PROCESS FOR BURNING CARBONACEOUS STONE IN A SHAFT FURNACE

Abstract: 1. A process for burning carbonaceous stone in a shaft kiln with gas or oil as fuel and burners located peripherally, uniformly distributed around the circumference of the kiln, to which all the necessary fuel and the majority of the combustion air are supplied, whereby the burners are combined in groups in sectors fashion and the burner groups are controllable individually, characterized in that one burner group at a time is operated in rotation at nominal power reduced by 50 to 90%, whilst the reduced power ist additionally applied to the other burner groups, power changeover to the adjacent burner group taking place after 3 to 10 minutes.

Description: Verfahren zum Brennen von karbona tischem Rohstein in einem Schachtofen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von karbonatischem Rohstein in einem Schachtofen mit Gas oder Oel als Brennstoff und peripher angeordneter, über den Umfang des Ofens gleichmässig verteilter Brenner, welchen der gesamte erforderliche Brennstoff und die Hauptmenge der Verbrennungsluft zugeführt werden und wobei die Brenner sektorenweise in Gruppen zusammengefasst und die Brennergruppen einzeln steuerbar sind. Gas- oder oelbefeuerte Schachtöfen werden konstruktiv und funktionell in Vorwärmzone, Brennzone und Kühlzone unterteilt. Die Befeuerung der Brennzone kann konstruktiv in der verschiedensten Weise ausgeführt werden, beispielsweise durch Lanzen, welche vom Ofenkopf her bis in die Brennzone reichen oder durch peripher angeordnete Brenner. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der DE-PS 24 o3 347 beschrieben. Die zur Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Luft wird zum Teil direkt den Brennern zugeführt, zum Teil durch die im Schacht aufsteigende Kühl luft bereitgestellt. Kühlluft ist erforderlich, um das Brenngut von Prozesstemperatur auf etwa looO Austragstemperatur abzukühlen. Für einen wirtschaftlichen Ofenbetrieb sind die Kühlluftmengen und die den Brennern zugeführten Luftmengen so aufeinander abzustimmen, dass sich ein Luftfaktor von A 1,1 bis 1,2 ergibt. Einerseits muss also genügend Kühl luft zugeführt werden,um das Brenngut auf Ausgangstemperatur zu bringen, andererseits benötigen die Brenner eine gewisse Mindestluftmenge, damit das Brenngut über den Ofenquerschnitt möglichst gleichmässig erhitzt wird. Beim Betrieb von Schachtöfen mit peripher angeordneten Brennern hat sich jedoch gezeigt, dass die aufsteigende Kühl luft dazu neigt, im Ofenzentrum aufzusteigen, wohin sie auch durch die radial einströmenden Verbrennungsgase der Brenner abgedrängt wird. In diesem Bereich befindliches Brenngut wird daher weniger mit Wärme beaufschlagt als das Brenngut in den Randpartien des Ofens. Man beobachtet infolgedessen in diesem Bereich erhöhte Mengen von Schwachbrand mit Karbonatgehalten von bis zu 20 X, welche die Durchschnittswerte des ofenfallenden Gutes auf Rest-CO2-Gehalte von bis zu fünf X ansteigen lassen. Hohe Rest-CO2-Gehalte vermindern jedoch die Qualität des Brenngutes und sind daher unerwünscht. Es bestand daher die Aufgabe, beim Brennen von karbonatischem Rohstein in Schachtöfen der eingangs geschilderten Art den Rest-CO2-Gehalt zu vermindern unter Einhaltung einer wirtschaftlichen Betriebsweise des Ofens hinsichtlich seines Energieverbrauchs. Zur Bewältigung dieser Aufgabe wurde bereits in Zement, Kalk, Gips 1974, Seiten 513 bis 17, insbesondere S. 517 vorgeschlagen, umlaufend eine Brennergruppe von vorhandenen drei Brennergruppen abzuschaltena um die zentral aufsteigende Kühl luft nacheinander in verschiedene Ofenrandzonen abzudrängen. Nach vorliegenden Unter- suchungen hat sich diese Methode jedoch nicht bewährt, vielmehr wurden bei dieser Methode grundsätzlich höhere Rest-CO2-Gehalte beim Brennen von Kalkstein beobachtet im Vergleich zu einer symmetrischen Befeuerung. überraschenderweise wurde gefunden, dass die gestellte Aufgabe lösbar ist, wenn umlaufend jeweils eine Brennergruppe mit einer um 50 bis 9o % verminderten Soll-Leistung betrieben wird, während die übrigen Brennergruppen mit der Minderleistung zusätzlich beaufschlagt werden, wobei die Leistungsumsteuerung auf die benachbarte Brenner gruppe nach 3 bis lo Minuten erfolgt. Nach einer bevorzugten Verfahrensweise werden gemäss der Erfindung 3 bis 6 gleich grosse Brennergruppen in entsprechender Weise gesteuert. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die mit verminderter Soll-Leistung betriebenen Brennergruppen mit einem Luftfaktor q von o,3 bis 0,8 zu betreiben. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die mit verminderter Soll-Leistung betriebenen Brennergruppen mit 30 bis 40 % ihrer Soll Leistung betrieben werden und wenn die einzelnen Brenner innerhalb der Brennergruppen mit gleicher Leistung betrieben werden, beziehungsweise, wenn auch die zusätzlich beaufschlagten Brennergruppen mit gleicher Leistung betrieben werden. Die Verfahrensführung mittels Steuerung gestaltet sich dann einfacher. Unter Soll-Leistung wird in diesem Zusammenhang die jeweils anteilige Leistung der Brennergruppe verstanden, die erforderlich ist, um den Ofen ausreichend mit Brennenergie zu versorgen. Das bedeutet daher, dass die fehlende Leistung der jeweiligen Brennergruppe von den übrigen Brennergruppen mit erbracht werden muss. Die Anzahl der Brennergruppen richtet sich nach dem verwendeten Ofentyp, der Brennerfordernisse, zum Beispiel Hartbrand oder Weichbrand, und damit nach dem Kühlluftanfall,welcher seinerseits auch den anzuwendenden Luftfaktor für die mit verminderter Leistung betriebene Gruppe beeinflusst. Für den Normalfall, zum Beispiel Brennen von Weichbrandka-lk, empfehlen sich 4 Brennergruppen und die bevorzugten Verfahrensarten. Die peripher angeordneten Brenner können selbstverständlich auch auf mehrere Brennerebenen am Ofen verteilt sein. Die in der Beschreibung angegebenen Daten für die Minderleistung einer Brennergruppe beziehen sich in diesem Fall auf die Summe der Brennergruppen, die sich bei mehreren Ebenen untereinander befinden. In dem Ausführungsbeispiel ist eine solche Betriebsart eines Ofens mit zwei Brennerebenen beschrieben. Sind beispielsweise drei Brennerebenen vorhanden, so können von den übereinander liegenden Brennergruppen beispielsweise auch zwei voll abgeschaltet werden, während eine voll in Betrieb bleibt. Daraus ergibt sich ein Betrieb des entsprechenden Ofensektors mit einem Drittel seiner zugehörigen Brennergruppen Soll-Leistung. Erläuternde Ausführungsbeispiele: Es wurde ein Kalkschachtofen, Baujahr 1960, mit folgenden Daten und Betriebswerten verwendet: Lichter Schachtdurchmesser 3,65 m nutzbare Schachthöhe 24,5o m Rohstein mit CaC03-Gehalt 98 X Korngrösse loo mm bis 140 mm Tagesleistung 130 bis 160 t Brannt kalk Brennstoff: Erdgas mit einem Heiz wert von 33.000 kJ/m3 Normbd. spezifischer Energiebedarf 4,4 GJ/t Branntkalk spezifische Feuerraumbelastung 2,6 kJ/m2 h spezifische Querschnittsbelastung 0,6 t/m2 h spezifische Ofenraumbelastung o,o2 t/m3 h Der O(en ist in 1/3 Höhe vom Austrag her beziehungsweise 2/3 Höhe von der Gicht her mit 2 Ringbrennerebenen ausgerüstet. Jede Ringbrennerebene besteht aus 4 gleichen Brennergruppen. Beide Ringbrennerebenen sind in weniger als 1 m Abstand übereinander angeordnet und verhalten sich deshalb im praktischen Betrieb wie eine einzige Brennerebene. Folgende Brennverfahren wurden mehrfach vergleichend und über mehrere Tage ausgedehnt untersucht: a) Betrieb aller Brennergruppen mit Soll-Leistung ( herkömmliches Verfahren), b) Betrieb mit umlaufender Vollabschaltung einer Brennergruppe, c) Betrieb mit umlaufender Minderleistung einer Brennergruppe gemäss der Erfindung. Im Einzelnen wurden dabei folgende Ergebnisse bei im übrigen gleicher Betriebsweise erhalten. a) Bei dieser Verfahrensweise wurden, wie zu erwarten, durch die Ausbildung des zentrisch aufsteigenden Kühlluftstromes in der Ofenschachtmitte hohe Rest-CO2-Werte und Möpse festgestellt, während in der Nähe des Ofenmantels überbrannter Kalk auftrat. Der Rest-CO2-Gehalt des produzierten Kalkes betrug 4 bis 5 X. b) Diese Betriebsweise wurde mit verschiedenen Abschalt zeiten , das heisst mit unterschiedlicher Umlauf frequenz der jeweils voll abgeschalteten Brenner gruppe erprobt, wobei die übrigen Brennergruppen mit der durch die Vollabschaltung der einen Gruppe ent stehenden Minderleistung zusätzlich gleichmässig beaufschlagt wurden. Dabei wurde bei einer Abschalt zeit von 30 Minuten ein durchschnittlicher Rest CO2-Gehalt von 9 % und bei einer Abschaltzeit von lo Minuten ein Rest-C02-Gehalt von 6 % beobachtet. c) Bei dieser Verfahrensweise wurde die Brennergruppe mit der verminderten Leistung mit 32 % ihrer Soll Leistung betrieben, das heisst, die beiden über einander angeordneten Brennergruppen wurden jede für sich auf 32 X Soll-Leistung heruntergefahren. Drei verschiedene Zeiträume fiir den Betrieb mit verminderter Leistung wurden erprobt mit befrie digendem Ergebnis: Minderleistungszeitraum lo' Rest-C02-Geh. 4 - 4 % Minderleistungszeitraum 5' Rest-C02-Geh. 2 - 3 % Minderleistungszeitraum 3' Rest-C02-Geh. 2% und nied riger.

Claims: Patentansprüche. 1.) Verfahren zum Brennen von karbonatischem Roh stein in einem Schachtofen mit Gas oder Oel als Brennstoff und peripher angeordneten, über den Umfang des Ofens gleichmässig verteilten Bren nern, welchen der gesamte erforderliche Brenn stoff und die Hauptmenge der Verbrennungsluft zugeführt werden, wobei die Brenner sektoren weise in Gruppen zusammengefasst und die Brenner gruppen einzeln steuerbar sind, dadurch gekenn zeichnet, dass umlaufend jeweils eine Brenner gruppe mit einer um 50 bis 90 % verminderten Soll-Leistung betrieben wird, während die üb rigen Brennergruppen mit der Minderleistung zu sätzlich beaufschlagt werden, wobei die Leistungs umsteuerung auf die benachbarte Brennergruppe nach 3 bis lo Minuten erfolgt. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Brenner zu 3 bis 6 gleich grossen Brennergruppen zusammengefasst sind und gesteuert werden. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Brennergruppe mit verminderter Soll-Leistung mit einem Luftfaktor A von 0,3 bis 0,8 betrieben wird. 4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennergruppe mit ver minderter Soll-Leistung mit 30 bis 40 % ihrer Soll-Leistung betrieben wird. 5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlich mit Brenn stoff beaufschlagten Brennergruppen mit gleicher Leistung betrieben werden.

Inventors: GOTTE, FRANZ-JOSEF, OPITZ, DIETER, DR. DIPL.-ING., ROEDER, ALFRED, DR., THIEL, LEONHARD, ZEPTER, KARL-HEINZ, DIPL.-BERGING, Götte, Franz-Josef
Applicants: RHEINISCHE KALKSTEINWERKE GMBH.
Application year: 1984
Main classification: F27B1
IPC codes: F27B1, C04B2