EP4584547A1 - Gleichstrom-gegenstrom-regenerativ-schachtofen und verfahren zum brennen von karbonatgestein - Google Patents

Gleichstrom-gegenstrom-regenerativ-schachtofen und verfahren zum brennen von karbonatgestein

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Publication number
EP4584547A1
EP4584547A1 EP24724492.4A EP24724492A EP4584547A1 EP 4584547 A1 EP4584547 A1 EP 4584547A1 EP 24724492 A EP24724492 A EP 24724492A EP 4584547 A1 EP4584547 A1 EP 4584547A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
cooling gas
cooling
zone
combustion
Prior art date
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Pending
Application number
EP24724492.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hannes Piringer
Patrick Bucher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maerz Ofenbau AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
Maerz Ofenbau AG
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from BE20235381A external-priority patent/BE1031596B1/de
Priority claimed from DE102023112291.6A external-priority patent/DE102023112291A1/de
Application filed by Maerz Ofenbau AG, ThyssenKrupp AG filed Critical Maerz Ofenbau AG
Publication of EP4584547A1 publication Critical patent/EP4584547A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/02—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • C04B2/12—Preheating, burning calcining or cooling in shaft or vertical furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/005—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces wherein no smelting of the charge occurs, e.g. calcining or sintering furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/007—Cooling of charges therein

Definitions

  • the material to be burned usually passes through a preheating zone to preheat the material, an adjoining combustion zone in which the material is burned and an adjoining cooling zone in which cooling air is supplied to the hot material.
  • the cooling gas outlet is arranged and designed within the preheating zone or the combustion zone such that 85% to 110%, in particular 90% to 105%, preferably 100% of the cooling gas quantity supplied to the PGR shaft furnace is discharged as cooling gas exhaust air via the cooling gas outlet.
  • Each shaft preferably has at least one exhaust gas outlet, for example at the upper end of the shaft within the preheating zone.
  • the exhaust gas outlet is preferably arranged above the material column in a material-free area of the preheating zone.
  • the exhaust gas is preferably discharged exclusively from one shaft, in particular the regenerative shaft.
  • the discharged exhaust gas is preferably fed to the other shaft, in particular the combustion shaft.
  • Preferably, only a portion of the exhaust gas discharged from the regenerative shaft is fed back to at least one shaft.
  • a portion of the exhaust gas discharged from the regenerative shaft is discharged from the GGR shaft furnace, for example, and fed to further treatment, such as sequestration.
  • the exhaust gas preferably consists of CO2 and optionally H2O.
  • the GGR shaft furnace preferably has a combustion gas inlet for admitting combustion gas into the preheating zone or the combustion zone, wherein the exhaust gas outlet is optionally connected to the combustion gas inlet via an exhaust gas recirculation line.
  • a fuel is preferably supplied to the combustion zone and/or the preheating zone of the shaft operated as a combustion shaft via a fuel line.
  • the fuel is preferably supplied to burner lances that are arranged in the combustion zone and/or the preheating zone.
  • the fuel is, for example, a fuel gas, such as blast furnace gas or natural gas or coal dust or biomass or liquid fuels.
  • the material is preferably heated to a temperature of approximately 1050°C.
  • the cooling gas outlet is arranged in an area of the outer wall of the preheating zone or the combustion zone facing away from the connecting channel.
  • the GGR shaft furnace preferably has a direct connecting channel for directly connecting the combustion shaft to the regenerative shaft.
  • the shafts each have a square, triangular, square, rectangular, round, oval, polygonal, semicircular, partially circular or circular cross-section.
  • the connecting channel preferably forms a direct gas connection between the two shafts, with the cooling gas from the combustion shaft flowing together with the fuel gas from the combustion shaft directly into the connecting channel and then into the regenerative shaft.
  • the shafts of the GGR shaft furnace are completely filled with material, so that in particular in the combustion zone and the cooling zone, no material-free annular space is formed at the height of the connecting channel.
  • the oxygen-containing cooling gas flows from the cooling zone to the area of the regenerative shaft opposite the connecting channel and upwards along the inside of the outer wall of the regenerative shaft.
  • the cooling gas flows essentially separately from the combustion gas of the combustion zone, so that only a very slight mixing of the gas flows takes place.
  • the cooling gas outlet extends in the outer wall of the shaft in a horizontal direction.
  • the cooling gas outlet is preferably designed as a horizontal slot.
  • the cooling gas outlet extends over the entire width of the outer wall of the shaft opposite the connecting channel.
  • the cooling gas outlet comprises a plurality of passage openings in the outer wall of the shaft, which are arranged next to one another in a horizontal direction, for example, and preferably at the same height.
  • each shaft has a cooling gas inlet, to which a control element is assigned for adjusting the amount of cooling gas supplied to the respective cooling gas inlet, and wherein the control elements are set in such a way that a smaller amount of cooling air is supplied to the combustion shaft than to the regenerative shaft.
  • the control element is, for example, a continuously adjustable valve or a flap.
  • the control element is, for example, connected upstream of the cooling gas inlet and in particular arranged in a cooling gas line connected to the cooling air inlet.
  • the control elements are preferably designed and set up in such a way that 20% to 30%, preferably 25% of the total amount of cooling gas supplied to the GuK-baking furnace.
  • the invention also includes a method for firing material, such as carbonate rocks, in a cocurrent countercurrent regenerative shaft furnace, wherein the embodiments and advantages described with reference to the cocurrent countercurrent regenerative shaft furnace also apply to the method in a procedural manner.
  • an oxidizing agent is supplied to the shaft operated as a combustion shaft.
  • the oxidizing agent is, for example, pure oxygen or oxygen-rich gas with an oxygen content of more than 60vol%, at least 70 to 95vol%, preferably more than 80vol% or more than 90%.
  • the oxidizing agent is preferably introduced into the preheating zone of the combustion shaft together with the exhaust gas. It is also conceivable that the shaft in the Preheating zone has a separate oxidizing agent inlet for admitting the oxidizing agent separately from the exhaust gas into the shaft.
  • the first connecting channel is designed, for example, as a direct connecting channel and the second connecting channel as an indirect connecting channel.
  • the GGR shaft furnace has, for example, an annular channel designed as a material-free space, which is preferably connected in a gas-technical manner to the overflow channel, in particular the first or second connecting channel.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a GGR shaft furnace in a sectional view according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a GGR shaft furnace 1 with two parallel and vertically aligned shafts 2.
  • the shafts 2 of the GGR shaft furnace 1 are essentially identical in structure, so that in Fig. 1 only one of the two shafts 2 is fully provided with reference numerals and, for the sake of simplicity, only one of the two shafts 2 is described below.
  • Each shaft 2 has a material inlet 3 for letting material to be burned into the respective shaft 2 of the GGR shaft furnace 1.
  • the material to be burned is in particular limestone and/or dolomite stone, preferably with a grain size of 10 to 200 mm, preferably 15 to 120 mm, most preferably 30 to 100 mm.
  • Each shaft 2 further has a combustion gas inlet 12 at its upper end for admitting combustion gas for burning fuels.
  • the combustion gas is, for example, dedusted exhaust gas from at least one of the shafts 2, wherein the exhaust gas is optionally enriched with oxygen.
  • each shaft 2 has an exhaust gas outlet 6 for discharging exhaust gases from the respective shaft 2.
  • Each exhaust gas outlet 6 and combustion gas inlet 12 is assigned, for example, a control element.
  • the amount of combustion gas in the respective combustion gas inlet 12 and the amount of exhaust gas to be removed via the respective exhaust gas outlet 6 can preferably be adjusted using control elements, such as a quantity-adjustable compressor.
  • the combustion gas inlet 12 and the exhaust gas outlet 6 are, for example, arranged at the same height and in particular within the preheating zone 21 of the respective shaft 2.
  • a plurality of burner lances 10 are optionally arranged in the preheating zone 21 and each serve as an inlet for fuel, such as a fuel gas, oil or ground solid fuel.
  • the GGR shaft furnace 1 has, for example, a cooling device for cooling the burner lances 10.
  • the cooling device comprises, for example, a plurality of cooling air ring lines that extend in a ring around the shaft area in which the burner lances 10 are arranged. Cooling air preferably flows through the cooling air ring lines to cool the burner lances 10.
  • the burner lances 10 are cooled by means of the exhaust gas discharged via the exhaust gas outlet 6.
  • the exhaust gas outlet 6 is preferably connected to the burner lances 10 for conducting exhaust gas to the burner lances 10.
  • the fuel line 9 is, for example, at least partially designed as a ring line that extends circumferentially around the respective shaft 2.
  • each shaft 2 has a fuel line assigned to the burner lances 10 of the shaft 2, which in particular has a control element for adjusting the amount of fuel to the burner lances 10.
  • the combustion zone 20 and the preheating zone 21 of the shafts 2 have a cross-section that is essentially constant over the length of the shaft.
  • the outer wall of the shafts 2, which faces radially outwards away from the connecting channel, extends in particular exclusively vertically over the entire length of the shaft, in particular over the length of the combustion zone 20 and the cooling zone 22.
  • the cooling zone 22 preferably has a cross-section which increases in the direction of the connecting channel 19 and which extends into the connecting channel 19
  • the zones z of the GGR shaft furnace 1 of Fig. 1 are completely filled with material, so that in particular in the combustion zone 20 and the cooling zone 22, no material-free space is formed.
  • the combustion zone 20 is followed in the direction of flow of the material in each shaft 2 by the cooling zone 22, which extends to the material outlet 40.
  • the cooling zone 22 is formed, for example, in a shaft section with a cross-section that is essentially constant or decreases downwards.
  • the material is cooled within the cooling zone 22 to approximately 100°C in countercurrent to the cooling gas flowing through the material.
  • the cooling gas flowing into the cooling zone 22 via the cooling gas inlet 23 preferably flows completely into the combustion zone 20 and preferably the preheating zone 21 of the respective shaft 2.
  • a discharge device 41 is preferably arranged at the material outlet end of each shaft 2.
  • the discharge devices 41 comprise, for example, horizontal plates, preferably a discharge table, which allow the material to pass through sideways between the discharge table and the housing wall of the GGR shaft furnace.
  • the discharge device 41 is preferably designed as a pusher or rotary table or as a table with a pusher. This enables a uniform throughput speed of the combustion material through the shafts 2.
  • the discharge device 41 also comprises, for example, the outlet funnel 25, which is connected to the discharge table and at the lower end of which the material outlet 40 is attached.
  • the GGR shaft furnace 1 When the GGR shaft furnace 1 is in operation, one of the shafts 2 is active at a time, while the other shaft 2 is passive.
  • the active shaft 2a is referred to as the combustion shaft and the passive shaft 2 as the regenerative shaft 2b.
  • the GGR shaft furnace 1 is operated in particular cyclically, with a typical number of cycles being, for example, 75 to 150 cycles per day. After the cycle time has elapsed, the function of the shafts 2 is swapped. This process is repeated continuously. Material such as limestone or dolomite stone is fed into the shafts 2 alternately via the material inlets 3.
  • a fuel is introduced into the combustion shaft 2 via the burner lances 10.
  • the material to be burned is fed into the Preheating zone 21 of the combustion shaft za is preferably heated to a temperature of about 700°C.
  • the left shaft 2 is operated as a combustion shaft 2a, with the right shaft 2 being operated as a regenerative shaft 2b.
  • the cooling gas flows in both the combustion shaft 2a and the regenerative shaft 2b in countercurrent to the material to be cooled through the cooling zone 22 and is preferably completely led into the combustion zone 20.
  • the combustion gas flows through the combustion gas inlet 12 into the combustion shaft and in cocurrent with the material within the combustion zone 20 into the connecting channel 19 and then into the shaft 2 operated as a regenerative shaft 2b.
  • the gas flows from the connecting channel 19 in countercurrent to the material to be burned through the combustion zone 20 into the preheating zone 21 and leaves the regenerative shaft 2b through the exhaust gas outlet 6 of the regenerative shaft 2b.
  • the exhaust gas discharged from the shaft 2 preferably has a temperature of 60°C to 160°C, preferably 100°C.
  • the exhaust gas is fed into an exhaust line 39 adjoining the exhaust gas outlet 6.
  • the exhaust line 39 optionally has an exhaust gas filter 31 in the flow direction of the exhaust gas following the exhaust gas outlet 6 for filtering fine particles, in particular dust, from the exhaust gas.
  • the GGR shaft furnace 1 preferably has a plurality of control elements, wherein in particular one control element is assigned to an exhaust gas outlet 6 or combustion gas inlet 12 for controlling the flow to or from the exhaust gas outlet 6 and the combustion gas inlet 12.
  • the control element is, for example, a throttle valve or a compressor.
  • the combustion gas inlet 12 is preferably connected to an oxidizing agent line 14 so that an oxidizing agent, preferably air or pure oxygen, is introduced into the combustion gas inlet 12.
  • the oxidizing agent is an oxygen-rich gas with an oxygen content of at least 30vol%, in particular at least 50vol% or 60vol%, preferably 70vol% to 95vol%, preferably 90vol%.
  • the Combustion gas inlet 12 is preferably connected to an upstream control element, so that the oxidizing agent is preferably only supplied to the combustion gas inlet 12 of the shaft 2 operated as a combustion shaft 2a.
  • the oxidant line 14 preferably has a control element, such as a valve or a flap, via which the amount of oxidant in the combustion gas inlet 12 can be adjusted.
  • a control element such as a valve or a flap
  • the exhaust gas of the PFR shaft furnace of Fig. 1 preferably has a CO2 content of 30vol%-40vol%, in particular 35vol%.
  • the GGR shaft furnace 1 of Fig. 3a and b comprises, for example, a cooling gas extraction device 26 for directing the cooling gas to the cooling gas outlet 17.
  • the cooling gas extraction device 26 is preferably arranged at least partially or completely within the preheating zone 21.
  • the cooling gas extraction device 26 extends from the vertical center axis of the shaft 2, in particular the preheating zone 21, radially outward to the cooling gas outlet 17 and is preferably connected to it in terms of gas technology.
  • the cooling gas extraction device 26 preferably has a line 28, in particular a pipe line 28, which is connected to the cooling gas outlet 17 and extends at least partially or completely through the preheating zone 21 of the shaft 2, in particular the regenerative shaft 2b.
  • the cooling gas extraction device 26 preferably also comprises an extraction hood 30, which is preferably arranged coaxially to the shaft 2 within the preheating zone 21.
  • the extraction hood 30 preferably has a round, in particular circular cross-section, and is, for example, pot-shaped or funnel-shaped and preferably open downwards.
  • the shafts 2 of the GGR shaft furnace 1 of Fig. 3a and b preferably have a round, in particular a circular cross-section.
  • the shafts can also have a fully circular, semi-circular or partially circular cross-section.
  • the first connecting channel 19a is, for example, arranged and designed such that only the exhaust gas from the combustion zone 20 can flow into it.
  • the first connecting channel 19a and the second connecting channel 19b are each designed as a material-free space in which there is no material to be burned.
  • the second connecting channel 19b is preferably arranged below the first connecting channel 19a and in particular is directly fluidically connected to the cooling zone 22.
  • the second connecting channel 19b is, for example, arranged and designed such that only the cooling gas from the cooling zone 22 can flow into the second connecting channel 19b.
  • the overflow channel 19 forms, for example, a gas connection between the two shafts 2, wherein the cooling gas of the combustion shaft 2a, in particular separately from the fuel gas of the combustion shaft 2a, flows into the overflow channel 19 and then into the regenerative shaft 2b.
  • the first connection channel 19a is designed as a direct connection channel 19a
  • the second connection channel 19b is also designed, for example, as a direct connection channel 19b.

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Abstract

Die Erfindung umfasst einen Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht (2a) und als Regenerativschacht (2b) betreibbar und mittels eines Verbindungskanals (19) miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht (2) in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials aufweist, wobei jeder Schacht (2) einen Abgasauslass (6) zum Auslassen von Abgas aus dem Schacht (2) aufweist, wobei der GGR-Schachtofen (1) einen Kühlgasauslass (17) zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht (2) aufweist und wobei der Kühlgasauslass (17) in der Vorwärmzone (21) oder der Brennzone (20) angeordnet ist. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1) mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betrieben werden und mittels eines Verbindungskanals (19) miteinander verbunden sind, wobei das Material durch einen Materialeinlass (3) in eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials zu einem Materialauslass (40) strömt, wobei ein Kühlgas in die Kühlzone eingelassen wird, wobei Abgas über einen Abgasauslass (6) aus einem der Schächte (2) ausgelassen wird und wobei das Kühlgas über einen Kühlgasauslass (17) in der Vorwärmzone (21) oder der Brennzone (20) aus zumindest einem der Schächte (2) ausgelassen wird.

Description

Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerariv-scnacntofen und Verfahren zum Brennen von Karbonatgestein
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (GGR- Schachtofen) sowie ein Verfahren zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit einem GGR-Schachtofen.
Das Brennen von Karbonatgestein in einem GGR-Schachtofen ist seit etwa 60 Jahren bekannt. Ein derartiger, beispielsweise aus der DE 10 2021 204 176 A1 bekannter GGR- Schachtofen weist zwei vertikale, parallele Schächte auf, die zyklisch arbeiten, wobei nur in einem Schacht, dem jeweiligen Brennschacht, gebrannt wird, während der andere Schacht als Regenerativschacht arbeitet. Dem Brennschacht werden Oxidationsgas im Gleichstrom mit dem Material und Brennstoff zugeführt, wobei die dabei entstehenden heißen Abgase zusammen mit der von unten zugeführten, erwärmten Kühlluft über den Überstromkanal in den Regenerativschacht geleitet werden, wo die Abgase im Gegenstrom zum Material nach oben abgeleitet werden und das Material dabei vorwärmen. Das Material wird üblicherweise von oben zusammen mit dem Oxidationsgas in den Schacht aufgegeben, wobei Brennstoffe in der Brennzone eingedüst werden.
Das zu brennende Material passiert üblicherweise in jedem Schacht eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine sich daran anschließende Brennzone, in der das Material gebrannt wird und eine sich daran anschließende Kühlzone, in der Kühlluft dem heißen Material zugeführt wird.
Um den Qualitätsanforderungen bezüglich einer hohen Reaktivität des Branntkalkes, wie sie beispielsweise in Stahlwerken gefordert wird, gerecht zu werden, dürfen die Temperaturen in der Brennzone einen Wert von 1100°C, vorzugsweise 1000°C, nicht überschreiten. Des Weiteren steigt die Nachfrage nach umweltfreundlicher Herstellung von Branntkalk ebenfalls, sodass bestimmte Anforderungen an den CO2-Gehalt des Abgases zur anschließenden Nachbehandlung erfüllt werden müssen. Die Herstellung von umweltfreundlichem Kalk soll allerdings möglichst kostengünstig erfolgen und lediglich minimale Umbaumaßnahmen bestehender Anlagen erfordern. Des Weiteren soll der Betrieb der Kalkofen möglichst energieeffizient erfolgen. Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen GGR-Schachtofen und ein Verfahren zum Brennen von Karbonatgestein mit einem GGR-Schachtofen bereitzustellen, mit welchem Kalk mit einer hohen Reaktivität bei gleichzeitiger CO2- Abscheidung aus dem Abgas hergestellt wird, wobei die Kalkherstellung energieeffizient und kostengünstig erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung einen Gleichstrom-Gegenstrom- Regenerativ-Schachtofen zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten, die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betreibbar und mittels eines Verbindungskanals miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des Materials aufweist, wobei jeder Schacht einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgas aus dem Schacht aufweist. Der GGR- Schachtofen weist einen Kühlgasauslass zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht auf, wobei der Kühlgasauslass in der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet ist. Insbesondere ist der Kühlgasauslass vollständig und ausschließlich in der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet.
Bei dem zu brennenden Material handelt es sich vorzugsweise um Kalkstein oder Dolomitstein mit einer Korngröße von 10mm bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 30mm bis 100mm. Bei dem Kühlgas handelt es sich beispielsweise um Luft.
Der Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen weist mindestens zwei Schächte auf, die vorzugsweise parallel zueinander und vertikal angeordnet sind. Die Schächte sind abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betreibbar, wobei jeder Schacht in Strömungsncntung des Materials eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des Materials aufweist. Jeder Schacht weist vorzugsweise einen Materialeinlass zum Einlassen von zu brennendem Material in den Schacht auf, wobei sich der Materialeinlass insbesondere am oberen Ende des jeweiligen Schachts befindet, sodass das Material schwerkraftbedingt in den jeweiligen Schacht fällt. Der Materialeinlass und/ oder der Materialauslass ist/sind insbesondere als Schleuse zum Einlassen und/ oder Auslassen von Material in den Schachtofen ausgebildet. Ein als Schleuse ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Auch ein Austreten von Gas über den Materialeinlass aus dem Schacht wird durch die Materialschleuse verhindert. Vorzugsweise ist die Schleuse derart ausgebildet, dass sie den Schacht luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt. Unter der Brennzone, Vorwärmzone und Kühlzone sind vorzugsweise die Bereiche des Schachts zu verstehen, die mit Material gefüllt sind. Materialfreie Räume die beispielsweise durch eine Wand von dem mit Material gefüllten Bereichen des Schachts abgetrennt sind, sind vorzugsweise nicht Teil der Vorwärmzone, Brennzone oder Kühlzone.
Der Verbindungskanal ist zur gastechnischen Verbindung der beiden Schächte ausgebildet und verbindet vorzugsweise die Brennzonen der Schächte miteinander. Im Betrieb des GGR-Schachtofens wird jeweils einer der Schächte als Brennschacht betrieben und ist aktiv, wobei der jeweils andere Schacht als Regenerativschacht betrieben wird und passiv ist. Der GGR-Schachtofen wird insbesondere zyklisch betrieben, wobei nach Ablauf der Zykluszeit die Funktion der Schächte getauscht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. In dem als Brennschacht betriebenen, aktiven Schacht wird über die Brennerlanzen ein Brennstoff in die Brennzone eingeleitet. Das zu brennende Material wird in der Vorwärmzone des Brennschachts vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700°C erwärmt. In dem als Brennschacht betriebenen Schacht ist die Brennzone als Gleichstrombrennzone ausgebildet, wobei das zu brennende Material parallel zu dem Gas strömt. Das Gas strömt innerhalb des Brennschachts von der Vorwärmzone in die Brennzone und anschießend über den Verbindungskanal in die Brennzone und die Vorwärmzone des Regenerativschachts. In dem als Regenerativschacht betriebenen öcnacnt strömt das Gas in der Vorwärmzone und der Brennzone im Gegenstrom zu dem zu brennenden Material.
Sowohl in dem Brennschacht als auch in dem Regenerativschacht wird Kühlgas im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Material durch die Kühlzone geleitet und vorzugsweise vollständig über den Kühlgasauslass aus dem Schacht ausgelassen, sodass vorzugsweise kein oder nur eine geringe Menge an Kühlgas in den Abgasauslass des jeweiligen Schachts strömt. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass derart innerhalb der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet, dass mindestens 60%, insbesondere mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80% bis mindestens 90% der dem GGR- Schachtofen zugeführten Kühlgasmenge über den Kühlgasauslass aus dem Schacht ausgelassen wird. Der Kühlgasauslass ist vorzugsweise separat zu dem Abgasauslass angeordnet. Insbesondere ist der Kühlgasauslass derart innerhalb der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet und ausgebildet, dass 85% bis 110%, insbesondere 90% bis 105%, vorzugsweise 100% der dem GGR-Schachtofen zugeführten Kühlgasmenge als Kühlgasabluft über den Kühlgasauslass abgeführt wird.
Jeder Schacht weist vorzugsweise zumindest einen Abgasauslass, beispielsweise an dem oberen Ende des Schachts innerhalb der Vorwärmzone, auf. Vorzugsweise ist der Abgasauslass oberhalb der Materialsäule in einem materialfreien Bereich der Vorwärmzone angeordnet. Das Abgas wird vorzugsweise ausschließlich aus einem Schacht, insbesondere dem Regenerativschacht, ausgelassen. Das ausgelassene Abgas wird vorzugsweise dem jeweils anderen Schacht, insbesondere dem Brennschacht zugeführt. Vorzugsweise wird lediglich ein Teil des aus dem Regenerativschacht ausgelassenen Abgases zumindest einem Schacht wieder zugeführt. Ein Teil des aus dem Regenerativschacht ausgelassenen Abgases wird beispielsweise aus dem GGR-Schachtofen abgeführt und beispielweise einer weiteren Behandlung, wie einer Sequestrierung, zugeführt. Das Abgas besteht vorzugsweise aus CO2 und optional H2O. Der GGR-Schachtofen weist vorzugsweise einen Verbrennungsgaseinlass zum Einlassen von Verbrennungsgas in die Vorwärmzone oder die Brennzone auf, wobei der Abgasauslass optional über eine Abgasrückführungsleitung mit dem Verbrennungsgaseinlass verbunden ist. Der Brennzone und/ oder der Vorwärmzone oes als Brennschacht betriebenen Schachts wird vorzugsweise ein Brennstoff über eine Brennstoffleitung zugeführt. Vorzugsweise wird der Brennstoff Brennerlanzen zugeführt, die in der Brennzone und/ oder der Vorwärmzone angeordnet sind. Bei dem Brennstoff handelt es sich beispielsweise um ein Brenngas, wie Hochofengas oder Erdgas oder Kohlenstaub oder Biomasse oder flüssige Brennstoffe. In der Brennzone wird das Material vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1050°C erhitzt.
Jeder Schacht weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennerlanzen auf, die sich zumindest teilweise durch die Vorwärmzone erstrecken und insbesondere in die Brennzone des jeweiligen Schachts münden und zum Leiten von beispielsweise Brennstoff und/ oder einem Oxidationsgas, wie Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reinem Sauerstoff, dienen.
Eine Rückführung des Abgases in zumindest einen Schacht ermöglicht die Herstellung von Kalk mit einer hohen Reaktivität, wobei gleichzeitig Prozessgas mit einem CO2- Gehalt von mehr als 30vol%, insbesondere mehr als 50vol%, vorzugsweise mehr als 70vol% bezogen auf trockenes Gas hergestellt wird. Bei einem solchen Prozessabgas ist es möglich, dieses mit geringerem Aufwand zu verflüssigen und zu sequestrieren. Beispielsweise wird das verflüssigte Prozessabgas weiteren Verfahrensschritten zugeführt oder gelagert. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen GGR- Schachtofen auch Abgas mit weniger CO2-Gehalt, beispielsweise 40% bis 50% für die Sodaherstellung oder 30% bis 35% bezogen auf das trockene Gas für die Herstellung von Rübenzucker oder gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.
Der Kühlgasauslass ist vorzugsweise vollständig innerhalb der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet, sodass das Kühlgas durch den Kühlgasauslass aus der Vorwärmzone oder der Brennzone geleitet wird. Insbesondere ist der Kühlgasauslass gastechnisch mit der Vorwärmzone und/ oder der Brennzone verbunden, wobei der Kühlgasauslass vorzugsweise in Gasströmungsrichtung innerhalb des Regenerativschachts stromabwärts der Brennzone angeordnet ist. Jeder Schacht weist vorzugsweise zumindest jeweils einen Kühlgasauslass auf, wobei vorzugsweise ausschließlich der in dem als Regenerativschacht betriebenen Schacht angeordnete Kühlgasauslass geöffnet ist und der Kumgasauslass des Brennschachts gastechnisch verschlossen ist.
Gemäß einer Erkenntnis der Erfinder, strömt das sauerstoffhaltige Kühlgas im Wesentlichen separat zu dem Verbrennungsgas innerhalb der Schächte, sodass es nur zu einer sehr geringen Vermischung der Gasströme des Verbrennungsgases und des Kühlgases kommt. Ein Abzug des Kühlgases über den Kühlgasauslass in der Vorwärmzone oder der Brennzone bietet den Vorteil gegenüber einem Abzug des Kühlgases aus der Kühlzone, dass die Wärmemenge des Kühlgases dem GGR- Schachtofen zusätzlich in der Brennzone und der Vorwärmzone zur Erwärmung des Materials zur Verfügung steht. In dem erfindungsgemäßen GGR-Schachtofen strömt die Kühlluft vorzugsweise durch einen Großteil, insbesondere fast die gesamte Menge, des Materialbetts. Dies führt zu einer optimalen Wärmebilanz, wobei keine zusätzliche Bauhöhe des GGR-Schachtofens erforderlich ist. Des Weiteren kann auf einen dem Kühlgasauslass nachgeschalteten Rekuperator zur Nutzung der Abwärme verzichtet werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Kühlgasauslass in der Außenwand des Schachts angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich der Kühlgasauslass vollständig durch die Außenwand des Schachts hindurch und ist insbesondere in der die Vorwärmzone oder die Brennzone umgebenden Außenwand angeordnet. Vorzugsweise weist der GGR-Schachtofen eine feuerfeste Ausmauerung auf, die sich beispielsweise von der Kühlzone bis zur Vorwärmzone, insbesondere bis zu einem unteren Bereich der Vorwärmzone erstreckt. Der Kühlgasauslass ist vorzugsweise oberhalb der Ausmauerung oder an einem oberen Endbereich der Ausmauerung angeordnet. Der Kühlgasauslass ist vorzugsweise vollständig in der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet, sodass die Kühlluft von der Kühlzone insbesondere vollständig in die Brennzone strömt. Ein in der Außenwand der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordneter Kühlgasauslass bietet eine konstruktiv sehr einfache Lösung des Kühlgasabzugs. Bestehenden Kalkofen können ohne große Aufwand umgerüstet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsrorm weist der GGR-Schachtofen eine oder eine Mehrzahl von Brennerlanzen auf, die derart angeordnet sind, dass sie in die Brennzone münden, wobei der Kühlgasauslass in Gasströmungsrichtung des Regenerativschachts stromabwärts zumindest einer der Mündungen der Brennerianzen angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass in Gasströmungsrichtung stromabwärts aller Mündungen der Brennerlanzen angeordnet. Die Brennerianzen weisen beispielsweise Abdeckungen auf, die in Strömungsrichtung des Materials stromaufwärts der Einlässe der Brennerlanzen in den jeweiligen Schacht angeordnet sind. Vorzugsweise ist jeder Brennerlanze eine Abdeckung zugeordnet. Die Abdeckungen sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie zumindest den oberen Bereich der Brennerlanzen jeweils vor einem Kontakt, insbesondere Aufprallen des Materials auf die Brennerlanzen schützen. Der Kühlgasauslass ist vorzugsweise unterhalb der Abdeckung, insbesondere in Materialströmungsrichtung stromabwärts der Abdeckung angeordnet. Die Brennerlanzen, insbesondere die Abdeckungen der Brennerlanzen stellen für das in Richtung der Vorwärmzone strömenden Kühlgas und Verbrennungsgas ein Strömungshindernis dar, sodass beim Passieren der Brennerlanzen eine Verwirbelung und eine Vermischung der Gasströme erfolgt. Daher ist eine Anordnung des Kühlgasauslasses in Strömungsrichtung des Gases vor den Abdeckungen der Brennerlanzen vorteilhaft, um möglichst ausschließlich den Kühlgasstrom durch den Kühlgasauslass abzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeder Schacht einen Kühlgasauslass auf, wobei jedem Kühlgasauslass jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der über den Kühlgasauslass abzuführenden Kühlgasmenge zugeordnet ist und wobei das dem Kühlgasauslass des Brennschachts zugeordnete Regelorgan geschlossen ist, sodass vorzugsweise kein Kühlgas über den Kühlgasauslass des Brennschachts abführbar ist. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass mit einer Kühlgasabzugsleitung verbunden, die außerhalb des Schachts angeordnet ist. Das Regelorgan ist vorzugsweise gastechnisch mit dem Kühlgasauslass verbunden und insbesondere in der Kühlgasabzugsleitung angeordnet. Bei dem Regelorgan handelt es sich beispielsweise um eine Klappe oder ein Ventil, das stufenlos zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position verstellbar ist. Das dem Kühlgasauslass des Regenerativschachts zugeordnete Regelorgan ist vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass 85% bis 110%, insbesondere 90% bis 105%, vorzugsweise 100% der dem GGR-Schachtofen zugeführten Kühlgasmenge als Kühlgasabluft über den Kühlgasauslass des Regenerativschachts abgeführt wird. Die Kühlgasabzugsleitung ist beispielsweise mit dem Verbrennungsgaseinlass, insbesondere mit der Abgasrückführungsleitung zur Leitung des aus dem Abgasauslass ausgelassenen Abgases verbunden, sodass das aus dem Kühlgasauslass abgeführte Kühlgas dem Verbrennungsgaseinlass, insbesondere der Brennzone des Brennschachts zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird bei einer solchen Verschaltung kein CO2-haltiges Gas über den Kühlgasauslass in die Atmosphäre entlassen, sondern das gesamte Abgas wird über den Abgasauslass vorzugsweise einer weiteren Verarbeitung oder einer Speicherung zugeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlgasauslass in einem dem Verbindungskanal abgewandten Bereich der Außenwand der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordnet. Der GGR-Schachtofen weist vorzugsweise einen direkten Verbindungskanal zur direkten Verbindung des Brennschachts mit dem Regenerativschacht. Beispielsweise weisen die Schächte jeweils einen eckigen, dreieckigen, viereckigen, rechteckigen, runden, ovale, vieleckigen, halbkreisförmigen, teilkreisförmigen oder kreisförmigen Querschnitt auf. Der Verbindungskanal bildet vorzugsweise eine direkte gastechnische Verbindung der beiden Schächte aus, wobei das Kühlgas des Brennschachts zusammen mit dem Brenngas des Brennschachts direkt in den Verbindungskanal und anschließend in den Regenerativschacht strömt. Vorzugsweise weist der GGR-Schachtofen keinen Ringkanal zusätzlich zu und auf der gleichen Höhe mit dem Verbindungskanal auf und die Schächte sind vorzugsweise gastechnisch direkt ohne einen oder mehr Ringkanäle miteinander verbunden. Beispielhaft weisen die Brennzone und die Vorwärmzone der Schächte einen über die Schachtlänge im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Die radial nach außen von dem Verbindungskanal weg weisende Außenwand der Schächte erstreckt sich insbesondere ausschließlich vertikal über die gesamte Schachtlänge, insbesondere über die Länge der Brennzone und der Kühlzone. Die Kühlzone weist vorzugsweis einen sich in Richtung des Verbindungskanals vergrößernden Querschnitt auf, der in den Verbindungskanal mündet. Vorzugsweise sind die Schächte des GGR-Schachtofens vollständig mit Material gefüllt, sodass insbesondere in der Brennzone und der Kühlzone, kein materialfreier Ringraum auf der Höhe des Verbindungskanals ausgebildet ist. Bei einem GGR-Schachtofen mit einem dire ten Verbindungskanal strömt das sauerstoffhaltige Kühlgas nach einer Erkenntnis der Erfinder von der Kühlzone an den dem Verbindungskanal gegenüberliegenden Bereich des Regenerativschachts und entlang der Innenseite der Außenwand des Regenerativschachts nach oben. Vorzugsweise strömt das Kühlgas im Wesentlichen separat zu dem Verbrennungsgas der Brennzone, sodass nur eine sehr geringe Durchmischung der Gasströme erfolgt. Ein Kühlgasauslass in der dem Verbindungskanal abgewandten Außenwand des Regenerativschachts ermöglicht einen Abzug einer großen Menge, insbesondere nahezu der gesamten Kühlgasmenge aus dem Regenerativschacht, sodass in dem über den Abgasauslass aus dem Schacht abgeführten Abgas kein oder nur ein sehr geringer Kühlluftanteil ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der Kühlgasauslass in der Außenwand des Schachts in horizontaler Richtung. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass als horizontaler Schlitz ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Kühlgasauslass über die gesamte Breite der dem Verbindungskanal gegenüberliegenden Außenwand des Schachts. Beispielsweise umfasst der Kühlgasauslass eine Mehrzahl von Durchlassöffnungen in der Schachtaußenwand, die beispielsweise in horizontaler Richtung nebeneinander und vorzugsweise auf einer Höhe angerordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der GGR-Schachtofen eine Kühlgasabzugseinrichtung auf, die zum Leiten des Kühlgases mit dem Kühlgasauslass verbunden ist und sich von der vertikalen Mittelachse des Schachts zu dem Kühlgasauslass erstreckt. Der GGR-Schachtofen umfasst vorzugsweis einen indirekten Verbindungskanal. Bei einem GGR-Schachtofen mit einem indirekten Verbindungskanal ist der Verbindungskanal mit einem materialfreien Ringraum verbunden, der sich umfangsmäßig um das untere Ende der Brennzone erstreckt. Vorzugsweise weisen beide Schächte einen materialfreien Ringraum auf der Höhe des Verbindungskanals auf, die gastechnisch mit dem Verbindungskanal verbunden sind. Die Kühlgasabzugseinrichtung ist vorzugsweise vollständig innerhalb der Vorwärmzone oder der Brennzone des Schachts angeordnet und gastechnisch mit dem Kühlgasauslass verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich die Kühlgasabzugseinrichtung radial durch die Vorwärmzone oder die Brennzone des Regenerativschachts. Bei einem GGR- Schachtofen mit einem indirekten veromoungsKanal strömt das Kühlgas nach einer Erkenntnis der Erfinder mittig, insbesondere entlang der Mittel längsachse des Regenerativschachts durch die Brennzone und die Vorwärmzone im Wesentlichen separat zu den als radial äußerer Ringraum strömenden Verbrennungsgasen. Eine Anordnung einer mit dem Kühlgasauslass verbundenen Kühlgasabzugseinrichtung, die sich von der Mittellängsachse radial nach außen erstreckt bietet eine einfache Möglichkeit, das separat zu den Verbrennungsgasen strömende Kühlgas in der Vorwärmzone oder der Brennzone abzuziehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlgasabzugseirichtung eine Abzugshaube und eine mit dieser gastechnisch verbundene Leitung auf. Die Abzugshaube ist vorzugsweise koaxial zu dem Schacht innerhalb der Vorwärmzone angeordnet und weist vorzugsweis einen runden, insbesondere kreisförmigen Querschnitt auf. Die Abzugshaube ist beispielsweise topfförmig oder trichterförmig ausgebildet und vorzugsweise nach unten geöffnet. Die Leitung erstreckt sich vorzugsweise von der Abzugshaube zu dem Kühlgasauslass, insbesondere horizontal in radialer Schachtrichtung. Dies ermöglicht einen Abzug des Kühlgases separat zu dem Verbrennungsgas aus der Vorwärmzone der der Brennzone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der GGR-Schachtofen einen Verbrennungsgaseinlass auf, der mit einer Verbrennungsgasquelle verbunden ist, die ein Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 60vol%, vorzugsweise mehr als 75vol%, insbesondere mehr als 80vol% bis mehr als 95vol% Sauerstoff umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeder Schacht jeweils einen Kühlgaseinlass auf, dem jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der Menge an dem jeweiligen Kühlgaseinlass zugeführtem Kühlgas, zugeordnet ist und wobei die Regelorgane derart eingestellt sind, dass dem Brennschacht eine geringere Kühlluftmange zugeführt wird als dem Regenerativschacht. Bei dem Regelorgan handelt es sich beispielsweise um ein stufenlos einstellbares Ventil oder eine Klappe. Das Regelorgan ist beispielsweise dem Kühlgaseinlass vorgeschaltet und insbesondere in einer mit dem Kühllufteinlass verbunden Kühlgasleitung angeordnet. Vorzugsweise sind die Regelorgane derart ausgebildet und eingerichtet, dass dem Brennschacht 20% bis 30%, vorzugsweise 25% der dem GuK-bcnacntofen zugeführten Gesamtkühlgasmenge zugeführt wird.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen, wobei die mit Bezug auf den Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen beschriebenen Ausführungen und Vorteile in verfahrensgemäßer Entsprechung auch auf das Verfahren zutreffen.
Bei einem Verfahren zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen mit zwei Schächten, die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betrieben werden und mittels eines Verbindungskanals miteinander verbunden sind, strömt das Material durch einen Materialeinlass in eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des Materials zu einem Materialauslass, wobei ein Kühlgas in die Kühlzone eingelassen wird, wobei Abgas über einen Abgasauslass aus einem der Schächte ausgelassen wird und wobei das Kühlgas über einen Kühlgasauslass in der Vorwärmzone oder der Brennzone aus zumindest einem der Schächte ausgelassen wird. Das Kühlgas strömt vorzugsweise in dem Regenerativschacht von der Kühlzone in die Brennzone und anschließend zusammen mit dem Abgas der Brennzone durch die Brennzone in die Vorwärmzone und verlässt durch den in der Vorwärmzone oder der Brennzone angeordneten Kühlgasauslass den Schacht, insbesondere den Regenerativschacht. Das über den Abgasauslass aus dem Schacht ausgelassene Abgas wird vorzugsweise dem Brennschacht zugeführt. Beispielsweise wird das Abgas in die Vorwärmzone des als Brennschacht betriebenen Schachts eingeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Kühlgas über einen in der Außenwand des Schachts angeordneten Kühlgasauslass aus dem Schacht ausgelassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Kühlgas vorzugsweise ausschließlich aus dem Regenerativschacht ausgelassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Menge an über den Kühlgasauslass aus dem Regenerativschacht ausgelassenen Kühlgases mittels eines Regelorgans eingestellt. Vorzugseise werden 85% bis 110%, insbesondere 90% bis 105%, vorzugsweise 100% der dem GGR-Schachtofen zugeführten Kühlgasmenge als Kühlgasabluft über den Kühlgasauslass abgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird dem GGR-Schachtofen ein Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 60vol%, vorzugsweise mehr als 75vol%, insbesondere mehr als 80vol% bis mehr als 95vol% Sauerstoff zugeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird dem Brennschacht eine geringere Kühlluftmenge zugeführt als dem Regenerativschacht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorzugsweise ausschließlich das mittig durch die Vorwärmzone oder die Brennzone strömende Kühlgas aus dem Schacht abgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorzugsweise ausschließlich das entlang der Außenwand der Vorwärmzone strömende Kühlgas aus dem Schacht abgeführt wird.
Vorzugsweise weist jeder Schacht einen Gaseinlass, insbesondere einen Verbrennungsgaseinlass auf, der in dem oberen Bereich des Schachts in der Vorwärmzone angeordnet ist und dem Einlass des zur Verbrennung benötigten Gases dient. Vorzugsweise ist der Gaseinlass oberhalb der Materialsäule in eine materialfreien Raum der Vorwärmzone angeordnet.
Vorzugsweise wird dem als Brennschacht betriebenen Schacht ein Oxidationsmittel zugeführt. Bei dem Oxidationsmittel handelt es sich beispielswiese um reinen Sauerstoff oder um sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mehr als 60vol% mindestens 70 bis 95vol%, vorzugsweise mehr als 80vol% oder mehr als 90%. Das Oxidationsmittel wird vorzugsweise zusammen mit dem Abgas in die Vorwärmzone des Brennschachtes eingeleitet. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Schacht in der Vorwärmzone einen separaten uxioationsm itteleinlass zum Einlassen des Oxidationsmittels separat zu dem Abgas in den Schacht aufweist.
Optional ist der Verbindungskanal als Überströmkanal ausgebildet, wobei der Überströmkanal einen ersten Verbindungskanal und einen zweiten Verbindungskanal aufweist, die gasströmungstechnisch parallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Verbindungskanäle separat zueinander angeordnet. Der erste Verbindungskanal ist beispielsweise oberhalb des zweiten Verbindungskanals angeordnet.
Beispielsweise ist der erste Verbindungskanal derart angeordnet und ausgebildet, dass ausschließlich das Abgas der Brennzone in den ersten Verbindungskanal einströmbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Verbindungskanal derart angeordnet und ausgebildet, dass ausschließlich das Kühlgas der Kühlzone in den zweiten Verbindungskanal einströmbar ist. Dadurch wird das Kühlgas des Brennschachtes unabhängig von den Verbrennungsgasen in den Regenerativschacht eingeführt und eine Vermischung der Verbrennungsgase mit den Kühlgasen innerhalb des Überströmkanals wird zuverlässig verhindert.
Der erste Verbindungskanal ist beispielsweise als direkter Verbindungskanal und der zweite Verbindungskanal als indirekter Verbindungskanal ausgebildet. Der GGR- Schachtofen weist beispielsweise einen als materialfreier Raum ausgebildeten Ringkanal auf, der vorzugsweise gastechnisch mit dem Überströmkanal, insbesondere dem ersten oder dem zweiten Verbindungskanal, verbunden ist.
Mit dem vorangehend beschriebenen GGR-Schachtofen und dem Verfahren zum Betreiben des GGR-Schachtofens wird ein CO2-Gehalt im Abgas von mindestens 30vol%, insbesondere mindestens 50Vol%, vorzugsweise mindestens 70vol% erreicht. Dies ermöglicht eine Weiterverarbeitung des Abgases in anderen Industrieprozessen oder eine Speicherung des CO2-haltigen Abgases.
Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 3a, b zeigt jeweils eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Längsschnittansicht und einer Querschnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 4a, b zeigt jeweils eine schematische Darstellung des Gasströmungsverlaufs eines GGR-Schachtofens in einer Längsschnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines GGR-Schachtofens in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt einen GGR-Schachtofen 1 mit zwei parallelen und vertikal ausgerichteten Schächten 2. Die Schächte 2 des GGR-Schachtofens 1 sind im Wesentlichen identisch aufgebaut, sodass in Fig. 1 leidglich einer der beiden Schächte 2 vollständig mit Bezugszeichen versehen ist und im Folgenden der Einfachheit halber lediglich einer der beiden Schächte 2 beschrieben ist. Jeder Schacht 2 weist jeweils einen Materialeinlass 3 auf zum Einlassen von zu brennenden Material in den jeweiligen Schacht 2 des GGR- Schachtofens 1. Bei dem zu brennenden Material handelt es sich insbesondere um Kalkstein und/ oder Dolomitstein vorzugsweise mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Die Materialeinlässe 3 sind beispielhaft an dem oberen Ende des jeweiligen Schachts 2 angeordnet, sodass das Material durch den Materialeinlass 3 schwerkraftbedingt in den Schacht 2 fällt. Der Materialeinlass 3 ist beispielsweise als obere Öffnung des Schachts 2 und insbesondere als Schleuse 3 ausgeoiioet und erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten oder einen Teil des Querschnitts des Schachts 2. Ein als Schleuse 3 ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht 2 gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Vorzugsweise ist die Schleuse 3 derart ausgebildet, dass sie den Schacht 2 luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.
Jeder Schacht 2 weist an seinem oberen Ende des Weiteren einen Verbrennungsgaseinlass 12 zum Einlassen von Verbrennungsgas zur Verbrennung von Brennstoffen auf. Bei dem Verbrennungsgas handelt es sich beispielsweise um entstaubtes Abgas zumindest eines der Schächte 2, wobei das Abgas optional mit Sauerstoff angereichert ist. Des Weiteren weist jeder Schacht 2 einen Abgasauslass 6 zum Auslassen von Abgasen aus dem jeweiligen Schacht 2 auf. Jedem Abgasauslass 6 und Verbrennungsgaseinlass 12 ist beispielhaft jeweils ein Regelorgan zugeordnet. Über Regelorgane, wie beispielsweise ein mengenregulierbarer Verdichter, ist vorzugsweise die Menge an Verbrennungsgas in den jeweiligen Verbrennungsgaseinlass 12 und die Menge an über den jeweiligen Abgasauslass 6 abzuziehendes Abgas einstellbar. Der Verbrennungsgaseinlass 12 und der Abgasauslass 6 sind beispielhaft auf dem gleichen Höhenniveau und insbesondere innerhalb der Vorwärmzone 21 des jeweiligen Schachts 2 angeordnet.
Am unteren Ende des Schachts 2 ist ein Materialauslass 40 zum Abführen des gebrannten Materials angeordnet. Bei dem Materialauslass 40 handelt es sich beispielsweise um eine wie mit Bezug auf den Materialeinlass 3 beschriebene Schleuse. Das gebrannte Material wird beispielsweise in einen Auslasstrichter 25 geleitet, an den sich der Materialauslass 40 des Schachts 2 anschließt. Der Auslasstrichter 25 ist beispielhaft trichterförmig ausgebildet. Der Auslasstrichter 25 weist vorzugsweise einen Kühlgaseinlass 23 zum Einlassen von Kühlgas in den jeweilige Schacht 2 auf. Das Kühlgas wird vorzugsweise mittels eines Verdichters 33 in den Kühlgaseinlass 23 geleitet. Im Betrieb des GGR-Schachtofens i strömt aas zu brennende Material von oben nach unten durch den jeweiligen Schacht 2, wobei die Kühlluft von unten nach oben, im Gegenstrom zu dem Material, durch den jeweiligen Schacht 2 strömt. Das Ofenabgas wird durch den Abgasauslass 6 aus dem Schacht 2 abgeführt.
Unterhalb des Materialeinlasses 3 und des Verbrennungsgaseinlasses 12 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Vorwärmzone 21 des jeweilige Schachtes 2 an. In der Vorwärmzone 21 wird das Material und das Verbrennungsgas vorzugsweise auf etwa 700°C vorgewärmt. Vorzugsweise ist der jeweilige Schacht 2 mit zu brennendem Material gefüllt. Das Material wird vorzugsweise oberhalb der Vorwärmzone 21 in den jeweiligen Schacht 2 aufgegeben. Zumindest ein Teil der Vorwärmzone 21 und der sich in Strömungsrichtung des Materials daran anschließende Teil des jeweiligen Schachtes 2 sind beispielsweise mit einer feuerfesten Auskleidung umgeben.
In der Vorwärmzone 21 sind optional eine Mehrzahl von Brennerlanzen 10 angeordnet und dienen jeweils als Einlass für Brennstoff, wie beispielsweise ein Brenngas, Öl oder gemahlener fester Brennstoff. Der GGR-Schachtofen 1 weist beispielsweise eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Brennerlanzen 10 auf. Die Kühleinrichtung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Kühlluftringleitungen, die sich ringförmig um den Schachtbereich erstrecken, in dem die Brennerianzen 10 angeordnet sind. Durch die Kühlluftringleitungen strömt vorzugsweise Kühlluft zur Kühlung der Brennerlanzen 10. Beispielsweise werden die Brennerlanzen 10 mittels des über den Abgasauslass 6 abgeführten Abgases gekühlt. Vorzugsweise ist der Abgasauslass 6 mit den Brennerlanzen 10 zur Leitung von Abgas zu den Brennerlanzen 10 verbunden.
Vorzugsweise sind in jedem Schacht 2 eine Mehrzahl, beispielsweise zwölf oder mehr Brennerlanzen 10 und im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Brennerlanzen 10 weisen beispielsweise eine L-Form auf und erstrecken sich vorzugsweise in horizontaler Richtung in den jeweiligen Schacht 2 hinein und innerhalb des Schachtes 2 in vertikaler Richtung, insbesondere in Strömungsrichtung des Materials. Die Enden der Brennerlanzen 10 eines Schachtes 2 sind vorzugsweise alle auf demselben Höhenniveau angeordnet. Vorzugsweise ist die Ebene, an der die Lanzenenden angeordnet sind, jeweils das untere Ende der jeweiligen Vorwärmzone 21. Die Brennerlanzen 10 sind vorzugsweise mit einer Brennstoffleitung 9 zur Leitung von Brennstoff zu den Brennerlanzen 10 verbunden. Die Brennstoffleitung 9 ist beispielshaft zumindest teilweise als Ringleitung ausgebildet, die sich umfangsmäßig um den jeweiligen Schacht 2 herum erstreckt. Vorzugsweise weist jeder Schacht 2 eine jeweils den Brennerlanzen 10 des Schachts 2 zugeordnete Brennstoffleitung auf, die insbesondere jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der Brennstoffmenge zu den Brennerlanzen 10 aufweist.
An die Vorwärmzone 21 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Brennzone 20 an. Die Brennerlanzen 10 münden beispielsweise in die Brennzone 20. Vorzugsweise erstreckt sich die Flamme der Brennerlanzen 10 in die Brennzone 20 hinein. In der Brennzone 20 wird der Brennstoff verbrannt und das vorgewärmte Material bei einer Temperatur von etwa 1000°C gebrannt. Der GGR-Schachtofen 1 weist des Weiteren einen Verbindungskanal 19 zum gastechnischen Verbinden der beiden Schächte 2 miteinander auf. In dem Verbindungskanal 19 ist insbesondere kein zu brennendes Material vorhanden.
In der Fig. 1 ist beispielhaft ein GGR-Schachtofen 1 mit einem direkten Verbindungskanal 19 gezeigt, der beispielsweise einen eckigen Schachtquerschnitt aufweist. Beispielswiese weisen die Schächte 2 des GGR-Schachtofens 1 einen, dreieckigen, viereckigen, rechteckigen, runden, ovale, vieleckigen, halbreisförmigen, teilkreisförmigen oder kreisförmigen Querschnitt auf. Der Verbindungskanal 19 bildet eine direkte gastechnische Verbindung der beiden Schächte 2 aus, wobei das Kühlgas des Brennschachts 2a zusammen mit dem Brenngas des Brennschachts 2a direkt in den Verbindungskanal 19 und anschließend in den Regenerativschacht 2b strömt. Vorzugsweise weist der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 1 keinen Ringkanal 18, wie mit Bezug auf Fig. 3a und b beschrieben auf. Beispielhaft weisen die Brennzone 20 und die Vorwärmzone 21 der Schächte 2 einen über die Schachtlänge im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Die radial nach außen von dem Verbindungskanal weg weisende Außenwand der Schächte 2 erstreckt sich insbesondere ausschließlich vertikal über die gesamte Schachtlänge, insbesondere über die Länge der Brennzone 20 und der Kühlzone 22. Die Kühlzone 22 weist vorzugsweis einen sich in Richtung des Verbindungskanals 19 vergrößernden Querschnitt auf, der in den Verbindungskanal 19 mündet. Vorzugsweise sind die Scnacnte z des GGR-Schachtofens 1 der Fig. 1 vollständig mit Material gefüllt, sodass insbesondere in der Brennzone 20 und der Kühlzone 22, kein materialfreier Raum ausgebildet ist.
An die Brennzone 20 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials in jedem Schacht 2 die Kühlzone 22 an, die sich bis zum Materialauslass 40 erstreckt. Die Kühlzone 22 ist beispielhaft in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten oder nach unten kleiner werdendem Querschnitt ausgebildet. Das Material wird innerhalb der Kühlzone 22 auf etwa 100°C im Gegenstrom zu dem Material strömendem Kühlgas abgekühlt. Das über den Kühlgaseinlass 23 in die Kühlzone 22 strömende Kühlgas strömt vorzugsweise vollständig in die Brennzone 20 und vorzugsweise die Vorwärmzone 21 des jeweiligen Schachts 2.
An dem materialauslassseitigen Ende eines jeden Schachtes 2 ist vorzugsweise eine Austragseinrichtung 41 angeordnet. Die Austragseinrichtungen 41 umfassen beispielsweise horizontale Platten, vorzugsweise einen Austragstisch, die einen seitlichen Durchtritt des Materials zwischen dem Austragstisch und der Gehäusewand des GGR-Schachtofens erlauben. Die Austragseinrichtung 41 ist vorzugsweise als Schub- oder Drehtisch oder als Tisch mit Schubräumer ausgeführt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Durchsatzgeschwindigkeit des Brennguts durch die Schächte 2. Die Austragseinrichtung 41 umfasst des Weiteren beispielhaft den Auslasstrichter 25, der sich an den Austragstisch anschließt und an dessen unterem Ende der Materialauslass 40 angebracht ist.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 ist jeweils einer der Schächte 2 aktiv, wobei der jeweils andere Schacht 2 passiv ist. Der aktive Schacht 2a wird als Brennschacht und der passive Schacht 2 als Regenerativschacht 2b bezeichnet. Der GGR-Schachtofen 1 wird insbesondere zyklisch betrieben, wobei eine übliche Zykluszahl beispielsweise 75 bis 150 Zyklen pro Tag beträgt. Nach Ablauf der Zykluszeit wird die Funktion der Schächte 2 getauscht. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. Über die Materialeinlässe 3 wird abwechselnd Material wie Kalk- oder Dolomitstein in die Schächte 2 aufgegeben. In dem als Brennschacht 2a betriebenen, aktiven Schacht 2 wird über die Brennerlanzen 10 ein Brennstoff in den Brennschacht 2 eingeleitet. Das zu brennende Material wird in der Vorwärmzone 21 des Brennschachts za vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700°C erwärmt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der linke Schacht 2 als Brennschacht 2a betrieben, wobei der rechte Schacht 2 als Regenerativschacht 2b betrieben wird.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 strömt sowohl in dem Brennschacht 2a als auch in dem Regenerativschacht 2b das Kühlgas im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Material durch die Kühlzone 22 und wird vorzugsweise vollständig in die Brennzone 20 geleitet.
Innerhalb des als Brennschacht 2a betriebenen Schachts 2 strömt das Verbrennungsgas durch den Verbrennungsgaseinlass 12 in den Brennschacht und im Gleichstrom mit dem Material innerhalb der Brennzone 20 in den Verbindungskanal 19 und anschließend in den als Regenerativschacht 2b betriebenen Schacht 2. Innerhalb des Regenerativschachts 2b strömt das Gas von dem Verbindungskanal 19 im Gegenstrom zu dem zu brennenden Material durch die Brennzone 20 in die Vorwärmzone 21 und verlässt den Regenerativschacht 2b durch den Abgasauslass 6 des Regenerativschachts 2b. Vorzugsweise weist das aus dem Schacht 2 ausgelassene Abgas eine Temperatur von 60°C bis 160°C, vorzugsweise 100°C auf.
Das Abgas wird in eine sich an den Abgasauslass 6 anschließende Abgasleitung 39 geleitet. Die Abgasleitung 39 weist in Strömungsrichtung des Abgases im Anschluss an den Abgasauslass 6 optional einen Abgasfilter 31 zum Filtern von feinen Partikeln, insbesondere Staub, aus dem Abgas auf. Der GGR-Schachtofen 1 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Regelorganen auf, wobei insbesondere jeweils ein Regelorgan jeweils einem Abgasauslass 6 oder Verbrennungsgaseinlass 12 zugeordnet ist zur Regelung der Strömung zu oder von dem Abgasauslass 6 und dem Verbrennungsgaseinlass 12. Bei dem Regelorgan handelt es sich beispielsweise um eine Drosselklappe oder einen Verdichter. Der Verbrennungsgaseinlass 12 ist vorzugsweise mit einer Oxidationsmittelleitung 14 verbunden, sodass ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Luft oder reiner Sauerstoff, in den Verbrennungsgaseinlass 12 eingeführt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass es sich bei dem Oxidationsmittel um ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 30vol%, insbesondere mindestens 50vol% oder 60vol%, vorzugsweise 70vol% bis 95vol%, vorzugsweise 90vol% handelt. Der Verbrennungsgaseinlass 12 ist vorzugsweise mit einem vorgeschalteten Regelorgan verbunden, sodass vorzugsweise lediglich dem Verbrennungsgaseinlass 12 des als Brennschacht 2a betriebenen Schachts 2 das Oxidationsmittel zugeführt wird.
Die Abgasleitung 39 weist beispielhaft stromabwärts des Abgasfilters 31 einen Verdichter 34 und eine Kühleinrichtung 32 auf. Im Anschluss an die Kühleinrichtung 32 wird das Abgas vorzugsweise abgeführt. Vorzugsweise wird gesamte CO2-Menge aus der Kalzinierung und der Verbrennung sowie das Wasser aus der Verbrennung aus dem GGR-Schachtofen 1 abgeführt. Die Kühleinrichtung 32 ist beispielsweise ein Wärmetauscher, der vorzugsweise mit einem Kühlmittel, wie Wasser, im Gegenstrom bestrieben wird.
Die Oxidationsmittelleitung 14 weist vorzugsweise ein Regelorgan auf, wie beispielsweise ein Ventil oder eine Klappe auf, über welches die Menge an Oxidationsmittel in den Verbrennungsgaseinlass 12 einstellbar ist.
Das Abgas des GGR-Schachtofens der Fig. 1 weist vorzugsweis einen CO2-Anteil von 30vol%-40vol%, insbesondere 35vol% auf.
Der GGR-Schachtofen 1 weist vorzugsweise einen Kühlgasauslass 17 zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht 2, insbesondere aus dem Regenerativschacht 2b. Der Kühlgasauslass 17 ist beispielhaft in der Vorwärmzone 21 des GGR-Schachtofens 1 , insbesondere des Regenerativschachts 2b, angeordnet. Vorzugsweise weist jeder Schacht 2 einen Kühlgasauslass 17 auf. Insbesondere ist der Kühlgasauslass 17 in der Außenwand des Schachts 2, vorzugsweise in der Außenwand der Vorwärmzone 21 oder der Brennzone 20, angeordnet und erstreckt sich vollständig durch diese hindurch aus dem jeweiligen Schacht 2 heraus. Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise vollständig innerhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet, sodass das Kühlgas durch den Kühlgasauslass 17 aus der Vorwärmzone 21 und dem Schacht 2 heraus geleitet wird. Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise gastechnisch mit der Vorwärmzone 21 verbunden, sodass das Kühlgas vorzugsweise durch die Kühlzone 22 und die Brennzone 20 in die Vorwärmzone 21 und anschließend durch den Kühlgasauslass 17 strömbar ist. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass 17 in einem Bereich der Außenwand der Vorwärmzone 21 angeordnet, der oem veromdungskanal 19 abgewandt ist. Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise in der dem Verbindungskanal 19 gegenüberliegenden Außenwand des Schachts 2, insbesondere des Regenerativschachts 2b angeordnet.
Im Betrieb des GGR-Schachtofens 1 strömt das Kühlgas vorzugsweise von der Kühlzone 22 in die Brennzone 20 und anschließend zusammen mit dem Abgas der Brennzone 20 durch die Brennzone 20 in die Vorwärmzone 21 und verlässt durch den in der Vorwärmzone 21 angeordneten Kühlgasauslass 17 den Schacht 2, insbesondere den Regenerativschacht 2b. Fig. 1 zeigt zusätzlich die Gasströmung innerhalb des GGR- Ofens 1 , wobei das CO2-haltige Verbrennungsgas mit den schwarz ausgefüllten Pfeilen und das sauerstoffhaltige Kühlgas mit den weiß ausgefüllten Pfeilen dargestellt ist. Gemäß einer Erkenntnis der Erfinder, strömt das sauerstoffhaltige Kühlgas in dem Regenerativschacht 2b entlang der dem Verbindungskanal 19 gegenüberliegenden Außenwand des Regenerativschachts 2b in die Brennzone 20 und die Vorwärmzone 21 . Vorzugsweise strömt das sauerstoffhaltige Kühlgas im Wesentlichen separat zu dem Verbrennungsgas innerhalb der Schächte 2, sodass es nur zu einer sehr geringen Vermischung der Gasströme des Verbrennungsgases und des Kühlgases kommt. Ein Abzug des Kühlgases über den Kühlgasauslass in der Vorwärmzone oder der Brennzone bietet den Vorteil gegenüber einem Abzug des Kühlgases aus der Kühlzone, dass die Wärmemenge des Kühlgases dem GGR-Schachtofen 1 zusätzlich in der Brennzone 20 und der Vorwärmzone 21 zur Erwärmung des Materials zur Verfügung steht. In dem erfindungsgemäßen GGR-Schachtofen 1 strömt die Kühlluft vorzugsweise durch einen Großteil, insbesondere fast die gesamte Menge, des Materialbetts und weist eine vergleichsweise niedrige Auslasstemperatur auf. Dies führt zu einer optimalen Wärmebilanz, wobei keine zusätzliche Bauhöhe des GGR-Schachtofens 1 erforderlich ist. Des Weiteren kann auf einen dem Kühlgasauslass nachgeschalteten Rekuperator zur Nutzung der Abwärme verzichtet werden.
Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise in Gasströmungsrichtung des Regenerativschachts 2b stromabwärts der Enden, insbesondere Brennstoffauslässe, der Brennerianzen 10 angeordnet. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass 17 in Materialströmungsrichtung stromabwärts des Abgasauslasses 6 angeordnet. Der Kühlgasauslass 17 ist beispielsweise schlitzförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Kühlgasauslass 17 in horizontaler Richtung vorzugsweise über die gesamte Breite der Schachtaußenwand. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Kühlgasauslass 17 eine Mehrzahl von sich durch die Außenwand des Schachts 2, insbesondere der Vorwärmzone 21 , erstreckende Öffnungen aufweist, die beispielsweise horizontal nebeneinander über die gesamte Breite der Außenwand des Schachts 2 angeordnet und vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet sind.
Die Brennerlanzen 10 weisen beispielsweise in Fig. 1 nicht dargestellte Abdeckungen auf, die in Strömungsrichtung des Materials stromaufwärts der Einlässe der Brennerlanzen 10 in den jeweiligen Schacht 2 angeordnet sind. Die Abdeckungen sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie zumindest den oberen Bereich der Brennerlanzen 10 jeweils vor einem Kontakt, insbesondere Aufprallen des Materials auf die Brennerlanzen 10 schützen. Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise unterhalb der Abdeckung, insbesondere in Materialströmungsrichtung stromabwärts der Abdeckung angeordnet.
Der Schacht 2 weist vorzugsweise eine Ausmauerung auf, die insbesondere eine feuerfeste Auskleidung umfasst. Der Kühlgasauslass 17 ist vorzugsweise an dem oberen Endbereich der Ausmauerung angeordnet.
Der GGR-Schachtofen 1 weist vorzugsweis eine Kühlgasabzugsleitung 11 auf, die mit dem Kühlgasauslass 17 zum Leiten der Kühlluft aus dem Schacht 2 heraus verbunden ist. Die Kühlgasabzugsleitung 11 ist außerhalb des Schachts angeordnet und mit einem Filter 16 verbunden. Bei dem Filter 16 handelt es sich vorzugsweise um einen Partikelfilter, insbesondere Staubfilter. Die über den Kühlluftauslass 17 abgezogene Kühlluft weist vorzugweise eine Temperatur von 200°C bis 400°C°C auf. Beispielhaft umfasst die Kühlluftabzugsleitun 11 des GGR-Schachtofens 1 ein Regelorgan 8, wie beispielsweise eine Klappe oder ein Ventil zum Einstellen der Menge an Kühlluft, die aus der Vorwärmzone 21 oder der Brennzone 20 über den Kühlgasauslass abgezogen wird. Beispielhaft wird der Kühlgasabzugsleitung 11 Luft über einen Verdichter oder Ventilator zugeführt. Beispielsweise umfasst die Kühlgasabzugsleitung 11 zumindest zwei Regelorgane, wobei jedes Regelorgan ö zur tmstellung der jeweiligen Kühlgasmenge jeweils einem Kühlgasauslass 17 zugeordnet ist. Vorzugsweise ist ausschließlich das dem als Regenerativschacht 2b betriebenen Schachts 2 zugeordnete Regelorgan 8 geöffnet, wobei das dem Brennschacht 2a zugeordnete Regelorgan 8 geschlossen ist. Stromabwärts des Filters 16 wird das Kühlgas vorzugsweise aus dem GGR-Schachtofen 1 abgeführt. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Kühlgasabzugsleitung 11 mit der Oxidationsmittelleitung 14, insbesondere dem Verbrennungsgaseinlass 12 verbunden ist, sodass die abgezogene Kühlluft dem Brennschacht 2a als Verbrennungsgas zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird bei einer solchen Verschaltung kein CO2 über den Kühlgasauslass 17 in die Atmosphäre entlassen sondern das gesamte Abgas wird über den Abgasauslass abgeführt und anschließend vorzugsweise nachbehandelt oder gespeichert.
Vorzugsweise weist jeder Schacht 2 einen in der Kühlzone 22 angeordneten Kühlgaseinlass 23 auf, der insbesondere mit einer Kühlgaszufuhrleitung 7 verbunden ist. Jedem Kühlgaseinlass 23 ist beispielhaft jeweils ein Regelorgan 4, wie eine Klappe oder ein Ventil, zugeordnet, das mit der Kühlgaszufuhrleitung 7 zur Einstellung der Menge an dem jeweiligen Kühlgaseinlass 23 zugeführtem Kühlgas verbunden ist. Vorzugsweise sind die Regelorgane 4 derart eingestellt, dass dem Brennschacht 2a eine geringere Kühlluftmange zugeführt wird als dem Regenerativschacht 2b. Vorzugsweise wird dem Brennschacht 2a etwa 20% bis 30%, vorzugsweise 25% der dem GGR-Schachtofen 1 zugeführten Gesamtkühlgasmenge zugeführt.
Der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 1 weist vorzugsweise ein Abgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 30vol%.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines GGR-Schachtofens, wobei dieser größtenteils dem GGR-Schachtofen der Fig. 1 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dem GGR-Schachtofen 1 der Fig. 2 wird ebenfalls beispielhaft der linke Schacht 2 als Brennschacht 2a betrieben. Im Unterschied zu dem GGR-Schachtofen der Fig. 1 weist der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 2 eine Abgasrückführungsleitung 15, die von der Abgasleitung 39 abzweigt und einen Teil des Abgases dem Verbrennungsgaseinlass 12 des Schachts 2, insbesondere des Brennschachts 2a, zuführt. Die AbgasrucKTunrungsleitung 15 ist vorzugsweise mit dem Verbrennungsgaseinlass 12 verbunden und zweigt insbesondere stromabwärts der Kühleinrichtung 32 von der Abgasleitung 39 ab. Das nicht über die Abgasrückführungsleitung 15 dem Verbrennungsgaseinlass 12 zugeführte Abgas wird vorzugsweise aus dem GGR-Schachtofen 1 abgeführt. Die Abgasrückführungsleitung 15 ist beispielhaft mit einer Oxidationsmittelleitung 14 zur Leitung eines Oxidationsmittels in die Abgasrückführungsleitung 15 verbunden. Bei dem Oxidationsmittel handelt es sich vorzugsweise um Luft oder reinen Sauerstoff. Beispielsweise handelt es sich bei dem Oxidationsmittel um ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 30vol%, insbesondere mindestens 50vol% oder 60vol%, vorzugsweise 70vol% bis 95vol%, vorzugsweise 90vol%. Die Oxidationsmittelleitung 14 ist vorzugsweise mit einer Oxidationsmittelquelle verbunden und weist vorzugsweise ein Regelorgan zur Einstellung der Menge an Oxidationsmittel in die Abgasrückführungsleitung 15 auf.
Der GGR-Schachtofen 1 der Fig.2 weist beispielhaft einen Wärmtauscher 24 auf, der mit der Abgasrückführungsleitung 15 und der Kühlluftabzugsleitung 11 verbunden ist. Optional ist kein Wärmetauscher 24 und vorzugsweise auch kein Ventilator zur Zufuhr von Luft in die Kühlgasabzugsleitung 11 vorgesehen. Der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 1 weist vorzugsweise ein Abgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 70vol%, insbesondere mehr als 75vol% auf, wobei vorzugsweise ein Abgas mit einem CO2-Gehalt von etwa 50vol% erreichbar ist, wenn auf den vorangehend beschriebenen Wärmetauscher 24 und vorzugsweise auch den Ventilator in der Kühlgasabzugsleitung 11 verzichtet wird. Bei einem solchen Prozessabgas ist es mit geringerem Aufwand möglich, dieses zu verflüssigen und zu sequestrieren. Beispielsweise wird das verflüssigte Prozessabgas weiteren Verfahrensschritten zugeführt oder gelagert. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen GGR-Schachtofen auch Abgas mit weniger CO2-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 30% für die Herstellung Rübenzucker oder gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.
Fig. 3a und b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines GGR-Schachtofens 1 , wobei dieser größtenteils dem GGR-Schachtofen der Fig. 1 und 2 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. B zeigt eine Schnittansicht des GGR- Schachtofens an dem in Fig. 3a eingezeichneten Schnitt A-A. Die Kühlgasabzugsleitung 11 , die Abgasrückführungsleitung I Ö, die Brennstoffleitung 9 und die Oxidationsmittelleitung 14 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Im Unterschied zu dem GGR-Schachtofen der Fig. 1 und 2 weist der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 3 einen indirekten Verbindungskanal 19 auf. Die Brennzone 20 erstreckt sich beispielhaft in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt. Der Schachtabschnitt erstreckt sich beispielhaft mit seinem unteren Bereich in den oberen Bereich der Kühlzone 22 hinein, sodass sich ein Ringkanal 18 zwischen der Brennzone 20 und der Kühlzone 22 ausbildet. Der Ringkanal 18 bildet einen materialfreien Raum aus, in dem kein zu brennendes Material angeordnet ist. Der Ringkanal 18 erstreckt sich vorzugsweise umfangsmäßig um den unteren Bereich der Brennzone 20. Die Schächte 2 der Fig. 3a weisen beispielsweise jeweils einen Ringkanal 18 auf, der mit dem Verbindungskanal 19 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Ringkanal 18 auf der Höhe des Verbindungskanals 19 angeordnet, sodass der Verbindungskanal 19 als indirekter Verbindungkanal ausgebildet ist. Unter einem indirekten Verbindungskanal 19 wird ein Verbindungskanal verstanden, der mit einem Ringkanal 18 gastechnisch verbunden ist, sodass das Kühlgas zusammen mit dem Verbrennungsgas des Brennschachts 2a über den Ringkanal 18 des Brennschachts 2a in den Verbindungskanal 19 und anschließend über den Ringkanal 18 des Regenerativschachts 2b in den Regenerativschacht 2b. strömt. Der Querschnitt des Schachtabschnitts der Kühlzone 22 ist beispielhaft größer als der Querschnitt des unteren Bereichs der Brennzone 20, sodass sich an dem oberen Ende der Kühlzone 22 und angrenzend an die Brennzone 20 ein weiterer materialfreier Raum 18, insbesondere ein ringförmiger Absatz ausbildet, in dem kein Material angeordnet ist. Am unteren Ende der Kühlzone 22 ist eine vorzugsweise kegelförmige Strömungseinrichtung angeordnet, die zur Leitung des Materials in Richtung der Schachtwand dient.
Der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 3a uns b umfasst beispielhaft eine Kühlgasabzugseinrichtung 26 zum Leiten des Kühlgases zu dem Kühlgasauslass 17 auf. Die Kühlgasabzugseinrichtung 26 ist vorzugsweise zumindest teilweise oder vollständig innerhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die Kühlgasabzugseinrichtung 26 von der vertikalen Mittelachse des Schachts 2, insbesondere der Vorwärmzone 21 radial nach außen zu dem Kühlgasauslass 17 und ist vorzugsweise gastechnisch mit diesem verbunden. Die Kühlgasabzugseinrichtung 26 weist vorzugsweise eine Leitung 28, msoesonoere eine Rohrleitung 28, auf, die mit dem Kühlgasauslass 17 verbunden ist und sich zumindest teilweise oder vollständig durch die Vorwärmzone 21 des Schachts 2, insbesondere des Regenerativschachts 2b erstreckt. Die Kühlgasabzugseinrichtung 26 umfasst vorzugsweise auch eine Abzugshaube 30, die vorzugsweise koaxial zu dem Schacht 2 innerhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet ist. Die Abzugshaube 30 weist vorzugsweis einen runden, insbesondere kreisförmigen Querschnitt auf, und ist beispielsweise topfförmig oder trichterförmig ausgebildet und vorzugsweise nach unten geöffnet.
Die Schächte 2 des GGR-Schachtofens 1 der Fig. 3a und b weist vorzugsweise einen runden, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Schächte können auch einen vollkreisförmigen, halbkreisförmigen oder teilkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Fig. 4a zeigt den GGR-Schachtofen der Fig. 1 und 2 und Fig. 4b zeigt den GGR- Schachtofen 1 der Fig. 3a und b, wobei die Gasströmungen der Kühlluft K und der Verbrennungsgase V dargestellt ist. Der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 4a weist den direkten Verbindungskanal 19 auf, sodass die Kühlluft in dem Regenerativschacht 2b entlang der dem Verbindungskanal 19 gegenüberliegenden seitlichen Außenwand durch den Regenerativschacht 2b strömt.
Der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 4b weist den indirekten Verbindungskanal 19 auf, sodass die Kühlluft in dem Regenerativschacht 2b entlang der vertikalen Mittelachse des Schachts 2 durch den Regenerativschacht 2b strömt. Die Fig. 4a und b zeigen ebenfalls Bereiche, in denen es zu einer Vermischung des Verbrennungsgases mit dem Kühlgas kommt. Diese Bereiche sind vorzugsweise sehr gering, sodass das Abgas einen sehr geringen Sauerstoffgehalt von etwa maximal 10vol% aufweist.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines GGR-Schachtofens 1 , das im Wesentlichen dem der Fig. 2 entspricht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem GGR-Schachtofen der Fig. 2 weist der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 5 einen Überströmkanal 19 auf, der zwei Verbindungskanäle 19a und 19b umfasst. Die Verbindungskanäle 19a und 19b sind beispielhaft parallel und separat zueinander angeordnet. Beispielhaft sind die Verbindungskanäle 19a und 19b durcn em msoesondere horizontales Trennelement 13, wie beispielsweise eine Trennwand, gastechnisch voneinander getrennt. Der Schachtofen 1 weist beispielhaft einen ersten Verbindungskanal 19a auf, der sich insbesondere direkt an die Brennzone 20 anschließt und vorzugsweise oberhalb eines zweiten Verbindungskanals 19b angeordnet ist. Der erste Verbindungskanal 19a ist beispielhaft derart angeordnet und ausgebildet, dass ausschließlich das Abgas der Brennzone 20 in diesen einströmbar ist. Optional ist der erste Verbindungskanal 19a und der zweite Verbindungskanal 19b jeweils als materialfreier Raum ausgebildet, in dem kein zu brennendes Material vorhanden ist. Der zweite Verbindungskanal 19b ist vorzugsweise unterhalb des ersten Verbindungskanals 19a angeordnet und insbesondere direkt strömungstechnisch mit der Kühlzone 22 verbunden. Der zweite Verbindungskanal 19b ist beispielhaft derart angeordnet und ausgebildet, dass ausschließlich das Kühlgas der Kühlzone 22 in den zweiten Verbindungskanal 19b einströmbar ist.
Der Überström kanal 19 bildet beispielsweise eine gastechnische Verbindung der beiden Schächte 2 aus, wobei das Kühlgas des Brennschachts 2a, insbesondere getrennt von dem Brenngas des Brennschachts 2a in den Überströmkanal 19 und anschließend in den Regenerativschacht 2b strömt. Vorzugsweise ist der erste Verbindungskanal 19a als direkter Verbindungskanal 19a ausgebildet, wobei der zweite Verbindungskanal 19b beispielhaft ebenfalls als direkter Verbindungskanal 19b ausgebildet ist.
Des Weiteren weist der GGR-Schachtofen 1 der Fig. 5 beispielhaft einen Puffertank 45 auf, dem das nicht über die Abgasrückführungsleitung 15 rezirkulierte Abgas vorzugsweise zugeführt wird. Der Puffertank 45 ist derart ausgebildet, dass er eine bestimmte Mange an Abgas zwischenspeichert bevor dies beispielsweise zur Weiterverarbeitung aus dem Puffertank 45 abgezogen wird. Beispielhaft sind in Strömungsrichtung des Abgases vor und nach dem Puffertank jeweils zumindest ein Ventilator angeordnet. Bezugszeichenliste 1 GGR-Schachtofen 2 Schacht 2a Brennschacht 2b Regenerativschacht 3 Materialeinlass / Schleuse 4 Regelorgan 6 Abgasauslass 7 Kühlgaszufuhrleitung 8 Regelorgan 9 Brennstoffleitung 10 Brennerlanzen 11 Kühlgasabzugsleitung 12 Verbrennungsgaseinlass 13 Trennelement 14 Oxidationsmittelleitung 15 Abgasrückführungsleitung 16 Filter 17 Kühlgasauslass 18 Ringkanal / materialfreier Raum 19 Verbindungskanal/ Überströmkanal 19a, b Verbindungskanäle 20 Brennzone 21 Vorwärmzone 22 Kühlzone 23 Kühlgaseinlass 24 Wärmetauscher 25 Auslasstrichter 26 Kühlgasabzugseinrichtung 28 Leitung 30 Abzugshaube 31 Abgasfilter 32 Kühleinrichtung 33, 34 Verdichter 39 Abgasleitung 40 Materialauslass / Schleuse 42 Puffertank K Kühlluft V Verbrennungsluft

Claims

Patentansprüche
1. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht (2a) und als Regenerativschacht (2b) betreibbar und mittels eines Verbindungskanals (19) miteinander verbunden sind, wobei jeder Schacht (2) in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone (21 ) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials aufweist, wobei jeder Schacht (2) einen Abgasauslass (6) zum Auslassen von Abgas aus dem Schacht (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der GGR-Schachtofen (1 ) einen Kühlgasauslass (17) zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht (2) aufweist und wobei der Kühlgasauslass (17) in der Vorwärmzone (21 ) oder der Brennzone (20) angeordnet ist.
2. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Kühlgasauslass (17) in der Außenwand des Schachts (2) angeordnet ist.
3. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder eine Mehrzahl von Brennerlanzen (10) derart angeordnet sind, dass sie in die Brennzone (20) münden und wobei der Kühlgasauslass (17) in Gasströmungsrichtung des Regenerativschachts (2b) stromabwärts zumindest einer der Mündungen der Brennerlanzen (10) angeordnet ist.
4. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Schacht (2) einen Kühlgasauslass (17) aufweist und wobei jedem Kühlgasauslass (17) jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der über den Kühlgasauslass (17) abzuführenden Kühlgasmenge zugeordnet ist und wobei das dem Kühlgasauslass (17) des Brennschachts (2a) zugeordnete Regelorgan (8) geschlossen ist.
5. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-öcnachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kühlgasauslass (17) in einem dem Verbindungskanal (19) abgewandten Bereich der Außenwand der Vorwärmzone (21 ) oder der Brennzone (20) angeordnet ist.
6. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach Anspruch 5, wobei sich der Kühlgasauslass (17) in der Außenwand des Schachts (2) in horizontaler Richtung erstreckt.
7. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der GGR-Schachtofen (1 ) eine Kühlgasabzugseinrichtung (26) aufweist, die zum Leiten des Kühlgases mit dem Kühlgasauslass (17) verbunden ist und sich von der Mittelachse des Schachts (2) zu dem Kühlgasauslass (17) erstreckt.
8. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Kühlgasabzugseirichtung (26) eine Abzugshaube (30) und eine mit dieser gastechnisch verbundene Leitung (28) aufweist.
9. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der GGR-Schachtofen (1 ) einen Verbrennungsgaseinlass (12) aufweist, der mit einer Verbrennungsgasquelle verbunden ist, die ein Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 60vol%, vorzugsweise mehr als 75vol%, insbesondere mehr als 80vol% bis mehr als 95vol% Sauerstoff umfasst.
10. Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Schacht (2) jeweils einen Kühlgaseinlass (23) aufweist, dem jeweils ein Regelorgan (4) zur Einstellung der Menge an dem jeweiligen Kühlgaseinlass (23) zugeführtem Kühlgas, zugeordnet ist und wobei die Regelorgane (4) derart eingestellt sind, dass dem Brennschacht (2a) eine geringere Kühlluftmange zugeführt wird als dem Regenerativschacht (2b).
11. Verfahren zum Brennen von Material, wie Karbonatgesteinen, in einem Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (1 ) mit zwei Schächten (2), die abwechselnd als Brennschacht und als Regenerativschacht betrieben werden und mittels eines Verbindungskanals (19) miteinander verbunden sind, wobei das Material durch einen Materialeinlass (3) in eine Vorwärmzone (21 ) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials zu einem Materialauslass (40) strömt, wobei ein Kühlgas in die Kühlzone eingelassen wird, wobei Abgas über einen Abgasauslass (6) aus einem der Schächte (2) ausgelassen wird und dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas über einen Kühlgasauslass (17) in der Vorwärmzone (21 ) oder der Brennzone (20) aus zumindest einem der Schächte (2) ausgelassen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Kühlgas über einen in der Außenwand des Schachts (2) angeordneten Kühlgasauslass (17) aus dem Schacht (2) ausgelassen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Kühlgas aus dem Regenerativschacht (2b) ausgelassen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Menge an über den Kühlgasauslass (17) aus dem Regenerativschacht (2b) ausgelassenen Kühlgases mittels eines Regelorgans (8) einstellbar ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei dem GGR-Schachtofen (1 ) ein Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 60vol%, vorzugsweise mehr als 75vol%, insbesondere mehr als 80vol% bis mehr als 95vol% Sauerstoff zugeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei dem Brennschacht (2a) eine geringere Kühlluftmenge zugeführt wird als dem Regenerativschacht (2b).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das mittig durch die Vorwärmzone (21 ) strömende Kühlgas abgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das entlang der
Außenwand der Vorwärmzone (21) strömende Kühlgas abgeführt wird.
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