DE2719347A1

DE2719347A1 - Verfahren zum brennen von kalk im drehrohrofen

Info

Publication number: DE2719347A1
Application number: DE19772719347
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Lausch; Gerhard Dipl Ing Dr Reuter; Wolfram Dipl Ing Schnabel
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1977-04-30
Publication date: 1978-11-09
Also published as: IN145673B; PT67964B; PH15800A; PT67964A; IT7822536A0; CA1107033A; BR7802662A; DE2719347B2; AU3514878A; LU79565A1; GB1569964A; AU519980B2; ES469200A1; US4259081A; ATA244378A; ZA781651B; AT370059B; MX148268A

Description

-SlL -

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., 26. April 1977 Aktiengesellschaft Sehr/HGa 6000 Frankfurt/M.

prov. Nr₀ 8100 LC

Verfahren zum Brennen von Kalk im Drehrohrofen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalk durch thermische Behandlung mittels heißer Gase im Drehrohrofen unter Gegenstromführung von Ofenatmosphäre und Beschickung und Einführung sauerstoffhaltiger Gase durch den Mantel des Drehrohrofens an mehreren Stellen.

Die Herstellung von weichgebranntem Kalk mit hoher Reaktivität erfolgt zunehmend im Drehrohrofen, obwohl er gegenüber einem Schachtofen einen höheren Wärmeaufwand hat, da er eine bessere und gleichmäßigere Kalkqualität liefert. Eine v/eitere Forderung für solchen Kalk, der insbesondere zur Stahlerzeugung verwendet wird, ist ein geringer Schwefelgehalt. Der Schwefelgehalt stammt zum überwiegenden Teil aus dem Schwefelgehalt der verwendeten Brennstoffe. Der Schwefelgehalt des gebrannten Kalks wird in erster Linie durch die Verwendung schwefelarmer Brennstoffe niedrig gehalten, und außerdem erfolgt die Beheizung des Drehrohrofens durch Erzeugung heißer Verbrennungsgase in einem Zentralbrenner oder in Mantel— brennern oder Manteldüsen, also unter Vermeidung eines direkten Kontaktes des unverbrannten Brennstoffs mit der Beschickung (Zement - Kalk - Gips, Nr. 2, 1969, S. 75-81; FR-PS 1 487 240; US-PS 2 941 791; DT-PS 618 872). Die Verwendung von schwefelarmen Brennstoffen, die teurer sind als schwefelreichere, belastet das Verfahren jedoch

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kostenmäßig, insbesondere im Hinblick auf den höheren Wärmeaufwand. Bei einem Drehrohrofen ist der Wärmeübergang von den Flammen und heißen Gasen der Ofenatmosphäre auf die feste Beschickung insbesondere in der Aufheizzone sehr schlecht, da der Färmeübergang überwiegend an der Oberfläche der Beschickung stattfindet. Dadurch enthalten die Abgase eine große Wärmeenergie, die durch Verbrennung relativ teurer Brennstoffe erzeugt wird. Dies gilt auch für die Verfahren, bei denen der Schwefelgehalt des gebrannten Kalks dadurch niedrig gehalten wird, daß das Brennen in neutraler oder reduzierender Atmosphäre erfolgt (DT-PS 1 108 603; CS-PS 127 978). Bei dieser Arbeitsweise besteht außerdem die Gefahr von Temperaturschwankungen und örtlichen Überhitzungen, wenn das Sauerstoffangebot schwankt. Diese Gefahr kann nur teilweise durch aufwendige Abdichtung gegen das Eindringen von Falschluft verhindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeaufwand des Drehrohrofens bei der Erzeugung eines schwefelarmen, hochreaktiven, weichgebrannten Kalks zu erniedrigen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß zur Erzeugung mindestens eines Teiles der heißen Gase fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff in das Beschickungsende des Drehrohrofens chargiert wird, und in den Bereich des Drehrohrofens, der mit dem Auftreten . zündfähiger Teilchen des festen Brennstoffes beginnt und bei maximal 50 % der Ofenlänge endet, sauerstoffhaltige Gase mittels Düsensteinen in die über Düsensteinen befindliche Beschickung und in den freien Ofenraum mittels Mantelrohren eingeblasen werden. Der feste kohlenstoffhaltige Brennstoff wird in einer Korngröße bis zu 100 mm eingesetzt. Fester Brennstoff mit einer Korngröße unter etwa 1 mm wird erforderlichenfalls befeuchtet, um einen Austrag mit dem Abgas zu verhindern. Es werden solche Brennstoffe ausgewählt, die einen niedrigen Schwefelgehalt

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haben und die wenig SO2 und SO^ freisetzen. Besonders geeignet sind feste Brennstoffe mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Brennstoffen, wie bestimmte schwefelarme Braunkohlen. Das erste Auftreten zündfähiger Teilchen des festen Brennstoffes erfolgt im unteren Teil der abrollenden Oberfläche der Beschickung. Während des Herunterrollens der einzelnen Teilchen auf der Oberfläche des Rollbettes werden die Teilchen von den heißen Ofengasen aufgeheizt und erreichen in einem bestimmten Abstand vom Beschickungsende kurz vor dem Einziehen in das Rollbett erstmalig die Zündtemperatur. An dieser Stelle werden dann erstmalig sauerstoff haltige Gase mittels Düsensteinen in die Beschickung geblasen. Dadurch wird erreicht, daß die zündfähigen und gezündeten Teilchen des festen Brennstoffes bei ihrem Einziehen in das kältere Innere -des Rollbettes nicht wieder unter die Zündtemperatur abgekühlt werden, sondern im Inneren des Rollbettes weiterbrennen. Die nunmehr innerhalb der Beschickung ablaufende Verbrennung bewirkt in der Art einer Kettenreaktion die Freisetzung weiterer flüchtiger brennbarer Bestandteile und erfaßt in kurzer Zeit den gesamten Beschickungsquerschnitt. Der Wärmeinhalt der flüchtigen brennbaren Bestandteile wird nunmehr voll für die Beschickung ausgenutzt und die zur Wärmeübertragung verfügbare Wärmeaustauschfläche erheblich vergrößert. In bestimmten Abständen von etwa 2,5 bis 3,5 m sind dann in dem Bereich der Aufheizzone weitere Düsensteine angeordnet. Diese Abstände reichen im allgemeinen aus, um genügend Sauerstoff in das Bett einblasen zu können ohne die Konstruktion des Ofens zu schwächen. Die Düsensteine sind an jeder Einblasstelle ringförmig in bestimmten Abständen in radialer Richtung über dem Umfang des Ofens verteilt angeordnet, wobei die Abstände auf dem Umfang im allgemeinen ebenfalls 2,5 Ms 3,5 m betragen. Durch Steuermechanismen werden jeweils nur die Düsensteine eines jeden Ringes mit sauerstoffhaltigen Gasen beaufschlagt, die sich unter der Beschickung befinden. Als sauerstoffhaltige Gase wird im

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allgemeinen Luft verwendet. Unter dem Ausdruck "Düsensteine" sind Gaszuführungsvorrichtungen zu verstehen, welche die Ofenwand und die feuerfeste Auskleidung des Drehrohrofens durchdringen und deren Austrittsöffnungen in der Ebene der inneren Oberfläche der feuerfesten Auskleidung oder kurz darüber oder darunter liegen. Die Düsensteine können aus keramischen oder metallischen Werkstoffen bestehen. Die Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase in den freien Ofenraum in der Aufheizzone erfolgt mittels Mantelrohren. Die Mantelrohre sind über die Länge des Drehrohrofens verteilt in radialer Richtung angeordnet. Ihre Austrittsöffnungen liegen etwa in der Mitte des Querschnittes des Ofens und sind parallel zu der Längsachse des Ofens angeordnet. Die Austrittsöffnungen werden also nicht von der Beschickung bedeckt, so daß pro Einblasstelle jeweils nur ein Mantelrohr notwendig ist.

Es ist auch möglich, den mittels der Düsensteine eingeblasenen sauerstoffhaltigen Gasen brennbare schwefelarme, gasförmige Stoffe zuzusetzen. Dadurch kann der Zündvorgang vorverlegt oder beschleunigt"werden. Die zugesetzten brennbaren Stoffe können dabei auch zum Teil die Rolle der brennbaren flüchtigen Bestandteile des festen Reduktionsmittels übernehmen, wenn dessen Gehalt an diesen Stoffen geringer ist.

Falls der gesamte Wärmeverbrauch des Drehrohrofens aus dem in das Beschickungsende eingetragenen festen Brennstoff gedeckt wird, werden in den anschließenden Ofenteil sauerstoff haltige Gase mittels Mantelrohren und evtl. auch vom Austragsende eingeleitet. Falls in den anschließenden Teil des Drehrohrofens noch zusätzlich Brennstoff eingeführt werden muß, wird dieser mittels Mantelbrenner und/oder eines Zentralbrenners eingeführt. Dabei können gasförmige, flüssige und feste, staubförmige Brennstoffe verwendet werden, deren Schwefelgehalt gering ist bzw. die geringe Mengen an SOp und SO, freisetzen.

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Eine vorzugsv/eise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Bereich der Einblasung von sauerstoffhaltigen Gasen mittels Düsensteinen bei einer Temperatur des festen Brennstoffes von etwa 300 C beginnt und bei einer Temperatur der Beschickung von 800 - 95O°C endet _a Die untere Temperatur des festen Brennstoffes wird - wie vorhergehend beschrieben - im unteren Teil der Oberfläche des von der Beschickung gebildeten Rollbettes gemessen, d.h. kurz vor dem Einziehen der Teilchen in das Rollbett. Die obere Temperatur ist die durchschnittliche Temperatur des gesamten Rollbettes der Beschickung, da bei dieser Temperatur bereits ein weitgehender Temperaturausgleich im Rollbett stattgefunden hat. Durch die Wahl dieses Temperaturbereiches wird besonders sichergestellt, daß im unteren Bereich kein Kaltblasen der Beschickung erfolgt und im oberen Bereich die Austreibung der flüchtigen Bestandteile weitgehend abgeschlossen ist.

Eine vorzugsv/eise Ausgestaltung besteht darin, daß die Temperatur der Beschickung in der Kalzinierzone auf 900 - 1100⁰C, vorzugsweise 950 - 1050°C, eingestellt wird. Dadurch wird ein guter hochreaktiver, weichgebrannter Kalk erzeugt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Länge der Kalzinierzone mindestens 50 %, vorzugsweise 55 - 70 %, der Ofenlänge beträgt. Bei dieser Länge werden besonders gute Ergebnisse in Verbindung mit einer schnellen Aufheizung erzielt. Bei einer Aufgabe der Beschickung in vorgewärmter Form kann die Länge der Kalzinierzone noch verlängert werden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Aufheizzone des Drehrohrofens wesentlich verkürzt und damit entweder die Durchsatzleistung eines gegebenen Ofens vergrößert

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oder bei gleichbleibender Durchsatzleistung der Ofen verkleinert wird, die Differenz zwischen der Gastemperatur und Betttemperatur auf ein Minimum herabgesetzt wird, und die Abgastemperatur ebenfalls auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die geringere Heizraumbelastung führt zu einer Verminderung der Gefahr der Ansatzbildung und zu einer Erhöhung der Haltbarkeit der feuerfesten Ausmauerung. Der Gesamtenergieverbrauch wird wesentlich vermindert, weil der Wärmeinhalt der flüchtigen brennbaren Bestandteile des festen Brennstoffes weitgehend ausgenutzt wird, die Gastemperatur im freien Ofenraum und damit in den Abgasen gesenkt wird, und die unmittelbare Kohlenstoffvergasung auf der Oberfläche des Bettes durch Vermeidung des hier sonst möglichen Wärmestaues vermindert wird.

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Claims

Patentansprüche * / I 9347

1. Verfahren zum Brennen von Kalk durch thermische Behänd- ^- lung mittels heißer Gase im Drehrohrofen unter Gegenstromführung von Ofenatmosphäre und Beschickung und Einführung sauerstoffhaltiger Gase durch den Mantel des Drehrohrofens an mehreren Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung mindestens eines Teiles der heißen Gase fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff in das Beschickung sende des Drehrohrofens chargiert wird, und in den Bereich des Drehrohrofens, der mit dem Auftreten zündfähiger Teilchen des festen Brennstoffes beginnt und bei maximal 50 % der Ofenlänge endet, sauerstoffhaltige Gase mittels Düsensteinen in die über Düsensteinen befindliche Beschickung und in den freien Ofenraum mittels Mantelrohren eingeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Einblasung von sauerstoffhaltigen Gasen mittels Düsensteinen bei einer Temperatur des festen Brennstoffes von etwa 300⁰C beginnt und bei einer Temperatur der Beschickung von 800 - 950°C endet.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Beschickung in der Kalzinierzone auf 900 - 1100⁰C, vorzugsweise 950 - 1050⁰C, eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kalzinierzone mindestens 50 %, vorzugs weise 55 - 70 %, der Ofenlänge beträgt.

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