DE3642163A1 - Process for calcining lime in a shaft kiln - Google Patents

Process for calcining lime in a shaft kiln

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    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • C04B2/108—Treatment or selection of the fuel therefor

Abstract

A process for calcining lime in a shaft kiln by the use of solid and gaseous fuels is described, the gaseous fuel being introduced centrally from below into the limestone filling at a point which corresponds to 1 to 2 times the kiln diameter. The solid fuel is charged, mixed with the limestone, to the kiln from above; the solid fuel is preferably mixed with the limestone in an outer annular zone. The ratio of the combustion energy fed to the kiln from the solid fuel to that from the gaseous fuel varies within the limits of 10:90 to 50:50. The process is also appropriate for producing hard-calcined lime with the predominant use of gaseous fuels.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum ökonomischen Brennen von Kalkstein und/oder anderem karbonatischen Gestein in einem Schachtofen.The invention relates to a method for economic Burn limestone and / or other carbonate Rock in a shaft furnace.

Es hat bereits in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Kalkstein energiesparend zu brennen, bzw. den Brennprozeß den jeweiligen Preisänderungen der Brennstoffe so anzupassen, daß die Energiekosten in einem erträglichen Rahmen blieben. So waren Preisänderungen bei den Brennstoffen immer mit Innovationsschüben bei den Kalköfen verbunden.There have been no attempts in the past missing to burn limestone to save energy, or the Burning process the respective price changes of the fuels adjust so that the energy costs in one tolerable framework remained. So were price changes in the case of fuels, always with innovations connected to the lime kilns.

Nachdem viele Verbesserungen an den Ofenkonstruktionen vorgenommen worden waren, ging man auch dazu über, Abfallstoffe zum Brennen von Kalkstein zu verwenden. So wird in der DE-OS 27 10 205 empfohlen, in Abhängigkeit vom Heizwert des einer Müllpyrolyse entstammenden Gases Brennstoffe mit konstantem Heizwert zuzudosieren.After many improvements to the furnace designs had been made, one also went over to Use waste materials to burn limestone. So in DE-OS 27 10 205 recommended, depending from the calorific value of the gas originating from waste pyrolysis Add fuels with a constant calorific value.

In der DE-OS 28 30 125 wird die Möglichkeit beschrieben, feste, zerkleinerte, gasende Abfallstoffe in die Brennkammern des Schachtofens einzubringen, wobei sich diese hierin zersetzen und deren energiereiche Zersetzungsprodukte der Brennzone zugeführt werden. Auf diese Weise kann ein beträchtlicher Anteil herkömmlichen Brennstoffes in Form von Gas oder Öl eingespart werden.DE-OS 28 30 125 describes the possibility solid, crushed, gassing waste into the Introduce combustion chambers of the shaft furnace, whereby decompose them here and their energetic Decomposition products are fed to the combustion zone. This way, a significant proportion conventional fuel in the form of gas or oil be saved.

Schließlich wird in der DE-OS 28 12 240 ein Verfahren zur Herstellung von Branntkalk in einem Schachtofen beschrieben, bei dem die mit gasförmigem Brennstoff vermischte Verbrennungsluft vom Austrag her in den Ofen eingeleitet wird, wobei man das Brennstoffverhältnis zwischen Festbrennstoff und Brenngas mit einer so geringen Brenngasmenge steuert, die keine eigene Gasverbrennungszone entstehen läßt und der Brennstoffumsatz in der Verbrennungszone zu jedem Zeitpunkt dem gewünschten Brenngrad des Kalkproduktes entspricht.Finally, in DE-OS 28 12 240 a method for the production of quicklime in one Shaft furnace described, in which the gaseous Fuel mixed combustion air from the discharge is introduced into the oven, taking the Solid fuel to fuel gas ratio  controls with such a small amount of fuel gas that none creates its own gas combustion zone and the Fuel sales in the combustion zone to everyone Time of the desired degree of firing of the lime product corresponds.

Alle diese vorbeschriebenen Verfahrensänderungen waren bereits darauf ausgerichtet, mit einem Minimum an Primärenergie, bzw. sogar unter Verwendung von Abfallstoffen einen möglichst gleichmäßig gebrannten Kalk zu erzeugen, wobei jedoch zum Teil ein beträchtlicher meß- und regeltechnischer Aufwand in Kauf genommen werden mußte. Ferner ist diesen Veröffentlichungen zu entnehmen, daß in allen Fällen ein relativ weich gebrannter, also sehr reaktionsfähiger Kalk hergestellt wurde, daß es jedoch nicht möglich ist, hart gebrannten Kalk, wie er für einige Verwendungszwecke erforderlich ist, herzustellen.All of these procedural changes described above were Already geared to a minimum Primary energy, or even using Waste materials burned as evenly as possible To produce lime, however, in part considerable measurement and control expenditure in Purchase had to be made. Furthermore, this is Publications suggest that in all cases a relatively soft burned, so very responsive Lime was made but it was not possible is hard-burned lime, like it does for some Uses is required to manufacture.

Es bestand daher die Aufgabe, ohne wesentliche Änderung der Ofenkonstruktion die Möglichkeit zu schaffen, schnell von festen Brennstoffen auf gasförmige oder flüssige Brennstoffe zu wechseln, um hierdurch die günstigsten Brennstoffkosten nützen zu können. Der Brenngrad des erzeugten Kalkes bzw. dessen Reaktivität darf durch Verwendung anderer Brennstoffe nicht beeinflußt werden.The task therefore existed without any major change the furnace construction the ability to create quickly from solid fuels to gaseous or liquid Switching fuels to get the cheapest To be able to use fuel costs. The degree of burning of the Lime produced or its reactivity may be Use of other fuels are not affected.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, in einem Schachtofen gleichzeitig feste und gasförmige Brennstoffe einzusetzen, wobei man den gasförmigen Brennstoff zentral von unten in den Ofen einführt und den festen Brennstoff mit dem Kalkstein vermischt dem Ofen von oben aufgibt. The solution to the problem is one Shaft furnace solid and gaseous fuels at the same time to use, with the gaseous fuel centrally from below into the furnace and the solid fuel mixed with the limestone gives up the stove from above.  

Im allgemeinen werden Kalkschachtöfen entweder mit Gas, Öl oder Koks befeuert, wobei letzterer zusammen mit dem Kalkstein-Gemisch der Gicht des Ofens aufgegeben wird. lm Zuge der "Energiekrisen" bzw. unterschiedlicher Preise für die gleiche Energiemenge bei unterschiedlichen Energieträgern, wurden auch gemischt befeuerte Öfen betrieben. Bei diesen wurde ein Teil der benötigten Brennenergie über den dem Kalkstein zugemischten Koks zentral aufgegeben, der restliche Anteil über am Ofen seitlich angebrachte Brennkammern mit Schweröl gedeckt.In general, lime shaft kilns are operated either with gas, Oil or coke fired, the latter along with the gout of the furnace was given to the limestone mixture becomes. ln the course of the "energy crises" or different ones Prices for the same amount of energy with different Energy sources were also mixed-fired stoves operated. With these, part of the required Burning energy via the coke mixed with the limestone abandoned centrally, the rest of the portion over at the furnace combustion chambers on the side covered with heavy oil.

Heutzutage ist nun durch ein verstärktes Gasangebot infolge des Ausbaues des Leitungsnetzes eine Gasfeuerung besonders interessant geworden. Im Zusammenhang mit einem Kalkbrennofen besteht der Vorteil insbesondere auch darin, weil sich Gasheizungen praktisch verzögerungsfrei regulieren lassen.Nowadays is due to an increased gas supply due to the expansion of the pipeline network, gas firing become particularly interesting. In connection with a lime kiln has the particular advantage also because gas heaters are practical let it regulate without delay.

Diese Möglichkeiten nutzt nun das erfindungsgemäße Verfahren, indem nur ein Teil der Brennenergie in Form von Festbrennstoff, der Rest als gasförmiger Brennstoff, dem Ofen zugeführt wird. Bevorzugt wird das Verhältnis so eingestellt, daß die aus dem Festbrennstoff gelieferte Energiemenge 10 bis 50% der gesamten benötigten Energiemenge beträgt.The possibilities according to the invention now use these possibilities Procedure by using only part of the burning energy in the form of solid fuel, the rest as gaseous fuel, is fed to the furnace. The ratio is preferred adjusted so that the one supplied from the solid fuel Amount of energy 10 to 50% of the total required Amount of energy.

Ein optimal gebrannter Kalk wird dann erhalten, wenn der gasförmige Brennstoff über eine Lanze dem Ofen bzw. der Möllerschüttung zugeführt wird. Diese sollte zentral von unten durch den Ofenzylinder in die Möllerschüttung eingeführt werden und an einer Stelle enden, die etwa 1 bis 2 Ofendurchmessern entspricht. Sollte es sich als notwendig erweisen oder als zweckmäßig herausstellen, kann ein Teil des gasförmigen Brennstoffes auch über seitlich angebrachte Brenner dem Ofen zugeführt werden. Anstelle von Gas kann die Brennenergie auch aus Flüssigbrennstoff, wie Leicht- oder Schweröl, erzeugt werden. An optimally burned lime is obtained when the gaseous fuel through a lance to the furnace or the bulk fill is fed. This should be central from below through the furnace cylinder into the bulk fill be introduced and end in a place that is about Corresponds to 1 to 2 furnace diameters. Should it prove to be prove necessary or prove expedient, some of the gaseous fuel can also over laterally attached burners can be fed to the furnace. Instead of gas, the burning energy can also come from Liquid fuel, such as light or heavy oil, are generated.  

Als Brenngas wird Erdgas bevorzugt, es können aber auch, entsprechender Energieinhalt vorausgesetzt, Synthesegase mit Gehalten an Kohlenmonoxid oder Flüssiggas verwendet werden. In jedem Fall wird das Brennstoff/Luft- Verhältnis so eingestellt, daß man dem Gasbrenner Luft in unterstöchiometrischer Menge zuführt. Die fehlende Luftmenge wird dem Ofen als Kühlluft zugeführt.Natural gas is preferred as the fuel gas, but Appropriate energy content provided, synthesis gases with contents of carbon monoxide or liquid gas will. In any case, the fuel / air Ratio set so that the gas burner air in a substoichiometric amount. The missing Air volume is supplied to the furnace as cooling air.

Als Festbrennstoffe werden Koks, Anthrazit, Steinkohle, Pechkohle, Flammkohle oder Gasflammkohle verwendet. Der Festbrennstoff sollte dem Kalkstein in einem Gewichtsverhältnis von 0,02 bis 0,1 zu 1 zugegeben werden.Coke, anthracite, hard coal, Pitch coal, flame coal or gas flame coal are used. The solid fuel should be the limestone in one Weight ratio of 0.02 to 0.1 to 1 are added.

Kalkstein und Festbrennstoff werden vermischt und dem Ofen als Möller über die Gicht aufgegeben.Limestone and solid fuel are mixed and abandoned to the furnace as a grinder over the gout.

Bevorzugt wird die Aufgabe von Kalkstein und Festbrennstoff so gesteuert, daß der Festbrennstoff dem Kalkstein in der Weise zugemischt wird, daß der Festbrennstoff in einer äußeren Ringzone mit dem Kalkstein vermischt in die Brennzone des Ofens gelangt. Diese Ringzone überdeckt etwa 20 bis 50% der gesamten Querschnittsfläche des Schachtofens. Sie enthält etwa 50 bis 75%, bevorzugt etwa 65%, des Festbrennstoffes. Der Rest des Festbrennstoffes ist auf den übrigen Querschnitt des Ofens verteilt. Man kann die Kohlenaufgabe auch so steuern, daß die Konzentration an Festbrennstoff von der Ofenaußenseite nach dem Ofenzentrum hin kontinuierlich abnimmt.Limestone and solid fuel are preferred controlled so that the solid fuel in the limestone is mixed in such a way that the solid fuel in an outer ring zone mixed with the limestone in the firing zone of the furnace. This ring zone covers about 20 to 50% of the total cross-sectional area of the Shaft furnace. It contains about 50 to 75%, preferably about 65% of the solid fuel. The rest of the Solid fuel is on the remaining cross section of the Oven distributed. You can also control the coal feed that the concentration of solid fuel from the Oven outside continuously after the furnace center decreases.

Bevorzugt wird dieses Verfahren angewendet, um hart gebrannten Kalk herzustellen, der einen besonders hohen Aufwand an Brennenergie erfordert. Hierbei war es überraschend festzustellen, daß auf diese Weise die Herstellung hartgebrannten Kalkes mit weniger Festbrennstoff und damit wirtschaftlicher durchgeführt werden kann als bisher. This method is preferably applied to hard to produce burnt lime, which is particularly high Burning energy required. Here it was surprisingly found that in this way the Production of hard-burned lime with less solid fuel and can therefore be carried out more economically as before.  

Das erfindungsgemäße Verfahren widerlegt auch die bisher als allgemein gültig angesehene Auffassung, daß bei Umstellung von festen auf gasförmige Brennstoffe eine Erhöhung der Reaktivität des Kalkes die Folge ist, da bei erheblichen Ersatz des festen Brennstoffes durch Gas ein praktisch unveränderter Brenngrad eingestellt werden kann. Im übrigen ist das Verfahren so flexibel, daß man durch entsprechende Ofenführung, entsprechende Zusammensetzung der Kalksteinkörnungen und entsprechenden Brennstoffeinsatz ein weites Spektrum verschieden reaktiver Kalksorten herstellen kann.The method according to the invention also refutes the previous method generally accepted view that at Conversion from solid to gaseous fuels The result is an increase in the reactivity of the lime with substantial replacement of the solid fuel by Gas set a practically unchanged degree of combustion can be. Otherwise, the process is so flexible that by appropriate furnace guidance, corresponding Composition of the limestone grains and corresponding Fuel use a wide range different can produce reactive types of lime.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man schnell auf Preisänderungen des Brennstoffmarktes reagieren kann. Ohne großen technischen Aufwand kann der Kalkschachtofen schnell wieder auf konventionellen Betrieb umgeschaltet werden.A particular advantage of the method according to the invention is that you can quickly change the price of the Fuel market can react. Without great technical The lime shaft furnace can be quickly opened again conventional operation can be switched.

Das Verfahren ist auch anwendbar bei Anlagen, die beispielsweise der Zucker- oder Sodafabrikation entstammenden kohlensauren Kalk einsetzen.The method is also applicable to systems that for example sugar or soda production use the originating carbonated lime.

Durch gezielte Steuerung des Verhältnisses von Gas zu Festbrennstoff ist es auch möglich, den Kohlendioxidgehalt des Abgases zu beeinflussen: Höherer Einsatz von Festbrennstoff führt zu höheren Kohlendioxidgehalten im Abgas; durch verstärkten Einsatz von beispielsweise Erdgas wird der Kohlendioxidgehalt des Abgases reduziert.Through targeted control of the ratio of gas to Solid fuel it is also possible to reduce the carbon dioxide content of the exhaust gas: Higher use of Solid fuel leads to higher levels of carbon dioxide in the exhaust gas; through increased use of, for example Natural gas reduces the carbon dioxide content of the exhaust gas.

Anhand nachfolgender Beispiele wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. The following examples illustrate this The method according to the invention explained in more detail.  

Beispiel 1example 1

Ein Standard-Schachtofen mit einem Schachtdurchmesser von 4 Metern wird in üblicher Weise mit 80% Brechkoks der Körnung 40-60 mm, 20% Anthrazit der Körnung 5-20 mm und hochprozentigem Kalkstein der Körnung 120-180 mm beschickt und in üblicher Weise betrieben.A standard shaft furnace with a shaft diameter of 4 meters in the usual way with 80% crushed coke 40-60 mm grain, 20% anthracite grain 5-20 mm and high-percentage limestone of the grain 120-180 mm loaded and operated in the usual way.

Der Wärmeaufwand beträgt 890 kcal/kg Kalk. Die Restkohlensäure beträgt 1,8% und die Reaktivität ausgedrückt durch den t u 60-Wert=18 Minuten; dies bedeutet bereits leichten Hartbrand.The heat requirement is 890 kcal / kg lime. The residual carbon dioxide is 1.8% and the reactivity expressed by the t u 60 value = 18 minutes; this already means slight hard fire.

Beispiel 2Example 2

In einem Schachtofen gleicher Abmessungen wie in Beispiel 1 beschrieben, wird Kalkstein derselben Körnung aufgegeben und in bekannter Weise mittels peripheren Brennern und einem Zentralbrenner Erdgas eingeleitet und der Ofen wie üblich betrieben.In a shaft furnace of the same dimensions as in Example 1 described is limestone of the same grain size abandoned and in a known manner using peripheral Burner and a central burner natural gas and the oven operated as usual.

Bei einem Wärmeverbrauch von 1080 kcal/kg resultiert ein Kalk von 1,5% Restkohlensäure und einem t u 60- Wert von 4 Minuten. Dieser so hergestellte Kalk ist also sehr reaktiv.With a heat consumption of 1080 kcal / kg, a lime of 1.5% residual carbon dioxide and a t u 60 value of 4 minutes results. The lime produced in this way is therefore very reactive.

Beispiel 3Example 3

In einem Schachtofen gleicher Abmessungen wird - erfindungsgemäß durch einen Zentralbrenner von unten - 70% der zum Kalkbrennen erforderlichen Energiemenge in Form von Erdgas aufgegeben. In a shaft furnace of the same dimensions, according to the invention by a central burner from below - 70% of the energy required for lime burning abandoned in the form of natural gas.  

30% der Brennenergie werden durch ein Koks-/ Anthrazitgemisch, wie in Beispiel 1 beschrieben, gedeckt, das vor der Aufgabe über die Gicht mit dem Kalkstein so vermischt wird, daß der äußere Ring (20-50% der gesamten Querschnittsfläche) etwa 65% des Kokses erhält, während der kleinere Teil auf den übrigen Querschnitt des Ofens gleichmäßig verteilt wird.30% of the combustion energy is generated by a coke / Anthracite mixture, as described in Example 1, covered that before giving up on the gout with the Limestone is mixed so that the outer ring (20-50% of the total cross-sectional area) approximately 65% of the coke gets while the smaller part on the remaining cross-section of the furnace evenly is distributed.

Bei einem Wärmeverbrauch von 1010 kcal/kg resultiert ein Kalk von 1,6% Restkohlensäure und einer Reaktivität von t u 60-Wert=15 Minuten.With a heat consumption of 1010 kcal / kg, a lime of 1.6% residual carbon dioxide results and a reactivity of t u 60 value = 15 minutes.

Der relativ hart gebrannte Kalk entspricht den an ihn gestellten Qualitätsansprüchen, z. B. beim Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie.The relatively hard burned lime corresponds to that on it quality requirements, e.g. B. when used in the iron and steel industry.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer erheblichen Kostensenkung bei der derzeitigen Preissituation für feste und gasförmige Brennstoffe. Nach der im Beispiel 3 genannten Verfahrensweise betragen die Brennstoffkosten lediglich 71%, verglichen mit dem in Beispiel 1 genannten Verfahren.The inventive method leads to a considerable Cost reduction in the current price situation for solid and gaseous fuels. According to the example 3 The procedure mentioned is the fuel costs only 71% compared to that in Example 1 mentioned procedures.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Kalk mit einstellbarem Brenngrad in einem Schachtofen durch Einsatz von gasförmigen und festen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man gasförmigen Brennstoff zentral von unten in den Ofen einführt und festen Brennstoff mit Kalkstein vermischt dem Ofen von oben aufgibt.1. A process for the production of lime with an adjustable degree of firing in a shaft furnace by using gaseous and solid fuels, characterized in that gaseous fuel is introduced centrally into the furnace from below and solid fuel with limestone is added to the furnace from above. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas mittels einer Lanze zentral von unten an einer Stelle, die dem 1- bis 2-fachen des Ofendurchmessers entspricht, in den Möller einführt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the gas is lance centrally from below at a point that is 1 to 2 times the Corresponds to the furnace diameter into which Möller introduces. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Gasbrenner Luft im Unterschuß zugibt.3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the gas burner air in Admitted deficit. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis der Brennenergie aus dem Festbrennstoff zu der aus dem gasförmigen Brennstoff in den Grenzen von 10:90 bis 50:50 bewegt.4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the ratio of Burning energy from the solid fuel to that from the gaseous fuel in the limits of 10:90 moved to 50:50. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich gasförmige Brennstoffe seitlich in den Ofen einführt.5. The method according to claims 1 to 4, characterized characterized in that one additionally gaseous Introduces fuels into the side of the stove. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Festbrennstoff im Verhältnis zum Kalkstein wie 0,02:1 bis 0,1:1 Gewichtsteilen mischt. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the solid fuel in Ratio to limestone as 0.02: 1 to 0.1: 1 Parts by weight mixes.   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Festbrennstoff dem Kalkstein in einer äußeren Ringzone zumischt.7. The method according to claims 1 to 6, characterized characterized in that the solid fuel Limestone mixed in an outer ring zone. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man 50 bis 75% des Festbrennstoffes dem Kalkstein in einer Ringzone zumischt, den Rest auf den übrigen Querschnitt des Ofens verteilt.8. The method according to claims 1 to 7, characterized characterized in that 50 to 75% of the Solid fuel the limestone in a ring zone mixed, the rest on the remaining cross section of the Oven distributed. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als gasförmigen Brennstoff Erdgas verwendet.9. The method according to claims 1 to 8, characterized characterized in that one is a gaseous fuel Natural gas used. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Festbrennstoff Koks einsetzt.10. The method according to claims 1 to 9, characterized characterized in that one uses coke as a solid fuel starts. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Festbrennstoff Anthrazit einsetzt.11. The method according to claims 1 to 9, characterized characterized in that the solid fuel is anthracite starts. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Wahl des Verhältnisses Festbrennstoff zu gasförmigen Brennstoff den Kohlendioxidgehalt des Abgases beeinflußt.12. The method according to claims 1 to 11, characterized characterized in that by choosing the ratio Solid fuel to gaseous fuel Influenced carbon dioxide content of the exhaust gas.
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