DE2626165A1

DE2626165A1 - PROCESS FOR BURNING OR SINTERING BULK MATERIAL IN THE SHAFT FURNACE

Info

Publication number: DE2626165A1
Application number: DE19762626165
Authority: DE
Inventors: Ruediger Peil
Original assignee: Oetelshofen & Co Kabel
Current assignee: Oetelshofen & Co Kabel
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2316200B3; BE843188A; FR2316200A1

Description

Anmelder: Kalkwerke H. Oetelshofen & Co KG, 56 Wuppertal 17, Schöllerweg 68 Applicant: Kalkwerke H. Oetelshofen & Co KG, 56 Wuppertal 17, Schöllerweg 68

Verfahren zum Brennen oder Sintern von Schüttgut im Schachtofen.Process for firing or sintering bulk material in a shaft furnace.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen oder Sintern von stückigem oder körnigem Schüttgut, insbesondere von Kalkstein, Dolomit oder Magnesit im Schachtofen, wobei das Schüttgut und die für die Deckung eines Teils des Wärmebedarfs verwendeten kohlenstoffhaltigen festen Brennstoffe an der Gicht und Luft an der Austragsstelle eingeführt werden.The invention relates to a method for firing or sintering lumpy or granular bulk material, in particular of limestone, dolomite or magnesite in the shaft furnace, the bulk material and the covering a part the heat demand used carbonaceous solid fuels at the top and air at the discharge point to be introduced.

Es ist bekannt, Schüttgut im. Schachtofen zu brennen oder zu sintern, wobei der erforderliche Wärmebedarf durch kohlenstoffhaltige feste Brennstoffe gedeckt wird. Derartige Brennstoffe sind vorzugsweise Koks und/oder Kohle, die auch im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden. Es ist weiterhin bekannt, diese festen Brennstoffe ganz oder teilweise durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere schweres Heizöl oder Erdgas, zu ersetzen. Bei der Verwendung von festen Brennstoffen werden diese mit dem zu brennenden Schüttgut möglichst gleichmäßig vermischt und an der Gicht in den Schachtofen eingeführt. Da der Koks ein ganz wesentlicher Kostenfaktor ist, besteht ein groi3es Bedürfnis danach, diesen möglichstIt is known to be in bulk. To burn shaft furnace or to sinter, whereby the necessary heat demand through carbonaceous solid fuel is covered. Such fuels are preferably coke and / or coal, which are also preferred for the purposes of the present invention. It is also known these solid fuels to be replaced in whole or in part by liquid or gaseous fuels, in particular heavy fuel oil or natural gas. When using solid fuels, these are as even as possible with the bulk material to be burned mixed and introduced into the shaft furnace at the gout. Because the coke is a very important cost factor there is a great need to do this as possible

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weitgehend durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe wielargely by liquid or gaseous fuels such as

zu
Heizöl oder Erdgas/ersetzen. Diese Brennstoffe können jedoch nicht mit dem Schüttgut vermischt an der Gicht in den Ofen eingeführt werden. Es wird deshalb in der Regel so gearbeitet, daß das Brenngas oder der flüssige Brennstoff, in der Regel nach Vergasung, mit der für eine Verbrennung erforderlichen Luftmenge vermischt über Zentralbrenner oder am Umfang des Schachtes mittels Brennern und Brennkammern in die Gutsäule eingeleitet wird. Bei diesem Verfahren kann jedoch ein Hartbrennen durch Überhitzung des Brenngutes in der Nähe der Brenn und ein sogenanntes "Schiefbrennen" nicht verhindert werden. to
Fuel oil or natural gas / replace. However, these fuels cannot be mixed with the bulk material and introduced into the furnace at the furnace. It is therefore usually worked in such a way that the fuel gas or the liquid fuel, usually after gasification, is mixed with the amount of air required for combustion via a central burner or at the circumference of the shaft by means of burners and combustion chambers. With this method, however, hard firing due to overheating of the items to be fired in the vicinity of the firing and so-called "oblique firing" cannot be prevented.

Um das "Schiefbrennen" zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, einen Teil der für die Verbrennung erforderlichen Luft außerhalb des Ofenschachts mittels einer in diesem Luftstrom brennenden Flamme zu erwärmen und unmittelbar oberhalb der Kühlzone am Umfang des Schachtes in die Gutsäule einzuleiten. Die so einströmende Luft ist aufgrund des Gehaltes an Abgasen der Erwärmungsflammen sauerstoffarm und verzögert deshalb die Koks verbrennung in der Nähe der Einleitungsstellen. Nach diesem Verfahren wird jedoch ausschließlich oder zumindest ganz überwiegend Koks zur Deckung des Wärmebedarfs verwendet, und das Bedürfnis, diesen Koks möglichst weitgehend durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe zu ersetzen, wird nicht befriedigt (DT-AS 1 178 768).In order to avoid the "skewed burning", it has been suggested a part of the air required for the combustion outside the furnace shaft by means of an air burning in this air stream To heat the flame and to introduce it into the column of goods immediately above the cooling zone on the circumference of the shaft. the Air flowing in in this way is low in oxygen due to the content of exhaust gases from the heating flames and therefore delays the coke burn near the discharge points. According to this procedure, however, is exclusively or at least predominantly Coke is used to meet the heat demand, and the need to use liquid as much as possible of this coke or to replace gaseous fuels is not satisfied (DT-AS 1 178 768).

Wenn man die festen Brennstoffe durch flüssige und gasförmige Brennstoffe ersetzt, könnten diese sich praktisch nur über Außenbrenner in den Schachtofen einblasen lassen, wobei es in der Randzone zu dem bereits oben erwähnten Hartbrand kommt, während in der Kernzone der Ofenfüllung eine ausreichende Entsäuerung nicht eintritt. Wenn mit einem Zentralbrenner gearbeitet wird, muß bei einer eventuell notwendigen Reparatur der gesamte Ofen stillgesetzt und geleert werden. Bei Einsatz von Seitenbrennern ist vorgeschlagen worden, infolge der begrenzten Eindringtiefe der flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoffe die festenIf you replace the solid fuels with liquid and gaseous fuels, these could practically only be over Let the external burner blow into the shaft furnace, whereby the above-mentioned hard fire occurs in the edge zone, while adequate deacidification does not occur in the core zone of the furnace filling. When working with a central burner If repairs are necessary, the entire furnace must be shut down and emptied. When used of side burners has been suggested due to the limited Penetration depth of the liquid or gaseous Fuels the solid

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Brennstoffe von der Gicht her nur in der Kernzone dem Schüttgut zuzusetzen (DT-OS 1 558 050). Es ist offensichtlich, daß eine sorgfältige örtlich begrenzte Vermischung des festen Brennstoffes mit dem Schüttgut und deren Einführung von der Gicht her praktisch nicht durchführbar ist. Außerdem werden die Überhitzungen in der Nähe der Brenner dadurch nicht vermieden. Um diese Nachteile zu vermeiden, sind über verschiedene Ebenen angeordnete Brenner vorgeschlagen worden, die taktweise brennen, sogenannte Impulsbrenner (DT-OS 2 013 889 und 2 021 860). Auch dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet, ein gleichmäßiges Temperaturprofil über den gesamten Ofenquerschnitt zu erreichen. Allen diesen Verfahren, die unter Verwendung von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen arbeiten, ist gemeinsam, daß diese Brennstoffe mit einer für die Verbrennung ausreichenden Menge Luft vermischt und über Brenner in den Ofen eingeleitet werden. Die örtlichen Überhitzungen und das örtliche Hartbrennen können deshalb nicht vollständig vermieden werden.Only add fuels from the top to the bulk material in the core zone (DT-OS 1 558 050). It is obvious, that a careful localized mixing of the solid fuel with the bulk material and their introduction from the point of view of gout is not practically feasible. Also, the overheating will be close to the This does not avoid the burner. In order to avoid these disadvantages, different levels are arranged Burners have been proposed that burn cyclically, so-called pulse burners (DT-OS 2 013 889 and 2 021 860). However, this method is also not suitable for a uniform temperature profile over the entire furnace cross-section to reach. All of these processes that use liquid and / or gaseous fuels work, has in common that these fuels are mixed with a sufficient amount of air for combustion and be introduced into the furnace via a burner. The local overheating and local hard burning can therefore cannot be completely avoided.

Es ist weiterhin bekannt, einen kleineren Teil der flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe neben der Einführung über Brennstoffbrenner in die Brennzone einzuführen (DT-OS 2 429 677). Auch dadurch können aber die Nachteile der Brennstoffbrenner nicht vermieden werden. Weiterhin ist es bekannt, Abgas mit kaltem Brenngas zu vermischen und in die Brennzone des Schachtofens einzuleiten. Auch hierbei tritt aber sofort beim Einleiten in die Brennzone eine brennerartige Verbrennung ein, so daß örtliche Überhitzunger und dadurch bedingtes Hartbrennen nicht zu vermeiden sind (DT-PS 944 479).It is also known to introduce a smaller part of liquid or gaseous fuels in addition to it to be introduced into the combustion zone via a fuel burner (DT-OS 2 429 677). However, this can also reduce the disadvantages of the Fuel burners cannot be avoided. Furthermore is it is known to mix exhaust gas with cold fuel gas and to introduce it into the combustion zone of the shaft furnace. Here too however, a burner-like combustion occurs immediately when it is introduced into the combustion zone, so that local overheating and the resulting hard burning cannot be avoided (DT-PS 944 479).

Die DT-AS 1 955 499 geht von einem Verfahren aus, bei dem an der Austragstelle des Ofens Verbrennungsluft und gasförmiger Brennstoff in einem solchen Mischungsverhält-DT-AS 1 955 499 is based on a process in which combustion air and gaseous fuel in such a mixing ratio

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nis eingeleitet wird, daß bei dem Eintritt in den Ofen keine Entzündung stattfindet. Da bei einem solchen Verfahren die Verbrennungszone sich nach unten auf den Boden des Ofens zubewegt (vergl. Spalte 4, Zeilen 63 bis 67 der DT-AS 1 955 499), muß die Luft kontinuierlich eingeleitet und der Brennstoff intermittierend mit dem Luftstrom vermischt werden. Abgesehen davon, daß durch das intermittierende Vermischen mit dem Brennstoff der Betrieb des Ofens außerordentlich kompliziert wird, da die Einblasbedingungen ständig wechseln, wird der Kalkstein und der Kale in der Feuerzone ständig wechselnden Bedingungen unterworfen, und das Temperaturprofil ändert sich aufgrund der intermittierenden Einspeisung von Brennstoff ständig im Ofen.nis is initiated that when entering the furnace no Inflammation is taking place. Because in such a process the combustion zone extends down to the bottom of the furnace moved closed (see. Column 4, lines 63 to 67 of DT-AS 1 955 499), the air must be continuously introduced and the fuel can be intermittently mixed with the air flow. Besides being intermittent Mixing with the fuel the operation of the furnace becomes extremely complicated because of the blowing conditions constantly changing, the limestone and kale in the fire zone are subjected to constantly changing conditions, and the temperature profile is constantly changing in the furnace due to the intermittent feeding of fuel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Schachtofen unter möglichst weitgehendem Ersatz der festen Brennstoffe, insbesondere Koks, durch gasförmige Brennstoffe, insbesondere Erdgas, derart zu betreiben, daß ein gleichmäßiges Temperaturprofil über den Querschnitt des Ofens erzielt und örtliche Überhitzungen und dadurch bedingtes Hartbrennen vermieden werden.The present invention is based on the object of providing a shaft furnace under the greatest possible extent Replacement of solid fuels, in particular coke, by gaseous fuels, in particular natural gas, in such a way operate that a uniform temperature profile is achieved over the cross section of the furnace and local overheating and the resulting hard burning can be avoided.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabenstellung überraschenderweise dadurch gelöst werden kann, daß beim Verfahren zum Brennen oder Sintern von Schüttgut im Schachtofen, wobei das Schüttgut und die für die Deckung eines Teils des Wärmebedarfs verwendeten kohlenstoffhaltigen festen Brennstoffe an der Gicht und Luft an der Austragsstelle eingeführt werden, derart gearbeitet wird, daß ein bei der Temperatur der Einspeisungsstelle nicht brennbares Gemisch aus Brenngas und Inertgas mindestens eine 5 % der Gesamthöhe des Ofenschaftes entsprechende Strecke unterhalb der Feuerzone am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitet wird.It has now been found that this object can be achieved, surprisingly, that in the process for burning or sintering bulk material in a shaft furnace, the bulk material and the carbonaceous solid fuels used to cover part of the heat requirement at the top and air at the discharge point are introduced, is carried out in such a way that a non-combustible mixture of fuel gas and inert gas at the temperature of the feed point is introduced into the column of goods below the fire zone on the circumference of the shaft at least a distance corresponding to 5% of the total height of the furnace shaft.

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Vorzugsweise wird das Gemisch aus Brenngas und Inertgas am Anfang der Kühlzone eingeleitet. Zweckmäßig erfolgt die Einleitung so weit unterhalb der Feuerzone, daß sich das Gemisch beim Aufsteigen im Schachtofen im Gegenstrom zu dem Schüttgut vor dem Erreichen der Feuerzone im wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Gutsäule verteilt. Dabei vermischt sich die am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitete Mischung aus Brenngas und Inertgas mit der Luft, die an der Austragsstelle eingeführt wird, und die im Gegenstrom zum Schüttgut im Schachtofen aufsteigt. Die Zusammensetzung des Gemisches aus Brenngas und Inertgas, das gemäß der Erfindung am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitet wird, ist derart, daß ein Entzünden an der Einleitungsstelle nicht erfolgt, und daß zunächst ein Vermischen mit der an der Austragsstelle eingeführten und im Schacht aufgestiegenen Luft eintritt. Auch hierbei erfolgt zunächst keine Entzündung des Gasgemisches, da die Einleitungsstellen ausreichend tief angeordnet und das Brenngas durch Inertgas abgemagert ist. Die Entzündung erfolgt vielmehr erst nach einer vollständigen Durchmischung von Brenngas, Inertgas und Luft bei Erreichen der Brennzone aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen, und aufgrund der eingetretenen gleichmäßigen Durchmischung des Gasgemisches erfolgt ein gleichmäßiges Abbrennen über den gesamten Querschnitt der Gutsäule Örtliche Überhitzungen treten dadurch nicht auf.The mixture of fuel gas and inert gas is preferred initiated at the beginning of the cooling zone. Appropriately, the introduction takes place so far below the fire zone that the Mixture when rising in the shaft furnace in countercurrent to the bulk material before reaching the fire zone essentially evenly distributed over the entire cross-section of the good column. This mixes the at the circumference of the Shaft introduced into the material column mixture of fuel gas and inert gas with the air introduced at the discharge point and which rises in countercurrent to the bulk material in the shaft furnace. The composition of the mixture Fuel gas and inert gas, which according to the invention is introduced into the material column at the circumference of the shaft, is such that ignition does not take place at the point of introduction, and that initially mixing with that at the point of discharge introduced air that has risen in the shaft enters. Again, there is initially no inflammation of the Gas mixture, as the inlet points are sufficiently deep arranged and the fuel gas is leaned by inert gas. Rather, the inflammation only occurs after a complete one Mixing of fuel gas, inert gas and air when reaching the combustion zone due to the prevailing there high temperatures, and due to the uniform mixing of the gas mixture that has occurred, uniformity takes place Burning over the entire cross-section of the column of goods. Local overheating does not occur as a result.

Übliche Schachtofen haben eine Höhe von etwa 20' bis 25 m und einen inneren lichten Durchmesser von etwa 4 m. Die angegebenen Daten beziehen sich auf einen solchen Ofen. Bei Verwendung von Öfen mit anderen Abmessungen und/oder in Abhängigkeit der Qualität des zu brennenden Kalksteines, der Menge der festen Brennstoffe, und der Korngröße des Kalksteines können sich Änderungen hinsichtlich der oben angegebenen bevorzugten Vierte ergeben. Die optimalen Werte können unter Berücksichtigung der Ausfülirunjc-i? Ir: der Easchirai-•bung und im Beispiel vom Fachmann durch wenige Versuche leicht festgestellt werden. - 6 -Usual shaft furnaces have a height of about 20 'to 25 m and an inner clear diameter of about 4 m. The data given relate to such a furnace. at Use of ovens with different dimensions and / or depending on the quality of the limestone to be burned The amount of solid fuel, and the grain size of the limestone, may vary from those given above preferred fourth result. The optimal values can be found, taking into account the details. Ir: the Easchirai exercise and can easily be determined in the example by a person skilled in the art through a few experiments. - 6 -

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Bei solchen Öfen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Gemisch aus Brenngas und Inertgas eine vorzugsweise mindestens 8 %, "besonders bevorzugt mindestens 10 %_t vorzugsweise höchstens 23 %, besonders bevorzugt höchstens 15 % der Gesamthöhe des Ofenschachtes entsprechende Strecke unterhalb der Feuerzone eingeleitet wird.In such furnaces, it has proved to be advantageous that the mixture of fuel gas and inert gas, a preferably at least 8%, "more preferably at least 10%, preferably _t at most 23%, particularly preferably at most 15% of the total height of the furnace shaft a distance corresponding initiated below the fire zone will.

Der Beginn der Feuerzone kann in üblicher Weise durch am Ofen angebrachte Thermoelemente festgestellt werden. Falls aus irgendvv'elchen Gründen die Feuerzone sich in unerwünschter Weise nach oben oder unten bewegen sollte, kann durch Steuerung insbesondere der Brenngaszufuhr erreicht werden, daß der Beginn der Feuerzone wieder an der gewünschten Höhe im Ofen liegt. Dieser Effekt kann auch dadurch erzielt werden, daß eine größere oder kleinere Menge Kaltluft eingeblasen wird. Durch Erhöhung der Kaltluftmenge wird die Feuerzone im Ofen nach oben bewegt.The beginning of the fire zone can be determined in the usual way by means of thermocouples attached to the furnace. If for whatever reason the fire zone turns into undesirable Should move up or down in a manner that can be achieved by controlling the fuel gas supply in particular, that the beginning of the fire zone is again at the desired height in the furnace. This effect can also be achieved thereby that a larger or smaller amount of cold air is blown in. By increasing the amount of cold air moves the fire zone up in the furnace.

Das Gemisch aus Brenngas und Inertgas ist vorzugsweise vorgewärmt, ehe es am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitet wird. Besonders vorteilhaft ist es, die Vorwärmung auf etwa die gleiche Temperatur vorzunehmen die das im Schachtofen aufsteigende Gasgemisch, das im wesentlichen aus der an der Austragsstelle eingeführten Luft besteht, an der Einleitungsstelle des Brenngas-Inertgas-Gemisches erreicht hat. Auf diese Weise wird eine schnelle und gleichmäßige Vermischung der verschiedenen Gase erreicht.The mixture of fuel gas and inert gas is preferably preheated before it enters the column of goods on the circumference of the shaft is initiated. It is particularly advantageous to preheat to approximately the same temperature as that in the Shaft furnace ascending gas mixture, which consists essentially of the air introduced at the discharge point, at the Has reached the point of introduction of the fuel gas-inert gas mixture. This way it will be quick and even Mixing of the different gases achieved.

Es ist möglich, dem Gemisch aus Brenngas und Inertgas, das am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitet wird, eine geringe Menge Luft beizumischen, oder ein Inertgas zu verwenden, das einen geringen Anteil Sauerstoff enthält. Auf jeden Fall darf der Sauerstoffgehalt des Gemisches aus Brenngas und Inertgas nicht so hoch sein, daß nach dem Einblasen in den Ofen unmittelbar eine Verbrennung erfolgt. In der Regel ist jedoch ein Zusatz von Sauerstoff (Luft) nicht erforder-It is possible to use the mixture of fuel gas and inert gas that is introduced into the material column at the circumference of the shaft, Mix in a small amount of air or use an inert gas that contains a small amount of oxygen. on In any case, the oxygen content of the mixture of fuel gas and inert gas must not be so high that after it has been blown in a combustion takes place immediately in the furnace. As a rule, however, the addition of oxygen (air) is not required.

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lieh und zur Vermeidung einer Komplizierung des Verfahrens auch nicht zweckmäßig. Wenn jedoch aufgrund irgendwelcher Umstände an der Austragsstelle nicht genügend Luft eingeführt worden ist oder wenn es erforderlich sein sollte, das Brenngas Inertgas-Gemisch zu kühlen, kann es mit einer geringen Menge Luft vermischt werden, die jedoch nicht über 5 Vol.%, vorzugsweise nicht über 2 Vol.%, bezogen auf das am Umfang des Schachts in die Gutsäule eingeleiteten Gasgemisches liegen sollte.borrowed and to avoid complicating the procedure not practical either. However, if, due to any circumstance, insufficient air is introduced at the discharge point or if it should be necessary to cool the fuel gas inert gas mixture, it can be done with a small amount Air are mixed, but not more than 5% by volume, preferably not more than 2% by volume, based on the gas mixture introduced into the material column at the circumference of the shaft should.

Andererseits ist es möglich, der an der Austragsstelle eingeleiteten Luft eine geringe zur Entzündung unterhalb der Brennzone nicht ausreichende Menge Brenngas beizumischen. Zweckmäßig ist es bei dieser Ausführungsform, daß die an der Austragstelle eingeleitete Luft mindestens etwa 2 Gew.%, vorzugsweise mindestens etwa 4 Ge\i.%, besonders bevorzugt mindestens etwa 5 Gew.%, höchstens aber 18 Gew.%, vorzugsweise höchstens 12 Gew.%, besonders bevorzugt höchstens 8 Gew.% Brenngas, bezogen auf den Gesamtwärmehaushalt des Ofens, beigemischt enthält. Bezogen auf die gesamte beim Betrieb des Ofens eingesetzte Menge an Brenngas wird zweckmäßig so gearbeitet, daß an der Austragstelle mindestens etwa 10 %_} vorzugsweise mindestens etwa 15 %, höchstens etwa · 30 %, vorzugsweise höchstens etwa 25 %, besonders bevorzugt etwa 20 % Brenngas der gesamten Brenngasmange eingeblasen wird.On the other hand, it is possible to add a small amount of fuel gas, which is insufficient for ignition below the combustion zone, to the air introduced at the discharge point. It is useful in this embodiment that the air introduced at the discharge point is at least about 2% by weight, preferably at least about 4 % by weight, particularly preferably at least about 5% by weight, but at most 18% by weight, preferably at most 12% by weight wt.%, particularly preferably at most 8 wt.% fuel gas contains, based on the total heat balance of the furnace, is added. Based on the whole during operation of the furnace amount of fuel gas used is worked suitably so that at the discharge location at least about _10%}, preferably at least about 15%, at most about · 30%, preferably at most about 25%, more preferably about 20% fuel gas the entire amount of fuel gas is blown in.

Das" Verhältnis zwischen Gasgemisch, das an der Austragstelle eingeblasen wird, und Gasgemisch, das gemäß der Erfindung unterhalb der Feuerzone am Umfang des Schachtes in die Gutsäule eingeleitet wird, liegt zweckmäßig so, daß an der Austragstelle 1,5 bis 9 mal, vorzugsweise mindestens etwa 6 mal und höchstens etwa 8 mal soviel Gasgemisch wie am Umfang des Ofens eingeleitet wird.The "ratio between the gas mixture that is blown in at the discharge point and the gas mixture that according to the invention is introduced below the fire zone on the circumference of the shaft in the Gutsäule, is appropriate so that on the Discharge point 1.5 to 9 times, preferably at least about 6 times and at most about 8 times as much gas mixture as on Scope of the furnace is initiated.

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In jedem Fall ist die insgesamt in denIn any case, the total is in the

Schachtofen eingeleitete Luftmenge bzw. Sauerstoffmenge so einzurichten, daß das den Schachtofen an der Gicht verlassende Abgas etwa 1 bis 5 Vol.%, vorzugsweise 2 bis 4 Vol.%, besonders bevorzugt etwa 3 Vol.?6 Sauerstoff enthält. Wie später noch im einzelnen dargelegt wird, kann dieses Abgas bevorzugt als Inertgas im Sinne-der Erfindung eingesetzt werden.Amount of air or amount of oxygen introduced in the shaft furnace to set up that the exhaust gas leaving the shaft furnace at the top is about 1 to 5% by volume, preferably 2 to 4% by volume, especially preferably contains about 3 vol. 6 oxygen. How later will be set out in detail below, this exhaust gas can preferably be used as an inert gas for the purposes of the invention.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zum Brennen oder Sintern von Schüttgut, insbesondere zum Brennen von carbonathaltigem Brenngut wie Kalkstein, Dolomit oder Magnesit eingesetzt werden. Es ist gemäß dem Verfahren der Erfindung möglich, die festen Brennstoffe bis auf einen Restanteil von 5 bis 30 %, wobei die untere Grenze vorzugsweise bei etwa 10 % und die obere Grenze bei etwa 20 % liegt, durch gasförmige Brennstoffe zu ersetzen. Als gasförmiger Brennstoff wird vorzugsweise Erdgas verwendet. Wie bereits ausgeführt, wird zur Vereinfachung des Verfahrens möglichst die gesamte für die Verbrennung aller Brennstoffe erforderliche Luft an der Austragsstelle eingeführt. Andererseits wird zweckmäßig am Umfang des Schachts nur ein Gemisch aus Brenngas und Inertgas eingeleitet. Die Steuerung und Regelung der Gasgemische ist dadurch sehr vereinfacht und verursacht keine praktischen Schwierigkeiten. Wesentlich ist, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung das Brenngas mit einer solchen Menge Inertgas vermischt ist, daß an der Einspeisungsstelle kein brennbares Gemisch vorliegt, und sich ein brennbares Gemisch beim Aufsteigen innerhalb der Gutsäule erst dort gebildet hat, wo aufgrund der in der Gutsäule herrschenden Temperatur ein gleichmäßiges Verbrennen beginnt. Wenn auch gemäß der Erfindung Erdgas als Brenngas bevorzugt wird, und zwar insbesondere deshalb, weil es bereits als Gas vorliegt und eine Vergasung nicht erforderlich ist, kann das Verfahren gemäß der Erfindung jedoch auch für andere gasförmige Brennstoffe oder flüssige Brennstoffe, wenn diese vergast und mit Inertgas vermischt werden, angewandt werden.The method according to the invention can be used for firing or sintering bulk material, in particular for firing carbonate-containing fuel such as limestone, dolomite or magnesite. According to the method of the invention, it is possible to replace the solid fuels with gaseous fuels except for a residual proportion of 5 to 30%, the lower limit preferably being about 10 % and the upper limit being about 20 %. Natural gas is preferably used as the gaseous fuel. As already stated, to simplify the process, if possible, all of the air required for the combustion of all fuels is introduced at the discharge point. On the other hand, only a mixture of fuel gas and inert gas is expediently introduced at the circumference of the shaft. The control and regulation of the gas mixtures is very simplified and does not cause any practical difficulties. It is essential that, according to the method according to the invention, the fuel gas is mixed with such an amount of inert gas that there is no combustible mixture at the feed point, and a combustible mixture has only formed when rising within the material column where due to the in the material column uniform burning begins at the prevailing temperature. Even if natural gas is preferred as the fuel gas according to the invention, in particular because it is already present as a gas and gasification is not required, the method according to the invention can also be used for other gaseous fuels or liquid fuels if they are gasified and with Inert gas are mixed, can be applied.

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Als Inertgas wird besonders bevorzugt verwendet das aus der Gicht des Schachtofens austretende Abgas. Es ist dabei zweckmäßig, daß das Abgas an der Gicht an mehreren Stellen ringförmig verteilt abgesaugt und über ein Rohrleitungssystem einer Zyklonanlage zugeführt wird. Dabei übernimmt das Rohrleitungssystem für die Absaugung der Abgase gleichzeitig die Funktion eines Gaskühlers, der das Gas auf eine Temperatur von beispielsweise etwa 120 bis 150°C abkühlt. Nach dem Durchgang durch die Zyklonanlage, wo die Grobteile abgeschieden werden, wird das Abgas über ein Gebläse einer Filteranlage zugeführt. Das nach der Filteranlage erhaltene gereinigte, inerte Abgas wird nun in einer Gasmischeinrichtung mit dem Brenngas, vorzugsweise Inertgas, vermischt, und über eine Ringleitung in den Schachtofen gedruckt. Die Einführung des Gasgemisches in den Schachtofen erfolgt über den Umfang verteilt durch eine geeignete Anzahl von Düsen. Hierbei handelt es sich aber im Gegensatz zum Stand der Technik nicht um Brenner, sondern um Einleitungsdüsen für ein nicht-brennbares und an der Eintritt stelle nicht entflammbares Gasgemisch. Das sauerstoffarme Abgas erlaubt es, eine sehr hohe Erdgasmenge im Gemisch mit dem Abgas in den Ofen einzuleiten, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich ein explosives Gasgemisch bildet.The exhaust gas emerging from the top of the shaft furnace is particularly preferably used as the inert gas. It is useful to that the exhaust gas is sucked off at several points distributed in a ring and through a pipeline system is fed to a cyclone system. At the same time, the pipeline system for extracting the exhaust gases takes over the Function of a gas cooler that cools the gas to a temperature of, for example, about 120 to 150 ° C. After the passage through the cyclone system, where the coarse particles are separated, the exhaust gas is fed to a filter system via a fan. The cleaned, inert exhaust gas obtained after the filter system is now mixed with the fuel gas, preferably in a gas mixing device Inert gas, mixed, and fed into the shaft furnace via a ring line. The introduction of the gas mixture in the shaft furnace is distributed over the circumference through a suitable number of nozzles. But this is in the In contrast to the state of the art, it is not about burners, but about inlet nozzles for a non-combustible and at the inlet provide a non-flammable gas mixture. The low-oxygen exhaust gas allows a very high amount of natural gas to be mixed with to introduce the exhaust gas into the furnace without the risk of an explosive gas mixture being formed.

Es ist möglich, wenn auch in der Regel nicht erforderlich, mehrere übereinander angeordnete Ringleitungen und Einspeisungsdüsen anzuordnen.It is possible, although usually not necessary, to have several ring lines and feed nozzles arranged one above the other to arrange.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, Schachtofen auch mit größten Durchmessern einwandfrei zu betreiben.The method according to the invention enables shaft furnaces to be operated properly even with the largest diameters.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es also in einfacher Weise bei einem mit Koks und/oder Kohle befeuerten Schachtofen den festen Brennstoff weitgehend durch Brenngas wie Erdgas zu vermischen, wobei keine Überhitzung desThe method according to the invention thus makes it possible in a simple manner in the case of a coke and / or coal-fired one Shaft furnace the solid fuel largely by fuel gas how to mix natural gas, with no overheating of the

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Brenngutes im Schachtofen stattfindet. Bestehende mit Koks und/oder Kohle befeuerte Schachtofen können in einfacher Weise zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung umgebaut werden-r Wartungsintensive und betriebsanfällige Brenner werden vermieden. Die Steuerung der eingespeisten Mengen an Luft, Brenngas und Inertgas kann in einfacher V/eise durch übliche Meß- und Regelgeräte erfolgen. Das Brenngut wird in außerordentlich gleichmäßige! Qualität erhalten. Die Wärmebilanz ist günstig, u.a. durch Ausnutzung eines Teils des Abgases.The material to be fired takes place in the shaft furnace. Existing shaft furnaces fired with coke and / or coal can work in simpler Way to carry out the method according to the invention be rebuilt-r maintenance-intensive and operation-prone Burners are avoided. The amount of air, fuel gas and inert gas fed in can be controlled can be done in a simple manner by means of conventional measuring and control devices. The material to be fired is extremely even! Maintain quality. The heat balance is favorable, e.g. by utilizing part of the exhaust gas.

Example:

Ein üblicher Schachtofen mit einem inneren Durchmesser von etwa 3,9 m und einer Schachthöhe von etwa 23 m wird mit Kalkstein von einer Korngröße 90 bis 150 min beschickt. Die Leistung des Ofens beträgt etwa 150 tato (to pro Tag) Kalk (gebrannt).A common shaft furnace with an inner diameter of about 3.9 m and a shaft height of about 23 m is used charged with limestone with a grain size of 90 to 150 min. The kiln's output is around 150 tpd (to per day) of lime (burnt).

Der Wärmehaushalt des Ofens wird zu den folgenden Anteilen bestritten:The heat balance of the furnace is contested in the following proportions:

Etwa 48 % ErdgasAbout 48 % natural gas

etwa 32 % Kohleabout 32 % coal

etwa 20 about 20 % % Kokscoke

100 % 100 %

Die festen Brennstoffe (Kohle und Koks) werden mit dem Kalkstein vermischt, und mit dieser Mischung wird der Ofen an der Gicht beschickt.The solid fuels (coal and coke) are mixed with the limestone, and with this mixture becomes the Furnace charged at the gout.

An der Austrittsstelle des Kalkes am Ofen wird ein Gemisch aus etwa 4300 Nm /h und 95 Nm /h Erdgas eingeblasen. Außerdem wird über ein seitliches Zusatzgebläse unmittelbar über der Austrittstelle des Kalkes zusätzlich Frischluft in einer Menge von etwa 2000 ITm^/h eingeblasen.A mixture of around 4300 Nm / h and 95 Nm / h natural gas is blown in at the exit point of the lime at the kiln. aside from that additional fresh air is drawn in via an additional fan at the side directly above the point where the lime is discharged a quantity of about 2000 ITm ^ / h.

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In einer Höhe von etwa 4,15 πι über dem Betonsockel des Ofens (diese Höhe entspricht etwa 18 % der Gesamthöhe des Ofens vom Schachtbeginn gemessen), wird über 10 Öffnungen, die ringförmig durch die Ofenwand führen und etwa an der Innenseite der Ausmauerung enden, ein (gegebenenfalls vorgewärmtes)" Gemisch aus/300 Nm /h Erdgas und etwa 480 Nm /h Inertgas (Abgas) eingeblasen. Das Mischgas aus Erdgas und Inertgas hat etwa die folgende Zusammensetzung;At a height of about 4.15 πι above the concrete base of the Furnace (this height corresponds to about 18% of the total height of the furnace measured from the start of the shaft), is made via 10 openings, which lead in a ring through the furnace wall and end roughly on the inside of the brickwork (if necessary preheated) "mixture of / 300 Nm / h natural gas and about 480 Nm / h inert gas (exhaust gas) blown in. The mixed gas is blown out Natural gas and inert gas have approximately the following composition;

co₂ co ₂ 26,226.2 Volumen^Volume ^ °2° 2 0,10.1 Volumen^Volume ^ COCO 1,21.2 Volumen^Volume ^ H₂ H ₂ 1,21.2 Volumen^Volume ^ CH₄ CH ₄ 22,522.5 Volumen^Volume ^ N₂ N ₂ 48,848.8 Volumen^Volume ^

100,0100.0

An dieser Stelle erfolgt noch keine Entzündung des eingeführten Gases, da die Temperatur im Ofen zu niedrig liegt und die Vermischung des Brenngases mit dem an der Austritsstelle eingeblasenen Luftsauerstoff noch nicht in ausreichendem Maße stattgefunden hat.At this point there is no ignition of the gas introduced because the temperature in the furnace is too low and the mixing of the fuel gas with the atmospheric oxygen blown in at the exit point has not yet started has taken place to a sufficient extent.

Der Beginn der Feuerzone liegt etwa 2,5 m über der Einspeisungsstelle, d.h. insgesamt etwa 6,7 m über dem Betonsockel (Schachtbeginn). Durch Thermoelemente wird der Beginn der Feuerzone festgestellt. Falls aus irgendwelchen Gründen die Feuerzone in unerwünschter Weise nach unten sinken und zu nahe an die Einspeisungsstelle kommen sollte, kann durch Drosselung der Gaszufuhr erreicht werden, daß der Beginn der Feuerzone wieder nach oben zur gewünschten Höhe ansteigt. Dieser Effekt kann auch dadurch erzieltThe start of the fire zone is about 2.5 m above the feed point, i.e. a total of about 6.7 m above the concrete base (start of the shaft). Thermocouples make the Beginning of the fire zone detected. If for any reason the fire zone is undesirably downward should sink and come too close to the feed point, that can be achieved by throttling the gas supply the beginning of the fire zone rises again to the desired height. This effect can also be achieved thereby

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werden, daß eine größere Menge Kaltluft eingeblasen wird. Jedenfalls erfolgt die Steuerung derart, daß soweit unterhalb der Feuerzone eingeleitet wird, das Luft, Brenngas und Inertgas sich im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Ofens gleichmäßig derart vermischen, daß erst am Beginn der Feuerzone das Gemisch zu brennen beginnt.be that a larger amount of cold air is blown. In any case, the control takes place in such a way that as far below the fire zone is introduced, the air, fuel gas and inert gas are essentially over the entire cross-section Mix evenly in the furnace so that the mixture only starts to burn at the beginning of the fire zone.

Der gebrannte Kalk hat ausgezeichnete Eigenschaften, der Gehalt an ReSt-CO₂ beträgt etwa 1,2 Gew.%; der ¥ert ty „ο nach der Grobkornnaßlöschkurve beträgt etwa 5,3 Minuten (bestimmt nach der Prüfvorschrift Arbeitsblatt Nr. 5 des Bundesverbandes der Deutschen Kalkindustrie).The quick lime has excellent properties, the ReSt-CO ₂ content is about 1.2% by weight; the ¥ ert ty „o according to the coarse grain wet extinguishing curve is about 5.3 minutes (determined according to the test specification worksheet no. 5 of the Federal Association of the German Lime Industry).

/Patentansprüche:/ Claims:

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Claims

T 50 367 Applicant: Kalkwerke H. Oetelshofen & Co KG 26 2616 5 Claims: * ^ **

1. A method for firing or sintering bulk material in a shaft furnace, wherein the bulk material and the carbonaceous solid fuels used to cover part of the heat requirement are introduced at the top and air at the discharge point, characterized in that one at the temperature of the feed point is not combustible mixture of fuel gas and inert gas at least a distance corresponding to 5% of the total height of the furnace shaft below the fire zone on the circumference of the shaft ii the column of goods is introduced.

■ "• o ^v

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of fuel gas and inert gas is introduced at the beginning of the cooling zone.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized. characterized in that the mixture of fuel gas and inert gas so / eit is initiated below the fire zone that it is when ascending before reaching the Fire zone distributed essentially evenly over the entire cross-section of the column of goods.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mixture of fuel gas and inert gas a preferably at least 8 % _f particularly preferably at least 10 % _t preferably at most 25 % _t "particularly preferably at most 15 % of the total height of the furnace shaft corresponding distance is initiated below the fire zone.

5. The method .nach one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the mixture of fuel gas and inert gas is preheated.

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6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the gas mixture introduced at the circumference of the shaft has approximately the same temperature as the gas mixture in the shaft furnace at the point of introduction.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the mixture of fuel gas and inert gas contains a small amount of air that is not sufficient to ignite the mixture.

8. The method according to any one of claims 1 to 7 _f thereby

characterized in that the air introduced at the discharge point is at least about 2% by weight , preferably at least about 4% by weight , particularly preferably at least about 5% by weight. Yes. but not more than 13% by weight, preferably not more than 12% by weight, particularly preferably not more than 8% by weight of fuel gas, based on the total heat balance of the furnace.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at the discharge location is at least about 10%, preferably at least about 15%, at most about 30 ⁰ A, preferably not more than about 25% of _f more preferably about 20% fuel gas to the total amount of fuel gas is blown in.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at the discharge point 1.5 to 9 times, preferably at least about 6 times and at most about ' 8 times as much gas mixture as is introduced at the periphery of the furnace.

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