DE1483043A1

DE1483043A1 - Calcinierofen und Calcinierverfahren

Info

Publication number: DE1483043A1
Application number: DE19651483043
Authority: DE
Inventors: Clayton Azbe Victor Jun
Original assignee: Azbe Corp
Current assignee: Azbe Corp
Priority date: 1964-11-18
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1970-03-12
Also published as: US3284071A

Description

Calcinierofen und Caicinierverfahren Die Erfindung betrifft einen Calcinierofen und Calcinierverfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Calcinierofen zum Calcinieren von Kalkstein sowie ein Calcinierverfahren unter Anwendung einer diesem Ofen entsprechenden Luftführung.

Bei der Herstellung von Kalk aus Kalkstein in üblichen Schachtöfen wäre es günstig, wenn die Bildung eines sog. hartgebrannten Kalkes verhindert werden könnte und ein günstiges weich gebranntes Produkt, wie es früher erhalten wurde, als man noch mit Holz oder Holzkohle brannte, hergestellt werden könnte. Das hartgebrannte Produkt ist dicht, wenig reaktionsfähig und zeigt einen niedrigen Gehalt an verfügbarem CaO aufgrund der Schmelzbildung mit silikathaltigen,.aluminiumhaltigen oder eisenhaltigen Bestandteilen, die bei ihren Vorkommen im Kalk schädliche Verunreinigungen darstellen. Diese Fehler sind auf übermäßig hohe örtliche Temperaturen aufgrund der rasch stöchiometrisch verlaufenden Brennstof'foxydationsbedingungen oder exotherm reagierender Vereinigungen von CaO mit Fremdstoffen zurückzuführen. Aufgrund der vorliegenden Erfindung werden diese und weitere Machteile vermieden. Ein Ziel der Erfindung besteht in einem Verfahren sowie einer Vorrichtung zur Herstellung von verbessertem Kalk sogar aus relativ schlechtem Kalkstein. Ein Ziel der Erfindung besteht in einem Kalkofen, der einfach aufzubauen und einfach zu regeln ist. Ein weiteres Ziel besteht in einem Kalkofen, in dem die Umwandlung von Kalkstein in Kalk bei niedrigeren Temperaturen ausgeführt wird und die Temperatur wesentlich gleichmäßiger über die Breite und Länge des Ofenschachtes verteilt ist, als es bisher der Fall war, wodurch ein beträchtlich besserer Kalk erhalten wird und wirksamere Erhitzungsbedingungen erreicht werden. Darüberhinaus ergibt sich ein Kalkofen

der

der angegebenen Art, bei dem/Strömungswiderstand vermin-

dert und die Erzeugung bei einer gegebenen Größe des Ofens gesteigert ist. Andere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, nicht den Brennstoff, sondern die in der unteren Kühlzone aufgeheizte Luft stufenweise in die Calcinierzone des Ofens einzuführen. Der Ofen erhält dadurch eine oder mehrere r wesentlich besser zu steuernde Calcinierzonen und eine gleichmäßigere Verteilung der Temperatur über den Querschnitt, so daß in einem solchen Ofen auch Steine der

verschie-den-sten Korngrößen' °zu hochaktivem Kalk leich-

ter zu brennen sind, als es bisher der Fall war. Dar-

überhinaus sind sehr niedrige Co 2-Gehalte im erhalte-

nenKalk erreichbar.

Der erfindungsgemäße Kalköfen, bestehend aus einem

praktisch senkrechten Schacht mit oberer Ein füllgicht,-

Absaugvorrichtungen im-obejren Teil des Schachtes unter-

halb der Linfüllgicht zum Abziehen von Gasen aus dem

oberen Teil 'des O'fens,die das untere Ende einer Vor-

rat'szone und das obere Ende ,einer Vorerhitzzone- bilden" i-tid

einer unteren Kalkabziehvorrichtung, die am unteren

Ende einer Kalkavkühlzone'1'iegt, ist gekennzeichnet

durch eine Einleiteinrichtung für brennstofffreie Luft,

die'mit der unteren Kalkabziehvorrichtung verbunden ist;

durch eine Brennstoffeindüsvorrichtüng, die mit dem

Schacht auf einer Höhe öberhalb,der Lufteinlaßvorrichtuhg

verbunden ist und die das niedrigere-Ende einer Calcinier-

verbrennungszone darstellt, durch eine Lufteindüsvorrichtung

oberhalb-der Brennstoffeindüsvorrichtung" wobei die Luft=

eindüsvorrichtung die Calcinierverbrennungszone abschließt,

durch Einrichtungen zum Abziehen eines Teiles der,-Luft

aus dem Schacht ah einer Höhe zwischen der Lufteinlaß-

vorrchturig und"der Brennstoffendüsvorrichtung und zur

Führung der abgezogenem Luft zu der Lufteindüsvorrichtüng

als Sekundärluft -zur -Brennstoffverbrenrfung, wobei die'ver-

bliebene nichtabgezogene Luft durch den Schacht über die Absaugvorrichtung als Primärluft zur Brennstoffverbrennung aufwärtsgezogen wird, so daß sich eine brennstofffreie Calcinierbeendigungszone in der Abkühlzone unterhalb der Brennstoffeindüsvorrichtung und eine Calcinierverbrennungszone unterhalb der Vorerhitzzone und oberhalb der brennstofffreien Calcinierzone ergibt. Es ist vorteilhaft, eine Regeleinrichtung zur Begrenzung der abgezogenen Luft (Sekundärluft) auf eine Menge in der Größenordnung von etwa 50% der gesamten brennstofffreien Luft für die Lufteindüsvorrichtung anzuwenden. Sehr günstig erwies sich ein Kalkofen mit einem praktisch senkrechten Schacht mit einer oberen Steineinfüllgicht, Absaugvorrichtungen im oberen Teil des Schachtes unterhalb der Steingicht zum Abzug praktisch sämtlicher verbrauchter Gase aus dem oberen Teil des Ofens, durch die das untere Ende einer Vorratszone und das obere Ende einer Vorerhitzzone gebildet wird, wobei der Schacht eine untere Kalkauslaßeinrichtung mit einer hiermit verbundenen Einlaßeinrichteng für brennstofffreie Luft, die das untere Ende der Kalkkühlzone, mit dem Schacht auf einer Höhe oberhalb der Lufteinlaßvorrichtung verbundenen Brennstoffeindüsvorrichtung, die das niedrigere Ende einer ersten Verbrennungszone bildet, hat, wobei eine Mehrzahl von Lufteindüsvorrichtungen in voneinander im Abstand befindlichen Höhe

oberhalb der Brennstoffeindüsvorrichtung vorhanden sind

und die im Abstand befindlichen Eindüsvorrichtungen eine

zweite`Verbrennungszöne zwischen ihren Höhen und dem Bo-

den einer dritten Verbrennungszone oberhalb davon bilden

und der Kalkofen Vorrichtungen zum Abziehen eines Teils

der Luft aus dem Schacht bei einem Niveau zwischen den

Lufteinlaßvorrichtungen und der Brennstoffeindüsvorrichtung

und zur Führueg der abgezogenen Luft zu der Mehrzahl der

Lufteindüsvorrichtungen als Sekundärverbrennungsluft für den

Brennstoff aufweist, wobei die restliche nichtabgezogene

Luft durch' den Schacht mittels der Absaugvorriehtung als

Primärluft zur Verbrennung des Brennstöffes aufwärts-ge-

Z og I en . wird, so daiß sich einebrennstofffreie Calcinier-

beendigungszone in der Kühlzone-unterhalb der Brenns'täff-

e3.hdüsvörrichtrxngund eine' erste; eate und drtteal-

cinierzone für die Luftbrenri`stoffverbrennung in absteigen-

der Reihenfolge unterhalb der Vcxrerhitzzone'gebildet werden:

Hierbei erwies-es sich vorteilhaft, die in einer Menge von

etwa 50 % der"gesamten brennstofffreien Luft abgezogene

Menge 'Sekundärverbrennung-sluft I durchRegelvorrichtungen

auf praktis`ch'.`ggle@:ehe Tei=le aufzütei:len,. so daß beispiels-

weise bei zwei Lüfind-ttsvorrichtü#rieen aus jeder- etwa 25i

än-'%rennstofffreier- Luft--eingedüst Weden.

Durch `-dL"s VgeheW!#dIrd ° e`Aas- 'Trier Öfen =4ffih =in

'se .' e C` 'ä"; V'e-rbtauch sehr netig l.`fe#t, da.'.: nicht"" hürtdär

Kalk gut gekühlt anfällt, sondern auch die Abgaswärme wärmetechnisch weitgehend genutzt werden kann. Dadurch wird die leLstung dieses Ofens sehr hoch und kann durch geeignete Wahl der Höhe der einzelnen Calcinierzonen außerdem gesteuert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Calcinieren von Kalkstein zu Kalk durch Einbringen des Kalksteins in eine obere Vorratszone in einen-senkrechten Schacht und Durchgang aufgrund der Schwerkraft durch den Schacht unter Abzug eines fertigen Kalkes von dessen unterem Ende besteht darin, daß nichtoxydierter Brennstoff auf-einer Höhe zwischen seinem Ende und unterhalb der Vorratszone eingeführt, brennstofffreie Luft in den Schacht an dem unteren Ende zwecks Oxydation des Brennstoffes-zur Hitzeerzeugung für die Umwandlung des Kalksteines in Kalk eingeführt wird, aus dem Schacht am unteren Ende der Vorratszone praktisch sämtliche Verbrennungsprodukte abgezogen werden, wobei eine vorerhitzzone unterhalb dieser Abzugshöhe gebildet wird, daß aus dem Schacht bei. einer H'o'he zwischen dessen unterem Ende- und der Höhe der Einführung des Brennatoffes ein erster erheblicher Teil der brennstofffreien Luft als Sekundärluft abgezogen wird,' während einanderer wesentlicher -Teil als 'Pritluft durch den gohacht- aufsteigt, daB die Sekundärluft in den Schacht . oberhalb der he der Einführung- des Brennstoffes eiü&führtwi@.d, -curch eine

'brennstoff-freie -@ühl"göhe; n- -Ende des @,ge-h=htes

zwischen den Höhen der Luft- und der Brennstoffeinführung, weiterhin eine brennstofffreie Calcinierbeendigungszone im oberen Teil der Kühlzone und weiterhin eine brennstoffgeheizte Calcinierzone zwischen der Vorerhitzzone und der Höhe der Einbringung des Brennstoffes gebildet werden.

Vorteilhaft wird der Abzug der Sekundärluft so geregelt, daß er eine Menge in der Größenordnung einer Hälfte der Gesamtmenge der brennstofffreien; in das untere Ende des Schachtes eingeführten Luft beträgt. Ein besonders günstiges Verfahren zum Calcinierenvon Kalkstein zu Kalk besteht darin, daß der Stein in eine obere Vorratszone eines aufrechten Schachtes eingebracht wird und aufgrund der Schwerkraft durch den Schacht fällt und als fertiger Kalk an seinem unteren Ende abgezogen wird, daß nichtoxydierter Brennstoff in den Schacht auf einer Höhe zwischen dessen Ende und unterhalb der Vorratszone eingeführt, brennstofffreie Luft in den Schacht an seinem unteren Ende in einer zur schließlich praktisch vollständigen Oxydation des Brenn- ; stoffes ausreichenden Menge eingebracht wird, um die Wärme zur Umwandlung des Steines in Kalk zu ergeben, daß aus dem Schacht am unteren Ende der Vorratszone praktisch sämtliche Verbrennungsprodukte abgezogen werden, wodurch eine

Vorerhitzzone unterhalb dieser Abzu%ghöhe sich ausbildet*,-

daß aus dem Schacht aus einer Höhe zwischen seinem niedrigeren Ende und der Höhe der Einbringung des Brennstoffes' ein erster wesentlicher Teil der brennstofffreien Luft zur Verwendung der Sekundärluft abgezogen wird, während ein weiterer wesentlicher Teil durch den Schacht aufsteigen gelassen wird, und daß die Sekundärluft aufgeteilt und in den Schacht an verschiedenen Höhen oberhalb des Niveaus der Einbringung des Brennstoffes wieder eingeführt wird, so daß sich eine brennstofffreie Kühlzone am unteren Ende des Schachtes zwischen den Höäen der Luft- und der Brennstoffeinbringung, eine brennstofffreie Cälcinierbeendigungszone im oberen Teil der Kühlzone und weiterhin erste, zweite und dritte brennstoffbeheizte Calcinierzonen in absteigender Reihenfolge zwischen der Vorefhitzzone und dem Niveau der Brennstoffeinbringung ergeben. Vorteilhaft wird hierbei der Abzug der Sekundärluft, der in einer Menge in der Größenordnung von einer Hälfte der Gesamtmenge des in das untere-Ende des Schachtes eingeführten brennstofffreien Luft erfolgt, so geregelt, daß diese Sekundärluft in praktisch gleiche Teile für das Wiedereinbringen in den Ofen aufgeteilt wird. Als Brennstoffe eignen sich nicht nur Erdgas,-wie es nachfolgend zur Erläuterung angegeben ist, sondern das vorliegende System der Luftverteilung ist auf sämtliche Brennstoffe wie Br$nnstofföle, Wasserstoff, Generatorgas, Gichtgas oder Hochofengas, Carbidofengas anwendbar,

und es kann huch in- beschränktem tlmfäng zur Verwendung

bei Öfen iüit Misdhbeschickung .kommen.

.In den' beiliegähden Zeichnungen ist eine von verschiede-

nen möglichen Ausf£ihrungsformen dargestellt, wobei

Fig. l: einen schematischen axialen Schnitt eines ty-

pisenen Ofens gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Fließschema zur Erläuterung des neuen Ver-

fahrene

zeigt,

In Fig. 1 ist mit ein senkrechter hohler Ofenschacht

bezeichnet, der aus mein geeigneten feuerfesten Mate=

rial besteht. Dieser wird auf einer Basis B getragen. Äiri

oberen Ende des Üchächtes X ist ein Beschickungsraum 5

mit zu öffnender und zu schließender Auslaßglocke 7' zur

Freigabe von zerschlagenem. Stein in erforderlichem Maße

in das obere Ende des Schachtes angebracht. Eine Schleif--

rinne 4 erstreckt sieh von

Matelzufuhr (nicht ge-

zeigt in den gier 5, In der minne 4 ist eine klappen=

fcrrnic;f schwenkbare Blende Y 1 aigebracht R welche sich-

zum Zetritt ner geschicirf dle Enlaßrinne 9 öff-

net Und äfchISChließ;eneieer schließt. Das Gebläse 1

hat eiäb*if seh, Asses reiche

Verbindung 15 und eine Druckverbindung 17 mit der Rinne 9 unterhalb der Blende 11. Mittels dieses Gebläses 13 kann warmes verbrauchtes Gas aus dem oberen Ende des Ofens abgezogen werden und zur Unterdrucksetzung des Beschickungssystems 4, 5, 7, 9 und 11 verwendet werden. Dadurch wird ein Eindringen von Luft in den Schacht K während des Beschickungsarbeitsganges verhindert. Es findet somit eine Ausströmung von verbrauchtem Gas durch die Blende 11 statt, wenn diese zum Zutritt von Material in die Rinne 9 geöffnet wird, es sickert jedoch keine Luft ein. Infolgedessen wird bei öffnung der Glocke T Luft nicht in den Schacht K gezogen. Dies ist ein günstiges Merkmal, da bei jedem Lufteinsckern in den oberen Teil des Ofens sich die Temperatur und die Zusammensetzung der verbrauchten Gase ändert und sich dadurch Störungen beim geeigneten, nachfolgend beschriebenen Betrieb ergeben können. In einem geeigneten Abstand unterhalb des oberen Endes des Schachtes R ist ein Querrohr 17 angebracht, das öffnungen 23 zur Aufnahme verbrauchter warmer Gase aus dem Inneren des Schachtes enthält. Ein Ende des Rohres

hat eine Auslaß-verbindung 25 mit einem Absauggebläse

27. Dieses enthält eine Regelkappe 21. Oa4urch marin eine

geregelte Gasströmung aus der .euseite des Schachtes

durch die Öffnungen 23 und` Rohr 19 abgezogen werden, Die Lage des Rohres 19 bestimmt das untere Ende einer Vorratszone S. Unterhalb derselben befindet sich eine Vorheizzone P. Die untere Grenze der Vorheizzone P wird durch die Betriebsbedingungen im Ofen bestimmt und ist dort beendet, wo aufgrund der Heizbedingungen in den niedrigeren Teilen die Calcinierung beginnt. Wie' nachfolgend noch näher beschrieben werden wird, sind in absteigender Reihenfolge eine erste Calcinierzdne I, eine zweite Calcinierzone II, eine dritte Calcinierzone III und eine vierte Cälcinierbeendigungszone IV vorhanden. Die vierte Calcinierbeendigungszone IV liegt innerhalb des oberen Teiles einer Kühlzone C. Das untere Ende der Kühlzone C wird durch die Höhe eines Lufteinleteinlasses 29 bestimmt, der Verbindungen 31 zur Luftströmung mit den Auslässen 33 für fertigen Kalk hat. Der Einlaß 29 ist - wie gezeigt - vom Venturi-Typ, um die durchgehenden Lüftmengen messen zu können. Die Äuslässe@33 sind zum Abziehen des fertigen Kalks aus den unteren geteilten Durchgängen 35 im Schacht K. Die Durchgänge 35 erstrecken sich durch die Basis B -hindurch und werden durch eine Querwandstruktur 37 gebildet. Bei 39 sind Abzugswerkzeuge gezeigt, die zur Öffnung von Zeit zu Zeit zur Freigabe von fertigem Kalk durch die Rutschen 41 und zur Aufnahme von Förderern 43 geeignet sind. Die in den Einlaß 29 durch das Gebläse 27 eingezogene Luft wird durch Saugwirkung durch den Schacht K gezogen. Ein zweites Gebläse 45 hat eine Verbindung 47 mit geeigneten Luftauslässen 49 in den Ofenwänden. Hierdurch wird ein Anteil der in die Kühlzone C eingetretenen Luft abgezogen, während der-Rest durch den Schacht aufwärts geht. Die hier abgezogene Luft wird als Sekundärluft für die Verbrennung verwendet. Die abgezogene Luft wird durch eine Verbindung 51 mit verzweigten Eindüsdurchgängen oder -öffnungen 53 und 55 unter Regelung mit Ventilen oder Drosseln 57 bzw. 58 geführt. Die verzweigten Luftdurchgänge 53 und 55 sind so angeordnet, daß sie Teile der aus der Kühlzone abgezogenen Sekundärluft in zwei Höhen - wie gezeigt - eindösen. Die Höhe der Lufteindüsung durch die Verzweigung 53 bestimmt das obere Ende der dritten Calcinierzone III, und die Höhe der Lufteindüsung durch die Verzweigung 55 bestimmt das obere Ende der zweiten Calcinierzone II. Das obere Ende der ersten Calcinierzone I wird durch die Höhe bestimmt, bei der das vorerhitzte Gut Calciniertemperatur erreicht. Aus dieser Höhe können Zutrittseinrichtungen 56 für Untersuchungsinstrumente angebracht sein-. 59 stellt eine Brenngasleitung mit Regelventil 61 und Einlaßverbindungen 63 zur Einführung der Gesamtmenge des in den Schacht K einzuführenden Brennstoffes dar. Die Höhe dieser Verbindungen 63 bestimmt das obere Ende der vierten Calcinierbehandlurigszone IV. Diese begrenzt auch. das untere Ende der steigenden Reihenfolge der Verbrennungszone 1, 2 und 3, die den Calcnierzonen III, II und I entsprechen. Das untere Ende der ersten Verbrennungszone 1 hat die Höhe der Gaseinlässe 63. Das untere Ende der zweiten Verbrennungszone 2 wird durch die Lufteinlaßdurchgänge 53 gebildet. Das untere Ende der dritten Verbrennungszone 3 wird durch das Niveau der oberen Luneinlaßdurchgänge.55 gebildet. Das obere Ende der'dritten Verbrennungszone 3 wird etwa durch die Höhe bestimmt, bei der die Cälcinierung in der ersten Calcinierzone I beginnt. Die gesamte Calcinierzone besteht aus den Caleinierzonen I, II, III und IV. In den Calcinierzonen I, 1I und III,bzw. den entsprechenden Verbrennungszonen 3, 2 und 1 erfolgt die Calcinierung aufgrund der Verbrennung des Brennstoffes, während in der vierten Calcinierz.one IV, d,h: der Calcinierbeendigungszone, die Calcinierung ohne Anwesenheit von Brennstoff erfolgt: Der Brennstoff wird insgesamt auf einmal eingeführt. In der dritten Calcinerzone III erfolgt die erste Feuerung unter Verwendung von Primärluft. In der zweiten CalcinIerzone I I, also zwischen dem unteren Sekundärlufteinlaß 53 und dem oberen Sekundärlufteinlaß-55, erfolgt die zweite Feuerung unter Verwendung eines Teils der Sekundärluft, während in der ersten Calcinierzone I, also oberhalb des oberen Sekundärlufteinlasses 55, eine dritte Feuerung unter Beendigung der Verbrennung mit Sekundärluft erfolgt. Bei 64 ist ein Hilfsbrennstoffeinlaß im Zentrum angegeben. Es ist selbstverständlich, daß bei gewöhnlichen Ofengrößen die darin zur Brennstoffeinführung erforderlichen Durchgänge nicht notwendig sind, ?,wenn mit größeren Steingrößen gearbeitet wird. Jedoch sind sie günstig, wenn sehr kleine Steingrößen verwendet werden, oder in Öfen von sehr großem Durchmesser. Die-Wand 37 selbst hat in jedem Fall einen Zweck, indem sie eine bessere Vermischung der aufwärts strömenden Luft mit dem eintrttenden Brennstoff ergibt und insofern, als sie die Kalkströmung zu dem jeweiligen Auslaß richtet. Der Betrieb eines typischen erfindungsgemäßen Ofens erfolgt wie nachstehend erläutert, wozu auch auf Fig. 2 verwiesen wird, vorausgesetzt, daß der Schacht K mit im Betrieb befindlichem Gut und Kalk gefüllt ist. Es ist selbstverständlich, daß die verschiedenen angegebenen Volumen und Temperaturen lediglich Beispielshalber gegeben werden und im Rahmen der Erfindung vari-

iert werden können. Beispiele,füx.typische Strömungs--,

volumen sind -für 1 Minute des Betriebes angegeben:

Das Beispiel basiert .auf. etwa, .9,Q to, Kalk und etwa

1 OUO 000, ,Kilokalorien je 0, 9 .tc .für Erdgas.

Es ist noch zu erwähnen, daß diejenige Hälfte der Luft,

die als Primärluft dient, nicht die Hälfte der Wärme

erzeugt:; wie man .annehmen; könnte; sondern weniger, etwa

1/3 bei:'Kohlenstoff als Brennstoff. Ihr Wärmegehalt

ist

als.dieser Wert aufgrund der, höheren

Luftvorerhitzung. Der restliche, größere Wärmeteil; et-,.

wa 2/3 bei Kohlenstoff, wird durch die zweite Hälfte;

d.h: die Sekundärluft, ergeugt. Diese ;hat zwar eine

niedrigere Vorerhitzung,@@:ergiht. .jedoch infolge der Er- .

zeugung von.2/3 der Verbrenngswärme eine beträchtlich

größere-Wärmemenge als der-;Brimärluftverbrennungsstrom.

Die vorstehenden. Werte von 1/3 bzw._ 2/3 gelten für Koh-

lenstoff und .sind bei-Methan-oderWasserstoff etwas.an-.-

ders aufgrund des Reaktionstyps; auf jeden Fall wird

auch bei diesen Brennstoffen weniger Wärme mit der Pri-

märluft als; mit :der Sekundärluft gebildet.:

Es wäre zu vermutep,, daß dadurch Störungen eintreten,

könnten. .Tatsächlgh werden jedoch diese auf andere;,

Weise wiede;r--.ausgeglichen, Es-ist:nämlich in der ,zwei-.

ten Calcinierzone mehr Wärme erforderlich als.in der,, ,

dritten Calcinierzone, da in der zweiten Zone der Kern größer ist, während er in der dritten klein ist und eine kleine Oberfläche hat und die kleineren Beschickungsteile alle calciniert sind, d.h. die Calcinierung ist ziemlich beendet.

Somit ist die Unterteilung der Luft in etwa zwei hälftige Teile richtig, selbst wenn dabei die Wärme nicht in dieser Weise aufgeteilt wird. Luft mit 2800 m3 /min., die die gesamte, in etwa stöchiometrischen Mengen zur schließlich vollständigen Verbrennung des Brennstoffes zu verwendende Luft darstellt, wird am Einlaß 29 ohne jeglichen Brennstoffzusatz durch die Wirkung der Gebläse 27 und 45 angezogen. Eine geringfügig im Überschuß liegende Menge ist häufig günstig. Diese brennstofffreie Luft trifft auf fertigen Kalk von einer Temperatur von etwa 380C (1000F). Durch Wärmeaustausch wird diese gesamte Luft unter Abkühlung des fertigen Kalks vorerhitzt. Bei einer Vorerhitzung von etwa 5400C (10000F) werden etwa 50% dieser Luft oder 1400 m3 aus der Kühlzone C unterhalb des unteren Niveaus der vierten Calcinierbeendigungszone IV abgezogen. Diese abgezogene Luft wird für die Sekundärverbrennung - wie nachfolgend beschrieben - verwendet. - Es hinterbleibt ein zweiter Anteil von etwa 50% oder 1400 m3 brennstofffreier vorerhitzter Einlaßluft, die im Schacht K als Primärluft aufsteigt. Eine Verbrennung aufgrund dieser Luft kann erst erfolgen, wenn die untere Grenze der ersten Verbrennungszone 1 an der Mähe der Brennstoffeinlässe 63 erreicht ist: Trotzdem läuft die Calcinierbeendigung ohne Verbrennung in der Zone IV ab. Die Wärme hierfür besteht in der verfügbaren Wärme des Kalkes, der in die Zone IV mit@einer Temperatur von etwa 12600C (2300°F) eintritt. Die in der Zone IV aufsteigende Luft wird stetig höher erhitzt, während der zuende-calcinierende Kalk abgekühlt wird: Die Calcinierung hört bei etwa 790°C (450°F) auf': Da in der Zone IV keine Verbrennung erfolgt, erhält sie kein C02- aus der Verbrennung. Dadurch wird die CO2-Spannung in der Zone IV er= niedrigtsö,daßvon irgendwelchem nichtfertigen Raterial in der Zone IV das C02 leichter freigegeben wird. Dadurch wird-'die Uistwandlung in-Kalk der Gesamtheit oder eines Maximalteils des unfertigen Materials in Zone IV beschleunigt: Hierdurch wird die Menge an nicht-calciniertem Kernmaterial in dem die Zone IV verlassenden Kalk auf ein Minimum gebracht.
Wie aus Pig. 2 erslchtlich, beträgt die Menge an eingeführtem Brennstoffgas (Erdgas) 275 m3. Hierdurch kommt mit den zweiten 50% Luft, die die Primärluft darstellt,. durch Verbrung die Calciniertemperatu@am unteren Ende der dritten Calcinierzone IIl auf etwa 12600C (23000F). An diesem Punkt liegt der Brennstoff in stöchiometrischemüberschuß vor, der durch später zugesetzte Luft zur vollständigen Verbrennung beseitigt wird. Es wird jedoch durch die unvollständige Verbrennung in der dritten Calcinierzone III (erste Verbrennungszone 1) ein überhitzen vermieden.
Etwa eine Hälfte der aus der Kühlzone C abgezogenen Sekundärluft oder etwa 700 m3 werden in Höhe der Einlässe 53, d:h. am unteren Ende der zweiten Calcinierzone II (Verbrennungszone 2) eingeleitet. Der für die Verbrennung verfügbare Brennstoff liegt im stöchiometrischen Überschuß vor, wodurch ein Überhitzen in der zweiten Calcinierzone II vermieden wird. Die restliche weitere Hälfte der Sekundärluft oder 700 m3 werden in Höhe der Durchgänge 55, d.h. am unteren Ende der ersten Calcinierzone I (dritte Verbrennungszone 3) eingeleitet. Hier ist die Einführung der genauen Menge an Luft oder eines geringfügigen Überschusses davon zur vollständigen stöchiometrischen Verbrennung beendet. Etwa 925 m3 C02 wurden beim Calcinierverfahren erzeugt, wie in Fig. 2 durch die dreieckige punktierte Fläche dargestellt, von der sich ein Teil in 'die Zone IV erstreckt, in der keine Verbrennung stattfindet. Die Gase gelangen mit einer Temperaturvonetwa 90&C (1650o F) in die Vorerhitzungszone und werden daraus mit einer Temperatur von etwa 2000C (4000F) in einer .Menge von 4000 m3 /min. abgezogen. Das Verhältnis von Primärluft zu Sekundärluft und das Verhältnis der Aufteilung der Sekundärluft kann natürlich gewünschtenfalls geändert werden, um die günstigsten Bedingungen über die Gesamtlänge des Ofens einzuregeln: Beispielsweise kann es gewünscht sein, daß eine der Calcinierzonen iI oder 1 kürzer und heißer und die andere länger und kühler wird, um einen optimalen Ausgleich der Wärmeübertragung innerhalb der Ofenlänge zu erhälten:`Auch können einige Änderungen der Temperaturen günstig sein.
So sintert z.B: ein Stein, der lehmartige Substanzen enthält, hei niedrigen Temperaturen und verringert die Atmosphäre. Um dies zu vermeiden, ;wird die Temperatur unter dem Sinterpunkt gehalten, was bei dem vorliegenden Ofen möglich ist. Andere Steine dagegen brauchen höhere Temperaturen oder auch Spitzentemperaturen - bei, diesen Fällen wird die Primärluft vermehrt und die Se- ' kundärluft verringert.
An weiteren Vorteilen seien noch folgende aufgeführt: 1:) Die Beendigung der Calcinierung des Kernes in dem Kalk in der Zone IV erfolgt hauptsächlich .aufgrund der verfügbaren Wärme der äußeren Schchten des Kalbes, so daß ein Überbrennen unmöglich ist, während die Vorerhitzung der Luft häuptsächlich durch diejenigen Stücke, die kleiner und vollständig calciniert sind, erfolgt.
2.) Ohne eine Verbrennung in der Zone IV ist die Beendigungscalcinierung sehr wirksam, da das aus der Verbrennung herstammende C02 fehlt.
3.) Der Brennstoff wird auf*der Höhe der Verbindungen h 63 nicht in einen großen überschuß an Luft eingedüst. Durch diese bisher übliche Eindüsung ergaben sich hohe Temperaturen und exotherme Hitzeflecken. Durch den Unterschuß an Verbrennungsluft auf der Feuerungshöhe wird diese unerwüaschte Wirkung auf ein Minimum gebracht.
4.) Durch die zur stufenweisen Einführung bei den im Ab- stand befindlichen Durchgängen 53 und 55 aufgeteil- te Luft wird die bisher kurze und sehr heiße Calcinierzone im Ofen hoch und mild.
5.) Die gesamte, durch die Kühlzone gehende Ofenluft ' wird vorerhitzt, und zwar die Sekundärluft schwächer und die Primärluft stärker. Hinsichtlich der letzteren wird durch die Übertragung von Wärme an das obere Ende der Zone IV die Kalkfertigung dort beschleunigt. Durch das Abziehen von Wärme von dem fertigen Kalk am Boden wird die Calcinierung rasch bei der Tempe- ratur von etwa 790°C (1450°F) beendet.-Es ist zu er- wähnen, daB Kalkstein wesentlich unter 790°C (1450oF) nicht calciniert. 6.) Die bisherigen umständlichen Verfahren für eine gleichmäßige Temperaturverteilung und gleichmäßige Regelung durch Rückführmg verbrauchter Gase u.dgl. werden vermieden: 7.) Die zur Durchführung des.verbesserten Verfahrens erforderliche Vorrichtung ist verhältnismäßig ein- fach, leicht aufzubauen, zu bedienen und zu unterhalten, sowie zu variieren, Es ergibt sich aus dem vorstehenden, daü aufgrund der Erfindung ganz erhebliche Vorteile erzielt werden. Es können verschiedene Änderungen der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren vorgenommen werden, da diese lediglich zur Erläuterung dienen, ohne die Erfindung zu. begrenzen.

Claims

Patentansprüche 1. Kalkofen, bestehend aus einem praktisch senkrechten Schacht mit oberer Einfüllgicht, Absaugvorrichtungen im oberen Teil des Schachtes unterhalb der Einfüllgicht zum Abziehen von Gasen aus dem oberen Teil des Ofens, die das untere Ende einer Vorratszone und das obere Ende einer Vorerhitzzone bilden, einer unteren Kalkabzieheinrichtung, die am unteren Ende einer Kalk- abkühlzone liegt, gekennzeichnet durch eine Einleu- einrichtung für brennstofffreie Luft, die mit der un- teren Kalkabziehvorrichtung verbunden ist, durch.eine Brennstoffeindüsvorrichtung, die mit dem Schacht auf einer Höhe oberhalb der Lufteinlaßvorrichtung verbunden ist und die das niedrigere Ende einer Calcinierverbrennungszone darstellt, durch eine Lufteindüsvorrichtung oberhalb der Brennstoffeindüsvorrichtung, wobei die Lufteindüsvorrichtung die Calcinierverbrennungszone abschließt, durch Einrichtungen zum Abziehen eines Teils der Luft aus dem Scapht an einer Höhe zwischen der

Lufteinlaßvorrichtung und der Brennstoffeindüsvorrichtung und zur Führung der abgezogenen Luft zu der Lufteindüsvorrichtung als Sekundärluft zur Brennstoffverbrennung, wobei die verbliebene nichtabgezogene Luft durch den Schacht über die Absaugvorrichtung als Primärluft zur Brennstoffverbrennung aufwärts gezogen wird, so daß sich eine brennstofffreie Calcinierbeendgungszone in der Abküblzone unterhalb der Brennstoffeindüsvorrichtung und eine Calcinierverbrennungszone unterhalb der Vor- erhitzzone und oberhalb der brennstofffreien Calcinierzone ergibt.' 2. Kalkofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Regel-Vorrichtungen zur Begrenzung der abgezogenen Luft (Sekundätluft) auf eine Menge in der Größenordnung von etwa 50% der brennstofffreien Luft für die LufteindUseinrichtung: 3. Kalkofen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Abzugsvorrichtungen unterhalb der Einfüllgicht zum Abziehen praktisch sämtlicher verbrauchter Gase, durch eine erste Verbrennungszone, die durch mit dem Sc%cht

an einer Höhe oberhalb der Lufteinlaßvorrichtungen verbundenen Brennstoffeindüsvorrichtungen beendet wird, durch eine Mehrzahl von LufteindUsvorrichtungen in von- einander im Abstand befindlichen Höhen oberhalb der Brennstoffeindüsvorrichtung, wobei die im Abstand befindlichen Lufteindüsvorrichtungen eine zweite Verbren- nungszone zwischen ihren Niveaus und dem unteren Ende einer dritten Verbrennungszone oberhalb davon ergeben, Vorrichtung zur Führung der abgezogenen Luft an die Mehrzahl von Lufteindüsvorrichtungen als Sekundärver- beennungsluft für den Brennstoff, wobei die erste, zweite und dritte Calcinierzone für die Luftbrennstoffverbrennung sich in absteigender Reihenfolge unterhalb der Vorerhitzzone befinden. 4. Kalkofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtungen für die Mehrzahl von Lufteindüsvorrichtungen zum Eindüsen von jeweils etwa 25% der brennstofffreien Luft aufweisen. 5. Verfahren zum Calcinieren von Kalkstein zu Kalk durch Einbringen des Kalksteins in eine obere Vorratszone in einen senkrechten Schacht und Durchgang aufgrund der Schwerkraft durch den Schacht unter Abzug eines fertigen Kalkes von dessen unterem Ende, dadurch ge- kennzeichnet, daß nichtoxydierter Brennstoff in den Schacht auf einer Höhe zwischen seinem Ende und unterhalb der Vorratszone eingeführt, brennstofffreie Luft in den Schacht an dem unteren Ende zwecks Oxydation des Brennstoffes zur Hitzeerzeugung für die Umwandlung des Kalksteines in Kalk eingeführt wird, aus dem Schacht am unteren Ende der Vorratszone praktisch sämtliche Verbrennungsprodukte abgezogen werden, wobei eine Vorerhätzzone unterhalb dieser Abzugshöhe gebildet wird, daß aus dem Schacht bei einer Höhe zwischen dessen unterem Ende und der Höhe der Einführung des Brennstoffes ein erster erheblicher Teil der brennstofffreien Luft als Sekundärluft abgezogen wird, während ein anderer wesentlicher Teil als Primärluft durch den Schacht aufsteigt,. daß die Sekundärluft in den Schacht oberhalb der Höhe der Einführung des Brennstoffes eingeführt wird, wodurch eine brennstofffreie Kühlzone am unteren Ende des Schachtes zwischen den Höhen der Luft- und der Brennstoffeinführung, weiterhin eine brennstofffreie Calcinierbeendigungszone im oberen Teil der Kühlzone und weiterhin eine brennstoffgeheizte Calcinierzone zwischen der Vorerhitzzone und der Höhe der Einbringung des Brennstoffes gebildet werden. Verfahren ach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug der Sekundärluft in einer Menge in der Größenordnung der Hälfte der Gesamtmenge der brenn- stofffreien, in das untere Ende des Scabchtes einge-

führten Luft erfolgt. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß brennstofffreie Luft in 'den Schacht an dessen unterem Ende in eine zur schließlich praktisch vollständigen Oxydation des Brennstoffes erforderlichen Menge eingeführt, die angezogene Luft aufgeteilt unlals Sekundärluft in den Schacht bei verschiedenen Höhen oberhalb des Niveaus der Einbringung des Brennstoffes wieder eingeführt wird, so daß sich erste, zweite und dritte brennstoffbeheizte Calcinierzonen in absteigender Reihenfolge zwischen der Vorerwärmungszone und dem Niveau der Einführung des Brennstoffes ergeben. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Sekundärluft zur Einführung in praktisch gleiche feile aufgeteilt wird.