RU2796390C1

RU2796390C1 - Method for roasting carbonated material in parallel-and-counterflow regenerative shaft furnace

Info

Publication number: RU2796390C1
Application number: RU2022124946A
Authority: RU
Inventors: Ханнес ПИРИНГЕР; Патрик БУХЕР; Фернан ДИДЛОН
Original assignee: Маерц Офенбау Аг; Тиссенкрупп Аг
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2023-05-22

Abstract

FIELD: furnaces.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a method for firing carbonated material in a parallel-and-counterflow regenerative shaft furnace (PCF-shaft furnace), as well as to a parallel-and-counterflow regenerative shaft furnace. The method includes roasting and cooling of carbonate rocks in a parallel-and-counterflow regeneration shaft furnace (10) with two shafts (12, 14) operated alternately: as a shaft for firing and as a regenerative shaft. Moreover, the material is passed through the preheating zone (32, 34), at least one firing zone (50, 52) and the cooling zone (60, 62) to the outlet hole (24, 26) for the material. Wherein the fuel is fed inside or above the preheating zone (32, 34), wherein the fuel is heated in the preheating zone (32, 34) before entering the firing zone (50, 52).

EFFECT: reduced consumption of thermal energy or fuel, reduced electricity consumption.

15 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к способу обжига карбонатосодержащего материала в прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи (ППР-шахтная печь), а также к прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи.The invention relates to a method for firing carbonate-containing material in a cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace (PPR-shaft furnace), as well as to a cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace.

Такая, например, известная из WO 2011/072894 A1 прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь имеет две вертикальные параллельные шахты, работающие периодически, причем только в одной шахте, соответствующей шахте для обжига, происходит обжиг, при этом другая шахта работает в качестве регенеративной шахты. В шахту для обжига подают окислительный газ в прямотоке с материалом и топливом, причем возникающие при этом горячие отработавшие газы, вместе с поданным снизу нагретым охлаждающим воздухом направляют через перепускной канал в шахту для выпуска газа, где отработавшие газы отводятся вверх, противоточно к материалу, и подогревают при этом материал. Материал подается в шахту, как правило, сверху, вместе с окислительным газом, причем топливо впрыскивается в зоне обжига.Such, for example, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft kiln known from WO 2011/072894 A1 has two vertical parallel shafts operating intermittently, with only one shaft corresponding to the firing shaft being fired, while the other shaft operates as a regenerative shaft. The oxidizing gas is fed into the roasting shaft in co-current flow with the material and fuel, the resulting hot exhaust gases, together with the heated cooling air supplied from below, being directed through the bypass channel into the gas outlet shaft, where the exhaust gases are discharged upwards, countercurrent to the material, and while heating the material. The material is fed into the shaft, usually from above, together with the oxidizing gas, the fuel being injected into the firing zone.

Подлежащий обжигу материал проходит, как правило, в каждой шахте зону предварительного подогрева для подогревания материала, следующую за ней зону обжига, в которой материал обжигается, и следующую за ней зону охлаждения, в которой охлаждающий воздух подводят к горячему материалу.The material to be fired usually passes in each shaft a preheating zone for preheating the material, a subsequent firing zone in which the material is fired, and a subsequent cooling zone in which cooling air is supplied to the hot material.

Во время цикла, продолжающегося, например, 10–15 мин, подлежащий обжигу материал непрерывно выгружается с помощью разгрузочных устройств в обе шахты. Столб материала равномерно опускается в шахтах. Затем печь переключают так, что шахта, работавшая ранее в качестве шахты для обжига, становится регенеративной шахтой, а шахта, работавшая до этого в качестве регенеративной шахты, становится снова шахтой для обжига. During a cycle lasting, for example, 10-15 minutes, the material to be fired is continuously unloaded by means of unloading devices into both shafts. The material column descends uniformly in the shafts. The kiln is then switched over so that the shaft previously operating as a roasting shaft becomes a regenerative shaft and the shaft previously operating as a regenerative shaft becomes again a burning shaft.

Такая прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь работает, например, на газообразном топливе с теплотворной способностью около 3,3 MДж/Нм³, причем газообразное топливо с теплотворной способностью менее чем 6,6 MДж/Нм³ несет с собой значительные недостатки при эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. Например, газообразное топливо с теплотворной способностью менее чем 6,6 MДж/Нм³ содержит большую долю негорючих компонентов. Это приводит во время эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи к относительно большому количеству газообразного топлива, которое вместе с дутьевым воздухом для обжига и охлаждающим воздухом с окисью кальция представляет собой в результате большее количество отработавшего газа. Большее количество отработавшего газа содержит избыточное тепло, которое не может поглощаться известковым поддоном в зоне предварительного подогрева ППР-шахтной печи. Вследствие этого температура отработавшего газа повышается от около 100°C почти до 300°C.Such a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace is operated, for example, on a gaseous fuel with a calorific value of about 3.3 MJ/Nm³, and gaseous fuel with a calorific value of less than 6.6 MJ/Nm³ brings with it significant disadvantages when operating a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace. For example, a gaseous fuel with a calorific value of less than 6.6 MJ/Nm³ contains a large proportion of non-combustible components. During operation of the cocurrent-counter-current regenerative shaft kiln, this results in a relatively large amount of gaseous fuel which, together with the firing air for firing and the cooling air with calcium oxide, results in a greater amount of exhaust gas. The greater amount of flue gas contains excess heat, which cannot be absorbed by the lime sump in the preheating zone of the PPR shaft kiln. As a result, the temperature of the exhaust gas rises from about 100°C to almost 300°C.

Более высокая температура отработавшего газа и больший объем отработавшего газа приводят к более высоким потерям тепла, а поэтому для прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи, выполненной согласно современному уровню техники, если она топится газами, имеющими теплотворную способность только 3,3 МДж/Нм³, требуется примерно на 20% большее количество тепловой энергии или топлива, чем для прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи, которую топят природным газом.A higher exhaust gas temperature and a larger volume of exhaust gas lead to higher heat losses, and therefore for a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace made according to the state of the art, if it is fired with gases having a calorific value of only 3.3 MJ/Nm ³ , approximately 20% more thermal energy or fuel is required than a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace fired with natural gas.

Из-за большего объема отработавшего газа потеря давления прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи, выполненной согласно современному уровню техники, увеличивается примерно на 35% при эксплуатации с газообразным топливом с теплотворной способностью всего 3,3 МДж/Нм³, по сравнению с работающей на природном газе прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печью. В той же самой степени следствием является более высокий расход электроэнергии, необходимый для уплотнения газообразного топлива и технологического воздуха.Due to the larger volume of exhaust gas, the pressure loss of a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace made according to the state of the art increases by about 35% when operating with gaseous fuel with a calorific value of only 3.3 MJ/Nm ³ , compared to operating on natural gas. gas cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace. To the same extent, the consequence is a higher power consumption required to compress the gaseous fuel and process air.

Из документа ЕР 1 634 026 B1 известен способ, уменьшающий вышеназванные недостатки. Однако этот способ имеет недостаток в том, что требуется более крупный и дорогой теплообменник для горячего газа, который также может засоряться пылью из-за высоких рабочих температур.From document EP 1 634 026 B1 a method is known that reduces the above disadvantages. However, this method has the disadvantage that a larger and more expensive hot gas heat exchanger is required, which can also become clogged with dust due to high operating temperatures.

Исходя из этого задачей данного изобретения является создание способа эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи, лишенной вышеуказанных недостатков. Based on this, the object of the present invention is to provide a method for operating a co-current-counter-current regenerative shaft furnace, devoid of the above disadvantages.

Поставленная задача решается согласно изобретению с помощью способа, охарактеризованного признаками независимого пункта 1 формулы изобретения, и устройства, охарактеризованного признаками независимого пункта 9 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствованные варианты раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения. The problem is solved according to the invention using the method characterized by the features of the independent claim 1 of the claims, and the device, characterized by the features of the independent claim 9. Preferred improvements are disclosed in the dependent claims.

Первый аспект изобретения относится к способу обжига и охлаждения материала, такого как карбонатные горные породы, в прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи с двумя шахтами, эксплуатируемыми попеременно как шахта для обжига и как регенеративная шахта, причем материал проходит через зону предварительного подогрева, по меньшей мере одну зону обжига и зону охлаждения к выпускному отверстию для материала. Топливо подается внутри или выше зоны предварительного подогрева соответствующей шахты, так что топливо нагревается в зоне предварительного подогрева перед поступлением в зону обжига. В этой связи под признаками «выше зоны предварительного подогрева» нужно понимать выше по потоку материала относительно зоны предварительного подогрева. Предпочтительно, чтобы топливо подавалось исключительно внутри или выше зоны предварительного подогрева. Под топливом понимается, например, газообразное топливо, такое как доменный газ с теплотворной способностью менее чем 6,6 MДж/Нм³.The first aspect of the invention relates to a method for firing and cooling material, such as carbonate rocks, in a co-current-counter-current regenerative shaft kiln with two shafts operated alternately as a roasting shaft and as a regenerative shaft, the material passing through a preheating zone of at least one firing zone and a cooling zone to the material outlet. The fuel is supplied inside or above the preheat zone of the respective shaft so that the fuel is heated in the preheat zone before entering the firing zone. In this regard, the indications "above the preheating zone" should be understood upstream of the material flow relative to the preheating zone. Preferably, fuel is supplied exclusively within or above the preheat zone. By fuel is meant, for example, a gaseous fuel such as blast furnace gas with a calorific value of less than 6.6 MJ/Nm³.

Это обеспечивает равномерное газовое распределение и распределение температуры в шахтах, что является предпосылкой для создания хорошего и гомогенного качества продукта.This ensures uniform gas distribution and temperature distribution in the shafts, which is a prerequisite for a good and homogeneous product quality.

Прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь для обжига и охлаждения материала, такого как карбонатные горные породы, имеет по меньшей мере две шахты, предпочтительно расположенные параллельно друг к другу и вертикально. Шахты эксплуатируются попеременно как шахта для обжига и как регенеративная шахта, причем в направлении потока материала каждая шахта имеет зону предварительного подогрева для подогревания материала, зону обжига для обжига материала и зону охлаждения для охлаждения материала. Каждая шахта имеет, предпочтительно, впускное отверстие для материала для впуска подлежащего обжигу материала в шахту, причем в верхнем конце соответствующей шахты находится, в частности, впускное отверстие для материала, так что материал падает под действием силы тяжести в соответствующую шахту. Подача подлежащего обжигу материала в соответствующую шахту осуществляется, например, по высоте на том же самом уровне, что и впуск топлива. Впускное отверстие для топлива расположено выше или внутри зоны предварительного подогрева. В частности, подача топлива осуществляется в верхнем конце зоны предварительного подогрева, так что топливо, в частности газообразное топливо, полностью проходит всю зону предварительного подогрева перед поступлением в зону обжига.A cocurrent-counter-current regenerative shaft kiln for firing and cooling material such as carbonate rocks has at least two shafts, preferably arranged parallel to each other and vertically. The shafts are operated alternately as a roasting shaft and as a regenerative shaft, with each shaft in the material flow direction having a preheating zone for heating the material, a burning zone for burning the material, and a cooling zone for cooling the material. Each shaft preferably has a material inlet for inlet of the material to be fired into the shaft, wherein at the upper end of the respective shaft there is in particular a material inlet so that the material falls by gravity into the respective shaft. The material to be fired is fed into the corresponding shaft, for example, in height at the same level as the fuel inlet. The fuel inlet is located above or inside the preheat zone. In particular, the fuel supply is carried out at the upper end of the preheating zone, so that the fuel, in particular the gaseous fuel, completely passes through the entire preheating zone before entering the burning zone.

Шахты сообщены друг с другом, предпочтительно, через газовый канал, так что газ может проходить из одной шахты в другую шахту. Газовый канал выполняет функцию перепускного канала между обеими шахтами. The shafts are in communication with each other, preferably via a gas channel, so that gas can flow from one shaft to another shaft. The gas channel functions as a bypass channel between both shafts.

Под «подлежащим обжигу материалом» понимается, в частности, известняк или доломит.By "material to be fired" is meant in particular limestone or dolomite.

Согласно первому варианту осуществления изобретения, окислительный газ подается в зону обжига. Предпочтительно, чтобы окислительный газ подавался исключительно в зону обжига, а не в зону предварительного подогрева. Средства для введения окислительного газа расположены, в частности, внутри зоны обжига. Введение окислительного газа, например воздуха, обогащенного кислородом воздуха, или кислородосодержащего газа с содержанием кислорода около 80%, или почти чистого кислорода, осуществляют, предпочтительно, в направлении потока материала, внутри зоны предварительного подогрева, на входе зоны обжига или внутри зоны обжига. Введение окислительного газа в зону обжига осуществляют, согласно другому варианту осуществления изобретения, через множество фурм. Например, окислительный газ вводят через фурмы в соответствующую шахту, причем фурмы выполнены, в частности, L-образно, расположены равномерно на некотором расстоянии друг от друга и продолжаются из зоны предварительного подогрева в зону обжига, так что окислительный газ нагревается, предпочтительно, внутри фурм в зоне предварительного подогрева и выходит из фурм в зоне обжига. Это предоставляет преимущество целенаправленного введения окислительного газа в зону обжига, в которой происходит сгорание газообразного топлива.According to the first embodiment of the invention, the oxidizing gas is supplied to the burning zone. Preferably, the oxidizing gas is supplied exclusively to the roasting zone and not to the preheating zone. The means for introducing the oxidizing gas are located in particular within the calcination zone. The introduction of the oxidizing gas, for example oxygen-enriched air or an oxygen-containing gas with an oxygen content of about 80%, or almost pure oxygen, is carried out preferably in the direction of the material flow, inside the preheating zone, at the inlet of the burning zone or inside the burning zone. The introduction of the oxidizing gas into the burning zone is carried out, according to another embodiment of the invention, through a plurality of tuyeres. For example, the oxidizing gas is introduced through tuyeres into a respective shaft, the lances being in particular L-shaped, spaced uniformly and extending from the preheating zone into the firing zone, so that the oxidizing gas is heated preferably inside the tuyeres. in the preheating zone and exits the tuyeres in the firing zone. This provides the advantage of a targeted introduction of the oxidizing gas into the firing zone in which combustion of the gaseous fuel takes place.

Также возможно введение окислительного воздуха в шахту через по меньшей мере одно или множество щелевых отверстий в стенке шахты. Щелевые отверстия продолжаются, например, по существу горизонтально, в частности поперек, к направлению потока материала. Щелевые отверстия образуют впускные отверстия для впуска окислительного воздуха в соответствующую шахту, и, например, они все расположены на одинаковом уровне по высоте, при этом, в частности, расположены равномерно друг от друга на некотором расстоянии. Преимущество такого выполнения состоит в том, что тонкий в виде завесы поток окислительного газа проходит вниз в направлении потока материала на внутренней стенке шахты или рядом с ней, так что СО газообразного топлива полностью сгорает. Альтернативно или дополнительно к щелевым отверстиям могут предусматриваться вышеописанные фурмы. It is also possible to introduce oxidizing air into the shaft through at least one or a plurality of slotted holes in the shaft wall. The slot openings extend, for example, substantially horizontally, in particular transversely, towards the material flow direction. The slotted openings form inlet openings for the entry of oxidizing air into the respective shaft and, for example, they are all at the same level in height, in particular being evenly spaced apart from one another. The advantage of such an arrangement is that the curtain-like flow of oxidizing gas flows downward in the direction of the material flow at or near the inner wall of the shaft, so that the CO gaseous fuel is completely combusted. Alternatively or in addition to the slotted holes, the tuyeres described above may be provided.

Предпочтительно, чтобы в нескольких местах внутри шахты были предусмотрены впускные отверстия для впуска окислительного газа. Например, впускные отверстия выполнены в виде щелей в стенке шахты или в виде фурм. Такие впускные отверстия предусмотрены, например, во многих следующих друг за другом местах в направлении потока материала внутри зоны обжига. Также предполагается предусматривать входные отверстия внутри зоны предварительного подогрева, в частности на границе между зоной предварительного подогрева и зоной обжига.Preferably, inlets for oxidizing gas are provided at several locations within the shaft. For example, inlet openings are made in the form of slots in the shaft wall or in the form of lances. Such inlets are provided, for example, at many successive locations in the material flow direction within the firing zone. It is also contemplated to provide inlets within the preheating zone, in particular at the boundary between the preheating zone and the firing zone.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, топливо, в частности газообразное топливо, имеет теплотворную способность менее чем 6,6 MДж/Нм³, в частности от 1 MДж/Нм³ до 6,6 MДж/Нм³, предпочтительно от 2 MДж/Нм³ до 4 MДж/Нм³, наиболее предпочтительно 3,3 MДж/Нм³. According to another embodiment of the invention, the fuel, in particular the gaseous fuel, has a calorific value of less than 6.6 MJ/Nm³, in particular from 1 MJ/Nm³ to 6.6 MJ/Nm³, preferably from 2 MJ/Nm³ to 4 MJ/ Nm³, most preferably 3.3 MJ/Nm³.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, на переходе между зоной предварительного подогрева и зоной обжига, или внутри зоны предварительного подогрева, или внутри зоны обжига расположено сопротивление потоку для создания области без подлежащего обжигу материала, причем внутрь этой области без подлежащего обжигу материала вводят окислительный газ. Под сопротивлением потоку подразумевается, например, расположенная поперек к направлению потока материала балка. Ниже балки образуется область без подлежащего обжигу материала, в который вводят окислительный газ. Это предоставляет преимущество равномерного введения и распределения окислительного газа в соответствующей шахте.According to another embodiment of the invention, at the transition between the preheating zone and the burning zone, or inside the preheating zone, or inside the burning zone, a flow resistance is located to create an area without material to be fired, and oxidizing gas is introduced into this area without material to be fired. By resistance to flow is meant, for example, a beam arranged transversely to the direction of material flow. Below the beam, a region without material to be fired is formed, into which an oxidizing gas is introduced. This provides the advantage of a uniform introduction and distribution of the oxidizing gas in the respective shaft.

Согласно другому варианту осуществления изобретения окислительный газ вводится в кольцевое пространство, расположенное вокруг зоны обжига, в частности, вокруг перехода между зоной предварительного подогрева и зоной обжига. Кольцевое пространство, предпочтительно, расположено концентрически вокруг зоны предварительного подогрева и или вокруг зоны обжига одной или всех шахт прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. Кольцевое пространство представляет собой область без подлежащего обжигу материала, в которую, предпочтительно, вводят окислительный газ. According to another embodiment of the invention, the oxidizing gas is introduced into the annulus located around the calcination zone, in particular around the transition between the preheat zone and the calcination zone. The annular space is preferably located concentrically around the preheating zone and or around the burning zone of one or all shafts of the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace. The annulus is a region without material to be calcined into which an oxidizing gas is preferably introduced.

Согласно другому варианту осуществления изобретения соответствующая одна шахта эксплуатируется в течение длительности цикла обжига как шахта для обжига, при этом во время цикла обжига осуществляются следующие этапы способа:According to another embodiment of the invention, the corresponding one shaft is operated during the duration of the firing cycle as a shaft for firing, while during the firing cycle the following method steps are carried out:

а) подача топлива через впускное отверстие для топлива в шахту для обжига в течение времени подачи топлива;a) supplying fuel through the fuel inlet to the firing shaft during the fuel supply time;

б) подача инертного газа через впускное отверстие для топлива в шахту для обжига в течение времени предварительной продувки;b) supplying inert gas through the fuel inlet to the roasting shaft during the pre-purge time;

в) подача газа с низким содержанием кислорода через впускное отверстие для топлива в шахту для обжига в течение времени дополнительной продувки;c) supplying low oxygen gas through the fuel inlet to the roasting shaft during the post-purge time;

г) переключение режима работы печи, причем функция шахты для обжига и функция регенеративной шахты меняются местами. d) switching the operating mode of the kiln, wherein the function of the firing shaft and the function of the regenerative shaft are reversed.

Описанные выше этапы способа осуществляются, предпочтительно, поочередно, в указанной последовательности.The method steps described above are carried out, preferably alternately, in the sequence indicated.

Инертным газом является, например, азот или двуокись углерода. Инертный газ вводят в шахту для обжига, предпочтительно, через впускные отверстия для топлива выше или внутри зоны предварительного подогрева, вследствие этого газообразное топливо проталкивается вниз, предпочтительно, в направлении потока материала. Предпочтительно, чтобы после времени предварительной продувки внутри или выше зоны предварительного подогрева шахты для обжига больше не было воспламеняющейся газовой смеси. За временем предварительной продувки, предпочтительно, по времени следует время дополнительной продувки, причем во впускные отверстия для топлива шахты для обжига вводят обедненный кислородом газ, например отработавший газ печи, вследствие чего, предпочтительно, уже разбавленное газообразное топливо проталкивается дальше вниз в направлении потока материала внутри шахты для обжига. В конце времени дополнительной продувки концентрация вредных для окружающей среды газов внутри и выше зоны предварительного подогрева шахты для обжига, предпочтительно, настолько незначительна, что может начинаться переключение на другую шахту, еще эксплуатируемую в качестве регенеративной шахты.The inert gas is, for example, nitrogen or carbon dioxide. The inert gas is introduced into the calcination shaft, preferably through fuel inlets above or within the preheating zone, whereby the gaseous fuel is pushed downward, preferably in the direction of the material flow. Preferably, after the pre-purge time, there is no more flammable gas mixture inside or above the pre-heating zone of the firing shaft. The pre-purge time is preferably followed by a post-purge time, wherein an oxygen-depleted gas, such as kiln exhaust gas, is introduced into the fuel inlets of the firing shaft, whereby, preferably, the already diluted gaseous fuel is pushed further downwards in the direction of the material flow inside. mines for burning. At the end of the post-purge time, the concentration of environmentally harmful gases within and above the preheating zone of the roasting shaft is preferably so low that a switchover to another shaft still in operation as a regenerative shaft can begin.

Преимущество заключается в том, что при изменении режима эксплуатации, или в конце цикла, когда эксплуатация шахт в качестве шахты для обжига или регенеративной шахты меняется, еще не сожженное газообразное топливо внутри зоны обжига шахты для обжига, предпочтительно, полностью сгорает, прежде чем функции шахт печи изменятся, для сведения к минимуму опасности взрыва и предотвращения недопустимых выбросов в атмосферу.The advantage is that when the operating mode is changed, or at the end of the cycle, when the operation of the mines as a kiln mine or regenerative mine changes, the gaseous fuel that has not yet been burned inside the burning zone of the kiln mine is preferably completely burned before the functions of the mines furnaces will be changed to minimize the danger of explosion and prevent unacceptable emissions into the atmosphere.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, окислительный газ вводят в шахту для обжига через фурмы во время предварительной продувки и/или дополнительной продувки. Вследствие этого горючие газы, которые поступают сверху во время предварительной и дополнительной продувки в зону обжига, полностью сгорают.According to another embodiment of the invention, the oxidizing gas is introduced into the calcination shaft via tuyeres during pre-purge and/or post-purge. As a result, combustible gases that enter from above during the preliminary and additional purge into the firing zone are completely burned.

Изобретение относится также к прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи для обжига и охлаждения материала, такого как карбонатные горные породы, с двумя шахтами, выполненными с возможностью попеременной работы как шахта для обжига и как регенеративная шахта, причем в направлении потока материала каждая шахта имеет зону предварительного подогрева для подогревания материала, зону обжига для обжига материала и зону охлаждения для охлаждения материала. Выше или внутри зоны предварительного подогрева расположено впускное отверстие для топлива для впуска топлива в соответствующую шахту. Описанные выше со ссылкой на способ эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи преимущества и варианты осуществления изобретения относятся также, в отношении устройства, к прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. The invention also relates to a cocurrent-counter-current regenerative shaft kiln for firing and cooling material such as carbonate rocks, with two shafts configured to alternately operate as a roasting shaft and as a regenerative shaft, wherein in the direction of the material flow, each shaft has a pre-treatment zone. a heating zone for heating the material, a firing zone for firing the material, and a cooling zone for cooling the material. Above or within the preheating zone, a fuel inlet is located for inlet of fuel into the corresponding shaft. The advantages and embodiments of the invention described above with reference to the operation method of the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace also apply, with respect to the device, to the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, внутри зоны обжига, расположено множество фурм или щелевых отверстий в стенке шахты для введения окислительного газа. Фурмы продолжаются, например, от зоны предварительного подогрева в зону обжига, так что выпускное отверстие фурм расположено внутри зоны обжига. According to one embodiment of the invention, within the firing zone, there are a plurality of lances or slotted holes in the shaft wall for introducing oxidizing gas. The lances extend, for example, from the preheating zone into the calcination zone, so that the outlet of the tuyeres is located inside the calcination zone.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, внутри зоны обжига расположено множество газовых фурм или щелевых отверстий в стенке шахты для введения окислительного газа. Газовые фурмы расположены, предпочтительно, альтернативно или дополнительно к описанным выше фурмам внутри зоны обжига и/или зоны охлаждения и/или внутри газового канала для соединения шахт, причем газовые фурмы расположены, в частности, ниже по потоку материала относительно указанных фурм. Например, газовые фурмы расположены внутри зоны обжига и/или зоны охлаждения равномерно на некотором расстоянии друг от друга. Введение окислительного газа в другом, расположенном ниже по потоку участке внутри зоны обжига и/или зоны охлаждения обеспечивает полное сгорание топлива внутри прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. According to another embodiment of the invention, a plurality of gas lances or slotted holes in the shaft wall are located within the firing zone for introducing oxidizing gas. The gas lances are preferably located, alternatively or in addition to the lances described above, inside the firing zone and/or the cooling zone and/or inside the gas duct for connecting the shafts, the gas lances being located in particular downstream of said lances. For example, gas lances are located within the firing zone and/or the cooling zone evenly at some distance from each other. The introduction of the oxidizing gas in another downstream section within the roasting zone and/or the cooling zone ensures complete combustion of the fuel within the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, в переходе между зоной предварительного подогрева и зоной обжига расположено сопротивление потоку для создания области без подлежащего обжигу материала. Согласно другому варианту осуществления изобретения, предусмотрены средства для введения окислительного газа в область без подлежащего обжигу материала. According to another embodiment of the invention, a flow resistance is located in the transition between the preheat zone and the calcination zone to create an area without material to be calcined. According to another embodiment of the invention, means are provided for introducing an oxidizing gas into an area without material to be fired.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, каждая шахта имеет соответствующий один газосборный канал, выполненный в виде кольцевого пространства, причем газосборные каналы шахт сообщены друг с другом через газовый канал. Предпочтительно, чтобы прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь имела газовый канал для сообщения шахт друг с другом, причем газовый канал на некотором участке соединяет, например, зоны охлаждения и/или зоны обжига шахт друг с другом. Газосборный канал, предпочтительно, расположен в виде кольцевого пространства вокруг зоны охлаждения и/или зоны обжига соответствующей шахты. According to another embodiment of the invention, each shaft has a corresponding one gas collection channel, made in the form of an annular space, and the gas collection channels of the mines are in communication with each other through the gas channel. Preferably, the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace has a gas channel for communicating the shafts with each other, and the gas channel in some area connects, for example, the cooling zones and/or the burning zones of the shafts with each other. The gas collection channel is preferably arranged as an annular space around the cooling zone and/or the firing zone of the respective shaft.

Это дает преимущество в более равномерном распределении газа и распределении температуры в шахтах и, как следствие, в лучшем качестве продукта при небольших выбросах загрязняющих веществ. Еще одно преимущество состоит в том, что несожженное газообразное топливо, проходящее из зоны предварительного подогрева в газовый канал, лучше дожигается в нем вместе с охлаждающим воздухом, подаваемым в шахту для обжига, так как объем газового канала существенно больше. This has the advantage of a more uniform gas distribution and temperature distribution in the mines and, as a result, a better product quality with low pollutant emissions. Another advantage is that the unburned gaseous fuel passing from the preheating zone into the gas duct is better combusted in it together with the cooling air supplied to the roasting shaft, since the volume of the gas duct is substantially larger.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:The invention is illustrated by drawings, which show the following:

фиг. 1 – продольное и поперечное сечения прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи согласно первому варианту осуществления изобретения;fig. 1 is a longitudinal and cross section of a co-current-counter-current regenerative shaft furnace according to the first embodiment of the invention;

фиг. 2 – продольное и поперечное сечения прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи согласно другому варианту осуществления изобретения;fig. 2 is a longitudinal and cross section of a cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace according to another embodiment of the invention;

фиг. 3 – продольное сечение прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи согласно еще одному варианту осуществления изобретения;fig. 3 is a longitudinal section of a cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace according to another embodiment of the invention;

фиг. 4 – продольное сечение прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи согласно другому варианту осуществления изобретения;fig. 4 is a longitudinal section of a cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace according to another embodiment of the invention;

фиг. 5 – изображение временных диаграмм внутри шахты, работающей в качестве шахты для обжига в течение цикла обжига, согласно одному варианту осуществления изобретения.fig. 5 is a depiction of timing diagrams within a shaft operating as a kiln shaft during a kiln cycle, according to one embodiment of the invention.

На фиг. 1 представлена прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 с двумя параллельными и направленными вертикально шахтами 12, 14. Каждая шахта 12, 14 имеет соответствующее одно впускное отверстие 16, 18 для материала для впуска подлежащего обжигу материала в соответствующую шахту 12, 14 прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. В качестве примера впускные отверстия 16, 18 для материала расположены на верхнем конце соответствующей шахты 12, 14, так что материал падает через впускное отверстие 16, 18 для материала в шахту 12, 14 под действием силы тяжести. In FIG. 1 shows a co-current-counter-flow regenerative shaft furnace 10 with two shafts 12, 14 parallel and directed vertically. shaft furnace. By way of example, the material inlets 16, 18 are located at the upper end of the respective shaft 12, 14 so that the material falls through the material inlet 16, 18 into the shaft 12, 14 by gravity.

Кроме того, каждая шахта 12, 14 имеет на своем верхнем конце впускное отверстие 20, 22 для топлива для впуска газообразного топлива. В качестве примера впускные отверстия 20, 22 для топлива расположены по высоте на том же уровне, что и впускные отверстия 16, 18 для материала. In addition, each shaft 12, 14 has at its upper end a fuel inlet 20, 22 for inlet of gaseous fuel. By way of example, the fuel inlets 20, 22 are located at the same height as the material inlets 16, 18.

На нижнем конце каждой шахты 12, 14 расположено выпускное отверстие 24, 26 для материала, предназначенное для выпуска материала, который был обожжен в соответствующей шахте 12, 14. Каждая шахта 12, 14 имеет на своем нижнем конце впускное отверстие 28, 30 для охлаждающего воздуха для впуска охлаждающего воздуха в соответствующую шахту 12, 14. При эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 подлежащий обжигу материал проходит сверху вниз через соответствующую шахту 12, 14, причем охлаждающий воздух проходит через соответствующую шахту снизу вверх, противоточно к материалу, проходящему через соответствующую шахту 12, 14. В качестве примера отработавший газ печи отводится из соответствующей шахты 12, 14 через впускное отверстие 16, 18 для материала или впускное отверстие 20, 22 для топлива, или для него имеется отдельное выпускное отверстие для газа. At the lower end of each shaft 12, 14 there is a material outlet 24, 26 for discharging material that has been fired in the respective shaft 12, 14. Each shaft 12, 14 has at its lower end an inlet 28, 30 for cooling air. for the intake of cooling air into the respective shaft 12, 14. In the operation of the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10, the material to be fired passes from top to bottom through the respective shaft 12, 14, the cooling air passing through the respective shaft from the bottom up, countercurrent to the material passing through the corresponding shaft 12, 14. As an example, the exhaust gas of the furnace is removed from the corresponding shaft 12, 14 through the material inlet 16, 18 or the fuel inlet 20, 22, or it has a separate gas outlet.

Под впускными отверстиями 16, 18 для материала и впускными отверстиями 20, 22 для топлива, в направлении потока материала, примыкает зона 32, 34 предварительного подогрева соответствующей шахты 12, 14. В зоне 32, 34 предварительного подогрева материал и топливо подогреваются, предпочтительно, почти до 700°C. Предпочтительно, чтобы соответствующая шахта 12 была заполнена подлежащим обжигу материалом до верхней граничной поверхности 36, 38 зоны 32, 34 предварительного подогрева. Материал и топливо, в частности горючий газ, предпочтительно, подаются в соответствующую шахту выше зоны 32, 34 предварительного подогрева. В качестве примера по меньшей мере одна часть зоны 32, 34 предварительного подогрева и примыкающая к ней в направлении потока материала часть соответствующей шахты 12, 14 окружены огнеупорной футеровкой 44.Below the material inlets 16, 18 and the fuel inlets 20, 22, in the material flow direction, a preheating zone 32, 34 of the respective shaft 12, 14 is adjacent. In the preheating zone 32, 34, the material and fuel are heated, preferably almost up to 700°C. Preferably, the respective shaft 12 is filled with the material to be fired up to the upper boundary surface 36, 38 of the preheating zone 32, 34. Material and fuel, in particular combustible gas, are preferably fed into a respective shaft above the preheating zone 32, 34. By way of example, at least one part of the preheating zone 32, 34 and the part of the corresponding shaft 12, 14 adjoining it in the material flow direction are surrounded by a refractory lining 44.

В зоне 32, 34 предварительного подогрева, необязательно, расположено множество фурм, которые, соответственно, служат в качестве впуска для окислительного газа, например кислородосодержащего воздуха, в частности обогащенного кислородом воздуха, или газа с содержанием кислорода около 80%, или почти чистого кислорода. На фиг. 1 также показан вид в поперечном сечении прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 на уровне фурм 40, 42. В качестве примера в каждой шахте 12, 14 расположены двенадцать фурм 40, 42, причем по существу равномерно на некотором расстоянии друг от друга. Фурмы 40, 42 имеют, например, L-образную форму и продолжаются, предпочтительно, в горизонтальном направлении в соответствующей шахте 12, 14 вовнутрь, а внутри шахты 12, 14 – в вертикальном направлении, в частности в направлении потока материала. Концы фурм 40, 42 шахты 12, 14, предпочтительно, расположены на одном уровне по высоте. Предпочтительно, чтобы плоскость, в которой расположены концы фурм 40, 42, представляла собой соответствующие нижние граничные поверхности 46, 48 соответствующей зоны 32, 34 предварительного подогрева. Альтернативно или дополнительно к фурмам 40, 42, щелевые отверстия в стенке шахты также могут образовывать впускные отверстия для впуска в шахту окисляющего воздуха.Optionally, a plurality of lances are located in the preheating zone 32, 34, which respectively serve as an inlet for an oxidizing gas, for example oxygen-containing air, in particular oxygen-enriched air, or a gas with an oxygen content of about 80%, or almost pure oxygen. In FIG. 1 also shows a cross-sectional view of a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 at the level of the tuyeres 40, 42. As an example, each shaft 12, 14 has twelve lances 40, 42, substantially evenly spaced apart. The tuyeres 40, 42 are, for example, L-shaped and preferably extend in a horizontal direction in the respective shaft 12, 14 towards the inside, and inside the shaft 12, 14 in a vertical direction, in particular in the direction of material flow. The ends of the lances 40, 42 of the shaft 12, 14 are preferably at the same level in height. Preferably, the plane in which the ends of the lances 40, 42 are located is the respective lower boundary surfaces 46, 48 of the respective preheat zone 32, 34. Alternatively, or in addition to the lances 40, 42, the slots in the shaft wall may also form inlets for the entry of oxidizing air into the shaft.

В направлении потока материала к зоне 32, 34 предварительного подогрева примыкает зона 50, 52 обжига. В зоне обжига топливо сжигается, и подогретый материал обжигается при температуре около 1000°C. Введенный через фурмы 40, 42 в зону 50, 52 обжига окислительный газ обеспечивает сгорание топлива в зоне 50, 52 обжига. Внутри зоны 50, 52 обжига и/или зоны 60, 62 охлаждения, необязательно, предусмотрено множество газовых фурм 64, 66, продолжающихся в зону 50, 52 обжига и/или зону 60, 62 охлаждения ниже по потоку материала относительно описанных фурм 40, 42 и служащих для впуска окислительного газа в зону 50, 52 обжига и/или зону 60, 62 охлаждения. В качестве примера газовые фурмы 64, 66 расположены в нижнем участке зоны обжига, около нижней граничной поверхности 56, 58 зоны 50 обжига, и/или в верхнем участке зоны 60, 62 охлаждения, рядом с нижней границей зоны 50, 52 обжига. Также газовые фурмы 64, 66 могут быть расположены внутри зоны 60, 62 охлаждения, как это изображено на фиг. 1.In the direction of material flow, the preheating zone 32, 34 is adjacent to the firing zone 50, 52. In the firing zone, the fuel is burned and the preheated material is fired at a temperature of about 1000°C. The oxidizing gas introduced through the tuyeres 40, 42 into the firing zone 50, 52 ensures combustion of the fuel in the firing zone 50, 52. Within the firing zone 50, 52 and/or the cooling zone 60, 62, optionally, a plurality of gas lances 64, 66 are provided, extending into the firing zone 50, 52 and/or the cooling zone 60, 62 downstream of the described lances 40, 42 and serving to inlet oxidizing gas into the zone 50, 52 firing and/or zone 60, 62 cooling. By way of example, gas lances 64, 66 are located in the bottom portion of the calcination zone, near the lower boundary surface 56, 58 of the calcination zone 50, and/or in the upper portion of the cooling zone 60, 62, near the lower boundary of the calcination zone 50, 52. Also, gas lances 64, 66 may be located within the cooling zone 60, 62, as shown in FIG. 1.

Прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 имеет, кроме того, газовый канал 54 для сообщения обеих шахт 12, 14 друг с другом. На верхнем уровне по высоте газового канала 54, предпочтительно, расположена нижняя граничная поверхность 56, 58 зоны 50, 52 обжига, в частности расположен конец зоны 50, 52 обжига. В направлении потока материала к зоне 50, 52 обжига в каждой шахте 12, 14 примыкает зона 60, 62 охлаждения, продолжающаяся до выпускного отверстия 24, 26 для материала или до разгрузочного устройства 68, 70 соответствующей шахты. Материал внутри зоны 60, 62 охлаждения охлаждается почти до 100°C.The cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 furthermore has a gas duct 54 for communicating the two shafts 12, 14 with each other. At the upper level along the height of the gas channel 54, the lower boundary surface 56, 58 of the firing zone 50, 52 is preferably located, in particular the end of the firing zone 50, 52 is located. In the material flow direction, the firing zone 50, 52 in each shaft 12, 14 is adjoined by a cooling zone 60, 62 extending to the material outlet 24, 26 or to the discharge device 68, 70 of the respective shaft. The material inside the cooling zone 60, 62 is cooled to almost 100°C.

На конце каждой шахты 12, 14, на котором имеется выпускное отверстие для материала, расположено разгрузочное устройство 68, 70. В качестве примера разгрузочные устройства 68, 70 содержат горизонтальные пластины, позволяющие материалу проходить сбоку между разгрузочными устройствами 68, 70 и стенкой корпуса прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи. Разгрузочное устройство 68, 70 выполнено, предпочтительно, в виде толкательно-поворотного стола или стола со сбрасывателем. Это обеспечивает равномерную скорость прохождения подлежащего обжигу материала через шахты 12, 14 печи. At the end of each shaft 12, 14, which has a material outlet, is an unloader 68, 70. As an example, the unloaders 68, 70 include horizontal plates to allow material to pass laterally between the unloaders 68, 70 and the housing wall of the co-current countercurrent regenerative shaft furnace. The unloading device 68, 70 is preferably made in the form of a push-turn table or a table with a dropper. This ensures a uniform speed of passage of the material to be fired through the shafts 12, 14 of the furnace.

При эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 соответствующая одна из шахт 12, 14 активна, а соответствующая другая шахта 12, 14 – пассивна. Активную шахту 12, 14 называют шахтой обжига, а пассивную шахту 12, 14 – регенеративной шахтой. Прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 работает циклами, причем обычное число циклов составляет от 75 до 150 циклов в день. По истечении продолжительности цикла функции шахт 12, 14 меняются местами. Этот процесс повторяется постоянно. Через впускные отверстия 16, 18 для материала поочередно подают материал, такой как известняк или доломит, в шахту 12, 14, работающую в качестве шахты для обжига. В шахту 12, 14, работающую как шахта для обжига, через отверстие 20, 22 для введения топлива в шахту для обжига вводят газообразное топливо, такое как, например, доменный газ, причем впускное отверстие 20, 22 для топлива служит в регенеративной шахте в качестве выпускного отверстия для отработавшего газа. Газообразное топливо нагревают в зоне 32, 34 предварительного подогрева шахты для обжига до температуры около 700°C. When the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 is operated, one of the shafts 12, 14 is active and the other shaft 12, 14 is passive. The active shaft 12, 14 is called the burning shaft, and the passive shaft 12, 14 is called the regenerative shaft. The cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 operates in cycles, with a typical number of cycles ranging from 75 to 150 cycles per day. After the duration of the cycle, the functions of the shafts 12, 14 are reversed. This process is repeated constantly. Through the material inlet openings 16, 18, material such as limestone or dolomite is alternately fed into the shaft 12, 14 operating as a calcination shaft. In the shaft 12, 14 operating as a roasting shaft, a gaseous fuel, such as blast furnace gas, is introduced through the fuel injection opening 20, 22 into the burning shaft, the fuel inlet 20, 22 serving in the regenerative shaft as outlet for exhaust gas. The gaseous fuel is heated in the preheating zone 32, 34 of the firing shaft to a temperature of about 700°C.

Через фурмы 40, 42 в шахту для обжига подают окислительный газ, например воздух, обогащенный кислородом воздух или кислород, однако, предпочтительно, окислительный газ с высоким содержанием кислорода, наиболее предпочтительно – окислительный газ с высоким содержанием кислорода, более чем 80 % по объему. Этот способ значительно сокращает объемы газа, проходящие через зону 50, 52 обжига и зону 32, 34 предварительного подогрева регенеративной шахты, причем газы, проходящие через зону 32, 34 предварительного подогрева регенеративной шахты, не содержат избыток тепла и имеют, предпочтительно, температуру отработавшего газа около 100°C. Из-за меньших объемов газа значительно снижается потеря давления по всей печи, что приводит к значительной экономии электрической энергии в компрессорах для технологического газа.Through the lances 40, 42, an oxidizing gas is supplied to the roasting shaft, for example air, oxygen-enriched air or oxygen, however, preferably an oxidizing gas with a high oxygen content, most preferably an oxidizing gas with a high oxygen content of more than 80% by volume. This method significantly reduces the volumes of gas passing through the burning zone 50, 52 and the regenerative shaft preheating zone 32, 34, and the gases passing through the regenerative shaft preheating zone 32, 34 do not contain excess heat and preferably have an exhaust gas temperature about 100°C. Due to the smaller gas volumes, the pressure loss across the entire furnace is significantly reduced, resulting in significant electrical energy savings in the process gas compressors.

На фиг. 2 показан еще один вариант осуществления прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 с двумя параллельными шахтами 12, 14, причем данная прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь по существу соответствует прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 1. Для наглядности некоторые ссылочные позиции, уже обозначенные на фиг. 1, опущены. В отличие от прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 1, прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 по фиг. 2 имеет круглое поперечное сечение. Однако возможны все формы поперечного сечения, такие как круглое, овальное, четырехугольное или многоугольное. Кроме того, прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 по фиг. 2 имеет газосборный канал 82, 84, выполненный в виде кольцевого пространства. Газосборный канал продолжается, предпочтительно, по окружности вокруг нижнего участка зоны 50, 52 обжига, в частности, ниже газовых фурм 64, 66. Каждая шахта 12, 14 имеет соответствующий один газосборный канал 82, 84, причем по высоте газосборные каналы 82, 84 расположены на уровне газового канала 54 для сообщения обеих шахт 12, 14. В частности, газосборные каналы 82, 84 обеих шахт 12, 14 сообщены друг с другом через газовый канал 54. В частности, газосборный канал 82 сообщен с зоной 60, 62 охлаждения, так что охлаждающий газ по меньшей мере частично проходит в газосборный канал 82.In FIG. 2 shows another embodiment of a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 with two parallel shafts 12, 14, the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace substantially corresponding to the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 of FIG. 1. For the sake of clarity, some of the reference numerals already indicated in FIG. 1 are omitted. In contrast to the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 1, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 2 has a circular cross section. However, all cross-sectional shapes are possible, such as round, oval, quadrangular or polygonal. In addition, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 2 has a gas collection channel 82, 84, made in the form of an annular space. The gas collection channel extends, preferably in a circumferential direction, around the lower portion of the firing zone 50, 52, in particular below the gas lances 64, 66. at the level of the gas duct 54 to communicate both shafts 12, 14. In particular, the gas collection ducts 82, 84 of both shafts 12, 14 are in communication with each other via a gas duct 54. In particular, the gas collection duct 82 is in communication with the cooling zone 60, 62, so that the cooling gas at least partially passes into the gas collection channel 82.

Эта конструкция приводит, предпочтительно, к более равномерному распределению газа и температуры в шахтах 12, 14, а вследствие этого, – к лучшему качеству продукта и к меньшим выбросам загрязняющих веществ. Другое преимущество этой конструкции состоит в том, что в любом случае не сгоревшее газообразное топливо, проходящее из зоны 32, 34 предварительного подогрева в газовый канал 54, еще лучше дожигается в нем вместе с охлаждающим воздухом, подаваемым в шахту для обжига, так как объем газового канала существенно больше. This design preferably leads to a more even distribution of gas and temperature in the shafts 12, 14 and, consequently, to a better product quality and less pollutant emissions. Another advantage of this design is that, in any case, the unburned gaseous fuel passing from the preheating zone 32, 34 into the gas channel 54 is even better afterburned in it together with the cooling air supplied to the roasting shaft, since the volume of gas channel is much larger.

На фиг. 3 показан другой вариант осуществления прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 с двумя параллельными шахтами 12, 14, причем данная прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь по существу соответствует прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 1. Для наглядности несколько ссылочных позиций, уже обозначенных на фиг. 1, не показаны. В отличие от прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 1, прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 по фиг. 3 не имеет фурм 40, 42. Предусмотрено только несколько газовых фурм 64, 66 внутри зоны 50, 52 обжига и/или зоны 60, 62 охлаждения. Кроме того, в каждой зоне 32, 34 предварительного подогрева прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 по фиг. 3 имеет ориентированное поперек к направлению потока материала сопротивление потоку, в частности балку 86, 88. Ниже балки 86, 88 вводится окислительный газ, например: воздух, обогащенный кислородом воздух, кислород или окислительный газ с содержанием кислорода по меньшей мере 80%.In FIG. 3 shows another embodiment of a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 with two parallel shafts 12, 14, this cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace substantially corresponding to the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 of FIG. 1. For the sake of clarity, several reference numerals already indicated in FIG. 1 are not shown. In contrast to the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 1, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 3 does not have lances 40, 42. Only a few gas lances 64, 66 are provided within the firing zone 50, 52 and/or the cooling zone 60, 62. In addition, in each preheating zone 32, 34, the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 of FIG. 3 has a flow resistance oriented transversely to the direction of material flow, in particular a beam 86, 88. An oxidizing gas is introduced below the beam 86, 88, for example: air, oxygen-enriched air, oxygen or an oxidizing gas with an oxygen content of at least 80%.

На фиг. 4 показан еще один вариант осуществления прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 с двумя параллельными шахтами 12, 14, причем данная прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь по существу соответствует прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 2. Для наглядности некоторые ссылочные позиции, уже обозначенные на фиг. 2, опущены. В отличие от прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 по фиг. 2, прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 по фиг. 4 не имеет фурм 40, 42. Прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь 10 фиг. 4 имеет дополнительное кольцевое пространство 90, 92, продолжающееся вокруг нижнего участка соответствующей зоны 32, 34 предварительного подогрева. Кольцевое пространство 90, 92 сообщено с зоной обжига и представляет собой, например, зону, в которой нет подлежащего обжигу материала. Внутрь кольцевого пространства 90, 92, предпочтительно, подают окислительный газ, например: воздух, или обогащенный кислородом воздух, или кислород, но, предпочтительно, окислительный газ с высоким содержанием кислорода, наиболее предпочтительно окислительный газ с содержанием кислорода более чем 80 % по объему.In FIG. 4 shows yet another embodiment of a cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 with two parallel shafts 12, 14, the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace substantially corresponding to the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 of FIG. 2. For the sake of clarity, some of the reference numerals already indicated in FIG. 2 are omitted. In contrast to the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 2, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace 10 of FIG. 4 does not have lances 40, 42. The cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 of FIG. 4 has an additional annular space 90, 92 extending around the lower portion of the corresponding preheat zone 32, 34. The annular space 90, 92 is in communication with the firing zone and is, for example, a zone in which there is no material to be fired. Inside the annulus 90, 92, preferably, an oxidizing gas is supplied, for example: air, or oxygen-enriched air, or oxygen, but preferably an oxidizing gas with a high oxygen content, most preferably an oxidizing gas with an oxygen content of more than 80% by volume.

В качестве примера прямоточно-противоточные регенеративные шахтные печи по фиг. 1-4 соответственно имеют две шахты 12, 14. Возможно также, чтобы в прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи были предусмотрены три или большее количество соединенных друг с другом шахт. Изображенные на фиг. 1-4 газовые фурмы 64, 66 могут, например, дополнительно или альтернативно к изображенным газовым фурмам располагаться внутри газового канала 54, чтобы окислительный газ непосредственно подводился в газовый канал.By way of example, the cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnaces of FIG. 1-4 respectively have two shafts 12, 14. It is also possible that three or more shafts connected to each other are provided in the co-current-counter-current regenerative shaft furnace. Shown in FIG. 1-4, the gas lances 64, 66 can, for example, in addition or alternatively to the gas lances shown, be located inside the gas duct 54, so that the oxidizing gas is directly fed into the gas duct.

Каждая из шахт 12, 14 прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 эксплуатируется в течение цикла обжига как шахта для обжига, а затем во время регенеративного цикла как регенеративная шахта.Each of the shafts 12, 14 of the cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace 10 is operated during the firing cycle as a firing shaft, and then during the regenerative cycle as a regenerative shaft.

На фиг. 5 изображены временные диаграммы в период цикла обжига. Длительность цикла 72 обжига делится на время 74 подачи топлива, время 76 предварительной продувки, время 78 дополнительной продувки и время 80 переключения. Во время 76 предварительной продувки инертный газ, такой как, например, азот или двуокись углерода, подают на впускные отверстия 20, 22 для топлива в шахты для обжига, непосредственно после отключения подачи топлива, а вследствие этого газообразное топливо, предпочтительно, выталкивается вниз в направлении потока материала. По истечении времени 76 предварительной продувки внутри или выше зоны 32, 34 предварительного подогрева шахты для обжига воспламеняющаяся газовая смесь, предпочтительно, больше не находится. За временем 76 предварительной продувки следует время 78 дополнительной продувки, причем на впускные отверстия 20, 22 для топлива шахты для обжига подают газ с низким содержанием кислорода, такой как, например, отработавший газ печи, вследствие чего, предпочтительно, уже разбавленное газообразное топливо выталкивается внутри шахты для обжига вниз в направлении потока материала. В конце времени 78 дополнительной продувки концентрация вредных для окружающей среды газов внутри и выше зоны 32, 34 предварительного подогрева шахты для обжига настолько низка, что, предпочтительно, может начинаться переключение на другую шахту 12, 14, еще эксплуатируемую как регенеративная шахта. Предпочтительно, если окислительный газ подают, в частности, непрерывно, в течение времени 76 предварительной продувки и времени 78 дополнительной продувки, через фурмы 40, 42 в шахту для обжига, при этом горючие газы, поступающие сверху во время предварительной и дополнительной продувки в зону 50, 52 обжига, полностью сжигаются.In FIG. 5 shows timing diagrams during the firing cycle. The duration of the firing cycle 72 is divided into fuel supply time 74, pre-purge time 76, post-purge time 78, and switchover time 80. During 76 pre-purge, an inert gas such as, for example, nitrogen or carbon dioxide, is supplied to the fuel inlets 20, 22 in the calcination shafts immediately after the fuel supply is turned off, and as a result, the gaseous fuel is preferably pushed downwards in the direction material flow. After the pre-purge time 76 has elapsed, the flammable gas mixture is preferably no longer present inside or above the preheat zone 32, 34 of the firing shaft. The pre-purge time 76 is followed by a post-purge time 78, wherein the fuel inlets 20, 22 of the kiln shaft are supplied with a gas with a low oxygen content, such as, for example, kiln exhaust gas, whereby, preferably, the already diluted gaseous fuel is expelled inside shafts for firing down in the direction of material flow. At the end of post-purge time 78, the concentration of environmentally harmful gases within and above the preheating zone 32, 34 of the calciner shaft is so low that a changeover to another shaft 12, 14 still operating as a regenerative shaft can preferably begin. Preferably, if the oxidizing gas is supplied, in particular continuously, during the pre-purge time 76 and the post-purge time 78, through the tuyeres 40, 42 into the roasting shaft, the combustible gases entering from above during the pre-purge and post-purge into zone 50 , 52 firing, completely burned.

Описанный выше способ эксплуатации прямоточно-противоточной регенеративной шахтной печи 10 имеет преимущество в том, что при изменении режима эксплуатации, или к концу цикла, когда эксплуатация шахт 12, 14 в качестве шахты для обжига или регенеративной шахты меняются местами, еще не сгоревшее газообразное топливо внутри зоны 50, 52 обжига шахты для обжига, предпочтительно, полностью сжигается, прежде, чем функционирование шахт печи поменяется местами для сведения к минимуму опасности взрыва и предотвращения недопустимых выбросов в атмосферу.The above-described method of operating the cocurrent-counter-current regenerative shaft kiln 10 has the advantage that when the operating mode changes, or towards the end of the cycle, when the operation of shafts 12, 14 as a roasting shaft or a regenerative shaft is reversed, the unburned gaseous fuel inside the firing zones 50, 52 of the firing shaft are preferably completely incinerated before the operation of the kiln shafts is reversed to minimize explosion hazards and prevent unacceptable emissions to the atmosphere.

Также возможна эксплуатация вышеописанной прямоточно-противоточной шахтной печи 10, в частности, в фазе старта, когда окислительный газ подают в соответствующую шахту 12, 14 через впускные отверстия 20, 22 для топлива, причем топливо, в частности газообразное топливо, подается через фурмы 40, 42 в переход между зоной 32 34 предварительного подогрева и зоной 50, 52 обжига. It is also possible to operate the cocurrent-countercurrent shaft furnace 10 described above, in particular in the start-up phase, when the oxidizing gas is supplied to the corresponding shaft 12, 14 through the fuel inlets 20, 22, the fuel, in particular gaseous fuel, being supplied through the tuyeres 40, 42 into the transition between the preheating zone 32 34 and the firing zone 50, 52.

10 – прямоточно-противоточная регенеративная шахтная печь10 - cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace

12, 14 – шахта12, 14 - mine

16, 18 – впускное отверстие для материала16, 18 - material inlet

20, 22 – впускное отверстие для топлива20, 22 - fuel inlet

24, 26 – выпускное отверстие для материала24, 26 - material outlet

28, 30 – впускное отверстие для охлаждающего воздуха28, 30 - inlet for cooling air

32, 34 – зона предварительного подогрева32, 34 - preheating zone

36, 38 – верхняя граничная поверхность зоны предварительного подогрева36, 38 - upper boundary surface of the preheating zone

40, 42 – фурмы40, 42 - lances

44 – огнеупорная футеровка44 - refractory lining

46, 48 – нижняя граничная поверхность зоны предварительного подогрева / верхняя граничная поверхность зоны обжига46, 48 - lower boundary surface of the preheating zone / upper boundary surface of the firing zone

50, 52 – зона обжига50, 52 - firing zone

54 – газовый канал54 - gas channel

56, 58 – нижняя граничная поверхность зоны обжига / верхняя граничная поверхность зоны охлаждения56, 58 - lower boundary surface of the firing zone / upper boundary surface of the cooling zone

60, 62 – зона охлаждения60, 62 - cooling zone

64, 66 – газовые фурмы64, 66 - gas lances

68, 70 – разгрузочное устройство68, 70 - unloader

72 – время цикла обжига72 – firing cycle time

74 – время подачи топлива74 - fuel supply time

76 – время предварительной продувки76 - pre-purge time

78 – время дополнительной продувки78 - post purge time

80 – время переключения80 - switching time

82, 84 – газосборный канал82, 84 - gas collection channel

86, 88 – балка 86, 88 - beam

90, 92 – кольцевое пространство.90, 92 - annular space.

Claims

1. A method for firing and cooling a material such as carbonate rocks in a cocurrent-countercurrent regenerative shaft kiln (10) with two shafts (12, 14) operated alternately as a burning shaft and as a regenerative shaft, the material being passed through a zone ( 32, 34) preheating, at least one firing zone (50, 52) and a cooling zone (60, 62) to the material outlet (24, 26),

characterized in that

the fuel is fed inside or above the preheating zone (32, 34), wherein the fuel is heated in the preheating zone (32, 34) before entering the firing zone (50, 52).

2. Method according to claim 1, characterized in that the oxidizing gas is supplied to the firing zone (50, 52).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel has a calorific value of less than 6.6 MJ/Nm ³ , in particular from 1 MJ/Nm ³ to 6.6 MJ/Nm ³ , preferably from 2 MJ/Nm 3 Nm ³ to 4 MJ/Nm ³ , most preferably 3.3 MJ/Nm ³ .

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the introduction of oxidizing gas into the firing zone (50, 52) is carried out through a plurality of lances (40, 42) or slotted holes in the shaft wall.

5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that at the transition between the preheating zone (32, 34) and the firing zone (50, 52) there is a resistance (86, 88) to the flow to create an area without material to be fired, and the oxidizing gas is introduced into the specified area .

6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the oxidizing gas is introduced into the annular space (90, 92) in communication with the firing zone (50, 52) and located around the firing zone (50, 52), in particular around the transition between the firing zone (32, 34 ) preheating and firing zone (50, 52).

7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the corresponding shaft (12, 14) is operated as a shaft (12, 14) for firing during the duration of the firing cycle (72), while during the firing cycle (72) the following steps of the method are carried out:

a) supplying fuel through the fuel inlet (20, 22) into the firing shaft during the fuel supply time (74);

b) supplying inert gas through the fuel inlet (20, 22) to the firing shaft during the pre-purge time (76);

c) supplying low oxygen gas through the fuel inlet (20, 22) to the roasting shaft during the post-purge time (78);

d) switching the operating mode of the kiln, wherein the function of the firing shaft and the function of the regenerative shaft (12, 14) are reversed.

8. Method according to claim 7, characterized in that the oxidizing gas is introduced into the firing shaft (12, 14) through tuyeres (40, 42) and/or slotted holes in the shaft wall during (76) pre-purging and/or during time (78) additional purge.

9. A cocurrent-counterflow regenerative shaft furnace (10) for firing and cooling material such as carbonate rocks, with two shafts (12, 14) configured to alternately operate as a shaft for burning and as a regenerative shaft, and in the direction of flow material, each shaft (12, 14) has a preheating zone (32, 34) for heating the material, a firing zone (50, 52) for firing the material and a cooling zone (60, 62) for cooling the material,

characterized in that

above or inside the preheating zone (32, 34) there is an inlet (20, 22) for fuel for inlet of fuel into the corresponding shaft (12, 14).

10. The cocurrent-counterflow regenerative shaft furnace (10) according to claim 9, characterized in that inside the firing zone (50, 52) there are a plurality of tuyeres (40, 42) or slotted holes in the shaft wall for introducing oxidizing gas.

11. The co-current-counter-flow regenerative shaft furnace (10) according to claim 9 or 10, characterized in that inside the firing zone (50, 52), inside the cooling zone (60, 62) and/or inside the gas channel (54) for connection shafts (12, 14) there are many gas lances (64, 66) for introducing oxidizing gas.

12. Cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace (10) according to any one of paragraphs. 9-11, characterized in that in the transition between the preheating zone (32, 34) and the firing zone (50, 52) there is a flow resistance (86, 88) to create an area without material to be fired.

13. Cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace (10) according to any one of paragraphs. 9-11, characterized in that around the transition between the preheating zone (32, 34) and the firing zone (50, 52) an annular space (90, 92) is made, while inside the annular space (90, 92) a region is formed without a subject firing the material.

14. The cocurrent-counter-current regenerative shaft furnace (10) according to claim 12 or 13, characterized in that means are provided for introducing oxidizing gas into an area without material to be fired.

15. Cocurrent-countercurrent regenerative shaft furnace (10) according to any one of paragraphs. 9-14, characterized in that each shaft (12, 14) has a corresponding gas collection channel (82, 84) made in the form of an annular space, and the gas collection channels (82, 84) of the shafts (12, 14) are in communication with each other through gas channel (54).