DE1152653B

DE1152653B - Schachtoefen zum Brennen von Kalkstein oder sonstigen Karbonaten mit Abgasumwaelzung

Info

Publication number: DE1152653B
Application number: DEE16771A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Eigen
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Priority date: 1958-11-25
Filing date: 1958-11-25
Publication date: 1963-08-08

Description

Schachtöfen zum Brennen von Kalkstein oder sonstigen Karbonaten mit Abgasumwälzung Die Umwälzung von Abgas bei Kalkschachtöfen hat bekanntlich die Wirkung, daß die Brenntemperatur im unteren Teil der Brennzone gesenkt und die Höhe der Brennzone vergrößert wird. Dadurch wird die Qualität des erzeugten Kalkes verbessert (Weichbranntkalk) und die Leistung je Quadratmeter Schachtquerschnitt erhöht. Um den Wärmeverbrauch je Kilogramm Kalk gering zu halten, muß bekanntlich Abgas mit etwa der Zersetzungstemperatur des Karbonates aus der unteren Vorwärmezone des Schachtofens als Umwälzgas verwendet werden.
Es ist bekannt, Abgas mittels einer Treibdüse durch die Schachtofenwand in den unteren Teil der Brennzone zu fördern, wobei als Treibgas Luft verwendet wird.
Der Erfinder hat erkannt, daß ein hoher thermischer Wirkungsgrad des mit Koks oder Generatorgas beheizten Kalkschachtofens nur erreicht werden kann, wenn als Treibgas Luft verwendet wird, welche durch heiße Luft der Kühlzone oder durch heißen Kalk der Kühlzone rekuperativ oder regenerativ vorgewärmt ist. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Treibluft vor ihrem Eintritt in die Treibdüse in einem Rekuperator aufzuheizen, der im Bereich des oberen Endes der Kühlzone des Schachtofens angeordnet ist, wobei heißer Kalk und heiße Luft zur Erhitzung der Treibluft dienen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Der Schachtofen 1 wird mit Kalkstein der Größe 120 bis 180 mm und mit Koks der Größe 60 bis 80 mm beschickt. Das Schüttgut wird in der Vorwärmezone V etwa auf 800° C erwärmt, dann in der Brennzone B gebrannt und in der Kühlzone K gekühlt. Der Kompressor 2 saugt Außenluft von 20° C an, verdichtet sie auf 4 atü und drückt die erzeugte Preßluft durch die Rohrleitung 3 nach oben. An der Innenwand des Schachtofens 1 ist die Rohrleitung 3 als Spirale ausgebildet, so daß die Preßluft auf dem Wege durch die Rohrspirale an der Schachtinnenwand durch die Strahlungswärme des glühenden Kalkes und durch die fühlbare Wärme der Heißluft zwischen den Kalkstücken der oberen Kühlzone auf etwa 400° C erhitzt wird. Die erhitzte Preßluft tritt mit hoher Geschwindigkeit aus der Preßluftdüse 4 aus, wobei sie etwa 900° C heißes Abgas aus der Schüttsäule des Kalkschachtofens 1 absaugt. Das etwa 900° C heiße Abgas und die 400° C heiße Luft mischen sich in dem Mischraum 6 zu einem Mischgas im Verhältnis von etwa 20 :1 bis 10 :1 mit einer Mischtemperatur von etwa 850° C. Das Mischgas enthält nur etwa 1 bis 2% Sauerstoff. In dem Diffusor 7 vermindert sich die Gasgeschwindigkeit erheblich, während der Druck steigt. Das Mischgas aus Abgas und Treibluft wird in die untere Brennzone des Schachtofens eingeleitet. Da das Mischgas aus Abgas und Treibluft nur etwa 1 bis 2% Sauerstoff enthält, kann ihm vor seinem Eintritt in den Schacht auch brennbares Gas, vergastes öl, Kohlenstaub oder sonstiger Brennstoff zugesetzt werden.
Da die maximale Brenntemperatur - welche beim üblichen mit Koks beheizten Schachtofen ohne Abgasumwälzung bei richtiger Wahl der Kalkstein- und der Kokskörnung sowie der Nutzhöhe nur etwa 1200° C beträgt - durch die vorgeschlagene Abgasumwälzung wesentlich gesenkt wird, kann die Kalkleistung je Quadratmeter lichtem Schachtquerschnitt bei Anwendung der Abgasumwälzung ganz erheblich gesteigert werden, und zwar so weit, bis wieder die maximal zulässige Brenntemperatur von 1200° C erreicht wird. Durch die Abgasumwälzung wird die Brennzone ferner stark auseinandergezogen, also erhöht. Die Erhöhung der Gasgeschwindigkeit bei konstanter maximaler Brenntemperatur von 1200° C gewährleistet nach der Erkenntnis des Erfinders ein praktisch CO-freies Abgas und einen hohen thermischen Wirkungsgrad. Das vorgeschlagene Verfahren führt also zu einer beträchtlichen Erhöhung der Kalkleistung je Quadratmeter Schachtquerschnitt, ohne daß der thermische Wirkungsgrad sich vermindert.
Gegenüber einem bekannten Verfahren hat es auch den Vorteil, daß weit mehr als 0,6 Nm3 Abgas von etwa 900° C je Kilogramm Kalk ohne Verminderung des thermischen Wirkungsgrades umgewälzt werden können. Das Verfahren ist besonders für großstückigen Kalkstein geeignet, welcher einen geringen spezifischen Strömungswiderstand hat und daher nur geringe Kompressorstromkosten je Tonne Kalk erfordert. Die Nutzhöhe muß recht hoch bemessen werden, da die Wärmeübergangszahl bekanntlich nur mit der 0,5. Potenz der Gasgeschwindigkeit steigt. Für Kalkstein der Größe 120 bis 180 mm dürfte eine Nutzhöhe von 30 bis 35 m ausreichen.
Würde in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die Treibluft in kaltem Zustand aus der Preßluftdüse 4 austreten, würde der Wirkungsgrad des koksbeheizten Kalkschachtofens nach der Erkenntnis des Erfinders aus folgenden Gründen geringer werden: Die Verbrennungsluftmenge je Kilogramm Reinkoks bei dem wärmewirtschaftlich günstigsten Luftfaktor n = 1,0 ist konstant; sie ist geringer, wenn der Luftfaktor kleiner ist als 1,0. In der Praxis kann daher die Verbrennungsluftmenge je Kilogramm Reinkoks und damit auch je Kilogramm Kalk nicht erhöht werden. Da also die durch den Kalk der Kühlzone aufsteigende Kühlluftmenge je Kilogramm Kalk und die aus der Treibdüse 4 aufsteigende Kühlluftmenge je Kilogramm Kalk die gleiche Summe, nämlich die konstante Verbrennungsluftmenge je Kilogramm Kalk ergeben, ist die zur Kalkkühlung zur Verfügung stehende Kühlluftmenge je Kilogramm Kalk automatisch um so geringer, je größer die Treibluftmenge je Kilogramm Kalk ist. Um aber trotz der Verringerung der Kühlluftmenge je Kilogramm Kalk eine niedrige Temperatur des ausgetragenen Kalkes zu erreichen, ist die überführung von fühlbarer Kalkwärme oder fühlbarer Kühlluftwärme auf die Treibluft unbedingt erforderlich, da Kalkabwärmeverluste sogenannte »Edelwärme«-Verluste sind und 1 kcal Kalkabwärmeverlust den Wärmeverbrauch um 2,44 kcal je Kilogramm Kalk erhöht.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Schachtofen zum Brennen von Kalkstein oder sonstigen Karbonaten, wobei heißes Abgas aus dem oberen Teil des Ofens mittels Treibdüsen abgesaugt und wieder in den unteren Teil des Ofens gefördert und als Treibgas in einem metallschen Rekuperator erhitzte Luft verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator im Schachtraum, und zwar im Bereich des oberen Endes der Kühlzone, wo er sowohl mit der im Kühler erwärmten Kühlerluft als auch mit dem heißen Kalk in Berührung kommt, angeordnet ist.
2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator als Rohrspirale ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 933 197, 1001179; USA.-Patentschrift Nr. 2199 384; »Feuerungstechnik«, 1931, H. 7.