DE2657238A1

DE2657238A1 - Verfahren zur kuehlung eines schachtofens zum brennen von kalk, dolomit oder magnesit

Info

Publication number: DE2657238A1
Application number: DE19762657238
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Buchner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2374605A1; BR7708298A; ES464840A1; PL202700A1; DE2657238B2; DE2657238C3; US4141154A; FR2374605B3

Description

Anlage zum Patentgesuch der ·, H 76/62

Klöckner-Humboldt-Deutz f cm-/α

Aktiengesellschaft . bii/bcn

vom 1. Dezember 1976

Verfahren zur Kühlung eines Schachtofens zum Brennen von Kalk, Dolomit oder Magnesit.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betreibbaren Schachtofens zum Brennen, z. B. von Kalkstein, bei dem der Brennstoff über Hohlträger mit Kühlkammern zur Durchleituhg einer Kühlflüssigkeit in den Schachtraum gelangt.

Beim Brennen von Kalkstein in Schachtofen ist es bekannt, Hohlträger einzubauen, um die flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe möglichst gleichmäßig über den ganzen Querschnitt der Brennzone verteilen zu können. Beim Betrieb erhitzen sich diese Hohlträger bekanntermaßen ganz erheblich, so daß eine Kühlung vorteilhaft ist.

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Aus der deutschen Patentschrift 1 156 694 ist es weiterhin bekannt, entsprechende Hohltrager zur Einbringung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen in die Brennzone von Kalkschachtöfen durch Wasser zu kühlen. Dies geschieht in der Weise, daß in die Seitenwände der Hohlträger Kühlkammern eingebaut werden, die von Wasser durchströmt sind. Hierdurch werden die Wände der Hohltrager vor übermäßiger Erhitzung geschützt. Bei dieser Kühlmethode ist die ausnutzbare Temperaturdifferenz der Kühlflüssigkeit jedoch gering, während die Temperaturdifferenz zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Inneren des Ofens groß ist. Der Verbrauch an Kühlwasser ist erheblich. Außerdem treten in den Hohlträgern hohe Temperaturgradienten und große Spannungen auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kühlverfahren für Kalkschachtöfen anzugeben, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und darüber hinaus eine besonders gut regelbare Kühlung ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, daß als Kühlflüssigkeit eine temperaturbeständige organische oder anorganische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von mehr als 100° G verwendet wird, die in einem geschlossenen Kreislauf umläuft.

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Durch die Verwendung einer temperaturbeständigen Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von mehr als 100° O wird vorteilhaft eine höhere Temperatur im Inneren des Kühlsystems möglich, so daß die ausnutzbare Temperaturdifferenz der Kühlflüssigkeit vergrößert und die Wärmeabfuhr pro Volumeneinheit verbessert wird. Durch die Verwendung eines geschlossenen Kreislaufes ergibt sich der Torteil, daß die Kühlflüssigkeitsmenge auf die Menge einer Füllung des Kühlkreislaufs beschränkt bleibt. Weiterhin hat man es immer mit einem fremdstoff reien Medium zu tun, so daß Verstopfungen oder Ablagerungen ausgeschlossen sind.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Kühlflüssigkeit ein Wärmeträgeröl, insbesondere ein Silikonöl, verwendet wird. Durch diese Maßnahme ist es vorteilhaft möglich, den Temperaturbereich über 100° 0 als Arbeitstemperaturbereich der Kühlflüssigkeit mit einem handelsüblichen, leicht hantierbaren Mittel zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist dabei der gute Wärmeübergang zwischen dem Stahl des Balkens und dem

Wärmeträgeröl, der eine zuverlässige Kühlung auch an schwierigen Stellen erlaubt·

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In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Arbeitetemperatur der Kühlflüssigkeit zwischen 200° C und 270° 0, insbesondere zwischen 200° G und 220° C, liegt. Dies ist ein besonders günstiger Bereich, in dem einerseits die Temperatur der Kühlflüssigkeit genügend hoch ist, um die erfindungsgemaßen positiven Wirkungen zu erreichen, andererseits besteht jedoch noch eine genügende Sicherheitsspanne zu dem Punkt, an dem der Dampfdruck im Wärmeträgeröl zu hoch würde· Die Bildung von Dampfblasen wird so mit Sicherheit vermieden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeit in einem Kühler durch Luft zurückgekühlt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Kühlmöglichkeit für Schachtofen, die ohne ständigen Wasserverbrauch betrieben werden sollen. Die Rückkühlung durch Luft ist bei der Verwendung eines Wärmeträgeröls mit seinem hohen Temperaturniveau besonders vorteilhaft möglich. Bei der Eiickkühlung von Was se Stände nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft und Wasser zur Verfügung, so daß große Kühler notwendig wären. Bei der hohen Differenztemperatur des Wärmeträgeröls zur

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Kühlluft ist dagegen nur ein kleiner Kühler zur Abfuhr der gleichen Wärmemenge notwendig.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeit durch den Brennstoff des Schachtofens im Wärmeaustausch zurückgekühlt wird. Hier handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Lösung, die es insbesondere bei der Verwendung von Heizöl zur Befeuerung des Kalkschachtofens ermöglicht, bei einer guten Rückkühlung der Kühlflüssigkeit das verwendete Heizöl vorzuheizen. So wird ein vollständiger Kückgewinn der durch die Kühlung abgeführten Wärmemenge erreicht, so daß diese Ausführung die insgesamt gesehen beste Ausnutzung der dem Brennprozeß zugeführten Energie ermöglicht.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Kühlflüssigkeitskreislauf an jedem Hohlträger durch Druckwächter, Thermostaten und Strömungsmesser überwacht wird. Hierdurch steht ein direkt wirkendes, sicheres System zur Überwachung des Kühlkreislaufs zur Verfügung, das auf einen Temperaturanstieg und/ oder einen Strömungsstillstand sofort reagiert und bei Störungen eine sofortige Abschaltung des betroffenen Balkens

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durchführt. Hierdurch wird die an und für sich bestehende Auslauf gefahr des Wärmet rag eröls, die "bisher die Fachwelt davon abgehalten hatte, Kühlkreisläufe mit einer brennbaren Flüssigkeit vorzusehen, soweit verringert, daß der Einsatz von brennbaren Kühlflüssigkeiten in Kalkschachtöfen möglich ist. So wird auch bei der Verwendung eines Wärmeträgeröls eine zuverlässige und sichere Kühlung erreicht, die einer Kühlung mit einem unbrennbaren Medium in Bezug auf die Sicherheit nicht nachsteht.

In Ausgestaltung des Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Kühlung eines Kalkschachtofens vorgesehen, die eine in sich geschlossene Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, die mit einer Kühlflüssigkeit mit einer Siedetemperatur über 100° 0 gefüllt ist. Hierdurch steht vorteilhaft eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahrens zur Verfügung, in der die erfindungsgemäßen Vorteile verwirklicht werden können.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeitsleitung einen Eiickkühler aufweist, der als luftdurchströmter Eöhren- oder Wabenkühler ausgebildet

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ist. Hierdurch steht vorteilhaft ein einfaches, leicht zu erstellendes Aggregat zur Eückkühlung zur Verfügung. Bei der Verwendung eines Wärmeträgeröls als Kühlflüssigkeit braucht noch nicht einmal ein Korrosionsschutz vorgesehen werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeitsleitung einen Rückkühler aufweist, der als Wärmetauscher ausgebildet und mit der Brennstoffzuführung oder dem Brennstoffspeicher verbunden ist. Hierdurch ist vorteilhaft die Ausnutzung der durch die Kühlflüssigkeit abgeführten Wärme aus dem Ofen zur Vorwärmung des Brennstoffs möglich, so daß insgesamt gesehen durch die Kühlung keine thermische Energie verlorengeht.

Fernerhin ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeitsleitung an jedem Hohlträger mindestens zwei Druckwächter, zwei Thermostate und einen Strömungsmesser aufweist. Hierdurch stehen die vorteilhaften, für die Durchführung des Verfahrens unbedingt notwendigen Geräte zur Verfügung, die es ermöglichen, ohne Gefährdung und explosionssicher eine brennbare Flüssigkeit im Kühlsystem eines Schachtofens zu verwenden.

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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Kalkschachtofen mit dem zugehörigen Kühlflussigkeitskreislaufsystem.

Im einzelnen bezeichnet in Figur 1 die Nummer 1 den Kalkschachtofen sowie 2 die im Kalkschachtofen "befindliche Füllung. Mit 3 sind die Hohlträger zur Zuführung des Brennstoffs in den inneren Teil des Schachtofens bezeichnet, die in mehreren Ebenen angeordnet sind und die innerhalb der Ebenen so gegeneinander versetzt sind, daß die gesamte Querschnittsfläche des Schachtofens von den Brennern beheizt werden kann. Innerhalb der Hohlträger 3 wird die Kühlflüssigkeit mehrfach so hin und her geführt, daß Zuführung und Ableitung der Kühlflüssigkeit von einer Seite aus erfolgen. Die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Hohlträgern 3 erfolgt dabei durch die Leitung 4 und die Rückführung zum Kühler 5 durch die Leitung 6. Von der Zuführungsleitung 4 führen Zweigleitungen 4a und b zu den einzelnen Hohlträgern. Die Zweigleitungen 6a und 6b verbinden die Hohlträger 3 mit der Eückführungsleitung 6. In den

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Leitungen 4a und b "bzw. 6a und b befinden sich die notwendigen Meß- und Eegelgeräte, und zwar jeweils in jeder Zu- und Abführungsleitung ein Druckwächter 7 und ein Schnellechlußthermostatventil 8. Des weiteren weisen die Ifäckführungsverbindungsleitungen 6a und b Strömungsmesser für die Kühlflüssigkeit auf, die als Blendenmeßgeräte mit Differenzdruckmanometern ausgebildet sind· Zur Schnellabschaltung der Zuführung sind pneumatische Ventile 10 in den ZuführungsVerbindungsleitungen 4a und b angeordnet.

Über dem höchsten Punkt des Kühlkreislaufes ist ein Ausgleichsbehälter 11 zum Ausgleich der Volumenänderungen der Kühlflüssigkeit angeordnet und vor der Pumpe 12 befindet sich der Ein- und Nachfüllbehälter 13· Der Kühler 5 weist das Gebläse 14 auf, das regelbar ausgebildet ist. Gebläse und Pumpe 12 sind jeweils doppelt vorhanden.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens ist wie folgt:

Die durch den Einfüll- und Vorratsbehälter 13 in den Kreislauf eingebrachte Kühlflüssigkeit wird durch die Pumpe 12 in Bewegung versetzt, durchströmt anschließend an die

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Pumpe 12 den Bohren- oder Lamellenkühler 5 und wird hier durch den von dem Gebläse 14 erzeugten Luftstrom gekühlt. Das Gebläse 14 ist entweder ein Axialgebläse oder ein Radialgebläse, wobei das Radialgebläse vorzugsweise seitlich am Kühler angeordnet ist.

Anschließend an den Kühler 5 strömt die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 4 zu den Hohlträgern 3, in die sie durch die Zweigleitungen 4a und 4b gelangt. Diese weisen, bedingt durch die relativ kleine Kühlflüssigkeitsmenge je Hohlträger, nur einen vorteilhaften, geringen Querschnitt von 40 - 50 mm auf. Nach mehrfachem Durchströmen der Hohlträger 3j dies wird durch eingebaute Leitorgane erreicht, ist die Kühlflüssigkeit von der normalen Kühlerausgangstemperatur von 20° C bis150°C auf 200° G bis 270° G erhitzt. Die Kühlflüssigkeit strömt dann durch die Zweigleitungen 6a und 6b und die Leitung 6 zurück zur Pumpe 12. Von hieraus beginnt ein neuer Kreislauf.

Um sicherzustellen, daß auch in allen Hohlträgern 3 eine Durchströmung stattfindet, besitzt jede Ausgangsleitung 6a", b einen Strömungswächter 9· An der Eingangsseite in

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die Hohlträger 3 ist in den Lei-tungen 4a, b jeweils ein pneumatisches ßchnellschlußventil 10 angeordnet, das mit einem Druckluftspeicher verbunden ist und sicherstellt, daß stets eine Schaltmöglichkeit gegeben ist. Zur Überwachung des Kühlflüssigkeitsstromes durch die Hohlträger sind weiterhin jeweils in den Ein- und Ausgangsieitungen (4a, b und 6a, b) Druckwächter 7 und Thermostate 8 angeordnet. Durch eine Gefahrenschutzschaltung ist sichergestellt, daß im Störungsfall, insbesondere beim Durchbrennen eines Hohlträgers oder einer sonstigen Beschädigung des Kühlkreislaufes eine sofortige Abschaltung erfolgt, so daß kein Ausströmen von Kühlflüssigkeit durch eine Leckstelle auftritt. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auch mit brennbaren Kühlmedien zu arbeiten und die bisher allein für geeignet gehaltenen unbrennbaren Kühlmedien zu verlassen«

Das erfindungsgemäße Kühlverfahren ist nicht nur in der in Fig. 1 gezeigten Form der vorteilhaften wasserfreien Eückkühlung durch Luft anwendbar. Außer in der gezeigten Form kann die Rückkühlung auch durch den Wärmetausch mit dem Brennstoff durchgeführt werden. In diesem Falle wird in hier nicht gezeigter Weise eine Kühlschlange oder eine

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ähnliche Vorrichtung (ζ. B. Plattenblock) entweder in den Vorratsbehälter oder in die Zuleitung des Brennstoffs eingebaut. Hierdurch ist es -vorteilhaft möglich, auch bei der Benutzung von Gas, die von der Kühlflüssigkeit abgeführte Wärme dem System wieder nutzbar zuzuführen. Bei der Verwendung von Heizöl ergeben sich noch weitere Vorteile durch die Erhöhung der Viskosität.

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KHD H 76/62 Patentansprüche

1. Verfahren zur Kühlung eines mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betreibbaren Schachtofens zum Brennen von Kalkstein, bei welchem der Brennstoff über Hohlträger mit Kühlkammern zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit in den Schachtraum gelangt, dadurch gekennzeichnet , daß als Kühlflüssigkeit eine temperaturbeständige organische oder anorganische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von mehr als 100 C verwendet wird, die in einem geschlossenen Kreislauf umläuft.

2. Verfahren zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit ein Wärme t rag ejröl, insbesondere ein Silikonöl, verwendet wird.

3. Verfahren zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstemperatur der Kühlflüssigkeit zwischen 100° 0 und 270° C, insbesondere aber zwischen 200° C und 220° C, eingeregelt wird.

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4. Verfahren zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit in einem Kühler (5) durch Luft zurückgekühlt wird.

5. Verfahren zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach Anspruch 1, 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch den Brennstoff des Schachtofens im Wärmeaustausch zurückgekühlt wird.

6. Verfahren zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach Anspruch 1, 2, 3? 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeitskreislauf durch Druckwächter (7), Thermostate (8) und Strömungsmesser (9) überwacht wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kühlung eines Kalkschachtofens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung eine in sich geschlossene Kühlflüssigkeitsleitung (4-, 6) aufweist, die mit einer Kühlflüssigkeit mit einer Siedetemperatur über 100° C gefüllt ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsleitung (4, 6) einen Bückkühler (5) aufweist, der als luftdurchströmter Böhren- oder Vabenkühler ausgebildet ist.

9. Torrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsleitung (4, 6) einen Rückkühler aufweist, der als Wärmeaustauscher mit der Brennstoffzuführung oder dem Brennstoffspeicher ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7> 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsleitung (4-, 6) je Hohlträger mindestens zwei Druckwächter (7), zwei Thermostate (8) und einen Strömungsmesser (9) aufweist,