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Dokumentenidentifikation DE3317901C2 23.02.1989
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines gleichmäßig entsäuerten Kalkes
Anmelder SKW Trostberg AG, 8223 Trostberg, DE
Erfinder Haby, Georg, 6230 Frankfurt, DE;
Weber, Peter, Dr.;
Dietz, Gerfried;
Merkl, Alfons, 8424 Saal, DE
DE-Anmeldedatum 17.05.1983
DE-Aktenzeichen 3317901
Offenlegungstag 22.11.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse C04B 2/12
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gleichmäßig entsäuerten Kalks in einem Ringschachtofen, wobei der Brenngrad des Kalkes aus gezielten Temperaturmessungen am Ofen abgeleitet, durch diese die Brennstoffdosierung reguliert und der Kalkdurchsatz in Abhängigkeit von der Temperatur durch Veränderung des Austrags gesteuert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, auch relativ feinkörnigen Kalkstein bei niedrigeren Brenntemperaturen als vor Einführung des Verfahrens gleichmäßig bis auf Rest-CO2-Gehalte unter 1% zu entsäuern.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gleichmäßig entsäuerten Kalkes mit einem CO2-Restgehalt unter 1 Gew.-% in einem Ringschachtofen.

Es ist bekannt, einen gleichmäßigen Brenngrad dadurch zu erreichen, daß der Kalkstein in einem engen Kornband aufgegeben wird, beispielsweise von 60-90 oder von 30-60 mm. Nur durch zusätzliche Wärme gelingt es jedoch, bei Kleinkorn < 30 mm einen Rest-CO2-Gehalt von ≙ 1,0% zu erreichen.

In öl- oder gasbeheizten Ringschachtöfen treten Ungleichmäßigkeiten im Entsäuerungs- und Brenngrad des Kalksteins vor allem dann auf, wenn der Kalkstein feinkörnig ist und/oder ein weites Kornspektrum aufweist. An einigen Stellen wird der Kalkstein nicht genügend gebrannt, an anderen Stellen wird er mehr als notwendig gebrannt; es entsteht Hartbrand und die Kalksteine sintern zu größeren Agglomeraten zusammen, die den Austrag behindern. Diese Behinderung führt zu einer Verminderung der Sinkgeschwindigkeit und des Steindurchsatzes, was wiederum zu einer Überbrennung und damit zu noch größeren Agglomeratbildungen führt.

Ungleichmäßigkeiten des gebrannten Kalkes werden am Austrag durch Augenschein erfaßt bzw. durch Aufschlagen der Steine ermittelt bzw. labormäßig quantifiziert. Die Energiezufuhr der einzelnen Brenner wird dann entsprechend (von Hand) verstellt.

Um diese Ungleichmäßigkeiten gering zu halten, ist es erforderlich, Kalksteine mit Konrdurchmesser < 20 mm vor Beschickung des Ofens abzuscheiden, und diese - soweit möglich - in anderen Öfen zu verarbeiten. Hierfür besonders gut geeignete Öfen, wie Drehöfen, sind jedoch erheblich aufwendiger hinsichtlich des Investitionsaufwandes und benötigen mehr Energie zum Brennen des Kalksteins als z. B. Ringschachtöfen.

Der Ringschachtofen hat ab 1962 eine weltweite Anwendung gefunden. Beschrieben wird er u. a. in Zement, Kalk, Gips 23 (1970), S. 206- 209. Er wurde ständig weiterentwickelt und hat sich als sehr anpassungsfähig hinsichtlich unterschiedlicher Anforderungen erwiesen. Dies betrifft auch die Umstellung von den klassischen Brennstoffen Leicht-, Schweröl und Erdgas auf kostengünstigere andere Brennstoffe, (Zement, Kalk, Gips 35 (1982), S. 279-289).

Verständlicherweise mußten bei solchen Umstellungen gewisse Nachteile in Kauf genommen werden, die sich nicht nur in der Notwendigkeit von Zusatzinvestitionen erschöpften.

Besonders in Zement, Kalk, Gips 34 (1981), S. 27-35 und 35 (1982), S. 279-289 werden Möglichkeiten und Grenzen weiterer Wärmeverbrauchsreduzierungen an Ringschachtöfen aufgezeigt, die mehr oder weniger theoretisch ableitbar und grundsätzlich wenigstens teilweise auf andere Ofentypen übertragbar sind.

Günstigere Energiekosten waren in Einzelfällen mit ungünstigerer Reaktivität des produzierten Kalkes, mit ungleichmäßigem Brenngrad, höheren Temperaturen an einzelnen Stellen der Ofenausmauerung oder einer niedrigeren Leistung des Ofens verbunden. Derartige Möglichkeiten schwinden mit abnehmender Korngröße des zu brennenden Kalksteins.

Auch bei Einsatz von üblichen flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen fällt es schwer, kleinstückigen Kalkstein z. B. auf weniger als 1% Rest-CO2 zu entsäuern. Ein solcher Minimalwert ist nur erreichbar bei relativ niedriger Kapazitätsauslastung und/oder Inkaufnahme hoher Brenntemperaturen, was höheren Feuerfestmaterialverschleiß mit seinen Folgekosten und eine oft unerwünschte Änderung des Kalkbrenngrades bewirkt.

Es bestand für die Betreiber von Ringschachtöfen die Aufgabe, das an sich ausgereifte Kalkbrennverfahren so auszugestalten, daß man auch bei Einsatz von Kalkstein kleinen Korndurchmessers im Branntkalk einen CO2-Restgehalt unter 1 Gew.-% erreicht und gleichzeitig weitere Energieeinsparungen erzielt.

Der Kalkbrennprozeß war daher so zu führen, daß eine weitgehende Gleichmäßigkeit der Kalkqualität über den ganzen Ofenquerschnitt hinweg auch bei Einsatz kleinstückigen Kalksteins erzielt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Weniger gut entsäuerter Kalkstein bleibt aufgrund dieser Maßnahme länger im Ofen, Kalk mit nur mehr geringerem Restkohlensäuregehalt erfährt eine Erhöhung der Sinkgeschwindigkeit.

Das erfindungsgemäß arbeitende Verfahren wird an einem Ringschachtofen (vgl. Abb. 1) beschrieben. Die Kalksteine werden am Kopf des Ofens (1) aufgegeben und durchwandern die Vorwärmzone (2).

Am Ofen sind 10 Brennkammern gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet; 5 Brenner (3) befinden sich in der oberen Brennerebene. Unterhalb der Räume zwischen den oberen Brennern sind die 5 Brenner (4) der unteren Brennerebene angeordnet.

Die Kalksteine wandern zuerst an den oberen Brennern vorbei, wobei die Steine stärker gebrannt werden, die sich in der Nähe der Brenner befinden. Die Brenngase der oberen Brenner strömen nach oben.

Danach passieren die Kalksteine die unteren Brenner, wobei die Steine stärker gebrannt werden, die sich in der Nähe der unteren Brenner befinden. Die Brenngase der unteren Brenner strömen zum größeren Teil nach oben, der Rest nach unten und danach zusammen mit der Kühlluft in den Umwälzgaskanal (5). Das Umwälzgas wird mittels Strahlpumpen/ Injektoren (6) angesaugt und den unteren Brennern (4) zugeführt.

Die nach unten, zum Umwälzgaskanal strömenden Gase geben ihre Wärme an die nach unten wandernden Steine ab. In der Kühlzone (7) geben die Steine ihre Wärme an die aufsteigende Kühlluft ab. Der Austragsarm (8), der über ein Getriebe (9) von einem Motor (10) angetrieben wird, schiebt die Steine über den Rand des Bodens (11).

Erfindungsgemäß werden unterhalb der Brenner (3, 4) vor Eintritt des Gasstromes in den Umwälzgaskanal (5) 10 Temperaturmessungen (12) gleichmäßig über den Umfang des Ofens verteilt angeordnet. Ist der Kalk in der Nähe dieser Meßstellen weniger gut ausgebrannt, so ist die Temperatur des Gases geringer als die Temperatur des Gases, das an weitgehend ausgebrannten Steinen vorbeiströmt.

Strömt das Gas an Steinen vorbei, die zu hoch gebrannt wurden, ist dessen Temperatur höher als die Temperatur des Gases, das an bereits entsäuerten Steinen vorbeiströmt.

Zeigt eine Temperaturmessung (12) einen zu hohen Wert an, so wird der Austrag, und damit der Durchsatz an Steinen, unterhalb dieser Temperaturmessung erhöht. Die Erhöhung des Austrags wird dadurch herbeigeführt, daß aufgrund der Temperaturmessung durch ein entsprechendes Signal eine kurzzeitige Umkehr der Drehrichtung des Austragsarmes erfolgt und dadurch der Austragsarm an dieser Stelle überdurchschnittlich oft vorbeigeführt wird.

Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung mittels einer weiteren kontinuierlichen Temperaturmessung (13) am Brennkammeraustritt die Brennstoffzufuhr kontinuierlich zu regulieren, so daß die gewünschten bzw. noch erlaubten Temperaturen mit einer Abweichung von ±2,5°C eingehalten werden.

Nach diesem Verfahren wurde ein Ringschachtofen längere Zeit betrieben. Alle Rest-CO2-Werte des Kalkes lagen unterhalb 1%, der durchschnittliche Wert betrug 0,7%. Der langfristige Durchschnitt vor Einführung des neuen Verfahrens betrug 3%, wobei Werte unterhalb 2% selten waren.

Die Brennkammeraustrittstemperaturen können um durchschnittlich 30°C niedriger als vor Einführung des neuen Verfahrens eingestellt werden.

Gleichbleibende Temperaturen am Brennkammeraustritt ermöglichen eine Erhöhung des Durchsatzes an Kalkstein sowie eine Vergleichmäßigung des Entsäuerungs- und Reaktivitätsgrades des Kalkes, wobei unnötiger Energieverlust durch Überbrennen einzelner Kalkpartien im Ofen vermieden wird.

Die Ausmauerung, vor allem im Bereich der Brennkammer, korrodiert wegen der geringeren Temperatur langsamer und läßt weniger Wärme nach außen abfließen.

Die erzielte Reduzierung des Wärmeaufwandes erlaubt eine Senkung der Verbrennungsluftmenge, was sich wiederum in der Reduzierung eines fühlbaren Abgaswärmeverlustes auswirkt.

Eine reduzierte Gasmenge ermöglicht einen höheren Durchsatz an Kalkstein, insbesondere kommt diese Durchsatzerhöhung bei Verwendung von feinkörnigem Kalkstein zur Geltung.

Ein herkömmlicher Ringschachtofen kann unter Beachtung der erfindungsgemäßen Maßnahmen mit Kalksteinen eines Korndurchmessers bis zu 12 mm herab problemlos betrieben werden. Ein anteiliger Einsatz von Kalkstein bis herab zu 5 mm Korngröße ist möglich.

Die Auffassung, daß der bewährte Ringschachtofen gemäß dem Stand der Technik in der Praxis hinsichtlich seines spezifischen Wärmeverbrauches nicht mehr verbesserungsfähig sei, wurde durch vorliegende Erfindung überwunden und hierfür geeignete Maßnahmen offenbart.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines gleichmäßig entsäuerten Kalkes mit einem CO2-Restgehalt unter 1 Gew.-% in einem Ringschachtofen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kalkstein in Abhängigkeit von den gezielt erfolgenden Temperatureinstellungen an den Temperaturmeßstellen (12) um Umfang des Ofens und den kontinuierlichen Temperaturmessungen (13) an den Austrittsstellen der Brennkammern, entsprechend seines unterschiedlichen Brenngrades, der durch die Temperatur des Brenngutes an den Temperaturmeßstellen (12) angezeigt wird, unterhalb dieser Stellen bevorzugt entnimmt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Energiezufuhr zu denjenigen Brennern, oberhalb derer die Temperatur des Kalkes eine höhere Temperatur hat, vermindert.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
    1. a) die Menge des Austrages in Abhängigkeit von der Sinkgeschwindigkeit der Steine vornimmt,
    2. b) die Sinkgeschwindigkeit durch die Temperatur der Steine bestimmt und
    3. c) die Austragsstelle in Abhängigkeit von der Temperatur verändert.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Brennstoffzufuhr zu den unteren Brennkammern kontinuierlich in Abhängigkeit von der Brenngastemperatur mit einer Abweichung von ±2,5°C regelt.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sollwerte für die Gasaustrittstemperatur in Abhängigkeit des im unteren Teil des Ofens ermittelten Brenngrades, verändert.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Austrag am Ofen durch einen von der Temperaturmessung (12) gesteuerten und in seiner Drehrichtung veränderbaren Austragsarm beeinflußt.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßstellen (12) unterhalb der unteren Brennkammern (4) vor Eintritt des Gases in den Umwälzgaskanal (5) in der Kalkschüttung liegen.






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