DE3140582C2

DE3140582C2 - Verfahren und Ringschachtofen zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, wie Kalkstein, Dolomit oder dergleichen

Info

Publication number: DE3140582C2
Application number: DE3140582A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Beckenbach Ulrich Dipl-Ing 4005 Meerbusch De
Current assignee: Beckenbach Ulrich Dipl-Ing 4005 Meerbusch De
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1981-10-13
Publication date: 1985-01-17
Also published as: JPS5864482A; CA1167256A; FR2514341B1; US4431407A; DE3140582A1; CH657843A5; ZA818748B; AT379131B; FR2514341A1; JPS6316033B2; ATA534781A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen und Sintern von stückigem Gut in einem Schachtofen, bei dem ein Teil der die Kühlzone in Gegenstrom durchströmenden Kühlluft vor dem oberen Ende der Kühlzone aus dem Schachtofen abgeführt und im oberen Brennzonenbereich unter Zumischung von Luft und Brennstoff in die Gutsäule eingeführt wird, wodurch eine reduzierende Ofenatmosphäre erzielt wird, die sich bis zur Ebene der oberen Brennkammern erstreckt, sowie einen Ringschachtofen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Aus der DE-PS 12 81 111 sind ein Verfahren sowie ein Ringschachtofen ähnlich demjenigen der vorstehend beschriebenen Art bekannt, bei denen im unteren Teil des unteren Brennzonenberciches mit Umwälzung von Gasen gearbeitet und der Brennstoff den den oberen Bereich der Brennzonc aufwärts durchströmenden Brenngasen und den unleren Bereich dieser Zone teilweise aufwärts und teilweise abwärts durchströmenden Brenngasen gelrennt und so geregelt zugeführt wird, daß im oberen Brennzonenbereich zur intensiven Entsäuerung des Gutes bei geringem Luftüberschuß und hoher Temperatur und im unteren Brennzonenbereich zur restlichen Entsäuerung bei großem Luftuberschuß mit niedriger Temperatur gefahren wird. Es hat sich gezeigt, daß mittels eines derartigen Verfahrens und eines so ausgebildeten Ringschachtofens sehr schwefelarmes gebranntes Gut, insbesondere sehr schwefelarmer Kalk, wie er von vielen Verbrauchern, so vor allem von der Stahlindustrie, gefordert wird, nicht erzeugt werden kann.

Aus Zement-Kalk-Gips 1970, S. 206—209, sind ein Verfahren sowie ein Ringschachtofen der gattungsgemäßen Art bekannt, bei denen durch verhältnismäßig geringen Luftuberschuß sowie niedrige Abgasmenge und Gegenstrom im größeren Teil des Ringschachtofens geringe Strömungswiderstände sowie niedrigerer Stromverbrauch als bei den bis dahin bekannten Ringschachtöfen erzielt werden können, jedoch läßt sich auch bei diesem Stand der Technik kein weitestgehend schwefelarm gebranntes Gut erzeugen.

Der Schachtofen nach der DE-AS 12 00 191 ermöglicht ebenfalls ebensowenig wie das dort beschriebene Verfahren die Erzeugung extrem schwefelarmen Gutes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren bzw. den gattungsgemäßen Ringschachtofen dahingehend weiterzubilden, daß äußerst schwefelarmes gebranntes Gut erhalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die bei dem gattungsgemäßen Ringschachtofen nach der Erfindung vorgesehenen Merkmale zur Lösung der vorgenannten Aufgabe sind Gegenstand des Kennzeichens des Patentanspruches 6. Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sowie des Ringschachtofens nach der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteiansprüche.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, beispielsweise einen hohen Anteil von Schwefel aus schwefelhaltigem Kalkslein während des Brennprozesses auszutreiben, wenn im unteren Teil der Brennzone, beispielsweise eines Schachtofens, eine reduzierende Atmosphäre vorliegt. Das bekannte Verfahren wird also bei der Erfindung dadurch geradezu umgekehrt, daß die unleren Brennkammern unterstöchiometrisch betrieben werden, mit daraus resultierendem Luftüberschuß im Bereich der oberen Brennkammern. Durch die reduzierende Fahrweise der unteren Brennkammern wird eine reduzierende Ofenatmosphäre bewirkt, die sich innerhalb des Ringschachtes, sofern ein Ringschachtofen verwendet wird, vom Eintritt der Umwälzgase in den Schachicinsatz bis zur Ebene der oberen Brennkammern erstreckt. Eine derartige reduzierende, keinen Saur.-sloff enthaltende Atmosphäre mn den hierdurch in der beschriebenen Weise erziclbaren Vorteilen läßt sich bei den bisher bekannten Verfahren und Schachtöfen nicht erreichen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert.

Dabei zeigt die aus einer Figur bestehende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines Ringschachtofens nach der Erfindung im Längsschnitt entlang der Ofenlängsachse.

ίο Wie die Zeichnung zeigt, weist der Ringschachtofen von oben nach unten eine Vorwärmzone 10, in die das zu brennende Gut über eine Aufgabeeinrichtung 12 eingebbar ist, eine aus einem oberen Brennzonenbereich 14 und einem unteren Brennzonenbereich 16 bestehende Brennzone sowie eine Kühlzone 18 auf. Ein Schachteinsatz 20 ist innerhalb des Ringschachtofens in der prinzipiell aus der DE-PS 12 81 111 beschriebenen Weise abgestützt. Zwischen der Umfangswand 22 des Schachteinsatzes 20 und der Innenwandung 24 des äußeren Ofenmantels ist ein Ringschacht 26 gebildet, in welchem das zu brennende Gut den Or/ii von oben nach unten durchwandert. Der Schachteinsatz 20 ist an seinem unteren Ende durch eine Bodenwand 28 und oben durch eine z. B. konisch ausgebildete Abdeckung 30 verschlossen. Weiterhin ist der Schachteinsatz 20 durch eine Querwand 32 in einen unteren Abschnitt 34 und einen oberen Abschnitt 36 unterteilt Der Ringschacht 26 steht mit dem unteren Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 über Kühlluftöffnungen 38 in Verbindung, während eine Verbindung zwischen dem Ringschacht 26 und dem oberen Abschnitt 36 des Schachteinsatzes 20 an einer höher gelegenen Stelle durch Umwälzgasöffnungen 40 gebildet ist.
Ak dem unteren Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 führt eine Kühlluftleitung 42 über ein Gebläse 44 zu einer Ringleitung 46, aus der die vorzugsweise gas- oder ölbeaufschlagten Brenner oberer Brennkammern 48 einer oberen Brennkammerebene mit Luft beaufschlagbar sind, wobei den Brennkammern der genannte Brennstoff über Verbrennungseinrichtungen 50 zugeführ* wird. Unteren Brennkammern 52 wird Brennstoff über Verbrennungseinrichtungen 54 zugeführt. Injektoren 56 sorgen für die Umwälzung der in die Umwälzgasöffnungen 40 eintretenden Gase. Aus dem ob;ren Abschnitt 36 des Schachteinsatzes 20 herausführende Austrittskanäle 60 münden in die Injektoren 56 ein. Einen Rekuperator 64 durchsetzt eine in eine Ringleitung 62 mündende Leitung 66, die aus einem Kompressor 68 beaufschlagbar ist, der mit einer Frischluftzuführung 70 und einer Abgaszuführleitung 72 in Verbindung steht. Weiterhin läßt die Zeichnung eine am oberen Ende der Vorwärmzone 10 aus dem Ringschachtofen herausführende Ofenabgasleitung 74 erkennen, die zusammen mit einer Rekuperatorleitung 76 in die Abgaszuführleitung 72 einmündet. Eine Abgasleitung 78 dient 7um Abführen der im Prozeß nicht verbrauchten Abgase.

Der vorstehend beschriebene Ringschachtofen arbeitet bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt:

6ü Ein wesentlicher Teil der im Ringschacht 26 innerhalb der Kühlzone 18 aufwärtsströmenden Kühlluft wird über die Kühlluftöffnungen 38 mittels des Gtbläses 44 in den unteren Abschnitt 34 des Schachteinsatzes 20 und alsdann aus dem Ringschachtofen abgesaugt und den oberen Brennkammern 48 über die Ringleitung 46 gleichmäßig zugeführt. Der restliche Teil der Kühlluft strömt im Ringschacht 26 weiter nach oben und gelangt nach Eintritt in die Umwälzgasöffnungen 40 in an sich

bekannter Weise in die unteren Brennkammern 52, wo daher jetzt, infolge der irn Vergleich zu dem aus der DE-PS 12 81 111 bekannten Verfahren stark verringerten eintretenden Kühlluftmenge, eine reduzierende, d. h. keinen Sauerstoff enthaltende Atmosphäre erzielt wird, die sich innerhalb des Ringschachtes so fortpflanzt, daß sie sich in diesem von den Umwälzgasöffnungen 40 bis etwa zur Ebene der oberen Brennkammern 48 erstreckt. Diese reduzierende Atmosphäre wird noch dadurch einstellbar verstärkt, daß die Injektoren 56 nicht mehr, wie bislang üblich, ausschließlich mit Frischluft als Treibmittel, sondern aus der Ringleitung 62 mit anteiligem Ofenabgas und je nach Erfordernis mit mehr oder weniger großem steuerbaren Frischluftanteil beaufschlagt werden. Der CO-Anteil der Atmosphäre im Ringschacht- ofen läßt sich in einem Bereich von etwa 0.5—5% CO in der Ofenatmosphäre bequem einstellen. Dies kann durch entsprechende Mengenbemessung des Frischluft-Zü5ätzc3 oder/und durch Veränderung des Mengenverhältnisses von innerhalb der Kühlzone einerseits insgc- samt strömender und am oberen Ende der Kühlzonc andererseits abgeführter Kühlluft geschehen.

Ein Anteil des gesamten Ofenabgases, welches aus den aus dem Ofen über die Ofenabgasleitung 74 und aus dem Rekuperator 64 über die Rekuperatorleitung 76 in an sich bekannter Weise zusammengesetzten Ofenabgasen besteht, strömt über die Abgaszuführleitung 72 in den Verdichter oder Kompressor 68. Dort wird dieser Ofenabgasanteil zusammen mit mehr oder weniger großer, entsprechend .jngepaßter Frischluftmenge, die aus der Frischluftzuführung 70 stammt, verdichtet, im Rekuperator 64 vorgewärmt und alsdann in die Ringleitung 62 eingeführt, von wo aus dann die einzelnen Injektoren 56 beaufschlagt werden. Die für die Rückführung und den beschriebenen erfindungsgemäßen Ofenprozeß J5 nicht benötigten Ofenabgase, welche die eigentlichen .Abgase des Ofens darstellen und diesen über die Abgasleitung 78 verlassen, enthalten einen erhöhten Anteil an Kohlendioxid, wie er sich mittels des bisher bekannten Verfahrens im bekannten Ringschachtofen: insbesondere dem in der DE-PS 12 81 111 beschriebenen, nicht erzielen läßt. Hierdurch läßt die Erfindung eine Nutzung des nunmehr erhöhten CO2-Gehaltes in dem den Ringschachtofen über die Abgasleitung 78 verlassenden Abgas, beispielsweise durch eine Sodafabrik, zu. 4·;

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Palentansprüche:

1. Verfahren zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, wie Kalkstein. Dolomit oder dergleichen, in einem Schachtofen, bei dem das Gut nacheinander eine Vorwärmzone, eine einen unteren und einen oberen Bereich aufweisende Brennzone und eine Kühlzone durchwandert und bei dem am oberen Ende der Kühlzone von unten nach oben im Gegenstrom durchströmende Kühlluft zusammen mit in der Brennzone im Gleichstrom abwärtsströmenden Brenngasen abgesaugt und unter Zumischung von Brennstoff und Luft im unteren Brennzonenbereich in die Gutsäule eingeführt wird, in der sie teilweise aufwärts strömt und teilweise, abwärtsströmend, erneut der Absaugung am oberen Ende der Kühlzone zugeführt wird, wobei der Brennstoff den den oberen Bereich der Brennzone aufwärts durchströmenden Brenngasen und den den unteren Bereich dieser Zone teilweise aufwärts und teilweise abwärts durchströmenden Brenngasen getrennt und in der Weise geregelt zugeführt wird, daß im oberen Brennzonenbereich und im unteren Brennzonenbereich mit unterschiedlichem Luftüber- bzw. Unterschuß und damit verbundener unterschiedlicher Temperatur gefahren werden kitnn, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der die Kühlzone im Gegenstrom durchströmenden Kühlluft vor dem oberen Ende der Kühlzone aus dem Schachtofen unter Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre in dem unteren Brennzonenbercich abgeführt und im oberen Brennzonecbereici unter Zumischung von Luft und Brennstoff.^ die Gutsäule eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis von innerhalb der Kühlzone einerseits und am oberen Ende der Kühlzone andererseits abgeführter Kühlluft zur Erreichung des gewünschten CO-Gehaltes im unteren Brennzonenbereich eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem unteren und/oder oberen Brennzonenbereich zugeführte Zuführluft zumindest teilweise aus Ofenabgasen besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischluft- und Ofenabgasanteil der Zuführluft zur Erreichung des gewünschten CO-Gehaltes im unteren Brennzonenbereich eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Ringschachtofens mit Injektoren dieselben zur Erzielung eines höchstmöglichen COrGehaltes der den Ofen verlassenden Abgase ausschließlich mit Abgas beaufschlagt werden.

6. Ringschachtofen zum Brennen und Sintern von stückigem Gut. wie Kalkstein, Dolomit oder dergleichen, mit einer Vorwärmzone, einer Brennzone, in deren oberem Bereich einerseits und in deren unterem Bereich andererseits in zwei verschiedenen Ebenen jeweils in der Ofenwandung angeordnete, mit Brennstoff und Brennlufl beaufschlagbare Brenner aufweisende Brennkammern vorgesehen sind, einer an die Brennzone anschließenden Kühlzone mit unterer Kühlluftführung und einem oben geschlossenen, zwischen seiner äußeren Umfangswand und der Ofeninnenwandung einen Ringschacht bil-

denden Schachteinsatz, dessen unteres Ende in der Kühlzone und dessen oberes Ende oberhalb der oberen Brennebene liegt, wobei am oberen Ende der Kühlzone Kühlluft zusammen mit den den unteren Bereich der Brennzone im Gleichstrom abwärts durchströmenden Brenngasen über Umwälzgasöffnungen in den Einsatzinnenraum eintritt und aus diesem unter Zumischung von Brennstoff und Luft den Brennkammern der unteren Brennerebene zugeführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachteinsatz (20) durch eine Querwandung (32) in einen oberen und einen unteren Abrchnitt unterteilt ist, wobei der untere Abschnitt (34) des Schachteinsatzes (20) an seinem unteren Ende gegen den Ofeninnenraum (26) abgeschlossen ist; daß unterhalb der Umwälzöffnungen (40) innerhalb der Kühlzone eine den Ringschacht (26) mit dem Innenraum des unteren Abschnittes (34) des Schachteinsatzes (20) unterhalb der Querwand (32) verbindende Kühlluftöffnung (38) zum teilweisen Absaugen der Kühlluft vorgesehen ist; und daß die in den Innenraum des unleren Abschnittes (34) des Schachteinsatzes (20) abgesaugte Kühlluft über ein Gebläse (44) und gegebenenfalls eine Ringlcitung (46) den Brennkammern (48) der oberen Brennereb^ne zugeführt wird.

7. Ringschachtofen nach Anspruch 6. gekennzeichnet durch Injektoren (56) zum Absaugen der den oberen Abschnitt (36) des Schachteinsatzes (20) aufwärts durchsüömenden, aus Rest-Kühlluft und innerhalb des eine reduzierende Atmosphäre aufweisenden unteren Brennzonenbereiches (16) untcrsiöchiometrisch verbrannten Brenngasen der unteren Brennerebene (52) bestehenden Gase und Einführen derselben in die Brennkammern (52) der unteren Brennkammerebene, sowie einen Kompressor (68), welcher den Injektoren (56) als Treibmittel verdichtetes vorgewärmtes, in seiner Zusammensetzung steuerbares Gemisch aus am oberen Ende des Schachtofens abzichbarcn Ofenabgasen und Frischluft zuführt.

8. Ringschachtofen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Rekuperator (64) zum Vorwärmen des Gemisches aus Ofenabgasen und Frischluft vor dem Aufgeben auf die Injektoren (56) der unteren Brennkammergruppe (52).

9. Ringschachtofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daP, eine einen Teil der Ofenabgase führende Rekuperalorleitung (76) durch den Rekuperator (64) geführt ist.

10. Ringschachtofen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (64) von einem Teil der Ofenabgase durchströmt ist.

11. Ringschachtofen nach einem der Ansprüche 6 bis 10. gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung des Verhältnisses von über die Kaltluftöffnungen (38) einerseits und über die Umwäl/.liiftöffnung (40) andererseits abgesaugte Kühlluft.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /um Brennen und Sintern von stückigem Gut, wie Kalkstein. Dolomit oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I sowie einen Ringschachtofen zum Brennen und Sintern von stückigem Gut, wie Kalkstein. Dolomit