DE2102398A1

DE2102398A1 - Ofenanlage zum Brennen vorzugsweise mineralischer Stoffe

Info

Publication number: DE2102398A1
Application number: DE19712102398
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl Ing St Jakob Landthaler (Osterreich) R
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1970-01-22
Filing date: 1971-01-19
Publication date: 1971-07-29
Also published as: US3712600A; FR2075741A5; CS191865B2; JPS4933730B1; BE761862A; AT310650B; GB1341278A

Description

DH. INQ-. Tt. WTTESTHOFF

DIPIi. ING. Q. PUlS

DR. E. V.PECHMANN

DB. INO. D. BEHRENS

8MüNCHBNeo 1A-39 146

Veitscher Hagnesitwerke-Actien-Gesellschaft in W i e η Ofenanlage zum Brennen vorzugsweise mineralischer Stoffe

Die Erfindung "betrifft eine Ofenanlage zum Brennen vorzugsweise mineralischer Rohstoffe, wie Karbonate, Oxyde, z.B. in kaustisch gebrannter Form,- oder Hydroxyde, insbesondere von Magnesit od.dgl.

Wenn man in einer solchen Brennanlage zum Brennen von Rohstoffen, die das Ausgangsmaterial zur Erzeugung feuerfester Baustoffe "bilden sollen, neueren Erkenntnissen der einschlägigen Technik entsprechend, "besonders hohe Temperaturen erreichen will, wozu man "bekanntlich die Verbrennungsluft mit Sauerstoff anreichern oder auch durch reinen Sauerstoff ersetzen kann, der zweckmäßig mittels einer zusätzlichen Düse eingeblasen wird, so erlangt die Forderung nach guter Wärmewirtschaftlichkeit besondere Bedeutung.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit diesem Problem und setzt sich das Ziel, die Brennanlage so auszuführen, daß man in ihr wahlweise höchste Brenntemperaturen oder mäßige Temperaturen^ je nach Art des eingesetzten Brenngutes bzw. des angestrebten Oxydes, einhalten kann, jedoch stets unter Wahrung großer Wärmewirtschaftlichkeit.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Ofenanlage zum Brennen von Karbonaten ausgegangen, die aus zwei oder mehr hintereinandergeschalteteni" vom Brenngut zu durchwandernden Brennabschnitten, je mit gesonderter Brennstoffzufuhr, besteht. Eine solche bekannte Anlage umfaßt einen Drehofen, der durch einen z.B. mit Gas arbeitenden Brenner beheizt wird, und einen nachgeschälteten Schachtofen, dem das aus dem Drehofen kommende vorgebrannte Gut unter Zumischung von festem Brennstoff aufgegeben wird, wobei im Schachtofen Temperaturen bis 190O⁰C erreicht werden sollen. Die Abgase des Schachtofens durchströmen den

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Drehofenj sie sind atickstoffreich und stellen mindestens insoweit, wärmetechnisch gesehen, nur einen Ballast für den Verbrennungsvorgang im vorgeordneten Drehofen dar. Es ist ferner eine zwei hintereinandergeschaltete Drehrohröfen umfassende Anlage zum Brennen von Zementklinker bekannt geworden, in der die Abgase jedes Drehrohres gesammelt und Wärmeaustauschern zugeführt werden, in denen die die Drehrohre befeuernden Gase und die hiezu notige Verbrennungsluft vorgewärmt werden* Bei dieser Anlage durchströmen die Abgase des einen Rohres zwar nicht auch jene des anderen Rohres, aber es fehlt an einer Vorwärmung des Brennguts. Ein Höchsttemperaturbrand läßt sich mit einer so beschaffenen Anlage nicht durchführen.

Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung einer Ofenanlage zum Brennen vorzugsweise mineralischer Stoffe, umfassend wenigstens zwei hintereinandergeschaltete, je für sich befeuerbare Brennöfen, vorzugsweise Drehrohröfen, mit einem Brenngutvorwärmer am Aufgabeende und einem als Verbrennungsluftvorwärmer wirkenden Brenngutkühler am Austragende der Anlage, und zielt nach großer Härmewirtschaftlichkeit, gewünschtenfalIs bei höchsten Brenn-Endtemperaturen, jedoch unter Wahrung der Möglichkeit eines sehr flexiblen Betriebes. Bei einer Anlage der vorhin angeführten Art ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Abgase jedes Brennabschnittes für sich sammelbar, jedoch dem Brenngutvorwärmer zuführbar sind, daß wenigstens ein Brennabschnitt mit einer Einrichtung zur Zuführ von Sauerstoff oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft für den Brenner dieses Abschnittes versehen ist, und daß die Ofenanlage wahlweise auch unter Abschaltung einzelner Feuerungen und/oder unter Hindurchführen der Abgase jedes Brennabsohnittes durch alle ihm vorgeordneten Brennabschnitte gefahren werden kann.

Zweckmäßig ist die Ofenanlage so ausgestaltet, daß dem Brenngutkühler entnehmbare vorgewärmte Verbrennungsluft unter Umgehung des letzten Brennabschnittes in die diesem vorgtaordnete Abs· h-i*,te einführbar ist.

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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt jeder Brennabschnitt ein Drehrohr und im Übergangsoereich des einen Brennrohres in das folgende Brennrohr ist ein stationärer Verbindungskopf ausgeführt, in welchen ein das vorgeordnete Drehrohr befeuernder Brenner ait Verbrennungsluft- oder Sauerstoff zuführung sitzt, von welchem Verbindungekopf die zum Vorwärmer führende absperrbare Abgasleitung des dem Verbindungekopf nachgeschalteten Drehrohres abgeht.. Dabei kann der Verbindungskopf zur Ratnahme von Brenngut eingerichtet sein.

Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen sei auf die schematischen Zeichnungen verwiesen, in deren Pig. 1 und 2 eine erfindungsgemäße zweistufige Brennanlage, bestehend aus zwei Drehrohren, einem Brenngutvorwarmer, einem Brenngutkühler und einem zwischen den beiden Drehrohren angeordneten Verbindungakopf in zwei Betriebszuständen mit den bezüglichen Temperatur-Weg-Diagramraen dargestellt ist, u.zw. zeigt Fig. 1 die Anlage im Hochtemperaturbetrieb, und Fig. 2 dieselbe Anlage im Normaltemperaturbetrieb. Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße dreistufige Brennanlage·

In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bexugesiffern bezeichnet. 1 ist der Brenngutvorwärmer, dem das Brenngut, dessen Heg durch die Anlage die strichpunktierte Linie 2 veranschaulicht, durch eine Öffnung 3 aufgegeben wird. 4 ist der erste Brennabschnitt, 5 der zweite Brennabschnitt und 6 der Brenngutkühler, der in bekannter Heise gleichzeitig der Vorwärmung der Verbrennungsluft dient, die durch eine Öffnung 7 in den Kühler eingeführt werde und zunächst der gestrichelten Linie folgen möge. Der erste Brennabschnitt 4 wird mittels eines Brenners 8 beheizt und erhält vorgewärmt« Verbrennungsluft aus dem Kühler 6 über die Luftleitung 9· Die Abgase dee Brenners 8 werden durch den Vorwärmer 1 geführt und treten bei 10 aus.

Der zweite Brennabschnitt 5 wird von einem Brenner 12 beheizt, dem über eine Düse 13 Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird. Die Abgase des zweiten Brennabschnittes treten in den an Austragende

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des ersten Abschnittes 4 ausgeführten Verbindungskopf 14 ein und werden über die Abgasleitung 16 in den Vorwärmer 1 geführt.

Die beiden Brennabschnitte 4t 5 sind als Drehrohre ausgeführt.

Es ist demnach ersichtlich, daß im zweiten Brennabschnitt 5 Höchsttemperaturen dadurch erreicht werden, daß die Verbrennung am Brenner 12 unter weitgehender oder gänzlicher Ausschaltung des, brenntechnisch gesehen, nur einen Ballast vorstellenden Luft- bzw. Abgasstickstoffes erzielt wird. Anderseits wird eine günstige Wärmeökonomie der Anlage dadurch mitgesichert, daß das den ersten Brennabschnitt 4 bildende Drehrohr seine eigene Brenneranlage und Verbrennungsluftvereorgung besitzt, wobei die Verbrennungsvorgänge in beiden Abschnitten weitestgehend unabhängig voneinander ablaufen und unabhängig voneinander regelbar sind.

In den Leitungen 9 und 16 sind (nicht dargestellte) Regelorgane eingebaut, entsprechende Regelorgane sind den Brennern 8 und 12 bzw. auch der Sauerstoffdüse 13 zugeordnet.

Das zu brennende Material wird im Vorwärmer 1 von den Abgasen beider Drehrohre vorgewärmt, d.h. es wird die Abwärme beider Brennabschnitte 4 und 5 ausgenützt, wobei man, je nach den Bedürfnissen der jeweiligen Anlage, zwischen einem baulich kleinen Vorwärmer mit entsprechend niedrigen Investitionskosten, aber höheren Härmeverlusten durch die in den Abgasen verbleibende Restwärme, oder einem größer dimensionierten und daher teureren Vorwärmer, der dafür eine weitergehende Verwertung der Abwärme ermöglicht, wählen wird.

Der erste Brennabschnitt 4 wird zweckmäßig mit einem Brennstoff

z.B. Heizöly

befeuert, dessen theoretische Flammentemperatur möglichst hoch liegt,/Die Verwendung vorgewärmter Verbrennungsluft, die aus dem Kühler 6 stammt und durch die Leitung 9 eintritt, gewährleistet auch im ersten Brennabschnitt 4 besonders hohe Temperaturen, weil durch die Umgehung des zweiten Brennabschnittes 5 eine Anreicherung der durch die Leitung 9 eintretenden, dem ersten Brennabsohnitt 4 augeführten Verbrennungsluft mit Abgasen verhindert wird.

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Das aus dem Drehrohr des ersten Brennabschnitts 4 austretende Brenngut wird mittels ortsfester oder beweglicher (nicht dargestellter) Obergabeeinrichtungen in das Drehrohr des zweiten Brennabschnitts 5 übertragen. In diesem wird durch Anwendung von Sauerstoff oder sauerstoffreicher Verbrennungsluft höchste Flammen- und Brennguttemperatur ersielt, wozu auch hier die Verwendung eines Brennstoffes von möglichst hoher theoretischer Flammentemperatur wesentlich ist. Das Abgas des Drehrohres des zweiten Brennabschnittes wird unter Umgehung des Drehrohres des ersten Brennabschnittes 4 dem Vorwärmer 1 durch die Leitung 16 zugeführt. Dies trägt dazu bei, den Betrieb der beiden Brennabschnitte 4 und 5 weitgehend unabhängig voneinander zu ermöglichen und die Rauchgastemperatur in der Sinterzone des Drehrohres des ersten Brennabschnitts 4 nicht dadurch zu drücken, daß in diese Zone für den Verbrennungevorgang wertloser Rauchgasballast geführt wird.

Aus dem Drehrohr des zweiten Brennabschnitts 5 gelangt das Brenngut in den Kühler 6, wo es seine Wärme an die durch den Kühler geführte Luft abgibt ι welche die Verbrennungsluft der Feuerung des ersten Brennabschnittes ist. Die Dimensionierung des Kühlers 6 wird so gewählt, daß das ausgetragene Brenngut unmittelbar der Weiterverarbeitung zugeführt werden kann, wobei aber darauf geachtet werden sollte, daß die aus dem Kühler 6 gewonnen« Verbrennungsluft mit höchster Temperatur und zur Gänze dem ersten Brennabschnitt 4 zugeführt wird, d.h. es ist wesentlich, Wärmeverluste durch Abblaeen von aus dem Kühler 6 stammender erwärmter Luft zu vermeiden.

In dem unterhalb der Fig. 1 und in Obereinstimmung mit dieser aufgezeichneten Diagramm ist die Temperatur t°C auf der Ordinate über der den Weg des Brenngutes spiegelnden Abszisse aufgetragen. Man erkennt den durch übereinstimmende Strichelung ersichtlich gemachten Temperaturverlauf der Abgase bzw. Verbrennungsluft (gestrichelte Linie) und des Brenngutes (strichpunktierte Linie).

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Fig» 2 zeigt eine andere Betriebsweise der aus Fig. 1 ersichtlichen Anlage, indem die Ofenanlage so gefahren wird, als ob sie aus einem einzigen Drehofen bestünde, d.h. das Brenngut durchläuft wieder nacheinander die Brennabschnitte 4 und 5» jedoch entfällt die Umleitung der ±u Brenngutkühler 6 vorgewärmten Luft bzw. der aus dem zweiten Brennabschnitt 5 austretenden Rauchgase, d.h. die Anlage verhält sich so, als ob in Fig. 1 die Leitungen 9 und 16 fehlen würden, d.h. die bei 7 eintretende Luft nacheinander die beiden Brennabschnitte durchströmen würdej der Brenner 8 bleibt jedoch in Betrieb. Aus dem zugeordneten Temperatur-Weg-Biagraim· ist ersichtlich, daß in diesem Fall die höchste Temperatur des Brenngutes am Side des ersten Brennabschnittes 4 erreicht wird, und im zweiten Brennabschnitt 5 nunmehr ein Nachbrand unter stetiger Temperaturabnahme des Brenngutes bewirkt wird. Sie Brennanlage arbeitet in diesem Fall gewissermaßen mit einea verkürzten Brennrohr, nämlich dem Rohr des ersten Brennabschnitts 4 allein, weil der Sauerstoffbrenner 12, Fig. 1, nebst Sauerstoffzufuhr 13 bei der Betriebsweise nach Fig. 2 abgeschaltet sind} sie sind daher in Fig. 2 nicht dargestellt. Anstatt den Brenner 8 in Betrieb zu halten und den Brenner 12 abzustellen, wäre auch die umgekehrte Betriebsweise denkbar. Bas Brennergebnis wird dann ein entsprechend anderes sein, da das Brenngut eine langsame Erwärmung und eine rasche Abkühlung erfahrt.

Fig. 3 zeigt eine dreistufige Ofenanlage nach der Erfindung in schematischer Sarstellung. Es bezeichnet 20 dm. Brenngutvorwarmer, dem das Brenngut, dessen Heg durch die Anlage die Linie 2 veranschaulicht, an der Ein-.· gangsseite aufgegeben wird. 22 ist der erste, 24 der zweite und 26 der dritte Brennabschnitt, welche Abschnitte als Drehrohre ausgebildet sind. 28 ist der Brenngutkühler, der wieder der Vorwärmung von Verbrennungsluft dient, deren Eintritt mit 30 bezeichnet ist. 32 bezeichnet eine Sauerstoffdüse, 34 eine Luft- bzw. Sauerstoff düse dee zweiten Brennabschnitts, und 36 die Luft- bzw.

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Sauerstoffdiise des ersten Brennabschnittes. Brennstoff kann durch die Brenner 38 verfeuert werden. Wiederum ist die Anlage so ausgelegt, daß die Abgase jedes Brennabschnittes für sich sammelbar sind. Man erkennt eine erste Abgasleitung 40 und eine zweite Abgasleitung 42, die in zugeordnete Abschnitte des Vorwärmers 20 münden, diesen durchstreichen und dabei ihre Wärme an das noch ungebrannte Gut abgeben. Sie Abgase des ersten Abschnittes treten, wie bei 44 angedeutet, ebenfalls in einen besonderen Abschnitt des Vorwärmers 20 ein. Ein Ventilator 46 saugt über Regelklappen 48 die Abgase der einzelnen Stufen je nach Stellung dieser Klappen so ab, daß ein Eintritt von Rauchgasen in die Brennrohre vermieden wird.

Die in den Kühler 2 eingetretene Luft wird in erwärmtem Zustand durch einen Ventilator 50 abgezogen und entweder für sich allein oder nach Zumischung von Sauerstoff über Regelklappen 52 in die Leitungen 34 bzw. 36 gefördert. Nicht gezeichnete, weiterein den Leitungen 40 und 42 vorgesehene Absperrventile ermöglichen einen Normalbetrieb der Anlage in der Weise, daß die Abgase jeder Stufe durch die vorgeschalteten Drehrohre in den Vorwärmer 20 eintreten, d.h. den durch 44 bezeichneten Abgasstrom entsprechend verstärken. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugsziffern 54 und 56 Verbindungsköpfe, die der Obergabe des Brenngutes von einer Brennstufe an die andere sowie der Entnahme der Abgase jeweils einer Brennstufe, mit Ausnahme der ersten, dienen. Bei der Auebauform der Ofenanlage nach Fig. 3 ist es vorteilhaft, einen der Verbindungsköpfe, zweckmäßig den Verbindungskopf 56, mit Einrichtungen zur Entnahme von Brenngut auszustatten, z.B. von kaustisch gebranntem Material, im Gegensatz zum fertiggebrannten Material, das erst im Kühler 28 anfällt.

Die Erfindung beschreibt eine Ofenanlage, vorzugsweise Drehofenanlage, zum wenigstens zweistufigen Brennen vorzugsweise mineralischer Rohstoffe, wie Magnesit, Dolomit» Kalk od.dgl., die sich durch eine große

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Flexibilität der Betriebsweise, d.h. weitgehende AnpaBbarkeit des Betriebes an das angestrebte Endprodukt, auszeichnet und des weiteren einen Brand bei höchsten Temperaturen von etwa 2OOO°C und darüber gestattet, wie sie bisher in Drehrohröfen nicht erreichbar waren, dies alles unter Wahrung einer sehr zufriedenstellenden Härmewirtschaftlichkeit.

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Claims

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Patentan sprüohet

1. Ofenanlage zum Brennen vorzugsweise mineralischer Stoffe, umfassend wenigstens zwei hintereinandergeschaltete, je für eich befeuerbare Brennöfen, vorzugsweise Drehrohrofen, mit einem Brenngutvorwärmer an Aufgabeende und eine« als Verbrennungsluftvorwärmer wirkenden Brenngutkiihler am Austragende der Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Abgas« jedes Brennabschnittes (4, 5 bzw· 22, 24, 26) für sich sammelbar, jedoch de» Brenngutvorwärmer (1, 20) zuführbar sind, daß wenigstens ein Brennabsehnitt (5, 26) mit einer Einrichtung (.13, 32) zur Zufuhr von Sauerstoff oder von «it Sauerstoff angereicherter Luft für den Brenner (12, 38) dieses Abschnittes versehen ist und daß die Ofenanlage wahlweise auch unter Abschaltung einzelner Feuerungen und/oder unter Hindurchführen der Abgase jedes Brennabschnittes

durch alle ihm vorgeordneten Brennabschnitt· gefahren werden kann.

2· Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal dem Brenngutkühler (6,

28) entnehmbare vorgewärmte Verbrennungsluft unter Umgehung des letzten Brenn-

abschnittes (5, 26) in die dem letzteren vorgeordnet· Brennabechnitt· ninftthrbar ist.

3, Ofenanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Brennabgohnitt «in Dreh Ohr u»~ ( faßt und im Übergangsbereich des einen Brennrohres in das folgend· Breiinrohr ein stationärer Verbindungskopf ausgeführt ist, dadurch gekennzeichneti daß in diesem Verbindungskopf (14, 34, 36) ein da· vorgeordnet· Drehrohr befeuernder Brenner (8, 38) mit Verbrennungsluft- oder Sauerstoffzuführung sitzt, von welchem Verbindungskopf die zum Vorwärmer (1, 20) führende absperrbare Abgasleitung (16, 40, 42) des dem Verbindungskopf nachgeschalteten Drehrohr·· abgeht.

4· Ofenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskopf (I4t 54t 5Ö) sur Entnahme von Brenngut eingerichtet ist.

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