BE1029344B1

BE1029344B1 - Lime kiln system for burning carbonate rock and method of converting a PFR shaft kiln to a lime kiln system with a shaft kiln

Info

Publication number: BE1029344B1
Application number: BE20215327A
Authority: BE
Inventors: Patrick Bucher; Hannes Piringer; Roger Wallimann
Original assignee: Thyssenkrupp Ind Solutions Ag; Maerz Ofenbau; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-11-28
Also published as: BE1029344A1

Abstract

Die Erfindung umfasst ein Kalkofensystem (4) mit zumindest einem Schachtofen (1) zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, wobei das Kalkofensystem (4) zwei Schächte (2a,b) und einen Kanal (19), der sich zwischen den beiden Schächten (2a,b) erstreckt, umfasst und wobei der Schachtofen (1) genau einen der Schächte (2a,b) umfasst und der Schacht (2a,b) einen Materialeinlass (3) zum Einlassen von zu brennendem Material in den Schacht (2a,b) und in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials, eine Kühlzone (22) zum Kühlen des Materials und einen Materialauslass (40) zum Auslassen des Materials aus dem Schacht (2a,b) aufweist, wobei der Kanal (19) eine Verschlusseinrichtung (18) zum gastechnischen Verschließen des Kanals (19) aufweist, sodass ein Gasstrom zwischen den beiden Schächten (2a,b) durch den Kanal (19) mittels der Verschlusseinrichtung (18) verhindert wird. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Umbau eines Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofens mit zwei Schächten (2a,b), die über einen Kanal (19) gastechnisch miteinander verbunden sind, zu einem Kalkofensystem (4) mit zumindest einem Schachtofen (1) mit jeweils genau einem Schacht (2a,b), aufweisend zumindest den Schritt: - gasdichtes Verschließen des Kanals (19) mittels einer Verschlusseinrichtung (18).The invention comprises a lime kiln system (4) with at least one shaft kiln (1) for burning and cooling material such as carbonate rocks, the lime kiln system (4) having two shafts (2a,b) and a channel (19) extending between the two shafts (2a,b), and wherein the shaft furnace (1) comprises exactly one of the shafts (2a,b) and the shaft (2a,b) has a material inlet (3) for letting material to be burned into the shaft (2a ,b) and in the flow direction of the material a preheating zone (21) for preheating the material, a firing zone (20) for firing the material, a cooling zone (22) for cooling the material and a material outlet (40) for discharging the material from the shaft (2a,b), the duct (19) having a closure device (18) for gas-technical closure of the duct (19), so that a gas flow between the two shafts (2a,b) through the duct (19) by means of the closure device ( 18) is prevented. The invention also includes a method for converting a cocurrent/countercurrent regenerative shaft kiln with two shafts (2a,b), which are gas-connected to one another via a duct (19), into a lime kiln system (4) with at least one shaft kiln (1). each with exactly one shaft (2a,b), having at least the following step: - gas-tight sealing of the channel (19) by means of a sealing device (18).

Description

' BE2021/5327 Kalkofensystem zum Brennen von Karbonatgestein und Verfahren zum Umbau eines GGR-Schachtofens in ein Kalkofensystem mit einem Schachtofen Die Erfindung betrifft ein Kalkofensystem mit zumindest einem Schachtofen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Umbau eines Gleichstrom-Gegenstrom- Regenerativ-Schachtofens (GGR-Schachtofen) in ein Kalkofensystem mit zumindest einem Schachtofen mit genau einem Schacht. Das Brennen von Karbonatgestein in einem GGR-Schachtofen ist seit etwa 60 Jahren bekannt. Ein derartiger, beispielsweise aus der WO 2011/072894 A1 bekannter GGR- Schachtofen weist zwei vertikale, parallele Schächte auf, die zyklisch arbeiten, wobei nur in einem Schacht, dem jeweiligen Brennschacht, gebrannt wird, während der andere Schacht als Regenerativschacht arbeitet. Dem Brennschacht werden Oxidationsgas im Gleichstrom mit dem Material und Brennstoff zugeführt, wobei die dabei entstehenden heißen Abgase zusammen mit der von unten zugeführten, erwärmten Kühlluft über den Überstromkanal in den Abgasschacht geleitet werden, wo die Abgase im Gegenstrom zum Material nach oben abgeleitet werden und das Material dabei vorwärmen. Das Material wird üblicherweise von oben zusammen mit dem Oxidationsgas in den Schacht aufgegeben, wobei Brennstoffe in der Brennzone eingedüst werden.BE2021/5327 Lime kiln system for burning carbonate rock and method for converting a PFR shaft kiln into a lime kiln system with a shaft kiln The invention relates to a lime kiln system with at least one shaft kiln. The invention also relates to a method for converting a cocurrent-countercurrent regenerative shaft kiln (PFR shaft kiln) into a lime kiln system with at least one shaft kiln with exactly one shaft. The firing of carbonate rock in a PFR shaft kiln has been known for about 60 years. Such a PFR shaft furnace, known for example from WO 2011/072894 A1, has two vertical, parallel shafts that work cyclically, only one shaft, the respective combustion shaft, being burned while the other shaft works as a regenerative shaft. The combustion shaft is supplied with oxidizing gas in cocurrent with the material and fuel, with the resulting hot exhaust gases being conducted together with the heated cooling air supplied from below via the overflow channel into the exhaust shaft, where the exhaust gases are discharged upwards in countercurrent to the material and the preheat the material. The material is usually fed into the shaft from above together with the oxidizing gas, with fuel being injected into the combustion zone.

Das zu brennende Material passiert üblicherweise in jedem Schacht eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine sich daran anschließende Brennzone, in der das Material gebrannt wird und eine sich daran anschließende Kühlzone, in der Kühlluft dem heißen Material zugeführt wird.In each shaft, the material to be burned usually passes through a preheating zone for preheating the material, a subsequent firing zone in which the material is burned and a subsequent cooling zone in which cooling air is supplied to the hot material.

Zukünftig wird gefordert, die CO2-Emission in die Atmosphäre zu verringern und vorzugsweise vollständig zu vermeiden. Beim Kalzinieren von Kalk in herkömmlichen Kalkschachtöfen entsteht pro Tonne Kalk etwa 1 Tonne CO2 welches mit dem Abgas in die Atmosphäre gelangt. Zukünftig soll das Abgas nicht mehr in die Atmosphäre abgelassen sondern einer anderen Verwendung zugeführt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, zukünftig aus dem CO2 des Abgases Methan oder Methanol herzustellen oder alternativ das CO2 zu sequestrieren. Bisher betrugen die CO2-Konzentrationen im Abgas etwa 20 bis 25 Volumenprozent. Davon ausgehend ist eine nachgeschalteteIn the future, there will be a demand to reduce and preferably completely avoid CO2 emissions into the atmosphere. When lime is calcined in conventional lime shaft kilns, about 1 ton of CO2 is produced per ton of lime, which is released into the atmosphere with the exhaust gas. In the future, the exhaust gas will no longer be released into the atmosphere but will be used for another purpose. One possibility is to produce methane or methanol from the CO2 in the exhaust gas in the future, or alternatively to sequester the CO2. So far, the CO2 concentrations in the exhaust gas have been around 20 to 25 percent by volume. Starting from this is a downstream

Anlage zur Herstellung von Methan oder Methanol oder eine alternative Sequestrierung sehr teuer, da das CO2 mittels einer Aminwäsche abtrennt werden müsste. Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schachtofen zum Brennen von Karbonatgestein anzugeben, mit welchem Kalk auf einfache Weise herstellbar ist, wobei gleichzeitig eine sehr hohe CO2-Konzentration im Abgas erreicht wird, sodass eine CO2-Abscheidung aus dem Abgas zu möglichst geringen Kosten ermöglicht wird Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Plant for the production of methane or methanol or an alternative sequestration very expensive, since the CO2 would have to be separated by means of an amine scrubbing. Based on this, it is the object of the present invention to specify a shaft furnace for burning carbonate rock, with which lime can be produced in a simple manner, while at the same time a very high CO2 concentration is achieved in the exhaust gas, so that CO2 separation from the exhaust gas is as low as possible This object is achieved according to the invention by a device having the features of independent device claim 1 and by a method having the features of independent method claim 10 . Advantageous developments result from the dependent claims.

Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung ein Kalkofensystem mit zumindest einem Schachtofen zum Brennen und Kühlen von Material, wie Karbonatgesteinen, wobei das Kalkofensystem zwei Schächte und einen Kanal, der sich zwischen den beiden Schächten erstreckt, umfasst. Der Schachtofen umfasst genau einen der Schächte des Kalkofensystems, wobei der Schacht einen Materialeinlass zum Einlassen von zu brennendem Material in den Schacht und in Strömungsrichtung des Materials eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials, eine Kühlzone zum Kühlen des Materials und einen Materialauslass zum Auslassen des Materials aus dem Schacht aufweist. Der Kanal weist eine Verschlusseinrichtung zum gastechnischen Verschließen des Kanals auf, sodass ein Gasstrom zwischen den beiden Schächten durch den Kanal mittels der Verschlusseinrichtung verhindert wird.According to a first aspect, the invention comprises a lime kiln system having at least one shaft kiln for burning and cooling material such as carbonate rocks, the lime kiln system comprising two shafts and a duct extending between the two shafts. The shaft kiln comprises exactly one of the shafts of the lime kiln system, the shaft having a material inlet for admitting material to be burned into the shaft and, in the direction of flow of the material, a preheating zone for preheating the material, a firing zone for burning the material, a cooling zone for cooling the material and has a material outlet for discharging the material from the chute. The duct has a closure device for gas-technical closure of the duct, so that a gas flow between the two shafts through the duct is prevented by means of the closure device.

Bei dem zu brennenden Material handelt es sich vorzugsweise um Kalkstein oder Dolomitstein mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, hôchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Bei dem Kühlgas handelt es sich beispielsweise um Luft.The material to be burned is preferably limestone or dolomite with a grain size of 10 to 200 mm, preferably 15 to 120 mm, most preferably 30 to 100 mm. The cooling gas is air, for example.

Bei dem Kalkofensystem handelt es sich vorzugsweise um einen als Gleichstrom- Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen betreibbaren Schachtofen, wobei der Kanal zurThe lime kiln system is preferably a shaft kiln that can be operated as a co-current countercurrent regenerative shaft kiln, the channel to the

Verbindung der Schächte, insbesondere der Brennzonen der Schächte, verschlossen wurde. Das Kalkofensystem weist zumindest einen Schachtofen auf. Beispielsweise weist das Schachtofensystem zwei Schachtöfen auf, die jeweils genau einen der Schächte des Kalkofensystems umfassen. Die Schachtöfen sind vorzugsweise 5 gastechnisch voneinander getrennt und insbesondere getrennt voneinander zum Brennen von Material betreibbar. Der Schacht des zumindest einen Schachtofen des Kalkofensystems weist vorzugsweise einen Materialeinlass zum Einlassen von zu brennendem Material in den Schacht auf, wobei sich der Materialeinlass insbesondere am oberen Ende des Schachts befindet, sodass das Material schwerkraftbedingt in den Schacht fällt. Der Materialeinlass und/ oder der Materialauslass ist/sind insbesondere als Schleuse zum Einlassen und/ oder Auslassen von Material in den Schachtofen ausgebildet. Ein als Schleuse ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Vorzugsweise ist die Schleuse derart ausgebildet, dass sie den Schacht luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.Connection of the shafts, in particular the combustion zones of the shafts, was closed. The lime kiln system has at least one shaft kiln. For example, the shaft kiln system has two shaft kilns, each of which includes exactly one of the shafts of the lime kiln system. The shaft furnaces are preferably separated from one another in terms of gas technology and, in particular, can be operated separately from one another for burning material. The shaft of the at least one shaft kiln of the lime kiln system preferably has a material inlet for letting material to be burned into the shaft, the material inlet being located in particular at the upper end of the shaft so that the material falls into the shaft under the force of gravity. The material inlet and/or the material outlet is/are designed in particular as a lock for letting in and/or letting out material into the shaft furnace. A material inlet designed as a lock is preferably designed in such a way that only the raw material to be burned gets into the shaft, but not the ambient air. The lock is preferably designed in such a way that it seals the shaft airtight against the environment and allows solids, such as the material to be burned, to enter the shaft.

In Strömungsrichtung des Materials durchströmt das Material im Anschluss an den Materialeinlass eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials auf eine Temperatur von beispielsweise etwa 600°C bis 800°C. Die Brennzone schließt sich vorzugsweise direkt an die Vorwärmzone an und dient dem Brennen des Materials, wobei dieses vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 900°C bis 1600°C erhitzt wird. Die Kühlzone schließt sich vorzugsweise direkt an die Brennzone an und dient der Kühlung des gebrannten Materials auf eine Temperatur von beispielsweise 100 °C. Der Materialauslass ist beispielsweise in einem sich an die Kühlzone anschließenden Auslasstrichter angeordnet, wobei der Materialauslass beispielsweise einen Drehteller oder Schubtische aufweist zum Austragen von Material aus der Kühlzone in den Auslasstrichter. Das Kühlgas wird vorzugsweise über einen Kühlgaseinlass in die Kühlzone des Schachtofens einblasen. Der Kühlgaseinlass ist vorzugsweise in der Kühlzone, insbesondere unterhalb des Drehtellers, angeordnet.In the flow direction of the material, following the material inlet, the material flows through a preheating zone for preheating the material to a temperature of, for example, approximately 600°C to 800°C. The firing zone is preferably directly connected to the preheating zone and is used for firing the material, which is preferably heated to a temperature of approximately 900°C to 1600°C. The cooling zone is preferably directly connected to the firing zone and is used to cool the fired material to a temperature of 100° C., for example. The material outlet is arranged, for example, in an outlet hopper adjoining the cooling zone, with the material outlet having, for example, a turntable or pusher tables for discharging material from the cooling zone into the outlet hopper. The cooling gas is preferably blown into the cooling zone of the shaft furnace via a cooling gas inlet. The cooling gas inlet is preferably arranged in the cooling zone, in particular below the turntable.

‘ BE2021/5327 In der Brennzone des Schachts sind vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennern, insbesondere Brennerlanzen, angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Schacht eine Mehrzahl von Seitenbrennern aufweist, die sich durch die Schachtwand in die Brennzone erstrecken. Die Seitenbrenner sind vorzugsweise als Brennerlanzen und Insbesondere rohrfôrmig ausgebildet. Sie dienen dem Leiten von Brennstoff und vorzugsweise einem Oxidationsmittel, welches zusammen mit Abgas in die Brennzone eingebracht wird. Die Verschlusseinrichtung erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Querschnitt des Kanals. Das gastechnische Verschließen des Kanals mittels einer Verschlusseirichtung ermöglicht das getrennte Betreiben der beiden Schächte des Kalkofensystems. Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst die Verschlusseinrichtung eine Mauer oder ein Stahlblech. Die Mauer weist vorzugsweise feuerfeste Steine auf. Das Stahlblech weist vorzugsweise eine feuerfeste Beschichtung und/oder eine feuerfeste Verkleidung auf und bei Bedarf eine Kühleinrichtung auf. Die Verschlusseinrichtung wird vorzugsweise fest in den Kanal eingebaut. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Verschlusseinrichtung lösbar in den Kanal eingebaut wird, sodass eine gastechnische Verbindung der Schächte über den Kanal bei Bedarf möglich ist. Die Verschlusseinrichtung ist beispielsweise mittig in dem Kanal angeordnet. Der Kanal weist beispielsweise eine Mehrzahl von Verschlusseinrichtungen auf, die in dem Kanal angeordnet sind. Beispielsweise ist jeweils eine Verschlusseinrichtung an jedem Ende des Kanals vor dem Einlass in den jeweiligen Schacht angeordnet.' BE2021/5327 A plurality of burners, in particular burner lances, are preferably arranged in the combustion zone of the shaft. It is also conceivable that the shaft has a plurality of side burners that extend through the shaft wall into the combustion zone. The side burners are preferably designed as burner lances and in particular are tubular. They serve to conduct fuel and preferably an oxidizing agent which is introduced into the combustion zone together with exhaust gas. The closure device preferably extends over the entire cross section of the channel. The gas-technical closure of the channel by means of a closure device enables the separate operation of the two shafts of the lime kiln system. According to a first embodiment, the closing device comprises a wall or a steel sheet. The wall preferably has refractory bricks. The steel sheet preferably has a refractory coating and/or a refractory lining and, if required, a cooling device. The closure device is preferably permanently installed in the channel. It is also conceivable for the closure device to be releasably installed in the duct, so that a gas-related connection of the shafts via the duct is possible if required. The closure device is arranged, for example, centrally in the channel. The duct has, for example, a plurality of closure devices which are arranged in the duct. For example, a closure device is arranged at each end of the channel in front of the inlet into the respective shaft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schachtofen einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgas aus dem Schacht auf, und wobei der Abgasauslass zur Rückführung des Abgases mit der Brennzone des jeweiligen Schachts verbunden ist. Der Abgasauslass ist vorzugsweise ein dem oberen Bereich des Schachts, insbesondere in der Vorwärmzone oder in dem oberen Bereich der Brennzone angeordnet. Das ausgelassene Abgas wird vorzugsweise dem Schacht, aus dem es abgezogen wurde, wieder zugeführt. Vorzugsweise wird lediglich ein Teil des aus dem Schacht ausgelassenen Abgases dem Schacht wieder zugeführt. Ein anderer Teil des aus dem Schacht ausgelassenen Abgases wird beispielsweise einer weiteren Behandlung, wieAccording to a further embodiment, the shaft furnace has an exhaust gas outlet for discharging exhaust gas from the shaft, and wherein the exhaust gas outlet for recirculating the exhaust gas is connected to the combustion zone of the respective shaft. The exhaust gas outlet is preferably arranged in the upper area of the shaft, in particular in the preheating zone or in the upper area of the combustion zone. The discharged flue gas is preferably returned to the stack from which it was withdrawn. Preferably, only part of the flue gas discharged from the stack is returned to the stack. For example, another part of the flue gas discharged from the stack is subjected to further treatment, such as

) BE2021/5327 einer Sequestrierung, zugeführt. Das Abgas besteht vorzugsweise aus CO2 und optional H20.) BE2021/5327 to a sequestration. The exhaust gas preferably consists of CO2 and optionally H2O.

Die Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel ermôglicht es ein Prozessgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% bezogen auf trockenes Gas herzustellen. Zur Vermeidung von zu hohen Verbrennungstemperaturen wird den Brennern zusätzlich Ofenabgas zugeführt. Bei einem Prozessabgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% ist es môglich, dieses kostengünstig e für die Erzeugung von Methanol oder Methan oder alternativ für eine Sequestrierung zu verwenden. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen Schachtofen auch Abgas mit weniger CO2-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 35% für die Zuckerherstellung oder 30% für die Herstellung von gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schacht eine Kühlgasabzugseinrichtung zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht auf. Vorzugsweise weist die Kühlgasabzugseinrichtung eine Mehrzahl von Kühlgasauslässen zum Auslassen des Kühlgases aus dem Schacht auf, die vorzugsweise jeweils oder zusammen in einer Kühlgasabzugsleitung zum Leiten des Kühlgases münden. Das Kühlgas wird vorzugsweise in die Kühlzone des Schachts über einen Kühlgaseinlass eingelassen und vorzugsweise vollständig über die Kühlgasabzugseinrichtung aus dem Schacht ausgelassen, sodass insbesondere kein Kühlgas von der Kühlzone in die Brennzone oder die Vorwärmzone gelangt. Beispielsweise wird der Gehalt an Sauerstoff und/oder CO, in dem Abgas und/ oder des Kühlgases ermittelt, wobei die Menge an dem Schacht zugeführtem Oxidationsmittel und/ oder die Menge an über die Kühlgasabzugseinrichtung aus der Kühlzone des Schachts ausgelassenem Kühlgas geregelt wird. Der Schachtofen weist vorzugsweise eine Gasanalyseeinrichtung zur Ermittlung des Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalts in dem Abgas und/ oder Kühlgas auf. Die Gasanalyseeinrichtung ist beispielsweise in der Abgasleitung angeordnet. Optional oder zusätzlich ist eine Gasanalyseeinrichtung in der Kühlgasabzugsleitung, insbesondere stromabwärts des Wärmetauschers und beispielsweise des Filters angeordnet. Die Gasanalyseeinrichtung ist insbesondere mit einer Regelungseinrichtung zur ÜbermittlungThe use of oxygen as an oxidizing agent makes it possible to produce a process gas with a CO2 content of more than 90% based on dry gas. Furnace exhaust gas is also fed to the burners to avoid excessively high combustion temperatures. In the case of a process off-gas with a CO2 content of more than 90%, it is possible to use this inexpensively for the production of methanol or methane or alternatively for sequestration. Alternatively, exhaust gas with a lower CO2 content, for example 45% for soda production or 35% for sugar production or 30% for the production of precipitated calcium carbonate, can also be generated with the shaft furnace described above. According to a further embodiment, the shaft has a cooling gas extraction device for letting out cooling gas from the shaft. The cooling gas discharge device preferably has a plurality of cooling gas outlets for discharging the cooling gas from the shaft, which preferably each or together open into a cooling gas discharge line for conducting the cooling gas. The cooling gas is preferably admitted into the cooling zone of the shaft via a cooling gas inlet and preferably completely discharged from the shaft via the cooling gas discharge device, so that in particular no cooling gas reaches the combustion zone or the preheating zone from the cooling zone. For example, the content of oxygen and/or CO in the waste gas and/or the cooling gas is determined, with the amount of oxidizing agent supplied to the shaft and/or the amount of cooling gas being discharged from the cooling zone of the shaft being controlled by the cooling gas extraction device. The shaft furnace preferably has a gas analysis device for determining the oxygen and/or CO 2 content in the exhaust gas and/or cooling gas. The gas analysis device is arranged, for example, in the exhaust gas line. A gas analysis device is optionally or additionally arranged in the cooling gas discharge line, in particular downstream of the heat exchanger and, for example, of the filter. The gas analysis device is in particular equipped with a control device for transmission

° BE2021/5327 des ermittelten Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalts des Abgases und/ oder des Kühlgases verbunden.° BE2021/5327 of the determined oxygen and/or CO2 content of the exhaust gas and/or the cooling gas.

Die Oxidationsmittelleitung weist vorzugsweise ein Regelorgan auf, wie beispielsweise ein Ventil oder eine Klappe, über das die Menge an Oxidationsmittel in den Schacht einstellbar ist. Das Regelorgan ist vorzugsweise mit der Regeleinrichtung verbunden, wobei die Regeleinrichtung insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie die Menge an Oxidationsmittel in den Schacht in Abhängigkeit des mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalts des Abgases regelt. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die den mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalt mit einem jeweiligen vorabbestimmten Grenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung des ermittelten Wertes von dem Grenzwert oder Grenzbereich, die Menge an Oxidationsmittel in den Schacht erhöht oder verringert.The oxidizing agent line preferably has a control element, such as a valve or a flap, via which the amount of oxidizing agent in the shaft can be adjusted. The control element is preferably connected to the control device, the control device being designed in particular in such a way that it regulates the amount of oxidizing agent in the shaft depending on the oxygen and/or CO 2 content of the exhaust gas determined by the gas analysis device. The control device is preferably designed in such a way that it compares the oxygen and/or CO content determined by means of the gas analysis device with a respective predetermined limit value or limit range and, if the determined value deviates from the limit value or limit range, the quantity of oxidizing agent in increases or decreases the shaft.

Die Regelung dient insbesondere einer vollständigen Verbrennung des Brennstoffes, der über die Brennstoffleitung dem Schachtofen zugeführt wird. Ein unerwünscht hoher Sauerstoffanteil in der Abgasleitung wird damit verhindert. Zur Kontrolle des gewünschten CO»-Gehalts in der Abgasleitung, wird der CO»-Gehalt ebenfalls gemessen. Die Kühlgasabzugsleitung weist vorzugsweise ein Regelorgan auf, wie beispielsweise ein Ventil oder eine Klappe, über das die Menge an über die Kühlgasabzugseinrichtung abzuführendem Kühlgas einstellbar ist. Das Regelorgan ist vorzugsweise mit der Regeleinrichtung verbunden, wobei die Regeleinrichtung insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie die Menge an über die Kühlgasabzugseinrichtung abgeführtem Kühlgas in Abhängigkeit des mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalts des Kühlgases regelt. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die den mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den CO,-Gehalt mit einem jeweiligen vorabbestimmten Grenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung des ermittelten Wertes von dem Grenzwert oder Grenzbereich, die Menge über die Kühlgasabzugseinrichtung abzuführendem Kühlgas erhöht oder verringert.The control is used in particular for complete combustion of the fuel that is fed to the shaft furnace via the fuel line. This prevents an undesirably high proportion of oxygen in the exhaust pipe. The CO» content is also measured to check the desired CO» content in the flue gas pipe. The cooling gas discharge line preferably has a regulating element, such as a valve or a flap, via which the quantity of cooling gas to be discharged via the cooling gas discharge device can be adjusted. The control element is preferably connected to the control device, with the control device being designed in particular in such a way that it regulates the quantity of cooling gas discharged via the cooling gas extraction device as a function of the oxygen and/or the CO2 content of the cooling gas determined by the gas analysis device. The control device is preferably designed in such a way that it compares the oxygen and/or CO content determined by means of the gas analysis device with a respective predetermined limit value or limit range and, if the determined value deviates from the limit value or limit range, the quantity via the cooling gas extraction device increased or decreased cooling gas to be discharged.

' BE2021/5327 Die Regelung dient insbesondere einem möglichst vollständigen Abzug des Kühlgases aus dem Schachtofen bei einem gleichzeitig möglichst geringen oder vorzugsweise keinem CO: in der Kühlgasabzugsleitung.' BE2021/5327 The control is used in particular to ensure that the cooling gas is removed as completely as possible from the shaft furnace while at the same time having as little or preferably no CO as possible in the cooling gas removal line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühlluftabzugseinrichtung einen materialfreien Raum innerhalb der Kühlzone. Der materialfreie Raum ist beispielsweise als Innenzylinder oder Ringraum innerhalb der Kühlzone ausgebildet. Der Innenzylinder ist beispielsweise zentral innerhalb des Schachtes angeordnet und erstreckt sich vorzugsweise von der Kühlzone in die Brennzone und optional in die Vorwärmzone hinein, sodass die Kühlzone, die Brennzone und optional zumindest ein Teil der Vorwärmzone als Ringschacht ausgebildet sind. Diese Bauweise erleichtert es, die eingebrachte Wärme aus den Seitenbrennern gleichmäßig über den Schachtquerschnitt zu verteilen.According to a further embodiment, the cooling air extraction device comprises a material-free space within the cooling zone. The material-free space is designed, for example, as an inner cylinder or annular space within the cooling zone. The inner cylinder is arranged centrally within the shaft, for example, and preferably extends from the cooling zone into the firing zone and optionally into the preheating zone, so that the cooling zone, the firing zone and optionally at least part of the preheating zone are designed as an annular shaft. This construction makes it easier to distribute the heat from the side burners evenly over the cross-section of the shaft.

Der Innenzylinder weist vorzugsweise einen sich durch diesen erstreckenden Kühlkanal zum Leiten von Kühlluft durch den Innenzylinder auf. Die Kühlgasabzugseinrichtung umfasst beispielsweise zumindest einen Teil des mittels der Verschlusseinrichtung verschlossenen Kanals, wobei der Kühlgasauslass zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des verschlossenen Kanals angeordnet ist.The inner cylinder preferably has a cooling duct extending therethrough for directing cooling air through the inner cylinder. The cooling gas extraction device comprises, for example, at least part of the channel closed by means of the closing device, the cooling gas outlet being arranged at least partially or completely within the closed channel.

Die Kühlgasabzugseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie das gesamte Kühlgas aus dem Schacht auslässt, sodass vorzugsweise kein Kühlgas in die Brennzone gelangt. Insbesondere ist die Kühlgasabzugseinrichtung mit einem Regelorgan, wie einer Klappe oder einem Ventil, zur Einstellung der Menge an abzuziehendem Kühlgas verbunden.The cooling gas extraction device is preferably designed in such a way that it discharges all of the cooling gas from the shaft, so that preferably no cooling gas enters the combustion zone. In particular, the cooling gas extraction device is connected to a control element, such as a flap or a valve, for adjusting the amount of cooling gas to be extracted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Abgasauslass und der Brennzone ein Wärmetauscher zum Erwärmen des Abgases angeordnet. Bei dem Wärmetaucher handelt es sich beispielsweise um einen Gegenstrom-Wärmetauscher, wobei das Abgas im Gegenstrom zu einem weiteren Gas- oder Fluidstrom erwärmt wird. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er das Abgas insbesondere auf eine Temperatur von 400°C bis 800°C, vorzugsweise 600°C, erhitzt.According to a further embodiment, a heat exchanger for heating the exhaust gas is arranged between the exhaust gas outlet and the combustion zone. The heat exchanger is, for example, a countercurrent heat exchanger, with the exhaust gas being heated in countercurrent to a further gas or fluid flow. The heat exchanger is preferably designed in such a way that it heats the exhaust gas in particular to a temperature of 400°C to 800°C, preferably 600°C.

° BE2021/5327 Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Schacht als Ringschacht ausgebildet und weist einen zentralen Verdrängungskörper auf, der sich von der Kühlzone in die Brennzone erstreckt. Der Verdrängungskörper ist beispielweise als Innenzylinder ausgebildet und weist vorzugsweise einen Kühlluftkanal auf, der sich zentral in vertikaler Richtung durch den Verdrängungskörper erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich der Verdrängungskörper von der Kühlzone in die Brennzone und optional in die Vorwärmzone hinein, sodass die Kühlzone, die Brennzone und optional zumindest ein Teil der Vorwärmzone als Ringschacht ausgebildet sind. Ein Ringschacht ermöglicht eine gleichmäBige Verteilung und thermische Behandlung des Materials.° BE2021/5327 According to a further embodiment, the shaft is designed as an annular shaft and has a central displacement body which extends from the cooling zone into the combustion zone. The displacement body is designed, for example, as an inner cylinder and preferably has a cooling air channel that extends centrally through the displacement body in the vertical direction. The displacement body preferably extends from the cooling zone into the firing zone and optionally into the preheating zone, so that the cooling zone, the firing zone and optionally at least part of the preheating zone are designed as an annular shaft. A ring chute enables even distribution and thermal treatment of the material.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist innerhalb der Brennzone eine Gleichstrombrennzone ausgebildet. Innerhalb der Gleichstrombrennzone strômt das Gas vorzugsweise in gleicher Richtung zu der Materialströmung durch die Brennzone des Schachts. Zusätzlich zu der Gleichstrombrennzone wird innerhalb der Brennzone vorzugsweise eine Gegenstrombrennzone ausgebildet. In der Gegenstrombrennzone strömt das Material vorzugsweise entgegen der Gasströmung durch den Schacht. Die Gegenstrombrennzone bildet sich insbesondere oberhalb der Gleichstrombrennzone und vorzugsweise oberhalb der Brenner der Brennzone aus.According to a further embodiment, a direct current combustion zone is formed within the combustion zone. Within the co-current burn zone, the gas preferably flows in the same direction as the material flow through the burn zone of the stack. In addition to the cocurrent firing zone, a countercurrent firing zone is preferably formed within the firing zone. In the countercurrent combustion zone, the material preferably flows through the stack counter to the gas flow. The countercurrent combustion zone is formed in particular above the cocurrent combustion zone and preferably above the burners of the combustion zone.

Innerhalb des Schachts wird beispielsweise ein Überdruck eingestellt. Der Überdruck beträgt beispielsweise etwa 300 mbar. Zur Erzeugung des Überdrucks wird vorzugsweise Kühlgas und das rezierkulierte Abgas über einen oder mehrere Ventilatoren oder Verdichter in den Schacht eingeblasen.An overpressure is set inside the shaft, for example. The overpressure is, for example, about 300 mbar. To generate the overpressure, cooling gas and the recirculated exhaust gas are preferably blown into the shaft via one or more fans or compressors.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schachtofen eine Oxidationsmittelleitung zur Leitung von Oxidationsmittel, insbesondere sauerstoffreichem Gas, in die Brennzone auf. Die Oxidationsmittelleitung ist vorzugsweise mit einer sich an den Abgasauslass anschließenden Abgasleitung verbunden, sodass das Oxidationsmittel zusammen mit dem Abgas in die Brennzone eingeleitet wird.According to a further embodiment, the shaft furnace has an oxidizing agent line for conducting oxidizing agent, in particular oxygen-rich gas, into the combustion zone. The oxidizing agent line is preferably connected to an exhaust gas line which is connected to the exhaust gas outlet, so that the oxidizing agent is introduced into the combustion zone together with the exhaust gas.

Vorzugsweise sind die Abgasleitung und die Oxidationsmittelleitung mit den Brennerlanzen zur Leitung des Abgases und des Oxidationsmittels zu den Brennerlanzen verbunden. Beispielsweise weist die Brennzone einen Oxidationsmitteleinlass auf, der mit der Oxidationsmittelleitung verbunden ist, sodass das Abgas und das OxidationsmittelPreferably, the off-gas line and the oxidant line are connected to the burner lances for directing the off-gas and oxidant to the burner lances. For example, the combustion zone has an oxidant inlet connected to the oxidant line so that the exhaust gas and the oxidant

) BE2021/5327 getrennt voneinander in die Brennzone eingeleitet werden. Bei dem Oxidationsmittel handelt es sich beispielswiese um reinen Sauerstoff oder um sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 70 bis 95%, vorzugsweise 90%. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Umbau eines Gleichstrom-Gegenstrom- Regenerativ-Schachtofens mit zwei Schächten, die über einen Kanal gastechnisch miteinander verbunden sind, zu einem Kalkofensystem mit zumindest einem Schachtofen mit jeweils genau einem Schacht. Das Verfahren weist zumindest den Schritt des gasdichten Verschließens des Kanals mittels einer Verschlusseinrichtung auf. Die mit Bezug auf das Kalkofensystem beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile treffen in verfahrensgemäßer Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zum Umbau eines Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofens zu. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verschließen des Kanals das Mauern einer Steinmauer oder das Einsetzen eines Stahlblechs. Beispielsweise wird der Kanal zumindest teilweise entfernt.) BE2021/5327 are introduced separately into the combustion zone. The oxidizing agent is, for example, pure oxygen or an oxygen-rich gas with an oxygen content of at least 70 to 95%, preferably 90%. The invention also includes a method for converting a cocurrent countercurrent regenerative shaft kiln with two shafts, which are gas-connected to one another via a duct, to form a lime kiln system with at least one shaft kiln, each with exactly one shaft. The method has at least the step of sealing the channel in a gas-tight manner by means of a sealing device. The embodiments and advantages described with reference to the lime kiln system also apply in accordance with the method to the method for converting a cocurrent/countercurrent regenerative shaft kiln. According to one embodiment, the closing of the channel comprises laying a stone wall or inserting a steel sheet. For example, the channel is at least partially removed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in zumindest einem Schacht eine Kühlgasabzugseinrichtung angeordnet, wobei die Kühlgasabzugseinrichtung zumindest einen materialfreien Raum und einen Kühlgasauslass zum Auslassen von Kühlgas aus dem jeweiligen Schacht aufweist.According to a further embodiment, a cooling gas extraction device is arranged in at least one shaft, the cooling gas extraction device having at least one material-free space and a cooling gas outlet for discharging cooling gas from the respective shaft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in zumindest einem Schacht ein Abgasauslass zum Auslass von Abgas aus dem jeweiligen Schacht ausgebildet. Der Abgasauslass wird vorzugsweise an dem oberen Ende innerhalb der Vorwärmzone des Schachts ausgebildet.According to a further embodiment, an exhaust gas outlet for discharging exhaust gas from the respective shaft is formed in at least one shaft. The flue gas outlet is preferably formed at the top end within the preheating zone of the stack.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Abgasauslass des Schachts mit der Brennzone des jeweiligen Schachts gastechnisch verbunden.According to a further embodiment, the exhaust gas outlet of the shaft is gas-connected to the combustion zone of the respective shaft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Abgasauslass in Strömungsrichtung des Abgases vor der Brennzone mit einem Wärmetauscher verbunden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Kühlgasauslass der Kühlgasabzugseinrichtung mit dem Wärmetauscher gastechnisch verbunden, sodass das Kühlgas zur Erwärmung des Abgases und im Gegenstrom zu diesem durch den Wärmetauscher strömbar ist. Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Fig. 1a zeigt eine schematische Darstellung eines Kalkofensystems mit einem Schachtofen in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1b bis 1e zeigen jeweils schematische Darstellungen des Kalkofensystems der Fig. 1a in Querschnittsansichten an den in Fig. 1a markierten Schnittebenen.According to a further embodiment, the exhaust gas outlet is connected to a heat exchanger upstream of the combustion zone in the flow direction of the exhaust gas. According to a further embodiment, the cooling gas outlet of the cooling gas extraction device is gas-technically connected to the heat exchanger, so that the cooling gas can flow through the heat exchanger to heat the exhaust gas and countercurrently to it. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the attached figures. 1a shows a schematic representation of a lime kiln system with a shaft kiln in a sectional view according to an exemplary embodiment. 1b to 1e each show schematic representations of the lime kiln system of FIG. 1a in cross-sectional views at the sectional planes marked in FIG. 1a.

Fig. 2a, b zeigt eine schematische Darstellung eines Kalkofensystems mit einem Schachtofen in zwei Längsschnittansichten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Fig. 2c bis 2e zeigen jeweils schematische Darstellungen des Kalkofens der Fig. 2a und b in Querschnittsansichten an den in Fig. 2a markierten Schnittebenen. Fig. 1a zeigt ein Kalkofensystem 4 mit einem Schachtofen 1, wobei das Kalkofensystem 4 zwei parallele und vertikal ausgerichtete Schächte 2a,b umfasst. Die Schächte 2a,b des Kalkofensystem 4 sind beispielhaft unterschiedlich ausgebildet. Das Kalkofensystem 4 weist in dem Ausführungsbeispiel einen Schachtofen 1 auf, der den rechten Schacht 2b umfasst. Der Schachtofen 1 weist genau einen Schacht 2b auf. Es ist allerdings ebenfalls denkbar, dass das Kalkofensystem 4 zwei Schachtöfen umfasst, die jeweils genau einen der Schächte 2a,b aufweisen. Die Schächte 2a,b können im Wesentlichen identisch aufgebaut sein. Bei dem Kalkofensystem 4 handelt es sich um einen umgerüsteten Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen (GGR-Schachtofen). Das Kalkofensystem 4 der Fig. 1a ist ein ehemals als GGR-Schachtofen betriebener Ofen, der zu einem Kalkofensystem 4 mit beispielhaft einem Schachtofen 1 mit genau einem Schacht 2b umgebaut ist, wobei der Schachtofen 1 den rechten Schacht 2b des ehemaligen GGR-Schachtofens umfasst. Es ist ebenfalls denkbar, dass der GGR- Schachtofen zu einem Kalkofensystem 4 mit zwei Schachtöfen 1 umgerüstet wird, die Jeweils genau einen der Schächte 2a,b umfassen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist lediglich der rechte Schacht 2b umgerüstet und als Teil des Schachtofens 1 betreibbar, wobei der linke Schacht 2a beispielhaft einem Schacht 2a eines GGR-Schachtofens entspricht. Es ist ebenfalls denkbar, dass beide Schächte 2a,b umgerüstet sind und dem rechten Schacht 2b entsprechen.2a, b shows a schematic representation of a lime kiln system with a shaft kiln in two longitudinal sectional views according to a further embodiment. 2c to 2e each show schematic representations of the lime kiln of FIGS. 2a and b in cross-sectional views at the sectional planes marked in FIG. 2a. 1a shows a lime kiln system 4 with a shaft kiln 1, the lime kiln system 4 comprising two parallel and vertically aligned shafts 2a,b. The shafts 2a, b of the lime kiln system 4 are designed differently, for example. In the exemplary embodiment, the lime kiln system 4 has a shaft kiln 1 which includes the right-hand shaft 2b. The shaft furnace 1 has exactly one shaft 2b. However, it is also conceivable that the lime kiln system 4 comprises two shaft kilns, each of which has exactly one of the shafts 2a, b. The shafts 2a, b can be constructed essentially identically. Lime kiln system 4 is a converted cocurrent/countercurrent regenerative shaft kiln (PFR shaft kiln). The lime kiln system 4 of Fig. 1a is a kiln formerly operated as a PFR shaft kiln, which has been converted into a lime kiln system 4 with, for example, a shaft kiln 1 with exactly one shaft 2b, with the shaft kiln 1 comprising the right-hand shaft 2b of the former PFR shaft kiln. It is also conceivable that the PFR shaft kiln is converted into a lime kiln system 4 with two shaft kilns 1, each of which includes exactly one of the shafts 2a,b. In the exemplary embodiment in FIG. 1, only the right-hand shaft 2b has been converted and can be operated as part of the shaft furnace 1, with the left-hand shaft 2a corresponding, for example, to a shaft 2a of a PFR shaft furnace. It is also conceivable that both shafts 2a, b are converted and correspond to the right-hand shaft 2b.

Der rechte Schacht 2b weist jeweils einen Materialeinlass 3 auf zum Einlassen von zu brennenden Material in den Schacht 2b des Schachtofens 1 auf. Bei dem zu brennenden Material handelt es sich insbesondere um Kalkstein und/ oder Dolomitstein vorzugsweise mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Der Materialeinlass 3 ist beispielhaft an dem oberen Ende des Schachts 2b angeordnet, sodass das Material durch den Materialeinlass 3 schwerkraftbedingt in den Schacht 2b fällt. Der Materialeinlass 3 ist beispielsweise als obere Öffnung des Schachts 2b und insbesondere als Schleuse 3 ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten oder einen Teil des Querschnitts des Schachts 2b. Ein als Schleuse 3 ausgebildeter Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende Rohmaterial in den Schacht 2b gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Vorzugsweise ist die Schleuse 3 derart ausgebildet, dass sie den Schacht 2b luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.The right shaft 2b each has a material inlet 3 for letting in material to be burned into the shaft 2b of the shaft furnace 1 . The material to be burned is in particular limestone and/or dolomite, preferably with a particle size of 10 to 200 mm, preferably 15 to 120 mm, most preferably 30 to 100 mm. The material inlet 3 is arranged, for example, at the upper end of the chute 2b, so that the material falls through the material inlet 3 into the chute 2b due to the force of gravity. The material inlet 3 is designed, for example, as an upper opening of the shaft 2b and in particular as a sluice 3 and preferably extends over all or part of the cross section of the shaft 2b. A material inlet designed as a lock 3 is preferably designed in such a way that only the raw material to be burned enters the shaft 2b, but not the ambient air. The lock 3 is preferably designed in such a way that it seals the shaft 2b airtight against the environment and allows solids, such as the material to be burned, to enter the shaft.

Der Schacht 2b weist vorzugweise einen Abgasauslass 6 zum Auslassen von Abgasen aus dem Schacht 2b auf. An den Abgasauslass 6 schließt sich eine Abgasleitung 39 zum Leiten des aus dem Schacht 2b abgezogenen Abgases an.The shaft 2b preferably has an exhaust gas outlet 6 for discharging exhaust gases from the shaft 2b. The exhaust gas outlet 6 is followed by an exhaust gas line 39 for conducting the exhaust gas drawn off from the shaft 2b.

Am unteren Ende des Schachts 2b ist ein Materialauslass 40 zum Abführen des gebrannten Materials angeordnet. Bei dem Materialauslass 40 handelt es sich beispielsweise um eine wie mit Bezug auf den Materialeinlass 3 beschriebene Schleuse. Das gebrannte Material wird beispielsweise in einen Auslasstrichter 25 geleitet, an den sich der Materialauslass 40 des Schachts 2b anschließt. Der Auslasstrichter 25 ist beispielhaft trichterförmig ausgebildet. Der Auslasstrichter 25 weist vorzugsweise einen Kühlgaseinlass 23 zum Einlassen von Kühlgas in den Schacht 2b auf. Das Kühlgas wird vorzugsweise mittels eines Verdichters 33 in den Kühlgaseinlass geleitet.A material outlet 40 for discharging the burned material is arranged at the lower end of the shaft 2b. The material outlet 40 is, for example, a lock as described with reference to the material inlet 3 . The burned material is fed, for example, into an outlet funnel 25, which is followed by the material outlet 40 of the shaft 2b. The outlet funnel 25 is embodied in the form of a funnel, for example. The outlet funnel 25 preferably has a cooling gas inlet 23 for admitting cooling gas into the shaft 2b. The cooling gas is preferably fed into the cooling gas inlet by means of a compressor 33 .

Im Betrieb des Schachtofens 1 strömt das zu brennende Material von oben nach unten durch den Schacht 2b, wobei ein Gasstrom, vorzugsweise die Kühlluft und die Verbrennungsgase, von unten nach oben, im Gegenstrom zu dem Material, durch den Schacht 2b strömt. Das Ofenabgas wird durch den Abgasauslass 6 aus dem Schacht 2b abgeführt.During operation of the shaft furnace 1, the material to be burned flows from the top downwards through the shaft 2b, with a gas flow, preferably the cooling air and the combustion gases, flowing from the bottom upwards, in countercurrent to the material, through the shaft 2b. The furnace exhaust gas is discharged through the exhaust gas outlet 6 from the shaft 2b.

Unterhalb des Materialeinlasses 3 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Vorwärmzone 21 des Schachtes 2b an. In der Vorwärmzone 21 wird das Material vorzugsweise auf etwa 700°C vorgewärmt. Vorzugsweise ist der Schacht 2b mit zu brennendem Material gefüllt. Das Material wird vorzugsweise oberhalb der Vorwärmzone 21 in den Schacht 2b aufgegeben. Zumindest ein Teil der Vorwärmzone 21 und der sich in Strömungsrichtung des Materials daran anschließende Teil des jeweiligen Schachts 2b sind beispielsweise mit einer feuerfesten Auskleidung umgeben.Below the material inlet 3, in the flow direction of the material, is the preheating zone 21 of the shaft 2b. In the preheating zone 21, the material is preferably preheated to about 700°C. The shaft 2b is preferably filled with material to be burned. The material is preferably fed into the shaft 2b above the preheating zone 21 . At least a part of the preheating zone 21 and the part of the respective shaft 2b adjoining it in the flow direction of the material are surrounded by a refractory lining, for example.

An die Vorwärmzone 21 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials die Brennzone 20 an. In der Brennzone 20 wird Brennstoff verbrannt und das vorgewärmte Material bei einer Temperatur von etwa 1100°C gebrannt. Das Kalkofensystem 4 weist einen Kanal 19 auf, der sich zwischen den beiden Schächten 2a,b erstreckt. In dem Kanal 19 ist insbesondere kein zu brennendes Material vorhanden.The combustion zone 20 adjoins the preheating zone 21 in the flow direction of the material. In the combustion zone 20, fuel is burned and the preheated material is fired at a temperature of about 1100°C. The lime kiln system 4 has a duct 19 which extends between the two shafts 2a,b. In particular, there is no material to be burned in the channel 19 .

In der Brennzone 20 sind optional eine Mehrzahl von Brennerlanzen 10 angeordnet und dienen jeweils als Einlass für Brennstoff, wie beispielsweise ein Brenngas, Öl oder gemahlener fester Brennstoff. Der Schachtofen 1 weist beispielsweise eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Brennerlanzen 10 auf. Die Kühleinrichtung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Kühlluftringleitungen, die sich ringförmig um denA plurality of burner lances 10 are optionally arranged in the combustion zone 20 and each serves as an inlet for fuel, such as a fuel gas, oil or ground solid fuel. The shaft furnace 1 has, for example, a cooling device for cooling the burner lances 10 . The cooling device includes, for example, a plurality of cooling air ring lines, which are ring-shaped around the

Schachtbereich erstrecken, in dem die Brennerlanzen 10 angeordnet sind. Durch die Künhlluftringleitungen strömt vorzugsweise Kühlluft oder eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Kühlwasser oder Kühlwasser vermischt mit einem Frostschutzmittel oder Thermalôl zur Kühlung der Brennerlanzen 10.Extend shaft area in which the burner lances 10 are arranged. Cooling air or a liquid such as cooling water or cooling water mixed with an antifreeze agent or thermal oil preferably flows through the cooling air ring lines to cool the burner lances 10.

Vorzugsweise sind in dem Schacht 2b eine Mehrzahl, beispielsweise zwölf Brennerlanzen 10 und im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Beispielhaft sind die Brennerlanzen 10 in der Brennzone 20 angeordnet und erstrecken sich insbesondere im Wesentlichen in radialer Richtung durch die Schachtwand hindurch in die Brennzone 20 hinein. Die Enden der Brennerlanzen 10 des Schachtes 2b sind vorzugsweise alle auf demselben Höhenniveau angeordnet. Vorzugsweise ist die Ebene, an der die Lanzenenden angeordnet sind, jeweils das untere Ende der Gegenstrombrennzone. Es ist auch denkbar die Brennlanzen in mehreren Ebenen anzuordnen, sodass ein anderes Temperaturprofil in der Brennzone eingestellt werden kann. Die Brennerlanzen 10 sind vorzugsweise mit einer Brennstoffleitung 9 zur Leitung von Brennstoff zu den Brennerlanzen 10 verbunden. Die Brennstoffleitung 9 ist beispielshaft zumindest teilweise als Ringleitung ausgebildet, die sich umfangsmäßig um den jeweiligen Schacht 2b herum erstreckt. Vorzugsweise weist der Schacht 2b eine jeweils den Brennerlanzen 10 des Schachts 2b zugeordnete Brennstoffleitung 9 auf, die insbesondere jeweils ein Regelorgan zur Einstellung der Brennstoffmenge zu den Brennerlanzen 10 aufweist. Die Fig. 1a bis e zeigt beispielhaft ein Kalkofensystem 4 mit einem Schachtofen 1 mit einem Schacht 2b mit rundem Schachtquerschnitt. Der Schachtquerschnitt kann jedoch eine andere geometrische Kontur aufweisen, wie beispielsweise rund, oval, viereckig, halbrund oder vieleckig. Die Brennzone 20 erstreckt sich beispielhaft in einem Schachtabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt. An die Brennzone 20 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials in jedem Schacht 2b eine Kühlzone 22 an, die sich bis zum Materialauslass 40 erstreckt. Die Kühlzone 22 ist beispielhaft in einem Schachtabschnitt mit einem sich in Richtung der Brennzone erweiternden Querschnitt ausgebildet. Der Querschnitt des Schachtabschnitts der Kühlzone 22 ist beispielhaft an der Grenze zur Brennzone 20 größer als der Querschnitt des unteren Bereichs der Brennzone 20, sodass sich an dem oberen Ende der KühlzoneA plurality, for example twelve, burner lances 10 are preferably arranged in the shaft 2b and are spaced apart from one another essentially uniformly. By way of example, the burner lances 10 are arranged in the combustion zone 20 and extend in particular essentially in the radial direction through the shaft wall into the combustion zone 20 . The ends of the burner lances 10 of the shaft 2b are preferably all arranged at the same level. The plane at which the lance ends are arranged is preferably the lower end of the countercurrent combustion zone. It is also conceivable to arrange the combustion lances in several levels, so that a different temperature profile can be set in the combustion zone. The burner lances 10 are preferably connected to a fuel line 9 for conducting fuel to the burner lances 10 . The fuel line 9 is designed, for example, at least partially as a ring line, which extends circumferentially around the respective shaft 2b. The shaft 2b preferably has a fuel line 9 assigned to the burner lances 10 of the shaft 2b, which in particular has a control element for adjusting the fuel quantity to the burner lances 10. 1a to e shows an example of a lime kiln system 4 with a shaft kiln 1 with a shaft 2b with a round shaft cross-section. However, the shaft cross-section can have a different geometric contour, such as round, oval, square, semi-round or polygonal. The combustion zone 20 extends, for example, in a shaft section with an essentially constant cross section. A cooling zone 22 , which extends to the material outlet 40 , adjoins the combustion zone 20 in the flow direction of the material in each shaft 2b. The cooling zone 22 is formed, for example, in a shaft section with a cross section that widens in the direction of the combustion zone. The cross section of the shaft section of the cooling zone 22 is, for example, larger at the border to the combustion zone 20 than the cross section of the lower region of the combustion zone 20, so that it is at the upper end of the cooling zone

22 und angrenzend an die Brennzone 20 ein materialfreier Raum 17, insbesondere ein ringförmiger Raum ausbildet, in dem kein Material angeordnet ist. Der materialfreie Ringraum 17 ist beispielhaft gastechnisch mit dem Kanal 19 verbunden. Das Material wird innerhalb der Kühlzone 22 auf etwa 100°C mittels im Gegenstrom zu dem Material strômendem Kühlgas abgekühlt. Am unteren Ende der Kühlzone 22 ist beispielhaft ein Innenzylinder 26 angeordnet, der sich von der Kühlzone 22 in die Brennzone 20 und optional bis in die Vorwärmzone 21 erstreckt. Der Innenzylinder 26 weist an seinem unteren Ende einen Kühllufteinlass 27 Zum Einlassen von Kühlluft in das Innere des Innenzylinders 26 auf. Der Innenzylinder ist vorzugsweise konzentrisch zu dem Schacht 2b angeordnet, sodass sich innerhalb des Schachts 2b vorzugsweise eine ringförmige Kühlzone 22 und eine ringförmige Brennzone 20 ausbilden. Optional ist auch zumindest ein Teil der Vorwärmzone 21 ringförmig ausgebildet. Der Innenzylinder 26 dient vorzugsweise als Strômungsleitelement, sodass das Material in der Brennzone 20 und der Kühlzone 22 und optional in der Vorwärmzone 21 gleichmäßig verteilt und von dem Gasstrom durchströmt wird. Der Innenzylinder 26 weist des Weiteren an seinem oberen Ende, vorzugsweise auf der Höhe der Vorwärmzone 21 oder dem oberen Ende der Brennzone 20, einen Kühlluftauslass 28 zum Auslassen der Kühlluft aus dem Innenzylinder 26 auf. An den Kühlluftauslass 28 schließt sich vorzugsweise eine Kühlluftleitung 7 an, die zur Leitung der in dem Innenzylinder 26 erwärmten Kühlluft dient. Die Kühlluftleitung 7 weist vorzugsweise zumindest ein, beispielhaft zwei, Regelorgane 45, 46 zum Einstellen der Menge an durch den Innenzylinder strômende Kühlluft auf.22 and adjacent to the combustion zone 20 forms a material-free space 17, in particular an annular space, in which no material is arranged. The material-free annular space 17 is gas-connected to the duct 19, for example. The material is cooled within the cooling zone 22 to about 100°C by means of cooling gas flowing countercurrently to the material. At the lower end of the cooling zone 22 an inner cylinder 26 is arranged, for example, which extends from the cooling zone 22 into the combustion zone 20 and optionally into the preheating zone 21 . The inner cylinder 26 has a cooling air inlet 27 at its lower end for introducing cooling air into the interior of the inner cylinder 26 . The inner cylinder is preferably arranged concentrically to the shaft 2b, so that an annular cooling zone 22 and an annular combustion zone 20 are preferably formed within the shaft 2b. Optionally, at least part of the preheating zone 21 is ring-shaped. The inner cylinder 26 preferably serves as a flow guide element so that the material in the combustion zone 20 and the cooling zone 22 and optionally in the preheating zone 21 is evenly distributed and the gas stream flows through it. The inner cylinder 26 also has a cooling air outlet 28 for discharging the cooling air from the inner cylinder 26 at its upper end, preferably at the level of the preheating zone 21 or the upper end of the combustion zone 20 . A cooling air line 7 is preferably connected to the cooling air outlet 28 and is used for conducting the cooling air heated in the inner cylinder 26 . The cooling air line 7 preferably has at least one, for example two, control elements 45, 46 for adjusting the amount of cooling air flowing through the inner cylinder.

Die Kühlzone 22 weist vorzugsweise eine Kühlgasabzugseinrichtung 17 mit jeweils einem Kühlgasauslass 29 auf. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Kühlgasabzugseinrichtung 17 als materialfreier, insbesondere ringförmiger Raum 17 ausgebildet. Der Kühlgasauslass 29 ist vorzugsweise in der Schachtwand des materialfreien Raums 17 am oberen Ende der Kühlzone 22 angeordnet. Das über den Kühlgaseinlass 23 in die Kühizone 22 strômende Kühlgas strömt vorzugsweise vollständig aus dem Kühlgasauslass 29 der Kühlgasabzugseinrichtung 17 aus dem Schacht 2b heraus. Die Kühlgasabzugseinrichtung 17 ist vorzugsweise mit einer Kühlgasabzugsleitung 11 zum Leiten der über die Kühlgasabzugseinrichtung 17 abgezogenen Kühlluft verbunden. Insbesondere ist der Kühlluftauslass 28 desThe cooling zone 22 preferably has a cooling gas extraction device 17 with a cooling gas outlet 29 in each case. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the cooling gas extraction device 17 is designed as a material-free, in particular annular, space 17 . The cooling gas outlet 29 is preferably arranged in the shaft wall of the material-free space 17 at the upper end of the cooling zone 22 . The cooling gas flowing into the cooling zone 22 via the cooling gas inlet 23 preferably flows completely out of the cooling gas outlet 29 of the cooling gas discharge device 17 from the shaft 2b. The cooling gas extraction device 17 is preferably connected to a cooling gas extraction line 11 for conducting the cooling air extracted via the cooling gas extraction device 17 . In particular, the cooling air outlet 28 of the

Innenzylinders 26, insbesondere die Kühlluftleitung 7, mit der Kühlgasabzugsleitung 11 verbunden, sodass vorzugsweise die durch den Innenzylinder 26 aus dem Schacht 2b strömende Kühlluft mit dem über die Kühlgasabzugseinrichtung 17 abgezogenen Kühlgas vermischt wird.Inner cylinder 26, in particular the cooling air line 7, is connected to the cooling gas discharge line 11, so that the cooling air flowing out of the shaft 2b through the inner cylinder 26 is preferably mixed with the cooling gas drawn off via the cooling gas discharge device 17.

An dem materialauslassseitigen Ende des Schachtes 2b ist vorzugsweise eine Austragseinrichtung 41 angeordnet. Die Austragseinrichtung 41 umfasst beispielsweise horizontale Platten, vorzugsweise einen Austragstisch, die einen seitlichen Durchtritt des Materials zwischen dem Austragstisch und der Gehäusewand des Schachtofens 1 erlauben. Die Austragseinrichtung 41 ist vorzugsweise als Schub- oder Drehtisch oder als Tisch mit Schubräumer ausgeführt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Durchsatzgeschwindigkeit des Brennguts durch den Schacht 2b. Die Austragseinrichtung 41 umfasst des Weiteren beispielhaft den Auslasstrichter 25, der sich an den Austragstisch anschließt und an dessen unterem Ende der Materialauslass 40 angebracht ist. Im Betrieb des Schachtofens 1 wird über den Materialeinlass 3 Material wie Kalk- oder Dolomitstein in den Schacht 2b aufgegeben und über die Brennerlanzen 10 ein Brennstoff in den Schacht 2b eingeleitet. Das zu brennende Material wird in der Vorwärmzone 21 des Schachts 2b vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700°C erwärmt. Im Betrieb des Schachtofens 1 strömt das Kühlgas im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Material durch die Kühlzone 22 und wird vorzugsweise vollständig über den Kühlgasauslass 29 aus dem Schacht 2b ausgelassen, sodass vorzugsweise kein Kühlgas von der Kühlzone 22 in die Brennzone 20 strömt. Innerhalb des Schachts 2b strömt das Verbrennungsgas beispielhaft durch die Brennerlanzen 10 oder optional durch einen Verbrennungsgaseinlass vorzugsweise in die Brennzone 20 des Schachts 2b und insbesondere im Gegenstrom zu dem Material innerhalb der Brennzone 20. Unterhalb der Brennerlanzen 10 bildet sich beispielsweise eine Gleichstrombrennzone aus, die sich vorzugsweise bis zum an die Kühlzone 22 grenzenden Ende der Brennzone 20 erstreckt. Im Anschluss an die Brennzone 20 strömt das Gas in die Vorwärmzone 21 und durch den Abgasauslass 6 des Schachts 2b.A discharge device 41 is preferably arranged at the end of the shaft 2b on the material outlet side. The discharge device 41 comprises, for example, horizontal plates, preferably a discharge table, which allow the material to pass through laterally between the discharge table and the housing wall of the shaft furnace 1 . The discharge device 41 is preferably designed as a pusher or rotary table or as a table with a pusher scraper. This enables a uniform throughput rate of the material to be burned through shaft 2b. The discharge device 41 also includes, for example, the outlet funnel 25, which is connected to the discharge table and at the lower end of which the material outlet 40 is attached. During operation of the shaft furnace 1, material such as limestone or dolomite is fed into the shaft 2b via the material inlet 3 and fuel is introduced into the shaft 2b via the burner lances 10. The material to be burned is preferably heated to a temperature of about 700° C. in the preheating zone 21 of the shaft 2b. During operation of the shaft furnace 1, the cooling gas flows through the cooling zone 22 in countercurrent to the material to be cooled and is preferably completely discharged from the shaft 2b via the cooling gas outlet 29, so that preferably no cooling gas flows from the cooling zone 22 into the combustion zone 20. Within the shaft 2b, the combustion gas flows, for example, through the burner lances 10 or optionally through a combustion gas inlet, preferably into the combustion zone 20 of the shaft 2b and in particular in countercurrent to the material within the combustion zone 20. Below the burner lances 10, for example, a direct current combustion zone forms, which preferably extends to the end of the combustion zone 20 adjacent to the cooling zone 22 . Following the combustion zone 20, the gas flows into the preheating zone 21 and through the exhaust gas outlet 6 of the shaft 2b.

Vorzugsweise weist das aus dem Schacht 2b ausgelassene Abgas eine Temperatur von 100°C bis 400°C, auf.Preferably, the exhaust gas discharged from the stack 2b has a temperature of 100°C to 400°C.

Das Abgas wird in eine sich an den Abgasauslass 6 anschließende Abgasleitung 39 geleitet.The exhaust gas is conducted into an exhaust gas line 39 which is connected to the exhaust gas outlet 6 .

Die Abgasleitung 39 weist in Strömungsrichtung des Abgases im Anschluss an den Abgasauslass 6 optional einen Abgasfilter 31 zum Filtern von feinen Partikeln, insbesondere Staub, aus dem Abgas auf.The exhaust gas line 39 optionally has an exhaust gas filter 31 for filtering fine particles, in particular dust, from the exhaust gas downstream of the exhaust gas outlet 6 in the flow direction of the exhaust gas.

Zumindest ein Teil des Abgases wird vorzugsweise über die Abgasleitung 39 der Brennzone 20 des Schachts 2b zugeführt.At least part of the exhaust gas is preferably fed via the exhaust pipe 39 to the combustion zone 20 of the shaft 2b.

Die Abgasleitung 39 ist dazu beispielhaft mit den Brennerlanzen 10 vorzugsweise über eine Ringleitung 8 verbunden.For this purpose, the exhaust gas line 39 is connected to the burner lances 10 , for example, preferably via a ring line 8 .

Es ist ebenfalls denkbar, dass ein Gaseinlass in der Brennzone 20 angeordnet ist, über welchen das Abgas in die Brennzone eingeleitet wird.It is also conceivable that a gas inlet is arranged in the combustion zone 20, via which the exhaust gas is introduced into the combustion zone.

Die Abgasleitung 39 weist stromabwärts des Abgasfilters 31 in Strömungsrichtung des Abgases vorzugsweise einen Wärmetauscher 43 und optional eine nicht dargestellte Heizeinrichtung zur Erwärmung des Abgases auf.The exhaust gas line 39 preferably has a heat exchanger 43 downstream of the exhaust gas filter 31 in the flow direction of the exhaust gas and optionally a heating device (not shown) for heating the exhaust gas.

Die Abgasleitung 39 ist vorzugsweise mit einer Oxidationsmittelleitung 14 verbunden, sodass ein Oxidationsmittel, vorzugsweise reiner Sauerstoff, in die Abgasleitung 39 und anschließend zusammen mit dem Abgas in den Schacht 2b, insbesondere die Brennzone des Schachts 2b, eingeführt wird.The off-gas line 39 is preferably connected to an oxidizing agent line 14 so that an oxidizing agent, preferably pure oxygen, is introduced into the off-gas line 39 and then together with the off-gas into the shaft 2b, in particular the combustion zone of the shaft 2b.

Es ist ebenfalls denkbar, dass als Oxidationsmittel 20 ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 70 bis 95%, vorzugsweise 90% in die Abgasleitung 39 eingeführt wird.It is also conceivable that an oxygen-rich gas with an oxygen content of at least 70 to 95%, preferably 90%, is introduced into the exhaust pipe 39 as the oxidizing agent 20 .

Das Oxidationsmittel wird vorzugsweise stromaufwärts des Wärmetauschers 43 in die Abgasleitung 39 eingeleitet.The oxidizing agent is preferably introduced into the exhaust pipe 39 upstream of the heat exchanger 43 .

Optional weist die Oxidationsmittelleitung ein Regelorgan 47 zum Einstellen der Menge an in die Abgasleitung 39 einzuleitenden Oxidationsmittel auf.Optionally, the oxidizing agent line has a regulating element 47 for adjusting the quantity of oxidizing agent to be introduced into the exhaust gas line 39 .

Die Abgasleitung 39 weist insbesondere eine Mehrzahl von Ventilatoren oder Verdichter 35, 36 zum Beschleunigen des Abgases auf.The exhaust pipe 39 has in particular a plurality of fans or compressors 35, 36 for accelerating the exhaust gas.

Der Wärmetauscher 43 ist insbesondere über eine Kühlgasabzugsleitung 11 mit den Kühlgasauslässen 29 des Schachts 2b verbunden, sodass das Abgas in dem Wärmetauscher 43 mittels des abgezogenen Kühlgases vorzugsweise im Gegenstrom erwärmt wird.The heat exchanger 43 is connected in particular via a cooling gas discharge line 11 to the cooling gas outlets 29 of the shaft 2b, so that the exhaust gas in the heat exchanger 43 is heated by the cooling gas drawn off, preferably in counterflow.

Im Anschluss an den Wärmetauscher 43 weist die Kühlgasabzugsleitung 11 optional ein Regelorgan 48 zum Einstellen der abzuziehenden Kühlgasmenge und einen Filter 16 zum Entstauben des Kühlgases auf.Following the heat exchanger 43, the cooling gas discharge line 11 optionally has a regulating element 48 for adjusting the quantity of cooling gas to be drawn off and a filter 16 for removing dust from the cooling gas.

Das Abgas wird in dem Wärmetauscher 43 und/ oder der Heizeinrichtung vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 400°C bis 800°C, insbesondere 600°C erhitzt. Dem Filter 16 ist beispielhaft ein Gasanalyseeinrichtung 51 nachgeschaltet, das zur Ermittlung des Sauerstoffgehalts und/ oder des CO2-Gehalts in dem Abgas ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Gasanalyseeinrichtung mit einer Regelungseinrichtung verbunden, die derart ausgebildet ist, dass sie die Menge an über den Kühlgasauslass 29 ausgelassenem Kühlgas in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts und/ oder Sauerstoffgehalts regelt. Beispielsweise wird die Menge an Kühlgas erhöht oder verringert, wenn der CO2-Gehalt und/oder der Sauerstoffgehalt von einem bestimmten Grenzwert oder Grenzbereich abweicht.The exhaust gas is preferably heated to a temperature of approximately 400° C. to 800° C., in particular 600° C., in the heat exchanger 43 and/or the heating device. A gas analysis device 51, which is designed to determine the oxygen content and/or the CO2 content in the exhaust gas, is connected downstream of the filter 16, for example. The gas analysis device is preferably connected to a control device which is designed in such a way that it controls the quantity of cooling gas discharged via the cooling gas outlet 29 as a function of the determined CO2 content and/or oxygen content. For example, the amount of cooling gas is increased or decreased when the CO2 content and/or the oxygen content deviates from a specific limit value or limit range.

Bei der Heizeinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung. Insbesondere wird die Heizeinrichtung mittels Solarenergie betriebenen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Heizeinrichtung einen Wärmetauscher umfasst, wobei das im Gegenstrom strömende Wärmemittel über Solarenergie erhitzt wird. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise als Verbrennungsreaktor zur Verbrennung von vorzugsweise erneuerbaren Energieträgern, wie Holz, ausgebildet, wobei die Verbrennung vorzugsweise derart erfolgt, dass das Verbrennungsgas einen hohen CO2- Anteil von mindestens 90% aufweist.The heating device is, for example, an electrically operated heating device. In particular, the heating device is operated using solar energy. It is also conceivable that the heating device comprises a heat exchanger, with the heating medium flowing in countercurrent being heated by solar energy. The heating device is preferably designed as a combustion reactor for burning preferably renewable energy sources such as wood, with the combustion preferably taking place in such a way that the combustion gas has a high CO2 content of at least 90%.

Stromaufwärts des Wärmetauschers 43 wird ein Teil des Abgases abgezweigt und über einen Kühleinrichtung 32 mittels eines Verdichters 37 abgeführt. Die Kühleinrichtung 32 ist beispielsweise ein Wärmetauscher, der vorzugsweise mit einem Kühlmittel, wie Wasser, im Gegenstrom bestrieben wird.A portion of the exhaust gas is branched off upstream of the heat exchanger 43 and discharged via a cooling device 32 by means of a compressor 37 . The cooling device 32 is, for example, a heat exchanger, which is preferably operated with a coolant, such as water, in countercurrent.

Der Kanal 19 weist vorzugsweise eine Verschlusseinrichtung 18 zum gasdichten Verschließen des Kanals 19 auf, sodass die Schächte 2a und 2b gastechnisch voneinander getrennt sind. Eine Gasströmung durch den Kanal 19 von einem der Schächte 2ab zu dem jeweils anderen Schacht 2ab wird durch die Verschlusseinrichtung 18 verhindert. Bei der Verschlusseinrichtung 18 handelt es sich beispielsweise um eine Mauer aus insbesondere feuerfesten Steinen. Es ist außerdem denkbar, dass der Kanal 19 zumindest teilweise oder vollständig nicht vorhanden ist, insbesondere beim Umrüsten des GGR-Schachtofens zu einem Kalkofensystem 4 entfernt wurde. Bei der Verschlusseirichtung handelt es sich beispielsweise um ein Stahlblech, dass sich vollständig über den Durchmesser des Kanals 19 erstreckt und insbesondere an zumindest einer oder beiden Seiten eine feuerfeste Verkleidung, beispielsweise eine Ausmauerung, aufweist. Das Stahlblech kann nach Bedarf mit einer Kühlvorrichtung, die beispielsweise mit Luft betrieben wird ausgestattet sein.The channel 19 preferably has a closure device 18 for sealing the channel 19 in a gas-tight manner, so that the shafts 2a and 2b are separated from one another in terms of gas technology. A gas flow through the channel 19 from one of the ducts 2ab to the respective other duct 2ab is prevented by the closure device 18 . The closure device 18 is, for example, a wall made of, in particular, refractory bricks. It is also conceivable that the duct 19 is at least partially or completely absent, in particular that it was removed when the PFR shaft kiln was converted into a lime kiln system 4 . The closure device is, for example, a steel sheet that extends completely over the diameter of the channel 19 and has a refractory lining, for example a brick lining, in particular on at least one or both sides. The steel sheet may be equipped with a cooling device driven by air, for example, as needed.

Der linke Schacht 2a entspricht beispielsweise im Wesentlichen dem Schacht 2b. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1a ist der linke Schacht 2a nicht umgerüstet und entspricht dem Schacht eines GGR-Schachtofens.The shaft 2a on the left essentially corresponds to the shaft 2b, for example. In the embodiment of FIG. 1a, the left shaft 2a has not been converted and corresponds to the shaft of a PFR shaft furnace.

Die Figuren 1b bis 1e zeigen Schnittansichten des Kalkofensystems 4 der Fig. 1a an den in der Fig. 1 a markierten Schnittebenen. Beim Umbau eines GGR-Schachtofens zu einem Kalkofensystem 4 mit einem Schachtofen 1 mit genau einem Schacht 2a oder 2b, oder zu zwei parallelen Schachtöfen 1 mit jeweils genau einem Schacht 2a,b wird in einem ersten Schritt der Kanal 19, der in dem GGR-Schachtofen als Verbindungskanal zur gastechnischen Verbindung der Schächte 2a,b dient und insbesondere die Brennzonen 20 der beiden Schächte 2a,b miteinander verbindet, mittels eine Verschlusseinrichtung 18 verschlossen. Fig. 2a und b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kalkofensystems 4, wobei dieser größtenteils dem Kalkofensystem der Fig. 1a entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Beispielhaft ist ebenfalls lediglich der rechte Schacht 2b umgebaut. Im Unterschied zu dem Schachtofen 1 der Fig. 1a weist der Schachtofen 1 der Fig. 2a keinen Innenzylinder 26 auf, sodass der Schacht 2b einen beispielsweise rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist und nicht als Ringschacht ausgebildet ist. Die Kühlgasabzugseinrichtung 17 des Schachtofens 1 umfasst beispielhaft den mittels der Verschlusseinrichtung 18 verschlossenen Kanal 19, wobei der Kühlgasauslass 29 zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des verschlossenen Kanals 19 angeordnet ist. Der Schachtquerschnitt der Kühlzone 22 erweitert sich beispielhaft in Richtung des Kanals 19, wobei innerhalb des Kanals 19 und um den Kühlgasauslass 29 herum die Kühlgasabzugseinrichtung 17 als ein materialfreier Raum ausgebildet ist.FIGS. 1b to 1e show sectional views of the lime kiln system 4 of FIG. 1a at the sectional planes marked in FIG. 1a. When converting a PFR shaft kiln to a lime kiln system 4 with a shaft kiln 1 with exactly one shaft 2a or 2b, or to two parallel shaft kilns 1 each with exactly one shaft 2a,b, the channel 19, which is in the PFR Shaft furnace serves as a connection channel for the gas-technical connection of the shafts 2a,b and in particular connects the combustion zones 20 of the two shafts 2a,b to one another, closed by means of a closure device 18. 2a and b show a further exemplary embodiment of a lime kiln system 4, this largely corresponding to the lime kiln system of FIG. 1a. The same elements are provided with the same reference symbols. As an example, only the right-hand shaft 2b has been modified. In contrast to the shaft furnace 1 of FIG. 1a, the shaft furnace 1 of FIG. 2a does not have an inner cylinder 26, so that the shaft 2b has, for example, a rectangular or circular cross section and is not designed as an annular shaft. The cooling gas extraction device 17 of the shaft furnace 1 includes, for example, the channel 19 that is closed by means of the closing device 18 , the cooling gas outlet 29 being arranged at least partially or completely within the closed channel 19 . The shaft cross-section of the cooling zone 22 widens, for example, in the direction of the channel 19, the cooling gas extraction device 17 being designed as a material-free space inside the channel 19 and around the cooling gas outlet 29.

Die Leitung des aus der Kühlzone 22 abgezogenen Kühlgases und des aus der Vorwärmzone 21 abgezogenen Abgases entsprechen in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a,b der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Verschaltung. Die Figuren 2c bis 2e zeigen Schnittansichten des Kalkofensystems 4 der Fig. 2a an den in der Fig. 1 a markierten Schnittebenen. Der Querschnitt des Schachts 2b ist beispielhaft rechteckig, wobei ein runder Querschnitt ebenfalls denkbar ist.In the exemplary embodiment of FIGS. 2a,b, the line for the cooling gas drawn off from the cooling zone 22 and the exhaust gas drawn off from the preheating zone 21 correspond to the connection described with reference to FIG. FIGS. 2c to 2e show sectional views of the lime kiln system 4 of FIG. 2a at the sectional planes marked in FIG. 1a. The cross section of the shaft 2b is rectangular, for example, although a round cross section is also conceivable.

Der mit dem vorangehend beschriebenen Schachtofen 1 der Fig. 1 und 2 hergestellte Kalk weist eine mittlere oder niedrige Reaktivität auf, wobei gleichzeitig Prozessgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% bezogen auf trockenes Gas hergestellt wird. Alternativ kann auch Kalk mit hoher Reaktivität hergestellt werden wobei dafür die Betriebsweise so eingestellt wird, dass sich unter den Brennlanzen 10 eine Gleichstrombrennzone ausbildet und ein Teil des Ofenabgases aus der Brennzone in die Kühlgasabzugsleitung 11 strömt. Bei einem Prozessabgas mit einem CO2-Gehalt von mehr als 90% ist es möglich, dieses kostengünstig für die Herstellung von Methan oder Methanol oder alternativ für eine Sequestrierung bereitzustellen. Alternativ kann mit dem vorangehend beschriebenen Schachtofen 1 auch Abgas mit weniger CO2-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 35% für die Zuckerherstellung oder 30% für die Herstellung von gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.The lime produced with the above-described shaft furnace 1 of FIGS. 1 and 2 has a medium or low reactivity, while at the same time process gas with a CO2 content of more than 90%, based on dry gas, is produced. Alternatively, lime with high reactivity can also be produced, with the mode of operation being set in such a way that a cocurrent combustion zone is formed under the combustion lances 10 and part of the kiln exhaust gas flows from the combustion zone into the cooling gas discharge line 11 . In the case of a process exhaust gas with a CO2 content of more than 90%, it is possible to provide this inexpensively for the production of methane or methanol or alternatively for sequestration. Alternatively, the shaft furnace 1 described above can also be used to generate waste gas with a lower CO2 content, for example 45% for soda production or 35% for sugar production or 30% for the production of precipitated calcium carbonate.

Bezugszeichenliste 1 Schachtofen 2a,b Schacht 3 Materialeinlass / Schleuse 4 Kalkofensystem 6 Abgasauslass 7 Kühlluftleitung 8 Ringleitung 9 Brennstoffleitung 10 Brennerlanzen 11 Kühlgasabzugsleitung 14 Oxidationsmittelleitung 16 Filter 17 materialfreier Raum / Kühlgasabzugseinrichtung 18 Verschlusseinrichtung 19 Kanal Brennzone 21 Vorwärmzone 20 22 Kühlzone 23 Kühlgaseinlass Auslasstrichter 26 Innenzylinder 27 Kühllufteinlass 25 28 Kühlluftauslass 29 Kühlgasauslass 31 Abgasfilter 32 Kühleinrichtung 33 - 38 Verdichter/ Ventilator 39 Abgasleitung 40 Materialauslass 41 Austragseinrichtung 43 Wärmetauscher 44 - 48 Regelorgan 51 GasanalyseeinrichtungLIST OF REFERENCE NUMERALS 1 shaft kiln 2a,b shaft 3 material inlet/lock 4 lime kiln system 6 exhaust gas outlet 7 cooling air line 8 ring line 9 fuel line 10 burner lances 11 cooling gas discharge line 14 oxidizing agent line 16 filter 17 material-free space/cooling gas discharge device 18 closure device 19 channel combustion zone 21 preheating zone 20 22 cooling zone 23 cooling gas inlet outlet funnel 26 inner cylinder 27 Cooling air inlet 25 28 Cooling air outlet 29 Cooling gas outlet 31 Exhaust filter 32 Cooling device 33 - 38 Compressor/fan 39 Exhaust pipe 40 Material outlet 41 Discharge device 43 Heat exchanger 44 - 48 Control element 51 Gas analysis device

Claims

patent claims

1. Lime kiln system (4) with at least one shaft kiln (1) for burning and cooling material such as carbonate rocks, the lime kiln system (4) having two shafts (24a,b) and a channel (19) extending between the two shafts ( 2a,b) and wherein the shaft furnace (1) comprises exactly one of the shafts (2a,b) and the shaft (2a,b) has a material inlet (3) for letting material to be burned into the shaft (2a,b ) and in the flow direction of the material a preheating zone (21) for preheating the material, a firing zone (20) for firing the material, a cooling zone (22) for cooling the material and a material outlet (40) for discharging the material from the shaft (2a , b), characterized in that the duct (19) has a closure device (18) for gas-technical closure of the duct (19), so that a gas flow between the two shafts (2a, b) through the duct (19) by means of the closure device (18) is prevented.

2. Lime kiln system (4) according to claim 1, wherein the closure means (18) comprises a wall or a steel sheet.

3. Lime kiln system (4) according to any one of the preceding claims, wherein the shaft kiln (1) has an exhaust gas outlet (6) for discharging exhaust gas from the shaft (2a,b), and wherein the exhaust gas outlet (6) for recirculating the exhaust gas with the Combustion zone (20) of the respective shaft (2a, b) is connected.

Lime kiln system (4) according to any one of the preceding claims, wherein the duct (2a,b) has cooling gas discharge means (17) for discharging cooling gas from the duct (2a,b).

5. Lime kiln system (4) according to claim 4, wherein the cooling air extraction means (17) comprises a material-free space within the cooling zone (22).

6. Lime kiln system (4) according to claim 3, wherein a heat exchanger (43) for heating the exhaust gas is arranged between the exhaust gas outlet (6) and the combustion zone (20).

7. Lime kiln system (4) according to one of the preceding claims, wherein the shaft (2a, b) is designed as an annular shaft and has a central displacement body which extends from the cooling zone into the combustion zone.

8. Lime kiln system (4) according to any one of the preceding claims, wherein a co-current burning zone (24) is formed within the burning zone (20).

9. Lime kiln system (4) according to one of the preceding claims, wherein the shaft kiln (1) has an oxidizing agent line (14) for conducting oxidizing agent, in particular oxygen-rich gas, into the combustion zone (20).

10. A method for converting a cocurrent countercurrent regenerative shaft kiln with two shafts (2a,b), which are gas-technically connected to one another via a duct (19), to form a lime kiln system (4) with at least one shaft kiln (1), each with exactly a shaft (2a,b), having at least the following step: - gas-tight sealing of the channel (19) by means of a sealing device (18).

11. The method according to claim 10, wherein the closing of the channel (19) comprises laying a stone wall or inserting a steel sheet.

12. The method according to claim 10 or 11, wherein in at least one shaft (2a, b) a cooling gas extraction device (17) is provided and wherein the cooling gas extraction device (17) at least one material-free space and one

Cooling gas outlet (29) for letting out cooling gas from the respective shaft (2a, b).

13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein in at least one shaft (2a, b) an exhaust gas outlet (6) for the outlet of exhaust gas from the respective shaft (2a, b) is formed.

14. The method according to claim 13, wherein the exhaust gas outlet (6) of the shaft (2a, b) is gas-technically connected to the combustion zone (20) of the respective shaft (2a, b).

15. The method according to claim 14, wherein the exhaust gas outlet (6) in the direction of flow of the exhaust gas is connected to a heat exchanger (43) before the combustion zone (20).

16. The method according to claim 12 and 15, wherein the cooling gas outlet (29) of the cooling gas extraction device (17) is gas-technically connected to the heat exchanger (43), so that the cooling gas can flow through the heat exchanger (43) to heat the exhaust gas and in countercurrent to it .