NO760792L

NO760792L -

Info

Publication number: NO760792L
Application number: NO760792A
Authority: NO
Inventors: Terence Arthur Rourke
Original assignee: Terence Arthur Rourke
Priority date: 1975-03-17
Filing date: 1976-03-08
Publication date: 1976-09-20
Also published as: FR2304584A1; BE839599A; CA1064698A; AU504893B2; GB1503263A; DK98976A; IT1058456B; SE7602540L; AU1154076A; NL7602732A

Description

Oppfinnelsen vedrorer en fremgangsmåte og et apparat for kalsinering av kalksten. Spesielt vedrbrer oppfinnelsen en ny ., vertikal ovn for kalsinering av kalksten og en fremgangsmåte for drift av denne. The invention relates to a method and an apparatus for calcining limestone. In particular, the invention relates to a new, vertical kiln for calcining limestone and a method for operating this.

Kalksten er et generelt uttrykk som omfatter karbonat-sten eller fossiler og er primært kalsiumkarbonat eller en kom-binasjon av kalsium og magnesiumkarbonat med forskjellig mengde urenheter såsom silisiumdioksyd og aluminiumdioksyd. I motset-ning er kalk bestandig utledet fra kalksten og er en kalsLnert eller brent form av kalksten, vanligvis kjent som "ulesket kalk" eller "hydratisert kalk". Ved kalsinering av kalkstens-vann blir karbondioksyd fb'rt ut og det dannes kalsiumoksyd (ulesket kalk) og når vann tilsettes, dannes kalsiumhydroksyd (hydratisert eller lesket kalk). Mens kalksten, ulesket kalk og hydratisert kalk har visse likheter, egenskaper og bruk, skal det bemerkes at foreliggende oppfinnelse i det vesentlige vedrbrer lesket kalk og en ny fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av dette. Limestone is a general term that includes carbonate rock or fossils and is primarily calcium carbonate or a combination of calcium and magnesium carbonate with varying amounts of impurities such as silicon dioxide and aluminum dioxide. In contrast, lime is always derived from limestone and is a calcined or burnt form of limestone, commonly known as "slaked lime" or "hydrated lime". During the calcination of limestone water, carbon dioxide is removed and calcium oxide (quick lime) is formed, and when water is added, calcium hydroxide (hydrated or slaked lime) is formed. While limestone, slaked lime and hydrated lime have certain similarities, properties and uses, it should be noted that the present invention essentially relates to slaked lime and a new method and apparatus for its production.

Ulesket kalk har vært kjent i mange år og store meng-der brukes årlig over hele verden i et vidt bruksområde, f.eks. som metallurgisk flussmiddel og som absorbsjonsmiddel. Bruken av kalk som industrikjemikalium kommer som nummer to etter svovelsyre. Quicklime has been known for many years and large quantities are used annually all over the world in a wide range of applications, e.g. as a metallurgical flux and as an absorbent. The use of lime as an industrial chemical is second only to sulfuric acid.

Likeså mangeartet som bruken av kalk er fremgangsmåtene og apparatene som er blitt utviklet for fremstilling av dette, fra gammelegyptisk tid til idag. Fremgangsmåtene vari-erer fra brenning av dynger av kalksten til bruken av periodiske og kontinuerlige vertikale ovner, horisontalt roterende ovner og sirkulære ildfaste herder, hvorved mange er beregnet for drift med brennstoffer så forskjellige som tre, olje, kull, koks eller naturgass i avhengighet av de lokale kostnader og tilgjengelighet idet hensikten bestandig har vært å oppnå maksimalt utbytte av kalk for en gitt tilførsel av varme, idet- man erkjente at varmetilfbrselen må være så jevnt fordelt som mulig og at for hoy flammetemperatur må unngås. Just as diverse as the use of lime are the methods and devices that have been developed for its production, from ancient Egyptian times to the present day. The methods vary from burning heaps of limestone to the use of periodic and continuous vertical kilns, horizontal rotary kilns and circular refractory hearths, whereby many are designed to operate with fuels as diverse as wood, oil, coal, coke or natural gas depending on the local costs and availability, as the aim has always been to achieve maximum yield of lime for a given supply of heat, recognizing that the heat supply must be as evenly distributed as possible and that too high a flame temperature must be avoided.

De mest moderne fremgangsmåter kan oppdeles i tre trinn, nemlig forvarming, kalsinering og kjbling. Spillvarme fra kjbletrinnet er selvfblgelig^benyttet i luftforvarmings-trinnetjog brennstoff blir vanligvis bare tilfort i kalsineringstrinnet. Det er blitt bestemt teoretisk at den minimale varme som kreves for å omdanne 100% rent kalsiumkarbonat til kalk er 0,7 millioner kcal pr. tonn (2,77 millioner BTU/tonn) pluss 0,4 millioner kcal pr. tonn (1,6 millioner BTU/tonn) for å varme stenen til oppspaltningstemperatur (898°C). Herved er imidlertid forjvarmingstallet ikke inkludert som en del av varmebehovet da det teoretisk opptrer bare én gang ved opp-varming av den fbrste charge av kalksten fra hvilken så kalo-rigjenvinning fra gassene som forlater kalsineringstrinnet tjener hovedsakelig til forvarming av de etterfølgende charger. Naturligvis er 100% effektivitet uoppnåelig, hovedsakelig av tre grunner. For det fbrste er ikke kommersiell kalksten tilgjengelig med 100% renhet. For det annet er det umulig å kal-sinere kalk uten at det forsvinner varmekalorier[, j og for det tredje er fremstillingen av kalk med ingen kjerne av ubrent sten og rekarbonisering uten hård brenning i realiteten umulig. I årenes lbp har varmekravet til forskjellige ovnstyper blitt stadig redusert slik at de roterende ovner av moderne type som benyttes idag krever 1,3 - 2,5 millioner kcal pr. tonn (5,5 - 10 millioner BTU/tonn), vertikale ovner av "Azbe"-typen 1,2 - 1,7 millioner kcal pr. tonn (5-7 millioner BTU/tonn), dobbel-te, skråvertikale ovner ca. l,o millioner kcal/tonn (4,1 millioner BTU/tonn) og roterende herdovner av "Calcimatic"-typen 1,2 - 1,4 millioner kcal/tonn (5,1 - 5,5 millioner BTU/tonn), "Schmid-Hoffer" regenerative ovner 0,8 millioner kcal/tonn (3,2 millioner BTU/tonn), og blandede mateovner 0,7 - 1,2 millioner kcal/tonn (3-5 millioner BTU/tonn). The most modern methods can be divided into three stages, namely preheating, calcination and quenching. Waste heat from the boiler step is naturally used in the air preheating step and fuel is usually only added in the calcination step. It has been determined theoretically that the minimum heat required to convert 100% pure calcium carbonate into lime is 0.7 million kcal per ton (2.77 million BTU/tonne) plus 0.4 million kcal per tonnes (1.6 million BTU/tonne) to heat the rock to the splitting temperature (898°C). Here, however, the pre-heating figure is not included as part of the heat requirement as it theoretically occurs only once when heating the first charge of limestone from which then caloric recovery from the gases leaving the calcination step serves mainly to pre-heat the subsequent charges. Naturally, 100% efficiency is unattainable, mainly for three reasons. First, commercial limestone is not available with 100% purity. Secondly, it is impossible to calcine lime without heat calories disappearing, j and thirdly, the production of lime with no core of unburnt stone and recarbonisation without hard burning is practically impossible. In recent years, the heating requirements for different types of ovens have been steadily reduced so that the rotary ovens of the modern type used today require 1.3 - 2.5 million kcal per tonne (5.5 - 10 million BTU/ton), vertical furnaces of the "Azbe" type 1.2 - 1.7 million kcal per tonnes (5-7 million BTU/tonne), double tea, inclined vertical ovens approx. 1.0 million kcal/ton (4.1 million BTU/ton) and "Calcimatic" type rotary hearth furnaces 1.2 - 1.4 million kcal/ton (5.1 - 5.5 million BTU/ton), "Schmid-Hoffer" regenerative furnaces 0.8 million kcal/ton (3.2 million BTU/ton), and mixed feed furnaces 0.7 - 1.2 million kcal/ton (3-5 million BTU/ton).

En\hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en vertikal ovn for kalsinering av kalksten med et lavere varmebehov enn det man inntil nu har ansett for. mulig. One purpose of the present invention is to provide a vertical kiln for calcining limestone with a lower heat requirement than has been considered until now. possible.

En videre hensikt med foreliggende oppfinnelse erA further purpose of the present invention is

å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av kalsinert kalk i en vertikal ovn av en ny type hvor det benyttes bare en varmemengde som nærmer seg det teoretiske minimum. to provide a method for the production of calcined lime in a vertical kiln of a new type in which only an amount of heat approaching the theoretical minimum is used.

Ifolge oppfinnelsen; er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av kalsinert kalk fra kalksten i en vertikal ovn hvor kalksten i storrelse opp til ca. 12,7 cm fylles på toppen av ovnen for nedoverrettet bevegelse gjennom den, hvor luft blåses i mo ts. tr bm til strbmmen av kalksten i en mengde tilstrekkelig til å understbtte forbrenningen, hvor brennstoff tilfores gjennom flere injektorer som er omkretsplasert rundt ovnen og hvor kalsinert kalksten trekkes ut i den nedre ende av ovnen,karakterisert vedat injektorene-er anordnet i et enkelt horisontalt plan som er avstandspiasert fra den nedre enden av ovnen og brennstoff injiseres gjennom hver av injektorene i en forutbestemt rekkefolge for å bevirke kalsinering av kalkstenen med et relativt hbyt trykk og med en hastighet mellom 100 og 500 injeksjoner pr. injektor pr. minutt idet hver injeksjon opptrer i en tidsperiode mellom 0,02.og .0,2 sekunder og derved danner en fbrste. laminær strbmning av brennstoff og luft i ovnen. According to the invention; a method has thus been provided for the continuous production of calcined lime from limestone in a vertical kiln where limestone in size up to approx. 12.7 cm is filled at the top of the furnace for downward movement through it, where air is blown in opposite directions. tr bm to the stream of limestone in a quantity sufficient to support the combustion, where fuel is supplied through several injectors placed circumferentially around the furnace and where calcined limestone is extracted at the lower end of the furnace, characterized by the fact that the injectors are arranged in a single horizontal plane which is spaced from the lower end of the furnace and fuel is injected through each of the injectors in a predetermined sequence to effect calcination of the limestone at a relatively high pressure and at a rate of between 100 and 500 injections per minute. injector per minute as each injection occurs for a time period between 0.02 and 0.2 seconds and thereby forms a first. laminar flow of fuel and air in the furnace.

Ifolge et annet viktig trekk ved oppfinnelsen erAccording to another important feature of the invention is

det tilveiebragt et apparat for fremstilling av kalsinert kalk som innbefatter en ildfast foret vertikal sjakt som er utstyrt med material-mateinnretninger, brennstoff-injeksjonsinnretninger, lufttilgangsinnretninger, gassutlbpsinnretninger og innretninger for å trekke ut.kalsinert kalk fra apparatet, som er kjenneteg-net ,Ved kjbleinnrethinger som er festet til og i forbindelse med den nedre ende av den vertikale sjakt,innbefattende innret- . ninger for å trekke ut kalsinert kalk, en trekkemateplate anordnet mellom kjbleren og sjakten for å tilveiebringe en ledeplate mellom disse, en trekkemateinnretning som er anordnet gjennom den nedre ende av sjakten og beregnet på å trekke materialet på mateplaten inn i kjbleren,- flere injeksjonsinnretninger som er avstandspiasert rundt sjakten i et i det vesentlige horisontalt plan avstandspiasert fra den nedre ende og innretning for tilfbrsel av brennstoff til hver av injeksjonsinn- there is provided an apparatus for producing calcined lime which includes a refractory lined vertical shaft which is equipped with material feeding means, fuel injection means, air access means, gas exhaust means and means for extracting calcined lime from the apparatus, which is characterized by cable devices which are attached to and in connection with the lower end of the vertical shaft, including device-. nings for extracting calcined lime, a draw feed plate arranged between the kibler and the shaft to provide a guide plate between them, a draw feed device which is arranged through the lower end of the shaft and intended to draw the material on the feed plate into the kibler, - several injection devices which is spaced around the shaft in an essentially horizontal plane spaced from the lower end and device for supplying fuel to each of the injection devices

retningene ved et relativt hbyt trykk og med en hastighet mellom 100 og 500 injeksjoner pr. minutt. the directions at a relatively high pressure and with a speed between 100 and 500 injections per minute.

Oppfinnelsen skal i det fblgende nærmere beskrivesThe invention will be described in more detail below

ved hjelp av utforelseseksempler som er fremstilt på tegning-ene som viser: Fig. 1 et diagram for beregning av ovnens termiske effektivitet ut fra en avgassanalyse (fra Azbe, Rotary. Kiln Ey?aluation and Development, Rock Prod. jina\rs 1954), by means of exemplary embodiments shown in the drawings which show: Fig. 1 a diagram for calculating the thermal efficiency of the kiln from an exhaust gas analysis (from Azbe, Rotary. Kiln Ey?aluation and Development, Rock Prod. jina\rs 1954) ,

fig. 2 et skjematisk riss av en "Azbe" hbykapasitets-vertikalovn av den type som horer til kjent teknikk, fig. 2 a schematic drawing of an "Azbe" high capacity vertical furnace of the type belonging to the prior art,

fig. 3 et skjematisk riss av en "Aton-Hansen" impuls-brennerovn, fig. 3 a schematic drawing of an "Aton-Hansen" impulse burner furnace,

fig. 3a et skjematisk strbmningsdiagfam som viserfig. 3a is a schematic flow diagram showing

den fulle injeksjonssyklus i en ovn som vist på fig.. 3»the full injection cycle in a furnace as shown in fig.. 3»

fig. 4 et vertikalt snitt gjennom en forenklet ver-sjon av en ovn ifolge foreliggende oppfinnelse, fig. 4 a vertical section through a simplified version of an oven according to the present invention,

fig. 5 et planriss av en ovn ifolge foreliggende oppfinnelse langs linjen 4 4 på fig. 3. fig. 5 a plan view of an oven according to the present invention along the line 4 4 in fig. 3.

Fig. 1 viser den termiske effektivitet til en ovnFig. 1 shows the thermal efficiency of a furnace

ut fra avgassanalyse og slik den er beskrevet i detalj i Boynton "Chemistry and Technology of Lime and Limestone", John Wiléy and Sons, Inc., 1966, idet det antas at ulesket kalk med hbyt kalsiuminnhold brennes med hbyverdig kull i en/<*>|!Azbe"-ovn av den typen som er vist på fig. 2. og at utstrbmningsga§s|ene' inne-holder 2,5% 02, vist ved A, og 30,1% C02, vist ved<L>B. En horisontal linje er trukket fra A som krysser den vertikale linje fra B ved C. For__å tillate 2,5% 02, oppnås "ekvivalenten C02" ved trekking~]av e<n>j linje som trekkes diagonalt ned til D ved 34,2'% parallelt med fbringslinjene. Det neste er en vertikal linje som forlenges opp til E, hvor den krysser gradienten som angir kullbrensel. Med hensyn til innstillinger for forskjellig^ brennstoff vises til andre brennstoffkurver for koks, olje og naturgass som kompenserer for de forskjelllige termiske verdier. Deretter^ blir en horisontal linje forlenget til venstre ordinat ved F som indikerer et brennstoffforbruk på 1,46 millioner kcal/tonn (5,8 millioner BTU/tonn). Hvis man antar et CaO-innhold på 95%, trekkes en diagonal linje til G hvor den krysser 95%-vertikallinjen. En horisontal linje til H gir tilslutt et from exhaust gas analysis and as described in detail in Boynton "Chemistry and Technology of Lime and Limestone", John Wiléy and Sons, Inc., 1966, assuming that quicklime with a high calcium content is burned with high-grade coal in a/<* "Azbe" furnace of the type shown in Fig. 2 and that the exhaust gases contain 2.5% O2, shown at A, and 30.1% C02, shown at <L >B. A horizontal line is drawn from A crossing the vertical line from B at C. To_allow 2.5% 02, the "equivalent C02" is obtained by drawing~]a<n>j line drawn diagonally down to D at 34.2'% parallel to the fbring lines. Next is a vertical line extending up to E, where it crosses the gradient indicating coal fuel. With regard to settings for different^ fuel refer to other fuel curves for coke, oil and natural gas which compensate for the different thermal values Then^ a horizontal line is extended to the left ordinate at F indicating a fuel consumption of 1, 46 million kcal/ton (5.8 million BTU/ton). Assuming a CaO content of 95%, a diagonal line is drawn to G where it crosses the 95% vertical line. A horizontal line to H finally gives a

netto brennstofforbruk på 1,41 millioner kcal/tonn (5,6 millioner BTU/tonn). Hvis utstromningsgassen også hadde inneholdt CO, ville man ved punkt B tilfbye 0,5% av C02for hver prosent. CO for på nytt å bestemme en ekvivalent av C02. net fuel consumption of 1.41 million kcal/tonne (5.6 million BTU/tonne). If the discharge gas had also contained CO, at point B one would add 0.5% of C02 for each percentage. CO to re-determine an equivalent of C02.

Hvis overskudd^ av luft benyttes i forbrenningen, vil C02i utstrbmningsgassene bli redusert og Q2-innholdet bket, eller en ufullstendig forbrenning resulterer i mindre C02og dannelse av CO. Begge situasjoner avgir varme og dette er grunnen til at bestemmelsen av ekvivalentmengden av C02er viktig fordi den rekonstruerer teoretisk mengden av C02som ville være tilstede hvis forbrenning var balansert og det ikke var noen overtilfbrsel av luft. Generelt kan det sies at jo hbyere C02-innholdet er i utstrbmningsgassene, jo hbyere er den termiske effektivitet. If an excess of air is used in the combustion, C02 in the exhaust gases will be reduced and the Q2 content will be reduced, or an incomplete combustion will result in less C02 and the formation of CO. Both situations emit heat and this is why the determination of the equivalent amount of C02 is important because it reconstructs theoretically the amount of C02 that would be present if combustion were balanced and there was no excess supply of air. In general, it can be said that the higher the C02 content in the exhaust gases, the higher the thermal efficiency.

Fig. 2 viser en typisk "Azbe"-ovn av kjent type og består av en murstensforet vertikalovn 1, utstyrt med et olje-forbrenningskammer 3, luftinnlbp 5, et varmluft-resirkulerangs-system omfattende varmluftutlbp 7, varmluft-resirkuleringsvifter 9, 11 og resirkulert luftinnlbp 13, et avgassutlbp 15, en en stentilfbrselsinnretning 17 matet via et transportbeholder-system 19 og en hydraulisk uttrekningsmater 21 for uttrekning av kalsinert kalk fra bunnen av ovnen og mating til en kalk-transportbr 23. Selv om denne ovnen er vist som oljefyrt, er det bare nbdvendig med relativt små modifikasjoner for å drive ovnen med gass, tre eller kull. Tre er hvis det er tilgjengelig med rimelige kostnader i realiteten det ideelle brensel i en ovn av denne type fordi det frembringer en lengre flamme enn andre faste stoffer, væsker eller gassformede brennstoffer og muliggjbr at varmen kan frigis lenger inne i stenmassen og danne bredere lavere temperatur brennesone. Dette maksimaliser-.er ovnskapasiteten og fremmer en mere jevn kalsinering og mykt brent kalk., Betydelig damp dannes av tre, mere enn ved annet brensel og fremmer en tempereringseffekt som senker flammetempe-raturen som kreves for kalsinering. Den resulterende kjbligere temperatur reduserer faren for overbrenning. Således vil kalk-brennere som tvinges til å bruke andre brennstoffér av -økono-miske grunner eller av tilgjengelighetsgrunner bestandig for-sbke å tilnærme seg egenskapene fra trebrenning. Det er antatt at av alle de trekk som påvirker effektiviteten til kalkbrenning er den langsomme kontrollerte frigivning av varme i ovnen det viktigste, og det er av denne grunn at meget arbeid er lagt i foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 shows a typical "Azbe" furnace of a known type and consists of a brick-lined vertical furnace 1, equipped with an oil combustion chamber 3, air inlet 5, a hot air recirculation system comprising hot air outlet 7, hot air recirculation fans 9, 11 and recycled air inlet 13, an exhaust gas outlet 15, a stone feeder 17 fed via a transport container system 19 and a hydraulic extraction feeder 21 for extracting calcined lime from the bottom of the kiln and feeding it to a lime transport bridge 23. Although this kiln is shown as oil-fired , only relatively minor modifications are required to run the stove with gas, wood or coal. Wood, if available at reasonable cost, is in fact the ideal fuel in a furnace of this type because it produces a longer flame than other solid, liquid or gaseous fuels and allows the heat to be released further into the rock mass to form a wider lower temperature fire zone. This maximizes the kiln capacity and promotes more even calcination and soft burnt lime. Considerable steam is generated from wood, more than with other fuels and promotes a tempering effect which lowers the flame temperature required for calcination. The resulting cooler temperature reduces the risk of overheating. Thus, lime burners who are forced to use other fuels for economic reasons or for reasons of availability will always try to approximate the properties of wood burning. It is believed that of all the features that affect the efficiency of lime burning, the slow controlled release of heat in the kiln is the most important, and it is for this reason that much work has been put into the present invention.

Forsok på å simulere den langsomtbrennende egenskap fra tre har innbefattet bruken av impulfyring i en "Aton-Hansen"-vertikalovn som vist på fig. 3 og beskrevet av Von R. Rittmann i Zement-Kalk-GIPS, nr. 5, 1970. En vertikal kalkovn 51, som er fylt med kalksten i størrelsesorden 5 - 10 cm eller storre er utstyrt med flere brennere eller injeksjonsdyser 52, med diameter 0,5 - 1,5 mm, anordnet i^to, tre eller fire parallelle horisontale plan (vist som tre plan 53, 54 og 55 i fig. 3). Hensiktsmessig, men ikke nodvendigvis, er tre brennere anordnet i hvert plan og anordnet symmetrisk rundt omkretsen til ovnen, men med brennerne i hvert plan omkretsforskjbvet fra brennerne i de to andre plan, som vist på fig. 3a. Tilfbrsel av olje til de enkelte brennere er elektronisk styrt av kon-trollinnretningen 56 for å tilveiebringe en oljepuls til hver brenner i hvert plan i rekkefolge som vist på fig. 3a, slik f.eks. i den fbrste syklus brennstoff tilfores ved brennerne 3, 2 og 1 i nivåene 53, 54 og 55 respektivt. I den andre syklus tilforses brennstoff ved brennerne 1, 3 og 2, i nivåene 53, 54 og 55 respektivt og i den tredje syklus tilfores brennstoff ved brennerne 2, 1 og 3 i nivåene 53, 54 og 55 respektivt. Oljen blir forstbvet i brennerne og blandes med forbrenningsluft 58 som mates oppover nedenfra slik at den brenner i en nyreformet brennesone ved fronten av hver brenner i tilnærmet en tredjedel av hver syklus. Det er anfbrt at dette system med impulsbren-ning krever mindre enn 1000 kcal pr. kg kalk og kan frembringe 1,25 tonn pr. 929 cm ovnsdiameter pr. dag. Dette system er imidlertid begrenset til relativt stordimensjonert kalksten på grunn av inntrengningsvanskeligneter og de lave trykk som kreves for å holde brennesonen nær brennerne. Selv med tre brennerplan er det ikke funnet mulig å oppnå den laminære strbm av brennstoff som er beskrevet nedenfor med hensyn til foreliggende oppfinnelse som er funnet særlig hensiktsmessig ved oppnåelse av hby gjennomgang av kalk méd minimal varmetil-fbrsel. Syklustiden i "Aton-Hansen"-systemet er slik at de enkelte pulser av brennstoff, vanligvis olje, er relativt lange i sammenligning med den fullstendige syklus og ved relativt lavt trykk. Attempts to simulate the slow-burning properties of wood have included the use of impulse firing in an "Aton-Hansen" vertical furnace as shown in fig. 3 and described by Von R. Rittmann in Zement-Kalk-GIPS, No. 5, 1970. A vertical lime kiln 51, which is filled with limestone in the order of 5 - 10 cm or larger is equipped with several burners or injection nozzles 52, with diameter 0.5 - 1.5 mm, arranged in two, three or four parallel horizontal planes (shown as three planes 53, 54 and 55 in fig. 3). Conveniently, but not necessarily, three burners are arranged in each plane and arranged symmetrically around the perimeter of the oven, but with the burners in each plane circumferentially offset from the burners in the other two planes, as shown in fig. 3a. The supply of oil to the individual burners is electronically controlled by the control device 56 to provide an oil pulse to each burner in each plane in sequence as shown in fig. 3a, such as e.g. in the first cycle fuel is supplied at burners 3, 2 and 1 in levels 53, 54 and 55 respectively. In the second cycle fuel is supplied at burners 1, 3 and 2, in levels 53, 54 and 55 respectively and in the third cycle fuel is supplied at burners 2, 1 and 3 in levels 53, 54 and 55 respectively. The oil is vaporized in the burners and mixed with combustion air 58 which is fed upwards from below so that it burns in a kidney-shaped combustion zone at the front of each burner for approximately one third of each cycle. It is estimated that this system with impulse burning requires less than 1000 kcal per kg of lime and can produce 1.25 tonnes per 929 cm oven diameter per day. However, this system is limited to relatively large-sized limestone due to penetration difficulties and the low pressures required to keep the combustion zone close to the burners. Even with three burner planes, it has not been found possible to achieve the laminar strbm of fuel described below with regard to the present invention, which has been found to be particularly suitable for achieving high penetration of lime with minimal heat input. The cycle time in the "Aton-Hansen" system is such that the individual pulses of fuel, usually oil, are relatively long compared to the complete cycle and at relatively low pressure.

Laminær strbmning er et uttrykk som benyttes for å be-skrive en tretrinnssyklus for brennstofforbrenning hvor i det fbrste trinn det er en nesten byeblikkelig injeksjon av brennstoff (0,02 til 0,2 sekunder) ved et relativt hbyt trykk (i området 140,6 kg/cm<2>- l. å.$ tfkg/cm2 og fortrinnsvis 421,8 562,4 kg/cm ved dysen) gjennom en dyse hvor flere dyser er avstandspiasert i et enkelt horisontalt plan rundt omkretsen av ovnen og benyttet i rekkefolge i et forutbestemt monster inn i massen av varm kalk foran injektoren for totalt å overstrbmme dette område med brennstoff og å gjore dette utelukket all forbrenningsluft fra området. I det andre trinn,etter den korte puls av brennstoff, er det en relativt meget lengre tidsperiode (0,1 - 0,5 sekunder) for den neste brennstoffpuls i lbpet av hvilken forbrenningsluft under forskjellige trykk som eksisterer mellom bunnen og toppen av ovnen beveger seg oppover og forskyver brennstoffsonen over seg. I det tredje trinn er det en gradvis nedbrytning i grensene mellom den oppover bevegede luft og brennstoffsonene slik at forbrenningen begynner-å finne sted og varme blir gradvis frigitt ved et punkt som er fjernet fra in-jeks jonsdysen. Syklusen blir så gjentatt med den neste dyse i rekkefblgen. Det vil selvfølgelig blir antatt at hurtig pulserende brennstoffinjeksjoner til et lag av hvitglbdende kalksten vil i realiteten bevirke en serie av mindre eksplosjoner i ovnen på en måte analogt til forbrenningen i sylinderen i en vanlig forbrenningsmotor og slike eksplosjoner vil virke etter til blandingsvirkningen mellom forbrenningsgassene, forbrenningsluft og kalksten. Sjokkbølgene som således dannes hjelper til å overvinne forskjellige strbmningshastigneter på gass gjennom passasjene med forskjellig motstand-i ovnschargen. Laminar flow is an expression used to describe a three-stage fuel combustion cycle where in the first stage there is an almost instantaneous injection of fuel (0.02 to 0.2 seconds) at a relatively high pressure (in the range of 140.6 kg/cm<2>- l. å.$ tfkg/cm2 and preferably 421.8 562.4 kg/cm at the nozzle) through a nozzle where several nozzles are spaced apart in a single horizontal plane around the perimeter of the furnace and used in sequence in a predetermined monster into the mass of hot lime in front of the injector to completely flood this area with fuel and to do so exclude all combustion air from the area. In the second stage, after the short pulse of fuel, there is a relatively much longer time period (0.1 - 0.5 seconds) for the next fuel pulse in which combustion air under different pressures that exists between the bottom and the top of the furnace moves upwards and displaces the fuel zone above it. In the third stage, there is a gradual breakdown in the boundaries between the upwardly moving air and the fuel zones so that combustion begins to take place and heat is gradually released at a point removed from the injection nozzle. The cycle is then repeated with the next nozzle in the sequence. It will of course be assumed that rapid pulsating fuel injections into a layer of white glowing limestone will in reality cause a series of smaller explosions in the furnace in a manner analogous to the combustion in the cylinder of a normal internal combustion engine and such explosions will act as a result of the mixing effect between the combustion gases, combustion air and limestone. The shock waves thus formed help to overcome different strain rates of gas through the passages of different resistance in the furnace charge.

Som det er kjent gir kalk en overflateforbrenhings-effekt hvorved forbrenningsluft og brennstoffgass blir tilsynelatende adsorbert på den porbse flate og derved brenner slik at varme absorberes direkte uten en tilsynelatende brennetilstand. Fordi ovnen drives på kontinuerlig basis vil kalk' og kalksten konstant bevege seg nedover mot de oppoverstrbmmende gasser og derved bevirke en intim blanding av brennstoff og luft. Denne blanding blir ytterligere bket av pulseringseffekten for brennstoffet fra de forskjellige injektorer som injiserer på forskjellige tidspunkter som bevirker en horisontal omvendt skif-ting i bevegelsen av forbrenningsluft og gass. As is known, lime produces a surface combustion effect whereby combustion air and fuel gas are apparently adsorbed on the porous surface and thereby burn so that heat is absorbed directly without an apparent burning condition. Because the kiln is operated on a continuous basis, lime and limestone will constantly move downwards towards the upward-flowing gases, thereby causing an intimate mixture of fuel and air. This mixture is further affected by the pulsation effect of the fuel from the different injectors injecting at different times which causes a horizontal reverse shift in the movement of combustion air and gas.

Man ser også at hastigheten for forbrenningen styresYou can also see that the speed of combustion is controlled

av tidsinnstillingen og stbrrelsen på brennstoffinjeksjonene.of the timing and control of the fuel injections.

En kortere tid mellom pulsene, mindre injeksjoner av brennstoff og en okning i overskudd av luft tenderer alt til å frembringe en hurtigere frigivning av varme i avhengighet av andre faktorer såsom storrelse og type kalksten og spesielle ovnsdimensjoner. A shorter time between the pulses, smaller injections of fuel and an increase in excess air all tend to produce a faster release of heat depending on other factors such as the size and type of limestone and special furnace dimensions.

En ovn for å oppnå den laminære strbmning som er beskrevet ovenfor er blitt utformet med et oljebrennstoffinjeksjons-system basert på en pumpe og et brennstoffinjeksjonssystem av den type som brukes ved vanlige dieselmotorer, som vist skjematisk på fig. 4 og 5. I den fbrste vellykkede ovn av denne kon-struksjon ble det benyttet et vanlig 6-sylinder dieselmotorsys-tem da det allerede var tilgjengelig selv om bare fire av de seks injektorene ble koplet til ovnen. Man vil se at type og an-tall injektorer er mere et spbrsmål om ovnskonstruksjon og valg og ikke på noen måte er kritisk for driften av en i pulser matet ovn av den nye type. Ovnen ifolge oppfinnelsen' omfatter en vertikal sjakt som generelt er betegnet med 30 og med rektangulært tverrsnitt som vist på fig. 5. Sjakten 30 er utstyrt med en stålmantel 31 som er foret med ildfast murstén 32, såsom "Magnecon". Sjakten understbttes i vertikal stilling av egnede kjente, innretninger (ikke vist) og er forbundet til en stål-plate-avskrånet grunndel 33 som er noe stbrre i ytre dimensjon enn sjakten og som er utstyrt med en luftlås 34 gjennom hvilken brent kalk kan tommes ut. En mykståls trekkeplate 35 méd noe stbrre dimensjoner enn sjaktens understbttes i et horisontalt plan i den avskrånede grunndel 33 og noe under bunnen til sjakten 30 for å tilveiebringe en ledeplate for brent materiale 36 som faller inn i basis-kjbletrakten 37 gjennom pmkretsåpningen eller gapet 38. En hydraulisk irekkesylinder 39 påvirker en stbtstang 40 som fores frem og tilbake over platens 35 flate og trekker brent materiale over alternative omkretskanter av platen 35 og ned i trakten 37 gjennom åpningen 38. Kalksten hovedsakelig i stbrrelsesområdet 0,79 - 1,59, 1,59 - 3,17, 3,17 - .6,35, 6,35 - 12,7 cm med et størrelsesforhold 1:2 mates til toppen 42 av sjakten 30 via en vanlig ovnsmatemeknisme (ikke vist) for å danne en gjennomtrengelig sbyle som understbttes av mateplaten 35. Man ser at selv om kalksten opp til ca. 6,35 cm er vanligvis benyttet kan materiale opp til 12,7 cm også"~~be-handles i avhengighet av ovnsstbrrelsen og den spesielle drifts-teknikk. Forbrenningsluft blir innfort gjennom en ventil 49 og og innlbpet'41 i trakten 37 fra en ytre lufttrykkilde (ikke vist) for å gi et positivt trykk i kjbletrakten 37 på ca. 11,43 cm 1^0. Forbrenningsluft passerer oppover gjennom åpningene 3.8 og forvarmes av den nedstigende brente kalk som på sin-side kjoles slik at den tommes ut fra luftlåsen 34 ved ca. 38 -. 94°C. Luft innfores i tilstrekkelig mengde til å understbtte forbrenningen og for å få maksimal effektivitet bor oksygeninnholdet for utstrbmningsgassene være i det vesentlige lik null. I alle til-feller er det foretrukket at oksygeninnholdet er mindre enn ca. 3% slik at mengden\av luft som kreves kan enkelt måles ved ana-lyse av utstrømningsgass. A furnace to achieve the laminar flow described above has been designed with an oil fuel injection system based on a pump and a fuel injection system of the type used in conventional diesel engines, as shown schematically in fig. 4 and 5. In the first successful furnace of this design, a common 6-cylinder diesel engine system was used as it was already available, although only four of the six injectors were connected to the furnace. It will be seen that the type and number of injectors is more a question of furnace construction and selection and is not in any way critical for the operation of a pulse-fed furnace of the new type. The furnace according to the invention comprises a vertical shaft which is generally denoted by 30 and with a rectangular cross-section as shown in fig. 5. The shaft 30 is equipped with a steel jacket 31 which is lined with refractory brick 32, such as "Magnecon". The shaft is supported in a vertical position by suitable known devices (not shown) and is connected to a steel-plate beveled base part 33 which is somewhat larger in outer dimension than the shaft and which is equipped with an air lock 34 through which burnt lime can be emptied out . A mild steel draft plate 35 of slightly larger dimensions than the shaft supports in a horizontal plane in the beveled base 33 and somewhat below the bottom of the shaft 30 to provide a guide plate for burnt material 36 falling into the base funnel 37 through the circular opening or gap 38. A hydraulic ram cylinder 39 acts on a support rod 40 which is fed back and forth over the surface of the plate 35 and pulls burnt material over alternative circumferential edges of the plate 35 and down into the funnel 37 through the opening 38. Limestone mainly in the range of 0.79 - 1.59, 1, 59 - 3.17, 3.17 - .6.35, 6.35 - 12.7 cm with an aspect ratio of 1:2 is fed to the top 42 of the chute 30 via a conventional furnace feed mechanism (not shown) to form a penetrable slurry which is supported by the feed plate 35. It can be seen that although limestone up to approx. 6.35 cm is usually used, material up to 12.7 cm can also be processed depending on the furnace size and the particular operating technique. Combustion air is introduced through a valve 49 and into the funnel 41 from a external air pressure source (not shown) to give a positive pressure in the funnel 37 of about 11.43 cm 1 ^ 0. Combustion air passes upwards through the openings 3.8 and is preheated by the descending burnt lime which in turn is cooled so that it is emptied out from the airlock 34 at about 38 - 94° C. Air is introduced in sufficient quantity to support the combustion and to obtain maximum efficiency the oxygen content of the exhaust gases should be substantially equal to zero. In all cases it is preferred that the oxygen content is less than about 3% so that the amount of air required can be easily measured by analysis of outflow gas.

Brenselsolje injiseres under trykk i størrelsesorden 140,6 - 1.054,5 kg/cm<2>og fortrinnsvis 421,8 - 562,4 kg/em<2>i det innfylte stenvolum gjennom vanlige fjærbelastede brensels-injektorer 43, 44, 45 og 46 med en diameter på ca. 0,075 mm i en pulsrekkefblge, beveges oppover og .sammenblandes med den kontinuerlig oppoverstrømmende forvarmede luft. Brennstoffet tennes og brenner med en lang flamme. Som tidligere antydet bevirker den pulserende innførsel av brennstoff at det oppnås en laminær strbm og denne kan oppnås på forskjellige måter. Av enkelthets grunn har man funnet at brennstoffinjeksjonspumpen 47 og systemet 48 fra en vanlig dieselmotor er ideelle. I en Fuel oil is injected under pressure in the order of 140.6 - 1,054.5 kg/cm<2>and preferably 421.8 - 562.4 kg/em<2>into the filled stone volume through ordinary spring-loaded fuel injectors 43, 44, 45 and 46 with a diameter of approx. 0.075 mm in a pulsed array, is moved upwards and mixed with the continuously upwardly flowing preheated air. The fuel is ignited and burns with a long flame. As previously indicated, the pulsating introduction of fuel causes a laminar strbm to be achieved and this can be achieved in different ways. For simplicity, it has been found that the fuel injection pump 47 and system 48 from a conventional diesel engine are ideal. In a

vanlig sekssylindret dieselmotor tenner.sylinderne i rekkefolgeordinary six-cylinder diesel engine ignites the cylinders in sequence

1 5 3 6 2 4 og ved foreliggende oppfinnelse har man funnet at 1 5 3 6 2 4 and with the present invention it has been found that

drift av en simulert motorhastighet på ca. 200 1.000 omdreininger pr., minutt (dvs. at hver injektor mottar brennstoff 100 - 500 ganger pr. minutt) oppnås en laminær strbmhing av brennstoff og luft gjennom sjakten. På den ovnen som er vist på fig. 4 og 5 som er konstruert for 5 tonn pr. dag med et sjakttverrsnitt på 30,48 x 60,96 cm og en sjakthbyde på 243,8 cm svarer brennstoff- operation of a simulated engine speed of approx. 200 1,000 revolutions per minute (ie each injector receives fuel 100 - 500 times per minute) a laminar flow of fuel and air through the shaft is achieved. On the oven shown in fig. 4 and 5 which are designed for 5 tonnes per day with a shaft cross section of 30.48 x 60.96 cm and a shaft depth of 243.8 cm corresponds to fuel

injéktorene 43, 44, 45 og 46 til sylinderne 1, 5, 6 og 2 respektivt. Brennstoff som vanligvis er bestemt for sylinderne 3 og 4 er injectors 43, 44, 45 and 46 to cylinders 1, 5, 6 and 2 respectively. Fuel that is usually intended for cylinders 3 and 4 is

ikke nbdvendig og resirkuleres til brennstoff tanken. ,; Selvføl-gelig vil ved stbrre ovner seks eller tolv eller til og med flere injektorer være nbdvendige i avhengighet av tverrsnittet på ovnen og mengde av brennstoff som kreves for å brenne den innforte sten. not necessary and is recycled to the fuel tank. ,; Naturally, in the case of larger furnaces, six or twelve or even more injectors will be necessary depending on the cross-section of the furnace and the amount of fuel required to burn the inserted stone.

Etter nå å ha beskrevet en ovn med trekkene ifolge oppfinnelsen skal det nå beskrives en spesiell ovnsdrift. En ovn med en sjakt som er 243,8 cm hby og foret med 7,62 cm grunn-ildftsDst sten for å ■ tilveiebringe et innvendig tverrsnitt på Having now described a furnace with the features according to the invention, a special furnace operation will now be described. A furnace with a shaft 243.8 cm high and lined with 7.62 cm base-fired stone to ■ provide an internal cross-section of

30,48 x 60,96 cm ble utstyrt med en stål kjbleseksjon som rager ut 20,32 cm under den ildfaste foring. Fire brennstoffinjék-torer ble anordnet 30,48 cm over basisen til den ildfaste del og luft ble blåst inn gjennom kjbleren for å tilveiebringe et innvendig trykk på.10,8 cm H^ O. Sten som inneholdt 98 - 99% CaCO^, fra Shawinigan Mines, Bedford, P.Q., Canada,"i storrelsesom-rådet 1,59 - 3,17 cm ble fylt på toppen av s-jakten. Brennstoffolje nr. 6 ble injisert gjennom injéktorene ;med en hastighet på. 240 injeksjoner pr. injektor pr. minutt og antent. Når driften hadde stabilisert seg, ble det oppnådd de fblgende temperaturer: 30.48 x 60.96 cm was fitted with a steel keel section that protrudes 20.32 cm below the refractory lining. Four fuel injectors were arranged 12 inches above the base of the refractory and air was blown in through the boiler to provide an internal pressure of 10.8 cm H^O. Rock containing 98-99% CaCO^, from Shawinigan Mines, Bedford, P.Q., Canada," in the size range of 1.59 - 3.17 cm was filled at the top of the s-hunt. No. 6 fuel oil was injected through the injectors; at a rate of . 240 injections per injector per minute and ignited.Once operation had stabilized, the following temperatures were obtained:

Brent kalk ble kontinuerlig trukket ut fra ovnen ved Burnt lime was continuously drawn out of the kiln by wood

drift av en t^ekkemater med en hastighet på 1 min. 40 sekunder for .et fullt feturslag og det ble funnet Et 5 tonn CåO pr. dag (24 timer) ble produsert ved et brenselsforbruk på 13,1 liter pr. time. Brennstoffseffektiviteten, ved antagelse at den kalo-riske verdi for brennstoffolje nr. 6 er 10.319 kcal/l (155.000 operation of a t^eck feeder at a speed of 1 min. 40 seconds for a full fuel strike and 5 tonnes of CåO were found per day (24 hours) was produced at a fuel consumption of 13.1 liters per hour. The fuel efficiency, assuming that the calorific value for fuel oil No. 6 is 10,319 kcal/l (155,000

BTU/U.S. gal) er 648.708 kcal/tonn (2.574.240 BTU/tonn) for 100% CaO. Det ble funnet at produktet hadde ca. 90%.;CaO slik at brennstoffeffektiviteten i realiteten var 720.787 kcal/tonn (2.860.266 BTU/tonn). BTU/U.S. gal) is 648,708 kcal/tonne (2,574,240 BTU/tonne) for 100% CaO. It was found that the product had approx. 90%.;CaO so that the fuel efficiency was in reality 720,787 kcal/tonne (2,860,266 BTU/tonne).

Utstrbmningsgassanalyser ble tatt hver time over en 24 timers periode og er angitt i den fblgende tabell. Exhaust gas analyzes were taken every hour over a 24 hour period and are indicated in the following table.

Utstrbmningsgassanalyser gir en nyttig kontroll av den termiske effektivitet som beregnes av brennstofforbruks-tallene når de innsettes i diagrammet som er vist på fig. 1. Man kan f.eks. ta analysen for 7.30 a.m. som viser 33% C02, 4%02 og 0% CO ved bruk<T>" av brennstoffolje nr. 6 og disse tall innsettes i fig. 1. Ved 4% 02går man inn ved A<1>dg fortsetter til B', C, B', E<1>, F', G' og H' ved den fremgangsmåte som beskrevet ovenfor for beregning av varmeeffektiviteten og det er funnet at for 90% CaO-materiale vil effektiviteten (H<1>) være oa. 0,819 millioner kcal/tonn (3,25 millioner BTU/tonn) kalk som er fremstilt, noe som betyr en bemerkelsesverdig isamm^nlTeng^med.—■ \ c[ Xj&forbruksberegningene og en bemerkelsesverdig forbedring av effektiviteten i forhold til tidligere kjente ovner. Exhaust gas analyzes provide a useful check on the thermal efficiency calculated from the fuel consumption figures when inserted into the chart shown in FIG. 1. You can e.g. take the analysis for 7.30 a.m. which shows 33% C02, 4% O2 and 0% CO when using<T>" of fuel oil no. 6 and these figures are inserted in fig. 1. At 4% O2 one enters at A<1>dg and continues to B', C, B', E<1>, F', G' and H' by the method described above for calculating the heat efficiency and it has been found that for 90% CaO material the efficiency (H<1>) will be oa. 0.819 million kcal/ton (3.25 million BTU/ton) of lime produced, which means a remarkable isamm^nlTeng^med.—■ \ c[ Xj& consumption calculations and a remarkable improvement in efficiency over previously known kilns.

Mens foreliggende oppfinnelse er beskrevet med spesiell henvisning til brenning av kalk under bruk av brennstoffolje som forbrenningsmiddel, er det klart [.f or~Tagmannen. at mange modifikasjoner av ovnen er mulig mens man fremdeles bruker trekkene ifolge oppfinnelsenbg at.oppvarmingsprinsippene ifolge oppfinnelsen kan benyttes for behandling av mange forskjellige materialer. Det foreslås f.eks. at ovnen kahbenyttes for ter-misk dekomponering av kommunalt avfall eller kjøkkenavfall. Bet er også klart at brennstoffet kan være naturgass eller andre gassformige brennstoffer eller også fast brennstoff såsom pulverisert kull eller koks som kan bæres i et fluidisert medium såsom en annen gass eller, et fluidum. While the present invention is described with special reference to the burning of lime using fuel oil as a combustion agent, it is clear [.for~Tagmannen. that many modifications of the furnace are possible while still using the features according to the invention bg that the heating principles according to the invention can be used for the treatment of many different materials. It is suggested e.g. that the oven is used for thermal decomposition of municipal waste or kitchen waste. It is also clear that the fuel can be natural gas or other gaseous fuels or also solid fuel such as pulverized coal or coke which can be carried in a fluidized medium such as another gas or a fluid.

Claims

1. Process for the continuous production of calcined lime from limestone in a vertical kiln where limestone is present in solids up to approx. 12.7 cm and is filled at the top of the kiln for downward movement through it, where air is blown counter-currently to the flow of limestone in an amount sufficient to support combustion, where fuel is supplied through several injectors placed circumferentially around the kiln and calcined limestone is extracted at the lower end of the kiln, characterized in that several injectors are arranged in a single horizontal plane spaced from the lower end of the kiln and that fuel is injected through each of the injectors in a predetermined sequence to effect a calcination of the limestone, as the injection is carried out at a relative pressure and at a speed of between 100 and 500 injections per injector per minute, with each of the injections lasting for a period of time between

Q 0.02 and 0.2 seconds, thereby forming a first laminar stream of fuel and air in the furnace.

2. Method according to claim 1, characterized in that the fuel used is fuel oil, natural gas or manufactured gas or pulverized coal.

3. Method according to claim 2, characterized in that the fuel is injected at a pressure in the range between 140.6 and 1,054.5 kg/cm <2> .

4. Method according to claim 3, characterized in that the fuel is injected at a pressure in the range between 421.8 and 562.4 kg/cm <2> .

5. Apparatus for the production of calcined lime, comprising a refractory-lined vertical shaft equipped with material feeding device, fuel injection device, air supply device, gas discharge device and device for extracting calcined lime from the apparatus, characterized by a heating device attached to and in connection with the lower end of the vertical chute and including means for extracting calcined lime, a draft feed plate arranged between the kibler and the chute to provide a guide plate between these parts, a draft feed device arranged through the lower end of the chute and intended for to draw material on the feed plate into the boiler, several injection devices that are spaced around the shaft in an essentially horizontal plane and spaced from the lower end of the shaft as well as a device for supplying fuel to each of the injectors at relatively high pressure and a speed between 100 and 500 injections per minute.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the shaft has a rectangular cross-section.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the fuel injection devices comprise nozzles that are spaced on opposite sides of the rectangular shaft. j&i Apparatus according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the device for supplying fuel includes a device for injecting fuel for a time period of between 0.02 and 0.2 seconds per injection period. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the device for supplying fuel comprises a controlled flow pump.