NO135797B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved drift av en sjaktovn.

Foreliggende oppfinnelse angår ovner for varmebehandling av kornformet eller pulverformet materiale og en fremgangsmåte til drift av slike ovner.

Ved drift av vertikale sjaktovner som oppvarmes ved

hjelp av gassformet eller flytende brennstoff, er det vanskelig å oppnå den onskede fordeling av varme og temperatur eller en jevn materialstrom i sjakten. Som folge herav vil ikke alt materiale som strommer gjennom sjakten få den onskede varmebehandling. F.eks. i tilfelle av en vertikal sjaktovn for varmebehandling av kalk som fyres med gassformet eller flytende brennstoff, vil noen kalkstykker bli fullstendig kalsinert eller endog overkalsinert, mens andre kalkstykker ikke blir fullstendig kal-

sinert. Vanskelighetene med å oppnå den onskede varmebehandling er særlig fremtredende i ovner med stor diameter og i sjaktovner i hvilke det behandles materialstykker med liten kornstorrelse. Situasjonen kan ytterligere vanskeliggjøres hvis materialet, som det ofte er tilfelle, tilfores til ovnen med en vid fordeling av kornstorrelsen.

Hittil har man sokt å oppnå en ensartet varmebehandling ved å forsoke å oppnå en varmeeffekt som er ensartet tvers over ' et visst nivå i ovnsjakten. Patentsokerne har nå overraskende funnet at det kan oppnås forbedrede resultater ved at ovnen med hensikt drives på en slik måte at varmeeffekten tvers over et gitt nivå i ovnsjakten ikke er ensartet, men varierer som funk-sjon av tiden på forutbestemt måte.

Ifolge oppfinnelsen er det skaffet en fremgangsmåte for drift av en vertikal sjaktovn som fyres med varme gasser eller flytende eller gassformet brennstoff hvor varmefordelingen i sjakten reguleres ved å variere strømningsmønsteret for gassene i sjakten i overensstemmelse med en forutbestemt rekkefølge, slik det er nærmere angitt i hovedkravet.

Variasjonene i stromningsmonsterert for gassen utfores mens den generelle stromningsretning (dvs. samstrom eller mot-strom i forhold til det kornformede materiale) i sjakten forblir tilnærmet konstant selv om det hvis det onskes kan finne sted forandringer i den generelle stromningsretning og det varierte strømningsmønster kan påtrykkes en generell strømning i den ene eller annen eller begge retninger.

Det vil forståes at i sjaktovner som drives i overensstemmelse med oppfinnelsen, vil strømningsmønsteret for gassene og temperaturfordelingen i sjakten til ethvert tidspunkt være asymmetrisk såvel i horisontale som i vertikale plan. Strom-ningsmonstrene og forløpet av variasjonene (omfattende de per-ioder som et hvilket som helst monster opprettholdes) bestemmes med sikte på å oppnå enten tilnærmet samme generelle varmebehandling av alt materiale i løpet av materialets passering gjennom sjakten, eller varierende behandlinger når dette er ønskeligs f.eks. når kalksten med varierende størrelse og med en jevn fordeling av kornstorrelsen tvers over sjakten skal behandles eller det er ønskelig at kalk med liten kornstorrelse i gjennomsnitt skal utsettes for en mindre varmebehandling enn kalk av større

dimensjoner.

Strømningsmønsteret kan varieres syklisk eller asyklisk. Hvis operasjonen f.eks. reguleres ved hjelp av en computer, vil variasjonen sannsynligvis ikke være syklisk hvis den er avhengig av målte verdier av prosessdata.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for ovner

i hvilke kornformet fast materiale f.eks. kålksten eller malm varmebehandles i en vertikal sjakt. Det faste kornformede materiale i sjakten til enhver tid skal i det følgende betegnes fyllingen. I slike ovner kan materialet som skal varmebehandles innføres porsjonsvis eller kontinuerlig ved toppen av sjakten fortrinnsvis med en ønsket kornfordeling tvers over sjaktens tverssnitt. Materialet passerer ned gjennom sjakten gjennom en rekke behandlingssoner f.eks. først en forvarmningssone, så en varmebehandlingssone eller kalsineringssone og sluttelig en kjøle-sone og fjernes enten kontinuerlig eller porsjonsvis fra bunnen av sjakten. Det flytende eller gassformede brennstoff (eller varme gasser) innføres i alminnelighet i sjakten ved et nivå eller flere forskjellige nivåer mellom toppen og bunnen av sjakten og hvis det ønskes kan noe fast brennstoff innføres til materialet som ifylles ved toppen av sjakten. De' varme gasser (hvis slike anvendes) såvel som forbrenningsgassene og eventuelle gassformede produkter av varmebehandlingen kan bevege seg opp gjennom sjakten i motstrøm til strømmen av det varmebehandlede materiale eller kan strømme ned gjennom sjakten i medstrøm med strømmen av det varmebehandlede materiale, eller kan strømme i medstrøm og mot-strøm ved forskjellige nivåer av sjakten. Mens fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for ovner med sjakter av en hvilken som helst diameter, er den særlig fordelaktig for drift av ovner med sjakter med stor diameter (f.eks. 1,5 meter eller mere) da en ensartet varmebehandling av materialet er vanskelig å oppnå i sjakter med stor diameter (spesielt ved behandling av kornformet materiale med liten kornstørrelse). Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig anvendelig ved drift av vertikale sjaktovner som anvendes for kalsinering av kalksten, kritt, dolomitt o.l. materialer da det er av betydning at disse materialer blir jevnt brent.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes for ovner som fyres med varme gasser eller gassformet eller flytende brennstoff (eller en kombinasjon av disse) tilfort til en eller flere brennere. Med betegnelsen "brennere" skal det forståes anordninger for innføring av brennstoff eller varme gasser i o.vnss jakten. Hvis det anvendes varme gasser, kan disse fremstilles ved forbrenning av et eller annet brennstoff utenfor sjakten. Hvis det anvendés et vanlig flytende brennstoff, f.eks. olje kan denne overfores til gassform for den innfores i sjakten eller den kan innfores i sjakten i flytende form. Varmen som trenges til forgasning av et flytende brennstoff kan hensiktsmessig tilfores ved å sprøyte brennstoffet mot en varm flate eller ved delvis forbrenning av brennstoffet. Forgasningen kan utfores utenfor ovnen eller hvis det ønskes i porter i ovnsveggen eller i konstruksjoner innenfor sjakten f.eks. ved hjelp av broer eller sentrale søyler. På lignende måte hvis det anvendes et gassformet brennstoff f.eks. natur-gass, kan denne forvarmes f.eks. ved varmeveksling under anvendelse av forbrenningsgasser eller ved delvis forbrenning for den fores inn i ovnssjakten. Brennerne kan innfore brennstoffet eller de varme gasser i ovnssjakten på en hvilken som helst kjent måte f.eks. gjennom porter i sjaktveggen eller gjennom passasjer i konstruksjoner som befinner seg i sjakten eller gjennom dyser som raker inn i materialet som varmebehandles i sjakten. Brennstoffet eller varme gasser kan tre inn i sjakten enten direkte i kontakt med materialet som varmebehandles eller kan tre inn i et hulrom i materialbelastningen; slike hulrom kan tilveiebringes ved å anbringe konstruksjoner i sjakten som lokalt fordeler behandlingsgodset. Luft- eller oksygen for forbrenning av brennstoffet kan tilfores til oppvarmningssonen i ovnen et stykke oppe i sjakten f.eks. omtrent i samme nivå som brennerne. Luften eller oksygenet kan innfores på kjent måte, f.eks. på den måte som er beskrevet ovenfor i forbindelse med innføringen av brennstoffet. Som regel vil imidlertid forbrenningsluftén eller oksygenet helt eller delvis tre inn i ovnen ved bunnen av sjakten og efter hvert som det stiger opp til forbrenningssonen hvor brennerne er anbragt, vil luften eller oksygenet oppvarmes ved berøring med det nedfallende behandlingsgods.

Det vil i alminnelighet være mest hensiktsmessig å anvende mere enn en brenner og i slike tilfeller kan brennerne i alminnelighet, men ikke nødvendigvis være anordnet tilnærmet symmetrisk i (og spesielt omkring) ovnsjakten. Brennere kan være anordnet

i en eller flere høyder (F.eks. i rekker) i sjakten.

Brennstoff som trer inn i sjakten gjennom brennerne for-brennes i forbrenningsgassen (luft eller oksygen) som er tilgjengelig for brennstoff. Brennstoff fra hver brenner forbrenner i et hylsterformet rom hvor det finnes dea nødvendige grad av bland-ing av luft eller oksygen og brennstoff under slike betingelser at det tillates forbrenning. Grensesflåtene for dette hylster-formede rom i hvilket forbrenningen finner sted, skal i det følg-ende betegnes flammefronten. Ifølge en foretrukken utførelses-form for oppfinnelsen varieres formen av flammefronten som hører til en eller flere brennere ifølge et forutbestemt tidsforløp.

Det lokale strømningsmønster for gass i nærheten av en bestemt brenner (som i alminnelighet omfatter en viss grad av tverr-strømning) vil være avhengig av mengden av brennstoff eller varm gass som tilføres til brenneren, mengden av forbrenningsluft (eller oksygen som er tilgjengelig for dette brennstoff) og trykk-fordelingen i ovnssjakten.

Det er således mulig å variere strømningsmønsteret for gassen og dermed også fordelingen av varme- og temperatur i ovnen ved hjelp av en eller flere av de følgende forholdsregler: 1. Ved å variere tilførselen av brennstoff eller varm gass til en eller flere brennere,f.eks. vil flammefronten som er forbundet med vedkommende brenner beveges tilbake i sjakten i retning mot brenneren hvis brennstofftilførselen til brenneren reduseres. Omvendt hvis brennstofftilførselen til brenneren økes, vil flammefronten bevege seg bort fra brenneren. Som et videre eksempel kan nevnes at hvis brennstofftilførselen til den ene av to motstående brennere reduseres, vil flammefronten som er knyttet til den annen brenner bevege seg i retning på tvers av sjakten henimot den førstnevnte brenner. 2. Ved å variere mengden av forbrenningsgass (luft eller oksygen) som tilføres til ovnssjakten og/eller endring av det sted i sjakten hvor forbrenningsluften innføres. F.eks. kan luft-tilførselen til sjakten i nærheten av en bestemt brenner varieres. 3. Ved valgvis uttrekning av gasser fra sjakten gjennom porter i sjaktveggene eller konstruksjoner i sjakten. Hvis f.eks. forbrenningsluft som stiger opp gjennom sjakten trekkes ut av sjakten ved et punkt tilnærmet overfor en bestemt brenner, vil flammefronten som er forbundet med denne brenner bevege seg i ret ning på tvers av sjakten i retning mot det nevnte punkt som folge av den endrede trykkfordeling i sjakten. Luft som trekkes ut på denne måte kan tilfores sjakten på ny? det kan f.eks. være hensiktsmessig å føre luften inn i sjakten gjennom porter over, under eller i samme nivå som brennerne i form av forbrenningsgass som angitt under punkt 2 ovenfor. På lignende måte kan varm gass fra oppvarmningssonen eller over denne sone valgvis trekkes ut og eventuelt tilfores på ny helt eller delvis ved utvalgte steder i sjakten. 4. Ved å variere de steder ved hvilke gasser som er trukket ut fra sjakten ifolge punkt 3 fores tilbake til sjakten. 5. Ved å variere de steder ved hvilke avgassene trekkes ut fra sjakten.

Hver av de ovennevnte variasjoner kan være kontinuerlige eller trinnvis eller kontinuerlige mellom faste nivåer og variasjonene kan gjelde mengden og/eller lokalisering.

De ovenfor under punkt 1, 2 og 3 angitte forholdsregler ansees som særlig viktige og det foretrekkes å anvende en kombinasjon av forholdsreglene ifolge disse punkter.

Ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for kalkovner, dvs. ovner for kalsinering av kalksten, kritt eller dolomitt (eller en kombinasjon av disse) foretrekkes det å velge et. forløp som sikrer at ikke noe materiale under noe trinn av prosessforløpet vil synke under kalsineringstemperaturen. Ved kalsinering av kalksten under anvendelse av et syklisk kretsløp, vil syklusen ha en periode fra 5 min« til 2 timer, f.eks. fra 30 min. til 1 time; hvis syklusen omfatter en eller flere kon-stante operasjonstilstander, vil varigheten av enhver konstant til- stand i syklusen fortrinnsvis være innenfor et område på fra 1 til 10 min. f.eks. 5 min. Tidsperioder utenfor de forannevnte kan imidlertid i noen tilfelle være egnet og kan komme til anvendelse når det ønskes.

Generelt vil det onskede prosessforløp bestemmes i hvert enkelt tilfelle. Bestemmelsen kan lettvint utfores ved hjelp av en fagmann ved enkel beregning for forsøk.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot oppnåelse av en

jevn og regulert fordeling av varmeeffekten på materialet som skal varmebehandles i sjakten og bidrar til å lose de problemer som skyldes uregelmessig eller ukontrollert oppvarmningseffekt ved tid-ligere kjente sjaktovner og behandlinger. Spesielt kan mengden av materiale som mottar vesentlig mere eller mindre enn den onskede oppvarmning i ovnen holdes lavt ( med derav.følgende re-duksjon av vrakgods eller nødvendighet for fornyet behandling)

og ødeleggelse (f.eks.lokale defekter) av ovnsforingen som følge av varig lokale overtemperaturer kan reduseres. Den grad i hvilken en jevn eller regulert oppvarmning kan oppnås, vil i noen grad være avhengig av den nøyaktige utformning og konstruksjon av vedkommende ovn, men som nevnt ovenfor kan det mønster eller den utførelse som er best egnet for enhver spesiell ovn finnes ved beregning og enkle forsøk.

Oppfinnelsen er illustrert uten noen begrensning av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningen hvor: Fig. 1 viser en skjematisk vertikalsnitt gjennom en kalkovn med vertikal sjakt.

Fig. 2 er et snitt efter linjen II-II på fig. 1.

Fig. 3»4 og 5 er snitt efter linjene III-III på fig. 1

og viser skjematisk mønsteret for flammefrontene for forskjellige former eller typer for driften av ovnen.

Fig. 6 er et skjematisk vertikalsnitt gjennom en kalk-

ovn med vertikal sjakt ifølge en annen utførelse.

Tegningens fig. 1 og 2 viser en kalkovn betegnet 1. Ovnen

1 har en foring 7 av ildfast materiale og er oppdelt i tre soner, en forvarmningssone 2, en kalsineringssone 3°g en kjølesone 4*Kalksten ifylles i porsjoner til toppen av ovnen gjennom innløpet av trakten 5 som er forsynt med tetningsklokker og faller ned gjennom ovnen gjennom forvarmningssonen, kalsineringssonen og kjølesonen til bunnen 6 i ovnen hvorfra kalken fjernes. En rekke 10 på syv brennere som dannes av innløpsporter 11-17 for brennstoff er anordnet symmetrisk i ovnsveggen. Anordninger (ikke vist) for tilførsel av gassformet eller forgasset flytende brennstoff til hver brenner og anordninger for syklisk variering av brennstoff mengden som tilfores til hver brenner er likeledes anordnet. Forbrenningsluft for brennstoffet tilfores fra bunnen 6 av ovnen slik som antydet med pilene. ;Fig. 3 viser formen av flammefrontene i kort avstand over nivået for brennerne som opptrer når brennstoff tilfores med jevn hastighet gjennom hver brenner på konvensjonell måte. Mens kalkstenen som utsettes for flammene blir fullstendig kalsinert eller overkalsinert, vil stenen som faller ned mellom flammefrontene (ved X) såvel ved midten av ovnen som nær ved veggene av ovnen forblir fullstendig ukalsinert. Da de varmeste deler av flammene kontinuerlig treffer samme punkter (merket Y) av den ildfaste ovnsforing vil foringen ha tilbøyelighet til å skades for tidlig ved disse punkter.■ ;En utførelsesform for drift av ovnen ifolge oppfinnelsen er illustrert på fig. 4*Ifolge denne utførelsesform tilfores brennstoff gjennom brennerne 12, 13»14>15 og l6 med jevn hastighet, men det tilfores ikke noe brennstoff til brennerne 11 og 17»Efter at ovnen er kjølt i en passende tid på denne måte, tilfores brennstoff til brenneren 11 med samme hastighet som til de andre brennere og brennstofftilførselen til brenneren l6 stenges. Monstrene for flammefrontene vil som folge herav rotere 1/7 av hele periferien omkring ovnens vertikale akse. Efter en lignende tid tilfores brennstoff til brenneren 17 mens tilførselen til brenneren 15 stenges. Reguleringen av brennstofftilførselen på denne måten fortsettes med trinnvis brennstofftilførsel og av-stengning av brennstoff til ved siden av hverandre liggende brennere. På denne måte vil formen på flammefrontene kontinuerlig variere og som resultat herav vil kalkstenen bli kalsinert jevnere og den ildfaste foring vil være mindre tilbøyelig til å ødelegges for tidlig. Den foran beskrevne rekkefølge av operasjonene re-sulterer i en kontinuerlig rotasjon av mønsteret av gass-strømmen gjennom ovnen i en retning. En annen utførelsesform for driften er angitt i nedenstående tabell 1.

Ennå en driftsmåte .som gir lignende fordeler er illustert på fig. 5. I dette tilfelle tilføres ikke noe brennstoff til brennerne 11 og 12, men brennstoff tilfores til brennerne 14, 15 og 16 med maksimal mengde mens brennstoff i redusert mengde

tilfores til brennerne 13 og 17 • Efter et passende tidsrom endres tilforselsmonsteret og slik fortsettes det i overensstemmelse med rekkefølgen som angitt i tabell II.

Ifolge de ovenfor beskrevne utførelsesformer, oppnås endringene i mønsteret for gass-strømmen ved en syklisk endring

i brennstofftilførselen gjennom brennstoffinnløpsportene og derved en syklisk endring i formen på flammefrontene.

En utførelsesform for oppfinnelsen hvor det anvendes en kombinasjon av de foran beskrevne utforelsesformer skal nå be- skrives under henvisning til fig. 6. Henvisningstallene 2-6 har samme betydning som på fig. 1. Ovnen som er vist på fig.

6 har dessuten:

En rekke bestående av 6 porter i nivå A for uttrekning av varm forbrenningsluft som stiger opp gjennom ovnen gjennom kalsineringssonen.

En rekke på 6 brennere (innlopsporter) ved hvert av nivåene B og D.

En rekke på 6 innlopsporter ved hvert av nivåenes C og E for tilforsel av luft som trekkes ut gjennom portene ved A.

En rekke på 6 utlopsporter i nivået G (over hetesonen) for uttrekning av varme gasser.

En rekke på 6 innlopsporter ved nivå F (i oppvarmningssonen) for fornyet tilforsel av varm gass som trekkes ut ved

G.

En rekke på 6 utløpsporter ved nivå H for uttrekning av avgasser fra ovnen.

Portene i hver rekke er anordnet symmetrisk omkring ovnen og hver port befinner seg direkte over og/eller under den eller de tilsvarende porter i de tilstøtende rekker. Brennerne kan tilfores varme gasser, gassformet brennstoff eller flytende brennstoff.

En rekkefolge av operasjoner for denne ovn er vist i den nedenstående tabell III:

Claims (6)

1.Fremgangsmåte ved drift av en ovn med vertikal sjakt som fyres med varme gasser eller gassformet eller væskeformet brennstoff,karakterisert vedat varmefordelingen i sjakten reguleres ved å variere strømningsmønsteret for gassene i sjakten i overensstemmelse med en forutbestemt rekkefølge, ved anvendelse av i det minste én av følgende teknikker: (a) variering, i det minste ved ett nivå i sjakten, av tilførse-len av brennstoff eller varme gasser til én brenner i forhold til tilførselen av brennstoff eller varmegasser til i det minste en annen brenner ved tilnærmet samme nivå, (b) variering, i det minste ved ett nivå i sjakten, tilførselen av luft eller oksygen til ett punkt i forhold til tilførselen av luft eller oksygen ved i det minste et annet punkt, hvor luft eller oksygen tilføres ved tilnærmet samme nivå, (c) variering, ved i det minste ett nivå i sjakten, av tilførse-len eller uttrekkingen av gass ved ett punkt i forhold til tilførselen eller uttrekningen av gass ved i det minste et annet punkt fra hvilket gass uttrekkes ved tilnærmet samme nivå, under forutsetning av at i de tilfeller hvor ovnen fyres med væskeformet brennstoff som innføres i sjakten i væskeform, anvendes i det minste én av teknikkene (b) og (c).

2.Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat strømningsmønsteret varieres i en cyklisk rekke-følge.

3.Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat brennerne er anordnet i minst to forskjellige høyder i sjakten og at brennerne i de to nivåer drives med faseforskyvning.

4.Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat varme gasser uttrekkes fra sjakten og at i det minste en del av de varme gasser som uttrekkes variabelt tilbakeføres til sjakten.

5.Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat strømningsmønsteret varieres ved å variere de steder ved hilke avgasser fjernes fra toppen av s jakten.

6.Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat formen av flammefronten eller -frontene tilhøren-de en eller flere brennere varieres ifølge et forutbestemt tids-mønster.