DE3038927C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Schachtofen zum Brennen von karbonathaltigen Rohstoffen, wie Kalkstein, Dolomit, Magnesit u. dgl., mit zwei oder mehr durch Kanäle miteinander verbundenen Schächten, von denen wechselweise der eine Schacht als Brenn- oder Gleichstromschacht und der andere Schacht als Gegenstromschacht in Betrieb steht, wobei die Kühlung des gebrannten Rohstoffes in einer auf eine Brennzone folgenden Kühlzone der Schächte erfolgt.

Solche Öfen dienen dazu, karbonathaltige Rohstoffe zwecks Austreibung der Kohlensäure zu brennen und können aus zwei oder mehr Schächten bestehen (AT-Patentschrift 2 11 214 und Zeitschrift "Zement-Kalk-Gips" Nr. 6, 1970, S. 217 ff.). Sie haben sich seit vielen Jahren in der Praxis sehr gut bewährt, weil sie sich durch einen niedrigen Wärmeverbrauch und eine sehr gute Qualität des erzeugten Brenngutes auszeichnen. Die Schächte eines solchen Ofens stehen abwechselnd als Brennschacht oder als Gegenstromschacht, durch den die Rauchgase abziehen, in Betrieb. In jedem Schacht wird eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone unterschieden, die sich in dieser Reihenfolge vom oberen Rand des Schachtes bis zum Fundament des Ofens erstrecken. In Betrieb wird der Brennstoff und die Verbrennungsluft immer nur einem Schacht, dem jeweiligen Brennschacht, zugeführt, jedoch wird die Kühlluft oder das Kühlmedium in beide Schächte gefördert. Das Brenngut wird aus beiden Schächten mittels einer Austragvorrichtung kontinuierlich ausgetragen.

Bei großen Querschnitten, die sich vielfach aus konstruktiven Gründen ergeben, kann es vorkommen, daß die CO₂- haltigen Rauchgase in den Kühlzonen in ebenso niedrige Temperaturbereiche eintauchen, so daß CO₂, z. B. bei gebranntem Kalkstein, vom gebrannten Calciumoxyd (CaO) wieder aufgenommen wird. Dadurch wird die in der Brennzone gut gebrannte Kalkqualität wieder verschlechtert und kann auch durch Zufuhr von mehr Brennstoff am Beginn der Brennzone nicht mehr verbessert werden. Eine solche höhere Brennstoffzufuhr kann, da gewöhnlich die Menge des wiederaufgenommenen Kohlendioxyds nicht bekannt ist, zu einem hohen Wärmeangebot in der Brennzone und damit zu einer nicht erwünschten, härteren Kalkqualität oder sogar zur Klotzbildung führen. Die Menge des wiederaufgenommenen Kohlendioxyds im gebrannten Kalk kann einige Zehntel Prozent, aber auch 1%-2% betragen. Wiederaufgenommenes Kohlendioxyd ist besonders beim Brennen von Kalk und Dolomit für die Herstellung von Seewasser-Magnesit unerwünscht. Bei diesem Herstellungsprozeß stellt man besonders strenge Forderungen an den Rest-CO₂-Gehalt des Brenngutes, denn er soll weniger als 0,5% oder sogar weniger als 0,3% betragen.

Ein Regenerativ-Schachtofen nach der DE-OS 29 27 834 enthält beispielsweise zwischen der Brennzone und der Kühlzone eine Nachentsäuerungszone. Bei einem derartigen Schachtofen treten die oben beschriebenen Probleme nicht auf, da es in der Kühlzone nicht zu einer Wiederaufnahme von Kohlendioxyd durch das Brenngut aus den Gasen der Brennzone kommt. In der Nachentsäuerungszone besteht die Gefahr, daß die CO₂-haltigen Gase zu stark abgekühlt werden. Die Kühlluft gelangt nicht in diese Nachentsäuerungszone, sondern wird vorher durch dachförmige Kreuzgewölbe oder Balken oder eine Abdeckung abgelenkt, welche ein gleichmäßiges Abziehen der vorgewärmten Kühlluft ermöglicht.

Bei Öfen ohne Nachentsäuerungszone, bei denen die Kühlzone direkt an die Brennzone anschließt, gelangen die CO₂-haltigen Rauchgase in die Kühlzone, so daß CO₂ vom gebrannten Calciumoxyd wieder aufgenommen wird. Dies ist beispielsweise aus einem Firmenprospekt "Kalkschachtöfen und Kalkwerksanlagen" der Firma Maerz Ofenbau (1976) Düsseldorf/Zürich, S. 10/11, bekannt. Dort gelangt Kühlluft aus haubenförmigen Kühlluftdüsen in die Kühlzone. Dies verhindert aber nicht, daß die CO₂-haltigen Rauchgase in die Kühlzone eintauchen und damit CO₂ von dem Brenngut aufgenommen wird. Dadurch wird die Kalkqualität verschlechtert.

Diese Wiederaufnahme des CO₂ durch das Brenngut in den Kühlzonen zu verhindern, ohne dabei eine Nachentsäuerungszone zwischenzuschalten, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die Kühlzone jedes Schachtes ein länglicher Verdrängungskörper eingebaut ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Kühlzone erstreckt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Regenerativ- Schachtofen mit zwei Schächten mit einer Kühlzone nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Regenerativ- Schachtofens gemäß der Erfindung.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Regenerativ-Schachtofen weist zwei Schächte I, II auf, die über Ringkanäle III miteinander verbunden sind. Im oberen Teil der Schächte I, II sind Brennstofflanzen 1 über dem Schachtquerschnitt angeordnet, deren Mündungen das Ende einer Vorwärmzone V im oberen Schachtteil begrenzen.

An die Vorwärmzone V schließt eine Brennzone B an, in der die Kohlensäure aus dem Brenngut ausgetrieben wird. An die Brennzone B schließt eine Kühlzone K an, in die die Kühlluft oder ein anderes Kühlmedium eintritt. Durch die Verbrennung des durch die Brennstofflanzen 1 zugeführten Brennstoffes mit der von oben durch den Schacht eintretenden Verbrennungsluft 2 entstehen CO₂-haltige Rauchgase 4, die aus dem Schacht I in den Gegenstromschacht II übergeführt werden und sich mit dem durch die Kühlzonen der beiden Schächte I, II eintretenden Kühlmedium 3 mischen. Das Brenngut wird aus den beiden Schächten I, II mittels einer Austragvorrichtung 5 kontinuierlich ausgetragen.

Wegen der Ausbildung der Kühlzone nach Fig. 1 ist es nicht zu vermeiden, daß die CO₂-haltigen Rauchgase 4 in niedrige Temperaturbereiche eintauchen, wodurch die Kalkqualität wieder verschlechtert wird. Eine Korrektur durch höhere Brennstoffzufuhr wäre zwar möglich, jedoch treten dadurch andere Nachteile auf, z. B. eine härtere Kalkqualität oder sogar Klotzbildung.

Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß das Eintauchen der CO₂-haltigen Rauchgase in niedrige Temperaturbereiche wirksam verhindert wird, wenn die Kühlzone K gemäß Fig. 2 ausgebildet wird. Gemäß Fig. 2 wird in der Kühlzone K ein länglicher Verdrängungskörper 6 angeordnet, dessen obere Stirnfläche 8 sich bis auf einen Abstand 10 gegen das untere Ende des Mauerwerkes 11 der Brennzone B erstreckt. Dadurch wird mit Sicherheit erreicht, daß die CO₂-haltigen Rauchgase 4 nicht in den Temperaturbereich der Kühlzone K von unter etwa 840°C, bezogen auf das Brenngut, eindringen können. Der Verdrängungskörper 6, der zweckmäßig von einem der Kühlmediumzufuhr dienenden Stahlrohr 7 getragen wird, ist so zu bemessen, daß das ihn umgebende Kühlzonenvolumen, das nach unten durch die Austragvorrichtung 5, nach oben von der im Abstand 10 im Bereich der oberen Stirnfläche 8 liegenden horizontalen Grenzebene und außen von den geneigten oder senkrechten zylindrischen oder rechteckigen Seitenwänden 9 begrenzt ist, so dimensioniert wird, daß sich eine Kühlzonenbelastung, bezogen auf die Tagesproduktion, von 3-6 t/m³ ergibt. Dieser Wert variiert in Abhängigkeit von dem Kornband. Für den Abstand 10 ergibt sich je nach Größe des Schachtes ein Maß von 1,5-4,0 m.

Werden die vorstehend genannten Bedingungen eingehalten, so können außerordentlich niedrige Rest-CO₂-Werte im gebrannten Kalk erreicht werden. Wie aus der nachfolgenden Aufstellung von Kalkproben eines Zwei-Schachtofens an zwei aufeinanderfolgenden Tagen zu sehen ist, konnte bei verschiedenen Proben überhaupt kein Rest-CO₂ oder nur Spuren davon analytisch festgestellt werden.

Werden die Seitenwände 9 der Kühlzone K nach innen geneigt ausgeführt, so ist es zweckmäßig, dieselben mit einer Neigung α von höchstens 11° auszuführen.

Durch den Einbau des Verdrängungskörpers 6 braucht die Austragvorrichtung 5 nicht geändert zu werden. Durch die durch das Stahlrohr 7 eingeführte Luft wird erreicht, daß auch der Verdrängungskörper 6 genügend gekühlt wird. Hierzu werden am unteren Ende des Verdrängungskörpers 6 seitliche Öffnungen 12 im Stahlrohr 7 vorgesehen. Das Stahlrohr 7 selbst ist durch Stege 13 am Schachtfundament abgestützt.

Claims (6)

1. Regenerativ-Schachtofen zum Brennen von karbonathaltigen Rohstoffen, wie Kalkstein, Dolomit, Magnesit und dgl., mit zwei oder mehr durch Kanäle miteinander verbundenen Schächten, von denen wechselweise der eine Schacht als Brenn- oder Gleichstromschacht und der andere Schacht als Gegenstromschacht in Betrieb steht, wobei die Kühlung des gebrannten Rohstoffes in einer auf eine Brennzone folgenden Kühlzone der Schächte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kühlzone (K) jedes Schachtes (I, II) ein länglicher Verdrängungskörper (6) eingebaut ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Kühlzone erstreckt.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (6) im Zentrum des Schachtes (I, II) angeordnet ist.

3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (9) der Kühlzone (K) eine Neigung ( α) von höchstens 11° aufweisen.

4. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnfläche (8) des Verdrängungskörpers (6) in einem Temperaturbereich liegt, in dem der gebrannte Rohstoff eine Temperatur von mindestens 840°C besitzt.

5. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz (10) zwischen der oberen Stirnfläche (8) des Verdrängungskörpers (6) und dem unteren Ende des Mauerwerkes (11) der Brennzone (B) zwischen 1,5 m und 4 m beträgt.

6. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (6) auf einem Rohr (7) abgestützt ist, das mit seitlichen Öffnungen (12) zur Kühlmediumzufuhr versehen ist.