DE2710205C2 - Process for burning lime in a shaft furnace with a circulating gas system - Google Patents
Process for burning lime in a shaft furnace with a circulating gas systemInfo
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Description
2525th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalkstein und/oder anderem karbonatischen Gestein in einem Schachtofen mit Umwälzgassystem, wobei die Brennenergie ganz oder teilweise aus Abfallstoffen wie MDU und/oder Altreifen gewonnen wird.The invention relates to a method for burning limestone and / or other carbonate rock in a shaft furnace with a circulating gas system, the burning energy being obtained entirely or partially from waste materials such as MDU and / or old tires.
Die in solchen Abfallstoffen em.'altene Energie wurde bisher entweder nach Verbrennung oder Vergasung in Dampf oder in elektrischen Stroir umgewandelt oder diente als Ferngas für Heizzwecke. Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung war in den bisher errichteten Anlagen nicht besonders groß. In Kalköfen wurde zwar mit solchermaßen gewonnener Energie experimentiert, ohne daß jedoch ein überzeugender Erfolg erreicht wurde. Die Verwendung von aus Abfallstoffen gewonnenen Abgasen in einem Kalkofen hätte den besonders <o hoch zu bewertenden Vorteil, daß mit dem sich kontinuierlich erneuernden Kalk ein ausgezeichnetes Mittel zur Bindung umweltschädlicher Substanzen zur Verfugung steht, das entweder in manchen Fällen Oberhaupt erst die thermische Verwertung von Abfällen zuläßt oder zumindest die Hintanhaltung von Schadstoffemissionen wesentlicht vereinfacht und Investition und Betrieb verbilligtThe energy em.'altern in such waste materials was previously either after incineration or gasification converted into steam or electric stroir or served as long-distance gas for heating purposes. The efficiency of the energy conversion was in the previously established Plants not particularly big. In lime kilns experiments were carried out with energy obtained in this way, but without any convincing success. The use of waste gases obtained from waste materials in a lime kiln would have the particular <o highly valued advantage that with the continuously renewing lime an excellent means for Binding of environmentally harmful substances is available, either in some cases at first allows the thermal recycling of waste or at least the restraint of pollutant emissions significantly simplified and investment and operation cheaper
In der DE-PS 9 76 317 wird bereits ein Verfahren zum Betrieb eines Kalkschachtofens vorgeschlagen, bei dem so der Wärmebedarf zum größten Teil durch dem Brenngut zugesetzten Koks und zum geringen Teil durch fremdes Brenngas, wie z. B. Generatorgas konstanten Heizwerts, gedeckt wird.In DE-PS 9 76 317 a method for operating a lime shaft furnace is proposed in which so the heat demand is largely due to the coke added to the fuel and to a lesser extent due to it foreign fuel gas, such as B. generator gas constant calorific value is covered.
Die DE-OS 23 28 332 behandelt ein Verfahren zur Vernichtung von Abfall durch Vergasung in einem Gasgenerator, wonach das Gas z. B. dem Verbrennungsraum eines Kalk- oder Zementofens zugeführt und darin verbrannt wird. Auch wird bereits die Verbrennung des erzeugten Gases in Kombination mit einer öl- oder Kohlenstaubfeuerung angeregtDE-OS 23 28 332 deals with a method for Destruction of waste by gasification in a gas generator, after which the gas z. B. is fed to the combustion chamber of a lime or cement kiln and burned therein. Also is already burning of the generated gas in combination with an oil or pulverized coal combustion
Auch in der deutschen Patentanmeldung P 26 47 0213 wird ein Verfahren zum Betrieb eines mit einer Feuerung zur Aufspaltung von Altreifen verbundenen Kalkschachtofens beschrieben, wonach die au- ßerhalb eines Schachtofens unter Luftmangel aus den thermisch zersetzten Altreifen erhaltenen Zersetzungsprodukte zusammen mit erheblichen Rußanteilen einemAlso in the German patent application P 26 47 021 3 a method for operating a lime shaft furnace connected to a furnace for splitting old tires is described, according to which the decomposition products obtained outside a shaft furnace from the thermally decomposed old tires together with considerable soot fractions under a lack of air Kalkschachtofen zugeführt und mit der Unterluft des Schachtofens nachverbrannt werden, so daß ein vollständiger Brand des Kalkes erreicht wirdLime shaft furnace supplied and burned with the lower air of the shaft furnace, so that a complete fire of the lime is achieved
Die DE OS 2648 789 betrifft schließlich ein Verfahren zum thermischen Kalzinieren von Mineralien, wie z. B. Portlandzementklinker, bei dem eine erste Brennstoffbeschickung in einer Verbrennungsanlage nil Luft verbrannt wird, die dabei entstehende Verbrennungswärme auf ein Sauerstoff enthaltendes Gas übertragen wird, das auf diese Weise erhitzte. Sauerstoff enthaltende Gas in den (Dreh-)Ofen eingeführt und eine zweite Brennstoffbeschickung in dem Ofen mit dem erhitzten Gas verbrannt wird.DE OS 2648 789 finally relates to a method for thermal calcining of minerals, such as z. B. Portland cement clinker, in which a first fuel charge in an incinerator nil air is burned, the resulting heat of combustion is transferred to an oxygen-containing gas that heated this way. Oxygen-containing gas introduced into the (rotary) furnace and a second Fuel charge is burned in the furnace with the heated gas.
Keines der bekannten Verfahren enthält einen Hinweis auf die Lösung des Problems einen gleichmäßig gebrannten Kalk bei Verwendung von Brennstoffen mit schwankenden Heizwerten zu erhalten.Neither of the known methods provides an indication of solving the problem evenly To obtain quicklime when using fuels with fluctuating calorific values.
Aufgrund des derzeitigen Standes der Technik war nicht voraussehbar, daß bei Standardöfen der Kalkindustrie ein befriedigender Einsatz von Energie aus Hausmüll und ähnlichen Abfallstoffen möglich ist, um einen gleichmäßig gebrannten Kalk zu erhalten.Due to the current state of the art, it was not foreseeable that in standard kilns in the lime industry a satisfactory use of energy from household waste and similar waste materials would be possible to produce a to obtain evenly burnt lime.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, welches es gestattet, das bei der Vergasung von Abfallstoffen der verschiedensten Art entstehende brennbare Gas unterschiedlichen Heizwertes trotzdem für das Brennen von Kalk in einem Schachtofen herkömmlicher Bauart einzusetzen und einen genauso gleichmäßig gebrannten Kalk zu erreichen, wie er bei Einsatz z. B. von öl, Erdgas oder Generatorgas gleichmäßiger Zusammensetzung und einem Heizwert von etwa 25 100 bis 42 000 kJ/Nm3 erhalten wird.The object was therefore to develop a method which allows the combustible gas of different calorific values that arise during the gasification of waste materials of various types to be used for the burning of lime in a conventionally designed shaft furnace and to achieve an equally evenly burnt lime, as he used z. B. of oil, natural gas or generator gas of uniform composition and a calorific value of about 25 100 to 42 000 kJ / Nm 3 is obtained.
Gelöst wurde diese Aufgabe des Brennens von Kalk in einem Schachtofen mit Umwälzgassystem, in dem neben der aus der Pyrolyse von Abfallstoffen entstehenden Wärmeenergie unterschiedlichen Wärmeinhaltes Brennstoffe mit konstantem Heizwert, eingesetzt werden dadurch, daß der Brennstoff mit konstantem Heizwert dosiert, in Abhängigkeit vom Heiwert des der Müllpyrolyse entstammenden Gases zugegeben wird. Auf diese Weise gelingt es, die große Schwankungsbreite des z. B. aus Hausmüll erzeugten Pyrolysegases bei der Erzeugung von hochwertigen, gleichmäßig gebrannten Kalkes zu kompensieren.This task of burning lime in a shaft furnace with a circulating gas system was achieved in addition to the heat energy resulting from the pyrolysis of waste materials, with different heat contents Fuels with a constant calorific value are used by metering the fuel with a constant calorific value, depending on the calorific value of the Garbage pyrolysis originating gas is added. In this way it is possible to reduce the large fluctuation range of the z. B. pyrolysis gas generated from household waste to compensate for the production of high-quality, evenly burnt lime.
Ein Nachteil des Einsatzes von durch Pyrolyse von Hausmüll erhaltenen Gases liegt in dessen beträchtlich schwankendem Gekalt an brennbaren Bestandteilen und damit in seinem unterschiedlichen Energieinhalt Auch durch Vorsortieren kann eine große Schwankung im angedienten, aus Hausmüll erzeugten Gas nicht vermieden werden. Der Heizwert solchermaßen hergestellten Pyrolysegases schwankt zwischen 3300 bis 12 600 kJ/Nnl··. Trotzdem läßt sich das Verfahren der Erfindung in jedem Kalkschachtofen herkömmlicher Bauart durchführen sofern der Schachtofen für Umwälzgassystem eingerichtet ist und eine oder mehrere Brennerebenen besitztA disadvantage of using gas obtained by pyrolysis of household waste is that it is considerable fluctuating cold in combustible components and thus in its different energy content Even pre-sorting cannot avoid large fluctuations in the supplied gas generated from household waste. The calorific value of pyrolysis gas produced in this way varies between 3300 to 12 600 kJ / Nnl · ·. Nevertheless, the process of Carry out the invention in each lime shaft furnace of conventional design provided that the shaft furnace is set up for a circulating gas system and one or more Has burner levels
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Schachtöfen mit zwei Brennerebenen verwendet werden, wobei das der Müllpyrolyse entstammende Gas ausschließlich der oberen Brennerebene aufgegeben und in der unteren Brennerebene ausschließlich Brennstoff mit konstantem Heizwert eingesetzt wird. Durch diese Verfahrensweise wird eine gute Durchmischung der Brenngase erreicht was schließlich zu einem gleichmäßig gar gebrannten Kalk führt.A preferred embodiment of the method according to the invention is that shaft furnaces with two burner levels are used, with the gas originating from waste pyrolysis excluding the abandoned upper burner level and in the lower burner level only fuel with constant Calorific value is used. This procedure ensures that the fuel gases are thoroughly mixed which ultimately leads to evenly burnt lime.
Menge des Energieträgers mit konstantem Heizwert, wobei dessen Heizwert höher ist als der Heizwert des der Müllpyrolyse entstammenden Gases, zu ermitteln und auf diese Weise laufend den aufgrund der Schwankungsbreite des Müllabgases entstehenden Oberschuß oder Fehlbetrag auszugleichen.Amount of energy source with constant calorific value, whereby its calorific value is higher than the calorific value of the the waste pyrolysis resulting gas, to determine and in this way continuously the due to the fluctuation range to compensate for excess or shortfall in waste gas.
Solche Kenngrößen boten sich in Form laufender Energieinhaltsmcssungen des Gases, laufender Messungen der Gaszusammensetzung einschließlich laufender Mengenmessungen oder laufender Temperaturmessungen im Umwälzgas bzw. bereits im Pyrolysegas der Abfallstoffe an. Als direkt brauchbare Regelgröße für die Dosierung des Energieträgers mit konstantem Heizwert wurde schließlich die Temperatur des Umwälzgases erkannt, welche darüber hincus am einfachsten zu erfassen ist.Such parameters presented themselves in the form of ongoing energy content measurements of the gas, ongoing measurements the gas composition including ongoing volume measurements or ongoing temperature measurements in the circulating gas or already in the pyrolysis gas of the waste materials. As a directly usable controlled variable for the Dosing of the energy source with constant calorific value, the temperature of the circulating gas was finally recognized, which hincus is easiest to grasp.
Bei besonders stark schwankendem Angebot an Pyrolysegas oder bei stark wechselnder Gaszusammensetzung kann es sich als zweckmäßig erweisen, nicht nur eine Kenngröße des Pyroiysegases ais Bezugsgröße zu verwenden, sondern die Dosierung des Gases konstanten Energieinhaltes aufgrund der durch Integration mehrerer Parameter, wie z. B. der Temperatur und/oder des Wärmeinhaltes und/oder der Gaszusammensetzung und/oder des Heizwertes und/oder der Gasmenge und/ oder des Gasdruckes erhaltenen Daten vorzunehmen.If the supply of pyrolysis gas fluctuates particularly strongly or if the gas composition changes significantly, it can prove to be useful not only to use a parameter of the pyrolysis gas as a reference value , but rather to use the dosage of the gas with constant energy content due to the integration of several parameters, such as e.g. B. the temperature and / or the heat content and / or the gas composition and / or the calorific value and / or the amount of gas and / or the gas pressure obtained data.
Da die Temperatur des Umwälzgases abhängig ist von der Wärmeaufnahmefähigkeit des Kalkes im untersten Teil der Brennzone, hängt die Wärmeaufnahmefähigkeit des Kalkes aber auch von der ihm bereits in den oberen Teilen der unteren Brennzone zugeführten Wärme ab. Es erwies sich daher als besonders zweckmäßig, die Gase der Abfallpyrolyse den Brennern der oberen Ebene, die Energie konstanten Wärmeinhaltes, also öl oder Generatorgas, den Brennern der unteren Ebene des Ringschachtkalkofens aufzugeben.Since the temperature of the circulating gas depends on the heat absorption capacity of the lime in the lowest Part of the combustion zone, the heat absorption capacity of the lime also depends on the amount already in the Upper parts of the lower combustion zone from heat supplied. It therefore turned out to be particularly useful the gases from waste pyrolysis to the burners on the upper level, the energy of constant heat content, i.e. oil or generator gas to feed the burners on the lower level of the ring shaft lime kiln.
Die Kalkqualität könnte ggf. durch zusätzliche Korrektur der Verweilzeit des Kalkes gesteuert werden.The lime quality could possibly be controlled by additional correction of the lime residence time.
Schließlich ist auch die Möglichkeit der zusätzlichen Einführung des Energieträgers konstanten Energieinhaltes in die untere Brennkammer Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Zufuhr von beispielsweise öl oder Generatorgas dient zum Ausgleich evtl. zeitweilig auftretender geringerer, dem Pyrolysegas entstammender Energiemengen aufgrund unterschiedli- « eher Heizwertschwankungen der Abfälle. Bei Wiederansteigen des Wärmeinhaltes des Pyrolysegases, etwa bei Vergasung überdurchschnittlich hoher Anteile von Papier, Kunststoffen oder Altreifen wird die Zufuhr des Generatorgases im gleichen Maße gedrosselt.Finally, there is also the possibility of additional Introduction of the energy carrier constant energy content into the lower combustion chamber subject of the invention Procedure. The supply of oil or generator gas, for example, is used to compensate for any temporarily occurring lower amounts of energy originating from the pyrolysis gas due to different rather the calorific value fluctuations of the waste. When the heat content of the pyrolysis gas increases again, for example in the case of gasification of above-average proportions of paper, plastics or used tires, the supply of the Generator gas throttled to the same extent.
Aufgrund der konstruktiven und verfahrensmäßigen Gegebenheiten des Ringschachtofensystems ist es auf diese Weise möglich, den Kalkstein bzw. Kalk gleichmäßig mit Wärme zu beaufschlagen und einen stets gleichmäßig gebrannten Kalk zu erhalten. Der Kalkofen kann kontinuierlich mit dem Gas aus Abfallpyrolyseanlagen betrieben werden, sofern die durch verminderte Umwälzgastemperatur angezeigte fehlende Energiemenge durch Zufuhr eines Wärmeträgers konstanten Energieinhaltes wie z. B. Generatorgas, Erdgas oder öl kornpcnsiert wird.Due to the structural and procedural conditions of the ring shaft furnace system, it is open In this way, it is possible to apply heat to the limestone or lime evenly and always evenly to obtain quicklime. The lime kiln can continuously use the gas from waste pyrolysis plants operated, provided that the missing amount of energy indicated by the reduced circulating gas temperature by supplying a heat transfer medium constant energy content such. B. generator gas, natural gas or oil grained will.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Beitrag dar zum allgemeinen Bemühen hochwertige Energie, vor allem zu importierende Energie, einzusparen und durch in Abfallstoffen enthaltene Energie zu ersetzen. Durch Zugabe von zerkleinertem Sperrmüll, Altreifenschnitzeln oder Plastikabfällen kann der Heizwert von z. B. Hausmüll aufgebessert und Schwankungen in der Energielieferung z. T. ausgeglichen werden.The present invention is also a contribution to the general endeavor of high quality energy, especially to save energy to be imported and replace it with energy contained in waste. By adding shredded bulky waste, scraps of used tires or plastic waste can be the calorific value of z. B. Improved household waste and fluctuations in the energy supply z. T. be balanced.
Die vorliegende Erfindung überwindet weiterhin das Vorurteil, demzufolge Gase aus der Verbrennung oder Pyrolyse von Hausmüll u. ä. wegen der großen Schwankungsbreite des Heizwertes klassischen Brennstoffen gegenüber nicht als gleichwertig zu betrachten wären. Ferner zeigt die Erfindung, daß aus diesen Abfallstoffen hergestellte Gase hinsichtlich Schadstoffemission bzw. -Immission in herkömmlichen Fabrikanlagen beherrscht werden können.The present invention further overcomes the prejudice that gases from combustion or Pyrolysis of household waste and the like because of the large fluctuation range the calorific value of conventional fuels would not be regarded as equivalent. Furthermore, the invention shows that gases produced from these waste materials with regard to pollutant emissions or -Immission can be controlled in conventional factories.
Anhand des nachfolgenden Beispieles wird das Verfahren näher erläutert Die A b b. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Kalkschachtofen mit Umwälzgassystem. Dieser Schachtofen hat in zwei Ebenen übereinander je fünf Brennkimmern am Umfang gleichmäßig verteilt, wobei die oberen zu den unteren jewr'/is versetzt angeordnet sindThe method is explained in more detail using the following example. A b b. 1 shows a section through a lime shaft furnace with a circulating gas system. This shaft furnace has two levels one above the other five burning chambers evenly distributed around the circumference, with the upper and lower jewr '/ is arranged offset are
Äußerer Ofenmantel (10) und Innenzylinder (12) bilden zusammen einen Ringraum (14), in dem die Wärmeübertragung von den heißen Rauchgasen aus den Brennkammern (16) und (16') an das Schüttgut erfolgt. Die Strömungsrichtung der Gase ist durch Pfeile angedeutet Die aus der unteren Brennkammer nach unten strömenden Rauchgase bilden zusammen mit einem Teil der von unten aufsteigenden Kalkkühlluft das Umwälzgas, das bei (18) in den Innenzylinder (12) eintritt und über den Umwälzgaskanal (20) der unteren Brennkammer (16) wieder zugeführt wird.The outer furnace jacket (10) and the inner cylinder (12) together form an annular space (14) in which the heat is transferred from the hot flue gases from the combustion chambers (16) and (16 ') to the bulk material. The direction of flow of the gases is indicated by arrows from the lower combustion chamber downwards Flowing flue gases together with part of the lime cooling air rising from below form the circulating gas, which enters the inner cylinder (12) at (18) and via the circulating gas duct (20) of the lower combustion chamber (16) is fed back.
Die beiden das Umwälzgas bildenden Gasströme werden während des Ofenbetriebes in ihrer Menge weitgehend konstant gehalten. Die Temperatur des Umwälzgases wird dann bestimmt von der Temperatur, mit der das aus der unteren Brennkammer nach unten strömende Rauchgas bei (18) in den Innenzylinde; eintritt Temperaturbestimmend ist aber der Entsäuerungsgrad, mit dem das Schüttgut den unteren Brennkammerbereich verläßt und die Gleichstromzone mit abwärtsgerichtetem Rauchgas erreicht Bei vollkommen entsäuertem Kalkstein ist die endotherme Reaktion abgeschlossen, das Kalziumoxid ist nicht mehr in der Lage, den Rauchgasen weiterhin Wärme zu entziehen. Zunehmender Gehalt an Restkarbonat dagegen bewirkt ein Absinken der Umwälztemperatur und ist um so mehr zu erwarten, je niedriger das Wärmeangebot aus den beiden Brennkammern eingestellt ist.The two gas streams forming the circulating gas are increased in quantity during operation of the furnace kept largely constant. The temperature of the circulating gas is then determined by the temperature with which the flue gas flowing down from the lower combustion chamber at (18) into the inner cylinder; entry The temperature-determining factor, however, is the degree of deacidification with which the bulk material enters the lower combustion chamber area leaves and reaches the cocurrent zone with downward flue gas Limestone has completed the endothermic reaction, the calcium oxide is no longer able to continue to extract heat from the flue gases. On the other hand, an increasing content of residual carbonate causes a The lower the heat supply from the two, the more to be expected, the lower the circulation temperature Combustion chambers is set.
Das Verfahren sieht nun folgendes vor:
Die beiden Brennstoffe mit unterschiedlichem bzw. konstantem Heizwert werden den Brennkammern in getrcrnte.i
leitungen aufgegeben. Beispielsweise wird das Brenngas aus der Müllpyrolyse in die oberen Brennkammern
(16'), der Bi cnnstoff mit konstantem Heizwert dagegen in die unteren Brennkammern (16) eingeführt.
Schwankungen von Menge und Heizwert des Pyrolysegases wirken sich nach den oben beschriebenen Zusammenhängen
auf die Temperatur aus mit der das Umwälzgas bei (18) in den Innenzylinder (12) eintritt. Ein an
dieser Stelle angebrachter Temperaturfühler (22) vermittelt
den gemessenen Wert an ein Regelgerät (24), das ihn mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und im
Falle einer Abweichung einen entsprechenden Impuls an das Stellventil (26) in der Brennstoffleitung mit konstantem
Heizwert weitergibt. Auf diese Weise werden Temperaturschwankungen im Pyrolysegas ausgeglichen
und der Ofen erhält zu jedem Zeitpunkt die Brennstoffenergie, die der Kalkstein jeweils zu; EntsäuerungThe procedure now provides for the following:
The two fuels with different or constant calorific values are fed into the combustion chambers in separate lines. For example, the fuel gas from refuse pyrolysis is introduced into the upper combustion chambers (16 '), while the fuel with a constant calorific value is introduced into the lower combustion chambers (16). Fluctuations in the amount and calorific value of the pyrolysis gas affect the temperature at which the circulating gas enters the inner cylinder (12) at (18) according to the relationships described above. A temperature sensor (22) attached at this point transmits the measured value to a control device (24), which compares it with a predetermined setpoint and, in the event of a deviation, forwards a corresponding pulse to the control valve (26) in the fuel line with a constant calorific value. In this way, temperature fluctuations in the pyrolysis gas are compensated and the furnace receives the fuel energy that the limestone needs at all times; Deacidification
benötigtneeded
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Brennstoffmenge dem jeweiligen Bedarf infolge unterschiedlichen Reinheitsgrades der Kalksteine durch diese Regelvorrichtung automatisch angepaßt wird. 5Another advantage of this method is that the amount of fuel depending on the need due to the different degrees of purity of the limestones this control device is automatically adapted. 5
a) an der Austrittsstelle des Umwälzgases (28) Ober einen Gasentnahmestutzen ein Gasanalysengerät (30) anzuschließen, das laufend die chemische Zu- io sammensetzung des Umwälzgases bestimmt und je nach vorgegebenem Sollwert auf das Stellventil (26) einwirkt;a) at the outlet point of the circulating gas (28) upper a gas extraction nozzle a gas analyzer (30) to be connected, which continuously determines the chemical composition of the circulating gas and each according to the specified setpoint on the control valve (26) acts;
b) mit einem an der oberen Brennkammer (16') installierten Kalorimeter (32) laufend den Heizwert und is über Druck, Temperatur und Gasgeschwindigkeit den Energieinhalt des Pyrolysegases (34) zu bestimmen und auf das Stellventil (26) weiterzuleiten.b) with a calorimeter (32) installed on the upper combustion chamber (16 '), the calorific value and is about pressure, temperature and gas velocity determine the energy content of the pyrolysis gas (34) and forward it to the control valve (26).
2020th
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OGA | New person/name/address of the applicant | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |