DE1571365C - Verfahren zum Kalzinieren von Kalk stein zu schwefelarmen Kalk und Ein richtung zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Es wurde festgestellt, daß der Kalkstein bis ober-Kalzinieren von Kalkstein zu schwefelarmem Kalk halb einer minimalen Temperatur von ungefähr

und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens. 121° C vorgeheizt werden muß, um eine Verschlech-

Es ist bekannt, Kalkstein, der im wesentlichen aus terung des Kalksteines durch Absplittern und Zer-

kohlensaurem Kalzium besteht, dadurch zu gebrann- 5 brechen zu verhindern. Es wurde ferner gefunden,

tem Kalk zu reduzieren, daß der Kalkstein während daß der sich ergebende gebrannte Kalk einen außer-

einer vorbestimmten Zeitdauer einer hohen Erhitzung ordentlich hohen Schwefelgehalt dann hat, wenn die

oder Erwärmung ausgesetzt wird. Der so gebildete Abgase bei einer Temperatur unterhalb 343° C in

gebrannte Kalk kann dann in verschiedener Weise Berührung mit dem dem Herd zugeführten Kalkstein

verwendet werden, beispielsweise auch bei der io gebracht werden, und daß der erzeugte gebrannte

Erzeugung von Stahl. Kalk einen sehr niedrigen Schwefelgehalt hat, wenn

Fast alle Kalksteine enthalten einen gewissen Pro- andererseits die Temperatur der Abgase, die auf den zentsatz von Schwefel, der im allgemeinen ungefähr Kalkstein einwirken, oberhalb ungefähr 343° C liegt, 0,09 Gewichtsprozent des Kalksteines ausmacht. Bei ' da dann offenbar kein Schwefel abgelagert wird, der Verwendung eines sogenannten Brassert-Ofens 15 Gemäß der Erfindung wird daher die obenfür die Umstellung von Stahl, d.h. eines von der erwähnte Aufgabe dadurch gelöst, daß man den schweizerischen Firma Brassert Oxygen Technik AG frischen Kalkstein vor Eintritt in die eigentliche lizensierten Ofens, ist jedoch eine der Voraussetzun- Kalzinierungszone in langgestreckten Vorheizzonen gen, daß der benutzte Kalk einen sehr niedrigen zunächst bis etwa 343° C durch indirekten, dann Schwefelgehalt von weniger als ungefähr 0,03 Ge- 20 durch direkten Wärmeaustausch mit den Kalziniewichtsprozent des Kalkes aufweist. rungsgäsen aufheizt.

Die USA.-Patentschrift 3 050 298 zeigt bereits ein Dieses neue Verfahren zum Brennen von Kalk-Brennverfahren und eine Einrichtung, um aus Kalk- stein hat einen höheren Wirkungsgrad als die be-, stein gebrannten Kalk zu erzeugen. Ein d.ort erwähn- kannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ter Verfahrensschritt besteht in der Verwendung von 35 ergibt ferner einen gebrannten Kalk mit einem sehr heißen Verbrennungsgasen, um die dem Drehherd niedrigen Schwefelgehalt, während gleichzeitig ein zugeführte Kalksteincharge vorzuwärmen. Es wurde Absplittern und Zerbrechen des Kalksteines vernun festgestellt, daß bei Verwendung des Verfahrens mieden wird. Durch dieses erfindungsgemäße Ver- und der Einrichtung nach der obenerwähnten USA.- fahren wird im besonderen ein Kalk erzeugt, der Patentschrift ohne das Vorwärmen des Kalksteines 30 günstig beim Sauerstofflanzenverfahren zum Hermit Hilfe von Abgasen ein Kalk erzeugt werden kann, stellen von Stahl verwendet werden kann. Ferner dessen Schwefelgehalt bei ungefähr 0,015% liegt. wurde gemäß der Erfindung eine Einrichtung zur Zwar ist ein gebrannter Kalk mit einem solchen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Schwefelgehalt für die Verwendung des sogenannten geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Sauerstofflanzenverfahrens bei der Stahlherstellung 35 Kalzinierungsschachtofen über dem eigentlichen ohne weiteres befriedigend, doch ist die Brennstoff- Kalzinierungsherd eine Zone vorgesehen ist, in der Wirtschaftlichkeit bei diesem Verfahren zur Erzeu- Wärmetauscherrohre angehängt sind, durch die der gungvon gebranntem Kalk so schlecht, daß das Ver- Kalkstein zugeführt wird, und daß in dem Raum um fahren für die praktische Anwendung zu teuer wird. die Wärmetauscherrohre Rohre zur Abführung vor-Es wurde ferner festgestellt, c|aß bei mangelnder Vor- 40 gesehen sind.

wärmung der dem Herd zugeführten Kalksteincharge Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines

die Kalksteinbrocken splittern und, zerbrechen urtd in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie-

daher eine geringere Qualität aufweisen, wenn sie les näher erläutert. Es zeigt

auf den eine hohe Temperatur aufweisenden Dreh- Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße herd in der Brennzone auftreffen. Damit ist also nicht 45 Einrichtung, wobei einzelne Teile abgebrochen sind, nur der Brennstoffwirkurigsgräd außerordentlich Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 der Fig. 1, schlecht, sondern es ergibt sich auch ein großer Fig. 3 einen Schnitt j>emäß Linie 3-3 der Fig. 2, Verlust an Kalkstein, wenn das Verfahren ohne Vor- Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie 4-4 der Fig. 2, wärmen des Kalksteines mit Abgasen durchgeführt ι Frg. 5 einen Schnitt durch einige der Wärmewird. Aus diesen Grühden ist es zur praktisqhen Durch- 50 tauscherrohre zur Darstellung der Anordnung der führung des Verfahrens notwendig, die Kalkstein- Rippen und Prallglieder,

charge vor dem Zuführen zum Herd zu erwärmen. F i g. 6 einen Schnitt durch ein Wärmetauscherrohr

Wenn jedoch die Charge auf diese Weise vorgewärmt zur Darstellung eines Steinwendekasten in einem

wird, wurde festgestellt,, daß der sich dann ergebende solchen Rohr. ·.

gebrannte Kalk einen Schwefelgehalt von 0,098 Ge- 55 Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist die Einwichtsprozent hat, was, wie bereits erwähnt, für die richtung auf einem Boden 10 angeordnet. Ein als Verwendung bei der Stahlerzeugung gemäß dem Ganzes mit 16 bezeichneter Drehherd weist Arme 12 vorerwähnten Verfahren ganz ungeeignet ist. Die auf; an denen Tragrollen 14 angeordnet sind. Diese Abgase bei dem in dem obenerwähnten USA.-Patent Rollen laufen auf Schienen 20 des Bodens 10. Ein angegebenen Verfahren haben eine Temperatur von 60 Gestell 18 des Herdes 16 trägt zwei Schichten aus ungefähr 538° C. Stahl 22 und 24 und ferner Schichten 26 und 28 aus Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einem feuerfestem Material, wobei die obere Schicht ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe eine wirt- 28 den zu brennenden Kalkstein aufnimmt. Ferner schaftliche Vorwärmung des Kalksteins so vorgenom- ist ein Traggestell 30 vorgesehen, das ein Gehäuse men werden kann, daß der gebrannte Kalk einen 65 mit den Seitenwänden 34 und der Oberwand 36 trägt, niedrigen Schwefclgehalt aufweist. Bevor auf die das aus einem geeigneten wetterfesten Material beLösung dieser Aufgabe näher eingegangen wird, sei steht. Zwischen dem Gehäuse und dem Drehherd 16 auf folgendes verwiesen: ist eine Quecksilberabdichtung 38 vorgesehen, um

den Austritt von Verbrennungsgasen zu verhindern. Da im übrigen derartige Drehofen bekannt sind und sie keinen Teil der Erfindung bilden, wird auf ihre Konstruktion nicht näher eingegangen.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, hat die Einrichtung gemäß der Erfindung einen Vorwärmturm, der als Ganzes mit 82 bezeichnet ist und der eine Wand aus einer Lage 84 aus einem gießbaren Material besonders hoher Festigkeit und eine äußere Abdeckung 86 in der Art einer Blockisolierung hat. Das obere Ende des Vorwärmturmes 82 hat einen Einlaß 88, durch den der zu brennende Kalkstein einem Vorratsraum zuführbar ist, der als Ganzes mit 90 bezeichnet ist. Innerhalb des Vorwärmturmes sind unterhalb des Lagervorratsraumes 90 eine Vielzahl von Gruppen 92, 94, 96, 98 und 100 (F i g. 3) aus Wärmetauscherrohren 102 so angeordnet, daß der Kalkstein aus dem Vorratsraum 90 und durch die Wärmetauscherrohre 102 nach unten hindurchfallen kann. Um nun eine richtige Verteilung des Kalksteines auf dem ringförmigen Herd sicherzustellen, hat die äußere Gruppe 92 eine größere Zahl von Wärmetauscherrohren 102 als" die innere Gruppe 100. Wie sieh besonders deutlich aus F i g. 5 und 6 ergibt, haben die einzelnen Wärmetauscher^ rohre 102 eine Vielzahl von Rippen 104, die sich radial nach außen und in Längsrichtung der einzelnen Rohre erstrecken. Beispielsweise können auf dem Umfang der einzelnen Rohre im Abstand acht Rippen angeordnet sein. Wie weiter unten näher erklärt wird, ergeben die Rippen 104 einen guten Wärmeaustausch zwischen den Wärmetauscherrohren 102 und dem diese umgebenden Abgasen. Die Wärmetauscherrohre 102 bilden die anfängliche öder erste Wärmetauscherzone, in der die Gase auf einer Temperatur unterhalb ungefähr 343 ^p C sind, wie dies weiter unten noch beschrieben wird.

Die einzelnen Wärmetauscherrohre 102 haben einen sich nach außen erstreckenden Vorsprung 101, der als Steinumwendkasten bezeichnet werden kann und der dazu dient, ein Verstopfen der Rohre durch die Steine zu verhindern, Zwischen den einzelnen Gruppen von benachbarten Wärmetauscherrohren 102 sind einstellbare Prallglieder 103 (F i g. 5) angeordnet, die auf den Rippen 104 so gehalten sind, daß die Abgase auf die Rippen zugerichtet werden, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Gasen und den Rippen begünstigt wird. Wie deutlich aus den Fig. 1 bis 4 hervorgeht, wird der Kalkstein nach Verlassen der Wärmetauscherrohre 102 und nach seiner ersten Vorwärmung einer Zone zugeführt, die als Ganzes mit 106 bezeichnet ist, in der dann eine weitere Vorwärmung vorgenommen wird, wie dies weiter unten beschrieben wird. Unterhalb der Zone 106- ist eine Vielzahl, von Behältern 108 angeordnet, die im Abstand quer zurri Boden des Vorwärmturmes 82 angeordnet sind und die durch Kanäle 110 mit zugehörigen Verteilern 112 verbunden sind. Nach dem Durchgang durch die Wärmetauscherrohre 102 und der Ankunft in der Zone 106 wird der Kalkstein durch die Behälter 108 und die Kanäle 110 an die Verteiler 112 weitergeleitet, die eine verhältnismäßig dünne Kalksteinschicht auf dem sich bewegenden Drehherd 16 verteilen.

Der Vorwarmturm 82 hat ferner eine öffnung 114, die mit dem unteren Ende der Zone 106 verbunden ist. Ferner kann ein Kamin 116, der sich durch die Oberwand 36 des Gehäuses hindurch erstreckt, die Abgase der öffnung 114 zuführen. Durch die Turmwand erstrecken sich eine Vielzahl von Rohren 118 hindurch (F i g. 2 und 3), die sich in die Räume zwischen den Gruppen von Wärmetauscherrohren 102 öffnen. Alle diese Rohre 118 sind mit einem Verteiler 120 verbunden. Der Verteiler 120 ist über; eine Abgasleitung 122 mit einem nicht dargestellten Abgasgebläse verbunden. Es ergibt sich so, daß bei laufendem Abgasgebläse Abgase von dem durch die

ίο Wände 34 und 36 gebildeten Innenraum des Gehäuses und dem Herd 16 durch den Kamin 116 und durch die öffnung 114 so hindurchgesaugt werden, daß die

. Abgase nach oben durch die Zone 106 und dann durch die von den Wärmetauscherrohren eingenom-

X5 menen Räume die Rohre 118, den Verteiler 120, die Leitung 122 und das Abgasgebläse zur Atmosphäre ausgeblasen werden.

Wie bereits erwähnt, haben die in den Kamin 116 eintretenden Abgase eine Temperatur von ungefähr 538° C. Wenn nun diese Abgase bei einer Temperatur von über 343° C in Berührung mit dem Kalkstein gebracht werden, wurde festgestellt, daß der anschließend erzeugte gebrannte Kalk einen sehr niedrigen Schwefelgehalt hat. Wenn andererseits die, Abgase mit einer Temperatur von unterhalb ungefähr 343^Q C in Berührung mit dem Kalkstein gebracht werden, so ,hat der sich ergebende gebrannte Kalk einen außerordentlich hohen Schwefelgehalt. Aus deirobigen Ausführungen ergibt sich, daß die Temperatur der nach oben durch den Vorwärmtufm 82 strömenden Abgase allmählich abnimmt. Die Nähe der Wärmetauscherrohre 102 und ihre Anordnung im Vorwärmturm 82 wird nun so gewählt, daß die mit dem Kalkr stein in der Zone 106 unterhalb der Wärmetauscherrohre 102 in Berührung kommenden Abgase eine Temperatur über 343° C haben. Ferner wird die Länge der Wärmetauscherrohre 102 so gewählt, daß im wesentlichen die ganze verwendbare Wärme der Abgase auf den Kalkstein übergeht.

Infolge des Wärmeaustausches zwischen den Wärmetauscherrohren 102 und den Abgasen und ferner zwischen den Wärmetauscherrohren 102 und dem hindurchgehenden Kalkstein wird die in dem Abgas enthaltene Wärme auf dem Kalkstein ohne direkte Berührung zwischen Kalkstein und Abgas ■ übertragen. Da ein Absaugdruck vorgesehen ist, strömt im wesentlichen das ganze Abgas nach oben durch den Raum außerhalb der Wärmetauscherrohre, und es tritt im wesentlichen kein Abgas in diese Wärmetauscherrohre ein und entströmt nach oben durch diese Rohre.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung wird bei sich drehendem Drehherd 16 mit Hilfe der Verteiler 112 eine dünne Schicht aus vorgewärmtem Kalkstein auf dem Herd verteilt. Das Abgasgebläse saugt Abgase aus dem Herdgehäuse durch den Kamin 116 und durch die ' öffnungen 114 in die Zone 106, so daß nun die Abgase unmittelbar in Berührung mit dem Kalkstein in dieser Zone kommen. Während der Aufwärtsbewegung der Abgase durch den Vorwarmturm 82 nimmt ihre Temperatur allmählich ab. Gemäß der Erfindpng sind die unteren Enden der Wärmetauscherrohre 102 so angeordnet, daß die Temperatur des Gases in der Zone 106 oberhalb ungefähr 343° C ist. Wenn das Abgas die Zone 106 verläßt, wird das Abgas mit Hilfe von Prailgliedern 103 in Wärme-

Claims (4)

tauschbeziehung zu den Rippen 104 der Wärmetauscherrohre 102 gebracht, so daß nun der nach unten durch die Wärmetauscherrohre hindurchgehende Kalkstein ohne direkte Berührung mit dem Abgas erwärmt wird. Gemäß der Erfindung haben S die Wärmetauscherrohre 102 eine solche Länge, daß Mm wesentlichen die ganze verwendbare Wärme der Abgase zur Vorwärmung des Kalksteines benutzt wird. . Pateritansprüche:

1. Verfahren zum Kalzinieren von Kalkstein zu schwefelarmem Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß man den frischen Kalkstein vor Eintritt in die eigentliche Kalzinierungszone in langgestreckten Vorheizzonen zunächst bis etwa 343° C durch indirekten, dann durch direkten Wärmeaustausch mit den Kalzinierungsgasen aufheizt. ' . . '. ao

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kalzinierungsschachtofen über dem eigentlichen Kalzinierungsherd (116) eine Zone (106) vorgesehen ist, in der Wärmetauscherrohre (102) angehängt sind, durch die der Kalkstein zugeführt wird, und daß in dem Raum um die Wärmetauscherrohre (102) Rohre (118) zur Abführung vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Zone (106) in sich geschlossene Behälter (108) vorgesehen sind, zwischen denen sich Kanäle (110) befinden, die vom Kalkstein und den Kalzinierungsgasen im Gegenstrom passiert werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (102) außen mit Rippen (104) bzw. mit als Vorsprünge (101) ausgebildeten Steinwendekästen ausgerüstet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen