DE2834862C2

DE2834862C2 - Verfahren und Schachtofen zum Brennen von Kalk,Zement oder anderen stückigen Schüttgütern

Info

Publication number: DE2834862C2
Application number: DE2834862A
Authority: DE
Inventors: Hans von Dipl.-Ing. 6251 Balduinstein Zander
Original assignee: JOHANN SCHAEFER KALKWERKE 6252 DIEZ DE
Current assignee: JOHANN SCHAEFER KALKWERKE 6252 DIEZ DE
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1982-04-29
Also published as: ATA504479A; DE2834862A1; JPS5556048A; DD145262A5; AT371084B; US4287160A; CS223828B2; ZA794132B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brennen von Kalk, Zement oder anderen stückigen Schüttgütern im Schachtofen mit Kohle, wobei das beheizende Medium und das Brenngut innerhalb des Schachtofens im Gleichstrom geführt werden. Eine besondere Gestaltung des Schachtofens ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Es sind bereits zahireiche Verfahren bekannt, nach denen Heizöl in vergastem oder halbvergastem Zustand oder auch Gas einem Schachtofen peripher zugeführt wird. Bei einem bekannten Ringschachtofen dieser Art (DE-OS 23)7 565) werden am oberen Ende der Brennzone Heizgase mit Luftüberschuß und unverbrannter Brennstoff eingeleitet, im Gleichstrom mit dem Brenngut zum unteren Ende der Brennzone geführt und schließlich über den auch von der Kühlluft durchströmten Innenzylinder abgezogen. Auf diese Weise soll eine

ίο intensivere Beheizung des Breiingutes in der Gleichstromzone erreicht werden. 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 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 j Brennstoffzuführung haftet der Nachteil an, daß

'-: 'insbesondere bei großen Schachtquerschnitten die 'Eindringtiefe in die Schüttung unzureichend ist.

Mit Kohlenstaub beheizte Drehöfen sind ebenfalls bekannt. Jedoch ist der thermische Wirkungsgrad dieses Ofentyps so schlecht, daß, wo es immer möglich ist, der Einsatz von Schachtöfen bevorzugt werden sollte.

Hierzu bietet sich unter anderem das bewährte Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-System

Schmid-Hofer (GGR-Ofen-Patent Österreich 2 11 048, BRD-Patent 1157 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.

■35 !Die Kühlzone wird dabei nur mit Luft beschickt.

Es existieren derzeit ca. 160 nach diesem Prinzip betriebene Ofensysteme. Sie werden jedoch heute ausnahmslos mit mineralischen Brennstoffen betrieben, deren Wärmepreis in den letzten Jahren auf das ca.

4fache 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 weheren ist bereits ein Schachtofen zum Brennen von Zement, Kalk und ähnlichen Stoffen bekannt, der über einen zentral am oberen Schachtende angeordneten Verbrennungsraum verfügt, welcher zur Erzeugung von nicht mehr brennbaren Heizgasen als ausschließliehe Wärmequelle für den Brennprozeß dient (DE-AS 12 05 884, DE-BP 11 091/80). Für Schachtöfen dieser Art sind vor allem flüssige oder gasförmige Brennstoffe oder zuvor vollständig vergaste feste Brennstoffe vorgesehen.

Der Erfindung Jag daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zu entwickeln, mit dem zum Brennen von Kalk oder anderen Schüttgütern im Schachtofen Braun- oder Steinkohle ansteile mineralischer Brennstoffe eingesetzt werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zentral im Schachtofen eine Vergasungskammer angeordnet wird, in die Kohle in Form von Kohlenstaub oder Trockenkohle, d. b. Braunkohle in einer Körnung unter 5 mm, kontinuierlich eingeführt und dort unter unterstöchiometrischer Luftzugabe teil- oder vollvergast wird, worauf der teil- oder vollvergaste Brennstoff mit

hocherhitzter Luft vermischt und in der anschließenden Brennzone des Schachtofens in an sich bekannter Weise im Gleichstrom verbrannt wird.

Die Verwendung von Kohlenstaub oder Trockenkohle ist nicht nur im Hinblick auf eine Unabhängigkeit von öl oder Erdgas, sondern auch wegen des heute schon geringerem Wärmepreises von erheblichem Vorteil; selbst wenn der Preis für Kohle mit dem für öl und Erdgas weiter ansteigen sollte, so ist doch aus vielerlei Gründen zu erwarten, daß der Wärmepreis von Kohlenstaub und Trockenkohle im Vergleich zum Wärmepreis von öl oder Gas günstig bleibt.

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 der Vergasungskammer zugeführt. Als Vergasungsluft wird zweckmäßigerweise aus der Vorwärmzone des Schachtofens Luft mit optimaler Temperatur abgeleitet und zur teilweisen oder vollstän- ' algen Vergasung des Brennstoffes in die Vergasungs-' kammer eingeführt.

^: Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich gemäß einer Ausführungsart der Erfindung ein Schachtofen, in dessen Innerem das beheizende Medium und das Brenngut im Gleichstrom geführt wird und der eine zentral angeordnete Vergasungskammer besitzt, in die Kohle in Form von Kohlenstaub oder Trockenkohle kontinuierlich einführbar ist; die Vergasungskammer ist auf radialen Tragarmen derart im Schachtofen gelagert, daß , unterhalb der Tragarme ein von Brenngut weitgehend •. freier Raum entsteht, der eine gleichmäßige Verteilung "' der G2se über dem Schachtofenquerschnitt gewährleistet

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

Bei einer weiteren Ausführungsart des erfindungsgemäßen Schachtofens sind zur Absaugung der Vergasungsluft aus der Vorwärmzone 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 Zeichnungen ' hervor.

Es zeigt in schematischer Darstellung und stark vereinfacht

F i g. 1 die Vorwärmzone eines Zweischacht-GGR- » Ofens und

F i g. 2 in Aufsicht die Doppeispiralen am Einlaß der Vergasungskammern.

In der Anordnung nach Fig. 1 wird das zu brennende -(Rohmaterial, z. B. stückiger Kalk, mit Hilfe eines Beschickungskübels I 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 de^r Erfindung in dem Wägebunker 6 eingewogen und danach während der Brennperiode mittels der Zufuhrschnecken 7 der jeweils in Betrieb befindlichen Vergasungskammer 8 kontinuierlich zugeführt. Eine Wiegeeinrichtung genügt für zwei oder drei Schächte, wenn die Abiransportelemente, hier die Zufuhrschnecken 7, auf den jeweiligen Schacht umschaltbar sind.

Die Vergasimgsluft wird im vorliegenden Fi von den Gebläsen 12 entweder temperaturgeregelt über die Luftabsaugkanäle 10 der Vorwärmzone 4 entnommen oder direkt durch die Frischluftansaugung 11 der jeweiligen Vergasungskammer 8 zugeführt. In dieser Kammer findet die teilweise oder vollständige Vergasung des Brennstoffes statt, deren Produkte direkt oder über den Freiraum 14 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 Ües Schachtofens im Gleichstrom geführt.

Fig.2 zeigt in der Aufsicht die in Fig. 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 F ig. 13 mit den Pfeilen 17 und 18 angedeutet.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen, zentral angeordneten Vergasungskammer handelt es sich z. B, um eine Anordnung nach dem System von Dr. Schoppe.

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

Sollte es sich zeigen, daß in manchen Fällen die Kohlenasche d?s Brenngut, z. B. den erzeugten Branntkalk, verunreinigt, entsteht immer noch ein für viele Verwendungszwecke genügendes Erzeugnis. Für den weitaus überwiegenden Verbrauchsanteil ist nämlich Her 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 Braunkohlenstanb mit 2137OkJ etwa 0,176 kg Braunkohlenstaub je kg Kalk eingesetzt. Da der Aschegehalt im Braunkohlenstaub ca. 4% beträgt, gelangen 0,176 - 0,04 = 0,007 kg je kg oder 0,7% Asche in den Kalk. Da die Ascheanalyse ca. 50% Kalkgehalt aufweist, gelangen mit der Asche demnach 0,35% Nebenmineralien in den Kalk. Falls der Kalk noch auf vielleicht 3 oder 5 mm aL gesiebt 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 (Fig. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Brennen von Kalk, Zemeni oder anderen stückigen Schüttgütern im Schachtofen mit Kohle, bei dem das beheizende Medium und das Brenngut innerhalb des Schachtofens im Gleichstrom geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zentral im Schachtofen eine Vergasungskammer angeordnet wird, in die Kohle in Form von Kohlenstaub oder Trockenkohle kontinuierlich eingeführt und dort unter unterstöchiometrisoher Luftzugabe teil- oder vollvergast wird, worauf der teil- oder voll vergaste Brennstoff mit hoch erhitzter Luft vermischt und in der anschließenden Brennzone des Schachtofens in an sich bekannter Weise im Gleichstrom verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die je Brennchi*rge benötigte Menge an Kohlenstaub oder Trockenkohle vor Beginn der Breianzeit 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.

4. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das beheizende Medium und das Brenngut innerhalb des Schachtofens im Gleichstrom geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine zentral angeordnete Vergasungskammer (8) besitzt, in die Kohle in Form von Kohlenstaub oder Trockenkohle kontinuierlich einführbar ist und die auf radialen Tragarmen derart im Schachtofen gelagert ist, daß unterhalb der Tragarme (9) ein von Brenngut (15) weitgehend freier Raum (14) entsteht, der eine gleichmäßige Verteilung der Gase über der» 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 Verte/Jerkegel (2) angeordnet ist.

6. Schachtofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absaugung der Vergasungsluft aus der Vorwärmzone (4) Absaugkanäle (!0) vorgesehen sind, in die zwei vorzugsweise gegenüberliegende Luftgebläse (12) eingefügt sind.

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