WO2004106828A1 - Verfahren zum brennen von stückigem brenngut mit schwachgas - Google Patents

Verfahren zum brennen von stückigem brenngut mit schwachgas Download PDF

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    • 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
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/22—Arrangements of heat-exchange apparatus
    • 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
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat

Definitions

  • the invention relates to a method for burning lumpy fuel, in particular limestone, in a regenerative shaft furnace, with at least two interconnected by a transfer channel furnace shafts in which the kiln an upper preheating, a central combustion zone and lower cooling zone passes, wherein Nerbrennungs Kunststoff in Area of Normérmzone and cooling air in the area of the cooling zone zugeiuhrt and a supply of fuel gas with a lower calorific value of less than 7.5 megajoules (MJ) per m 3 n is periodically changing to one of the shafts over burner lances.
  • a transfer channel furnace shafts in which the kiln an upper preheating, a central combustion zone and lower cooling zone passes, wherein Nerbrennungs Kunststoff in Area of Norissermzone and cooling air in the area of the cooling zone zugeiuhrt and a supply of fuel gas with a lower calorific value of less than 7.5 megajoules (MJ) per m 3 n is periodically changing to one of the shafts over burner lance
  • Regenerative shaft ovens of this type which are also referred to as MAERZ ovens, are characterized by a particularly high efficiency compared to shaft ovens of other types.
  • lean gas ie a Nerbrenstedsgases with relatively low calorific value, such as by-product in metal or biogas with a lower calorific value of less than 7.5 megajoules (MJ) per m 3
  • the process parameters of regenerative shaft stoves adversely affect and their efficiency is much lower due to much higher amounts of exhaust gas and exhaust gas temperatures.
  • higher exhaust gas temperatures require additional measures, for example, to prevent overheating downstream filter systems by exhaust gas cooler or by admixing fresh air.
  • the use of lean gas through reduced incorporation of sulfur results in improved product quality in this respect.
  • the invention has for its object to find a Nerfahren of the type mentioned, which avoids the disadvantages mentioned and thus with good thermal efficiency, the use of a fuel gas with relatively low lower calorific value of less than 7.5 MJ / m 3 n with good product quality allows.
  • the at the mouths 17 of Brennla zen 9 forming flames get preheated combustion air, as it flows through preheated fuel during the previous period of operation.
  • the preheating of the fuel in the preheating zone 8 takes place in each adjacent shaft (2) by the combustion gases overflow after passage of the combustion zone 18 via a connecting channel 19 in the adjacent shaft 2 and leave this as exhaust gas upward according to the arrow 20.
  • the preheating of the fuel gas takes place in a heat exchanger 21 in heat exchange with a branched off from the connecting channel 19 via a line 22 in a relatively small amount of hot gas stream, which is then discharged to the exhaust stream according to the arrow 20.
  • the guided through the heat exchanger 21 line 23 can be switched when changing the mode of operation to the adjacent shaft 2 via a valve 24 to the burning lances 25 of the adjacent shaft 2. In this way, an economic operation of the furnace 3 with lean gas with a lower calorific value of less than 7.5 MJ / m 3 and, for example, 4 MJ / m 3 is possible.
  • a preheating of the fuel gas can alternatively or additionally to preheating in the heat exchanger 21 in the preheating by the preheated combustion air there by the surface of the fire lances 9,25 at least on its outside, for. is carried out enlarged by ribs.

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Abstract

Das Verfahren zum Brennen von stückigem Brenngut, insbesondere von Kalkstein, wird in einem Regenerativschachtofen (3) durchgeführt, der mindestens zwei durch einen Überström­kanal (19) miteinander verbundene Ofenschächten (1,2) aufweist, in denen das Brenngut eine obere Vorwärmzone(8), eine mittlere Brennzone (18) und untere Kühlzone (14) passiert. Die Zufuhr von Brenngas mit einem unteren Heizwert von weniger als 7,5 Megajoule (MJ) pro m3 erfolgt periodisch wechselnd zu einem der Schächte (1,2) über Brennerlanzen (9,25), nach­dem es im Wärmeaustausch mit Prozessgas des Brennprozesses vorgewärmt wurde. Die Vor­wärmung des Brenngases erfolgt in einem Wärmetauscher (21) und/oder mittels einer für den Wärmeaustausch vergrößerten Oberfläche der sich durch die Vorwärmzone (8) erstreckenden Brennerlanzen (9,25).

Description

VERFAHREN ZUM BRENNEN VON STÜCKIGEM BRENNGUT MIT SCHWACHGAS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von stückigem Brenngut, insbesondere von Kalkstein, in einem Regenerativschachtofen, mit mindestens zwei durch einen Überströmkanal miteinander verbundenen Ofenschächten, in denen das Brenngut eine obere Vorwärmzo- ne, eine mittlere Brennzone und untere Kühlzone passiert, wobei Nerbrennungsluft im Bereich der Norwärmzone und Kühlluft im Bereich der Kühlzone zugeiuhrt wird und eine Zufuhr von Brenngas mit einem unteren Heizwert von weniger als 7,5 Megajoule (MJ) pro m3 n periodisch wechselnd zu einem der Schächte über Brennerlanzen erfolgt.
Regenerativschachtöfen dieser Art, die auch als MAERZ-Öfen bezeichnet werden, zeichnen sich gegen über Schachtöfen anderer Art durch eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit aus. Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim zunehmend gewünschten Einsatz von sogenanntem Schwachgas, d.h. eines Nerbrennungsgases mit verhältnismäßig geringem Heizwert, wie es z.B. als Nebenprodukt in Metallhütten oder als Biogas mit einem unteren Heizwert von weniger als 7,5 Megajoule (MJ) pro m3 anfällt, sich die Prozessparameter von Regenerativschachtöfen nachteilig verändern und ihr Wirkungsgrad aufgrund wesentlich höherer Abgasmengen und Abgastemperaturen wesentlich geringer ist. Außerdem erfordern höhere Abgastemperaturen zusätzliche Maßnahmen, um z.B. durch Abgaskühler oder durch Zumischung von Frischluft eine Überhitzung nachgeschalteter Filteranlagen zu verhindern. Andererseits führt die Verwendung von Schwachgas durch verringerte Einbringung von Schwefel zu einer in dieser Hinsicht verbesserten Produktqualität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nerfahren der genannten Art zu finden, das die genannten Nachteile vermeidet und das somit bei gutem thermischen Wirkungsgrad den Einsatz eines Brenngases mit verhältnismäßig niedrigem unteren Heizwert von weniger als 7,5 MJ/m3 n bei guter Produktqualität ermöglicht.
Die Lösung der genannten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass das Brenngas im Wärmeaustausch mit Prozessgas des Brennprozesses vorgewärmt wird. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung zu entnehmen. Diese zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Regenerativofen mit zwei Parallelschächten. Wie an sich bekannt, wird den beiden Schächten 1 und 2 des Ofens 3 ein stückiges Brenngut chargenweise mit einer Stückgrösse z.B. im Bereich von 40 bis 80 mm zugegeben, wie durch die Pfeile 4 und 5 angedeutet ist. Die Zufuhr von Verbrennungsluft, ebenfalls von oben, entsprechend dem Pfeil 6 und von Brenngas entsprechend dem Pfeil 7 über in der Vorwärmzone 8 vertikal angeordnete Brennlanzen 9, erfolgt in Zeitabständen von z.B. 15 Minuten abwechselnd zu einem der Schächte 1 oder 2. Außerdem wird vom unteren Austragsbereich 10,11 beider Schächte 1,2 kontinuierlich entsprechend den Pfeilen 12,13 Kühlluft zugeführt, so dass das gebrannte Produkt nach Passieren der Kühlzone 14 gekühlt in Richtung der Pfeile 15,16 abgeführt werden kann. Die an den Mündungen 17 der Brennla zen 9 sich ausbildenden Flammen erhalten vorgewärmte Verbrennungsluft, da sie während der vorangegangenen Betriebsperiode vorgewärmtes Brenngut durchströmt. Die Vorwärmung des Brenngutes in der Vorwärmzone 8 erfolgt jeweils im benachbarten Schacht (2), indem die Brenngase nach Passieren der Brennzone 18 über einen Verbindungskanal 19 in den benachbarten Schacht 2 ü- berströmen und diesen als Abgas nach oben entsprechend dem Pfeil 20 verlassen.
Entsprechend d em zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Vorwärmung des Brenngases in einem Wärmetauscher 21 im Wärmeaustausch mit einem aus dem Verbindungskanal 19 über ein Leitung 22 in relativ geringer Menge abgezweigten Heißgasstrom, der anschließend zu dem Abgasstrom entsprechend dem Pfeil 20 abgeführt wird. Die durch den Wärmetauscher 21 geführte Leitung 23 kann beim Wechsel der Betriebsweise zum benachbarten Schacht 2 über ein Ventil 24 zu den Brennlanzen 25 des benachbarten Schachtes 2 geschaltet werden. Auf diese Weise ist ein wirtschaftlicher Betrieb des Ofens 3 mit Schwachgas mit einem unteren Heizwert von weniger als 7,5 MJ/m3 und beispielsweise von 4 MJ/m3 möglich.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Vorwärmung des Brenngases alternativ oder zusätzlich zur Vorwärmung in dem Wärmeaustauscher 21 in der Vorwärmzone durch die dort vorgewärmte Verbrennungsluft erfolgen, indem die Oberfläche der Brennlanzen 9,25 zumindest auf ihrer Außenseite z.B. durch Rippen vergrößert ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Brennen von stückigem Brenngut, insbesondere von Kalkstein, in einem Regenerativschachtofen (3), mit mindestens zwei durch einen Überströmkanal (19) miteinander verbundenen Ofenschächten (1,2), in denen das Brenngut eine obere Vorwärmzone(8), eine mittlere Brennzone (18) und untere Kühlzone (14) passiert, wobei Verbrennungsluft im Bereich der Vorwärmzone (14) und Kühlluft im Bereich der Kühlzone (14) zugeführt wird und eine Zufuhr von Brenngas mit einem unteren Heizwert von weniger als 7,5 Megajoule (MJ) pro m3 π periodisch wechselnd zu einem der Schächte (1,2) über Brennerlanzen (9,25) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas im Wärmeaustausch mit Prozessgas des Brennprozesses vorgewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas in der Vorwärmzone (8) durch die dort vorgewärmte Verbrennungsluft erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas beim Durchströmen von sich durch die Vorwärmzone (8) erstreckenden Brennerlanzen (9,25) vorgewärmt wird, indem deren Oberfläche zumindest auf ihrer Außenseite vergrößert ausgeführt ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas im Wärmeaustausch mit einem aus dem Ofen (3) abgezweigten Teil des Prozessgases vorgewärmt wird, indem ein außerhalb des Ofens vorgesehener Wärmetauscher (21) einerseits mit einer von einer Abzeigstelle am Ofen kommenden Prozessgasleitung (22) und andererseits mit einer zu den Brennerlanzen (9,25) führenden Brenngasleitung (23) verbunden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigung eines Teils des Prozessgases zur Vorwärmung des Brenngases vom Überströmkanal (19) des Ofens aus erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Brenngas betrieben wird, dessen unterer Heizwert weniger als 5 MJ/m3 beträgt.
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