DE3334686A1 - Process and equipment for thermally treating coarse-grained and/or lumpy materials - Google Patents
Process and equipment for thermally treating coarse-grained and/or lumpy materialsInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung vonMethod and device for the thermal treatment of
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.coarse-grained and / or lumpy materials The invention relates refer to a method and a device for the thermal treatment of coarse-grained and / or lumpy materials, especially for burning limestone, dolomite, Magnesite or the like, in a shaft furnace with the help of fuels.
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.From DE-PS 28 34 862 a method for burning lime, cement or other lumpy bulk goods known in a shaft furnace, according to the coal Baked as fuel in the shaft furnace and in it with highly heated air mixed is burned in the combustion zone of the shaft furnace.
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.If now, according to this known method, coal with a high ash content and other pollutants, so inferior fuel for burning the lumpy Bulk material is used is not to avoid that ash and especially the Pollutants come into direct contact with the bulk materials to be burned and thereby considerably impair the quality of these bulk materials fired in this way. There is also the separation of the ashes from the bulk materials burned in this way associated with a considerable amount of work, time and money.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen durch das die oben angeführten Nachteile in besonoers einfacher Weise vermieden werden.The object of the invention is to create a method by which the above-mentioned disadvantages are avoided in a particularly simple manner will.
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.This object is achieved in that inferior fuels in a combustion chamber outside the shaft furnace is burned, and the combustion gases are in the shaft furnace for firing the coarse-grained and / or lumpy materials are supplied.
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.In that, according to the invention, inferior fuels, for example Oil shale, wash mountains, acid resins, high ash coal, fuels with high proportion of pollutants, or other low-calorific fuels in a combustion chamber be burned outside the shaft furnace, can have a very beneficial effect on the thermal process and the combustion process, in such a way, that there is little or no pollutant formation, so that the fuel gases introduced into the shaft furnace are practically free of pollutants, and thereby the quality of the materials to be burned is not impaired. The measures according to the invention also make those in the shaft furnace very advantageous coarse-grained and / or lumpy materials from any mixing kept free with ash, so that any ash from the shaft furnace free finished fired material can be deducted. The measures according to the invention thus enable the thermal treatment of coarse-grained and / or lumpy Materials, in particular, they allow limestone, dolomite, magnesite to be burned or the like in the shaft furnace under optimal conditions.
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.According to a further advantageous embodiment of the invention takes place the burning of inferior alkaline fuels in the combustion chamber at temperatures below the evaporation temperature of the alkalis. In this way is avoided very advantageously, that the alkalis in the fuel gases and get into the shaft furnace with them, but remain in the combustion chamber and be carried away with the ashes.
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.If the burning of the alkaline fuels in the The combustion gases produced by the combustion chamber do not reach a sufficiently high temperature, for the thermal treatment of the coarse-grained and / or lumpy materials in Shaft furnace are required, can in a further embodiment of the invention very advantageous those resulting from the combustion of inferior fuels Fuel gases' with the help of additionally burned, high-quality fossil fuels on those for thermal treatment, in particular on those for deacidification the coarse-grained and / or lumpy materials required temperatures in the shaft oven to be heated up.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird als Verbrennungsluft zur Verbrennung der minderwertigen Brennstoffe vorerhitzte Luft aus dem Schachtofen verwendet.In an advantageous development of the invention, the combustion air is used preheated air from the shaft furnace to burn the inferior fuels used.
Hierdurch wird sehr vorteilhaft der Verbrennungsprozeß der minderwertigen Brennstoffe in der Brennkammer begünstigt und gleichzeitig an Wärmeenergie gespart.This makes the combustion process of the inferior ones very beneficial Fuels in the combustion chamber favored and at the same time saved in thermal energy.
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.According to a further advantageous embodiment of the invention the inferior fuels when burning in the combustion chamber additives, especially lime, mixed in. By adding lime as an aggregate, very advantageous because the sulfur present in the fuels is bound and thereby the combustion gases supplied to the shaft furnace are kept free of sulfur.
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.Further details, features and advantages of the invention result can be derived from the following explanation of shown schematically in the drawing Devices for carrying out the method according to the invention.
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.They show: FIG. 1 a shaft furnace with outside the shaft furnace arranged combustion chamber; Fig. 2 shows a shaft furnace with a combustion chamber and between Chimney furnace and combustion chamber arranged combustion device.
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.Like the, Fig. 1 shows the device for performing the Method according to the invention from a shaft furnace 1 with outside the shaft Furnace arranged combustion chamber 2. The combustion chamber 2 is with the shaft furnace 1 over an exhaust pipe 3 connected, from the branch lines 4, 5 and 6 proceed, which in the In the area of the firing zone open into the shaft furnace.
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.In operation of the device shown in Fig. 1, the combustion chamber 2 the inferior fuels either together with the combustion air or fed separately from this in the direction of arrow 7. Those in burning the inferior ones Fuels in the combustion chamber 2 incurred combustion gases are then over the line 2 and partial lines 4, 5 and 6 introduced into the shaft furnace in the area of the combustion zone, from where they oppose the coarse-grained and / or lumpy ones located in the shaft furnace Materials that are fed into the shaft furnace from above in the direction of arrow 8, up in the direction of arrow 9 and withdrawn from the shaft furnace. the Granular and / or lumpy materials located in the shaft of the furnace, for example Lime, dolomite, magnesite or other carbonate-containing substances burned with the help of these combustion gases from the combustion chamber 2 or on the brought in each case required process heat. The resulting finished burned Well, after cooling in the lower area of the shaft 1, it is known per se Wise discharged from the shaft furnace. In this device shown in FIG it is advisable to use fuels with a low alkali content in order to avoid that at high temperatures alkali parts volatilize and enter the fuel gases get that down. then detrimental to the granular furnace 1 to be treated in the shaft and / or lumpy materials.
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.On the other hand, if there is sulfur in the fuel in the form of pyrites or the like is located, the combustion chamber 2 in the direction of arrow 10 is lime as an aggregate fed to precipitate the fuel sulfur and along with the ash in the direction of arrow 11 downwards out of the combustion chamber. The combustion chamber 2 can also be very advantageous for the purpose of incinerating high-ash contents inferior fuels be designed as a melting combustion chamber (melting cyclone), in which the ash produced during the burning process liquefies due to the high temperatures una from which the liquid phase together with the precipitated sulfur over a device not shown in detail in the drawing withdrawn downwards will.
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.In support of the burning of the inferior fuels in the combustion chamber 2 is very advantageous here via a line 12 with arranged therein Fan 13 drawn preheated air from the shaft furnace 1 and into the combustion chamber 2 blown in.
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.Through all of these aforementioned measures according to the invention, in the combustion chamber 2 is very advantageous in a particularly simple and economical manner a fuel gas is generated that is practically free of pollutants, ash and other combustion residues is, so that with the combustion gases of the combustion chamber 2, the furnace located in the shaft coarse-grained and / or lumpy materials fired under optimal conditions and thereby not adversely affecting the quality of the fired materials will.
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.In the event that the alkali content in the poor quality fuels is relatively high, is, as FIG. 2 shows, between the combustion chamber 14 and the shaft furnace 15 an additional combustion device 16 is arranged in which the exhaust gases from the combustion chamber 14 with the help of high quality fossil fuels be heated to the temperature required for the thermal process, in particular for the deacidification of the coarse-grained and / or lumpy materials in the shaft furnace 15 is required.
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.The inferior ones fed to the combustion chamber 14 in the direction of arrow 18 Alkaline fuels are therefore only used with the appropriate combustion air brought to combustion at a temperature which is below the evaporation temperature of the alkalis lies so that the from the combustion chamber 14 via the combustion device 16 and line 19 with partial lines of the shaft furnace 15 supplied fuel gases free of alkalis.
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.In order to achieve this, as mentioned earlier, the ones from the combustion chamber must be used 14 exiting fuel gases before they are introduced into the shaft furnace 15 in the combustion device 16 with the help of solid, liquid or gaseous Fuels for the deacidification of the coarse-grained and / or lumpy materials required temperature in the shaft oven.
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.In addition, in the device shown in FIG very advantageous, the combustion chamber 14 and the combustion device 16 via a Line 20 with fan 21 preheated combustion air from the shaft furnace 15 supplied. The addition of additives into the combustion chamber 14 also takes place in the direction of the arrow 22, and the discharge of the ash with the pollutants from the combustion chamber 14 takes place in the direction of arrow 23.
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.Otherwise, to improve the thermal efficiency, if necessary also a very advantageous enthalpy flow from the preheating zone of the shaft furnace in the combustion zone can be returned. In the method according to the invention this can be done at a low temperature level because the recirculated gases before entering the deacidification zone of the shaft furnace according to the invention a separate furnace can be brought to the appropriate temperature can. For shaft furnaces with firing beams arranged inside the shaft furnace and thermal oil cooling can be very beneficial to the firing beam as a furnace to serve.
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.Furthermore, in the method according to the invention there is the possibility of also to take preheated air from the cooling zone of the shaft furnace, and this optionally after removing the entrained solid particles (dust) in one Separation cyclone of the combustion chamber and / or the firing device as primary air to feed.
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.It is particularly useful for waste fuels containing sulfur and advantageously, this in a combustion chamber designed as a fluidized bed chamber to bring to combustion and the resulting S02 gases by adding preheated, to bind lime dust-laden air from the cooling zone of the shaft furnace.
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.In addition, by means of regulation and control devices known per se the hot gas temperature in the combustion chamber is very slightly below the evaporation temperature the alkali compounds held and thereby bound the pollutants in the combustion chamber so that they do not get into the furnace shaft. Furthermore, the heating the combustion gases from the combustion chamber also through the direct arrangement of burners in the Fuel gas line 3 or 19 take place. In this case, the in Fig. 2 The combustion device 16 shown is omitted.
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