentrischen Zylindern, welcher einen äußeren Zylinder, einen Rauchgas von dem oberen Teil des Brennofens nach außen absaugenden Rauchgasabführungsventilator, eine an, dem oberen Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Verteilungsvorrichtung, in dem mittleren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Brennkammern sowie eine an dem unteren Teil des äußeren Zylinders vorgesehene Kalkausgabevorrichtung, einen in dem äußeren Zylinder befindlichen mittleren Zylinder und einen in dem mittleren Zylinder befindlichen inneren Zylinder aufweist, wobei das Verfahren die nachstehend aufgeführten Schritte umfasst: einen Verteilungsschritt, bei welchem großkörniger Kalkstein und kleinkörniger Kalkstein von der Verteilungsvorrichtung ausgesiebt und zu einem zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder gebildeten ringförmigen äußeren Kalzinierungsbereich beziehungsweise zu einem von einem inneren Zylinder gebildeten inneren Kalzinierungsbereich transportiert wird, einen Kalzinierungsschritt, bei welchem der großkörnige Kalkstein in dem äußeren Kalzinierungsbereich kalziniert wird und der kleinkörnige Kalkstein in dem inneren Kalzinierungsbereich kalziniert wird, einen Ausgabeschritt, bei welchem der durch die Kalzinierung erhaltene Kalk von der Kalkausgabevorrichtung ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalzinierungsschritt des großkörnigen Kalksteins in dem äußeren Kalzinierungsbereich die Schritte des Vorheizens auf einem Vorheizband, die Durchführung der Kalzinierung auf einem oberen, beziehungsweise mittleren beziehungsweise unteren Kalzinierungsband sowie die Kühlung auf einem Kühlungsband umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalzinierungsschritt des kleinkörnigen Kalksteins in dem inneren Kalzinierungsbereich die Schritte des Vorheizens in einer konzentrierten Vorheizzone, die Durchführung der konzentrierten Kalzinierung und der gemäßigten Kalzinierung in einer konzentrierten Kalzinierungszone beziehungsweise in einer gemäßigten Kalzinierungszone, die Durchführung von Spaltung und Homogenisierung in einer konzentrierten Homogenisierungszone sowie die Durchführung der Kühlung in einer Kühlungszone umfasst.