BE1032706A1 - Schachtofen und Verfahren zum Brennen von karbonathaltigem Material in einem Schachtofen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfasst einen Schachtofen (1) zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material mit einem Schacht (2), aufweisend in Strömungsrichtung des Materials einen Materialeinlass (3), eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials, eine Kühlzone (22) zum Kühlen des gebrannten Materials, und einen Materialauslass (40) zum Auslassen des Materials aus dem Schachtofen (1), wobei der Schachtofen (1) einen Abgasauslass (19) zum Auslassen von Abgas aus der Vorwärmzone eines Schachts (2) aufweist, wobei der Schacht (2) einen Innenzylinder (58) aufweist, der sich zentral durch den Schacht (2) erstreckt und mit einer Kühlgasleitung gastechnisch verbunden ist, sodass Kühlgas in den Innenzylinder (58) strömt und wobei der Innenzylinder (58) gastechnisch von dem mit Material gefüllten Bereich des Schachts (2) getrennt angeordnet ist.

Description

Schachtofen und Verfahren zum Brennen von karbonathaltigem Material in einem

Schachtofen

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen mit mindestens einem Schacht und Verfahren zum Brennen von Kalkstein oder anderen Karbonaten, mit einem Schachtofen, der wenigstens eine Brennzone und eine Kühlzone aufweist.

Aus der CH 378 217 A ist ein Schachtofen zum kontinuierlichen Brennen von mineralischen Werkstoffen mit einer Brennzone und einer Kühlzone bekannt.

In der Kalkindustrie werden derzeit Kalkschachtöfen mit einer hohen Durchsatzleistung von mindestens 400 bis 800t/d gefordert. Des Weiteren ist Kalk mit einer hohen

Reaktivität gewünscht, wobei gleichzeitig das entstehende Abgas eine hohe CO:-

Konzentration aufweisen soll, um eine anschließende kostengünstige CO2-Abscheidung und -Speicherung zu ermöglichen. Ein weiteres globales Ziel ist es, die CO2- Emissionen insgesamt zu verringern. Bekannte Kalköfen sind derzeit wartungsintensiv und erfordern zusätzlich hohe Herstellungskosten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schachtofen und ein

Verfahren zum Brennen und/oder Kalzinieren von Karbonatgestein anzugeben, wobei der Schachtofen kostengünstig herstellbar ist und eine geringe Wartungsintensität erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schachtofen mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Schachtofen zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material umfasst nach einem ersten Aspekt einen Schacht aufweisend in Strömungsrichtung des Materials einen Materialeinlass, eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des Materials, eine

Brennzone zum Brennen des Materials, eine Kühlzone zum Kühlen des gebrannten

Materials, und einen Materialauslass zum Auslassen des Materials aus dem

Schachtofen. Der Schachtofen weist einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgas aus der Vorwärmzone eines Schachts auf. Der Schacht weist einen Innenzylinder auf, der sich zentral durch den Schacht erstreckt und mit einer Kühlgasleitung gastechnisch verbunden ist, sodass Kühlgas in den Innenzylinder strömt, wobei der Innenzylinder, vorzugsweise vollständig, gastechnisch von dem Prozessraum, insbesondere dem mit

Material gefüllten Bereich des Schachts, getrennt angeordnet ist. Die Kühlgasleitung ist vorzugsweise mit einer Kühlgasquelle, wie beispielsweise der Umgebungsluft, und insbesondere mit einem Ventilator verbunden. Der mit Material gefüllte Prozessraum weist vorzugsweise eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, Querschnittsfläche auf und ist vorzugsweise als Ringschacht ausgebildet. Der Innenzylinder ist vorzugsweise gastechnisch von dem Ringschachtbereich des Schachts getrennt, sodass kein Prozessgas in den Innenzylinder strömt. Unter Prozessgas ist das zur

Kalkherstellung verwendete Gas zu verstehen, das im Inneren des Ringraums,

Insbesondere im Lückenvolumen des Brenngutes strömt und mit dem Brenngut zur

Herstellung von Kalk thermisch und chemisch interagiert. Der Innenraum des

Innenzylinders ist vorzugsweise ausschließlich mit Kühlgas gefüllt.

Der Kühlluft führende Innenzylinder bietet den Vorteil einer effizienten Kühlung des

Innenzylinders, wobei ein gleichmäßig erwärmbarer Ringschachtbereich erzeugt wird, der mit Material gefüllt ist und die Herstellung eines Kalks mit konstant, hoher Qualität ermöglicht. Zusätzlich erfordert ein ausschließlich mit Kühlluft gefüllter Innenzylinder, der gastechnisch von dem Prozessraum getrennt ist, nur einen vergleichsweise geringen

Wartungsaufwand, da der Innenzylinder nicht von Staubpartikeln verschmutzt wird und wenig bis keine Materialanbackungen im Inneren des Innenzylinders erfolgen.

Bei dem Schachtofen handelt es sich beispielsweise um einen Schachtofen mit nur einem

Schacht. Bei dem zu brennenden Material handelt es sich beispielsweise um Kalkstein oder Dolomitstein insbesondere mit einer Korngröße von 10 bis 200mm, vorzugsweise von 15 bis 120mm, höchstvorzugsweise 20 bis 100mm. Das Abgas weist vorzugsweise einen CO2-Anteil von 25%, optional mindestens 35% bis 45%, vorzugsweise mindestens 90%, optimalerweise mehr als 95% auf, beispielsweise bezogen auf trockenes Gas.

Der Materialeinass ist insbesondere an dem oberen Ende des Schachtes angeordnet. In

Strömungsrichtung des Materials vor der Brennzone ist die Vorwärmzone zum

Vorwärmen des Materials angeordnet. Die Vorwärmzone schließt sich vorzugsweise direkt an einen Materialeinlass des Materials in den Schachtofen an und dient der

Vorwärmung des Materials auf eine Temperatur von etwa 600°C bis 800°C. Die

Brennzone schließt sich vorzugsweise direkt an die Vorwärmzone an und dient dem

Brennen, insbesondere Kalzinieren, des Materials, wobei dieses vorzugsweise auf eine

Temperatur von etwa 900°C bis 1700°C, insbesondere maximal 1200°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. Optional ist zwischen der Kühlzone und der Brennzone eine Gastrennzone angeordnet, in der größtenteils Brenngase der Brennzone und kein oder nur ein sehr geringer Anteil an

Kühlgas der Kühlzone strömt. 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, insbesondere Kühlluft, wird vorzugsweise über einen Kühllufteinlass in die Kühlzone des Schachtofens eingeblasen.

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.

An den in der Vorwärmzone angeordneten Abgasauslass schließt sich vorzugsweise eine

Abgasauslassleitung an zum Leiten des aus dem Schacht, insbesondere der

VWVorwärmzone, abgezogenen Abgases. Das aus der Vorwärmzone über den

Abgasauslass abgeführte Abgas weist vorzugsweise eine Temperatur von etwa 100°C bis 400°C auf. Die Abgasauslassleitung weist beispielsweise in Strömungsrichtung des

Abgases im Anschluss an den Abgasauslass einen Verdichter, insbesondere einen

Ventilator, und einen Abgasfilter auf. Vorzugsweise schließt sich in Strömungsrichtung eine Kühleinrichtung, wie beispielsweise ein Wärmetauscher mit einer Wasserkühlung, an. Die Kühleinrichtung kühlt das Abgas vorzugsweise auf eine Temperatur von 30°C.

Vorzugsweise wird ein Teilstrom des Abgases ausgeschleust und ein weiterer Teilstrom vorzugsweise über zumindest einen weiteren Ventilator oder Verdichter und einer

Abgasleitung der Brennzone zugeführt.

Beispielsweise wird das über den Abgasauslass aus der Vorwärmzone des Schachts ausgelassene Abgas zumindest teilweise mittels des Heißgaserzeugers oder eines

Wärmetauschers erhitzt und in die Brennzone geleitet. Beispielsweise wird das Abgas der Vorwärmzone teilweise aus dem Schachtofen abgeführt oder der Brennzone zugeführt. Das Zuführen von Abgas zu dem Heißgaserzeuger oder der Brennzone bietet eine energieeffiziente Möglichkeit der Abgasnutzung.

Das Abgas weist beispielsweise einen CO2- Gehalt von mindestens 90Vol%, insbesondere mindestens 95Vol% bis vorzugsweise 99Vol% oder 100Vol% auf. Dies ermöglicht eine anschließende kostengünstige Verflüssigung und Speicherung des CO»- reichen Abgases. Vorzugweise wird lediglich ein Teil des Abgases, beispielsweise etwa 20% bis 80%, insbesondere 50% der Brennzone wieder zugeführt, wobei der übrige Teil des Abgases aus dem Schachtofen abgeführt und beispielsweise für eine anschließenden Sequestierung in einem Speicher gespeichert wird.

Gemäß einer ersten Ausführungsform erstreckt sich der Innenzylinder von der Kühlzone durch die Brennzone in die Vorwärmzone. Vorzugsweise ist der Innenzylinder als materialfreier Raum ausgebildet. Vorzugsweise weist der Innenzylinder einen konstanten

Querschnitt auf. Der Innenzylinder ist insbesondere koaxial zu der Schachtwand angeordnet.

Der Innenzylinder weist gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Trennmittel auf, das sich durch den Innenzylinder erstreckt und einen ersten Kühlkanal von einem zweiten

Kühlkanal trennt. Das Trennmittel ist beispielsweise als Trennwand oder als Trennrohr ausgebildet. Das Trennmittel erstreckt sich vorzugsweise vollständig in vertikaler

Richtung. Der Innenzylinder umfasst vorzugsweise den ersten und den zweiten

Kühlkanal, die sich insbesondere parallel oder koaxial zueinander in vertikaler Richtung erstrecken. Insbesondere ist das Trennmittel aus einem wärmeleitfähigen Material 5 ausgebildet, sodass ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal erfolgt. Der erste und der zweite Kühlkanal sind vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass das Kühlgas innerhalb des ersten Kühlkanals im

Gegenstrom zu dem zweiten Kühlkanal strömt. Das als Trennrohr ausgebildete

Trennmittel ist vorzugsweise koaxial zu dem Innenzylinder angeordnet. Insbesondere ist ein Kühlkanal, beispielsweise der erste Kühlkanal, in dem Ringraum zwischen der Wand des Innenzylinders und der Wand des Trennrohrs ausgebildet, wobei ein weiterer

Kühlkanal, insbesondere der zweite Kühlkanal, innerhalb des Trennrohrs ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Innenzylinder einen Kühlgaseinlass zum Einlassen von Kühlgas in den Innenzylinder auf und wobei der Kühlgaseinlass in der

Vorwärmzone oder oberhalb der Vorwärmzone oder in der Kühlzone oder unterhalb der

Kühlzone angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kühlgaseinlass an dem oberen oder unteren Ende des Innenzylinders angeordnet. Insbesondere ist der Kühlgaseinlass gastechnisch mit der Kühlgasleitung verbunden. Der Kühlgaseinlass ist beispielsweise als Kühlgaseinlassleitung ausgebildet, die sich insbesondere von dem Innenzylinder durch die Schachtwand erstreckt und vorzugsweise in radialer Richtung verläuft. Bei der

Kühlgaseinlassleitung handelt es sich vorzugsweise um eine gerade Rohrleitung. Die

Kühlgaseinlassleitung erstreckt sich insbesondere radial durch die Vorwärmzone oder durch den Ringschachtbereich oberhalb der Vorwärmzone hindurch. Der Innenzylinder ist insbesondere mit der Kühlgaseinlassleitung zur Leitung von Kühlgas, insbesondere

Kühlluft, derart verbunden, dass das Kühlgas in den Innenzylinder strömt. Insbesondere erstreckt sich die Kühlgaseinlassleitung durch eine Kühlgaseinlassöffnung in dem

Schacht, wobei der Kühlgaseinlass in oder oberhalb der Vorwärmzone oder in oder unterhalb der Kühlzone angeordnet ist. Die Kühlgaseinlassieitung erstreckt sich

Insbesondere von dem Innenzylinder durch die Vorwärmzone oder die Kühlzone aus dem

Schacht heraus und ist vorzugsweise gastechnisch von dem mit Material gefüllten

Ringschachtbereich des Schachts vollständig getrennt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Innenzylinder einen Kühlgasauslass zum Auslassen von Kühlgas aus dem Innenzylinder auf und wobei der Kühlgasauslass in der Vorwärmzone oder oberhalb der Vorwärmzone oder in der Kühlzone oder unterhalb der Kühlzone angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kühlgasauslass an dem oberen oder unteren Ende des Innenzylinders angeordnet. Der Kühlgasauslass ist beispielsweise als

Kühlgasauslassleitung ausgebildet, die sich insbesondere von dem Innenzylinder durch die Schachtwand erstreckt und vorzugsweise in radialer Richtung verläuft. Die

Kühlgasauslassleitung erstreckt sich insbesondere radial durch die Vorwärmzone oder durch den Ringschachtbereich oberhalb der Vorwärmzone oder durch die Kühlzone hindurch. Der Innenzylinder ist insbesondere mit der Kühlgasauslassleitung zur Leitung von Kühlgas, insbesondere Kühlluft, derart verbunden, dass das Kühlgas aus dem

Innenzylinder strömt. Insbesondere erstreckt sich die Kühlgasauslassleitung durch eine

Kühlgasauslassôffnung in dem Schacht, wobei der Kühlgasauslass in oder oberhalb der

Vorwärmzone oder in oder unterhalb der Kühlzone angeordnet ist. Die

Kühlgasauslassleitung erstreckt sich insbesondere von dem Innenzylinder durch die

Vorwärmzone oder die Kühlzone aus dem Schacht heraus und ist vorzugsweise gastechnisch von dem mit Material gefüllten Ringschachtbereich des Schachts vollständig getrennt. Eine Anordnung des Kühlgaseinlasses und des Kühlgasauslasses in oder oberhalb der Vorwärmzone oder in oder unterhalb der Kühlzone sorgt dafür, dass das Kühlgas durch den Innenzylinder von der Höhe der Vorwärmzone zu der Höhe der

Brennzone strömt und dort erwärmt wird. Anschließend strömt das Kühlgas innerhalb des

Innenzylinders durch die Kühlzone, wird wieder abgekühlt und strömt erneut durch die

Brennzone und die Vorwärmzone aus dem Innenzylinder heraus. Somit wird eine sehr effiziente Kühlung des Innenzylinders erreicht.

Das Trennmittel ist gemäß einer weiteren Ausführungsform zu dem unteren Ende oder dem oberen Ende des Innenzylinders beabstandet, sodass die Kühlkanäle, vorzugsweise ausschließlich, an dem unteren Ende oder oberen Ende des Innenzylinders gastechnisch miteinander verbunden sind. Innerhalb des Innenzylinders strömt das Kühlgas vorzugsweise in den beiden Kühlkanälen jeweils entgegengesetzt zueinander. Bei einem als Trennwand ausgebildeten Trennmittel und einem am oberen Ende des Innenzylinders angeordneten Kühlgaseinlass und Kühlgasauslass strömt das Kühlgas von oben nach unten in dem ersten Kühlkanal und von unten nach oben in dem zweiten Kühlkanal. Das

Kühlgas wird vorzugsweise innerhalb des Innenzylinders, vorzugsweise auf der Höhe der

Kühlzone oder der Vorwärmzone um vorzugsweise 180° umgelenkt, wodurch die durch die Kühlzone oder Vorwärmzone verlaufende Kühlgasleitung verlängert wird und somit eine effiziente Abkühlung des vorab aufgewärmten Kühlgases erreicht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist innerhalb des Schachts zumindest ein balkenförmiges Strömungselement derart angeordnet und ausgebildet, dass unterhalb des Strömungselements ein materialfreier Raum ausgebildet ist und wobei das

Strömungselement und/ oder der materialfreie Raum jeweils mit einem jeweiligen

Gaseinlass zum Einlassen von Gas in den Schacht oder mit einem jeweiligen Gasauslass zum Auslassen von Gas aus dem Schacht gastechnisch verbunden ist. Der materialfreie

Raum dient vorzugsweise der Leitung von Gas innerhalb des Schachts zu einem

Gasauslass oder einem Gaseinlass.

Der Schachtofen weist vorzugsweise innerhalb des Schachts eine Mehrzahl von balkenförmigen Strömungselementen auf. Das zumindest eine Strömungselement erstreckt sich insbesondere durch den Prozessraum des Schachts hindurch, vorzugsweise von dem Innenzylinder in radialer Richtung nach außen zu der

Schachtwand des Schachts. Innerhalb des Innenzylinders ist kein balkenförmiges

Strömungselement angeordnet. Vorzugsweise sind die Strömungselemente gemauert, insbesondere aus feuerfestem Material ausgebildet. Das zumindest eine

Strömungselement erstreckt sich vorzugsweise vollständig und insbesondere ausschließlich durch den mit zu brennendem Material gefüllten Bereich des Schachts.

Unter balkenförmig wird eine Form verstanden, die eine im Verhältnis zu dem

Querschnitt, insbesondere dem Durchmesser, große Länge aufweist. Beispielsweise ist die Länge des balkenförmigen Strömungselements mindestens 1.5-5 mal so groß wie der

Querschnitt, insbesondere dem Durchmesser, des balkenförmigen Strömungselements.

Die Querschnittsfläche ist beispielsweise über die Länge des Strömungselements konstant oder variierend ausgebildet. Zumindest ein balkenförmiges Strömungselement innerhalb des Schachts bietet den Vorteil, dass sich im Betrieb des Schachtofens unterhalb des Strömungselements ein materialfreier Raum ausbildet, aus welchem auf einfache Art und Weise dem Schacht ein Gasstrom entnommen oder dem Schacht ein

Gasstrom zugeführt werden kann. Das Vorsehen von balkenförmigen

Strômungselementen ist vergleichsweise kostengünstig und wartungsarm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schachtofen eine Heibgaskammer auf, in der eine Brennerlanze zur Verbrennung von Brennstoff angeordnet ist oder die gastechnisch mit einem Heißgaserzeuger verbunden ist und wobei die Hei8gaskammer, vorzugsweise ausschließlich, in dem materialfreien Raum außerhalb des Schachts, insbesondere außerhalb des Schachtinneren, ausgebildet ist. Die Heidgaskammer ist vorzugsweise unterhalb des Strömungselements angeordnet. Das Strömungselement erstreckt sich vorzugsweise nach außen durch zumindest eine Schachtwand hindurch in einen Bereich außerhalb des Schachtinneren. Der Schacht weist vorzugsweise vertikale

Schachtwände auf, die das Innere des Schachts abgrenzen. Der Schacht weist vorzugsweise eine in vertikaler Richtung im wesentlichen konstante Querschnittsfläche auf, die sich optional nach oben verjüngt. Insbesondere weist die Vorwärmzone und/ oder der obere Bereich der Brennzone eine geringere Querschnittsfläche als der übrige

Schachtbereich auf.

Bei dem HeiBgaserzeuger handelt es sich beispielsweise um einen elektrisch betriebenen Heillgaserzeuger, wobei das Heilgas beispielsweise mit einem Plasma erzeugt wird. Optional ist der Heibgaserzeuger mittels eines Festbrennstoffs betrieben.

Der Heillgaserzeuger ist vorzugsweise vollständig außerhalb des Schachts angeordnet.

Die in dem HeiRgaserzeuger erzeugten Heilgase werden vorzugsweise in die

HeiRgaskammer geleitet. Bei dem Brennstoff handelt es sich beispielswiese um einen gasförmigen Brennstoff, wie Erdgas oder Wasserstoff.

Zusätzlich zu den unterhalb der Strömungselemente ausgebildete materialfreien Räumen weist die Schachtwand vorzugsweise eine oder mehr nach außen weisende,

Aufweitungen des Schachtquerschnitts auf, in denen zusätzliche Heidgaskammern ausgebildet sind.

In dem Schacht sind vorzugsweise eine oder mehrere Heißgaskammerebenen angeordnet, in denen mMmaterialfreie Räume, insbesondere Heißgaskammern, vorzugsweise umfangsmäßig um die Brennzone herum angeordnet sind. Beispielsweise ist die HeiRgaskammer als Brennkammer ausgebildet, wobei innerhalb jeder

Brennkammer vorzugsweise Brennerlanzen angeordnet sind, die insbesondere mit einer

Brennstoffleitung zur Leitung von Brenngas verbunden sind. Optional sind die

HeiRgaskammern mit einem beispielsweise elektrisch betriebenen HeiBgaserzeuger gastechnisch verbunden. Beispielsweise umfasst jede Heidgaskammerebene zumindest einen oder 2 bis 8 HeiRgaserzeuger. Unter dem Begriff „materialfrei“ ist vorzugsweise „frei von Brenngut“ zu verstehen. Bei einem materialfreien Raum handelt es sich vorzugsweise um einen Raum, in dem kein zu brennendes Material vorhanden ist. Der materialfreie Raum weist insbesondere eine Mehrzahl von Gaseinlässen auf, über welche insbesondere rezirkuliertes und erhitztes Abgas in die Brennzone eingelassen wird. Optional sind zwischen den HeiRßgaskammern/Brennkammern einer

HeiRgaskammerebene zumindest eine als Seitenbrenner ausgebildete Brennerlanze vorgesehen, die sich in den Schacht, insbesondere die Brennzone, erstreckt und zur

Verbrennung von Brennstoff in dem Schacht ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schachtofen einen Umwälzgasauslass zum Auslassen von Gas aus der Brennzone und einen Umwälzgaseinlass zum Einlass des über den Umwälzgasauslass ausgelassenen Gases in die Brennzone auf, wobei der

Umwälzgasauslass in der Schachtwand ausgebildet ist und mit dem materialfreien Raum derart fluidtechnisch verbunden ist, dass Abgas der Brennzone, vorzugsweise direkt von dem Prozessraum, in den materialfreien Raum unterhalb des Strömungselements und vorzugsweise direkt in den Umwälzgasauslass strömt. Vorzugsweise weist der

Schachtofen zumindest einen oder eine Mehrzahl von Umwälzgasauslässen, insbesondere auf gleicher Höhe, auf, wobei jedem Umwälzgasauslass ein materialfreier

Raum zugeordnet ist, der unterhalb eines jeweiligen Strömungselements ausgebildet ist.

Der Umwälzgasauslass ist vorzugsweise gastechnisch über den jeweiligen materialfreien

Raum direkt mit dem Prozessraum verbunden. Vorzugsweise weist der Schachtofen zumindest einen oder eine Mehrzahl von Umwälzgaseinlässen auf, wobei jedem

Umwälzgaseinlass ein materialfreier Raum zugeordnet ist, der unterhalb eines jeweiligen

Strömungselements ausgebildet ist. Der Umwälzgasauslass ist vorzugsweise gastechnisch über den jeweiligen materialfreien Raum direkt mit dem Prozessraum verbunden. Die Mehrzahl von Umwälzgaseinlässen ist vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet.

Der Schachtofen weist vorzugswiese eine Umwälzeinrichtung zum Umwälzen von

Umwälzgas innerhalb der Brennzone auf, wobei die Umwälzeinrichtung mit einem

Injektor gastechnisch verbunden ist, sodass das aus der Vorwärmzone abgeführte Abgas zumindest teilweise zusammen mit dem Umwälzgas in die Brennzone eingeführt wird.

Beispielsweise weist der Schachtofen eine Mehrzahl von, insbesondere zwei,

Umwälzeinrichtungen auf. Beispielsweise ist eine weitere Umwälzgaseinrichtung in dem

Schachtofen vorgesehen, die zum Umwälzen von Umwälzgas innerhalb der

Vorwärmzone oder zwischen der Vorwärmzone und der Brennzone ausgebildet und angeordnet ist.

Bei dem Umwälzgas handelt es sich vorzugsweise um Gas der Brennzone, insbesondere dem unteren, an die Kühlzone angrenzenden Bereich der Brennzone oder um Gas oder der Vorwärmzone. Das Umwälzgas besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus CO», insbesondere, da kein Kühlgas aus der Kühlzone in die Brennzone gelangt. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Umwälzgas aus Abgas der Brennzone und Kühlgas besteht.

Vorzugsweise weist die Brennzone in Strömungsrichtung des Materials eine

Gegenstrombrennzone und eine sich daran direkt anschließende Gleichstrombrennzone auf. Das Umwälzgas wird vorzugsweise ausschließlich der Gleichstrombrennzone entnommen und insbesondere ausschließlich der Gleichstrombrennzone wieder zugeführt. Optional wird das Umwälzgas ausschließlich der Gleichstrombrennzone entnommen und der Gegenstrombrennzone und der Gleichstrombrennzone wieder zugeführt.

Die Umwälzgaseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie das Umwälzgas außerhalb des Schachtes, insbesondere außerhalb der Brennzone, von dem

Umwälzgasauslass hin zu dem Umwälzgaseinlass beschleunigt. Insbesondere ist die

Umwälzgaseinrichtung derart ausgebildet, dass sie an dem Umwälzgasauslass das

Umwälzgas ansaugt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Umwälzgasauslass unterhalb des

Umwälzgaseinlasses angeordnet. Zwischen dem Umwälzgaseinlass und dem

Umwälzgasauslass ist vorzugsweise eine Umwälzeinrichtung angeordnet, die mit dem

Umwälzgasauslass und dem Umwälzgaseinlass gastechnisch verbunden ist und derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das Umwälzgas von dem Umwälzgasauslass hin zu dem Umwälzgaseinlass beschleunigt. Vorzugsweise ist die Umwälzgaseinrichtung derart ausgebildet, dass sie am Umwälzgasauslass das Umwälzgas ansaugt.

Der Schachtofen weist vorzugsweise einen Injektor auf, der insbesondere zum

Beschleunigen des Umwälzgases in Richtung des Umwälzgaseinlasses in die Brennzone ausgebildet und angeordnet ist. Der Injektor weist vorzugsweise eine

Querschnittsverengung auf oder ist insbesondere düsenförmig ausgebildet. Eine

Beschleunigung des Umwälzgases sorgt für eine Absenkung des Druckes an dem

Umwälzgasauslass, sodass sich innerhalb der Brennzone eine Gasströmung in Richtung des Umwälzgasauslasses ausbildet. Die Umwälzeinrichtung ist vorzugsweise mit dem

Injektor und dem Abgasauslass des Schachtofens gastechnisch verbunden, sodass das aus der Vorwärmzone abgeführte Abgas zumindest teilweise zusammen mit dem

Umwälzgas in die Brennzone eingeführt wird.

Diese Gasströmung erzeugt die Gleichstrombrennzone zwischen dem

Umwälzgaseinlass und dem Umwälzgasauslass. Vorzugsweise weist das Gas innerhalb der Gleichstrombrennzone eine Temperatur von etwa 900°C bis 1200°C. Die

Kalzinierung des Materials in der Gegenstrombrennzone und die anschließende weitere

Kalzinierung in der Gleichstrombrennzone ermöglicht die Herstellung von hochreaktivem

Branntkalk. Die Umwälzeinrichtung ist vorzugsweise über eine Abgasleitung mit dem

Abgasauslass verbunden, sodass das Abgas zumindest teilweise zusammen mit dem

Umwälzgas in die Brennzone eingeführt wird.

Die Abgasleitung ist beispielsweise mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung des

Abgases verbunden. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise mit der

Kühlgasabzugseinrichtung verbunden, sodass das Abgas in dem Wärmetauscher insbesondere im Gegenstrom zu der abgezogenen Kühlluft erwärmt wird. Vorzugsweise wird das Abgas in dem Wärmetauscher auf eine Temperatur von etwa 400°C bis 700°C, insbesondere 500°C erwärmt. Optional weist die Brennzone einen Gaseinlass zum

Einlassen von über den Abgasauslass abgeführten Abgases in die Brennzone auf. Der

Gaseinlass ist vorzugsweise separat zu dem Umwälzgaseinlass in der Brennzone angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Brennzone in Strömungsrichtung des

Materials eine Gegenstrombrennzone und eine Gleichstrombrennzone auf, wobei in der

Gegenstrombrennzone, in welcher das Material im Gegenstrom von Gasen durchströmt wird, und/ oder in der Gleichstrombrennzone, in welcher das Material im Gleichstrom von

Gasen durchströmt wird, jeweils zumindest ein Strömungselement angeordnet ist. Der

Umwälzgasauslass ist vorzugsweise in der Gleichstrombrennzone angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Brennzone und der Kühlzone eine Gastrennzone angeordnet, wobei in der Gastrennzone zumindest ein balkenförmiges Strömungselement angeordnet ist, in der vorzugsweise größtenteils

Brenngase der Brennzone und kein oder nur ein sehr geringer Anteil an Kühlgas der

Kühlzone strömt. Eine solche Gastrennzone ermöglicht eine zuverlässige Trennung der

Brenngase und der Kühlgase, sodass es zu keiner oder nur einer sehr geringen

Rekarbonisierung des gebrannten Materials kommen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Vorwärmzone und/ oder die

Kühlzone jeweils zumindest ein Strömungselement auf. Vorzugsweise sind in der

Vorwärmzone zwei oder vier Strömungselemente angeordnet. In der Kühlzone sind insbesondere genau zwei, vier oder mehr Strömungselemente angeordnet, die sich beispielsweise radial erstrecken.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schachtofen eine Mehrzahl von

Strömungselemente-Ebenen auf, wobei in jeder Strömungselemente-Ebene zumindest ein Strömungselement oder eine Mehrzahl von Strömungselementen angeordnet sind.

Insbesondere weist der Schachtofen vier, fünf oder acht Strömungselemente-Ebenen auf, die vorzugsweise in Strömungsrichtung des Materials hintereinander angeordnet sind. Die Strömungselemente-Ebenen sind vorzugsweise in Längsrichtung des

Schachtofens gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die erste, insbesondere oberste, Strömungselemente-Ebene ist vorzugsweise in der Vorwärmzone oder der

Brennzone angeordnet. Die Brennzone umfasst beispielsweise in Strömungsrichtung des

Materials eine erste Brennzone und eine zweite, die als Gegenstrombrennzone ausgebildet sind, und eine sich an die zweite Brennzone anschließende dritte Brennzone, die als Gleichstrombrennzone ausgebildet ist.

Der Schacht weist in der Strömungselemente-Ebene vorzugsweise zwei, vier oder bis zu acht Heibgaskammern auf, die insbesondere jeweils an den nach außen weisenden

Enden der materialfreien Räume unterhalb der Strömungselemente ausgebildet sind. Der materialfreie Raum der Strömungselement-Ebene erstreckt sich vorzugsweise in die

Hei8gaskammern hinein.

Insbesondere bildet die oberste Strömungselemente-Ebene die Grenze zwischen der

Vorwärmzone und der Brennzone, insbesondere der ersten Brennzone, aus. In der ersten Strômungselemente-Ebene ist optional ausschließlich ein Strömungselement angeordnet. Insbesondere weist die ersten Strömungselemente-Ebene vier oder bis zu acht Strömungselemente auf, die sich in radialer Richtung, insbesondere sternförmig, erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich das zumindest eine Strömungselement der ersten Strömungselement-Ebene von einem Gasauslass zum Auslassen von Abgas der

Brennzone in der Schachtwand zu einem gegenüberliegenden Gasauslass in der gegenüberliegenden Schachtwand.

Die zweite Strömungselement-Ebene ist vorzugsweise in der ersten Brennzone oder der zweiten Brennzone angeordnet. Vorzugsweise bildet eine Strömungselemente-Ebene die Grenze zwischen der ersten Brennzone und der zweiten Brennzone aus, wobei in der

Strömungselemente-Ebene optional ausschließlich ein Strômungselement angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich das Strömungselement der Strömungselement-Ebene der ersten Brennzone und der zweiten Brennzone von jeweils einem Gaseinlass zum

Einlassen von Gas, insbesondere rezirkuliertem Abgas, in der Schachtwand zu dem

Innenzylinder.

Eine weitere Strömungselemente-Ebene ist insbesondere in der zweiten Brennzone oder der dritten Brennzone angeordnet. Beispielhaft bildet die Strômungselemente-Ebene die

Grenze zwischen der zweiten Brennzone und der dritten Brennzone.

Eine weitere Strömungselemente-Ebene ist vorzugsweise in der dritten Brennzone oder der Gastrennzone angeordnet. Die Strömungselemente-Ebene bildet insbesondere die

Grenze zwischen der Brennzone, insbesondere der dritten Brennzone, und der

Gastrennzone aus.

Eine weitere Strömungselemente-Ebene ist insbesondere in der Gastrennzone oder der

Kühlzone angeordnet. Beispielhaft bildet die Strömungselemente-Ebene die Grenze zwischen der Gastrennzone oder der Kühlzone.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material in einem Schachtofen mit zumindest einem Schacht, wobei das Material durch einen Materialeinlass in eine Vorwärmzone zum Vorwärmen des

Materials, eine Brennzone zum Brennen des Materials und eine Kühlzone zum Kühlen des gebrannten Materials zu einem Materialauslass strömt, wobei Kühlluft in die

Kühlzone eingelassen wird, wobei das Abgas über einen Abgasauslass aus der

Vorwärmzone eines Schachts ausgelassen wird, und ein Kühlgas durch einen

Innenzylinder strömt und gastechnisch von dem mit Material gefüllten Bereich des

Schachts getrennt ist.

Die mit Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Vorteile und Ausführungen treffen in verfahrensgemäBer Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zu.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform strömt das Kühlgas durch den Innenzylinder zwischen der Kühlzone und der Vorwärmzone.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform strömt das Kühlgas innerhalb des

Innenzylinders in einem ersten Kühlkanal und einem zweiten Kühlkanal, der durch ein

Trennmittel, wie ein Trennrohr oder eine Trennwand von dem ersten Kühlkanal getrennt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform strömt das Kühlgas in dem ersten Kühlkanal im

Gegenstrom zu dem zweiten Kühlkanal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform strömt das Kühlgas am oberen oder unteren

Ende des Innenzylinders in den ersten Kühlkanal ein und am oberen oder unteren Ende des Innenzylinders aus dem zweiten Kühlkanal aus dem Innenzylinder heraus.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Umwälzgas über einen

Umwälzgasauslass aus der Brennzone abgeführt und vorzugsweise zusammen mit dem über den Abgasauslass abgeführten Abgas in die Brennzone über einen

Umwälzgaseinlass eingeführt, wobei das Umwälzgas aus dem Prozessraum direkt in den materialfreien Raum und zu dem Umwälzgasauslass geleitet wird. Vorzugsweise wird das Prozessgas innerhalb des mit dem Umwälzgasauslass gastechnisch direkt verbundenen materialfreien Raum ausschließlich in radialer Richtung nach außen geleitet.

Vorzugsweise wird ein Umwälzgas aus der Brennzone abgeführt und mittels eines

Injektors zusammen mit dem Abgas in die Brennzone eingeführt. Vorzugsweise wird das

Umwälzgas an dem unteren Bereich der Brennzone, insbesondere der dritten

Brennzone, abgeführt und an einem oberen Bereich der Brennzone, insbesondere zwischen der zweiten und dritten Brennzone, wieder eingeführt. Bei dem Injektor handelt es sich beispielsweise um eine Düse, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie den Gasstrom aus dem unteren Bereich der Brennzone ansaugt und in den oberen

Bereich der Brennzone beschleunigt einführt. Dadurch wird vorzugsweise eine

Gleichstrombrennzone innerhalb der Brennzone erzeugt, in welcher das erhitzte Gas im

Gleichstrom mit dem zu brennenden Material strömt. Eine Gleichstrombrennzone sorgt für eine besonders gleichmäßige und vollständige Kalzinierung des Materials. Bei einer

Umwälzung von Umwälzgas innerhalb eines Teils der Brennzone wird eine Kalzinierung des Material bei geringen Temperaturen von etwa 900°C bis 1100°C ermöglicht, wodurch das fertige Brenngut eine hohe Reaktivität erhält, wie sie beispielsweise für

Anwendungen in Stahlwerken gefordert wird.

Der Schachtofen weist vorzugswiese eine Kühlgasabzugseinrichtung zum Auslassen von

Kühlluft aus dem Schacht auf. Die Kühlgasabzugseinrichtung ist beispielsweise als materialfreier Raum in der Kühlzone, insbesondere in der Strömungselemente-Ebene zwischen der Kühlzone und der Brennzone oder der Gastrennzone, ausgebildet. Die

Kühlluft der Kühlzone wird vorzugsweise vollständig über die Kühlgasabzugseinrichtung aus dem Schacht ausgelassen, sodass keine Kühlluft in die Brennzone gelangt.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellungen eines Schachtofens in einer

Längsschnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellungen eines Schachtofens in einer

Längsschnittansicht gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Fig.2b zeigt eine schematische Darstellung der Strömungselemente des

Schachtofens in einem abgewickelten ringförmigen Schnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 2c-e zeigen jeweils schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen des Schachtofens.

Fig. 3a-e zeigt schematische Darstellungen eines Schachtofens in mehreren

Querschnittansichten unterschiedlicher Ebenen gemäß weiteren

Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 und 2a zeigt einen Schachtofen 1, insbesondere einen Ringschachtofen. Der

Schachtofen 1 zum Brennen von körnigem Material umfasst einen Schacht 2, der sich vorzugsweise in vertikaler Richtung erstreckt und beispielsweise einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist Beispielsweise weist der Schacht 2 einen runden,

Insbesondere kreisförmigen, oder eckigen, insbesondere viereckigen Querschnitt auf.

Der Schacht 2 ist von einer Schachtwand umgeben, die beispielsweise aus Stahl mit einer sich daran anschließenden gemauerten, feuerfesten Innenwand ausgebildet ist.

Der Schachtofen 1 wird vorzugsweise zum Erreichen von hohen Durchsatzleistungen wie beispielsweise 1000t/d verwendet und ist als Ringschachtofen ausgebildet ist. Der mit

Material gefüllte Ringschachtbereich 60 des Schachts 2 weist einen ringförmigen oder eckigen Querschnitt auf. Der Schachtofen 2 der Fig. 1 und 2a weist des Weiteren einen

Innenzylinder 58 auf, der sich zentral durch den Schacht 2 erstreckt und insbesondere materialfrei ist. Der Innenzylinder 58 erstreckt sich beispielhaft von der Kühlzone 22 durch die Brennzone 20 in die Vorwärmzone 21. Vorzugsweise weist der Innenzylinder 58 einen konstanten Querschnitt auf. Der Innenzylinder ist vorzugsweise gastechnisch von dem

Ringschachtbereich 60 des Schachts 2 getrennt, sodass kein Prozessgas in den

Innenzylinder 58 strömt.

Der Innenzylinder 58 weist vorzugsweise ein Trennmittel 55, wie beispielhaft eine

Trennwand 55, auf, die sich durch den Innenzylinder erstreckt und einen ersten Kühlkanal von einem zweiten Kühlkanal trennt. Der Innenzylinder 58 ist insbesondere mit einer

Kühlgaseinlassleitung 47 zur Leitung von Kühlgas, insbesondere Kühlluft, derart verbunden, dass das Kühlgas in den Innenzylinder 58 strömt. Der Innenzylinder 58 ist vorzugsweise ausschließlich zur Leitung von Kühlgas ausgebildet. Die

Kühlgaseinlassleitung 47 ist vorzugsweise in oder oberhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet. Beispielhaft erstreckt sich die Kühlgaseinlassleitung 47 durch eine

Kühlgaseinlassöffnung 44 in dem Schacht 2, wobei die Kühlgaseinlassöffnung 44 in oder oberhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet ist. Die Kühlgaseinlassleitung 47 erstreckt sich insbesondere von dem Innenzylinder 58 durch die Vorwärmzone 21 aus dem Schacht 2 heraus und ist vorzugsweise gastechnisch nicht mit dem mit Material gefüllten

Ringschachtbereich 60 des Schachts 2 verbunden.

Der Innenzylinder 58 ist insbesondere mit einer Kühlgasauslassleitung 37 zur Leitung von

Kühlgas, insbesondere Kühlluft, derart verbunden, dass das Kühlgas aus dem

Innenzylinder 58 strömt. Die Kühlgasauslassleitung 37 ist vorzugsweise in oder oberhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet. Beispielhaft erstreckt sich die Kühlgasauslassleitung 37 durch eine Kühlgasauslassöffnung 59 in dem Schacht 2, wobei die

Kühlgasauslassöffnung 59 in oder oberhalb der Vorwärmzone 21 angeordnet ist. Die

Kühlgasauslassleitung 37 erstreckt sich insbesondere von dem Innenzylinder 58 durch die Vorwärmzone 21 aus dem Schacht 2 heraus und ist vorzugsweise gastechnisch nicht mit dem mit Material gefüllten Ringschachtbereich 60 des Schachts 2 verbunden.

Die Trennwand 55 ist vorzugsweise zu dem Boden des Innenzylinders 58 beabstandet, sodass die Kühlkanäle an dem unteren Ende des Innenzylinders 58 gastechnisch miteinander verbunden sind. Innerhalb des Innenzylinders 58 strömt das Kühlgas vorzugsweise in den beiden Kühlkanälen jeweils entgegengesetzt zueinander, insbesondere von oben nach unten in dem ersten Kühlkanal und von unten nach oben in dem zweiten Kühlkanal.

Der Schacht 2 weist vorzugsweise an seinem oberen Ende einen Materialeinlass 3 auf, der beispielsweise als obere Öffnung des Schachts 2 und insbesondere als Schleuse 3 ausgebildet ist und sich vorzugsweise über den gesamten oder einen Teil des

Querschnitts des Schachts 2 erstreckt. Der Materialeinlass 3 dient dem Einlassen von zu brennenden Material in den Schachtofen 1. Ein als Schleuse 3 ausgebildeter

Materialeinlass ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass lediglich das zu brennende

Rohmaterial in den Schacht 2 gelangt, nicht aber die Umgebungsluft. Vorzugsweise ist die Schleuse 3 derart ausgebildet, dass sie den Schacht 2 luftdicht gegen die Umgebung abdichtet und einen Eintritt von Feststoffen, wie das zu brennende Gut, in den Schacht erlaubt.

Der Schacht 2 weist beispielhaft in einem oberen Bereich einen Abgasauslass 19 zum

Abführen von Ofenabgas aus dem Schacht 2 auf. Das Abgas wird aus dem Abgasauslass 19 in eine Abgasauslassleitung 39 geführt. Innerhalb des Schachts 2 ist ein Prozessraum 56 ausgebildet, der vollständig mit Material gefüllt ist. Innerhalb des Schachts 2 wird das zu brennende Material schwerkraftbedingt von oben nach unten durch den Schacht 2 gefördert, wobei der Schacht 2 in Förderrichtung des Materials eine Vorwärmzone 21 zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone 20 zum Brennen des Materials und eine

Kühlzone 22 zum Kühlen des gebrannten Materials aufweist. Die Vorwärmzone 21 erstreckt sich vorzugsweise von dem Materialeinlass 3 zu der Brennzone 20 und dient der Vorwärmung des Materials vor dem Brennen. In der Brennzone 20 findet im

Unterschied zur Vorwärmzone 21 ein Brennen, insbesondere Kalzinieren, vorzugsweise durch eine Entsäuerung, des Materials statt. Die Brennzone 20 umfasst beispielhaft in

Strömungsrichtung des Materials eine erste Brennzone 20a, in welcher das Material im

Gegenstrom von Gasen durchströmt wird, eine zweite Brennzone 20b, in welcher das

Material im Gegenstrom von Gasen durchströmt wird, und eine dritte Brennzone 20c, in welcher das Material im Gleichstrom von Gasen durchströmt wird. Zwischen der

Brennzone 20, insbesondere der dritten Brennzone 20c, und der Kühlzone 22 ist beispielhaft eine Gastrennzone 48 angeordnet. Vorzugsweise ist in der Gastrennzone 48

Im Betrieb des Schachtofens 2 größtenteils oder ausschließlich Abgas der Brennzone 20 und nur ein geringer Anteil oder keine Kühlluft vorhanden.

Fig. 2b zeigt Strômungselemente 16 in einer Strömungselemente-Ebene in einem kreisförmigen, abgewickelten Schnitt mit Blick nach außen. Der Schachtofen 1 weist beispielhaft innerhalb des Schachts 2 zumindest ein oder eine Mehrzahl von

Strömungselementen 16 auf. Die Strömungselemente 16 sind vorzugsweise balkenförmig ausgebildet und erstrecken sich insbesondere radial. Vorzugsweise sind die Strömungselemente 16 gemauert, insbesondere aus feuerfestem Material ausgebildet.

Unter balkenförmig wird eine Form verstanden, die eine im Verhältnis zu dem

Querschnitt, insbesondere dem Durchmesser, große Länge aufweist. Beispielsweise ist die Länge des balkenförmigen Strömungselements 16 mindestens 1.5-5 mal so groß wie der Querschnitt, insbesondere dem Durchmesser, des balkenförmigen

Strömungselements 16. Die Querschnittsfläche ist beispielsweise über die Länge des

Strömungselements 16 konstant oder variierend ausgebildet.

Die balkenförmigen Strömungselemente 16 weisen beispielhaft ein u-förmiges

Querschnittsprofil auf, wobei das u-förmige Querschnittsprofil nach unten hin geöffnet ist.

Insbesondere sind alle Strömungselemente 16 des Schachtofens 2 identisch ausgebildet und erstrecken sich radial. Die Strômungselemente 16 weisen vorzugsweise eine nach oben hin zulaufende, insbesondere keilförmige oder dachförmige, Geometrie auf.

Vorzugsweise bildet jedes Strömungselement 16 einen materialfreien Raum 49 unterhalb des jeweiligen Strömungselements 16 aus. Die Strömungselemente sind vorzugsweise derart innerhalb des Schachts angeordnet, dass sie von Material umströmbar sind.

Vorzugsweise sind die Strömungselemente 16 derart innerhalb des Schachts 2 angeordnet, dass Material an der nach oben weisenden Fläche und/ oder an den

Seitenflächen der Strömungselemente 16 anliegt und insbesondere daran abströmt, wobei an der nach unten weisenden Fläche des Strömungselements 16 ein materialfreier

Raum 49 ausgebildet ist. Die Strômungselemente 16 erstrecken sich vorzugsweise von der, insbesondere äußeren, Schachtwand des Schachts 2 in das Innere des Schachts 2 hinein bis zu der Außenwand des Innenzylinder 58. Insbesondere sind die

Strömungselemente 16 an der Außenwand des Schachts 2 angebracht. Das balkenförmigen Strömungselement 16 ist vorzugsweise gerade ausgebildet, sodass es sich ausschließlich in einer Strömungselemente-Ebene 5 erstreckt.

Die Strömungselemente 16 und/ oder die materialfreien Räume 49 unterhalb der

Strömungselemente 16 sind jeweils mit einem jeweiligen Gaseinlass 15, 17 oder jeweiligen Gasauslass 12, 18, 36 fluidtechnisch verbunden. Die Strömungselemente 16 bilden zusammen mit den materialfreien Räumen 49 jeweils Gaskanäle zum Einlassen oder Auslassen von Gas in oder aus dem Schacht 2.

Der Schachtofen 2 weist beispielhaft eine Mehrzahl von Strömungselemente-Ebenen 5a- e auf, wobei in jeder Strömungselemente-Ebene 5a-e zumindest ein oder mehr

Strömungselemente 16 angeordnet sind. Die Strömungselemente 16 einer

Strömungselement-Ebenen 5a-e sind vorzugsweise identisch zueinander ausgebildet und vorzugsweise auf derselben Höhe angeordnet. Beispielhaft weisen die

Strömungselemente 16 eine sich radial einwärts in Richtung des Innenzylinders 58 verringernde Querschnittsfläche auf. Insbesondere weist der Schachtofen 1 fünf

Strömungselemente-Ebenen auf, die vorzugsweise in Strömungsrichtung des Materials hintereinander angeordnet sind. Die Strömungselemente-Ebenen 5a-e sind beispielhaft in Längsrichtung des Schachtofens 2 gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet.

Die erste, insbesondere oberste, Strömungselemente-Ebene 5a ist vorzugsweise in der

Vorwärmzone 21 oder der Brennzone 20, insbesondere der ersten Brennzone 20a, angeordnet. Beispielhaft bildet die oberste Strömungselemente-Ebene 5a die Grenze zwischen der Vorwärmzone 21 und der Brennzone 20, insbesondere der ersten

Brennzone 20a, aus. In jeder Strömungselemente-Ebene 5a-e sind beispielhaft genau vier Strömungselemente 16 angeordnet, die sich radial erstrecken und umfangsmäßig beispielhaft gleichmäßig zueinander beabstandet sind. Fig. 3a zeigt einen

Schachtquerschnitt in der ersten Strömungselemente-Ebene 5a. Vorzugsweise erstrecken sich die Strömungselemente 16 der ersten Strömungselement-Ebene 5a jeweils von einem jeweiligen Gasauslass 12 in der Schachtwand zu dem Innenzylinder 58. Der Gasauslass 12 ist zum Auslassen von Abgas der Brennzone 20 aus dem Schacht 2 angeordnet. Optional weist der Schachtofen 2 keinen Gasauslass 12 auf, wobei die

Strömungselemente-Ebene 5a zwischen der Vorwärmzone 21 und der Brennzone 20 entfällt. In diesem Fall ist die oberste Strömungselemente-Ebene innerhalb der

Brennzone 20, insbesondere zwischen der ersten und der zweiten

Gleichstrombrennzone 20a,b angeordnet.

In Strömungsrichtung des Materials schließt sich an die erste Strömungselemente-Ebene 5a eine zweite Strömungselement-Ebene 5b an, die vorzugsweise in der ersten

Brennzone 20a oder der zweiten Brennzone 20b angeordnet ist. Beispielhaft bildet die zweite Strömungselemente-Ebene 5b die Grenze zwischen der ersten Brennzone 20a und der zweiten Brennzone 20b aus. Fig. 3b zeigt einen Schachtquerschnitt in der zweiten Strömungselemente-Ebene 5b. Vorzugsweise erstrecken sich die

Strömungselemente 16 der zweiten Strömungselement-Ebene 5b von einem Gaseinlass

15 in der Schachtwand zu dem Innenzylinder 58. Der Gaseinlass 15 ist zum Einlassen von Gas, insbesondere rezirkuliertem Abgas der Brennzone 20, in den Schacht 2 angeordnet. Die Schachtwand weist in der zweiten Strömungselemente-Ebene 5b vorzugsweise vier nach außen weisende, insbesondere radiale, Aufweitungen des

Schachtquerschnitts auf, in welchen jeweils ein balkenförmiges Strömungselement 16 mündet. In den Aufweitungen ist beispielhaft jeweils eine Brennkammer 8 ausgebildet.

Der Schacht 2 weist in der zweiten Strömungselemente-Ebene 5b vorzugsweise zwei oder vier Brennkammern 8 auf, die beispielhaft umfangsmäßig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. In den Brennkammern 8 ist jeweils eine Brennerlanze 10 angeordnet, die jeweils mit dem Gaseinlass 15 zum Einlassen von rezirkuliertem, mit

Sauerstoff angereichertem, Abgas verbunden ist. Der materialfreie Raum 49 der zweiten

Strömungselement-Ebene 5b erstreckt sich vorzugsweise in die Brennkammer 8 hinein.

Die Fig. 2c bis 2e zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Schachtofens 1. Der

Schachtofen 2 der Fig. 2c entspricht im Wesentlichen dem Schachtofen 2 der Fig. 1 und 2a mit dem Unterschied, dass das Trennmittel 55 als Trennrohr ausgebildet ist, das koaxial zu dem Innenzylinder 58 angeordnet ist. Die Kühlgasauslassleitung 37 und die

Kühlgaseinlassleitung 47 sind beispielhaft an dem unteren Ende des Innenzylinders 58 angebracht und erstrecken sich zumindest teilweise durch die Kühlzone 21 und den

Auslasstrichter. Beispielhaft ist das Trennrohr 55 mit der Kühlgasauslassleitung 37 und der Ringraum um das Trennrohr 55 mit der Kühlgaseinlassleitung 47 gastechnisch verbunden.

Der Schachtofen 1 der Fig. 2d entspricht im Wesentlichen dem Schachtofen 2 der Fig. 2 mit dem Unterschied, dass eine weitere Umwälzeinrichtung 54a vorgesehen ist, die zur

Umwälzung von Gas aus der Vorwärmzone 21 angeordnet und ausgebildet ist. Die

Umwälzeinrichtung 54a entspricht im Wesentlichen der mit Bezug auf Fig. 1 und 2a beschriebenen Umwälzeinrichtung 54. Der Schachtofen 2 der Fig. 2d weist beispielhaft einen weiteren Umwälzgasauslass 18a auf, der an dem unteren Ende der Vorwärmzone 21 oder an dem oberen Ende der Brennzone 22 angeordnet ist. Zusätzlich weist der

Schachtofen einen weiteren Umwälzgaseinlass 17a auf, der an dem oberen Ende der

Vorwärmzone 21 angeordnet ist. Der Umwälzgaseinlass 17a und der Umwälzgasauslass

18a sind gastechnisch über die Umwälzeinrichtung 54a miteinander verbunden und sorgen insbesondere für eine Umwälzung des Gases der Vorwärmzone 21.

Der Schachtofen 1 der Fig. 2e entspricht im Wesentlichen dem Schachtofen 1 der Fig. 2a mit dem Unterschied, dass keine Umwälzeinrichtung sondern drei

Brennkammerebenen mit Brennerlanzen 10 vorgesehen sind, wobei jeweils eine

Brennkammerebene in der ersten, zweiten und dritten Brennzone 20a,b,c angeordnet ist.

Beispielhaft weist der Schachtofen 1 der Fig. 2e keine Gleichstrombrennzone auf und wird vollständig im Gegenstrom betrieben.

An die zweite Strömungselemente-Ebene 5b schließt sich vorzugsweise in

Strömungsrichtung des Materials eine dritte Strömungselemente-Ebene 5c an, die insbesondere in der zweiten Brennzone 20b oder der dritten Brennzone 20c angeordnet ist. Beispielhaft bildet die dritte Strömungselemente-Ebene 5c die Grenze zwischen der zweiten Brennzone 20b und der dritten Brennzone 20c. Fig. 3c zeigt einen

Schachtquerschnitt in der dritten Strömungselemente-Ebene 5c. Vorzugsweise erstrecken sich die Strömungselemente 16 der dritten Strömungselement-Ebene 5c von einem Gaseinlass 17, insbesondere einem Umwälzgaseinlass 17, in der Schachtwand zu dem Innenzylinder 58. Der Umwälzgaseinlass 17 ist zum Einlassen von Gas, insbesondere rezirkuliertem, vorzugsweise mit Sauerstoff angereichertem, Abgas der

Brennzone 20, in den Schacht 2 angeordnet. Die Schachtwand weist in der der dritten

Strömungselemente-Ebene 5c beispielsweise vier nach außen weisende, insbesondere radiale, Aufweitungen des Schachtquerschnitts auf, in welche die balkenförmigen

Strömungselemente 16 jeweils münden. In den Aufweitungen ist vorzugsweise jeweils eine Brennkammer 9 ausbildet. Der Schacht 2 weist in der dritten Strömungselemente-

Ebene 5c beispielsweise zwei oder vier Brennkammern 9 auf, die beispielhaft jeweils an den nach außen weisenden Enden der materialfreien Räume 49 unterhalb der

Strömungselemente 16 ausgebildet sind. In den Brennkammern 9 ist jeweils eine

Brennerlanze 10 angeordnet, die jeweils mit dem Umwälzgaseinlass 17 zum Einlassen von rezirkuliertem Abgas und insbesondere Sauerstoff verbunden ist. Die materialfreien

Räum 49 der dritten Strômungselement-Ebene 5c erstrecken sich vorzugsweise in die

Brennkammern 9 hinein.

In Strömungsrichtung des Materials schließt sich an die dritte Strömungselemente-Ebene 5c eine vierte Strömungselemente-Ebene 5d an, die vorzugsweise in der dritten

Brennzone 20c oder der Gastrennzone 48 angeordnet ist. Die vierte Strömungselemente-

Ebene 5d bildet beispielhaft die Grenze zwischen der Brennzone 20, insbesondere der dritten Brennzone 20c, und der Gastrennzone 48 aus. In der vierten Strömungselemente-

Ebene 5d sind beispielhaft genau vier Strömungselemente 16 angeordnet, die vorzugsweise auf der gleichen Höhe angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet sind. Fig. 3d zeigt einen Schachtquerschnitt in der vierten Strômungselemente-Ebene 5d.

Die Anordnung der Strömungselemente 16 innerhalb der vierten Strömungselemente-

Ebene 5d entspricht im Wesentlichen der der dritten Strômungselemente-Ebene 5c.

Vorzugsweise erstrecken sich die Strômungselemente 16 der vierten Strömungselement-

Ebene 5d von einem Gasauslass 18, insbesondere einem Umwälzgasauslass 18, in der

Schachtwand zu dem Innenzylinder 58. Der Umwälzgasauslass 18 ist zum Auslassen von Gas, insbesondere Abgas der Brennzone 20, aus dem Schacht 2 angeordnet. Die

Schachtwand weist in der der vierten Strômungselemente-Ebene 5d vorzugsweise zwei nach außen weisende, insbesondere radiale, Aufweitungen des Schachtquerschnitts auf, in welche die balkenförmigen Strömungselemente 16 jeweils münden.

An die vierte Strömungselemente-Ebene 5d schließt sich vorzugsweise in

Strömungsrichtung des Materials eine fünfte Strömungselemente-Ebene 5e an, die insbesondere in der Gastrennzone 48 oder der Kühlzone 22 angeordnet ist. Beispielhaft bildet die fünfte Strömungselemente-Ebene 5e die Grenze zwischen der Gastrennzone 48 oder der Kühlzone 22. In der fünften Strömungselemente-Ebene 5e sind beispielhaft genau vier Strômungselemente 16 angeordnet, die vorzugsweise auf der gleichen Höhe angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet sind. Fig. 3e zeigt einen

Schachtquerschnitt in der fünften Strömungselemente-Ebene 5e. Die Anordnung der

Strömungselemente 16 innerhalb der fünften Strômungselemente-Ebene 5e entspricht im Wesentlichen der der übrigen Strômungselemente-Ebene 5a bis 5d, wobei keine

Aufweitung vorgesehen ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Strömungselemente 16 der fünften Strômungselement-Ebene 5e von einem jeweiligen Kühlgasauslass 36 in der

Schachtwand zu dem Innenzylinder 58. Der Kühlgasauslass 36 ist zum Auslassen von

Gas, insbesondere Kühlgas der Kühlzone 22, aus dem Schacht 2 angeordnet.

Bei dem Umwälzgas handelt es sich beispielhaft um Gas, das innerhalb der Brennzone 20 zirkuliert wird. Vorzugsweise wird Gas aus der Brennzone 20 über den

Umwälzgasauslass 18 abgezogen und dem Umwälzgaseinlass 17 wieder zugeführt.

Zwischen dem Umwälzgasauslass 18 und dem Umwälzgaseinlass 17 ist eine

Umwälzeinrichtung 54 angeordnet, mittels welcher das Umwälzgas von dem

Umwälzgasauslass 18 zu dem Umwälzgaseinlass 17 beschleunigt wird. Der

Umwälzgasauslass 18 ist in Strömungsrichtung des zu brennenden Materials hinter dem

Umwälzgaseinlass 17 angeordnet. Vorzugsweise ist an dem Umwälzgasauslass 18 geringerer Druck als der Umgebungsdruck, optional ein Unterdruck ausgebildet, sodass das Umwälzgas innerhalb der Brennzone 20 in Richtung des Umwälzgasauslasses 18 beaufschlagt wird. Das in die Brennzone 20 über den Umwälzgaseinlass 17 eintretende

Umwälzgas strömt teilweise entgegen der Strömungsrichtung des zu brennenden

Materials in Richtung der Vorwärmzone 21 und teilweise im Gleichstrom mit dem Material in Richtung des Umwälzgasauslasses 18. Innerhalb der Brennzone 20 bildet sich vorzugsweise zwischen dem Umwälzgaseinlass 17 und dem Umwälzgasauslass 18 eine

Gleichstrombrennzone 20c aus. Vorzugsweise ist in Strömungsrichtung des Materials vor dem Umwälzgaseinlass 17 eine Gegenstrombrennzone 20a,b ausgebildet, in welcher das Material entgegen der Gasstrômung durch den Schacht 2 strömt. Die

Gegenstrombrennzone 20a,b der Brennzone 20 ist vorzugsweise ausschließlich zwischen dem Umwälzgaseinlass 17 und der Vorwärmzone 21 ausgebildet.

Die Umwälzgaseinrichtung 54 umfasst beispielsweise einen Injektor 57, der vorzugsweise als Düse ausgebildet ist. Mittels des Injektors 57 wird das Umwälzgas in

Richtung des Umwälzgaseinlasses 17 beschleunigt, wobei geringe Druck an dem

Umwälzgasauslass 18 ausgebildet wird und vorzugsweise einstellbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, keine Umwälzeinrichtung 54 vorzusehen, wobei die gesamte Brennzone 20 als

Gegenstrombrennzone ausgebildet ist und der Gaseinlass 15 optional entfällt.

Am unteren Ende des Schachts 2 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.

An die Kühlzone 22 schließt sich In Materialförderrichtung ein Auslasstrichter 25, insbesondere ein unterer Materialbunker, an, der in dem Materialauslass 40 zum

Auslassen des Materials aus dem Schachtofen 1 mündet. In dem Auslasstrichter 25 ist beispielhaft eine Austragsvorrichtung 41 angeordnet, die dem Auslassen von Material aus der Kühlzone 22 des Schachtofens 1 in den Auslasstrichter 25 dient. Bei der

Austragsvorrichtung 41 handelt es sich beispielsweise um einen Drehteller oder

Schubtische.

Der Schachtofen 1 weist einen oder mehrere Kühllufteinlässe 7 zum Einbringen von

Kühlluft in den Schachtofen 1 auf. Beispielhaft ist in dem Schachtofen 1 der Fig. 1 und 2a ein Kühllufteinlass 7 angeordnet, der Kühlluft in den Auslasstrichter 25 einleitet.

Vorzugsweise wird die Kühlluft mit einem Druck von 500 mbar in den Auslasstrichter 25 mittels eines Kühlluftverdichters 26 eingeblasen.

Das Material strömt Im Betrieb des Schachtofens 1 im Wesentlichen schwerkraftbedingt durch den Schacht 2 und wird im Gegenstrom oder teilweise im Gleichstrom thermisch behandelt. Im Betrieb des Schachtofens 1 bildet sich in der Brennzone 20 des Schachts 2 eine Materialsäule mit dem über die Materialaufgabe 3 zugeführten Gut aus, wobei das

Gut durch die Schwerkraft nach unten wandert und im Bereich der Kühlzone 22 über den

Materialauslass 40 als kalziniertes Produkt, beispielweise Branntkalk, abgezogen wird.

Das Gut füllt dabei die Brennzone 20 vorzugsweise über den gesamten vorzugsweise ringförmigen Querschnitt und die Kühlzone 22 aus. Das Kühlgas durchströmt die

Materialschüttung und gelangt in den materialfreien Raum 49 der fünften

Strömungselemente-Ebene 5e, der insbesondere als Kühlgasabzugseinrichtung bezeichnet wird. Vorzugsweise wird über die Kühlgasabzugseinrichtung ausschließlich

Kühlgas und kein Abgas der Brennzone 20 aus dem Schacht 2 ausgelassen.

Insbesondere strömt das Kühlgas durch die Kühlzone 22 und anschließend in die

Kühlgasabzugseinrichtung, sodass das Kühlgas vorzgsweise vollständig über die

Kühlgasabzugseinrichtung aus dem Schacht ausgelassen wird und nicht die Brennzone 20 gelangt.

Der materialfreie Raum 49 der fünften Strömungselemente-Ebene 5e ist vorzugsweise über die Kühlluftabzugsleitung 11 mit einem Regelorgan 46 in Form von beispielsweise einer Klappe verbunden zur Regelung der Menge an Gas, das durch den materialfreien

Raum 49 der fünften Strömungselemente-Ebene 5e, insbesondere die sich daran anschließende Kühlluftabzugsleitung 11 strömt.

Der Abgasauslass 19 zum Abführen des Abgases aus der Vorwärmzone 21 ist vorzugsweise über die Abgasauslassleitung 39 mit einem Abgasfilter 31 zur Entstaubung des Abgases und optional mit einer Kühleinrichtung 32, zur Kühlung des heißen Abgases verbunden, die beispielhaft als Wärmetauscher ausgebildet ist. Über die

Abgasauslassleitung 39 wird zumindest teilweise oder vollständig das Abgas der

Brennzone 20 aus dem Schacht 2 abgeführt. Das vor oder nach der Kühleinrichtung 32 abgeführte Abgas weist vorzugsweise einen hohen CO»-Anteil, von mindestens 90, insbesondere mindestens 95Vol% oder mehr, vorzugsweise bis zu 100Vol%, auf und kann beispielsweise einer Sequestrierung und/ oder einer weiteren industriellen

Verwertung, wie beispielsweise der Herstellung von Soda, Zucker oder gefälltem

Calciumcarbonat, zugeführt werden.

Das gekühlte Abgas wird vorzugsweise teilweise abgeführt und beispielsweise, teilweise stromabwärts der Kühleinrichtung 32, über eine Treibgasleitung 43 als Treibgas zu der

Umwälzeinrichtung 54 geführt. Optional ist die Treibgasleitung 43 mit einem

Wärmetauscher 35 verbunden, wobei der Wärmetauscher 35 mit dem Kühlgasauslass 36 verbunden ist, sodass das Treibgas 43 vor dem Eintritt in die Umwälzeinrichtung 54 im Gegenstrom mit der abgezogenen Kühlluft erwärmt wird.

Die Brennerlanzen 10 der Brennkammern 8,9 sind vorzugsweise mit einer

Brennstoffleitung 23 zur Zufuhr von Brennstoff verbunden. Zusätzlich sind die

Brennkammern 8,9, und/ oder die Brennerlanzen 10 mit einer Oxidationsmittelleitung 24 zur Leitung eines Oxidationsmittels, wie beispielswiese Sauerstoff, Luft oder mit

Sauerstoff angereichte Luft, verbunden. Die Oxidationsmittelleitung 24 ist beispielhaft mit der Abgasleitung 43 gastechnisch verbunden, sodass sauerstoffhaltiges Gas in das rezirkulierte Abgas geleitet wird.

Die Kühlluftabzugsleitung 11 ist insbesondere mit dem Wärmetauscher 35 und im

Anschluss daran optional mit einem Filter 50 verbunden, sodass die über den materialfreien Raum 49 der fünften Strömungselemente-Eben 5e abgezogene Kühlluft gekühlt und entstaubt wird. Zur weiteren Kühlung der abgezogenen Kühlluft wird optional ein Kühlmittel, wie Luft mit der abgezogenen Kühlluft vermischt, vorzugsweise vor dem

Eintritt in den Wärmetauscher 35. In Strömungsrichtung der abgezogenen Kühlluft ist optional nach dem Regelorgan 46 ein Filter zur Staubabscheidung angeordnet. In der

Kühlgasabzugsleitung 11 sind somit nacheinander der Wärmetauscher 35, das

Regelorgan 46 und optional ein Filter 50 vor oder nach dem Regelorgan 46 angeordnet.

Es ist ebenfalls denkbar, dass der Kühlluftauslass 36 mit dem Wärmetauscher 52 zur

Erwärmung des Abgases der Abgasleitung 39 verbunden ist, wobei der Gasauslass 12 mit dem Wärmetauscher 35 zur Erwärmung des rezirkulierten Abgases der

Treibgasleitung 43 verbunden ist.

Beispielhaft wird das über den Gasauslass 12, insbesondere den materialfreien Raum 49 der ersten Strömungselemente-Ebene 5a, aus der Brennzone 20 abgeführte Gas in einen zweiten Wärmetauscher 52 und anschlieBend über den Gaseinlass 15 in den materialfreien Raum 49 der zweiten Strömungselemente-Ebene 5b in die Brennzone 20 geleitet. Der Schachtofen 1 weist beispielhaft zwei Wärmetauscher 35 und 52 auf, denen jeweils ein Teil des über den Abgasauslass 19 abgezogenen Abgases zur Erwärmung zugeführt wird. Die Menge der Abgasteilströme wird vorzugsweise über

Regeleirichtungen, wie beispielsweise eine Klappe oder ein Ventil, in der

Abgasauslassleitung 39 eingestellt. Die Wärmetauscher 35 und 52 sind vorzugsweise parallel zueinander geschaltet.

Vor dem Einlassen des abgezogenen Abgases in die Brennzone 20, insbesondere in den

Gaseinlass 15 des materialfreien Raums 49 der zweiten Strômungselemente-Ebene 5b wird das Abgas beispielsweise mittels des Wärmetauschers 35 auf eine Temperatur von etwa 500°C bis 800°C erwärmt.

Bezugszeichenliste 1 Schachtofen 2 Schacht 3 Materialeinlass/ Schleuse 5a-e Strömungselemente-Ebene 7 Kühllufteinlass 8 obere Brennkammer 9 untere Brennkammer

Brennerlanze 10 11 Kühlluftabzugsleitung 12 Gasauslass 13 Brennstoffleitung

Gaseinlass 16 Strömungselement 15 17, a Umwälzgaseinlass 18, a Umwälzgasauslass 19 Abgasauslass

Brennzone 20a erste Brennzone 20 20b zweite Brennzone 20c dritte Brennzone 21 Vorwärmzone 22 Kühlzone 23 Brennstoffleitung 24 Oxidationsmittelleitung 25 Auslasstrichter 26 Kühlluftverdichter 28 Verdichter / Ventilator

Verdichter / Ventilator 30 31 Abgasfilter 32 Kühleinrichtung 33 Verdichter / Ventilator 34 Verdichter / Ventilator erster Wärmetauscher 35 36 Kühlgasauslass 37 Kühlgasauslassleitung 39 Abgasauslassleitung/ Abgasleitung

Materialauslass/ Schleuse 41 Austragsvorrichtung 40 43 Treibgasleitung 44 Kühlgaseinlassôffnung 46 Regelorgan 47 Kühlgaseinlassleitung 48 Gastrennzone 49 materialfreier Raum

Filter 51 erster Kühlkanal

52 zweiter Wärmetauscher 53 zweiter Kühlkanal 54, a Umwälzeinrichtung 55 Trennmittel 56 Prozessraum 57 Injektor 58 Innenzylinder 59 Kühlgasauslassöffnung 60 Ringschachtbereich

Claims (19)

Patentansprüche

1. Schachtofen (1) zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material mit einem Schacht (2), aufweisend in Strömungsrichtung des Materials einen Materialeinlass (3), eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials, eine Kühlzone (22) zum Kühlen des gebrannten Materials, und einen Materialauslass (40) zum Auslassen des Materials aus dem Schachtofen (1), wobei der Schachtofen (1) einen Abgasauslass (19) zum Auslassen von Abgas aus der Vorwärmzone eines Schachts (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (2) einen Innenzylinder (58) aufweist, der sich zentral durch den Schacht (2) erstreckt und mit einer Kühlgasleitung gastechnisch verbunden ist, sodass Kühlgas in den Innenzylinder (58) strömt und wobei der Innenzylinder (58) gastechnisch von dem mit Material gefüllten Bereich (60) des Schachts (2) getrennt angeordnet ist.

2. Schachtofen (1) nach Anspruch 1, wobei sich der Innenzylinder (58) von der Kühlzone (22) durch die Brennzone (20) in die Vorwärmzone (21) erstreckt.

3. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenzylinder (58) ein Trennmittel (55) aufweist, das sich durch den Innenzylinder (58) erstreckt und einen ersten Kühlkanal (51) von einem zweiten Kühlkanal (53) trennt.

4. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenzylinder (58) einen Kühlgaseinlass (47) zum Einlassen von Kühlgas in den Innenzylinder (58) und einen Kühlgasauslass (37) zum Auslassen von Kühlgas aus dem Innenzylinder (58) aufweist und wobei der Kühlgaseinlass (47) und/ oder der Kühlgasauslass (37) in der Vorwärmzone (21), oberhalb der Vorwärmzone (21), in oder unterhalb der Kühlzone angeordnet ist/ sind.

5. Schachtofen (1) nach Anspruch 3, wobei das Trennmittel (55) zu dem unteren Ende oder dem oberen Ende des Innenzylinders (58) beabstandet ist, sodass die Kühlkanäle (51, 53) an dem oberen oder dem unteren Ende des Innenzylinders (58) gastechnisch miteinander verbunden sind.

6. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein balkenförmiges Strömungselement (16) innerhalb des Schachts (2) angeordnet ist, sodass unterhalb des Strömungselements (16) ein materialfreier Raum (49) ausgebildet ist und wobei das Strömungselement (16) und/ oder der materialfreie Raum (49) jeweils mit einem jeweiligen Gaseinlass (15, 17) zum Einlassen von Gas in den Schacht oder mit einem jeweiligen Gasauslass (12, 18, 36) zum Auslassen von Gas aus dem Schacht gastechnisch verbunden ist.

7. Schachtofen (1) nach Anspruch 6, wobei der Schachtofen (1) eine HeiRgaskammer (8, 9) aufweist, in der eine Brennerlanze (10) zur Verbrennung von Brennstoff angeordnet ist oder die gastechnisch mit einem HeiBgaserzeuger verbunden ist und wobei die HeiRgaskammer (8, 9) in dem materialfreien Raum (49) außerhalb des Schachts (2) ausgebildet ist.

8. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schachtofen (1) einen Umwälzgasauslass (18) zum Auslassen von Gas aus der Brennzone (20) und einen Umwälzgaseinlass (17) zum Einlass des über den Umwälzgasauslass ausgelassenen Gases in die Brennzone (20) aufweist und wobei der Umwälzgasauslass (18) in der Schachtwand ausgebildet ist und mit dem materialfreien Raum (49) derart fluidtechnisch verbunden ist, dass Abgas der Brennzone (20) in den materialfreien Raum (49) unterhalb des Strömungselements (16) und in den Umwälzgasauslass (18) strömt.

9. Schachtofen (1) nach Anspruch 8, wobei der Umwälzgasauslass (18) unterhalb des Umwälzgaseinlasses (17) angeordnet ist.

10. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brennzone (20) in Strömungsrichtung des Materials eine Gegenstrombrennzone (20a, 20b) und eine Gleichstrombrennzone (20c) aufweist und wobei in der Gegenstrombrennzone (20a, 20b) und/ oder in der Gleichstrombrennzone (20c) jeweils zumindest ein Strômungselement (16) angeordnet ist.

11. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Brennzone (20) und der Kühlzone (22) eine Gastrennzone (48) angeordnet ist und wobei in der Gastrennzone (48) zumindest ein Strômungselement (16) angeordnet ist.

12. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorwärmzone (21) und/ oder die Kühlzone (22) jeweils zumindest ein Strömungselement (16) aufweist.

13. Schachtofen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schachtofen (1) eine Mehrzahl von Strömungselemente-Ebenen (5a-e) aufweist, wobei in jeder Strömungselemente-Ebene (5a-e) zumindest ein Strômungselement (16) oder eine Mehrzahl von Strömungselementen (16) angeordnet sind.

14. Verfahren zum Brennen von insbesondere karbonathaltigem Material in einem Schachtofen (1) mit zumindest einem Schacht (2), wobei das Material durch einen Materialeinlass (3) in eine Vorwärmzone (21) zum Vorwärmen des Materials, eine Brennzone (20) zum Brennen des Materials und eine Kühlzone (22) zum Kühlen des gebrannten Materials zu einem Materialauslass (40) strömt, wobei Kühlluft in die Kühlzone (22) eingelassen wird, wobei das Abgas über einen Abgasauslass (19) aus der Vorwärmzone eines Schachts (2) ausgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlgas durch einen Innenzylinder (58) strömt und gastechnisch von dem mit Material gefüllten Bereich des Schachts (2) getrennt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kühlgas durch den Innenzylinder (58) zwischen der Kühlzone (22) und der Vorwärmzone (21) strömt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Kühlgas innerhalb des Innenzylinders (58) in einem ersten Kühlkanal (51) und einem zweiten Kühlkanal (53) strömt, der durch ein Trennmittel (55) von dem ersten Kühlkanal (51) getrennt ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Kühlgas in dem ersten Kühlkanal (51) im Gegenstrom zu dem zweiten Kühlkanal (53) strömt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Kühlgas am oberen oder unteren Ende des Innenzylinders (58) in den ersten Kühlkanal (51) einströmt und am oberen oder unteren Ende des Innenzylinders (58) aus dem zweiten Kühlkanal (53) aus dem Innenzylinder (58) heraus strömt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei ein Umwälzgas über einen Umwälzgasauslass (18) aus der Brennzone (20) abgeführt und in die Brennzone (20) über einen Umwälzgaseinlass (17) eingeführt wird, wobei das Umwälzgas aus dem mit Material gefüllten Bereich des Schachts (2) in den materialfreien Raum (49) und zu dem Umwälzgasauslass (18) geleitet wird.