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Patent Searching and Data


Title:
LIME KILN SYSTEM FOR BURNING CARBONATE ROCK, AND METHOD FOR CONVERTING A GGR SHAFT KILN INTO A LIME KILN SYSTEM COMPRISING A SHAFT KILN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/229120
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a lime kiln system (4) comprising at least one shaft kiln (1) for burning and cooling material, such as carbonate rock. The lime kiln system (4) comprises two shafts (2a, b) and a channel (19) which extends between the two shafts (2a, b), and the shaft kiln (1) comprises precisely one of the shafts (2a, b). The shaft (2a, b) has a material inlet (3) for admitting material to be burned into the shaft (2a, b) and, in the flow direction of the material, a pre-heating zone (21) for preheating the material, a burning zone (20) for burning the material, a cooling zone (22) for cooling the material, and a material outlet (40) for discharging the material out of the shaft (2a, b), wherein the channel (19) has a closure device (18) for closing the channel (19) in terms of gas flow so that a gas flow between the two shafts (2a, b) through the channel (19) is prevented by the closure device (18). The invention also relates to a method for converting a parallel flow counter current regenerative shaft kiln comprising two shafts (2a, b), which are connected together in terms of gas flow via a channel (19), into a lime kiln system (4) comprising at least one shaft kiln (1), each of which has precisely one shaft (2a, b), said method at least having the step of: - closing the channel (19) in a gas-tight manner by means of a closure device (18).

Inventors:
PIRINGER HANNES (CH)
BUCHER PATRICK (CH)
WALLIMANN ROGER (CH)
Application Number:
PCT/EP2022/060931
Publication Date:
November 03, 2022
Filing Date:
April 25, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MAERZ OFENBAU (CH)
THYSSENKRUPP IND SOLUTIONS AG (DE)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
F27B1/02; C04B2/12; F27B1/10
Domestic Patent References:
WO2011072894A12011-06-23
Foreign References:
DE2657239A11978-06-22
DE102016104076A12017-09-07
KR100833065B12008-05-27
Other References:
MAERZ OFENBAU AG: "Maerz Gleichstron Regenerativ Kalkschachtofen", INTERNET CITATION, 5 March 2006 (2006-03-05), pages 1 - 19, XP002551320, Retrieved from the Internet [retrieved on 20091020]
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (19) in die Brennzone (20) und/ oder die Kühlzone (22) mündet und 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.

2. Kalkofensystem (4) nach Anspruch 1 , wobei die Verschlusseinrichtung (18) eine Mauer oder ein Stahlblech umfasst.

3. Kalkofensystem (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schachtofen (1) einen Abgasauslass (6) zum Auslassen von Abgas aus dem Schacht (2a, b) aufweist, und wobei der Abgasauslass (6) zur Rückführung des Abgases mit der Brennzone (20) des jeweiligen Schachts (2a, b) verbunden ist.

4. Kalkofensystem (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schacht (2a, b) eine Kühlgasabzugseinrichtung (17) zum Auslassen von Kühlgas aus dem Schacht (2a, b) aufweist. 5. Kalkofensystem (4) nach Anspruch 4, wobei die Kühlluftabzugseinrichtung (17) einen materialfreien Raum innerhalb der Kühlzone (22) umfasst.

6. Kalkofensystem (4) nach Anspruch 3, wobei zwischen dem Abgasauslass (6) und der Brennzone (20) ein Wärmetauscher (43) zum Erwärmen des Abgases angeordnet ist.

7. Kalkofensystem (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schacht (2a, b) als Ringschacht ausgebildet ist und einen zentralen Verdrängungskörper aufweist, der sich von der Kühlzone in die Brennzone erstreckt.

8. Kalkofensystem (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb der Brennzone (20) eine Gleichstrombrennzone (24) ausgebildet ist.

9. Kalkofensystem (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schachtofen (1) eine Oxidationsmittelleitung (14) zur Leitung von Oxidationsmittel, insbesondere sauerstoffreichem Gas, in die Brennzone (20) aufweist.

10. 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 in die Brennzone (20) und/ oder die Kühlzone (22) mündenden Kanals (19) mittels einer Verschlusseinrichtung (18).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verschließen des Kanals (19) das Mauern einer Steinmauer oder das Einsetzen eines Stahlblechs umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in zumindest einem Schacht (2a, b) eine Kühlgasabzugseinrichtung (17) vorgesehen wird und wobei die Kühlgasabzugseinrichtung (17) zumindest einen materialfreien Raum und einen Kühlgasauslass (29) zum Auslassen von Kühlgas aus dem jeweiligen Schacht (2a, b) aufweist. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei in zumindest einem

Schacht (2a, b) ein Abgasauslass (6) zum Auslass von Abgas aus dem jeweiligen Schacht (2a, b) ausgebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Abgasauslass (6) des Schachts (2a, b) mit der Brennzone (20) des jeweiligen Schachts (2a, b) gastechnisch verbunden wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Abgasauslass (6) in Strömungsrichtung des Abgases vor der Brennzone (20) mit einem Wärmetauscher (43) verbunden wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12 und 15, wobei der Kühlgasauslass (29) der Kühlgasabzugseinrichtung (17) mit dem Wärmetauscher (43) gastechnisch verbunden wird, sodass das Kühlgas zur Erwärmung des Abgases und im Gegenstrom zu diesem durch den Wärmetauscher (43) strömbar ist.

Description:
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.

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.

Zukünftig wird gefordert, die C02-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 C02 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 C02 des Abgases Methan oder Methanol herzustellen oder alternativ das C02 zu sequestrieren. Bisher betrugen die C02-Konzentrationen im Abgas etwa 20 bis 25 Volumenprozent. Davon ausgehend ist eine nachgeschaltete Anlage zur Herstellung von Methan oder Methanol oder eine alternative Sequestrierung sehr teuer, da das C02 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 C02-Konzentration im Abgas erreicht wird, sodass eine C02-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.

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 mündet in die Brennzone und/ oder die Kühlzone und weist eine Verschlusseinrichtung zum gastechnischen Verschließen des Kanals auf, sodass ein Gasstrom zwischen den beiden Schächten durch den Kanal mittels der Verschlusseinrichtung verhindert wird.

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, höchstvorzugsweise 30 bis 100mm. Bei dem Kühlgas handelt es sich beispielsweise um Luft. Bei dem Kalkofensystem handelt es sich vorzugsweise um einen als Gleichstrom- Gegenstrom-Regenerativ-Schachtofen betreibbaren Schachtofen, wobei der Kanal zur 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 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.

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 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 rohrförmig 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.

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, wie einer Sequestrierung, zugeführt. Das Abgas besteht vorzugsweise aus C02 und optional H20.

Die Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel ermöglicht es ein Prozessgas mit einem C02-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 C02-Gehalt von mehr als 90% ist es möglich, 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 C02-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 CO2 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 C0 -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 Übermittlung des ermittelten Sauerstoff- und/ oder den C0 2 -Gehalts des Abgases und/ oder des Kühlgases verbunden.

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 C0 2 -Gehalts des Abgases regelt. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die den mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den C0 2 -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.

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 C0 2 -Gehalts in der Abgasleitung, wird der C0 2 -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 C0 -Gehalts des Kühlgases regelt. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die den mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Sauerstoff- und/ oder den C0 2 -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.

Die Regelung dient insbesondere einem möglichst vollständigen Abzug des Kühlgases aus dem Schachtofen bei einem gleichzeitig möglichst geringen oder vorzugsweise keinem CO2 in der Kühlgasabzugsleitung.

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.

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.

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. 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.

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 gleichmäßige Verteilung und thermische Behandlung des Materials.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist innerhalb der Brennzone eine Gleichstrombrennzone ausgebildet. Innerhalb der Gleichstrombrennzone strömt 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.

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.

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. 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 Oxidationsmittel 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 in die Brennzone und/ oder die Kühlzone mündenden 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.

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. 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.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Abgasauslass des Schachts mit der Brennzone des jeweiligen Schachts gastechnisch verbunden.

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 ström bar 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. 1 b bis 1e zeigen jeweils schematische Darstellungen des Kalkofensystems der Fig.

1a in Querschnittsansichten an den in Fig. 1a markierten Schnittebenen.

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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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 den Schachtbereich erstrecken, in dem die Brennerlanzen 10 angeordnet sind. Durch die Kühlluftringleitungen strömt vorzugsweise Kühlluft oder eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Kühlwasser oder Kühlwasser vermischt mit einem Frostschutzmittel oder Thermalöl zur Kühlung der Brennerlanzen 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 Flöhenniveau 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 Kühlzone 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 strömendem 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 Strömungsleitelement, 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 strömende Kühlluft auf.

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 Kühlzone 22 strömende 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 des 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.

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. Vorzugsweise weist das aus dem Schacht 2b ausgelassene Abgas eine Temperatur von 100°C bis 400°C, auf.

Das Abgas wird in eine sich an den Abgasauslass 6 anschließende Abgasleitung 39 geleitet. 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.

Zumindest ein Teil des Abgases wird vorzugsweise über die Abgasleitung 39 der Brennzone 20 des Schachts 2b zugeführt. Die Abgasleitung 39 ist dazu beispielhaft mit den Brennerlanzen 10 vorzugsweise über eine Ringleitung 8 verbunden. Es ist ebenfalls denkbar, dass ein Gaseinlass in der Brennzone 20 angeordnet ist, über welchen das Abgas in die Brennzone eingeleitet wird. 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. 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 20 des Schachts 2b, eingeführt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass als Oxidationsmittel ein sauerstoffreiches Gas mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 70 bis 95%, vorzugsweise 90% in die Abgasleitung 39 eingeführt wird. Das Oxidationsmittel wird vorzugsweise stromaufwärts des Wärmetauschers 43 in die Abgasleitung 39 eingeleitet. Optional weist die Oxidationsmittelleitung ein Regelorgan 47 zum Einstellen der Menge an in die Abgasleitung 39 einzuleitenden Oxidationsmittel auf. Die Abgasleitung 39 weist insbesondere eine Mehrzahl von Ventilatoren oder Verdichter 35, 36 zum Beschleunigen des Abgases auf.

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. 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. 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 C02-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 C02-Gehalts und/ oder Sauerstoffgehalts regelt. Beispielsweise wird die Menge an Kühlgas erhöht oder verringert, wenn der C02-Gehalt und/oder der Sauerstoffgehalt von einem bestimmten Grenzwert oder Grenzbereich abweicht.

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 C02- Anteil von mindestens 90% aufweist. 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.

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 2a, b zu dem jeweils anderen Schacht 2a, b 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.

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.

Die Figuren 1 b 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.

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.

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 C02-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 CQ2-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 C02-Gehalt, beispielsweise 45% für die Sodaherstellung oder 35% für die Zuckerherstellung oder 30% für die Herstellung von gefälltem Kalziumkarbonat, erzeugt werden.

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

20 Brennzone 21 Vorwärmzone 22 Kühlzone 23 Kühlgaseinlass

25 Auslasstrichter

26 Innenzylinder

27 Kühllufteinlass

28 Kühlluftauslass 29 Kühlgasauslass

31 Abgasfilter

32 Kühleinrichtung

33 - 38 Verdichter/ Ventilator

39 Abgasleitung

40 Materialauslass

41 Austragseinrichtung 43 Wärmetauscher

44 - 48 Regelorgan

51 Gasanalyseeinrichtung