DE1483089B1

DE1483089B1 - Von oben beschickter Schachtofen zum Brennen von waermeempfindlichem Material,insbesondere Kalk,mit einer Vorwaermzone,einer Brennzone und einer Kuehlzone

Info

Publication number: DE1483089B1
Application number: DE19651483089
Authority: DE
Inventors: Parsons Marshall Frederick
Original assignee: MATERIAL DEV Inc
Current assignee: MATERIAL DEV Inc
Priority date: 1964-06-11
Filing date: 1965-06-04
Publication date: 1970-01-15
Also published as: US3285590A; GB1081006A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen von oben be- des Flusses des Brennguts durch die öfen beruhen

schickten Schachtofen zum Brennen von wärmeemp- und andere die Verbrennungsprobleme des Gasfius-

findlichem Material, insbesondere Kalk, mit einer ses und seiner Verteilung in den Brenngutbetten be-

Vorwärmzone, einer Brennzone und einer Kühlzone trafen.

mit abwärts gerichteter Brennereinrichtung, mit Ein- 5 So zeigt die britische Patentschrift 742 802 einen

richtungen zum Abziehen von Gasen aus der Kühl- Schachtofen mit einem im Inneren angeordneten

zone in die Brennzone und aus der Brennzone in die dach- oder haubenförmigen Ablenkteil und einem

Vorwärmzone, wobei diese Gase in der Kühlzone Gebläse, welches den Anteil des von der Brennkam-

und in der Vorwärmzone des Schachtofens im Gegen- mer nach unten strömenden Gases erhöhen soll, da

strom, in der Brennzone aber im Gleichstrom geführt 10 auf Grund des dortigen Schachtprofils ein Großteil

werden. der aus der Brennkammer austretenden Gase den un-

Heutzutage gibt es zwei allgemein verwendete han- erwünschten Weg nach oben nimmt,

delsübliche Einrichtungen zur Herstellung von Kalk, Trotz des vorgesehenen Gebläses ist jedoch kaum

und zwar den Drehrohrofen und den Schachtofen. von einem Gleichstrom von Gasen und Brenngut zu

Der Drehofen ist wahrscheinlich der in Nord- 15 sprechen, da nur ein Anteil von etwa 50% der Gase amerika weitestverbreitete, obwohl er die Nachteile die erhoffte Strömungsrichtung einschlägt,
verhältnismäßig hoher Investierungskosten und einer In der österreichischen Patentschrift 202918 wird verhältnismäßig niedrigen Brennstoffausbeute von an- ein Schachtofen beschrieben, bei dem durch gleichnähernd 30 bis 35% aufweist. Er läßt jedoch eine mäßig am Umfang verteilte, parallel zum Schachtsehr genaue Steuerung des Produkts zu. ao ofen angeordnete Brennkammern, die von oben nach

Der Schachtofen hat bei verhältnismäßig niedrigen unten führen, dem Schachtofen die zum Brennen er-

Investierungskosten den Vorteil einer viel größeren forderlichen Heißgase zugeführt werden. Im Inneren

mechanischen Einfacheit und eines geringen mecha- des Schachtofens strömen die Gase dem Brenngut im

nischen Instandhaltungsaufwandes bei Vergleichs- Gegenstrom von unten nach oben entgegen,

weise hoher Brennstoffausbeute von 50 bis 75%. Je- 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für

doch bestanden bei dem senkrechten Schachtofen einen Schachtofen mit vorteilhafter Gasführung eine

stets mehrere Steuerungsprobleme, wie beispielsweise Anordnung zu schaffen, bei der innerhalb der Kanäle,

die Gasführung bzw. Gaskanalbildung, die zu einer in denen Heißgase geführt werden, kein infolge der

ungleichmäßigen Wärmeverteilung und zu einem hohen Gastemperaturen erfahrungsgemäß störungs-

nicht gleichmäßigen oder ungleich gebrannten Er- 30 anfälliges Gebläse erforderlich ist.

zeugnis führen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß

Ein weiterer Nachteil der durchschnittlich verwen- vorgeschlagen, daß eine Querschnittsverminderung

deten Bauweise des Schachtofens liegt darin, daß der oberhalb der Brennereinrichtung und oberhalb der

Brennstoff in Gasform in die Lücken oder Räume Brennzone angeordnet ist, wobei der verminderte

zwischen dem Brenngut eingebracht wird, worauf 35 Durchtrittsquerschnitt kleiner als oder gleich 25%

sich dieser Brennstoff mit Luft vermischt und die ent- des freien Schachtofenquerschnitts ist.

stehende Verbrennung hauptsächlich in den Lücken Die Länge der Querschnittsverminderung wird

zwischen dem Brenngut stattfindet. Es ist nachweis- vorteilhafterweise wenigstens gleich dem Abstand

bar, daß die Schwierigkeit, um eine gründliche Ver- von der Unterkante der Brennerkammer bis zu den

mischung der Luft mit dem Brennstoff zu erzielen, 40 Auslässen aus der Brennzone zur Vorwärmzone sein,

weitgehend die Ursache der unerwünschten Gasfüh- Der Gasauslaß aus der Vorwärmzone wird zweck-

rung ist, d. h. der unterschiedlichen Erhitzung von mäßigerweise zwischen der Ofenbeschickungsvorrich-

Teilen des Brennguts mit weiteren Unregelmäßigkei- rung und dem Gaseinlaß in die Vorwärmzone ange-

ten oder Ungleichmäßigkeiten des Endprodukts. ordnet.

Die meisten Schachtöfen werden an ihrer Oberseite 45 Der durch die Querschnittsverminderung hervorge-

mit Brenngut beschickt, wobei die Verbrennungsgase rufene Druckunterschied kann zur Förderung der

von unten nach oben, also im Gegenstromverfahren, Gase aus der Brennzone dienen,

durch den Ofen streichen. Allgemein hat man immer Zweckmäßigerweise wird der Schachtofen ferner

angenommen, daß man zum Erreichen eines hohen so aufgebaut sein, daß wenigstens auf einer Seite des

Wirkungsgrades bei einem endothermen Vorgang, 50 Ofens ein Zugang zur Brennereinrichtung vorgesehen

wie beispielsweise dem Brennen von Kalk, ein Gegen- ist.

stromverfahren verwenden müßte. Jedoch hat man Die Brennereinrichtung kann aus einer Mehrzahl

festgestellt, daß die Gegenstromwirkung, die die von mit Abstand zueinander angeordneten Brennern

Gase mit der höchsten Temperatur bei dem Brenngut bestehen.

bei seiner höchsten Temperatur in Berührung bringt, 55 Die Querschnittsverminderung kann durch eine

eine der Ursachen der Gaskanalbildung und der Un- Mehrzahl von im wesentlichen lotrecht angeordneten,

gleichmäßigkeit des Endprodukts ist. die Brennereinrichtung umschließenden Durchgängen

Andererseits hat man festgestellt, daß eine Gleich- gebildet werden.

Stromfeuerung oder -heizung, bei der die Gase mit Diese Anordnung ist in jeder Weise betriebssicher höherer Temperatur mit dem Niedertemperatur- 60 _und erfordert keinen zusätzlichen Aufwand. Dem-Brenngm in Berührung kommen, das Totbrennen des gegenüber ist das Gebläse nach der genannten briti-Erzeugnisses fast unmöglich macht und zu einer sehr sehen Patentschrift temperaturempfindlich und repagleichmäßigen Temperatur über die gesamte heiße raturanfällig. Es erfordert besondere Kosten zur AnZone führt. Schaffung und zu seinem Betrieb, und — das ist

Zum Beheben der vorerwähnten Schwierigkeiten 65 einer der wesentlichsten Punkte — bei dessen Aussind zahlreiche verschiedene Vorschläge für den Bau fall ist der Betrieb gestört. Sobald keine Absaugung von senkrechten Schachtöfen bekanntgeworden, von mehr erfolgt, wird einerseits das in der Brennzone denen einige auf mechanischer Basis zum Regeln befindliche Material zerstört, und andererseits tritt

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keine Vorwärmung des frisch zugeführten Materials Temperatur aller Teile des Brennguts auszugleichen, ein. Dieser Übelstand wird bei der vorliegenden Er- so daß die Gaskanalbildung behoben wird,
findung mit Sicherheit vermieden. Wie vorstehend erörtert, sei bemerkt, daß die Der erfindungsgemäße Ofen arbeitet wie folgt: Gaskanalbildung bei den bisher bekannten Bauarten Über die Einlaßöffnungen an der Unterseite der 5 des Schachtofens eine naturgemäße Folge der Ver-Kühlzone, die die letzte Stufe im abwärts gerichteten brennung des Brennstoffs in den Hohlräumen im Fluß des Kalksteins im Verlauf des Brennvorgangs Inneren des Brennguts ist. Es leuchtet ein, daß sich ist, wird Luft eingesaugt. Diese Frischluft wird nach dort, wo der Brennstoff mit der Luft in Berührung dem Kühlen des frisch erzeugten Kalks in der Kühl- tritt und sich mit ihr vermischt und verbrennt, zone im Gegenstrom zumindest teilweise über die io zwischen den Gas- und den Luftströmen eine Zwi-Absaugöffnungen der Kühlzone abgesaugt und mit schenfläche bildet, an der sich eine hohe Temperatur Hilfe geeigneter Druckerzeugungsmittel in die Brenn- entwickelt. Da der Strömungswiderstand für Hochzone gedrückt zum Unterstützen der maximalen Ver- temperaturgase größer ist als für Niedertemperaturbrennung des an dieser Stelle eingebrachten Brenn- gase, besteht eine natürliche Neigung für die schwerstoffs. Die heißen Verbrennungsgase kommen dann 15 sten Gase, durch das Brenngutbett zu streichen, d. h., abwärts gerichtet im Gleichstrom zusammen mit dem daß die Luft zu den kühlsten Stellen in dem Brenngut Brenngutfluß mit dem Kalkstein in Berührung, was strömt, so daß das Bett dynamisch unstabil ist.
durch ihr teilweises Absaugen über die unteren Ab- Demzufolge ist ein weiterer Vorteil der Erfindung Saugöffnungen unterstützt wird. Der beschränkte das Beheizen des Brennguts mit den Produkten einer Durchlaß zwischen der angrenzenden Vorwärmzone ao vollständigen Verbrennung aus einem Heizbrenner und der Brennzone läßt einen Druck entstehen, so daß oder -ofen. Es ist klar, daß das Beheizen eines die Heißluft mit den Gasen aus der Verbrennung im Gegenstromofens mit Produkten aus einer vollstän-Gleichstrom (mit dem Brenngutfluß) nach unten digen Verbrennung zu sehr hohen Temperaturen und durch das Brenngut zu den Ausgangsöffnungen ge- zu Schwierigkeiten mit dem feuerfesten Aufbau führt, preßt wird, ohne Zuhilfenahme zusätzlicher mechani- 25 Demzufolge ist es die Kombination der Gleichstromscher Mittel. Feuerung mit der Heizung mit Produkten aus einer Die Heißgase, die dann im Gegenstrom durch die vollständigen Verbrennung, die die vorbeschriebene in die Vorwärmzone führenden Öffnungen ein- Bauweise zuläßt.

gebracht werden, können bei viel höheren Tempera- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

türen als bei den bisher bekannten Schachtofenbau- 30 Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

arten befördert werden, da ein auf sie unmittelbar beschrieben. Es zeigt

einwirkendes Gebläse nicht erforderlich ist. Nachdem F i g. 1 eine Vorderansicht eines senkrechten Ofens

die Gase in die Vorwärmzone gelangt und durch die nach der Erfindung mit nach unten gerichtetem

obere Schicht des Brennguts hindurchgestrichen sind, Brenngutfluß,

werden sie aus den Abfuhröffnungen der Vorwärm- 35 F i g. 2 eine Seitenansicht des Ofenbaus bei Ver-

zone, vorzugsweise mit Hilfe eines äußeren Gebläses, anschaulichung der Leitungs- und Gebläseeinheit,

abgeführt. F i g. 3 eine Ausführungsform des Ofens in sche-

Es sei bemerkt, daß der Brennstoff in einer Feue- matischer Darstellung unter Veranschaulichung der

rungskammer mit hoher Wärmeabgabe völlig ver- Strömung der Verbrennungsgase,

brannt wird und daß nur die Verbrennungsprodukte 40 F i g. 4 einen horizontalen Schnitt nach der

durch das Kalkstein-Brenngut geleitet werden. Die Linie4-4 in Fig. 2,

für den Gasfluß maßgebenden grundlegenden Gesetze F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Ofens

ergeben sich aus der Gleichung in schematischer Darstellung mit einer anderen

__ Feuerungsanordnung,

P — Ldu, ₄₅ Fig. 6 eine graphische Darstellung der Intensität

in der der Flammtemperatur gegen Zeit.

P = Druckabfall Gemäß F i g. 1 bis 3 besteht der Ofen nach der

C = eine Konstante Erfindung mit nach unten gerichtetem Brenngutfluß

u = die Geschwindigkeit des Gases, ff ^e™^e™ länglichen zylindrischen Schacht 10. Der

d = die Dichte des Gases ⁵° ^Schacht ^lst m drei Hauptteile aufgeteilt, d.h. die

Vorwärmzone 20, die Brennzone 30 und die Kühlzone

bedeutet. 40. Der Mantel des Hauptschachtes 10 ist auf seiner Nach den grundlegenden Gesetzen für Gase ver- Innenseite mit hochgradig wärmebeständigen feuerändert sich ihre Dichte umgekehrt mit der absoluten festen Ziegeln 12 ausgekleidet.
Temperatur. Demzufolge nehmen das Volumen und 55 Das aus Kalkstein bestehende Brenngut wird mit die Geschwindigkeit für ein beliebiges gegebenes Hilfe eines mit der Vorwärmzone unmittelbar in Gasgewicht direkt zu. Verbindung stehenden Einfülltrichters 14 in den Es leuchtet ein, daß bei Verdoppelung der Tem- Ofen eingebracht. Die Vorwärmzone ist von der peratur die Gasdichte halbiert und seine Geschwin- Brennzone 30 durch eine Reduzierung des Innenraums digkeit verdoppelt wird. Da der Geschwindigkeits- 60 des Ofens getrennt, die einen in seinem Querschnitt faktor in der Gleichung im Quadrat auftritt, ist der begrenzten Durchlaß 22 bildet. Die Vorwärmzone 20 Druckabfall V» · (2)² oder zweimal so hoch. Dem- weist Gaseinlaßöffnungen 24 auf, die in das Innere zufolge bieten Hochtemperaturgase der Strömung des Ofens führen und mit einer äußeren Ringleitung einen höheren Widerstand als Niedertemperaturgase. 25 und einer Verbindungsleitung 26 in Verbindung Durch Heizen mit Verbrennungsprodukten haben die 65 stehen, die es, wie nachstehend noch näher zu bekühlsten Teile des Brennguts den niedrigsten Strö- schreiben, ermöglichen, daß heiße Gase aus der mungswiderstand, und sie ziehen das größte Volumen Feuerungszone in die Vorwärmzone gelangen und die an Gasen ab, wobei sie die Neigung haben, die Temperatur des Kalksteins bei der Vorbereitung für

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seine Behandlung in der Brennzone 30 erhöhen. Ein Die Kühlzone 40 des Ofens liegt unterhalb der auf der Außenseite des Ofens an eine sich über die Brennzone 30 und enthält im unteren Abschnitt des Zone 20 erstreckende Absaugleitung 28 angeschlos- Ofens Hauptluftansaugöffnungen 41 und oberhalb der senes Gebläse 27 dient zum Abführen der Abgase Ansaugöffnungen 41 Luftauslaßöffnungen 42, die nach ihrem Vorwärmen. Die Leitung 28 halbiert den 5 mit einem Windring oder einer Ringleitung 47 zuQuerschnitt der Vorwärmzone des Ofens in einem sammenwirken. Der Windring oder die Ringleitung verhältnismäßig kurzen Abstand oberhalb der Heiß- 47 ist über die Leitung 44 mit dem Feuerungsgebläse gas-Einlaßöffnungen 24. Auf der Unterseite der 56 verbunden. Bei dieser Anordnung wird die Kühl-Leitung28 ist ein Schlitz 28 a vorgesehen zur Schaf- luft, nachdem sie durch die Kühlzone 40 hindurchfung eines unbehinderten Durchlasses für die Abgase. io gestrichen ist, der Feuerungskammer 38 zugeleitet.

In der Brennzone 30 ist eine durch sich nach innen Der in dem Ofen erzeugte Kalk wird mit Hilfe

erstreckende radiale Wandteile 32 gestützte Feuerungs- einer gewöhnlichen umlaufenden Zuführvorrichtung

kammer 38 angeordnet. An dieser Stelle sind die 45 und eines Einfülltrichters 46 Transportmitteln ge-

Ofenwände, wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, aus- steuert zugeführt, die unter dem Ofen bereitstehen,

geschnitten, so daß mit Hilfe der Stützwände 32 15 In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines

Zugangswege 33 entstehen, die einen verhältnismäßig Ofens nach der Erfindung dargestellt. Bei diesem

bequemen Zugang zur Instandhaltung der Feuerungs- Ofen ist eine andere Ausführung der Brennzone das

kammer 38 gestatten. vorwiegende Merkmal. An Stelle einer zentral an-

Zwischen den Zugangswegen 33 sind aus den geordneten Feuerungskammer sind in den nach innen

Durchlässen 22 gebildete Schächte vorgesehen, die 20 schräggestellten Ofenwänden 111 mehrere Brenner

die Vorwärmzone 20 mit der Brennzone 30 verbin- 131 angebracht. In diesem Fall sind die Brennstoff-

den. Wie in F i g. 4 im einzelnen dargestellt, werden und Luftdüsen 151 bzw. 152 in der Nähe der Außen-

die Durchlässe 22 durch die stützenden Wände 32 seite der Wand 111 angebracht, wobei die feuerfesten

des Zugangsweges, die Wandungsteile 11 des Ofens Ziegel 112 um die Düsen herum so angeordnet (aus-

und auf der Innenseite durch die Wände 34 bestimmt. 25 gebildet) sind, daß sie Feuerungskammern 138

Selbstverständlich sind diese sämtlichen Wände auf bilden.

der Innenseite des Ofens mit feuerfesten Ziegeln 12 Zur Anpassung an die Hauptmerkmale der Erfin-

verkleidet. Der Zweck der begrenzten Kalkstein- dung muß der Hauptdurchlaß 135 zwischen der Vor-

durchlässe 22 ist die Schaffung einer Beschränkung wärmzone 120 und der Brennzone 130 demzufolge

für die Aufwärtsbewegung der aus der Feuerungs- 30 in erheblichem Maße beschränkt werden. Dies wird

kammer austretenden Heißgase, so daß die Gase erreicht durch Einschnürung der Wände 111 des

dazu gezwungen werden, ihrem vorbestimmten Weg Ofens an einer Stelle unmittelbar oberhalb der Bren-

zu folgen. ner 131. Unmittelbar oberhalb des eingeschnürten

Die ringförmige Feuerungskammer 38 ist, wie in Abschnitts oder Durchlasses 135 sind die Wände 111

F i g. 3 gezeigt, nach rückwärts versetzt zur Schaffung 35 nach außen in der Weise schräggestellt, daß die

eines ausreichenden Raums für die vollkommene Bildung von verlorenem Brenngut in dem Ofen auf

Verbrennung von Brennstoff und Luft, die aus einer ein Mindestmaß herabgesetzt wird,

in die Feuerungskammer führenden Brennstoffdüse au·+

51 bzw. einer in dem hinteren Abschnitt der Feue- Arbeitsweise

rungskammer 38 angebrachten Luftleitung 52 aus- 40 Bei der Produktion von Kalk unter Verwendung

treten. Die Luftleitung 52 ist an ein äußeres Gebläse der Ofenbauweise gemäß der Erfindung wird der

56 angeschlossen zur Schaffung einer Druckzufuhr. Kalkstein mit Hilfe des genormten Einfülltrichters 14

In dieser in radialer Richtung durch die Wände 53 in den Ofen 10 eingebracht. Der Kalkstein bewegt

abgegrenzten Kammer 38 findet eine vollständige sich in dem Ofen während des gesamten Betriebes,

Verbrennung statt. 45 wie durch die gestrichtelten Pfeile angedeutet, unter

In einem Abstand dl von der Feuerungskammer seinem Eigengewicht nach unten. Somit durchwandert

38 gleich dem Abstand d zwischen der Feuerungs- er jede Behandlungszone des Ofens mit einer Ge-

kammer 38 und der Oberseite der beschränkten schwindigkeit, die mit Hilfe des an der Unterseite

Durchlässe 22 sind in den Wänden des Ofens Heiß- des Ofens angeordneten Steuermechanismus 45

gas-Austrittsschlitze oder -öffnungen 39 vorgesehen. 5° reguliert wird. Außerdem ist klar, daß sich der KaIk-

Die Öffnungen 39 führen in eine Ring- oder Sammel- stein in dem Ofen anhäuft, damit er ihn vollständig

leitung 36, die über die Leitung 26 an die in die füllt.

Vorwärmzone führende obere Ringleitung 25 an- Die Luft wird mit Hilfe des durch das Gebläse 56

geschlossen ist. bewirkten Druckunterschieds durch die öffnungen 41

Es leuchtet ein, daß jeder den Verbrennungsgasen 55 in den Ofen eingesaugt, indem sie dem durch die voll

vermittelte Gasdruck von der Feuerungskammer aus ausgezogenen Pfeile nach F i g. 3 dargestellten Weg

die gleiche Gasgeschwindigkeit in beiden Richtungen folgt. Man läßt also kühle Luft durch die Kühlzone

bewirkt. Durch Beschränkung der Querschnittsfläche 40 strömen, um das dort vorhandene körnig gewor-

des Ofenschachtes oberhalb der Feuerungskammer dene Produkt zu kühlen. Nach dem durch das

38 auf etwa 25 % der Querschnittsfläche des Haupt- 60 Gebläse 56 bewirkten Ansaugen wird die Luft zu

Schachtes 10 oder weniger beträgt die Gesamtgas- Austrittsöffnungen 42 oberhalb der Einlaßöffnungen

massenströmung der Verbrennungsprodukte aus der 41 gesaugt. Somit bewegt sich die Luft, da sich der

Feuerungskammer 38 in die Vorwärmzone 20 nach Kalkstein langsam nach unten bewegt, zu dem Brenn-

oben 20% und durch die Brennzone 30 nach unten gutfluß im Gegenstrom. Das Gebläse 56 saugt die

80%. Demzufolge kann man sagen, daß die tatsäch- 65 Luft aus der Ringleitung 47 über die Leitung 44 an

liehen Vorgänge in der Brennzone 30 des Ofens in und drückt sie in die Feuerungskammer 38.

bezug auf den Brenngutfluß etwa zu 80% im Gleich- Die so der Feuerungskammer 38 zugeführte Luft

strom und zu 20% im Gegenstrom ablaufen. wird mit über die Leitung 51 zugeführtem öl oder

Erdgas gemischt zur vollständigen Verbrennung in der Feuerungskammer 38, die in dem zentralen Teil der Brennzone 30 nach unten offen ist. Die Verbrennungsprodukte aus der Feuerungskammer treffen unmittelbar auf den vorgewärmten Kalkstein, der über die aus der Vorwärmzone 20 führenden beschränkten Durchlässe 22 in die Brennzone 30 eingebracht wird. Die Verbrennungsprodukte strömen die Brenn- oder Heißzone 30 hinab, dann durch die Öffnungen 39 in die Heißgas-Ringleitung 36 hinein, aus der sie bei Temperaturen von etwa 1000 bis 1300° C austreten, um der Vorwärmzone 20 zugeführt zu werden.

Die Gase erreichen bei ihrem Hindurchströmen durch die Brennzone 30 die Öffnungen 39 in einem Abstand unterhalb der Feuerungskammer 38, so daß sie also in einer Richtung im Gleichstrom mit dem Brenngutfluß strömen.

Bei dieser Anordnung ist es möglich, daß die Verbrennungsprodukte die Feuerungskammer 38 bei ao Temperaturen von etwa 1550 bis 1750° C verlassen. Flammschwächung oder -umwälzung ist bei dem Ofensystem mit nach unten gerichteem Brenngutfluß normalerweise nicht erforderlich, da, wenn die Hochtemperaturgase mit ungebranntem Kalkstein in Berührung kommen, sie durch den Brennvorgang sofort abgekühlt werden, so daß ein Totbrennen des Brennguts nicht vorkommen kann. Falls eine äußerst genaue Steuerung, beispielsweise bei außergewöhnlich wärmeempfindlichem Brenngut, erforderlich ist, könnte man zum Teil einen Brenngaskreislauf verwenden.

Die Auswirkung dieser Anordnung auf den Brennvorgang ist in den in Fig. 6 dargestellten, das Temperaturverhältnis zwischen Brenngut und Gas veranschaulichenden Kurven klar angegeben. Die Kurve für den Ofen mit Gleichstrom-Heißzone zeigt, daß der Brennvorgang über einen ausgedehnten Zeitraum bei gleichmäßig niedriger Temperatur ρ 2 stattfindet. Die erhebliche Hitzespannung (tremendous heat potential) entwickelt zwischen den Verbrennungsprodukten aus der Feuerungskammer 38 bei etwa 1650° C und dem vorgewärmten Brenngut bei etwa 950° C einen Unterschied von 750° C, der zu äußerst hohen Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten führt zu einem Zeitpunkt, da der hohe CO₂-Gehalt des Kalks sein Totbrennen unmöglich macht. Das Brenngut kann natürlich nicht über die Temperatur der Gase hinaus erhitzt werden, so daß, je langer die wirksame Heißzone ist, die Endtemperatur des Brennprozesses um so niedriger ist. Das Kalkbrennen ist ein hochgradig endothermer Vorgang, und solange sich CO₂ entwickelt ist es schwierig, den Kalk zu überhitzen. Die Kurven gl und pl zeigen jeweils die Temperatur der Gase oder der Flammen in bezug auf die Temperatur des Brennguts bei Veranschaulichung der durch einen Standardofen verursachten kritischen Situation, die leicht zu einem Totbrennen des Brennguts führt.

Selbst wenn das Brenngut bereits vor dem Verlassen der Brennzone 30 fertig gebrannt ist, befindet es sich nur noch mit den kühlsten Gasen in Berührung und kann es also nicht totbrennen, so daß das Brenngut zur Gewährleistung eines vollständigen Brennens des gesamten Brennguts über einen ausgedehnten Zeitraum in der Brennzone 30 belassen werden kann. Das Gesamtergebnis der Bauart mit Gleichstrom und nach unten gerichtetem Brenngutfluß in der Brennzone ist ein Ofen, der naturgemäß keine Gasführung bzw. Gaskanalbildung aufweisen und nicht zum Totbrennen des Brennguts führen kann. Auf Grund des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung und des Fehlens eines Überlappens in der Brenn- und in der Vorwärmzone kann angenommen werden, daß die Brennstoffausbeute im Bereich von 1007 960 Kcal_IT pro Tonne stark calciumhaltigen Kalk liegt.

Ein weiteres Ergebnis der Gleichstrom-Feuerung besteht darin, daß das in die Brennzone hineinwandernde Brenngut mit den heißesten Gasen in Berührung kommt und die Gase proportional mit seinem Absinken in dem Ofen kühler werden, so daß vorzeitig fertig gebranntes Brenngut keinen zunehmend heißeren, das Brenngut totbrennenden Gasen ausgesetzt wird.

Wie beschrieben, werden die Heißgase aus der Windringleitung 36 über die Leitung 26 zu der Ringleitung 52 und über die öffnungen 24 in die Vorwärmzone 20 hineingeleitet. Zum Hindurchdrücken der äußerst heißen Gase durch die Leitung 26 ist kein Gebläse erforderlich, indem der Druckunterschied durch den in der Brennzone 30 erzielten hohen Druck und durch das Außengebläse 56 aufrechterhalten wird. Die in die Vorwärmzone einströmenden Heißgase wärmen den Kalkstein vor zur Vorbereitung für die Brennzone. Die günstigste Methode des Hindurchleitens von Gasen durch die Vorwärmzone ist das Gegenstromverfahren, daß, wie aus der Zeichnung ersichtlich, dadurch erreicht wird, daß die Absaugleitung 28 oberhalb der Einlaßöffnungen 24 in der Vorwärmzone angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Von oben beschickter Schachtofen zum Brennen von wärmeempfindlichem Material, insbesondere Kalk, mit einer Vorwärmzone, einer Brennzone und einer Kühlzone, mit abwärts gerichteter Brennereinrichtung, mit Einrichtungen zum Abziehen von Gasen aus der Kühlzone in die Brennzone und aus der Brennzone in die Vorwärmzone, wobei die Gase in der Kühlzone und in der Vorwärmzone des Schachtofens im Gegenstrom, in der Brennzone aber im Gleichstrom geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsverminderung (22) oberhalb der Brennereinrichtung (38) und oberhalb der Brennzone (30) angeordnet ist, wobei der verminderte Durchtrittsquerschnitt kleiner als oder gleich 25% des freien Schachtofenquerschnitts ist.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verminderte Durchtrittsquerschnitt etwa 25% des freien Schachtofenquerschnitts beträgt.

3. Schachtofen nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (rf) der Querschnittsverminderung (22) wenigstens gleich dem Abstand (rf 1) von der Unterkante der Brennkammer (38) bis zu den Auslässen (39) aus der Brennzone (30) zur Vorwärmzone (20) ist.

4. Schachtofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auf einer Seite des Ofens ein Zugang (33) zur Brennereinrichtung vorgesehen ist.

5. Schachtofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinrichtung eine

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Mehrzahl von mit Abstand zueinander angeordneten Brennern (131) hat.

6. Schachtofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverminderung durch eine Mehrzahl von im wesentlichen lotrecht angeordneten, die Brennereinrichtung umschließenden Durchgängen (22) gebildet ist.

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7. Verfahren zum Brennen von wärmeempfindlichem Material in einem Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich infolge der Querschnittsverminderung (22) einstellende Druckunterschied ausschließlich zur Erzeugung eines Gleichstroms in der Brennzone (30) verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen