DE2052029C

DE2052029C - Method of operating a shaft furnace for burning or sintering rubble

Info

Publication number: DE2052029C
Authority: DE
Inventors: Willi 3380 Goslar Holtje
Original assignee: Fels Werke Peme Salzgitter GmbH, 3380 Goslar
Publication date: 1972-12-14

Description

zeitig den hohen Temperaturen ausgesetzt und kann daher in dieser verhältnismäßig geringen Zeit die eingebrachte Wärme nicht voll aufnehmen. Damit wird das örtliche Überbrennen unterbunden. Ferner wird ein Teil der in den Ofenwandbereich abgedrängten Kühlluft den zuvor temperaturmäßig höher beaufschlagten Brennbereich sofort wieder abkühlen und die hier aufgenommene Wärme in einem wärmeaufnahmefähigeii höheren Bereich des Schachtofens wieder abgeben. Durch die instationäre Bewegung der Verbrennungsgase wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung über den gesamten Ofenquerschnitt gewährleistet. Das Verfahren nach der Erfindung mit der intermittierenden und rotierenden Brenngasbeaufschlagung und entsprechendem Kühlluftabzug erlaubt es, neben kleineren auch Schachtofen mit größerem Durchmesser ohne Einbauten und ohne kostspielige Umbauten mit reiner peripherer Brennstoffbeaufschlagung zu betreiben.exposed to the high temperatures early on and can therefore reduce the temperature in this relatively short time Do not fully absorb heat. This prevents local overburning. Furthermore, part of the cooling air that is pushed into the furnace wall area is that which was previously subjected to a higher temperature Immediately cool the burning area again and transfer the heat absorbed here to a heat-absorbing facility return the higher area of the shaft furnace. Due to the unsteady movement of the Combustion gases ensure even heat distribution over the entire furnace cross-section. The method according to the invention with the intermittent and rotating application of fuel gas and a corresponding cooling air extraction allows shaft furnaces with larger ones as well as smaller ones Diameter without internals and without costly modifications with pure peripheral fuel feed to operate.

Nach einer'Ausführungsform der Erfindung wird die Kühlluft unter gleichzeitiger Zuführung von Brennstoff zur Verbrennung herangezogen und ihr zur Temperaturverringerung atmosphärische Luft beigemischt. Dadurch wird eine günstige Luftausnutzung erreicht, gleichzeitig wird eine Abkühlung der abgezogenen Kühlluft unter Beibringung des notwendigen weiteren Luftanteils ermöglicht. Es ist zwar (österreichische Patentschrift 256 687) bekannt, d.e Kühlluft zur Veibrennung heranzuziehen und, allerdings nicht der Kühlluft, sondern dem Luft-Brennstoff-Gemisch, Frischluft zuzusetzen. In Verbindung mit der Erfindung ergeben sich jedoch die geschilderten besonderen Vorteile.According to one embodiment of the invention, the cooling air is simultaneously supplied with Fuel is used for combustion and atmospheric air is used to reduce the temperature mixed in. In this way a favorable air utilization is achieved, at the same time a cooling of the allows withdrawn cooling air with the addition of the necessary additional air. It is true (Austrian patent specification 256 687) known to use cooling air for combustion and, however not to the cooling air, but to the air-fuel mixture to add fresh air. In connection with the invention, however, the described particular advantages result.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird für die Steuerung des Verbrennungsablaufs der gleichzeitig mit dem Brennstoff zugeführten Verbrennungsluft Abgas (Rückgas) zugeführt. Auch dies ist bekannt (österreichische Patentschrift 256 687). In Verbindung mit der Erfindung wird jedoch folgende vorteilhafte Wirkung erzielt: Durch diese Beimischung eines Teils des Abgases wird neben der Kühlwirkung eine verzögernde Verbrennung erreicht. Dies hat den Vorteil, daß je nach der Menge des beigemischten Rückgases das Brennprodukt im Brenngrad beeinflußt werden kann, wodurch die Verwendbarkeit des Verfahrens variabel gestaltet werden kann. Dabei wird in weiterer Ausbildung der Erfindung zur Steuerung der zugeführten Abgasmenge die Temperatur in der Ofenwand im Bereich der Brennstoffaufgabe als Meßgröße verwendet.According to a further embodiment of the invention, for controlling the combustion process exhaust gas (return gas) is fed to the combustion air that is fed in at the same time as the fuel. This is also known (Austrian patent specification 256 687). However, in connection with the invention The following advantageous effect is achieved: This admixture of part of the exhaust gas is next to the cooling effect achieves a retarding combustion. This has the advantage that, depending on the amount of the admixed return gas, the burning product can be influenced in the degree of burning, whereby the usability of the process can be designed variably. It is in a further development of the invention to control the amount of exhaust gas fed in, the temperature in the furnace wall in the area of the fuel feed used as a measured variable.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Brennstoffzufuhr in an sich bekannter Weise in einer oder mehreren Ebenen. Zweckmäßig liegt dabei die Kühlluftabzugsebene unterhalb der Brennstoffzuführungsebene. Hierdurch wird eine bcsonders günstige Lage des Druckgefällcs erreicht und damit das Eindringen der heißen Verbrennungsgase quer durch die Schüttung verbessert, so daß die Gleichmäßigkeit des Brennvorgangs weiter gefördert wird.According to a further embodiment of the invention, the fuel is supplied in a manner known per se Way in one or more levels. The cooling air extraction level is expediently below the Fuel supply level. As a result, a particularly favorable position of the pressure gradient is achieved and so that the penetration of the hot combustion gases across the bed is improved, so that the Uniformity of the firing process is further promoted.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Schachtofens zur Durchführung des geschilderten Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, an Hand dessen das Verfahren nach der Erfindung erläutert wird. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of a shaft furnace for implementing the described is schematically Method according to the invention shown, on the basis of which the method according to the invention is explained. It shows

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen mit dem Verfahren nach der Erfindung betriebenen Schachtofen mit zylindrischem Querschnitt,Fig. 1 is a schematic longitudinal section through a shaft furnace with a cylindrical cross-section operated with the method according to the invention,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1, nämlich in der Brennstoffzufülirungsebene, Fig. 2 is a sectional view along the line AA in Fig. 1, namely in the fuel supply plane,

Fig. 3 eine entsprechende Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. I, nämlich in der Kühlluftabzugsebene, wobei die Schnittansichten gemäß F i g. 2 und 3 durch eine schematische Darstellung der einzelnen Luft- und Gasleitungen miteinander verbunden sind.Fig. 3 is a corresponding sectional view along the line B-B in Fig. I, namely in the cooling air extraction plane, wherein the sectional views according to FIG. 2 and 3 by a schematic representation of the individual Air and gas lines are interconnected.

Der in der Zeichnung dargestellte Schachtofen 1 dient zur Durchführung eines Verfahrens zum Brennen oder Sintern von stückigen oder körnigen Schüttgütern, insbesondere von Kalkstein, Dolomit oder Magnesit, durch Verbrennung von gas-, öl- oder staubförmigem Brennstoff.The shaft furnace 1 shown in the drawing is used to carry out a process for firing or sintering lumpy or granular bulk materials, in particular limestone, dolomite or magnesite, by burning gas, oil or pulverulent fuel.

Zur Zuführung des verbrannten oder unverbrannten Brennstoffs dienen im Ofenmaniel auf dessen Umfang verteiit angeordnete öffnungen 2, die in der in F i g. 2 dargestellten Brennstoffzuführungsebene angeordnet sind. Die Kühlluft 3 wird über den I uftverteiler 4, z. B. einen Luftpilz, zugeführt und durch das Gebläse 5 durch im Ofenmantel angeordnete Abzugsöffnungen 6 abgezogen. Die Kühlluft kann auch über die nicht dargestellte Austragseinrichtung des Schachtofens 1 angesaugt werden. Die Kühlluft ist in ihrem Volumenstrom so bemessen, daß sie gerade zur Kühlung des im Schachtofen 1 befindlichen Brennprodukts ausreicht. Über Stutzen 7 mit eingebauter Drosselklappe 8, 8 a wird zur Herabsetzung der Temperatur der abgesaugten heißen Kühlluft Frischluft 9 zugeführt. Ferner wird, wie durch die strichpunktierte Linie 10 angedeutet ist, ein Teil des Abgases, nämlich das Rückgas 11 über den Stutzen 12 mit Drosselklappe 13 in eine Ringleitung 14 gesaugt. Das in der Ringleitung 14 entstehende Gemisch aus Kühlluft 3, Frischluft 9 und Rückgas 11 strömt über eine geeignete Verbindungsleitung 15 in eine Ringleitung 16 und von dort über jeweils eine zugehörige Verbindungsleitung 17 zu den Brennstoffzuführungsöffnungen 2. Für den Brennvorgang wird in die Verbindungsleitungen 17 aus einer Ringleitung 18 über zugehörige Ventile 19 der Brennstoff 20 eingeführt. Zwischen der RingJeitung 14 und dem Zuführungsleitungsstutzen 7 für die Frischluft 9 sowie Abzugsöffnungen 6 sind Absperrorgane 21, zwischen der Ringleitung 16 und den Brennstoffzuführungsöffnungen 2 Absperrorgane 22, 22 a in die jeweils zugehörigen Verbindungsleitungen eingeschaltet.To feed the burned or unburned fuel are used in the furnace maniel on it Circumferentially arranged openings 2, which in FIG. 2 fuel supply level shown are arranged. The cooling air 3 is uftverteiler 4, z. B. an air mushroom, fed and through the fan 5 is withdrawn through exhaust openings 6 arranged in the furnace shell. The cooling air can also be sucked in via the discharge device, not shown, of the shaft furnace 1. The cooling air is in Their volume flow is dimensioned so that they are just for cooling the fired product located in the shaft furnace 1 sufficient. About connecting piece 7 with built-in throttle valve 8, 8 a is used to reduce the temperature fresh air 9 is supplied to the extracted hot cooling air. Furthermore, as indicated by the dash-dotted line Line 10 is indicated, part of the exhaust gas, namely the return gas 11 via the connector 12 with the throttle valve 13 sucked into a ring line 14. The resulting mixture of cooling air 3 in the ring line 14, Fresh air 9 and return gas 11 flow via a suitable connecting line 15 into a ring line 16 and from there via an associated connecting line 17 to the fuel supply openings 2. For the burning process is in the connecting lines 17 from a ring line 18 via associated Valves 19 of fuel 20 are introduced. Between the RingJeitung 14 and the feed pipe socket 7 for the fresh air 9 and exhaust openings 6 are shut-off devices 21 between the ring line 16 and the fuel supply openings 2 shut-off devices 22, 22 a in the respective associated Connection lines switched on.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß in jedem Betriebszeitpunkt des Schachtofens der Brennstoff einschließlich der Verbrennungsluft nur über einen Abschnitt des Schachtumfangs zugeführt und die Kühlluft ebenfalls nur über einen, jedoch dem jeweiligen Brennstoffzuführungsahschnitt gegenüberliegenden Abschnitt des Schachtumfangs abgezogen wird und daß der Brennstoffzuführungsabschnitt sowie der Kühlluftabzugsabschnitt periodisch gesteuert auf dem Schachtumfang bewegt werden. Dies soll beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert werden. The method according to the invention is that in each operating time of the shaft furnace Fuel, including the combustion air, is only supplied over a section of the circumference of the shaft and the cooling air likewise only via one, but opposite to the respective fuel feed section Section of the shaft circumference is withdrawn and that the fuel supply section and the cooling air extraction section can be moved periodically controlled on the shaft circumference. This is supposed to be explained for example with reference to the drawing.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Betriebszustand sind gemäß Fig. 2 die Brcnnstoffziiführiingsöffnungen 2 a, 2 b und 2 c mit Brennstoff und Verbrennungsluft beaufschlagt, es sind nämlich die Absperrorgane 22 a und die Ventile 19« geöffnet, so daß das geschilderte Gemisch aus Kühlluft, Frischluft und Rückgas mit dem Brennstoff 20 durch die Brennstoffzufiihrungsöffnungen 2 a, 2 b und 2 c in dasIn the example shown in the drawing mode 2, the Brcnnstoffziiführiingsöffnungen 2, the shut-off elements are shown in Fig. A, 2 b and 2 c with fuel and combustion air is applied, there are in fact 22 a and the valves 19 'is opened so that the described mixture of cooling air, Fresh air and return gas with the fuel 20 through the fuel supply openings 2 a, 2 b and 2 c into the

Schachtinncrc einströmen. Sämtliche anderen Brennsloffzuführungsöffnungen 2 sind in diesem Betriebszustand bzw. in dieser Brennperiode abgesperrt. Gleichzeitig wird gemäß Fig.'3 über die Kühlluftabzugsöffnung ή α wenigstens ein Teil der Kühlluft 3 abgezogen. Wie sich aus Fig. 2 und 3 ergibt, liegt der durch die Brennstoffzuführungsöffnungen 2 a, 2 b und 2 c gebildete Brennstoffzuführungsabschnitt dem durch die Kühlluftabzugsöffnung 6 a gebildeten Kühlluftabzugsabschnitt gegenüber. Die übrigen Kühlluftabzugsöffnungen 6 sind zu diesem Betriebszeitpunkt bzw. in dieser Brennperiode abgesperrt. Flow in the shaft inside. All other fuel supply openings 2 are blocked in this operating state or in this combustion period. At the same time, according to FIG. 3, at least part of the cooling air 3 is withdrawn via the cooling air extraction opening ή α. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the fuel feed section formed by the fuel feed openings 2 a, 2 b and 2 c lies opposite the cooling air discharge section formed by the cooling air discharge opening 6 a. The remaining cooling air outlet openings 6 are blocked at this point in time of operation or in this burning period.

Hs ergibt sich durch diese Brennstoffzuführung und den dieser zugeordneten Kühlluftabzug eine Verteilung des Brennstoffs und der Verbrennungsgase, wie sie durch die mit Pfeilen versehenen Linien 23 in der Zeichnung angedeutet sind. Es wird deutlich die erzielte gleichmäßige Durchslrömung des Schachlinncren und damit des Brenngutes sichtbar. Der Volumenstrom der Kühlluft 2 ist dabei so bemessen, daß diese Kühlluft gerade zur Kühlung des Brcnnprodukts ausreicht und gleichzeitig als Verbrennungsluft dienen kann, wie eingangs beschrieben worden ist.As a result of this fuel supply and the cooling air exhaust associated with it, the fuel and the combustion gases are distributed, as indicated by the lines 23 provided with arrows in the drawing. The achieved even flow through the chess core and thus the material to be fired is clearly visible. The volume flow of the cooling air 2 is dimensioned in such a way that this cooling air is just sufficient for cooling the combustion product and at the same time can serve as combustion air, as has been described at the beginning.

Nach Ablauf der lcistungsbezogcncn einstellbaren Brennperiode werden die jeweils beaufschlagten Brennstoff ziiführungsöffnungcn des geschilderten Brcnnstoffzufiihrungsabschnitls schlagartig geschlossen, ebenso die gegenüberliegenden oder gegenüberliegende Kühlluftabzugsöffnung. Unter Steuerung über die zugehörigen Absperrorganc 8, 21 und 22 werden nach einem vorbestimmten Drehwinke! auf dem Schachlumfang die in dem neuen gewünschten Brenn- und Abzugsabschnitt liegenden Brcnnstoffzuführungsöffnungen 2 und Kühlluftabzugsöffnungen 6 geöffnet und erneut mit Brennstoff und Mischluft bcaufschlagt bzw. von Kühlluft durchströmt. Diese Fortschaltung des jeweils beaufschlagten Umfangsabschnitls sowohl in der Brennstoffzuführungsebenc als auch in der Kühlluftabzugsebenc wird periodisch gesteuert, so daß sich die geschilderten Abschnitte periodisch auf dem Schachtumfang bewegen. Dadurch ergibt sich eine intermittierend rotierende Brennstoffaufgabe und Kühlluftabsaugung mit stets wechselnder Durchströmung der Schüttung des Brenngutes mit den eingangs geschilderten Wirkungen und Vorteilen. After the power-related adjustable burning period has elapsed, the respective operating periods are applied Fuel supply openings of the one described The fuel supply section is closed suddenly, as are the opposite or opposite ones Cooling air vent. Under control of the associated shut-off devices 8, 21 and 22 are after a predetermined angle of rotation! on the Schachl perimeter those desired in the new one Fuel supply openings 2 and cooling air exhaust openings 6 located in the combustion and exhaust section opened and again bcaufschlagt with fuel and mixed air or flowed through by cooling air. This Continuation of the respectively acted upon circumferential section both in the fuel supply level as The cooling air extraction level is also controlled periodically, so that the sections described are periodic move on the shaft circumference. This results in an intermittently rotating fuel feed and cooling air suction with constantly changing flow through the bulk of the material to be fired with the effects and advantages described at the beginning.

Wie Fi g. 1 zeigt, liegt zweckmäßig die Kühlluftabzugsebene mit den Kühlluftabzugsöffnungen 6 unterhalb der Brennstoffzuführungsebenc mit den Brennstoffzuführungsöffnungen 2. Werden dagegen zwei Brennstoffzuführungsebenen verwendet, so erhält zweckmäßig die obere nicht dargestellte Brennstoffzuführungsebene weniger als 5O°/o der Gesamtauf· gäbe an Brennstoff und Mischluft.Like Fi g. 1 shows, the cooling air exhaust plane is expediently located with the cooling air outlet openings 6 below the fuel supply level with the fuel supply openings 2. If, on the other hand, two fuel supply levels are used, the upper fuel supply level (not shown) expediently receives less than 50% of the total there would be fuel and mixed air.

Die Absperrorganc 8, 21 und 22 sind kraftgetrieben ausgebildet und können in geeigneter Weise periodisch gesteuert werden.The shut-off devices 8, 21 and 22 are designed to be power-driven and can be periodic in a suitable manner being controlled.

Zur Steuerung der zugeführten Abgas- oder Rückgasmenge wird zweckmäßig die Temperatur in der Ofenwand im Bereich der Brennstoffaufgabe als Meßgröße verwendet.To control the amount of exhaust gas or return gas supplied, the temperature in the Furnace wall used as a measured variable in the area of the fuel feed.

Die jeweils beaufschlagten Umfangsabschnitlc des Schachtofens können je nach Anwcndungsfall gewählt werden. Diese Abschnitte können auch der jeweiligen Querschnittsform des Schachtofens angepaßt werden. So wird zweckmäßig bei einem quadratischen Querschnitt jeweils eine Seitenwand den periodisch beaufschlagten Abschnitt darstellen, während bei rechteckigem Querschnitt die Abschnitte z. B. lediglich durch die langen Seitenwände gebildet werden können, die dann alternierend beaufschlagt werden.The respective loaded circumferential section of the shaft furnace can be selected depending on the application will. These sections can also be adapted to the respective cross-sectional shape of the shaft furnace will. In the case of a square cross-section, one side wall is expediently the periodic represent acted upon section, while with a rectangular cross-section, the sections z. B. can only be formed by the long side walls, which are then acted upon alternately will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 21 2

Distribution of externally supplied fuels in

Claims: the bed, especially in ovens with medium

up to large diameters. At certain furnace ^ yste-

J. Procedures for operating a shaft furnace are built-in components for this purpose, for firing or sintering lumpy or 5 which are either costly and complicated in the graining Bulk goods, especially those of lime and when changing from solid to limestone, Dolomite or magnesite, using gaseous, oily or gaseous fuels, the free furnace or Dusty fuel that burned cross-section significantly reduce the settling movement or unburned over in the kiln jacket adversely affect the material to be fired or one Circumferentially distributed openings in the io are subject to constant wear or are subject to special shafts is initiated, which must be cooled by pulling off and thereby an increased the cooling air coming in from below from the furnace require heat input.

Furthermore, it is known (German Auslegeschrift öffnungen an the flow of the fuel in 1 270 226, German patent specification 1 159 842) that the direction to the inside of the shaft is influenced by cooling air suction within the bed creates a pressure vessel. pressure gradient can be generated, which that allows Nachströzeichnet in every operating time of the men of the externally supplied fuel and fuel (20) including combustion air combustion air to the furnace center. In (3, 9, 10) only over a section of these known processes, however, one gene (2 a, 2 b, 2 c) is fed in on all sides and the cooling air (3) 20 is applied at the same time as a peripheral fuel feed, also through only one, however, in each case, and in order to avoid excessively high temperate fuel supply section, when the reactants meet, there must be a section of venting openings (6 a) in the furnace wall area, connected with overfiring, and that the fuel supply of the material to be heat treated, the approximately section (2a, 2b, 2c) and the amount of cooling air 25 fuel are limited. This method of the extraction section (6 a) is periodically controlled and can therefore only be moved for small furnace diameters with entdem shaft circumference. speaking lower power can be used, or rather it

2. The method according to claim 1, characterized in avoiding these disadvantages fuel indicates that the cooling air (3) is at the same time and air is separated at different levels in terms of height Supply of fuel for combustion can be introduced. This differentiated allocation and, as practical experiments have shown, you have used it to reduce the temperature, atmospheric air (9) mixed in with a streak-shaped flow towards the furnace head will. and thus does not guarantee a completely

3. The method according to claim 1 or 2, characterized mene utilization of the fuel and uniform characterized in that for the control of the 35 heat treatment of the combustion product,
The invention is based on the object of supplying the combustion air supplied to the combustion air exhaust gas (the disadvantages of the known gasifier 10 described below). avoid driving and ensure an even

4. The method according to claim 3, characterized in that the furnace filling flows through the fuel or indicates that to control the supplied 40 to achieve the combustion gases so that the Exhaust gas quantity eliminates the temperature in the furnace wall in the risk of local overheating and a pro range the fuel feed is generated as a measured variable as a result of uniform quality.

is turned. According to the invention, this is achieved by

5. The method according to claims 1 to 4, that in each operating time the fuel penetrates characterized in that the fuel supply 45 finally combustion air only via an Abin takes place on one or more levels. cut from openings supplied and the cooling air

by also only via one, but opposite to the respective fuel supply section -

the portion of vents is withdrawn

50 and that the fuel supply section and the cooling air discharge section are periodically controlled on the

The invention relates to a method for moving the shaft circumference. So it will be the Operation of a shaft furnace for firing or Sin shaft furnace at any point in time only on one side tern of lumpy or granular bulk goods, especially loaded, but for the further operating time with especially from limestone, dolomite or magnesite, in 55 gradually changing directions with fuel a shaft furnace by means of gas, oil or dust and air. By deducting the refrigeration Fuel that is burned or unburned via air with also gradually changing direction in the furnace shell distributed over its circumference arranged on the one opposite the fuel feed Nete openings are introduced into the shaft, where- section of the shaft circumference is a pressure gradient at by Abi: pulling the cooling 60 coming in from below, through which the horizontal penetration depth of the air from the inside of the furnace is increased and determined via combustion gases in the furnace jacket. Here can ordered vents a the flow of the from below z. B. entering via an air mushroom Fuel in the direction of the inside of the shaft influences cooling air in its volume flow flowing pressure gradient is generated. be that this cooling air is used to cool the Various processes are known to which the 65 fired product is sufficient. It gets through this Use of gaseous, oil or dusty combustion processes with intermittent combustion gas loading agents propose in shaft furnace. The difficulty and the corresponding cooling air extraction the burning are in such processes in the uniform product in the area of the fuel feed only briefly