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Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von
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grobkörnigen und/oder stückigen Materialien Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von grobkörnigen
und/oder stückigen Materialien, insbesondere zum Brennen von Kalkstein, Dolomit,
Magnesit oder dergleichen, in einem Schachtofen mit Hilfe von Brennstoffen.
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Aus der DE-PS 28 34 862 ist ein Verfahren zum Brennen von Kalk, Zement
oder anderen stückigen Schüttgütern in einem Schachtofen bekannt, gemäß dem Kohle
als Brennstoff in den Schacht ofen eingebracht und darin mit hoch erhitzter Luft
vermischt in der Brennzone des Schachtofens verbrannt wird.
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Wenn nun nach diesem bekannten Verfahren Kohle mit hohem Aschegehalt
und sonstigen Schadstoffen, also minderwertiger Brennstoff zum Brennen der stückigen
Schüttgüter verwendet wird, ist nicht zu vermeiden, daß Asche und vor allem die
Schadstoffe in direktem Kontakt mit den zu brennenden Schüttgütern kommen und dadurch
die Qualität dieser auf diese Weise gebrannten Schüttgüter erheblich beeinträchtigen.
Auch die Trennung der Asche von den auf diese Weise gebrannten Schüttgütern ist
mit einem erheblichen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen
durch das die oben angeführten Nachteile in besonoers einfacher Weise vermieden
werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß minderwertige Brennstoffe in
einer Brennkammer außerhalb des Schacht ofens verbrannt, und die Brenngase dem Schachtofen
zum Brennen der grobkörnigen und/oder stückigen Materialien zugeführt werden.
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Dadurch, daß gemäß der Erfindung minderwertige Brennstoffe, zum Beispiel
Ölschiefer, Waschberge, Säureharze, Kohle mit hohem Aschegehalt, Brennstoffe mit
hohem Schadstoffanteil, oder anderweitige niederkalorige Brennstoffe in einer Brennkammer
außerhalb des Schachtofens verbrannt werden, kann sehr vorteilhaft Einfluß auf den
thermischen Prozeß und auf den Verbrennungsvorgang genommen werden, und zwar derart,
daß es zu keiner oder nur zu einer geringen Schadstoffbildung kommt, so daß die
in den Schachtofen eingeführten Brenngase praktisch frei von Schadstoffen sind,
und dadurch die Qualität der zu brennenden Materialien nicht beeinträchtigt wird.
Auch werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen sehr vorteilhaft die im Schachtofen
befindlichen grobkörnigen und/oder stückigen Materialien von jeglicher Vermischung
mit Asche freigehalten, so daß aus dem Schachtofen ein von jeglichen Aschenanteilen
freies fertiggebranntes Gut abgezogen werden kann. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen
ermöglichen somit die thermische Behandlung von grobkörnigen und/oder stückigen
Materialien, insbesondere ermöglichen sie das Brennen von Kalkstein, Dolomit, Magnesit
oder dergleichen im Schachtofen bei optimalen Bedingungen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt
die Verbrennung von minderwertigen alkalihaltigen Brennstoffen in der Brennkammer
bei Temperaturen unterhalb der Verdampfungstemperatur der Alkalien. Auf diese Weise
wird sehr vorteilhaft vermieden,
daß die Alkalien in die Brenngase
und mit diesen in den Schachtofen gelangen, sondern in der Brennkammer verbleiben
und mit der Asche ausgetragen werden.
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Falls die bei der Verbrennung der alkalihaltigen Brennstoffe in der
Brennkammer entstehenden Brenngase nicht die ausreichend hohe Temperatur erreichen,
die zur thermischen Behandlung der grobkörnigen und/oder stückigen Materialien im
Schachtofen erforderlich sind, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung sehr
vorteilhaft die bei der Verbrennung der minderwertigen Brennstoffe entstehenden
Brenngase'mit Hilfe von zusätzlich verbrannten, hochwertigen fossilen Brennstoffen
auf die für die thermische Behandlung, insbesondere auf die für die Entsäuerung
der grobkörnigen und/oder stückigen Materialien erforderlichen Temperaturen im Schacht
ofen aufgeheizt werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird als Verbrennungsluft
zur Verbrennung der minderwertigen Brennstoffe vorerhitzte Luft aus dem Schachtofen
verwendet.
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Hierdurch wird sehr vorteilhaft der Verbrennungsprozeß der minderwertigen
Brennstoffe in der Brennkammer begünstigt und gleichzeitig an Wärmeenergie gespart.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
den minderwertigen Brennstoffen bei der Verbrennung in der Brennkammer Zuschlagstoffe,
insbesondere Kalk, zugemischt. Durch die Zumischung von Kalk als Zuschlagstoff kann
sehr vorteilhaft aer in den Brennstoffen vorhandene Schwefel abgebunden und dadurch
die dem Schacht ofen zugeführten Brenngase frei von Schwefel gehalten werden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in der Zeichnung schematisch dargestellten
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schachtofen mit außerhalb des Schachtofens
angeordneter Brennkammer; Fig. 2 einen Schachtofen mit Brennkammer und zwischen
Schacht ofen und Brennkammer angeordneter Verbrennungseinrichtung.
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Wie die,Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung aus einem Schachtofen 1 mit außerhalb des Schacht
ofens angeordneter Brennkammer 2. Die Brennkammer 2 ist mit dem Schachtofen 1 über
eine Abgasleitung 3 verbunden, von der Zweigleitungen 4, 5 und 6 ausgehen, die im
Bereich der Brennzone in den Schachtofen münden.
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Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung werden der Brennkammer
2 die minderwertigen Brennstoffe entweder zusammen mit der Verbrennungsluft oder
getrennt von dieser in Pfeilrichtung 7 zugeführt. Die bei der Verbrennung der minderwertigen
Brennstoffe in der Brennkammer 2 anfallenden Brenngase werden sodann über die Leitung
2 und Teilleitungen 4, 5 und 6 in den Schachtofen im Bereich der Brennzone eingeführt,
von wo sie entgegen den im Schachtofen befindlichen grobkörnigen und/oder stückigen
Materialien, die in Pfeilrichtung 8 dem Schachtofen von oben aufgegeben werden,
nach oben in Pfeilrichtung 9 geführt und aus dem Schachtofen abgezogen werden. Die
im Schacht ofen befindlichen körnigen und/oder stückigen Materialien, zum Beispiel
Kalk, Dolomit, Magnesit oder
andere karbonathaltige Stoffe, werden
mit Hilfe dieser Brenngase aus der Brennkammer 2 gebrannt beziehungsweise auf die
jeweils erforderliche Prozeßwärme gebracht. Das dabei anfallende fertiggebrannte
Gut wird nach Abkühlung im unteren Bereich des Schachtes 1 in an sich bekannter
Weise aus dem Schachtofen abgeführt. Bei dieser in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
ist es zweckmäßig, Brennstoffe mit geringen Alkalianteilen zu benutzen, um zu vermeiden,
daß bei hohen Temperaturen Alkalianteile verflüchtigen und mit in die Brenngase
gelangen, die sich. dann nachteilig auf die im Schacht ofen 1 zu behandelnden körnigen
und/oder stückigen Materialien auswirken könnten.
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Wenn sich andererseits jedoch im Brennstoff Schwefel in Form von Schwefelkies
oder dergleichen befindet, wird der Brennkammer 2 in Pfeilrichtung 10 Kalk als Zuschlagstoff
zugeführt, um den Brennstoffschwefel niederzuschlagen und zusammen mit der Asche
in Pfeilrichtung 11 nach unten hin aus der Brennkammer abzuführen. Die Brennkammer
2 kann hierbei auch sehr vorteilhaft zum Zweck der Verbrennung hoch aschehaltiger
minderwertiger Brennstoffe als Schmelzbrennkammer (Schmelzzyklon) ausgebildet sein,
in der die beim Brennprozeß anfallende Asche aufgrund der hohen Temperaturen verflüssigt
una aus der die flüssige Phase zusammen mit dem niedergeschlagenen Schwefel über
eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Einrichtung nach unten abgezogen
wird.
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Zur Unterstützung der Verbrennung der minderwertigen Brennstoffe in
der Brennkammer 2 wird hierbei sehr vorteilhaft über eine Leitung 12 mit darin angeordnetem
Gebläse 13 vorerhitzte Luft aus dem Schachtofen 1 abgezogen und in die Brennkammer
2 eingeblasen.
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Durch alle diese vorerwähnten erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in
der Brennkammer 2 sehr vorteilhaft in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise
ein Brenngas erzeugt, das praktisch frei von Schadstoffen, Asche und sonstigen Verbrennungsrückständen
ist, so daß mit den Brenngasen der Brennkammer 2 die im Schacht ofen befindlichen
grobkörnigen und/oder stückigen Materialien bei optimalen Bedingungen gebrannt und
dadurch die Qualität der gebrannten Materialien nicht nachteilig beeinträchtigt
wird.
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Für den Fall, daß der Alkaligehalt in den minderwertigen Brennstoffen
verhältnismäßig hoch ist, ist, wie Fig. 2 zeigt, zwischen der Brennkammer 14 und
dem Schachtofen 15 eine zusätzliche Verbrennungseinrichtung 16 angeordnet, in der
die Abgase aus der Brennkammer 14 mit Hilfe von hochwertigen fossilen Brennstoffen
auf die Temperatur aufgeheizt werden, die für den thermischen Prozeß, insbesondere
für die Entsäuerung der grobkörnigen und/oder stückigen Materialien im Schachtofen
15 erforderlich ist.
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Die in Pfeilrichtung 18 der Brennkammer 14 zugeführten minderwertigen
alkalihaltigen Brennstoffe werden daher mit entsprechender Verbrennungsluft nur
bei einer Temperatur zur Verbrennung gebracht, die unterhalb der Verdampfungstemperatur
der Alkalien liegt, so daß die aus der Brennkammer 14 über die Verbrennungseinrichtung
16 und Leitung 19 mit Teilleitungen dem Schacht ofen 15 zugeführten Brenngase frei
von Alkalien sind.
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Um dies zu erreichen, müssen, wie vorhin erwähnt, die aus der Brennkammer
14 austretenden Brenngase, bevor sie in den Schachtofen 15 eingeleitet werden, in
der Verbrennungseinrichtung 16 mit Hilfe von festen, flüssigen oder gasförmigen
Brennstoffen auf die für die Entsäuerung der grobkörnigen und/oder stückigen Materialien
erforderliche Temperatur im Schacht ofen gebracht werden.
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Im übrigen werden auch bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung
sehr vorteilhaft, der Brennkammer 14 und der Verbrennungseinrichtung 16 über eine
Leitung 20 mit Gebläse 21 vorerhitzte Verbrennungsluft aus dem Schacht ofen 15 zugeführt.
Die Zugabe von Zuschlagstoffen in die Brennkammer 14 erfolgt auch hierbei in Pfeilrichtung
22, und der Austrag der Asche mit den Schadstoffen aus der Verbrennungskammer 14
erfolgt in Pfeilrichtung 23.
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Im übrigen kann zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades gegebenenfalls
auch sehr vorteilhaft ein Enthalpiestrom aus der Vorwärmzone des Schachtofens in
die Verbrennungszone zurückgeführt werden. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
kann dies bei einem niedrigen Temperaturniveau erfolgen, da die rückgeführten Gase
vor Eintritt in die Entsäuerungszone des Schacht ofens gemäß der Erfindung durch
eine eigene Feuerungseinrichtung auf die entsprechende Temperatur gebracht werden
können. Bei Schachtöfen mit innerhalb des Schacht ofens angeoraneten Brennbalken
und Thermalölkühlung können sehr vorteilhaft die Brennbalken als Feuerungseinrichtung
dienen.
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Weiterhin besteht bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Möglichkeit,
auch vorgewärmte Luft aus der Kühlzone des Schacht ofens zu entnehmen, und diese
gegebenenfalls nach Entfernung der mitgeführten Feststoffpartikeln (Staub) in einem
Abscheidezyklon der Brennkammer und/oder der Feuerungseinrichtung als Primärluft
zuzuführen.
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Bei schwefelhaltigen Abfallbrennstoffen ist es besonders zweckmäßig
und vorteilhaft, diese in einer als Wirbelschichtkammer ausgebildeten Brennkammer
zur Verbrennung zu bringen und die entstehenden S02-Gase durch Zugabe von vorgewärmter,
kalkstaubhaltiger Luft aus der Kühlzone des Schachtofens abzubinden.
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Im übrigen kann durch an sich bekannte Regel- und Steuereinrichtungen
die Heißgastemperatur in der Brennkammer sehr leicht unterhalb der Verdampfungstemperatur
der Alkaliverbindungen gehalten und dadurch die Schadstoffe in der Brennkammer gebunden
werden, so daß sie nicht in den Schacht ofen gelangen. Ferner Kann die Erhitzung
der Brenngase aus der Brennkammer auch durch direkte Anordnung von Brennern in der
Brenngasleitung 3 beziehungsweise 19 erfolgen. In diesem Fall kann die in Fig. 2
dargestellte Verbrennungseinrichtung 16 entfallen.