DE2830125A1

DE2830125A1 - Calcining limestone and similar carbonate stone - in ring shaft furnace where combustion chambers are fed with both fuel and waste, esp. used tyres

Info

Publication number: DE2830125A1
Application number: DE19782830125
Authority: DE
Inventors: Gunther Dipl Ing Botsch; Alfons Merkl; Peter Dipl Chem Dr Weber
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1978-07-08
Filing date: 1978-07-08
Publication date: 1980-01-17

Abstract

Furnace includes combustion chambers into which solid, crushed waste forming gases and rich in energy is fed. The waste is decomposed in the combustion chambers in the absence of the limestone charge; and the decompsn. prods. of the waste are then fed sideways into the limestone charge. Any variation in the heat content of the waste to pref. counterbalanced by the addn. of known amts. of conventional fuels; and additional burners may be used to decompose the waste; and/or the waste may be decomposed with a reduced amt. of air. A conc. stream of gas may be employed to remove incombustible residues obtd. from the waste and a ring shaft furnace is pref. used for the process. Waste with a high fuel content can be used e.g. old tyres, plastics, wood shavings, paper etc. Complicated decomposition appts. is not required.

Description

Verfahren zum Brennen von KalksteinMethod of burning limestone

Verfahren zum Brennen von Kalkstein Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kalk stein und/oder anderem carbonatischen Gestein in einem Schachtofen mit außenliegenden Brennkammern. Die dazu notwendige Energie wird ganz oder teilweise aus energiereichen Abfallstoffen wie Altreifen, Kunststoff, Holzspänen, Papier etc. gewonnen. Method for burning limestone The invention relates to a method for burning limestone and / or other carbonatic rock in a shaft furnace with external combustion chambers. The energy required for this is wholly or partially from high-energy waste materials such as old tires, plastic, wood chips, paper, etc. won.

Das Brennen von Kalk oder anderem carbonatischen Gestein mit Festbrennstoff erfolgt u.a. in Schachtöfen nach dem Prinzip der Mischfeuerung. Die chargenweise im vorgegebenen Verhältnis abgewogene und zudosierte Mischung aus Rohmaterial und Festbrennstoff durchläuft während des Brennvorganges die einzelnen Zonen des Schachtofens: Vorwärmzone- Brennzone Kühlzone. Als Festbrennstoffe werden im allgemeinen Koks und Anthrazit eingesetzt. Stark gasende Festbrennstoffe konnten bisher nicht direkt, sondern erst über das durch Pyrolyse daraus gewonnene Gas verwendet werden. Ihr unmittelbarer Einsatz in Mischfeueröfen hätte zur Folge, daß durch die allmähliche Erhitzung beim Durchlaufen der Vorwärmzone die im Brennstoff gebundene Energie von der festen in die Gasphase übergeht und zusammen mit den Ofenabgasen aus dem Schachtofen entweicht, ohne einen fühlbaren Energiebeitrag für den Kalkbrennprozeß geliefert zu haben.The burning of lime or other carbonatic rock with solid fuel takes place, among other things, in shaft furnaces based on the principle of mixed firing. The batch Mixture of raw material and Solid fuel runs through the individual zones of the shaft furnace during the burning process: Preheating zone- burning zone cooling zone. Coke is generally used as solid fuel and anthracite are used. Strongly gassing solid fuels have so far not been able to but can only be used via the gas obtained from it by pyrolysis. you Immediate use in mixed-fire furnaces would have the consequence that through the gradual Heating when passing through the preheating zone reduces the energy bound in the fuel the solid passes into the gas phase and together with the furnace exhaust gases from the shaft furnace escapes, delivered without a noticeable contribution of energy to the lime burning process to have.

Energiereiche Abfallstoffe werden bisher entweder nach Verbrennung oder Vergasung in Form von Dampf, elektrischer Energie oder als Ferngas für Heizzwecke genutzt. Der Wirkungsgrad dieser Energieumwandlung war in den bisher errichteten Anlagen recht gering. Die Verwendung der daraus hergestellten Gase wurde bisher zwar versucht, brachte in Kalköfen jedoch keinen überzeugenden Erfolg. Dabei wären die Voraussetzungen für die Verwendung dieser aus Abfallstoffen gewonnenen Brenngase in einem Kalkofen besonders günstig, da mit dem sich kontinuierlich erneuernden Kalk ein ausgezeichnetes Mittel zur Bindung umweltschädlicher Begleitsubstanzen zur Verfügung steht. Errichtung und Betrieb der thermischen Abfallverwertungsanlagen verbilligen sich damit entscheidend, in manchen Fällen gelingt es auch erst durch diese Verringerung der Schadstoffemission, die Energie der Abfallstoffe zu nutzen.Energy-rich waste materials are so far either after incineration or gasification in the form of steam, electrical energy or as remote gas for heating purposes utilized. The efficiency of this energy conversion was in the previously established Investments quite small. The use of the gases produced therefrom has been hitherto tried, but did not bring convincing success in lime kilns. Would be there the requirements for the use of these fuel gases obtained from waste materials particularly cheap in a lime kiln, as it is continuously renewed Lime is an excellent means of binding environmentally harmful accompanying substances is available. Construction and operation of the thermal waste treatment plants become significantly cheaper, in some cases it only works through this reduction in pollutant emissions to use the energy of the waste materials.

Der in der Verwendung von gasenden Festbrennstoffen in Mischfeueröfen liegende Nachteil der enormen Energieverluste ist bekannt. Es hat auch nicht an Entwicklungen gefehlt, welche die bessere Ausnutzung des Heizwertes solcher besonderen Brennstoffe gestatten.The one in the use of gassing solid fuels in mixed-fire furnaces The disadvantage of the enormous energy losses is known. It's not on either Developments are missing, which the better utilization of the calorific value of such special Allow fuels.

So ist aus dem DRP 23919/1883 unter dem Namen "Dietz'scher Stufenofen" ein Typ bekannt, dessen spezielle Konstruktion die Zufuhr derartiger Brennstoffe unmittelbar in die Brennzone ermöglicht und damit die allmähliche Erwärmung des Brennstoffs in der Vorwärmzone umgeht.So from the DRP 23919/1883 under the name "Dietz'scher step oven" one type is known whose special construction allows the supply of such fuels directly into the combustion zone and thus the gradual heating of the Bypasses fuel in the preheating zone.

Im DRP 50711/1898 sind weitere Ofenkonstruktionen beschrieben, die sich vom Stufenofen in der Bauform und in der Art der Brennstoffzuführung, nicht aber im Prinzip unterscheiden.In DRP 50711/1898 further furnace constructions are described which does not differ from the step furnace in the design and in the type of fuel supply but differ in principle.

In einer Reihe weiterer Verfahren wird der Brennstoff außerhalb der Schachtöfen in gesonderten Kammern bzw. Reaktoren einer Vergasung unterworfen und die gewonnenen Brenngase den Kalköfen zugeführt.In a number of other processes, the fuel is used outside of the Shaft furnaces in separate chambers or reactors are subjected to gasification and the fuel gases obtained are fed to the lime kilns.

Alle diese Verfahren konnten sich in der Praxis nicht durchsetzen. Sie erfordern entweder sehr aufwendige Ofenkonstruktionen, sind unwirtschaftlich in der Bedienung oder verursachen, wie im Falle außenliegender Vergasung, erhebliche Wärmeverluste durch Wärmeabstrahlung.None of these procedures could prevail in practice. They either require very complex furnace constructions or are uneconomical in operation or, as in the case of external gasification, cause considerable Heat loss through heat radiation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zu finden, das die Verwendung von gasenden energiereichen Abfallstoffen zum Brennen von Kalkstein ermöglicht, wobei die Umsetzung der Brennstoffenergie so in das Ofensystem integriert ist, daß ohne separaten Vergasungsreaktor der volle Wärmeinhalt der Abfallstoffe in der Brennzone des Kalkofens genutzt wird.The object of the present invention was therefore to provide a method find that the use of gassing energy-rich waste materials for burning made possible by limestone, the implementation of the fuel energy so in the furnace system it is integrated that the full heat content of the waste materials without a separate gasification reactor is used in the combustion zone of the lime kiln.

Diese Aufgabe konnte überraschend dadurch gelöst werden, daß in einem konventionellen Schachtofen feste zerkleinerte, energiereiche gasende Abfallstoffe in die Brennkammern eingebracht, außerhalb der Kalksteincharge zersetzt und die Zersetzungsprodukte der Brennzone seitlich zugeführt werden.This problem could be achieved surprisingly that in one conventional shaft furnace solid, comminuted, high-energy gassing waste introduced into the combustion chambers, decomposed outside the limestone charge and the Decomposition products are fed to the combustion zone from the side.

Im allgemeinen werden diese Brennkammern mit konventionellen Flüssig- oder Gasbrennstoffen bei hohem Überschuß an vorgewärmter Verbrennungsluft betrieben. Durch allmahlichen Ubergang auf die erfindungsgemäß verwendeten zerkleinerten Abfallstoffe und entsprechende Drosselung der Primärenergiemenge bewirKEeñ die in den Kammern herrschenden Temperaturen zusammenmit dem Luftsauerstoff eine intensive Verbrennung der festen Brennstoffteilchen.In general, these combustion chambers are operated with conventional liquid or gas fuels with a large excess of preheated combustion air. By gradual transition to the comminuted waste materials used in accordance with the invention and corresponding throttling of the amount of primary energy cause The temperatures prevailing in the chambers together with the oxygen in the air create an intense Combustion of the solid fuel particles.

Die zerkleinerten Abfallstoffe lassen sich durch geeignete Öffnungen diesen Kammern kontinuierlich zudosieren. Wichtig ist dabei, daß auf diese Weise der gasende Abgallstoff in die unmittelbare Nähe der Kalkbrennzone gelangt und dadurch jeglicher Energieverlust so gering wie möglich gehalten wird.The shredded waste can be removed through suitable openings continuously metering these chambers. The important thing is to do that in this way the gassing waste material comes into the immediate vicinity of the lime burning zone and thereby any energy loss is kept as low as possible.

Erfindungsgemäß können außer Altreifen auch solche, sich bei Erwärmung unter starker Gasentwicklung zersetzenden Abfallstoffe wie Kunststoffe, Holzabfälle, Papier etc. eingesetzt werden.According to the invention, in addition to old tires, those that can also be damaged when heated Waste materials that decompose with strong gas development, such as plastics, wood waste, Paper etc. can be used.

Das Verfahren läßt sich in der als Beispiel beschriebenen Ausführungsform an jedem Kalkschachtofen, z.B. einem Ringschachtofen durchführen, sofern dieser mit außenliegenden Brennkammern in einer oder mehreren Brennerebenen aufgestattet ist. Ohne Änderung des Systems und mit einem minimaien Aufwand an Umbauten lassen sich die o.g. Abfallstoffe zum Brennen von Kalk verwenden. Die darin enthaltene Energie wird voll genutzt, ein Wärmeverlust durch Abstrahlung oder ähnliches tritt nicht ein. Die Brennstoffkosten zur Herstellung von Branntkalk lassen sich so erheblich senken. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die hohe Gasgeschwindigkeit in den Brennkammern die Verbrennungsrückstände vom Gasstrom mitgerissen werden, und die Brennkammern sich dadurch selbst reinigen. Im Falle stahlhaltiger Reifenstücke werden die zurückbleibenden Stahdrähte in Abständen aus den Brennkammern mechanisch entfernt.Auchmit Hilfe eines zusätzlichen scharfen Luft- o.a.Gasstrahles ist eine Reinigung der Brennkammer möglich.The method can be used in the embodiment described as an example Carry out this on every lime shaft furnace, e.g. a ring shaft furnace, if this Equipped with external combustion chambers in one or more burner levels is. Leave without changing the system and with a minimum of modifications use the above-mentioned waste materials to burn lime. The included Energy is fully used, there is a loss of heat due to radiation or the like not a. The fuel costs for the production of quicklime can be considerable reduce. A major advantage of the invention is that by the high Gas velocity in the combustion chambers entrained the combustion residues from the gas flow and the combustion chambers are self-cleaning. In the case of steels Pieces of tire are the remaining steel wires at intervals from the combustion chambers mechanically removed, also with the help of an additional sharp jet of air or gas the combustion chamber can be cleaned.

In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gesamte in einer Brennkammer umzusetzende Energie nur zum Teil durch gasende Festbrennstoffe ersetzt, während der übrige Energiebedarf durch herkömmliche Brennstoffe wie Heizöl oder Gas gedeckt wird. Insbesondere in den oberen Brennkammern, beispielsweise bei Ringschachtöfen, erscheint es zweckmäßig, zusätzlich herkömmlichen Brennstoff einzusetzen, da im Gegensatz zu den unteren Brennkammern kein entsprechend heißes Umwälzgas vorhanden ist, das eine genügend schnelle Pyrolyse der Abfallstoffe bewirken würde. Durch diese Stützfeuerung können außerdem schwankende Heizwerte des Festbrennstoffs dem jeweiligen Energiebedarf des Ofens angepaßt werden, womit die Voraussetzung geschaffen wird, die in festen Abfallstoffen enthaltene Energie freizusetzen.In further embodiments of the method according to the invention, all of the energy to be converted in a combustion chamber is only partially due to the gas end Solid fuels are replaced while the rest of the energy requirements are replaced by conventional fuels how heating oil or gas is covered. In particular in the upper combustion chambers, for example in the case of ring shaft furnaces, it seems appropriate to use conventional fuel as well to use as opposed to no equivalent to the lower combustion chambers hot circulating gas is present, which causes a sufficiently rapid pyrolysis of the waste materials would effect. This support firing can also result in fluctuating calorific values of the solid fuel can be adapted to the respective energy requirements of the furnace, with which the prerequisite is created, the energy contained in solid waste to release.

Die Verbrennung der Abfallstoffe erfolgt in den unteren Brennkammern eines Ringschachtofens mit etwa stöchiometrischer oder leicht erhöhter Luftmenge, in den oberen Brennkammern dagegen mit geringem Luftunterschuß.The waste materials are incinerated in the lower combustion chambers a ring shaft furnace with approximately stoichiometric or slightly increased air volume, in the upper combustion chambers, however, with a slight deficit of air.

Anstelle die Abfallstoffe den Brennkammern aufzugeben, ist es auch möglich, diese bis unter die in Ringschachtöfen vorhandenen Brücken an den Kalk zu befördern und erst dort zur Verbrennung zu bringen.Instead of dumping the waste materials into the combustion chambers, it is too possible, this up to the lime under the existing bridges in ring shaft kilns to be transported and only there to be incinerated.

Weitere geeignete Kalkbrennöfen für die Verwendung von Abfallstoffen, insbesondere Gummiabfällen, sind Schrägschachtöfen, sofern in diesen eine gewisse Menge Zusatzenergie in Form einer Ö1- oder Gasflamme ständig zugesetzt wird sowie Querstromöfen oder Gleichstrom-Regenerativ-Schachtöfen ohne Brennkammern, bei denen die zerkleinerten Abfallstoffe unter der Brücke verteilt aufgegeben werden.Other suitable lime kilns for the use of waste materials, In particular rubber waste, inclined shaft furnaces are, provided that there is a certain amount in them Amount of additional energy in the form of an oil or gas flame is constantly added as well Cross-flow furnaces or direct-current regenerative shaft furnaces without combustion chambers, in which the shredded waste material is distributed under the bridge.

Die Abbildung zeigt einen Teilschnitt durch einen Ringschachtofen mit außenliegenden Brennkammern und Umwälzgassystem. In zwei übereinanderliegenden Ebenen sind je fünf Brennkammern über den Ufenumfang gleichmäßig verteilt, wobei die oberen Kammern versetzt zu den unteren angeordnet sind. Der äußere Ofenmantel (1) und der Innenzylinder (2) bilden zusammen einen Ringraum (3), in dem die Wärme von den heißen Rauchgasen der Brennkammern (4) und (4') auf das im Ringraum befindliche Schüttgut übertragen wird. Die Brennstoffe wie Heizöl oder Brenngas werden über die Brenner (5) und (5') zugeführt.The illustration shows a partial section through a ring shaft furnace with external combustion chambers and circulating gas system. In two superimposed Levels are each five combustion chambers evenly distributed over the circumference of the Ufen, whereby the upper chambers are arranged offset to the lower ones. The outer shell of the furnace (1) and the inner cylinder (2) together form an annular space (3) in which the heat from the hot flue gases of the combustion chambers (4) and (4 ') to the one in the annulus Bulk is transferred. The fuels such as heating oil or fuel gas are over the burners (5) and (5 ') are supplied.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch die Öffnungen (6) und (6'), in diesem Falle an der Oberseite der Brennkammern, Altreifenschnitzel kontinuierlich aufgegeben. Zugleich wird die Flüssig- oder Gasbrennstoffzufuhr soweit gedrosselt, daß die gesamte den Brennkammern zugeführte Energiemenge konstant bleibt. Die Reifenschnitzel werden in der heißen Ofenatmosphäre nahezu explosionsartig zersetzt und ihre Wärmeenergie freigegeben.According to the method according to the invention, through the openings (6) and (6 '), in this case on the top of the combustion chambers, scraps of used tires continuously abandoned. At the same time, the liquid or gas fuel supply is so high throttled so that the total amount of energy supplied to the combustion chambers remains constant. The shredded tires are decomposed almost explosively in the hot furnace atmosphere and released their heat energy.

Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Art des Mischbrennstoffbetriebes die Heizgase intensiv verwirbeln, keine Strähnenbildung eintritt und ein einwandfreier Branntkalk erzielt wird.It has been shown that with this type of mixed fuel operation the heating gases swirl intensely, no streak formation occurs and a flawless one Quicklime is achieved.

Wesentlich ist, daß bei der beispielhaft erläuterten Verfahrensweise in den unteren Brennkammern wegen der hohen Temperatur der Gasrückführung die Energie voll durch Abfallstoffe ersetzt werden kann. Die oberen Brennkammern werden durch ständige Zufuhr einer geringen Ö1- oder Gasbrennstoffmenge auf für die Abfallstoffe erforderliche Zündtemperatur gehalten;It is essential that in the procedure explained by way of example the energy in the lower combustion chambers due to the high temperature of the gas recirculation can be fully replaced by waste. The upper combustion chambers are through constant supply of a small amount of oil or gas fuel for the waste materials required ignition temperature maintained;

Claims

Pa-tcdn t claims 1. Method of burning limestone and others carbonate-rich rocks in a shaft furnace, characterized in that solid Crushed, high-energy, gassing waste materials in the combustion chambers of the shaft furnace introduced, decomposed outside the limestone batch and the decomposition products are fed to the combustion zone from the side.

2. The method according to claim 1, characterized in that uneven Energy delivery from the waste materials by adding known amounts of energy conventional heating media is compensated.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Waste materials are brought to decomposition temperature by additional firing.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Waste materials are decomposed in the presence of excess air.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that incombustible Residues from the combustion chambers can be removed with the help of a sharp gas jet.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that a Ring shaft furnace is used.