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.Shaft furnaces for burning limestone or other carbonates with
Flue gas circulation The circulation of flue gas in lime shaft kilns is known to have the effect of
that the firing temperature is lowered in the lower part of the firing zone and the height of the firing zone
is enlarged. This improves the quality of the lime produced (soft quicklime)
and the output per square meter of shaft cross-section is increased. About the heat consumption
It is well known that exhaust gas with approximately the same temperature as the decomposition must be kept per kilogram of lime low
of the carbonate from the lower preheating zone of the shaft furnace is used as circulating gas
will.
Es ist bekannt, Abgas mittels einer Treibdüse durch die Schachtofenwand
in den unteren Teil der Brennzone zu fördern, wobei als Treibgas Luft verwendet
wird.It is known to pass exhaust gas through the shaft furnace wall by means of a propellant nozzle
in the lower part of the combustion zone, using air as the propellant gas
will.
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.The inventor has recognized that a high thermal efficiency of the
a lime shaft furnace heated by coke or generator gas can only be achieved
if air is used as the propellant gas, which is replaced by hot air from the cooling zone or
is recuperatively or regeneratively preheated by hot lime in the cooling zone. According to the invention
it is therefore proposed that the propellant air before it enters the propellant nozzle in one
Heat up the recuperator in the area of the upper end of the cooling zone of the shaft furnace
is arranged, with hot lime and hot air to heat the propellant air.
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.The drawing shows an embodiment. The shaft furnace 1 is
charged with limestone of size 120 to 180 mm and with coke of size 60 to 80 mm.
The bulk material is heated in the preheating zone V to about 800 ° C, then in the combustion zone
B fired and cooled in the cooling zone K. The compressor 2 sucks in outside air at 20 °
C on, compresses it to 4 atmospheres and presses the compressed air generated through the pipeline
3 up. On the inner wall of the shaft furnace 1, the pipe 3 is a spiral
formed so that the compressed air on the way through the spiral pipe on the shaft inner wall
through the radiant heat of the glowing lime and through the sensible warmth of the
Hot air between the pieces of lime in the upper cooling zone is heated to around 400 ° C.
The heated compressed air exits the compressed air nozzle 4 at high speed,
where it sucks exhaust gas at about 900 ° C. from the bulk column of the lime shaft kiln 1.
The exhaust gas with a temperature of around 900 ° C and the air at 400 ° C mix in the mixing chamber
6 to a mixed gas in the ratio of about 20: 1 to 10: 1 with a mixed temperature
of about 850 ° C. The mixed gas contains only about 1 to 2% oxygen. In the diffuser
7 the gas velocity decreases considerably as the pressure increases. That
Mixed gas consisting of exhaust gas and propellant air is introduced into the lower combustion zone of the shaft furnace.
Since the mixed gas of exhaust gas and propellant air contains only about 1 to 2% oxygen, can
Flammable gas, gasified oil, and coal dust before he entered the shaft
or other fuel can be added.
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.Since the maximum burning temperature - which in the usual case of heated with coke
Shaft furnace without exhaust gas circulation with the right choice of limestone and coke grains
and the usable height is only about 1200 ° C - due to the proposed exhaust gas recirculation
is significantly reduced, the lime output per square meter of clear shaft cross-section
when using the exhaust gas circulation can be increased quite considerably, to the extent that
until the maximum permissible firing temperature of 1200 ° C is reached again. By
the exhaust gas circulation is also strongly pulled apart, that is to say increased, the combustion zone.
The increase in gas velocity at a constant maximum firing temperature of
According to the inventor's knowledge, 1200 ° C ensures a practically CO-free
Exhaust gas and high thermal efficiency. The proposed method leads
thus to a considerable increase in the lime output per square meter of shaft cross-section,
without reducing the thermal efficiency.
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.Compared to a known method, it also has the advantage that far
more than 0.6 Nm3 exhaust gas of around 900 ° C per kilogram of lime without reducing the thermal
Efficiency can be circulated.
The procedure is special
suitable for large pieces of limestone, which has a low specific flow resistance
and therefore only requires low compressor electricity costs per tonne of lime. The usable height
must be dimensioned quite high, since the heat transfer coefficient is known only with the
0.5. The power of the gas velocity increases. For limestone with a size of 120 to 180 mm
A usable height of 30 to 35 m should be sufficient.
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.Would in the embodiment shown in the drawing
Propellant air emerge from the compressed air nozzle 4 in a cold state, the efficiency would be
of the coke-fired lime shaft furnace according to the inventor's knowledge from the following
Reasons will be lower: The amount of combustion air per kilogram of pure coke in the
the most favorable air factor in terms of heat economy n = 1.0 is constant; she is less,
if the air factor is less than 1.0. In practice, therefore, the amount of combustion air
per kilogram of pure coke and thus also per kilogram of lime are not increased. So there
the amount of cooling air rising through the lime in the cooling zone per kilogram of lime and
the amount of cooling air rising from the driving nozzle 4 per kilogram of lime is the same
Sum, namely the constant amount of combustion air per kilogram of lime, is
the amount of cooling air available for lime cooling per kilogram of lime automatically
the lower, the greater the amount of propellant air per kilogram of lime. But in spite of it
the reduction of the amount of cooling air per kilogram of lime a low temperature of the
To achieve discharged lime, the transfer of sensible lime heat or
noticeable cooling air heat on the driving air is absolutely necessary, since lime waste heat losses
So-called "noble heat" losses and 1 kcal lime waste heat loss is heat consumption
increased by 2.44 kcal per kilogram of lime.