DE2205857B2

DE2205857B2 - Verfahren zum betreiben eines schachtofens

Info

Publication number: DE2205857B2
Application number: DE19722205857
Authority: DE
Inventors: Harry Buxton Derbyshire Townley (Großbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1976-05-26
Also published as: NO135797B; AT327773B; LU64740A1; NL7201624A; NO135797C; JPS5247421B1; ATA95972A; DE2205857A1; GB1369871A; IT947361B; FR2124541A1; FR2124541B1; CA995454A; BE778945A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Wärmebehandlung von Gut, der mehrere in mindestens einer Ebene in den Schachtwänden angeordnete Brenner-, Brennluft-/ Sauerstoff-, Gasabzugs- und/oder Abgaseinführungsdüsen besitzt, bei dem die Zufuhr zu den Brennerdüsen in einer vorbestimmten Abfolge verändert wird, während die allgemeine Strömungsrichtung der Gase unverändert bleibt.

In Schachtofen, in denen ein granuläres Material wärmebehandelt wird und die durch gasförmige oder flüssige Brennstoffe befeuert werden, ist es schwierig, die gewünschte Verteilung der Wärme und der Temperatur und einen gleichmäßigen Fluß des Materials im Schacht zu erzielen. Infolgedessen erhält das durch den Schachtofen geführte Material nicht überall die gewünschte Wärmebehandlung. Beispielsweise werden im Falle eines Schachtofens für Kalk, der mit gasförmigem cder flüssigem Brennstoff befeuert wird, einige Kalkeinstücke vollständig oder sogar überkalziniert, während andere Kalksteinstücke nicht vollständig kalziniert werden. Die Schwierigkeiten der Erzielung der gewünschten Wärmebehandlung sind besonders akut in öfen mit größerem Durchmesser und in solchen öfen, in denen kleine Materialstücke behandelt werden. Die Situation kann lieh noch verschärfen, wenn, wie es oft der Fall ist, das dem Ofen zugeführte Material eine weite Stückgrößenverteilung aufweist.

Um diesen Schwierigkeiten abzuhelfen, wurden bereits die verschiedensten Versuche gemacht.

So ist in der DT-PS 11 97 798 ein Verfahren zum Brennen von Kalk in einem Schachtofen beschrieben, bei welchem Abgase von einer Seite des Ofens abgezogen und mit frischen Erhitzungsgasen gemischt werden, wobei das Gasgemisch dann an der entgegengesetzten Seite des Schachts eingeführt wird und die Strömungsrichtung der gemischten Gase in der Richtung zur Längsachse des Schachtofens periodisch umgekehrt wird. Dieses Verfahren erfordert es, daß die ganze Strömung der Gase durch den Schachtofen quer zu dessen Längsachse geht. Wenn der Schachtofen einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist oder wenn kleine Materialstücke behandelt werden, dann findet ein übermäßiger Druckabfall in Querrichtung des Schachtofens statt. Außerdem macht es eine ungleichmäßige Verteilung der Erhitzungsgase im Schacht schwierig, einen gleichförmig kalzinierten Kalk herzustellen.

In der DT-AS 12 56 359 ist ein Verfahren zum Brennen von carbonathaltigem Gestein beschrieben, wobei die Luftzufuhr intermittierend unterbrochen wird. Der Schachtofen wird eine bestimmte Zeitlang erhitzt, worauf die Luftzufuhr abgeschaltet wird, so daß sich die Wärme über den gesamten Querschnitt des Ofens verteilt. Wenn der Ofen auf einen vorbestimmten Wert abgekühlt ist, wird v/ieder Luft zugeführt. Bei diesem Verfahren ist der Erhitzungseffekt in der Nachbarschaft der Brenner am größten. Dadurch erfährt der durch die Mitte des Schachts gehende Kalk eine geringere Wärmebehandlung als Kalk, der näher an den Wandungen des Ofens entlanggeführt wird. Es ist deshalb schwierig, einen Kalk herzustellen, der gleichförmig kalziniert ist.

In der DT-PS 9 72 158 wird ausgeführt, daß ein bekanntes Verfahren zur Kalzinierung von Kalkstein, nämlich dasjenige, bei welchem vorerhitzte Luft zu einer Vorerhitzungszone von einem Punkt unter der Verbrennungszone eingeführt wird, schlecht arbeitet, wenn es auf einen Tonofen angewendet wird, da nämlich die Kondensation von Wasserdampf am kalten Ton die Bildung eines Breis zur Folge hat. Dieses Problem, welches für die Behandlung von Ton spezifisch ist, wird dadurch beseitigt, daß warme, trockene Luft aus der Kühlzone abgezogen und zu dieser Vorerhitzungszone zurückgeführt wird.

Die GB-PS 3 62 896 beschreibt ein Verfahren zum kontinuierlichen Brennen von keramischen Produkten, wie z. B. Ziegelsteinen, wobei die Produkte allmählich unter dem Einfluß der Schwerkraft durch eine Brennzone geführt werden. Ein Wärmezyklus wird dadurch erzielt, daß die Luft zu den Brennern über heiße Produkte, welche die Brennzone verlassen, geführt wird, um sie vorzuerhitzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestanc darin, die Wärmebehandlung des Guts im Schacht ofen gleichmäßig durchzuführen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß da; Strömungsschema der Gase durch eine sich über lagernde Abfolge von Änderungen in (a) dem Sehe ma des Abzugs von Gasen aus dem Schacht und oder (b) dem Zufuhrschema von Verbrennungsluft Sauerstoff zu den Düsen verändert wird.

Die Veränderung des Schemas der Gasströme win ausgeführt, während die allgemeine Strömungsrich tung im Schacht weitgehend konstant bleibt.

Es wird darauf hingewiesen, daß in gemäß de Erfindung betriebenen öfen das Strömungsschem der Gase und die Temperaturverteilung im Schach zu jedem Zeitpunkt sowohl in horizontalen als aucl

in vertikalen Ebenen asymmetrisch sein kann. Das dem Stande der Technik auftreten. Insbesondere Strömungsschema und die Abfolge der Veränderung kann der Anteil an Material, welcher eine beträchtwerden im Hinblick darauf bestimmt, daß entweder Hch geringere oder stärkere Erhitzung im Ofen erweitgehend die gleiche Gesamtwärmebehandlung für f'zhit, niedrig gehalten werden (wodurch eine Verdas gesamte Material während der Zeit des Durch- 5 schwendung oder die Notwendigkeit einer erneuten gangs durch den Schacht oder eine unterschiedliche Behandlung verringert wird). Außerdem kann eine Wärmebehandlung, sofern diese erwünscht ist, er- Beschädigung (beispielsweise ein lokaler Bruch) der zielt wird. Wenn beispielsweise Kalkstein veiänder- Ofenauskleidung auf Grund länger dauernder überlicher Größe, der im Querschnitt des Schachts eine mäßiger Temperatur verringert werden. Das Ausbekannte Größenverteilung aufweist, behandelt wird, ίο maß, in welchem eine Gleichmäßigkeit oder eine Redann kann es erwünscht sein, daß die kleineren Kalk- gelung der Erhitzung erzielt werden kann, hängt in steinstücke insgesamt eine geringere Wärmebehand- gewissem Ausmaß auch von der genauen Form und lung als die größeren Stücke erfahren. Konstruktion des betreffenden Ofens ab. Es ist, wie

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf öfen an- oben erwähnt, lediglich eine Sache der Berechnung wendbar, in denen granuläres festes Material, wie 15 und von einfachen Versuchen, das Veränderungsz. B. Kalkstein oder Metallerz, in einem Schacht be- schema zu bestimmen, das am besten für den jeweihandelt wird. In solchen öfen kann das zu erhit- ligen Ofen geeignet ist.

zende Material chargenweise oder kontinuierlich an Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnun-

der Oberseite des Schachts aufgegeben werden. Das gen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Material fließt durch eine Reihe von Behandlungs- 20 Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch zonen, wie z. B. Vorerhitzungszone, Erhitzungs- einen Vertikalkalkschachtofen,
oder Kalzinierungszone und Kühlzone, den Schacht Fig. 2 einen Schnitt an der LinieII-II von Fig. 1,

hinab und wird entweder kontinuierlich oder char- Fig. 3, 4 und 5 Schnitte an der Linie III-III von

genweise an der Unterseite des Schachts ausgetra- Fig. 1, welche schematisch das Schema der Flamgen. Der flüssige oder gasförmige Brennstoff wird 25 menfronten für verschiedene Betriebsweisen des gewöhnlich an einer Höhe oder an mehreren Höhen Ofens darstellen, und

zwischen der Oberseite und der Unterseite des F i g. 6 einen schematischen Vertikalschnitt durch

Schachts eingeführt. Gegebenenfalls kann etwas fe- einen zweiten Vertikalkalkschachtofen,
ster Brennstoff dem Material zugeschlagen werden, In den F i g. 1 und 2 der Zeichnungen ist ein KaIk-

das an der Oberseite des Schachts aufgegeben wird. 30 ofen gezeigt, der mit 1 bezeichnet ist. Der Ofen 1 Die heißen Gase, die Produkte der Verbrennung des besitzt eine Auskleidung 7 aus feuerfestem Material Brennstoffs und alle gasförmigen Produkte der War- und ist in drei Zonen unterteilt, nämlich eine Vorermebehandlung können sich im Schacht im Gegen- hitzungszone 2, eine Kalzinierungszone 3 und eine strom zur Fließrichtung des zu erhitzenden Materials Kühlzone 4. Kalkstein wird chargenweise an der nach oben oder im Gleichstrom mit der Fließrich- 35 Oberseite des Ofens durch einen Zuführungstrich·· tung des zu erhitzenden Materials nach unten oder ter 5 aufgegeben, der mit einem Glockenverschluß in verschiedenen Höhen des Schachts im Gleich- versehen ist, und fließt im Ofen allmählich nach unstrom oder im Gegenstrom bewegen. ten durch die Vorerhitzungszone 2, durch die Kalzi-

Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren auf nierungszone 3 und durch die Kühlzone 4 bis zur Kalköfen anwendet, d. h. auf öfen zur Kalzinierung 40 Unterseite 6 des Ofens, wo er ausgetragen wird. Eine von Kalkstein, Kreide oder Dolomit (oder einer Reihe von Brennern 10, die aus Brennstoffeintritts-Kombination daraus), dann wird es bevorzugt, eine Öffnungen 11 bis 17 bestehen, ist symmetrisch in der solche Abfolge auszuwählen, die sicherstellt, daß zu Ofenwand angeordnet. Über Brennstoffzufuhrleitunkeiner Stufe in der Abfolge Material in der Erhit- gen (nicht dargestellt) wird der Brennstoff in zyzungszone auf eine Temperatur unter der Kalzinie- 45 klischveränderbarer Menge den Brennern 10 zugerungstemperatur absinkt. Wenn Kalkstein kalziniert führt. Verbrennungsluft für den Brennstoff wird an wird, dann wird in typischer Weise eine zyklische der Unterseite des Ofens zugeführt, wie dies durch Veränderung verwendet, wobei der Zyklus eine Pfeile angedeutet ist.

Periode im Bereich von 5 Minuten bis 2 Stunden, F i g. 3 zeigt die Form der Flammenfronten eine

beispielsweise 30 Minuten bis 1 Stunde, aufweisen 50 kurze Strecke über der Höhe der Brenner, welche wird. Wenn der Zyklus eine oder mehrere gleich- auftreten, wenn Brennstoff in einer gleichmäßigen bleibende Arbeitsweisen umfaßt, dann Hegt die Geschwindigkeit durch einen jeden Brenner in einer Dauer einer gleichbleibenden Arbeitsweise im Zyklus üblichen Weise eingeführt wird. Zwir wird das Gevoriizgsweise im 3ereich von 1 bis 10 Minuten, bei- stein, das der Flamme ausgesetzt ist, vollständig kalspielsweise bei 5 Minuten. Jedoch können in einigen 55 ziniert oder sogar überkalziniert, aber das Gestein Fällen auch Zeiten außerhalb dieser Bereiche zweck- zwischen den Flammenfronten (an den mit X gemäßig sein und gegebenenfalls verwendet werden. kennzeichneten Stellen), das sowohl im 21entrum des

Im allgemeinen wird die gewünschte Abfolge Ofens als auch in der Nähe der Wandungen des für jeden einzelnen Fall bestimmt. Die Bestimmung Ofens vorliegen kann, wird unvollständig kalziniert, kann leicht durch einen Fachmann durch einfache 6·-. Da außerdem die heißesten Teile der Flamme fort-Berechnung und einfachen Versuch ausgeführt wer- laufend an den gleichen Stellen (mit Y bezeichnet) den. der feuerfesten Auskleidung des Ofens auftreffen,

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine gleich- wird die Auskleidung an diesen Punkten vorzeitig mäßige oder gesteuerte Verteilung des Erhitzungs- zerstört.

effekts auf das Material, das im Schacht bearbeitet 65 Eine Betriebsweise des Ofens gemäß der Erfinwird, erzielt. Durch die vorliegende Erfindung wer- dung ist in F i g. 4 erläutert. Bei der gezeigten Beden die Schwierigkeiten gelöst, die durch eine un- triebsweise wird Brennstoff durch die Brenner 12 gleichmäßige oder ungesteuerte Erhitzung gemäß 13, 14, 15 und 16 mit gleichen Geschwindigkeitet

eingeführt, während durch die Brenner 11 und 17 kein Brennstoff eingeführt wird. Nachdem der Ofen auf diese Weise eine bestimmte Zeit lang betrieben worden ist, wird Brennstoff durch den Brenner 11 zugeführt, und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit wie zu den anderen beschickten Brennern, und außerdem wird die Brennstoffzufuhr durch den Brenner 16 unterbrochen. Nach einem gleichen Zeitintervall wird Brennstoff durch den Brenner 17 eingeführt, wobei der Brenner 15 abgeschaltet wird. Die Regelung der Brennstoffzuführung in dieser Weise wird fortgesetzt, so daß jedes Paar benachbarter Brenner nacheinander abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die Form der Flammenfronten kontinuierlich verändert, was zur Folge hat, daß der Kalkslein gleichmäßiger kalziniert wird und voreilender Ver-

schleiß der feuerfesten Auskleidung an bestimmter Steilen vermindert wird. Die oben beschriebene Bctriebsabfolge ergibt eine kontinuierliche Rotation de; Gasströmungsschemas rund um den Ofen in einci Richtung. Eine weitere Betriebsabfolge ist in Tabelle I angegeben.

Tn F i g. 5 ist eine andere Betriebsweise gezeigt, die ähnliche Vorteile ergibt. In diesem Fall wird durc! die Brennerll und 12 kein Brennstoff zugeführt während Brennstoff durch die Brenner 14, 15 und Ii mit der vollen Geschwindigkeit zugeführt wird unc Brennstoff durch die Brenner 13 und 17 mit einei verminderten Geschwindigkeit zugeführt wird. Nacl· einer geeigneten Zeitdauer wird das Beschickungsschema gemäß dem in Tabelle H gezeigten Zyklus verändert.

Tabelle I

Schema

Brenner
11 12

15 16

17

Tabelle II

Schema

X	X	F	F	F	F	F	1
F	F	F	X	X	F	F	2
X	F	F	F	F	F	X	3
F	F	X	X	F	F	F	4
F	F	F	F	F	X	X	5
F	X	X	F	F	F	F	6
F	F	F	F	X	X	F	7

Brenner
11 12

13 14 15 16

X R

17

F	F	R	X	X	R	F
X	R	F	F	F	R	X
F	R	X	X	R	F	F
R	F	F	F	R	X	X
R	X	X	R	F	F	F

X R

X = es wird kein Brennstoff zugeführt.

R = Brennstoff wird mit verringerter Geschwindigkeit zugeführt.

F = Brennstoff wird mit der vollen Geschwindigkeit zugeführt.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Veränderung des Schemas der Strömung der Gase durch zyklische Veränderung des durch die Brennstoffzuführöffnung zugeführteti Brennstoffs erreicht, wodurch eine zyklische Veränderung der Form der Flammenfronten erzielt wird.

Eine erfindungsgemäße Betriebsweise, bei welcher eine Kombination der oben beschriebenen Techniken zur Verwendung gelangt, wird nunmehr an Hand von F i g. 6 beschrieben. Die Bezugszeichen 2 bis 6 besitzen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1. Zusätzlich weist der Kalkofen von F i g. 6 folgendes auf:

Eine Reihe von 6 öffnungen an der Höhe A zum Abzug von heißer Verbrennungsluft, die durch die Kühlzone im Ofen nach oben steigt.

Jeweils eine Reihe von 6 Brennern (Eintrittsöffnungen) an der Höhe B und an der Höhe D.

Jeweils eine Reihe von 6 Eintrittsöffnungen an der Höhe C und an der Höhe E zur Einführung von Luft, die. durch die Öffnungen an der Höhe A abgezogen worden ist.

Eine Reihe von 6 Austrittsöffnungen an de Höhe G (über der Erhitzungszone) zum Abzui von heißem Gas.

Eine Reihe von 6 Eintrittsöffnungen an de Höhe F (in der Erhitzungszone) für die Wieder einführung von heißem Gas, das an der Höhe C abgezogen worden ist.

Eine Reihe von 6 Austrittsöffnungen an de Höhe H zum Abzug von Abgasen aus dem Ofen

Die Öffnungen in einer jeden Reihe sind symme trisch um den Ofen angeordnet. Außerdem ist ein jede öffnung direkt über und/oder unter der ent sprechenden öffnung bzw. den entsprechende! Öffnungen in der benachbarten Reihe bzw. in dei benachbarten Reihen angeordnet. Durch die Bren ner kann heißes Gas, gasförmiger Brennstoff ode flüssiger Brennstoff in den Schacht eingeführt wer den.

Eine Betriebsabfolge für diesen Ofen ist in de folgenden Tabelle III gezeigt.

Tabelle III

Zykluszeit eines Zyklus: 30 Minuten

Schema

Reihe

Lage 1

1	*A, D, E, F*	X	X	X	O	O	O
	*B, C, G, H*	O	O	O	X	X	X
2	*A, D, E, F*	O	O	X	X	X	O
	B, C, G, H	X	X	O	O	O	X
3	*A, D, E, F*	X	X	O	O	O	X
	*B, C, G, H*	O	O	X	X	X	O
4	*A, D, E, F*	O	X	X	X	O	O
	*B, C, G, H*	X	O	O	O	X	X
5	*A, D, E, F*	X	O	O	O	X	X
	*B, C, G, H*	O	X	X	X	O	O
6	*A, D, E, F*	X	X	X	O	O	O
	*B, C, G, H*	O	O	O	X	X	X
7	*A, D, E, F*	O	O	O	X	X	X
	*B, C, G, H*	X	X	X	O	O	O
8	*A, D, E, F*	X	X	O	O	O	X
	*B, C, G, H*	O	O	X	X	X	O
9	*A, D, E, F*	O	O	X	X	X	O
	*B, C, G, H*	X	X	O	O	O	X
10	*A, D, E, F*	X	O	O	O	X	X
	*B, C, G, H*	O	X	X	X	O	O
11	*A, D, E, F*	O	X	X	X	O	O
	*B, C, G, H*	X	O	O	O	X	X
12	*A, D, E, F*	O	O	O	X	X	X
	*B, C, G, H*	X	X	X	O	O	O
O =	■■ öffnung offen.
X =	^: öffnung geschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnvmgen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Wärmebehandlung von Gut, der mehrere in mindestens einer Ebene in den Schachtwänden angeordnete Brenner-, Brennluft-/Sauerstoff-, Gasabzugs- und/oder Abgaseinführungsdüsen besitzt, bei dem die Zufuhr zu den Brennerdüsen in einer vorbestimmten Abfolge verändert wird, während die allgemeine Strömungsrichtung der Gase unverändert bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsschema der Gase durch eine sich überlagernde Abfolge von Änderungen in (a) dem Schema des Abzugs von Gasen aus dem Schacht und/oder (b) dem Zufuhrschema von Verbrennungsluft/Sauerstoff zu den Düsen verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Änderungszyklus zwischen ao 5 Minuten und 2 Stunden dauert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsdauer einer jeden gleichbleibenden Arbeitsweise im Zyklus im Bereich von 1 bis 10 Minuten liegt.