-
Verfahren zum Betrieb eines mit einer Feuerung zur
-
Aufspaltung von Altreifen verbundenen Kalkschachtofens Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalkstein und/oder ähnlichem karbonatischem
Gestein in einem Schachtofen, wobei die zum Brennen erforderliche Energie ganz oder
teilweise aus Altreifen gewonnen wird.
-
Es ist bereits bekannt, Kalkstein in Schachtöfen mit beigeordnetem
Gaserzeuger zu brennen. So beschreibt bereits Block (Das Kalkbrennen", 1924, Seiten
20, 21, 146, 170) Kalkschachtöfen, die mit Generatoren ausgerüstet sind, in welchen
feste oder gasförmige Brennstoffe ganz oder teilweise verbrannt und dann die heißen
Gase dem Kalkschachtofen zugeführt werden, in dem gegebenenfalls mittels der von
unten aufsteigenden Kalkkühlluft ihre Restverbrennung erfolgt.
-
In der DT-PS 331 833 wird ein mit besonderen Gaserzeugern ausgestatteter
Schachtofen erwähnt, bei dem zunächst Kühlluft aus dem
Schachtofen
abgezogen und noch außerhalb des Ofens mit den Heizgasen zusammengeführt wird.
-
Ein Verbundsystem "Gaserzeuger und Schachtöfen" wird in DT-PS 952
784 beschrieben. Dabei wird ebenfalls Kühlluft der unteren Zone des Schachtofens
entnommen und direkt dem Generator zugeführt. Außerdem wird Abgas des Kalkschachtofens
zur Vorwärmung der restlichen, von außen zuzuführenden Verbrennungsluft herangezogen
und diese im oberen Teil der Kalkbrennzone zum Ausbrennen des restlichen Generatorgases
benützt.
-
Abweichend davon bietet die DAS 1 071 57O eine Variante an, bei der
die Gesamt luft für Ofen und Generator von unten in die Kühlzone eingeführt, ein
Teil der vorgewärmten Luft dann 0 abgezogen und teils mit 900 C heißem Abgas des
Ofens vermischt dem Gaserzeuger, teils aber der Kalkbrennzone direkt zugeführt wird.
-
Diese vorgenannten Verfahren wurden teilweise auch in die Praxis umgesetzt,
wobei sich jedoch Nachteile zeigten, wie z.B. Erzielung nur ungleich- oder totgebrannten
Kalkes, hohe Wärmekosten, aufwendige Vorrichtungen zur Gasführung oder hohe Betriebskosten
infolge extremer Beanspruchung von Feuerfestmaterial-.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zu schaffen, welches die angeführten Nachteile vermeidet und in einem Schachtofen
mit einem außerhalb angeordneten Feuerungsraum einen gleichmäßig gargebrannten Kalk
zu gewinnen gestattet und auf aufwendige Vorrichtungen wie z.B. Kühlluft- oder Abgasabzugsvorrichtungen
mit Wiedereinführungsvorrichtungen zum Ofen oder Generator nicht unbedingt
angewiesen
ist. Das Feuerfestmaterial der Ofenauskleidung soll durch nicht zu hohe Temperaturen
geschont werden. Die Brennstoffkosten sollen durch Einsatz eines geeigneten Abfallmaterials
niedrig gehalten werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Brennstoff
Altreifengummi verwendet, dieser in einer außerhalb des Ofens gelegenen Feuerungskammer
unter Luftmangel thermisch zersetzt wird, die Zersetzungsprodukte in den unteren
Teil der Brennzone des Schachtofens eingeführt und mit der Unterluft des Schachtofens
nachverbrannt werden. Der Luftfaktor kann zwischen etwa 0,2 und 0,6 liegen, vorzugsweise
zwischen 0,3 und 0,5. Unter Luftfaktor wird hier das Verhältnis von tatsächlich
zugeftihrter Luftmenge zur theoretisch für eine vollständige Verbrennung erforderliche
Luft menge verstanden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar sowohl an Schachtöfen
großen Durchmessers, auch an solchen, deren Zentrum ganz oder teilweise mit festen
Brennstoffen beschickt wird, die von oben zusammen mit dem Kalkstein aufgegeben
werden, als auch an solchen, die im Zentrum mit Verdrängunqskörpern (z.B.
-
Innenzylindern) ausgestattet sind. Die Ileizenergie kann sowohl über
eine als auch über mehrere Ebenen, insbesondere zwei Ebenen, über Ringleitungen
dem Schachtofen zugeführt werden.
-
Eine Anwendung der aus anderen Industriezweigen bereits bekannten
Methoden zur Verbrennung der Reifen schien wegen der hier vorliegenden besonderen
Verhältnisse auf den Betrieb von Kalkschachtöfen, die bestimmte Luftmengen zur Kalkkühlung
benötigen, ausgeschlossen. Da nämlich bei den bekannten
Verfahren
ein Luftfaktor von mindestens 2,0 als notwendig erachtet wurde, wären die Luft-
bzw. Abgasmengenverhältnisse unbeherrschbar geworden und eine enorme Steigerung
des Wärmeverbrauchs zu erwarten gewesen.
-
Nach dem bisherigen Stand der Technik war nicht vorauszusehen, daß
die erfindungsgemäße Verfahrensweise, die als "Halbpyrolyse" oder "Halbverbrennung"
bezeichnet werden kann, in Verbindung mit einem Kalkschachtofen eine brauchbare
Lösung sowohl zum ökonomischen Brennen des Kalksteins darstellt als auch zur Entsorgung
von Altgummi beiträgt und damit eine brauchbare Umweltschutzmaßnahme bedeutet.
-
Hierbei mußte mit der Gewohnheit gebrochen werden, den festen Brennstoff
"Reifengummi" wie andere feste Brennstoffe zu betrachten, beispielsweise wie Koks,
der im fleizwert vergleichbar ist.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Hauptbestandteile
von Reifengummi als zwei verschiedene Brennstoffe reagieren, nämlich einerseits
als echter Festbrennstoff Ruß, andererseits als depolimerisierter Kohlenwasserstoff,
wobei etwa ein Verhältnis von 1:1 vorliegt.
-
Die erfindungsgemäße unvollständige Verbrennung der Altreifen liefert
bei einem unterstöchiometrischen Luftverhältnis 0 von = 0,3 bis 0,5 ein Brenngas
von 1300 bis 1400 C, das in die Brennzone des Schachtofens eingeleitet wird. Durch
das Zusammentreffen dieses Gases mit auf ca. 9000C vorgewärmter Kühlluft aus der
Kühlzone des Ofens, kommt es in der Brennzone zur Nachverbrennung mit einer weiteren
Temperaturentwicklung. Bei konstanter Ges amtverbrennungs luftmenge läßt sich in
gewissen Grenzen die Aufteilung in Vorverbrennungsluft und Kühlluft variieren.
-
Der Querschnitt des Schachtofens ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens unerheblich. Es läßt sich sowohl an vieleckigen als auch an öfen mit
rundem Innenraum durchführen.
-
Als außerhalb des Schachtofens gelegene Feuerungskammer eignen sich
die bekannten und hierfür üblichen Vorrichtungen.
-
Die Primär luftzufuhr zur Feuerungskammer kann kontinuierlich oder
durch eine geeignete Drosselvorrichtung auch intermittierend erfolgen. Bei letzter
Ausführungsweise werden die Zersetzungsprodukte aus dem Feuerungsraum dem Schachtofen
impulsartig zugeführt. Dies hat den Vorteil, daß in den dabei entstehenden Zuführungspausen
örtliche Temperaturspitzen abgebaut werden und eine schonende Behandlung von Feuerfestmaterial
und Brenngut erreicht wird.
-
Um den thermischen Gesamtwirkungsgrad des Verfahrens optimal zu gestalten,
besteht weiter die Möglichkeit, die Primärluft für die Feuerungskammer ganz oder
teilweise durch vorgewärmte Kalkkühlluft zu ersetzen, die in an sich bekannter Weise
der Kühlzone des Ofens entommen wird. Ebenso ist eine Vorwärmung der Primärluft
durch Wärmeentzug aus den heißen Abgasen des Ofens mittels Rekuperation möglich.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der beigefügten Zeichnung,
welche eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung beschreibt, näher
erläutert.
-
Die Anlage weist einen runden Schachtofen (A) und einen außerhalb
des Schachtofens befindlichen Feuerungsraum (B) auf. Die Beschickung erfolgt über
die Gicht bei (12) von oben. Zur Erhöhung der Leistung kann zentral, zusammen mit
dem Kalkstein, zusätzlich fester Brennstoff, wie Kohle, Koks und dergleichen, aufgegeben
werden. Das Aufgabegut gelangt durch die Vorwärmzone
(14) schließlich
in die Brennzone (16) des Schachtofens, in deren unterem Teil über die Ringleitung
(18) an fünf Stellen über den Ofenumfang verteilt, die Verbrennungs- bzw. Zersetzungsprodukte
aus dem Feuerungsraum (B) an den Stellen (20) in den Schachtofen mit einer Temperatur
von etwa 1300 bis 1400°C eintreten.
-
Von unten wird die zur Kühlung des gebrannten Kalkes notwendige Luft
über den Sekundärlufteintritt (22) eingeblasen oder eingesaugt. Diese Kühlluft dient
nach Passieren der Kühlzone (24) zugleich dem Verbrennen bzw. Ausbrennen der aus
dem Feuerungsraum (B) in den Schachtofen in einer oder mehreren Ebenen eintretenden
Altreifenzersetzungsprodukte.
-
Je nach dem im Feuerungsraum eingestellten Luftfaktor wird außertder
Kühlluft noch zusätzlich so viel mehr Luft von unten in den Schachtofen eingeblasen
bzw. eingesaugt, dan, auf die Gesamtverbrennung bezogen, ein Luftfaktor von 1,0
bis 1,5 erreicht wird. Unter besonderen Umständen kann auch ein noch höherer Luftfaktor
gewählt werden.
-
Da im Feuerungsraum Luftmangel herrscht, d.h. ein Luftfaktor unter
1,0 vorliegt, wird im Erstverbrennungsvorgang nur ein Teil der in den Altreifen
enthaltenen Energie freigesetzt.
-
Die freigesetzte Energie genügt, um die nicht verbrannten Anteile
des Altgummis zu pyrolysieren und erhitzt die Zersetzungs- bzw. Verbrennungsprodukte
auf eine Temperatur, die es gestattet, diese Produkte mit Temperaturen im Bereich
von etwa 1300 bis 140O0C in den Schachtofen eintreten zu lassen. Je nach dem Luftfaktor
wird dieser Bereich auch etwas über- oder unterschritten und beispielsweise wird
ein Luftfaktor von 0,3, Temperaturen von etwa 1250 bis 13000C beim Eintritt der
Zersetzungs- bzw. Verbrennungsprodukte in den Schachtofen ergeben. Liegt der Luftfaktor
über dem bevorzugten Bereich, so werden etwas über 14000C liegende Temperaturen
erzielt. Die genannten Temperaturen liegen jedoch sämtlich genügend weit
über
der Zersetzungstemperatur des Kalksteins, andererseits übersteigen sie aber die
in bezug auf das Feuerfestmaterial des Ofens zulässigen Werte nicht.
-
Bei einem Luftfaktor an der unteren Grenze des anwendbaren Bereiches
wird der Rußanteil der eingeführten Pyrolyseprodukte größer und es bildet sich eine
längere Brennzone im Ofen aus. Liegt hingegen der Luftfaktor im oberen Teil des
anwendbaren Bereiches, so erhöht sich nicht nur die Temperatur der Abgase, sondern
es verkürzt sich auch die Brennzone.
-
Die Höhe der Brennzone läßt sich daher durch Einstellung eines entsprechenden
Luftfaktors im Feuerungsraum und Abstimmung mit dem Gesamtluftfaktor des Schachtofens
nach Wunsch einstellen.
-
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, die
gesamte in Altreifen gespeicherte Energie zum Brennen von Kalkstein nutzbringend
zu verwenden.
-
Außerdem gestattet die nur dem Brennstoff "Reifengummi" eigene Zusammensetzung
aus Ruß und Kohlenwasserstoff in einem groben Verhältnis von 1:1 mit relativ einfachen
Mitteln Zersetzung/Verbrennung durchzuführen und ohne die teuren Ein-und Umbauten
am Kalkschachtofen auszukommen, die andere Systeme mit Außenfeuerungsraum, wie z.B.
Generatoren vor allem in Gestalt von Abzugs- und Umwälzvorrichtungen, für vorgewärmte
Kühlluft und für Abgas benötigen.
-
Das Verfahren ermöglicht auch, durch Variieren des Luftfaktors in
der außerhalb des Ofens gelegenen Feuerungskammer in gewissen Grenzen den Brenngrad
einzustellen.
-
Beispiel Es wird die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung
verwendet. Der Schachtofen hat eine Leistung von etwa 150 t Branntkalk pro Tag.
Im Feuerungsraum (B) werden stündlich 871 kg Altreifen aufgegeben und bei (10) 2800
Nm3/h Luft eingeblasen, so daß sich ein Luftfaktor von etwa 0,4 einstellt.
-
Die Beschickung erfolgt mit etwa 11 t/h Kalkstein. Die Verbrennungs-
bzw. Zersetzungsprodukte treten bei (20) mit einer Temperatur von 1300 bis 14000C
in den Schachtofen (A) ein.
-
3 Die erforderliche Kühlluft beträgt etwa 4375 Nm3/h, die tat-3 sächlich
eingeführte Menge beträgt etwa 4900 Nm /h. Die Mehrluft über den Kühlluftbedarf
hinaus ergibt den gewünschten Luftfaktor zwischen 1,0 und 1,5.