平行流蓄热式立窑和用于煅烧碳酸盐岩的方法与流程

1.本发明涉及一种平行流蓄热式立窑(pfr立窑)，并且还涉及一种采用带高压风机的pfr立窑对诸如碳酸盐岩等材料进行煅烧和冷却的方法。


背景技术：

2.在pfr立窑中煅烧碳酸盐岩已有约60年的历史。例如，从wo2011/072894a1中已知的这种pfr立窑具有两个竖直的平行竖井，两个竖井循环运行，仅在一个竖井(相应的煅烧竖井)中进行煅烧，而另一个竖井作为蓄热竖井运行。向煅烧竖井供给与材料和燃料平行流动的氧化气体，并且由此产生的热废气与从下方供给的经加热的冷却空气一起经由溢出通道引导到废气竖井中，在那里，废气以与材料逆流的方式向上引导，同时在该工艺中材料被预热。材料通常与氧化气体一起从上方装入竖井，同时将燃料注入煅烧区中。
3.在每个竖井中，用于煅烧的材料通常经过用于预热材料的预热区、在其中煅烧材料的下游煅烧区和在其中将冷却空气供给至热材料的下游冷却区。
4.工艺气体(诸如燃料气体、冷却空气和助燃空气)例如通常在300至400mbar的压力下引入至煅烧竖井中。这种输送压力目前是通过旋转式鼓风机或螺杆式压缩机产生的，这些装置的效率约为60％至70％。旋转式鼓风机或螺杆式压缩机特别具有显著优势，即它们提供与转速严格成比例并且作为反压力的函数变化很小的空气量。另一个优势是，在变换到另一个炉窑竖井之前，空气能够流出到周围环境中，从而降低了旋转式鼓风机或螺杆式压缩机的功耗。缺点是效率低。例如，特别是当使用具有低热值的燃料气体(诸如高炉废气)时，需要压缩的体积流很大。工艺气体的压缩非常耗能，并且人们正在努力降低pfr立窑的功耗。


技术实现要素：

5.在此基础上，本发明的目的在于提供一种pfr立窑和一种用于通过pfr立窑来煅烧碳酸盐岩的方法，与已知的pfr立窑和用于通过pfr立窑来煅烧碳酸盐岩的方法相比，工艺气体压缩的能量需求更低。
6.根据本发明，该目的通过具有独立方法权利要求1的特征的设备和通过具有独立设备权利要求8的特征的方法来实现。有利的改进从从属权利要求中显而易见。
7.根据第一方面，本发明包括一种用于在具有两个竖井的平行流蓄热式立窑中煅烧和冷却诸如碳酸盐岩等材料的方法，两个竖井交替地作为煅烧竖井和蓄热竖井运行，其中，材料通过预热区、至少一个煅烧区和冷却区流动至产物出口。至少一气流通过高压风机压缩并且引入至平行流蓄热式立窑中。
8.平行流蓄热式立窑具有至少两个立窑，优选地，至少两个立窑彼此平行地且竖直地设置。竖井可交替地作为煅烧竖井和蓄热竖井运行，并且每个竖井在材料的流动方向上具有用于预热材料的预热区、用于煅烧材料的煅烧区和用于冷却材料的冷却区。每个竖井优选地具有让用于煅烧的材料进入竖井的材料入口，材料入口更具体地位于相应的竖井的
上端，使得材料通过重力落入相应的竖井中。
9.燃料例如包括燃料气体，诸如高炉煤气，其具有小于6.6mj/nm3的热值，或者包括天然气。燃料装入例如相应的竖井的预热区或煅烧区中。
10.根据本发明，供给至竖井、更具体地煅烧竖井的气流通过一个或多个高压风机被压缩。优选地，高压风机包括构造为将气流压缩至约300mbar至500mbar、更具体地400mbar的压力的风机。优选地，高压风机构造为轴流式风机或径流式风机，轴流式风机或径流式风机具有叶轮，通过该叶轮，能够轴向或径向地发生流动，叶轮优选在壳体中旋转。高压风机的速度优选通过连接至风机的变频器来调节。不同于诸如旋转式鼓风机等传统的压缩机，例如，高压压缩机包括不具有线性轮廓的特性线、更具体地压力-体积特性线或功率曲线。
11.与替代压缩机相比，这种高压风机提供功耗极低的优势，同时能够可靠地在竖井中产生约400mbar的正压。本发明基于这样的发现，即，即使在对煅烧竖井和蓄热竖井的功能进行切换的切换过程中，高压风机也提供足够的运行可靠性，并且在切换过程的情况下，确保作为煅烧竖井运行的竖井中的足够的压降。
12.根据第一实施例，通过一个或多个高压风机压缩的气流包括：引入至冷却区中的冷却空气流；引入至预热区和/或煅烧区中的助燃空气流；和/或引入至预热区和/或煅烧区中的燃料气流。同样可以想到的是，通过一个或多个高压风机来压缩冷却空气流，该冷却空气流沿着竖井的外壁被引导优选通过煅烧区的耐火管路的下部。
13.优选地，每个竖井具有多个燃烧器喷管，其延伸到预热区并且更具体地延伸到相应的竖井的煅烧区并且用于引导例如燃料气体和/或氧化气体，诸如空气或富氧空气或纯氧。
14.根据另一实施例，为了在竖井作为煅烧竖井的运行和竖井作为蓄热竖井的运行之间进行切换，优选地，至少进行以下方法步骤：
15.a.结束将燃料供给至作为煅烧竖井运行的竖井，和
16.b.将高压风机的速度降低不超过50％至65％，和/或关闭高压风机和竖井之间的关闭设施，使得通过相应的高压风机压缩的气流很少或没有进入竖井。
17.c.将燃料供给至两个竖井中的另一个竖井中。两个竖井中的另一个竖井是指步骤a.中，未作为煅烧竖井运行的竖井、优选地在切换之前作为蓄热竖井运行的竖井。
18.根据发明人的发现，高压风机的速度降低不超过50％至65％已经足以在不对平行流蓄热式立窑造成正压损伤的情况下，使在竖井作为煅烧竖井的运行和作为蓄热竖井的运行之间的切换过程成为可能。优选地，步骤a.和b.大致同时进行。
19.关闭设施包括例如活门或阀门，关闭设施的构造优选使得在关闭位置，其减少或完全防止气体从相应的高压风机流动至竖井中。此外，在关闭设施的关闭位置，减少或完全防止高压风机与周围环境之间的气流。在切换过程期间，优选地，不打开通向竖井的助燃空气管道和/或冷却空气管道中的减压设施，诸如活门或阀门，以便让助燃空气或冷却空气排出到周围环境中。结果，防止石灰粉尘泄出到环境空气中。
20.关闭设施的关闭能够快速有效地降低竖井内的压力，从而能够在竖井作为煅烧竖井的运行和作为蓄热竖井的运行之间快速切换。优选地，关闭设施关闭为使得通过高压风机引入到竖井中的气流降低至少约50％至65％。
21.优选地，方法步骤b.中高压风机的速度的降低在约10至30秒、更具体地为20秒的
时间间隔内发生。在该时间间隔之后，高压风机优选地以降低的速度运行。
22.在方法步骤b.中关闭设施的关闭优选地在约1至5秒、更具体地3秒的时间段内发生。在关闭设施关闭时，高压风机的速度优选不降低或仅略微降低，诸如降低约10％至30％。
23.根据另一实施例，为了在竖井作为煅烧竖井的运行和竖井作为蓄热竖井的运行之间切换，至少进行以下方法步骤：
24.a.结束将燃料供给至作为煅烧竖井运行的竖井，
25.b.通过设置在相应的高压风机中的旋流调整器来减少高压风机的气体量，
26.c.关闭高压风机和竖井之间的关闭设施，使得通过相应的高压风机压缩的气流很少或没有进入竖井，
27.d.打开设置在高压风机下游的释放阀门，以让高压风机压缩后的气体
28.从管道中排出；和
29.e.将燃料供给至两个竖井中的另一个。
30.优选地，在气体的流动方向上，在高压风机的上游设置流速测量设施，流速测量设施用于确定每单位时间通过管道流动至高压风机中的气体、更具体地空气的量。优选地，高压风机具有旋流调整器，该旋流调整器构造为调整气流的旋流并且特别地设置在高压风机的气体入口处。旋流调整器例如具有多个导引叶片，气流经过这些导引叶片。优选地，导引叶片的工作角是可调的，从而允许通过改变导引叶片的工作角来调节进入高压风机的气流的旋流。
31.优选地，在高压风机的下游设置有压力测量设施，压力测量设施构造为用于确定高压风机下游的管道内的压力。例如，高压风机的下游安装有释放阀门，释放阀门例如在打开位置允许气体从管道流动至周围环境中，并且在关闭位置不允许任何气体从管道中流出。释放阀门例如设置在压力测量设施的上游。优选地，在气体的流动方向上在压力测量设施的下游设置有已经如上所述的关闭设施。
32.在步骤b中，气体的量例如减少至少50％至65％。气体的量优选地通过旋流调整器、更具体地通过改变旋流调整器的导引叶片的工作角来减少。在切换过程期间，高压风机的速度优选地保持基本恒定或仅略微降低，更具体地降低不超过10％至30％。
33.通过管道流入高压风机的气体量优选通过流速测量设施来确定。释放阀门的开度最好是无级可调的。释放阀门和/或旋流调整器的开度优选根据通过流速测量设施确定的气体量来调节。优选预先确定气体量的目标值。
34.如果确定的气体量值超过预定目标，则调节旋流调整器、例如更具体地导引叶片的工作角，使得进入高压风机的气体量减少。如果确定的气体量值低于预定目标，则调节旋流调整器、例如更具体地导引叶片的工作角，使得进入高压风机的气体量增加。
35.如果确定的气体量超过预定目标，则优选增大释放阀门的开度。如果确定的气体量值低于预定目标，则减小释放阀门的开度。
36.所述连接具有无需降低高压风机的速度的优势。替代地，高压风机的空气量减少，并且优选减少到最低值。高压风机的基本恒定的速度可靠地防止高压风机上的速度波动引起的机械负载。
37.根据另一实施例，在步骤b)之后或与步骤b)同时地，增加用于对来自平行流蓄热
式立窑的废气进行输送的废气风机的速度，并且因此增加从竖井、更具体地从蓄热竖井中取出的废气量，并且优选地使废气从竖井向外流动更容易。这确保了pfr炉窑的竖井内的快速压降。废气风机的速度例如增大了约5％至30％、更具体地增加了15％。
38.根据另一实施例，在步骤b之后和/或在增大废气风机的速度之后，打开废气管道中的废气关闭设施，以用于将废气从作为煅烧竖井运行的竖井中引导出。优选地，每个竖井具有连接至废气管道和风机的废气出口。优选地，每个废气出口都分配有废气关闭设施，诸如活门或阀门，例如，其优选地安装在废气管道中并且在关闭位置防止废气从相应的竖井至废气管道中的任何流动和在打开位置准许这种流动。优选地，在pfr立窑的运行、更具体地煅烧运行中，仅打开分配给作为蓄热竖井运行的竖井的废气出口的废气关闭设施。在切换时，优选地，分配给作为煅烧竖井运行的竖井的废气出口的废气关闭设施另外被打开。为了切换，优选地，打开废气管道的所有废气关闭设施。这另外确保了煅烧竖井内的压力的快速损失。更特别地，一旦竖井内的压力、更特别地煅烧竖井内的压力下降到预定极限值以下，废气关闭设施就打开。该极限值例如为约100mbar至300mbar、优选200mbar。
39.根据另一实施例，煅烧后的材料通过排放系统从平行流蓄热式立窑中排放出，其中，排放系统具有产物出口和在其下游具有带另外的产物出口的缓冲储存器，并且其中，材料在竖井作为煅烧竖井的运行期间连续地从平行流蓄热式立窑中排放，并且在竖井作为煅烧竖井的运行和在竖井作为蓄热竖井的运行之间进行切换期间，没有从平行流蓄热式立窑中排放材料。例如，步骤a.包括关闭排放系统，更具体地排放系统的至少一个或所有产物出口。
40.根据另一实施例，确定竖井内的压力，并且如果压力已经下降到预定极限值以下，则打开产物出口，产物出口用于让煅烧后的材料从作为煅烧竖井运行的竖井中排出。这防止了任何正压引起的石灰粉尘通过产物出口进入周围环境中。优选确定煅烧竖井内的压力。例如，极限值为20mbar。可选地，在步骤b之后和步骤c.之前，打开产物出口以让材料从作为煅烧竖井运行的竖井中排出，并且因此将煅烧后的材料从煅烧竖井中取出。产物出口包括例如可以优选无级地、特别是自动或手动地打开和关闭的活门。在步骤c之后、优选与步骤c同时地或在步骤c之前，再次关闭产物出口，优选在预定时间间隔之后。之后，竖井的运行反转，燃料和助燃空气引入至之前的蓄热竖井。
41.同样可以想到的是，如果所确定的压力超过所定义的极限值，则例如在助燃空气管道和/或冷却空气管道内打开减压设施，诸如用于让气体流出至周围环境的阀门或活门。优选在步骤b之后、更具体地在降低高压风机的速度或关闭设施关闭之后，打开减压设施。例如，极限值为约100mbar到300mbar、优选200mbar。减压设施优选地具有关闭位置和打开位置，在关闭位置，其准许气体从风机流动至竖井中，在打开位置，其防止气体在风机和竖井之间流动，并且允许来自风机的气体流动到相应的管道之外进入周围环境中。
42.用于在平行流蓄热式立窑中煅烧和冷却材料、更具体地在竖井作为煅烧竖井的运行和竖井作为蓄热竖井的运行之间进行切换的方法包括已经在上面描述的多种变形例。下面，概括示意性地列出了用于运行的切换的至少三种变形例：
43.针对运行的切换的第一个变形例包括：
44.a.结束将燃料供给至作为煅烧竖井运行的竖井，和同时
45.b.将高压风机的速度降低不超过50％至65％，和/或关闭高压风机和炉窑之间的
关闭设施，使得通过相应的高压风机压缩的气流很少或没有流动至竖井中，并且因此，窑内的正压下降，和
46.c.如果煅烧竖井中的压力已降至低于200mbar，则打开分配给煅烧竖井的废气关闭设施，优选地以便在废气过滤器的方向上将炉窑中的残余正压释放，和随后
47.d.打开和关闭产物出口，以让材料从煅烧竖井中排出，和随后
48.e.将氧化气体供给至随后作为煅烧竖井运行的竖井中，
49.f.关闭随后作为煅烧竖井运行的炉窑竖井上的废气关闭设施，和随后
50.g.打开高压风机和炉窑之间的关闭设施并且增大高压风机的速度，使得再次获得正确数量的燃烧和冷却所需的气体，和
51.h.将燃料供给至煅烧竖井。
52.另一变形例与所述的第一变形例的不同之处在于，如果竖井中的压力低于200mbar的值，则步骤c更换为打开助燃空气和/或冷却空气管道中的减压设施，以便将竖井中的残余正压释放到周围环境中。
53.另一变形例与所述第一变形例的不同之处在于，省略了步骤d，其中，步骤a包括关闭排放系统并且与步骤h同时地或在步骤h之后再次打开排放系统。
54.本发明还包括一种用于煅烧和冷却诸如碳酸盐岩的材料的平行流蓄热式立窑，平行流蓄热式立窑具有可以交替地作为煅烧竖井和蓄热竖井运行的两个竖井，其中，在材料流动方向上，每个竖井具有用于预热材料的预热区、用于煅烧材料的煅烧区和用于冷却材料的冷却区，pfr立窑具有至少一个高压风机，该高压风机构造和设置用于压缩引入至pfr立窑中的气流。
55.以上关于用于在平行流蓄热式立窑中对诸如碳酸盐岩等材料进行煅烧和冷却的方法所描述的优势和实施例在仪器相关方面而言同样适用于平行流蓄热式立窑。
56.根据一个实施例的平行流蓄热式立窑具有用于让助燃空气和/或燃料气体进入预热区和/或煅烧区的助燃空气入口，以及用于使冷却空气进入冷却区的冷却空气入口，其中，助燃空气入口和/或冷却空气入口分别连接至一个高压风机，更具体地使得高压压缩机对冷却空气和助燃空气进行压缩。此外，pfr立窑优选地具有用于引导冷却空气通过煅烧区的耐火管路的下部的冷却空气回路管路，该冷却空气回路管路连接至风机。
57.根据另一个实施例，平行流蓄热式立窑具有开环/闭环控制器，该开环/闭环控制器连接至用于让燃料气体进入立窑中的燃料入口，并且构造为使得提供用于在竖井作为煅烧竖井的运行和竖井作为蓄热竖井的运行之间进行切换的运行状态，并且在该运行状态下停止通过燃料入口供给燃料气体。
58.优选地，燃料入口由燃烧器喷管或助燃空气入口形成。燃料气体供给优选经由连接至燃料入口的计量设施(诸如活门或阀门)来调节。开环/闭环控制器优选连接至计量设施，以用于调节供给至竖井中的燃料气体。
59.根据另一个实施例，开环/闭环控制器连接至高压风机并且构造为使得在切换运行状态下其将高压风机的速度降低不超过50％到65％。
60.根据另一个实施例，每个竖井具有用于让废气从相应的竖井中排出的废气出口，其中，废气出口连接至风机，并且其中，开环/闭环控制器构造为使得在切换运行状态下，其会增大风机的速度。
61.废气管道中风机的速度优选地在高压风机的速度降低之后或同时增大。风机例如构造为低压或中压风机，并且因此其产生特别是约20mbar至40mbar、优选30mbar的压力。此外，废气出口优选连接至设置在风机上游的废气过滤器，以用于将粉尘从废气中滤除。
62.根据另一个实施例，每个废气出口经由废气管道连接至风机，其中，至少一个废气关闭设施设置在废气管道中并且连接至开环/闭环控制器，并且其中，开环/闭环控制器构造为使得在切换运行状态下，随着风机的速度增大，其打开废气关闭设施。废气关闭设施更具体地连接至开环/闭环控制器，使得如果通过压力测量设施所确定的竖井、更具体地煅烧竖井内的压力已低于预定极限值，则该控制器打开废气关闭设施。极限值例如约100mbar至300mbar、优选200mbar。
63.根据另一个实施例，每个竖井具有用于让煅烧后的材料从相应的竖井中排出的产物出口和用于确定竖井内的压力的压力测量设施，其中，开环/闭环控制器连接至产物出口和压力测量设施，并且构造为使得如果所确定的压力低于预定极限值，则其打开产物出口。
64.根据另一个实施例，每个竖井具有排放系统，该排放系统具有用于让煅烧材料从相应的竖井中排出的产物出口以及位于产物出口下游并具有另外的产物出口的缓冲储存器。
65.排放系统优选地具有两个产物出口，两个产物出口串联设置并且构造为例如活门，产物出口之间设置有缓冲储存器。这种气锁式产物出口允许在炉窑竖井中存在正压时将材料从相应的竖井中排放，而石灰粉尘不会进入周围环境。在两个竖井的排放系统的下游，优选地还存在用于容纳材料的料仓。
66.根据另一实施例，每个高压风机都分配有关闭设施，关闭设施在关闭位置防止任何气体从相应的高压风机流动至竖井中，并且其中，开环/闭环控制器连接至关闭设施，并且构造为使得在切换运行状态下，其将关闭设施移动到关闭位置。
67.优选地，关闭设施在高压风机的速度降低之后或同时关闭。关闭设施例如是活门或阀门，并且优选地构造为使得在关闭位置，其防止任何气体从相应的风机、更特别地高压风机流动至竖井中。助燃空气管道和冷却空气管道优选地分别具有关闭设施，关闭设施位于相应的风机的下游。在关闭设施的关闭位置，关闭设施优选地防止任何气体从相应的管道流出到周围环境中。
附图说明
68.下面，参考附图通过多个示例性实施例更详细地阐明本发明。
69.图1以剖视图示出根据一个示例性实施例的pfr立窑的示意图。
70.图1a示出根据一个示例性实施例的图1的细节a的示意图。
71.图2以剖视图示出根据另一示例性实施例的pfr立窑的示意图。
具体实施方式
72.图1示出pfr立窑10，其具有两个平行且竖直定向的竖井12。pfr立窑10的竖井12在结构上基本相同，并且因此，在图1中，两个竖井12中的仅一个设有附图标记，并且为了简单起见，下文中仅描述两个竖井中的一个。每个竖井12具有相应的材料入口14，材料入口用于让用于煅烧的材料进入pfr立窑的相应竖井12中。用于煅烧的材料更具体地是石灰石。示例
性地，材料入口14设置在相应竖井12的上端，并且因此，材料通过重力通过材料入口14落入竖井12中。
73.每个竖井12在其上端还具有用于让助燃空气或燃料气体进入的助燃空气入口16。助燃空气例如为空气、富氧空气或纯氧。燃料气体例如为热值小于6.6mj/nm3的高炉煤气或其他燃料气体。此外，每个竖井12具有废气出口18，废弃出口用于让炉窑废气从相应的竖井12中排出。
74.每个竖井12的下端处具有用于让在相应的竖井12中煅烧的材料排出的产物出口20。产物出口20例如包括活门，活门特别地可以自动打开和关闭。煅烧后的材料例如被引导到从竖井12的产物出口20之后跟随的料仓22中。料仓22示例性地构造为料斗的形式，并且示例性地具有用于让材料从料仓22中排出的料仓出口24。此外，料仓具有用于让空气从料仓22中排出的出气口23。跟随出气口23之后的是用于对废气进行除尘的出气过滤器25和低压风机27。
75.每个竖井12在其下端具有用于让冷却空气进入相应的竖井12的冷却空气入口26。在pfr立窑10的运行中，用于煅烧的材料通过相应的竖井12从顶部流动至底部，冷却空气以与材料逆流的方式通过相应的竖井12从底部流动至顶部。炉窑废气通过废气出口18从竖井12中取出。
76.在材料的流动方向上，在材料入口14和助燃空气入口16的下方的是相应竖井12的预热区28。在预热区28中，材料和助燃空气或任选地材料和燃料气体优选预热至约700℃。优选地，相应的竖井12用用于煅烧的材料填充至预热区28的上边界面30。材料和任选地燃料、、更具体地燃料气体优选在预热区28上方被装入相应的竖井12中。预热区28的至少一部分以及在材料的流动方向上跟随在其之后的相应竖井12的一部分例如被耐火管路包围。
77.可选地在预热区28中设置多个燃烧器喷管32，多个燃烧器喷管例如在每种情况下用作燃料(诸如燃料气体、油或磨碎的研磨固体燃料)入口。pfr竖窑10优选具有用于冷却燃烧器喷管的冷却设施33。冷却设施包括多个冷却空气回路管路35，多个冷却空气回路管路围绕设置有燃烧器喷管32的竖井区域环形延伸。用于冷却燃烧器喷管32的冷却空气流过冷却空气回路管路35。
78.在每个竖井12中优选具有多个-例如十二个-燃烧器喷管32，其以彼此基本均匀的距离设置。燃烧器喷管32呈例如l形，并且优选地在水平方向上延伸到相应的竖井12中并且在竖直方向上、更具体地在材料的流动方向上在竖井12内延伸。一个竖井12的燃烧器喷管32的端部优选全部设置在相同的高度水平。其上设置喷管32端部的平面在每种情况下优选为相应的预热区32、34的下边界面34。作为燃烧器喷管32的替代或补充，竖井壁中的缝隙也可以形成用于让助燃空气进入到竖井中的入口。
79.在材料的流动方向上，跟随在预热区28之后的是煅烧区36。在煅烧区36中，燃料被燃烧并且预热的材料在约1000℃的温度下被煅烧。pfr竖窑10还具有用于在两个竖井12之间提供气体连接的溢出通道38。图1和图2示例性地示出具有圆形轴横截面的pfr石灰窑。然而，轴横截面可以具有不同的几何轮廓。根据用于竖井的横截面形状，存在连接至溢出通道38的集气通道50。也可以是无需另外的集气通道50的轴横截面。设置在溢出通道38的上高度水平优选是煅烧区36的下边界面40、更具体地煅烧区36的端部。在每个竖井12中的材料的流动方向上，跟随在煅烧区36之后的是冷却区42，冷却区向下延伸至产物出口20或延伸
至相应竖井的排放设施。材料在冷却区42内被冷却至约100℃。
80.在每个竖井12的产物出口端处，优选设置有排放设施44。排放设施44包括例如水平板，优选排放台46，其允许材料在排放台46和pfr竖窑的壳体壁之间横向通过。排放设施44优选实施为推台或旋转台或者实施为具有推式刮刀工具的台。这使得通过竖井12的煅烧材料能够具有均匀的吞吐率。示例性地，排放设施44还包括排放料斗48，其跟随排放台并且具有安装在其下端上的产物出口20。
81.在pfr竖窑10的运行中，其中一个竖井12在每种情况下都是主动的，而相应的另一个竖井12是被动的。主动竖井12称为煅烧竖井，并且被动竖井12称为蓄热竖井。pfr竖窑10循环运行；例如，典型的周期数是每天75到150个周期。在循环时间期满之后，交换竖井12的功能。这个过程不断重复。诸如石灰石或白云石的材料交替地经由材料入口14装入到竖井12中。在作为煅烧竖井运行的竖井12中，燃料或氧化气体(诸如例如空气、富氧空气或纯氧气)经由燃烧器喷管32引入至煅烧竖井中。用于煅烧的材料在煅烧竖井的预热区28中被加热到约700℃的温度。
82.pfr立窑10具有例如圆形、椭圆形、矩形或多边形横截面。此外，pfr立窑10可选地具有环形空间形式的集气通道50。集气通道50优选地围绕煅烧区36的下部区域、更具体地在燃烧器喷管32下方周向延伸。每个竖井12可以具有相应的集气通道50，集气通道设置在用于连接两个竖井12的溢出通道38的高度水平处。两个竖井12的集气通道50特别地通过溢出通道38彼此气体连接。特别地，集气通道50气体连接至冷却区42，并且因此冷却气体至少部分流动至集气通道50中。
83.这种结构有利地导致竖井12中气体和温度的更均匀分布，并且因此导致更好的产物质量和更低的污染物泄出。这种结构的另一个优势是，因为气体通道体积明显更大，因此从预热区28流出到溢出通路38中的任何未燃烧的燃料气体与供给至煅烧竖井的冷却空气一起在那里更有效地进行二次燃烧。
84.优选地，pfr立窑还包括用于冷却包括煅烧区36的竖井区域的冷却设施51。特别地，煅烧区36的伸入到到冷却区42中的区域通过冷却设施冷却51。冷却设施51优选地包括多条回路管路52，多条回路管路围绕竖井12的煅烧区向外延伸并且冷却空气流动通过多条回路管路。示例性地，回路管路52仅围绕煅烧区36的下部区域-与冷却区42相邻的区域-安装。
85.助燃空气入口16、冷却空气入口26、燃烧器喷管32和冷却空气回路管路35、52均经由管道连接至风机55a、b，更具体地高压风机54a-c。高压风机54a-c用于压缩各种工艺气体并且优选地构造为使得它们各自产生约300mbar至500mbar、更具体地约400mbar的压力。每个风机55a-c和每个高压风机54a-c优选地分配有关闭设施57ae。关闭设施例如是活门或阀门，并且优选地构造为使得在关闭位置其防止气流从相应的风机54a-c、55a-c、更具体地从高-压力风机54a-c进入竖井12。助燃空气管道62和冷却空气管道56、60、68优选地各自具有在相应的风机54a-c、55a-c的下游的关闭设施57a-e。在关闭设施57的关闭位置，优选地不可能有气体从相应的管道56、60、62、68流动至周围环境中。
86.用于让冷却空气进入到冷却区42中的冷却空气入口26更具体地经由冷却空气管道56连接至高压风机54a。冷却空气管道56包括减压设施58，诸如阀门或活门，其例如可以优选无级地从打开位置变为关闭位置，在打开位置，冷却空气从冷却空气管道56流动至周
围环境中，在关闭位置，没有冷却空气从冷却空气管道56中逸出。
87.用于冷却包括煅烧区的竖井区域的冷却设施51优选地经由冷却空气管道60连接至风机55a并且任选地连接至另一个风机55b。风机55a、b构造为例如中压或高压风机，并且因此它们产生特别是约50mbar到150mbar、优选地80mbar到120mbar、更具体地100mbar的压力。
88.用于让助燃空气进入至预热区28中的助燃空气入口16更具体地经由助燃空气管道62连接至高压风机54b。助燃空气管道62包括减压设施64，诸如阀门或活门，其例如可以优选无级地从打开位置变为关闭位置，在打开位置，助燃空气从助燃空气管道62流动至周围环境中，在关闭位置，没有助燃空气从助燃空气管道62中逸出。助燃空气管道62还优选包括分配设施66，例如诸如用于将助燃空气引导至作为煅烧竖井运行的相应的竖井12中的气体分流器或活门。分配设施66的构造优选地使得其可以在至少两个位置运行：在第一位置，助燃空气可以专门流动至第一竖井12的助燃空气入口16，并且在第二位置，助燃空气能够专门流动至第二竖井12的助燃空气入口16。
89.用于冷却燃烧器喷管32的冷却设施33、更具体地冷却空气回路管路35优选地经由冷却空气管道68连接至高压风机54c。
90.用于让炉窑废气从pfr立窑排出的废气出口18优选经由废气管道70连接至风机55c。风机55c构造为例如中压，并且因此其特别产生约20mbar至60mbar、优选25mbar至50mbar、更具体地35mbar的压力。此外，废气出口18优选连接至设置在风机55c上游的废气过滤器72。废气管道70示例性地另外具有两个废气关闭设施71，更具体地阀门或活门。在废气的流动方向上，在每个废气出口18的下游，优选设置有相应的废气关闭设施71，并且因此每个废气出口优选地分配有废气关闭设施71。废气关闭设施71可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，没有废气可以从竖井12流过废气管道70，在打开位置，废气可以流过废气管道70。
91.可选地，可以想到通过助燃空气入口16将燃料、更具体地燃料气体装入pfr立窑10的煅烧竖井中。在pfr立窑的该实施例中，燃料气体更具体地是例如具有低于6.6mj/nm3的热值的高炉煤气。在该实施例中，燃料气体63、更具体地高炉煤气被引入助燃空气管道62中，并且助燃空气特别地通过燃烧喷管被导引至竖井12中。助燃空气例如是含氧空气、更具体地富氧空气，或者具有约为80％的含氧量或几乎是纯氧的气体。
92.该方法显著减少流过蓄热竖井的煅烧区36和预热区28的气体量；流过蓄热竖井的预热区28的气体不包含多余的热量并且优选地具有约100℃的废气温度。由于气体量较少，整个炉窑的压力损失显著降低，从而显著节省工艺气体压缩机处的电能。
93.图1a示出图1中标记的细节a。细节a示意性地示出高压风机54a；所表示的连接系统可用于所有其他高压风机54a-c。在气体的流动方向上在高压风机54a的上游的是流速测量设施47，流速测量设施用于确定每单位时间通过管道流动至高压风机54a中的气体、特别是空气的量。高压风机54a具有旋流调整器53，旋流调整器构造为调整气流的旋流并且设置在高压风机54a的气体入口处。旋流调整器53例如包括气流流过的多个导引叶片。导引叶片的工作角优选是可调的，并且因此可以通过改变导引叶片的工作角，来调节进入高压风机54a的气流的旋流。
94.图1a还示出压力测量设施45，其设置在高压风机54a的下游并且构造用于确定高
压风机54a下游的管道内的压力。示意性地，安装在高压风机54a的下游的是释放阀门49，其在打开位置使气体能够从管道流动至例如周围环境中，并且在关闭位置不允许来自管道的任何气体的流动。示例性地，释放阀门49设置在压力测量设施的上游。在气体的流动方向上在压力测量设施45的下游设置有关闭设施57a，其已经在上面描述过。
95.图2表示pfr立窑的另一实施例，其基本上对应于图1的pfr立窑10，区别在于煅烧后的材料分阶段排放。图2的pfr立窑10具有包括产物出口20的排放系统73，如参考图1所述。另外，在产物出口20之后并且在料仓22之前的是缓冲储存器74，缓冲储存器具有用于让材料从缓冲储存器74出来进入料仓22的另外的产物出口76。产物出口76在构造上例如与上述产物出口20相同。图2的材料排放系统75使材料能够从pfr立窑10中排放，同时煅烧竖井中存在正压。结果，在交换煅烧竖井和蓄热竖井的功能的切换过程中无需完全降低压力。
96.图1和图2的pfr立窑10优选地还具有开环/闭环控制器78，开环/闭环控制器优选地连接至高压风机54a-c和用于速度的开环/闭环控制的风机55a-c。开环/闭环控制器78优选地还连接至图中未示出的压力测量设施，并且因此设置在竖井12中的压力测量设施将竖井12内的确定的压力传递到开环/闭环控制器78。开环/闭环控制器78此外特别地连接至至少一个或所有的关闭设施57a-e，关闭设施相应地可以通过开环/闭环控制器78打开和关闭。开环/闭环控制器78优选地连接至产物出口20、76，使得所述出口根据例如竖井12内、更具体地煅烧竖井内确定的压力而打开或关闭。
97.在图1和图2中表示的、用于在竖井12作为煅烧竖井的运行与竖井12作为蓄热竖井的运行之间进行切换的pfr立窑10的运行中，至少执行以下方法步骤：
98.a.结束将燃料供给至作为煅烧竖井运行的竖井12中，
99.b.将高压风机54a-c的速度降低不超过50％至65％，和/或关闭高压风机54a-c和竖井12之间的关闭设施57a-e，并且因此借助相应的高压风机压缩的气体没有进入竖井12，和
100.c.当达到例如小于200mbar的残余正压时，打开刚刚作为煅烧竖井的立窑上的废气关闭设施71，以便在废气过滤器的方向上释放炉窑竖井内的残余正压，和
101.d.打开和关闭产物出口20以让材料从炉窑中出来，和随后
102.e.切换分配设施66以便将氧化气体或燃料气体供给至随后作为煅烧竖井运行的竖井，和
103.f.关闭随后作为煅烧竖井运行的炉窑竖井上的废气关闭设施71，和随后
104.g.打开高压风机和炉窑之间的关闭设施57a-e并且增大高压风机54a-c的速度，使得再次以正常的量提供燃烧和冷却所需的气体，和随后
105.h.在煅烧竖井12上接通燃料。
106.开环/闭环控制器78优选地构造为提供上述方法步骤的开环/闭环控制。
107.在如图1a所示的高压风机57a-c的连接系统的情况下，优选进行以下步骤：
108.a.结束将燃料供给至作为煅烧竖井运行的竖井12中，
109.b.通过相应的高压风机54a-c的旋流调整器53减少通向高压风机54a-c的气体量，
110.c.关闭高压风机54a-c和竖井12之间的关闭设施57a-e，使得通过相应的高压风机54a-c压缩的气流没有进入到竖井12中，
111.d.打开释放阀门49，以让高压风机54a-c压缩的气体从管道中排出，
112.c.当炉窑竖井内的残余正压达到例如小于200mbar时，打开刚刚作为煅烧竖井的炉窑竖井上的废气关闭设施71，以便释放炉窑内的在废气过滤器的方向上的残余正压，和
113.d.打开和关闭产物出口20以让材料从炉窑中排出，和随后
114.e.切换分配设施66，以便将氧化气体或燃料气体供给至随后作为煅烧竖井运行的竖井，并且
115.f.关闭随后作为煅烧竖井运行的炉窑竖井上的废气关闭设施71，和随后
116.g.打开高压风机和炉窑之间的关闭设施57a-e并且还通过相应的高压风机54a-c的旋流调整器53增加高压风机54a-c的气体量，使得再次以炉窑的运行所需的量来获得燃烧和冷却所需的气体，和随后
117.h.在煅烧竖井12上接通燃料。
118.在步骤b中，气体量减少-例如-至少50％至65％。通过旋流调整器53、更具体地通过改变旋流调整器53的导引叶片的工作角，来减少气体量。在切换过程期间，高压风机54a-c的速度优选保持基本恒定或仅略微降低、更具体地降低不超过10％至30％。
119.通过管道流动到高压风机54a-c中的气体量优选地通过流速测量设施47来确定。释放阀门49的开度优选地是能够无级调节的。释放阀门49和/或旋流调整器53的开度优选根据通过流速测量设施47确定的气体量来进行调节。气体量的目标值优选地是预先确定的。
120.如果为气体量所确定的值超过预定目标值，则例如调节旋流调整器53，并且更具体地调节导引叶片的工作角，使得减少进入高压风机54a-c的气体量。如果为气体量所确定的值低于预定目标值，则例如调节旋流调整器53，并且更具体地调节导引叶片的工作角，使得进入高压风机54a-c的气体量的压力增大。
121.如果为气体量所确定的值超过预定目标值，则优选增大释放阀门49的开度。如果为气体量所确定的值低于预定目标值，则减小释放阀门49的开度。
122.图1所示的连接系统提供无需降低高压风机54a-c的速度的优势。替代地，进入高压风机54a-c的空气量减少，并且优选减少至最小值。高压风机的基本恒定的速度可靠地防止高压风机上与速度波动相关的机械负载。
123.附图标记列表
124.10 pfr立窑
125.12 竖井
126.14用于让石灰石进入的材料入口
127.16 助燃空气入口
128.18 废气出口
129.20 产物出口
130.22 料仓
131.23 出气口
132.24 料仓出口
133.25 出风过滤器
134.26 冷却空气入口
135.27 低压风机
136.28 预热区
137.30 预热区的上边界面
138.32 燃烧器喷管
139.33 冷却设施
140.34预热区的下边界面/煅烧区的上边界面
141.35 冷却空气回路管路
142.36 煅烧区
143.38 溢出通道
144.40煅烧区的下边界面/冷却区的上边界面
145.42 冷却区
146.44 排放设施
147.45 压力测量设施
148.46 排放台
149.47 流速测量设施
150.48 排放料斗
151.49 释放阀门
152.50 集气通道
153.51 冷却设施
154.52 冷却空气回路管路
155.53 旋流调整器
156.54a-c高压风机
157.55a-c风机
158.56冷却空气管道
159.57a-e关闭设施
160.58 减压设施
161.60 冷却空气管道
162.62 助燃空气管道
163.63 燃料气体
164.64 减压设施
165.66 分配设施
166.68 冷却空气管道
167.70 废气管道
168.71 废气关闭设施
169.72 废气过滤器
170.74 缓冲储存器
171.75 排放系统
172.76 产物出口
173.78开环/闭环控制器