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EP-4308867-B1 - METHOD FOR FIRING CARBONATE-CONTAINING MATERIAL IN A SHAFT FURNACE

EP4308867B1EP 4308867 B1EP4308867 B1EP 4308867B1EP-4308867-B1

Inventors

  • PIRINGER, HANNES
  • BUCHER, PATRICK
  • Wallimann, Roger

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20220307

Claims (9)

  1. A process for burning in particular carbonate-containing material in a shaft kiln (1) having a shaft (2), wherein the material flows through a material inlet (3) into a preheating zone (21) for preheating the material, a burning zone (20) for burning the material and a cooling zone (22) for cooling the burned material, to a material outlet (40), wherein cooling air is admitted into the cooling zone (22), wherein the offgas is discharged from the preheating zone of the shaft (2) via an offgas outlet (19) and wherein the offgas discharged from the preheating zone of the shaft (2) via the offgas outlet (19) is conducted at least in part into the burning zone (20), characterized in that a circulating gas is circulated within the burning zone (20) so that a cocurrent burning zone (24) is formed within the burning zone (20) and wherein the circulating gas consists exclusively of the offgas from the cocurrent burning zone (24).
  2. The process as claimed in claim 1, wherein circulating gas is discharged from the burning zone (20) via a circulating gas outlet (18), fed to a circulating device (54), and introduced by the circulating device (54) into the burning zone (20) via a circulating gas inlet (17).
  3. The process as claimed in either of claims 1 and 2, wherein the circulating gas is accelerated in the direction of the circulating gas inlet (17) by means of an injector (57).
  4. The process as claimed in any of the preceding claims, wherein the offgas is at least in part conducted into the circulating device (54) and introduced together with the circulating gas into the burning zone (20).
  5. The process as claimed in any of the preceding claims, wherein the cooling air is discharged from the shaft (2) via a cooling gas takeoff device (29).
  6. The process as claimed in any of the preceding claims, wherein the offgas is fed to a heat exchanger (32, 35) before being introduced into the burning zone (20).
  7. Method according to one of claims 3 to 6, wherein the exhaust gas is introduced into the injector (57) together with the recirculation gas.
  8. Method according to one of the preceding claims, wherein the exhaust gas is heated to a temperature of 800°C to 1200°C, in particular 1100°C, by means of a heating device arranged between the exhaust gas outlet (19) and the combustion zone (20).
  9. Method according to one of the preceding claims, wherein the exhaust gas discharged via the exhaust gas outlet (19) is introduced into the combustion zone (20) via a gas inlet (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen und Verfahren zum Brennen von Kalkstein oder anderen Karbonaten, mit einem Schachtofen, der wenigstens eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist. Aus der CH 378 217 A ist ein Schachtofen zum kontinuierlichen Brennen von mineralischen Werkstoffen mit einer Brennzone und einer Kühlzone bekannt, wobei die Heißgase der Brennzone und die Brenngutkühlluft über einen im Übergangsbereich zwischen Brenn- und Kühlzone ausgebildeten Absaugraum abgeführt werden. Aus der DE 10 2010 060 866 B3 ist ein Kalkofen bekannt, der eine Brennzone aufweist, die mit ihrem unteren Ende in die Kühlzone des Schachtes hineinragt. Mit dieser Bauweise ist lediglich eine maximale Durchsatzleistung von 250t/d möglich. In der Kalkindustrie werden derzeit allerdings Kalkschachtöfen mit einer Durchsatzleistung von etwa 400 bis 800t/d gefordert. Des Weiteren ist Kalk mit einer hohen Reaktivität gewünscht, wobei gleichzeitig das entstehende Abgas eine hohe CO2-Konzentration aufweisen soll, um eine anschließende Sequestierung zu ermöglichen. DE 31 40 582 A1 beschreibt ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Brennen und Sintern von stückigem Gut in einem Schachtofen. Zur Herstellung von Branntkalk mit einer hohen Reaktivität bei gleichzeitiger Erzeugung eines Abgases mit einer hohen CO2-Konzentration entstehen bei bekannten Verfahren häufig Temperaturen, die sich in einem Bereich oberhalb von 1100°C befinden und so eine Herstellung von hochreaktivem Branntkalk verhindern. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Brennen und/oder Kalzinieren von stückigem Gut anzugeben, das auf möglichst energieeffiziente Weise die Herstellung von Branntkalk mit einer hohen Reaktivität bei gleichzeitiger CO2 Abscheidung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material in einem Schachtofen mit einem Schacht, wobei das Material durch einen Materialeinlass in eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des gebrannten Materials zu einem Materialauslass strömt, wobei Kühlluft in die Kühlzone eingelassen wird, wobei das Abgas über einen Abgasauslass aus der Vorwärmzone des Schachts ausgelassen wird und wobei das über den Abgasauslass aus der Vorwärmzone des Schachts ausgelassene Abgas zumindest teilweise in die Brennzone geleitet wird. Ein Umwälzgas wird innerhalb der Brennzone umgewälzt, sodass sich eine Gleichstrombrennzone innerhalb der Brennzone ausbildet, und wobei das Umwälzgas ausschließlich aus dem Abgas der Gleichstrombrennzone besteht. Ein Schachtofen zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material mit einem Schacht umfasst in Strömungsrichtung des Materials einen Materialeinlass, eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials, eine Kühlzone zum Kühlen des gebrannten Materials, und einen Materialauslass zum Auslassen des Materials aus dem Schachtofen. Der Schachtofen weist einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgas aus der Vorwärmzone des Schachts auf. Der Abgasauslass ist zur Rückführung des Abgases mit der Brennzone verbunden. Der Schachtofen weist eine Umwälzeinrichtung zum Umwälzen von Umwälzgas innerhalb der Brennzone und zur Erzeugung einer Gleichstrombrennzone innerhalb der Brennzone auf. Eine solche Umwälzeinrichtung bietet den Vorteil, dass innerhalb der Brennzone eine Gleichstrombrennzone ausgebildet wird, in welcher das zu brennende Material und das Gas in die gleiche Richtung, nämlich von oben nach unten, durch den Schacht strömen. Bei einer Umwälzung von Umwälzgas innerhalb eines Teils der Brennzone wird eine Kalzinierung des Material bei geringen Temperaturen von etwa 900°C bis 1100°C ermöglicht, wodurch das fertige Brenngut eine hohe Reaktivität erhält, wie sie beispielsweise für Anwendungen in Stahlwerken gefordert wird. Bei dem Umwälzgas handelt es sich vorzugsweise um Gas der Brennzone, insbesondere dem unteren, an die Kühlzone angrenzenden Bereich der Brennzone. Das Umwälzgas besteht im Wesentlichen aus CO2 und H2O, insbesondere, da kein Kühlgas aus der Kühlzone in die Brennzone gelangt. Vorzugsweise weist die Brennzone in Strömungsrichtung des Materials eine Gegenstrombrennzone und eine sich daran direkt anschließende Gleichstrombrennzone auf. Das Umwälzgas wird vorzugsweise ausschließlich der Gleichstrombrennzone entnommen und insbesondere ausschließlich der Gleichstrombrennzone wieder zugeführt. Das Umwälzgas besteht insbesondere ausschließlich aus Abgas der Gleichstrombrennzone. Die Umwälzeinrichtung ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie die Gleichstrombrennzone ausbildet. Bei dem zu brennenden Material handelt es sich beispielsweise um Kalkstein oder Dolomitstein insbesond