DE2834862A1

DE2834862A1 - Verfahren und schachtofen zum brennen von kalk o.ae. stueckgut

Info

Publication number: DE2834862A1
Application number: DE19782834862
Authority: DE
Inventors: Hans Von Dipl Ing Zander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DD145262A5; US4287160A; AT371084B; ATA504479A; ZA794132B; CS223828B2; DE2834862C2; JPS5556048A

Description

Verfahren und Schachtofen zum Brennen von Kalk oder ähnlichem Stückgut

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und entsprechend gestaltete Schachtöfen zum Brennen von Kalk, Zement oder anderen stückigen Schüttgütern mit Kohle.

Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, nach denen Heizöl in vergastem oder halbvergastem Zustand oder auch Gas einem Schachtofen peripher zugeführt wird. Auch sind schon Anordnungen gebaut worden, die den Brennstoff - vornehmlich Gas - zentral von unten mit der Kühlluft einbringen. Hierbei handelt es sich meist um Schachtöfen, die Brenngut und Gas ganz oder teilweise während des Brennvorganges im Gegenstrom führen. Die Menge der zentralen

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Brennstoffzugabe am unteren Ende des Schachtes ist bei diesem Ofen dadurch begrenzt, daß eine vorzeitige Zündung vermieden werden muß, um nicht heißes Brenngut auszutragen. Der peripheren Brennstoffzuführung haftet der Nachteil an, daß insbesondere bei großen Schachtquerschnitten die Eindringtiefe in die Schüttung unzureichend ist.

Mit Kohlenstaub beheizte Drehofen sind ebenfalls bekannt. Jedoch ist der thermische Wirkungsgrad dieses Ofentyps so schlecht, daß, wo es immer möglich ist, der Einsatz von Schachtofen bevorzugt werden sollte. Hierzu bietet sich unter anderem das bewährte Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-System Schmid-Hofer (GGR-Ofen-Patent Österreich Nr. 211 048; BRD-Patent 1 157 133) an, bei dem zwei oder drei Schächte im Wechsel auf Gleich- und Gegenstrom geschaltet werden und nur dem jeweiligen Gleichstromschacht Brennstoff (Gas oder Heizöl) zugeführt wird. Die Kühlzone wird dabei nur.mit Luft beschickt.

Es existieren derzeit ca. l60 nach diesem Prinzip betriebene Ofensysteme. Sie werden jedoch heute ausnahmslos mit mineralischen Brennstoffen betrieben, deren Wärmepreis in den letzten Jahren auf das ca. ^fache gestiegen ist. Außerdem ist das Angebot ebenso wie der Preis des mineralischen Brennstoffs zahlreichen politischen Einflüssen unterworfen, so daß in den nächsten Jahren mit weiteren drastischen Preissteigerungen zu rechnen ist.

Des weiteren ist bereits ein Schachtofen zum Brennen von Zement,

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Kalk und ähnlichen Stoffen bekannt, der über einen zentral am oberen Schachtende angeordneten Verbrennungsraum verfügt, welcher zur Erzeugung von nicht mehr brennbaren Heizgasen als ausschließliche Wärmequelle für den Brennprozeß dient (DAS 1 205 884 _, DBP 1 109 080). Für Schachtofen dieser Art sind vor allem flüssige oder gasförmige Brennstoffe oder zuvor vollständig vergaste ifeste Brennstoffe vorgesehen.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zu entwickeln, mit dem zum Brennen von Kalk oder ähnlichem Schüttgut anstelle der mineralischen Brennstoffe Braunoder Steinkohle eingesetzt werden kann. Das wäre nicht nur im Hinblick auf eine Unabhängigkeit von öl oder Erdgas, sondern auch deshalb von erheblichem Vorteil, weil auch heute schon der Wärmepreis, insbesondere für Kohlenstaub und Trockenkohle, erheblich unter demjenigen für mineralische Brennstoffe liegt; selbst wenn der Preis für öl und Erdgas ansteigen sollte, so ist doch zu erwarten, daß aus vielerlei Gründen immer noch ein nennenswerter Abstand gegenüber dem Wärmepreis von Kohlenstaub und Trockenkohle erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wurde nun herausgefunden, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn zum Brennen von Kalk oder ähnlichem Schüttgut in eine zentral angeordnete Vergasungskammer Kohlenstaub oder Trockenkohle, d.h. Steinkohle in einer Körnung unter 5 mm, kontinuierlich eingeführt und dort durch unterstöchiometrische Luftzugabe teil- oder vollvergast wird, worauf dann der teilweise oder vollständig vergaste Brennstoff mit hocherhitzter Luft vermischt und in der anschließenden

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Brennzone des Schachtofens ausgebrannt wird; das beheizende Medium, nämlich der ausgebrannte Brennstoff, und das Brenngut werden dabei im Gleichstrom geführt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird die je Brenncharge benötigte Menge an Kohlenstaub oder Trockenkohle vor Beginn der Brennzeit eingewogen und während der Brennperiode kontinuierlich in die Vergasungskammer eingeführt. Als Vergasungsluft wird zweckmaßigerweise aus der Vorwärmzone des Schachtofens Luft mit optimaler Temperatur abgeleitet und in die Vergasungskammer eingeführt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich ein Schachtofen, der eine zentral angeordnete Vergasungskammer besitzt, welche auf radialen Tragarmen derart im Schachtofen gelagert ist, daß unterhalb der Tragarme ein von Brenngut weitgehend freier Raum entsteht. Dieser Freiraum gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Gase über den gesamten Schachtofenquerschnitt.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, am Eintritt in die Vorwärmzone einen exzentrisch verdrehbaren Verteilerkegel anzuordnen, der durch mehrere Tastsonden gesteuert wird und den Spiegel des eingefüllten Brenngutes eben hält.

Bei einer weiteren Ausführunggart des erfindungsgemäßen Schachtofens sind zur Absaugung der Vergasungsluft aus der Vorwärmzone

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Absaugkanäle vorgesehen, in die zwei vorzugsweise gegenüberliegende Luftgebläse eingefügt sind. Schließlich ist es noch in vielen Fällen günstig, wenn am Eintritt in die Vergasungskammer des Ofens eine Doppelspirale angeordnet ist, um die Luftverteilung in der Vergasungskammer zu verbessern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer Details anhand der beigefügten Zeichnungen hervor.

Es zeigen in schematischer Darstellung und stärk vereinfacht Figur 1 die Vorwärmzone eines Zweischacht-GGR-Ofens und

Figur 2 in Aufsicht die Doppelspiralen am Einlaß der Vergasungskammern .

In der Anordnung nach Figur 1 wird das zu brennende Rohmaterial, z.B. stückiger Kalk, mit Hilfe eines Beschickungskübels 1 in die Ofengicht gebracht und von dem Verteilerkegel 2 gleichmäßig über den Querschnitt des Ofens in der Vorwärmzone 4 verteilt. Die Lage des sich um eine exzentrische Achse drehenden Verteilerkegels 2 wird mit Hilfe mehrerer Tastsonden 3 geregelt.

Die je Brenncharge benötigte Menge an Kohlenstaub oder Trockenkohle wird in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem .Wägebunker 6 eingewogen und danach während der Brennperiode mittels der Zufuhrschnecken 7 der jeweils in Betrieb be-

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findlichen Vergasungskammer 8 kontinuierlich zugeführt. Eine Wiegeeinrichtung genügt für zwei oder drei Schächte, wenn die Äbtransportelemente, hier die Zufuhrschnecken 7, auf den jeweiligen Schacht umschaltbar sind.

Die Vergasungsluft wird im vorliegenden Fall von den Gebläsen 12 entweder temperaturgeregelt über die Luftabsaugkanäle 10 der Vor— wärmzone 4 entnommen oder direkt durch die Prxschluftansaugung Il der jeweiligen Vergasungskammer 8 zugeführt. In dieser Kammer findet die teilweise oder vollständige Vergasung des Brennstoffes statt, deren Produkte direkt oder über den Preiraum I¹I unter den Tragarmen 9, mit denen die Vergasungskammer zentral in dem Schacht gehaltert ist, in die Brennzone 5 eintreten. Der endgültige Ausbrand geschieht dann mit der hochvorgeheizten Luft aus der Vorwärmzone 4. Wie die Pfeile 16 symbolisieren, wird das Brenngut 15 und das beheizende Medium, d.h. der ausgebrannte Brennstoff, innerhalb des Schachtofens im Gleichstrom geführt.

Figur 2 zeigt in der Aufsicht die in Figur 1 nur angedeutete Doppelspirale 13, mit deren Hilfe die Luftverteilung in der Vergasungskammer 8 entscheidend verbessert wird. Die Einlaßrichtung der Luft in die Doppelspirale ist in Figur 13 mit den Pfeilen 17 und l8 angedeutet.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen, zentral angeordneten Vergasungskammer handelt es sich z.B. um eine Anordnung nach dem System von Dr. Schoppe. Stattdessen könnte man auch am unteren

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Ende der Vorwärmzone eine Kohlenstaubverteilung anordnen, in der während der Brennphase eine bestimmte Menge Kohlenstaub, vornehmlich Braunkohlenstaub oder Trockenkohle, teilweise oder
vollständig vergast in die Brennzone eingeführt wird. Der endgültige Ausbrand geschieht anschließend mit der Luft, die durch
die Vorwärmzone rings um die Vergasungskammer herum in die Brennzone eintritt.

Die zur horizontalen Fixierung der Vergasungs- bzw. Kohlenstaubverteilungseinrichtung vorhandenen Tragarme 9 - vgl. Figur 1 bestehen aus feuerfestem Material. Die Tragarme 9 sind derart
dimensioniert und angeordnet, daß sie gleichzeitig durch den darunter entstehenden Freiraum für die Verteilung des Brennstoffes über dem Ofenquerschnitt Sorge tragen.

Sollte es sich zeigen, daß in manchen Fällen die Kohlenasche das Brenngut, z.B. den erzeugten Branntkalk, verunreinigt, entsteht, immer noch ein für viele Verwendungszwecke genügendes Erzeugnis. Für den weitaus überwiegenden Verbrauchsanteil ist nämlich der aus dem Kohlenstaub in den Kalk gelangende Gehalt an Nebenmineralien belanglos, wie nachstehende Überlegungen für Braunkohlenstaub ergeben:

Unterstellt man, daß im GGR-Ofen zum Brennen von einem Kilogramm ofenfallenden Kalk mit ca. 96,5 % CaO 3770 kJ erforderlich sind, so werden bei einem Heizwert von Braunkohlenstaub mit 21 370 kJ
etwa 0,176 kg Braunkohlenstaub je kg Kalk eingesetzt. Da der Asche-

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gehalt im Braunkohlenstaub ca. 4 % beträgt, gelangen 0,176 · 0,04 O₃OO7 kg je kg oder 0,7 % Asche in den Kalk. Da die Ascheanalyse ca. 50 % Kalkgehalt ausweist, gelangen mit der Asche demnach
0,35 % Nebenmineralien in den Kalk. Falls der Kalk noch auf vielleicht 3 oder 5 nun abgesiebt wird, verringert sich dieser Wert erfahrungsgemäß nochmals auf ca. ein Drittel.

Ähnlich verhält es sich mit dem Schwefel, der gerade im rheinischen Braunkohlenstaub, bezogen auf den Wärmegehalt, geringer ist als in der Heizölsorte "max

Abhängig von den speziellen Eigenschaften des jeweils verwendeten Kohlenstaubes ist es angebracht, den Vergaser mit Frischluft
oder mit mehr oder weniger vorgewärmter Luft zu betreiben. Zu
diesem Zweck sind in der Vorwärmzone des zuvor beschriebenen
Schachtofens in verschiedenen horizontalen Ebenen die Absaugkanäle 10 angeordnet, die nach Bedarf mit Hilfe einer ebenfalls angedeuteten (Figur 1) Temperaturregelung angeschaltet werden.

Bei großen Ofeneinheiten ist es im Hinblick auf eine gleichmäßigere Absaugung zweckmäßig, zwei Absauggebläse 12 für Vergasungsluft vorzusehen und wie geschildert die Vergasungskammern 8 an ihrem
Einlaß mit Doppelspiralen 13 auszurüsten.

Die bei der Erläuterung der Erfindung nicht gezeichneten oder
nicht ausdrücklich beschriebenen Teile sind herkömmlicher Natur
und daher dem Fachmann geläufig.

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Claims

V-63.619-O1/KDB/UMA 7· August 1978 JOHANN SCHAEPER KALKWERKE3 Die ζ Lahn Patentansprüche

1. Verfahren zum Brennen von Kalk, Zement oder anderen stückigen Schüttgütern im Schachtofen mit Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß in eine zentral im Schachtofen angeordnete Vergasungskammer Kohlenstaub oder Trockenkohle kontinuierlich eingeführt und dort durch unterstochiometrische Luftzugabe teil- oder vollvergast wird, worauf der teil- oder vollvergaste Brennstoff mit hocherhitzter Luft vermischt und in der anschließenden Brennzone des Schachtofens ausgebrannt wird, sowie daß das beheizende Medium, nämlich der ausgebrannte Brennstoff, und das Brenngut innerhalb des Schachtofens im Gleichstrom geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die je Brenncharge benötigte Menge an Kohlenstaub oder Trocken-

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kohle vor Beginn der Brennzeit eingewogen und während der Brennperiode kontinuierlich der Vergasungskammer zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Vorwärmzone des Schachtofens Luft mit optimaler Temperatur abgeleitet und als Vergasungsluft zur teilweisen oder vollständigen Vergasung des Brennstoffes in die Vergasungskammer eingeführt wird.

¹J, Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3_S dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine zentral angeordnete Vergasungskammer (8) besitzt, die auf radialen Tragarmen (9) gelagert ist, welche derart im Schachtofen angeordnet sind, daß unterhalb der Tragarme (9) ein von Brenngut (15) weitgehend freier Raum (I¹O entsteht, der eine gleichmäßige Verteilung der Gase über den Schachtofenquerschnitt gewährleistet.

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt in die Vorwärmzone (4) des Schachtofens ein exzentrisch verdrehbarer, durch Tastsonden (3) steuerbarer Verteilerkegel (2) angeordnet ist.

6. Schachtofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absaugung der Vergasungsluft aus der Vorwärmzone (4) Absaugkanäle (10) vorgesehen sind, in die zwei vorzugsweise gegenüberliegende Luftgebläse (12) eingefügt sind.

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7. Schachtofen nach einem der Ansprüche 5 - 6, dadurch gekennzeichnet , daß am Eintritt in die Vergasungskammer (8) eine Doppelspirale (13) angeordnet ist, die zur gleichmäßigen Luftverteilung in der Vergasungskammer dient*

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