Die Erfindung betrifft eine Prozessanlage für das Umsetzen eines feststoffförmigen Eingangsmaterials in ein feststoffförmiges Prozessprodukt, mit einem Wärmetauscher, der mit einem Kalzinator verbunden ist, wobei dem Kalzinator das Eingangsmaterial über den Wärmetauscher für das Erhitzen fortlaufend zugeführt werden kann, um das Eingangsmaterial in ein Zwischenprodukt zu überführen, mit einem Brennofen für das Umwandeln des Zwischenprodukts in das Prozessprodukt durch thermisches Behandeln unter Entstehen von Rohgas, mit einem Rohgasleitungssystem, das einen von dem Brennofen zu dem Kalzinator erstreckte Rohgasleitung hat, durch die das Rohgas aus dem Brennofen in den Kalzinator strömen kann, und mit einer Kühleinrichtung für das Abkühlen des Prozessprodukts nach dem thermischen Behandeln in dem Brennofen durch Übertragen von Wärme aus dem Prozessprodukt auf ein sauerstoffhaltiges Kühlgas, z. B. Frischluft.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren für das Umsetzen von einem feststoffförmigen Eingangsmaterial in ein feststoffförmiges Prozessprodukt, bei dem das Eingangsmaterial fortlaufend in einen Kalzinator zugeführt und dort erhitzt wird, um das Eingangsmaterial in ein Zwischenprodukt zu überführen, bei dem das Zwischenprodukt in einem Brennofen durch thermisches Behandeln unter Freisetzen von Rohgas in das Prozessprodukt umgesetzt wird, bei dem das Rohgas für das Übertragen von Rohgaswärme auf das Eingangsmaterial durch den Kalzinator geströmt wird, und bei dem das Prozessprodukt nach dem thermischen Behandeln mittels eines sauerstoffhaltigen Kühlgases abgekühlt wird, wobei sich das Kühlgas zu Heißgas erwärmt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für das Reinigen von bei der Herstellung von Zement entstehendem Rohgas. Beispielhaft sind auf dem Gebiet der Zementherstellung derartige Prozessanlagen und Verfahren für das Umsetzen von Eingangsmaterial in Form von sogenanntem Rohmehl, bestehend unter anderem aus Kalkstein bzw. Kalksteinmehl, zu dem Prozessprodukt Klinker bekannt.

Das Rohmehl wird hierbei vorzugsweise in einem an einen Drehrohrofen angeschlossenen Kalzinator mittels Rohgas in Form von Abgas aus dem Dreh- rohrofen und Brennstoffen erwärmt, damit das in dem Rohmehl gebundene Kohlendioxid ausgetrieben wird. Das Rohmehl wird hierdurch in ein Zwischenprodukt (Heißmehl) überführt, welches dem Drehrohrofen zugeführt wird. In dem Drehrohrofen wird dieses Zwischenprodukt beispielsweise bei einer Temperatur T von T « 1450 °C zu Klinker als Prozessprodukt umgesetzt. Bei einer bevorzugten Weiterverarbeitung wird dieser Klinker gemahlen und mit Zuschlagstoffen wie z. B. Gips versetzt, wobei aus dem Prozessprodukt des Drehrohrofens Zement entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prozessanlage und ein Verfahren für das Umsetzen eines feststoffförmigen Eingangsmaterials in ein feststoffförmiges Prozessprodukt bei geringem Energieverbrauch und weitgehend ohne das Freisetzen von Schadstoffen an die Umwelt bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Reinigen von bei der Herstellung von Zement entstehendem Rohgas zu ermöglichen, wobei keine oder nur wenig Energie von außen zugeführt werden muss.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Prozessanlage und das in Anspruch 17 sowie das in Anspruch 26 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Prozessanlage für das Umsetzen eines feststoffförmigen Eingangsmatenals in ein feststoffförmiges Prozessprodukt enthält einen Wärmetauscher und hat einen Kalzinator, der mit dem Wärmetauscher verbunden ist, wobei dem Kalzinator über den Wärmetauscher das Eingangsmaterial für das Erhitzen fortlaufend zugeführt werden kann, um das Eingangsmaterial in ein Zwischenprodukt zu überführen. In der Prozessanlage gibt es einen Brennofen für das Umwandeln des Zwischenprodukts in das Prozessprodukt durch thermisches Behandeln unter Entstehen von Rohgas. Die Prozessanlage enthält ein Rohgasleistungssystem, das einen von dem Brennofen zu dem Kalzinator erstreckte Rohgasleitung hat, durch die das Rohgas aus dem Brennofen in den Kalzinator strömen kann. In der Prozessanlage gibt es eine Kühleinrichtung für das Abkühlen des Prozessprodukts nach dem thermischen Behandeln in dem Brennofen durch Übertragen von Wärme aus dem Prozessprodukt auf ein sauerstoffhaltiges Kühlgas, z. B. Frischluft, wodurch ein sauerstoffhaltiges Heißgas erzeugt wird. In der Prozessanlage gibt es eine Abluftreinigungseinrichtung für das Oxidieren von Rohgas, die über das Rohgasleitungssystem mit dem Wärmetauscher verbunden ist, wobei an das Rohgasleitungssystem ein Heißgasleitungssystem angeschlossen ist, welches für das Zuführen von erzeugtem Heißgas aus der Kühleinrichtung in das Rohgasleitungssystem dient. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für das Umsetzen von einem feststoffförmigen Eingangsmaterial in ein feststoffförmiges Prozessprodukt.

Unter einem Kalzinator ist vorliegend eine Einrichtung zu verstehen, in der Eingangsmaterial mit Brennstoffen und zugeführtem Sauerstoff aus sauerstoffhaltigem Heißgas, z. B. Heißluft, sogenannter Tertiärluft erhitzt werden kann.

Nicht zuletzt bei der Zementherstellung müssen in vielen Ländern mittlerweile strenge Abgasemissionsgrenzen eingehalten werden. Diese Emissionsgrenzen erfordern es, dass aus dem Abgas von Zementwerken nicht nur Feststoffe entfernt, sondern darin enthaltene Stickoxide und/oder Ammoniak und/oder Kohlenmonoxidanteile und/oder flüchtige Kohlenwasserstoffe reduziert werden müssen. Es hat sich gezeigt, dass allein mit SNCR-Einrichtungen, die schädliches Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) zu harmlosem molekularem Stickstoff N2 und Wasser umsetzen, und/oder mit Schlauchoder Elektrofiltern vorgeschriebene Abgasemissionsgrenzen bei der Zementherstellung nicht eingehalten werden können.

Die Erfinder schlagen deshalb vor, die Schadstoffe in dem beim Umsetzen eines feststoffförmigen Eingangsmaterials in ein feststoffförmiges Prozessprodukt entstehenden Abgase mittels regenerativer thermischer Rohgasoxidation hauptsächlich zu Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff umzusetzen und in einer Prozessanlage hierfür eine Abluftreinigungseinrichtung für das Oxidieren von Rohgas vorzusehen, die beispielsweise als eine RTO-Einrichtung ausgebildet sein kann, die eine Brennkammer und Regeneratoren enthält und die für die regenerative thermische Rohgasoxidation ausgelegt ist.

Eine solche RTO-Einrichtung eignet sich insbesondere dazu, die Konzentrationen an Kohlenstoffmonoxid (CO), organischen Kohlenstoffverbindungen (VOC) sowie eventuelle Ammoniaküberschüsse (NH3) aus überstöchiometrisch betriebenen SNCR-Anlagen zu reduzieren und ermöglicht, strenge Stick- oxidgrenzen bei geringen Ammoniakschlupfgrenzen einzuhalten.

RTO-Einrichtungen für die regenerative thermische Oxidation werden in unterschiedlichen Industrien eingesetzt, um Rohgas von brennbaren Schadstoffen zu befreien, indem diese in einer Brennkammer bei hoher Temperatur oxidiert wird. In die Brennkammer wird das Rohgas dabei durch erste Regeneratoren zugeführt, die einen in einer Regeneratorkammer aufgenommenen Wärmetauscher enthalten, der für das Vorwärmen des Rohgases dient, bevor es in die Brennkammer gelangt. Der Wärmetauscher umfasst dabei vorzugsweise eine Wärmespeichermasse, welche in einem vorhergehenden Prozessschritt durch Zufuhr von Wärmeenergie aufgeheizt wurde. Die Wärmespeichermasse gibt dabei beim Durchströmen mit Rohgas Wärme an das Rohgas und heizt dieses vor Eintritt in die Brennkammer auf. Das in der Brennkammer von Schadstoffen befreite Rohgas, welches die Fachwelt auch als Heißgas oder heißes Reingas bezeichnet, wird dann durch zweite Regeneratoren mit einem in einer Regeneratorkammer angeordneten Wärmetauscher als Reingas ausgeleitet, wobei auf den Wärmetauscher Wärme übertragen wird. Vorzugsweise wird dabei Wärme auf eine Wärmespeichermasse dieses Wärmetauschers übertragen. Wenn der Wärmetauscher in dem ersten Regenerator in gewissem Umfang abgekühlt ist, erfolgt ein Umschalten der Anlage. Das Rohgas wird dann durch die zweiten Regeneratoren in die Brennkammer geführt und aus den ersten Regeneratoren als Reingas ausgeleitet. Je nach Zusammensetzung des Rohgases ermöglicht das fortlaufende Umschalten der Anlage ein Verbrennen der Schadstoffe in der Brennkammer ohne Energiezufuhr oder bei lediglich geringer Energiezufuhr von außen.

Weil das Reingas beim Durchströmen der Wärmetauscher in der Regeneratorkammer eines Regenerators abkühlt, können sich dort Bestandteile aus dem Rohgas niederschlagen, die in der Brennkammer nicht oder nur unvollständig verbrannt oder dort durch Umwandlung entstanden sind.

Bei den in der graphitverarbeitenden Industrie eingesetzten RTO- Einrichtungen entstehen z. B. im Lauf der Zeit in den Regeneratorkammern Verblockungen aus Teerstoffen. Diese können aus Sicherheitsgründen nicht ohne weiteres in den Regeneratorkammern verbrannt werden. In RTO- Einrichtungen werden die Regeneratorkammern deshalb in regelmäßigen Zeitabständen durch Temperaturerhöhung, z. B. durch Einbringen von heißem Reingas aus der Brennkammer oder durch anderweitiges Einbringen von heißer Luft, einer Pyrolyse oder Vergasung unterzogen, wodurch Beläge mit festen und/oder flüssigen Bestandteilen in die Gasphase überführt werden. Auf diese Weise werden Teerstoffe aus den Regeneratorkammern entfernt. Sie werden dann mit oder ohne Nachbehandlung aus der Prozessanlage abgeführt.

Stickoxide im Rohgas lassen sich nicht ohne weiteres in einer Brennkammer beseitigen. Um Rohgas von Stickoxiden zu befreien, ist es bekannt, dieses in einem Reaktionsraum bei definierten Temperaturen mit Ammoniak zu Wasser und Stickstoff umzusetzen. Hier können aufgrund von Temperaturschwankungen und Änderungen der Zusammensetzung des Rohgases bei Vorliegen von z. B. SOs oder HCl Ammoniumsalze entstehen, die in den Regeneratorkammern von RTC-Einrichtungen Niederschlag bilden und dort als feste und/oder schleimförmige Verblockungen den Anlagenbetrieb beeinträchtigen, weil hierdurch die Leistung der Wärmetauscher verringert und für das Rein- und Rohgas der Strömungswiderstand erhöht wird. Da Ammoniumsalze in der Regel wasserlöslich sind, können sie aus den Regeneratorkammern einer RTC- Einrichtung durch Auswaschen entfernt werden, was allerdings wiederum erfordert, dass die RTC-Einrichtung stillgelegt wird, weil aufwändige Aufheiz- und Kühlvorgänge durchgeführt werden müssen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einer für das Herstellen von Zement ausgebildeten Prozessanlage die in dem Klinkerkühler erwärmte Luft als sogenannte Ouartärluft insbesondere einer als RTC-Anlage ausgebildeten Anlage für die Abgasreinigung zuzuführen, um diese in einem definierten Temperaturfenster zu betreiben und Sauerstoff für die Oxidation bereitzustellen. Bewusst wird dabei ein sauerstoffarmer Betreib des Kalzinators in Kauf genommen, weil diesem nur entsprechend weniger Tertiärluft zugeführt werden kann. Infolgedessen entsteht in dem Kalzinator Kohlenmonoxid. Dies ist wünschenswert, da dieses Kohlenmonoxid dann als ein „Brennstoff“ in der RTC- Anlage zur Verfügung steht, so dass diese schon bei geringerer allgemeiner Beladung des Rohgases mit brennbaren Inhaltsstoffen ohne externe Energiezufuhr also in einem autothermen Betriebszustand betrieben werden kann.

Die Erfinder haben erkannt, dass das Zuführen von in der Kühleinrichtung erwärmter Heißluft in das Rohgasleistungssystem, das die RTC-Einrichtung für die regenerative thermische Rohgasoxidation mit dem Wärmetauscher verbindet, grundsätzlich das Erhöhen der Gastemperatur und des Sauerstoffgehalts von Rohgas vor der RTC-Einrichtung ermöglicht. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass ein autothermer Betrieb der RTC-Einrichtung erzielt werden kann, indem in dem Kalzinator eine unvollständige Verbrennung sichergestellt wird, bei der eine Reduktion der in diesen als Tertiärluft zugeführten Heißluft erfolgt. Der autotherme Betrieb der RTO-Einrichtung ist dabei in einem Normalbetrieb möglich, ohne dass die Temperatur von Rohgas in dem Rohgasleitungssystem nahe am Schwefelsäuretaupunkt liegt, was für die in dem Rohgasleitungssystem angeordneten Baugruppen einen Korrosionsschutz erforderlich machen würde.

Damit wird z. B. erreicht, dass auf eine Entschwefelung von Rohgas in dem Rohgasleitungssystem mittels Wäschern oder durch Trockensorption, auf den Einsatz teurer und schwierig zu verarbeitender korrosionsresistenter Materialien und auf das Vorwärmen von in die RTO-Einrichtung zugeführtem Rohgas in Wärmetauschern und den Einsatz von Zusatzbrennstoffen wie etwa Erdgas in der RTO-Einrichtung verzichtet werden kann.

Bevorzugt enthält das Heißgasleitungssystem für das Zuführen des in der Kühleinrichtung erzeugten Heißgases an den Kalzinator eine Tertiärluft-Heiß- gasleitung, die an die erste Rohgasleitung angeschlossen ist, damit in der Kühleinrichtung erzeugtes Heißgas durch den Kalzinator an den Wärmetauscher zugeführt werden kann.

Durch diese Tertiärluft-Heißgasleitung, die als eine Tertiärleitung für das Heißgas fungiert, kann der Kalzinator mit Sauerstoff für die Verbrennung der zugeführten Brennstoffe aus dem Heißgas versorgt werden.

Indem eine Durchflusssteuereinrichtung für das Einstellen einer dem Kalzinator durch die Tertiärluft-Heißgasleitung zugeführten Heißgasmenge vorgesehen ist, lässt sich erreichen, dass der Sauerstoffgehalt und/oder die Temperatur des an die Abluftreinigungseinrichtung für das Oxidieren von Rohgas eingestellt werden kann.

Durch Einstellen der in den Kalzinator zugeführten Heißgasmenge kann eine unvollständige Verbrennung bewirkt werden, um Kohlenmonoxid als Brennstoff für die nachgeschaltete RTO-Einrichtung für die Abluftreinigung bereitzustellen.

Das Heißgasleitungssystem für das Zuführen des in der Kühleinrichtung erzeugten Heißgases durch wenigstens eine Heißgasleitung kann mit wenigstens einer Rohgasleitung in dem Rohgasleitungssystem kommunizieren, durch die Rohgas aus dem Wärmetauscher in die Abluftreinigungseinrichtung strömen kann. Die Rohgasleitung kann dabei den Wärmetauscher mit einer in dem Rohgasleitungssystem angeordneten Rohgaskühleinrichtung für das Abkühlen des der Abluftreinigungseinrichtung zugeführten Rohgases verbinden.

Von Vorteil ist es, wenn das Heißgasleitungssystem für das Zuführen des in der Kühleinrichtung erzeugten Heißgases durch wenigstens eine Quartärluft- Heißgasleitung mit wenigstens einer Rohgasleitung in dem Rohgasleitungssystem kommuniziert, durch die Rohgas aus dem Wärmetauscher in die Abluftreinigungseinrichtung strömen kann.

Die Quartärluft-Heißgasleitung kann eine Durchflusssteuereinrichtung enthalten, die für das Einstellen einer Durchflussmenge von in der Kühleinrichtung erzeugtem Heißgas durch die Quartärluft-Heißgasleitung dient, um damit Temperatur und/oder Sauerstoffgehalt des Rohgases einzustellen, welches durch die wenigstens eine Rohgasleitung zu der Abluftreinigungseinrichtung strömt.

Die wenigstens eine Rohgasleitung kann den Wärmetauscher mit einer in dem Rohgasleitungssystem angeordneten Rohgaskühleinrichtung für das Abkühlen des der Abluftreinigungseinrichtung zugeführten Rohgases verbinden.

Von Vorteil ist ein in dem Rohgasleitungssystem angeordnetes ORC-System, dem durch die wenigstens eine Rohgasleitung aus dem Wärmetauscher Rohgas und aus der wenigstens einen Quartärluft-Heißgasleitung Heißgas zuführbar ist, um die darin mitgeführte Wärme in mechanische und/oder elektrische Energie umzuwandeln. Auf diese Weise kann die Restwärme des aus dem Kalzinator strömenden Rohgases für das E zeugen von elektrischer oder mechanischer Energie genutzt werden.

Die wenigstens eine Quartärluft-Heißgasleitung kann in die Rohgasleitung in dem Rohgasleitungssystem münden, die für das Zuführen von in der Rohgaskühleinrichtung abgekühltem Rohgas an die Abluftreinigungseinrichtung dient.

Die Prozessanlage kann eine Abscheideeinrichtung enthalten, die für das Abscheiden von Partikeln, insbesondere Feststoffen aus dem Rohgas dient, das aus dem Wärmetauscher in die Abluftreinigungseinrichtung strömt. Diese Abscheideeinrichtung kann z. B. als ein Filter für das Ausfiltern von Feststoffpartikeln aus einem gasförmigen Fluid ausgelegt sein. Die Abscheideeinrichtung kann auch als ein Teilchenabscheider oder als ein Zyklon für das Ausfiltern von Feststoffpartikeln aus einem gasförmigen Fluid ausgelegt sein. Mittels der Rohgaskühleinrichtung und des ORC-Systems kann sichergestellt werden, dass die Temperatur des Rohgases, welches in die Abscheideeinrichtung gelangt, keine Werte hat, bei denen die Abscheideeinrichtung Schaden nehmen kann.

Indem die Prozessanlage eine SNCR-Einrichtung für das Reinigen von durch das Rohgasleitungssystem geführtem Rohgas enthält, die für das Umsetzen von in dem Rohgas enthaltenden Stickoxiden und Ammoniak zu molekularem Stickstoff und Wasser dient, lässt sich erreichen, dass die Prozessanlage keine oder nur wenig Stickoxide an die Umwelt freisetzt. Die SNCR- Einrichtung ist bevorzugt in dem Kalzinator angeordnet.

Von Vorteil ist es, wenn die RTO-Einrichtung eine Brennkammer und eine Vielzahl von Regeneratoren aufweist, die jeweils eine mit der Brennkammer kommunizierende Regeneratorkammer mit einem darin angeordneten Wärmetauscher haben. In die RTO-Einrichtung wird das Rohgas durch die Rohgasleitung in dem Rohgasleitungssystem zugeführt, die den Wärmetauscher mit der Abluftreinigungseinrichtung verbindet. Zu der RTO-Einrichtung ist dann eine Reingasleitung für das Ableiten von Reingas vorgesehen, wobei eine Regeneratorkammer eines Regenerators jeweils unabhängig von den Regeneratorkammern der übrigen Regeneratoren sowohl über ein einstellbares Rohgasabsperrorgan wahlweise an die Rohgasleitung angeschlossen und von der Rohgasleitung getrennt als auch über ein einstellbares Reingasabsperrorgan wahlweise an die Reingasleitung angeschlossen und von der Reingasleitung getrennt werden kann.

Von Vorteil ist es auch, wenn die Prozessanlage eine an die Zufuhrleitung angeschlossene Reinigungsleitung aufweist, die zum Aufnehmen von Reinigungsgas aus den Regeneratorkammern dient, wobei die Reinigungsleitung den unterschiedlichen Regeneratorkammern jeweils zugeordnete Regeneratorkammeranschlussstellen aufweist und wobei die Regeneratorkammer eines jeden der Regeneratoren jeweils unabhängig von den Regeneratorkammern der übrigen Regeneratoren über ein einstellbares Gasflusssteuerorgan wahlweise mit der ihr zugeordneten Regeneratorkammeranschlussstelle der Reinigungsleitung verbunden oder von dieser getrennt werden kann, und wobei die Reinigungsleitung zwischen dem Brennofen und der Abscheideeinrichtung in die Rohgasleitung mündet. Auf diese Weise wird die regenerative Oxidation von Rohgas in einem umweltfreundlichen Dauerbetrieb der Prozessanlage ermöglicht.

Bevorzugt enthält die Prozessanlage Mittel für das Einstellen der dem Kalzi- nator zugeführten Heißgasmenge. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Prozessanlage wenigstens eine Einrichtung für das Einstellen der Menge des pro Zeiteinheit durch das Heißgasleitungssystem strömenden Heißgases aufweist.

Zu bemerken ist, dass die Prozessanlage eine Einrichtung für das Einstellen der Menge des pro Zeiteinheit durch das Heißgasleitungssystem strömenden Heißgases enthalten kann. Der Brennofen kann z. B. als ein Drehrohrofen ausgebildet sein.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Verwendung einer vorstehend angegebenen Prozessanlage in einem Zementwerk für das Umsetzen von Eingangsmaterial in Form von mit Zuschlagstoffen versetztem zerkleinertem Kalkstein zu Klinker.

Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren für das Umsetzen von einem feststoffförmigen Eingangsmaterial in ein feststoffförmiges Prozessprodukt, bei dem das Eingangsmaterial fortlaufend in einen Kalzinator zugeführt und dort erhitzt wird, um das Eingangsmaterial in ein Zwischenprodukt zu überführen, bei dem das Zwischenprodukt in einem Brennofen durch thermisches Behandeln unter Freisetzen von Rohgas in das Prozessprodukt umgesetzt wird, bei dem das Rohgas für das Übertragen von Rohgaswärme auf das Eingangsmaterial durch den Kalzinator geströmt wird, und bei dem das Prozessprodukt nach dem thermischen Behandeln mittels eines sauerstoffhaltigen Kühlgases, z. B. Frischluft abgekühlt wird, wobei sich das Kühlgas zu Heißgas erwärmt, wobei das Rohgas nach dem Durchströmen des Kalzinators mit dem erwärmten Heißgas vermischt und dann einer Abluftreinigungseinrichtung für das Oxidieren von Rohgas zugeführt wird.

Von Vorteil ist dabei, wenn das Eingangsmaterial in den Kalzinator durch einen Wärmetauscher zugeführt wird, der als ein Vorkalzinator wirkt, wobei das Rohgas für das Übertragen von Rohgaswärme auf das Eingangsmaterial aus dem Kalzinator in den Wärmetauscher geströmt wird und wobei das Rohgas nach dem Durchströmen des Wärmetauschers mit dem Heißgas vermischt und einer Abluftreinigungseinrichtung für das Oxidieren des Rohgases zugeführt wird.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren für das Reinigen von bei der Herstellung von Zement entstehendem Rohgas, das einer als eine RTO- Einrichtung ausgebildeten Abluftreinigungseinrichtung zugeführt wird, wobei der Sauerstoffgehalt und die Temperatur des der Abluftreinigungseinrichtung zugeführten Rohgases eingestellt wird, indem das Rohgas mit in einem Klinkerkühler erwärmter Frischluft vermischt wird.

Die Abluftreinigungseinrichtung kann als eine RTO-Einrichtung für die regenerative thermische Rohgasoxidation ausgelegt sein, die eine Brennkammer und Regeneratoren enthält.

Von Vorteil ist es, wenn das Rohgas durch eine SNCR-Einrichtung geführt wird, die für das Umsetzen von in dem Rohgas enthaltenden Stickoxiden und Ammoniak zu molekularem Stickstoff und Wasser dient.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Heißgas dem Rohgas nach Durchtreten der SNCR-Einrichtung zugemischt werden kann. Von Vorteil ist es, wenn das Rohgas mit Spülgas aus der Einrichtung für die regenerative thermische Oxidation von Rohgas vermischt wird. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn aus dem Rohgas vor dem Zuführen in die Einrichtung für die regenerative thermische Oxidation von Rohgas Feststoffpartikel abgeschieden werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Heißgas aus der Kühleinrichtung dem Rohgas nach dem Durchtreten einer zwischen dem Wärmetauscher und der Abluftreinigungseinrichtung angeordneten Rohgaskühleinrichtung zugemischt wird.

Zu bemerken ist, dass das Eingangsmaterial mit Zuschlagstoffen versetzter zerkleinerter Kalkstein und das Endprodukt Klinker sein kann.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1A, B ein Zementwerk mit einer Prozessanlage für das Umsetzen von mit Zuschlagstoffen versetztem zerkleinertem Kalkstein zu Klinker, mit einer SNCR-Einrichtung und mit einer als RTO-Einrichtung ausgebildeten Abluftreinigungseinrichtung für das Reinigen von Rohgas;

Fig. 2 einen Abschnitt der Prozessanlage in dem Zementwerk mit einem Wärmetauscher; und

Fig. 3 eine Teilansicht der Prozessanlage in dem Zementwerk mit der Abluftreinigungseinrichtung.

Das in der Fig. 1 gezeigte Zementwerk 10 hat eine Rohstoffaufbereitungsstufe 12, in der Kalkstein und Ton zusammengeführt, in einer Brechanlage 14 grob zerkleinert und in einem Rohsteinlager 16 als ein vorgemischter Rohstoff gelagert werden. Dem gelagerten, vorgemischten Rohstoff können Zuschlagstoffe aus Silos 18 zugesetzt werden.

In dem Zementwerk 10 gibt es eine Prozessanlage 20. Sie dient für das Umsetzen des vorgemischten und mit Zuschlagstoffen versetzten Rohstoffs aus der Rohstoffaufbereitungsstufe 12 in Klinker, welches die Prozessanlage 20 als Prozessprodukt erzeugt. Die Prozessanlage 20 weist eine Rohstoffmühle 22 auf, die für das feine Mahlen des vorgemischten und mit Zuschlagstoffen versetzten Rohstoffs unter einer Heißgasatmosphäre dient, um feststoffförmiges Eingangsmaterial in Form von Rohmehl bereitzustellen.

Die Prozessanlage 20 enthält einen Brennofen 24, dem das in einem Wärmetauscher 26 und in einem Kalzinator 28 erhitzte Rohmehl zugeführt wird. Das erhitzte Rohmehl, das auch als sogenanntes Ofenmehl oder Heißmehl bezeichnet wird, bildet in der Prozessanlage ein Zwischenprodukt. Dieses Zwischenprodukt wird in dem Brennofen 24 bei einer Temperatur T von bis zu T « 1 .450 °C zu Klinker prozessiert, wobei Rohgas freigesetzt wird. Der Brennofen 24 ist als ein sogenannter Drehrohrofen ausgebildet. Er enthält ein Drehrohr 30 mit einem Ofenraum 32 und hat einen Brenner 34. Der Brennofen 24 ist mit einer Kühleinrichtung 36 verbunden, die für das Abkühlen des in dem Brennofen 24 erzeugten Klinkers dient.

In dem Zementwerk 10 gibt es eine Endstufe 38, die eine Klinkerverarbeitungsstufe 40 hat, in der abgekühlter Klinker mit Zuschlagstoffen wie z. B. Gips aus einer Siloeinrichtung 42 versetzt und in einer Klinkermühle 44 gemahlen werden kann, um diesen dann als Zement an einer Logistikstation 46 für den Transport zu Abnehmern bereitzustellen.

Die Prozessanlage 20 hat eine Abluftreinigungseinrichtung 48, die für das Abreinigen von Schadstoffen aus dem Rohgas des Brennofens 24 dient. Die Abluftreinigungseinrichtung 48 ist als eine RTO-Einrichtung ausgebildet. Sie ist damit für das Reinigen von zugeführtem Rohgas mittels regenerativer thermischer Rohgasoxidation ausgelegt. In der Prozessanlage gibt es ein Rohgasleitungssystem 50, das für das Transportieren der Abluft aus dem Brennofen 24 in die Abluftreinigungseinrichtung 48 entsprechend der mittels den Pfeilen 49 kenntlich gemachten Strömungsrichtung ausgelegt ist.

In dem Rohgasleitungssystem 50 sind eine als Kühlturm ausgebildete Rohgaskühleinrichtung 52 und eine Abscheideeinrichtung 54 angeordnet. Das Rohgasleitungssystem 50 weist eine als ein Verbindungskanal ausgebildete erste Rohgasleitung 50.1 auf, die den Brennofen 24 für das Zuführen von Rohgas aus dessen Ofenraum 32 in den Kalzinator28 ausgelegt ist. Der Kalzinator 28 ist mittels zweiter Rohgasleitungen 50.2 an den Wärmetauscher 26 angeschlossen. Durch die zweiten Rohgasleitungen 50.2 erhält der Wärmetauscher 26 heißes Rohgas aus dem Kalzinator 28. Der Wärmetauscher 26 dient für das Übertragen in dem Rohgas enthaltener Wärme auf das Rohmehl. Er wirkt als ein Vorkalzinator, in dem das Rohmehl in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt wird. Der Wärmetauscher 26 ist durch eine als ein Rohgastransportkanal ausgebildete dritte Rohgasleitung 50.3 in dem Rohgasleitungssystem 50 mit der Rohgaskühleinrichtung 52 verbunden. In der Rohgaskühleinrichtung 52 wird die Temperatur des Rohgases durch Eindüsen von Wasser abgesenkt. Aus der Rohgaskühleinrichtung 52 gelangt das Rohgas in dem Rohgasleitungssystem 50 durch eine ebenfalls als ein Rohgastransportkanal ausgebildete vierte Rohgasleitung 50.4 zu der Abscheideeinrichtung 54. Die Abscheideeinrichtung 54 dient für das Abscheiden von Feststoffpartikeln aus dem ihr zugeführten Rohgas. Mittels der Rohgaskühleinrichtung 52 lässt sich erreichen, dass die Temperatur T des in die Abscheideeinrichtung 54 eingeleiteten Rohgases auf einen Wert abgesenkt ist, z.B. T « 250°C, der einen komplikationslosen Betrieb der Abscheideeinrichtung 54 sicherstellt und gewährleitstet, dass diese keinen Schaden nimmt.

Die Abscheideeinrichtung 54 ist in dem Rohgasleitungssystem 50 mit der Abluftreinigungseinrichtung 48 durch eine fünfte Rohgasleitung 50.5 verbunden. Die Rohgasleitung 50.5 dient für das Zuführen des von Feststoffpartikeln befreiten Rohgases in die Abluftreinigungseinrichtung 48. Für das Steuern der Rohgasströmung in dem Rohgasleitungssystem 50 sind darin Gebläse 55 und Durchflusssteuereinrichtungen 57 angeordnet.

In dem Kalzinator 28 gibt es eine SNCR-Einrichtung 56. In der SNCR- Einrichtung 56 wird Ammoniak eingedüst, das mit schädlichem Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) in dem den Kalzinator 28 durchströmenden Rohgas bei einer Reaktionstemperatur, die vorzugsweise 850 °C bis 1.100 °C beträgt, überwiegend zu harmlosem molekularem Stickstoff (N2) und Wasser reagiert.

In dem Rohgasleitungssystem 50 ist für das Umwandeln von Wärme in elektrische oder mechanische Energie ein ORC-System 58 angeordnet. Durch das ORC-System 58 kann Rohgas aus der dritten Rohgasleitung 50.3 geführt werden. Zu bemerken ist, dass die Prozessanlage 20 in dem Zementwerk 10 grundsätzlich auch ohne ein solches ORC-System 58 ausgebildet sein kann.

Dem Wärmetauscher 26 der Prozessanlage 20 wird das in der Rohstoffmühle 22 gemahlene Rohmehl nach Lagerung und Homogenisierung kontinuierlich als Ofenmehl über eine Transportleitung 60 aufgegeben.

Der Wärmetauscher 26 in der Prozessanlage 20 ist als ein Zyklonwärmetauscher ausgebildet. Der Wärmetauscher weist Zyklone 26.1 bis 26.7 auf, die an Wärmetauscherleitungen für Rohgas angeschlossen sind, die mit den zweiten Rohgasleitungen 50.2 und mit der dritten Rohgasleitung 50.3 in dem Rohgasleitungssystem 50 der Prozessanlage 20 kommunizieren.

Das dem Wärmetauscher 26 über die Transportleitung 60 aufgegebene Rohmehl wird den Zyklonen 26.1 und 26.2 zugeführt. Die Zyklone 26.1 bis 26.7 in dem Wärmetauscher 26 wirken als Wärmetauschereinheiten, in denen Wärme auf das Rohmehl im Gegenstrom zu den aus dem Brennofen 24 strömenden Rohgas übertragen wird. Dadurch erfolgt eine Vorwärmung des Rohmehls bei gleichzeitiger Abkühlung des Rohgases. Die über den Kalzinator 28 zugeführten Brennstoffe und die Rohgase aus dem Brennofen 24 liefern die Energie für die Freisetzung des CO2 aus dem Ofenmehl bei einer Temperatur T « 870 °C. Aus dem Ofenmehl entsteht hierdurch Heißmehl als ein Zwischenprodukt, das gegenüber dem Ofenmehl um mehr als 90% entsäuert ist.

Die Fig. 2 zeigt einen Abschnitt der Prozessanlage 20 in dem Zementwerk 10 mit dem Wärmetauscher 26.

In den Zyklonen 26.1 bis 26.7 des Wärmetauschers 26 sowie in dem Kalzinator 28 wird das Eingangsmaterial nach dem Transport im Gleichstrom mit Rohgas aufgewärmt, wobei in dem Rohgas mitgeführte Feststoffe ausgeschieden werden und in den Brennofen 24 gelangen. Die Zyklone 26.1 , 26.2 sowie 26.3, 26.4, der Zyklon 26.5 und die Zyklone 26.6 sowie 26.7 sind in jeweils unterschiedlichen Zyklonebenen 26a, 26b, 26c und 26d angeordnet, in denen die Temperatur des die Zyklone 26.1 bis 26.7 durchströmenden Rohgases aus dem Kalzinator 28 ausgehend von der Zyklonebene 26d zu der Zyklonebene 26a hin abnimmt.

Das dem Wärmetauscher 26 aufgegebene Ofenmehl gelangt aus der Transportleitung 60 in die Zyklone 26.1 und 26.2. Es wird von diesen als Feststoff abgeschieden und über eine Wärmetauschertransportstrecke 26.8, 26.9 in eine Wärmetauscherleitung 26.10 für Rohgas vor den Zyklon 26.5 geführt, durch die Rohgas in der mittels der Pfeile 62 kenntlich gemachten Strömungsrichtung aus dem Zyklon 26.5 in die Zyklone 26.3 und 26.4 strömt. Das in dem Zyklon 26.5 abgeschiedene, mittels Wärme aus dem Rohgas erwärmte Ofenmehl wird durch eine Wärmetauschertransportstrecke 26.11 in die erste Rohgasleitung 50.1 des Rohgasleitungssystems 50 geführt.

Das aus dem Ofenraum 32 des Brennofens 24 in der Richtung der Pfeile 64 strömende Rohgas bewegt vorgewärmtes Rohmehl aus der Wärmetauschertransportstrecke 26.11 in den Kalzinator 28. Aus dem Kalzinator 28 gelangt dieses Ofenmehl dann über die zweiten Rohgasleitungen 50.2 an die Zyklone 26.6 und 26.7, die jeweils durch eine Wärmetauschertransportstrecke 26.12, 26.13 an den Brennofen 24 angeschlossen sind. Das in den Zyklonen 26.6 und 26.7 abgeschiedene Rohmehl gelangt auf diese Weise als Ofenmehl bzw. Heißmehl in den Brennofen 24. Dort wird es unter Rotieren des Drehrohrs 30 in Richtung des Brenners 34 in dem Brennofen 24 weiterbewegt, wobei das Heißmehl in Klinker als das Prozessprodukt umgewandelt wird.

Der Kühleinrichtung 36 wird das Prozessprodukt Klinker fortlaufend aus dem Brennofen 24 zugeführt. In der Kühleinrichtung 36 wird mittels mehrerer Gebläse 66 in der Richtung des Pfeils 68 angesaugte Frischluft über ein Luftregister 70 durch Luftauslässe 72 zu dem über einen Rost 74 bewegten Prozessprodukt gefördert, um dieses abzukühlen, wobei die Frischluft durch Übertragung von Wärme zu Heißluft wird.

In den Brennofen 24 gelangt Frischluft in der Richtung der Pfeile 76 durch eine Frischluftleitung 78, in der eine Durchflusssteuereinrichtung 77 angeordnet ist, als sogenannte Primärluft. Diese Frischluft strömt durch den Brenner 34 direkt in dessen Hauptflamme. In den Brennofen 24 gelangt außerdem Frischluft aus der Kühleinrichtung 36 in der Richtung der Pfeile 80 über den Rost 74 als sogenannte Sekundärluft in den Brenner 34.

Ein Teil der heißen Abluft aus der Kühleinrichtung 36 wird über einen steuerbaren Ventilator 82 in einer den Pfeilen 84 entsprechenden Strömungsrichtung aus dem System gezogen, was eine Stabilisierung der Gasflüsse in der Prozessanlage 20 ermöglicht.

In der Prozessanlage 20 gibt es ein Heißgasleitungssystem 86, das für das Führen von Heißgas in Form von in der Kühleinrichtung 36 aus Frischluft erzeugter Heißluft dient. Das Heißgasleitungssystem 86 hat einen Luftführungskanal 86.0, in den die in der Kühleinrichtung 36 zu Heißluft erwärmte Frischluft in der mittels der Pfeile 88 kenntlich gemachten Strömungsrichtung gelangt.

An den Luftführungskanal 86.0 in dem Heißgasleitungssystem 86 ist eine erste Heißgasleitung 86.1 für Tertiärluft, angeschlossen, die mit der ersten Rohgasleitung 50.1 in dem Rohgasleitungssystem 50 verbunden ist. Die Heißgasleitung 86.1 enthält eine vorzugsweise als Klappe ausgebildete Durchflusssteuereinrichtung 89, die eine Einrichtung für das Einstellen der pro Zeiteinheit durch die Heißgasleitung 86.1 strömenden Heißgases ist, und ermöglicht das Zuführen von Heißluft aus der Kühleinrichtung in der mittels der Pfeile 90 kenntlich gemachten Strömungsrichtung in die erste Rohgasleitung 50.1 des Rohgasleitungssystems 50 als sogenannte Tertiärluft, die sauerstoffreich ist, zu dem Kalzinator 28. Das Heißgasleitungssystem 86 weist eine zweite Heißgasleitung 86.2 für Quartärluft auf, die den Luftführungskanal 86.0 mit der dritten Rohgasleitung

50.3 in dem Rohgassystem 50 zwischen dem Wärmetauscher 26 und der Rohgaskühleinrichtung 52 verbindet. Auch die zweite Heißgasleitung 86.2 enthält eine vorzugsweise als Klappe ausgebildete Durchflusssteuereinrichtung 92. Sie ermöglicht das Zuführen von sauerstoffreicher Heißluft aus der Kühleinrichtung 36 in der mittels der Pfeile 94 kenntlich gemachten Strömungsrichtung in die dritte Rohgasleitung 50.3 als sogenannte Quartärluft.

Das Heißgasleitungssystem 86 enthält außerdem eine dritte Heißgasleitung

86.3 für Quartärluft in Form von Heißluft, die sauerstoffreich ist. Die Heißgasleitung 86.3 verbindet den Luftführungskanal 86.0 mit der vierten Rohgasleitung 50.4 in dem Rohgassystem 50 zwischen der Rohgaskühleinrichtung 52 und der Abscheideeinrichtung 54. Die dritte Heißgasleitung 86.3 enthält eine vorzugsweise als Klappe ausgebildete Durchflusssteuereinrichtung 96. Sie ermöglicht das Zuführen von Heißluft aus der Kühleinrichtung 36 in der mittels der Pfeile 98 kenntlich gemachten Strömungsrichtung in die vierte Rohgasleitung 50.4. Auch diese Heißluft wird als sogenannte Quartärluft bezeichnet.

Die Gebläse 66, der Ventilator 82 und die Durchflusssteuereinrichtungen 89, 92 und 96 sind Einrichtungen für das Einstellen der pro Zeiteinheit durch das Heißgasleitungssystem 86 strömenden Heißgases. Mittels Steuern dieser Einrichtungen kann die Frischluftzufuhr in den Brennofen 24, in den Kalzinator 28 und in die Rohgaskühleinrichtung 52 und in die Abluftreinigungseinrichtung 48 eingestellt werden.

Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass durch die Heißgasleitungen 86.2 und 86.3 in der Kühleinrichtung 36 erwärmte Frischluft als Quartärluft in Form von Heißluft nach dem Wärmetauscher 26 oder direkt vor die Abscheideeinrichtung 54 in das in dem Rohgasleitungssystem 50 strömende Rohgas zugeführt werden kann, um damit Wärmeenergie und Sauerstoff für die thermische Nachverbrennung in der Abluftreinigungseinrichtung 48 bereitzustellen. In der Anlage kann durch Einstellen der Größe des Stroms der mittels der Gebläse 66 in der Richtung des Pfeils 68 angesaugten Frischluft gewährleistet werden, dass die Temperatur T der Quartärluft 600°C nicht übersteigt. Damit wird erreicht, dass in dem Rohgas enthaltenes Kohlenmonoxid (CO), das durch das Rohgasleitungssystem 50 strömt, nicht lokal entzünden kann.

Für die als eine RTO-Einrichtung ausgebildete Abluftreinigungseinrichtung 48 ist ein zumindest weitgehend autothermer Betrieb erstrebenwert, weil dieser dann von außen keine oder nur wenig zusätzliche Energie für das Reinigen der Abluft bereitgestellt werden muss.

In der Prozessanlage 20 kann dies dadurch erreicht werden, dass der Abluftreinigungseinrichtung 48 Rohgas mit Kohlenmonoxid zugeführt wird, das in der Abluftreinigungseinrichtung 48 nachverbrannt wird. Das für die Nachverbrennung in der Abluftreinigungseinrichtung benötigte Kohlenmonoxid wird in der Prozessanlage durch eine unvollständige Verbrennung in dem Kalzinator 28 erzeugt, indem die Menge der pro Zeiteinheit in den Kalzinator 28 durch die Heißgasleitung 86.1 als Tertiärluft zugeführte Heißluft mittels der Durchflusssteuereinrichtung 89 entsprechend gering eingestellt wird.

Damit in dem Kalzinator 28 eine unvollständige Verbrennung erfolgt, muss die Menge der in diesen durch die Heißgasleitung 86.1 pro Zeiteinheit als Tertiärluft eingeleiteten Frischluft geringer sein als bei einer vollständigen oder weitgehend vollständigen Verbrennung in dem Kalzinator 28, bei der kein oder nur wenig Kohlenmonoxid entsteht.

Das Verringern der Menge der pro Zeiteinheit durch die Heißgasleitung 86.1 als Tertiärluft strömenden Heißluft bewirkt in der Prozessanlage 20, dass die Gasmenge, die pro Zeiteinheit durch den Kalzinator 28 strömt, kleiner wird. Wenn für den Kalzinator 28 pro Zeiteinheit weniger Tertiärluft bereitgestellt wird als für eine vollständige Verbrennung darin erforderlich ist, nimmt die Menge der pro Zeiteinheit durch den Kalzinator 28 insgesamt strömenden Gase und damit deren Strömungsgeschwindigkeit in dem Kalzinator 28 ab. Das Verringern der in der Heißgasleitung 86.1 als Tertiärluft geführten Heißluft hat deshalb den positiven Effekt hat, dass sich die Verweilzeit für das Rohmehl in dem Kalzinator 28 und in dem Wärmetauscher 26 erhöht, was zum einen eine verbesserte Energieübertragung aus dem Rohgas in das Rohmehl zur Folge hat, und zum anderen, dass in dem Rohgasstrom aufgrund einer geringeren Gasmenge und aufgrund niedrigerer Temperaturen weniger Energie ungenutzt aus dem Ofensystem entweicht, das der Brennofen 24 und der Kalzinator 28 bilden.

Die Durchflusssteuereinrichtungen 89, 92, 96 ermöglichen, dass die Menge der in der Kühleinrichtung 36 erzeugten, durch die Heißgasleitungen 86.1 , 86.2 und 86.3 strömenden Heißluft präzise eingestellt werden kann, um damit z. B. den gewünschten autothermen Betrieb der als RTO-Einrichtung ausgebildeten Abluftreinigungseinrichtung 48 zu gewährleisten und um die Menge der durch die Heißgasleitungen 86.1 , 86.2 und 86.3 strömende Heißluft an unterschiedliche Betriebszustände der Prozessanlage 20 anzupassen zu können.

Z. B. kann durch Einspeisen von durch die zweite Heißgasleitung 86.2 strömender Heißluft in die dritte Rohgasleitung 50.3 des Rohgasleitungssystems 50 zwischen dem Wärmetauscher 26 und dem ORC-System 58 erreicht werden, dass auch bei einer verringerten Frischluftzufuhr in den Kalzinator 28 und einer damit einhergehenden verringerten Strömung von Rohgas aus dem Wärmetauscher mit einem reduzierten Wärmegehalt erreicht werden kann, dass sich die Wärme des durch die Rohgasleitung 50.3 strömenden Gases für die Umwandlung in z. B. elektrische Energie in dem ORC-System 58 nutzen lässt.

Die dritte Heißgasleitung 86.3 ermöglicht, dass durch Zuführen von Heißluft in die vierte Rohgasleitung 50.4 des Rohgasleitungssystems die Abluftreinigungseinrichtung 48 direkt mit Heißluft und so mit Sauerstoff aus der Kühleinrichtung 36 versorgt werden kann. Durch Einstellen der Größe des Stroms der mittels der Gebläse 66 in der Richtung des Pfeils 68 angesaugten Frischluft ist es möglich, zu gewährleisten, dass auch hier die Temperatur ? der Quartärluft 600°C nicht übersteigt, so dass sich in dem Rohgas enthaltenes Kohlenmonoxid (CO) nicht von selbst entzündet.

Die Fig. 3 ist eine Teilansicht der Prozessanlage 20 in dem Zementwerk 10 mit der als eine RTO-Einrichtung ausgebildeten Abluftreinigungseinrichtung 48. Die Abluftreinigungseinrichtung 48 enthält eine Brennkammer 100 und hat zumindest drei, optimalerweise sieben oder mehr Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114, die jeweils eine mit der Brennkammer 100 kommunizierende Regeneratorkammer 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 mit einem darin angeordneten Wärmetauscher 130 haben, der aus keramischen Formteilen besteht. Der Abluftreinigungseinrichtung 48 wird durch die fünfte Rohgasleitung 50.5 Rohgas aus dem Rohgasleitungssystem 50 in eine Leitung 132 für Rohgas zugeführt. Für das Ableiten von Reingas gibt es in der Abluftreinigungseinrichtung 48 eine Reingasleitung 134, die an ein Kamin 136 angeschlossen ist. In der Abluftreinigungseinrichtung 48 können die Regene- ratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 jeweils voneinander unabhängig mittels eines einstellbaren Rohgasabsperrorgans 138, 140, 142, 144, 146, 148 und 150 an die Leitung 132 für Rohgas angeschlossen oder von der Leitung 132 für Rohgas getrennt werden. Entsprechend können die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 jeweils voneinander unabhängig mittels eines einstellbaren Reingasabsperrorgans 152, 154, 156, 158, 160, 162 und 164 an die Reingasleitung 134 angeschlossen und von ihr getrennt werden.

In der Abluftreinigungseinrichtung 48 gibt es eine Reinigungsleitung 168. Die Reinigungsleitung 168 ist in der Prozessanlage 20 an einer Anschlussstelle 170 an das Rohgasleitungssystem 50 angeschlossen. Diese Anschlussstelle 170 befindet sich zwischen dem Kalzinator 28 und der Abscheideeinrichtung 54. Die Reinigungsleitung 168 dient zum Aufnehmen von Reinigungsgas aus den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128. Die Reinigungsleitung 168 weist den unterschiedlichen Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 jeweils zugeordnete Regeneratorkammeranschlussstellen 172, 174, 176, 178, 180, 182 und 184 auf. Die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 eines jeden der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 können in der Abluftreinigungseinrichtung 48 jeweils unabhängig von den Regeneratorkammern der übrigen Regeneratoren über ein einstellbares Gasflusssteuerorgan 186, 188, 190, 192, 194, 196 und 198 wahlweise mit der ihr zugeordneten Regeneratorkammeranschlussstelle 172, 174, 176, 178, 180, 182 und 184 der Reinigungsleitung 168 verbunden oder von dieser getrennt werden. Es können anstatt einstellbarer Gasflusssteuerorgane auch alternative Einstelleinrichtungen zur Volumenstromanpassung zum Einsatz kommen, z. B. auch Absperreinrichtungen mit definiertem Querschnitt. Dabei ermöglicht ein jedes Gasflusssteuerorgan 186, 188, 190, 192, 194, 196 und 198 das Einstellen unterschiedlicher Öff- nungsquerschnitte für Hindurchtreten von gasförmigem Fluid.

In der Reinigungsleitung 168 ist für das Einstellen der Abfuhr von gasförmigem Fluid in aus den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 ein Reinigungsgas- Durchflusssteuerorgan 200 angeordnet, d.h. ein Steuerorgan, mittels dessen der Durchfluss von gasförmigem Fluid aus den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 durch die Reinigungsleitung 168 eingestellt werden kann. In der Abluftreinigungseinrichtung 48 dient die Reinigungsleitung 168 auch zum Aufnehmen von durch die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 strömendem Spülgas. Alternativ kann das Spülgas in einer modifizierten Ausführungsform der Abluftreinigungseinrichtung auch über separate Absperrorgane an eine separate oder gemeinsame Spülluftluftleitung angeschlossen werden. Die Rückführung des Spülgases kann entweder an den gleichen Ort wie die Reinigungsluft erfolgen oder einen anderen der Abluftreinigungseinrichtung vorgelagerten Ort erfolgen. Zusätzlich möglich ist eine umgekehrte Spülrichtung des Spülgases, z. B. mit vorgewärmter Frischluft durch den Spülgasanschluss in Richtung RTO Brennkammer.

In der Rohgasleitung 50.5 ist ein einstellbares Absperrorgan 202 angeordnet, das dazu dient, die Zufuhr von Rohgas in die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 eines jeden der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 freizugeben oder zu unterbinden.

Zu der als RTO-Einrichtung ausgebildeten Abluftreinigungseinrichtung 48 gibt es in der Prozessanlage 20 eine mit dem Kamin 136 verbundene Rohgasbypassleitung 204, die durch eine auf einer der Abscheideeinrichtung 54 zugewandten Seite eines Absperrorgans 206 angeordneten Rohgasleitungsanschlussstelle 208 mit der Rohgasleitung 50.5 kommuniziert. In der Rohgasleitung 50.5 gibt es ein Rohgaszufuhrgebläse 210 für das Zuführen von Rohgas an die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128. Zu bemerken ist, dass in einer modifizierten Prozessanlage 20 die Rohgasleitung 50.5 ein weiteres Rohgaszufuhrgebläse oder mehrere Rohgaszufuhrgebläse enthalten kann. Ein jedes Rohgaszufuhrgebläse 210 hat eine den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 zugewandte Druckseite und eine der Abscheideeinrichtung 54 zugewandte Saugseite.

Der Abluftreinigungseinrichtung 48 ist eine Steuereinrichtung 212 für das Steuern der Rohgasabsperrorgane 138, 140, 142, 144, 146, 148 und 150, der Reingasabsperrorgane 152, 154, 156, 158, 160, 162 und 164 sowie der Gasflusssteuerorgane 186, 188, 190, 192, 194, 196 und 198 zugeordnet. Die Steuereinrichtung 212 ermöglicht es, die Abluftreinigungseinrichtung 48 in einem Normalbetriebmodus, in einem Wartungsbetriebmodus und in einem Reinigungsmodus sowie optional in weiteren Modi zu betreiben.

Zu beachten ist, dass die hier beschriebenen Konfiguration der Gasflusssteuerung nur beispielhaft in einer typischen Stellung beschrieben ist. Die Ansteuerung der Behälter wechselt im Anlagenbetrieb sequenziell durch, und können hinsichtlich ihrer Anordnung zueinander in jeder denkbaren Konfiguration zueinander verschalten werden. Unterscheidungsmerkmal ist lediglich, dass eine Anzahl an Behältern sich im Rohgasbetrieb befindet, davon unterschiedliche Behälter im Reingasbetrieb und die verbleibenden Behälter entweder im Spülbetrieb, im Reinigungsbetrieb oder im Wartungsbetrieb sind.

In dem Normalbetriebmodus der Abluftreinigungseinrichtung 48 durchströmt das mit Schadstoffen beladene Rohgas erste vorgewärmte Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 in einer der Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128, die mit keramischen Formteilen als Wärmetauscher angefüllt ist. Das hier vorgewärmte Rohgas gelangt dann in die Brennkammer 100 der Abluftreinigungseinrichtung 48, in welcher eine vollständige Oxidation der Schadstoffe erfolgt. Die dabei freiwerdende Verbrennungswärme vermindert die erforderliche Brennerleistung proportional zum Schadstoffgehalt. Dadurch ist ab einer bestimmten Schadstoffkonzentration ein autothermer Betrieb möglich, bei dem keine zusätzliche Energie benötigt wird, um die Temperatur in der Brennkammer 100 auf einem für die Oxidation notwendigen Temperaturniveau zu halten. Das gereinigte, heiße Abgas durchströmt dann als Reingas zweite Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 in der Abluftreinigungseinrichtung 48 und gibt seinen Wärmeinhalt an den Wärmetauscher in den entsprechenden Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 ab, bevor das Reingas über einen Kamin an die Atmosphäre abgegeben wird. Dieser Betriebszustand wird so lange aufrechterhalten, bis die Vorwärmtemperatur der ersten vorgewärmten Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 sinkt. Die Strömungsrichtung wird dann mittels der Steuereinrichtung 212 nach einem festgelegten Zeitintervall umgeschaltet, so dass das ungereinigte Rohgas dann durch die zuletzt vorgewärmten zweiten Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 in die Abluftreinigungseinrichtung 48 strömt und nach der Oxidation den nächsten Regenerator der Abluftreinigungseinrichtung 48 wieder aufwärmt. llm zu vermeiden, dass beim Umkehren der Strömungsrichtung eine gewisse Menge an Rohgas sofort in die Reingasleitung 134 gelangt, enthält die Abluftreinigungseinrichtung 48 einen siebten Regenerator 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 mit einer Regeneratorkammer 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128. Während in die ersten drei Regeneratorkammern Rohgas eintritt und aus den zweiten drei Regeneratorkammern Reingas austritt, wird eine siebte Regeneratorkammer mit Abgas aus der Brennkammer 100 gespült. Damit wird das restliche Rohgas über die Reinigungsleitung 134 in die vierte Rohgasleitung 50.4 des Rohgasleitungssystems 50 durch die Abscheideeinrichtung 54 in die fünfte Rohgasleitung 50.5 geschoben. Die siebte Regeneratorkammer wird darauf mit der Reingasleitung 134 verbunden und es wird eine andere Regeneratorkammer als eine siebte Regeneratorkammer mit Abgas aus der Brennkammer 100 gespült. Ein Rohgasschlupf der Abluftreinigungseinrichtung 48 wird auf diese Weise unterbunden oder zumindest weitgehend minimiert.

Bei dem Behandeln der Abgase aus dem Brennofen 24 und dem Kalzinator 28 in dem Zementwerk 10 in der SCNR-Einrichtung 56 können sich insbesondere Ammoniumsalze bilden, die im gasförmigen Zustand in die RTO-Anlage gelangen und sich als flüssige und/oder feste Stoffe, insbesondere als ein Schleim in den Wärmetauschern 130 in den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 niederschlagen. Um zu gewährleisten, dass die Wärmetauscher 130 in den Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 ohne übermäßige Strömungsverluste abwechselnd von Rein- und Rohgas durchströmbar sind, ermöglicht die Steuereinrichtung 212 das Betreiben der Abluftreinigungseinrichtung 48 in einem Reinigungsmodus, in dem die Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 einer Temperaturerhöhung unterzogen werden.

In dem Reinigungsmodus wird in die Regeneratorkammern 116, 118, 120, 122, 124, 126 und 128 eines ersten, dritten und sechsten Regenerators 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 jeweils abwechselnd aus der Rohgasleitung 132 Rohgas zugeführt, es wird Reingas aus den Regeneratorkammern eines zweiten und vierten Regenerators 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 in die Reingasleitung 134 eingeleitet, aus einer Regeneratorkammer eines fünften der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 Spülgas in die Reinigungsgasleitung 134 eingeleitet und es wird aus einer Regeneratorkammer eines siebten der Regeneratoren 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 in die Reinigungsleitung 168 Reinigungsgas eingeleitet.

Eine siebte Regeneratorkammer der Regeneratorkammern 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 wird bei diesem Betrieb aufgeheizt, so dass insbesondere darin als Schleim, Flüssigkeit oder Feststoff niedergeschlagene Ammoniumsalze teilweise oder ganz in die gasförmige Phase übergehen und durch die Reinigungsleitung 168 über das Rohgasleitungssystem 50 in die Abscheideeinrichtung 54 gelangen oder an anderer Stelle abgekühlt und wieder fest werden, um dort oder an anderer Stelle des Prozesses aus dem hierdurch geführten Rohgas abgeschieden zu werden.

Bei einem Sperren der Frischluftleitung 78 oder einem Drosseln der Frischluftzufuhr an den Brenner 34 durch Einstellen der in der Frischluftleitung 78 angeordneten Durchflusssteuereinrichtung 77 oder durch anderweitiges Anpassen, z. B. Variation des Drucks im Drehrohrofen wird die Frischluftzufuhr in den Brennofen 24 und damit auch in den Kalzinator 28 verringert. Das Austreiben von CO2 aus Rohmehl in Form von Kalksteinmehl in dem Kalzinator 28 erfolgt dann unter Sauerstoffarmut. Das Verringern der aus der Heißgasleitung 86.1 zugeführten Tertiärluft beeinflusst den Sauerstoffgehalt in dem Brennofen 24 jedoch nicht und dieser bleibt unverändert gegenüber konventionellen Klinkerprozessen. Infolgedessen entsteht in dem Kalzinator 28 zwar Kohlenmonoxid und die Rohgasströmung durch den Kalzinator 28 wird etwas verringert. Auf den Prozess der Zementerzeugung aus Kalksteinmehl, das in den Kalzinator 28 und von dort als Zwischenprodukt in den Brennofen 24 gelangt, hat dies jedoch keine negative Auswirkung. Der Zementprozess ist auch dann „in Balance“, d. h. die Luftführung durch die Kühleinrichtung 36 und das Drehrohr des Brennofens 24 ist wie auch die Produktionsleistung nicht negativ beeinflusst, wenn Frischluft nicht durch die Heißgasleitungen 86.1 , 86,3, sondern durch die Heißgasleitung 86.2 in das Rohgasleitungssystem 50 geführt wird. Indem die Rohgasströmung in dem Kalzinator 28 verringert wird, erhöht sich die Verweilzeit für das diesem zugeführte Kalksteinmehl, was dort eine effizientere Wärmeübertragung auf das Kalksteinmehl zur Folge hat.

Das in dem durch das Rohgasleitungssystem 50 geführten Rohgas enthaltene Kohlenmonoxid jedoch steht als ein Brennstoff für das Verbrennen der Schadstoffe in dem Rohgas in der Abluftreinigungseinrichtung 48 der Prozessanlage 20 zur Verfügung.

Damit wird erreicht, dass die Abluftreinigungseinrichtung 48 mit reduziertem oder ohne Zuführen von Brennstoffen wie etwa Erdgas für das Verbrennen von Schadstoffen in Rohgas betrieben werden kann, wobei der Sauerstoffgehalt für das Umsetzen von Schadstoffen in der Abluftreinigungseinrichtung 48 ausreicht und die Eintrittstemperatur für das Rohgas in die Abluftreinigungseinrichtung 48 oberhalb des Säuretaupunkts liegt.

Mittels Zuführen von Quartärluft aus der Kühleinrichtung 36 für das Prozessprodukt der Prozessanlage 20 in Form von Klinker ergeben sich für die Abluftreinigungseinrichtung 48 ideale Betriebsbedingungen, da das der Abluftreinigungseinrichtung 48 zugeführte, zu reinigende Rohgas auch dann wegen des darin enthaltenen Kohlenmonoxids ausreichend oder weitgehend ausreichend brennbare Bestandteile enthält und einen Sauerstoffgehalt aufweist, der das Umsetzen von Schadstoffen in der Abluftreinigungseinrichtung 48 sicherstellt, und dabei eine Eintrittstemperatur hat, die höher ist als der Säuretaupunkt.

Zu bemerken ist allerdings, dass der Energieverbrauch einer Prozessanlage mit Abluftreinigungseinrichtung 48 höher ist als der Energieverbrauch einer Prozessanlage ohne RTO-Einrichtung, weil durch die Reduktion der Tertiärluft die unvollständige Verbrennung im Kalzinator 28 Kohlenmonoxid produziert und die Abluftreinigungseinrichtung 48 keine zusätzliche Energie für die Verbrennung von Rohgas benötigt. In dem vorstehend beschriebenen Zementwerk erhöht sich der spezifische thermische Energieverbrauch aufgrund der Abluftreinigungseinrichtung 48 z. B. um rund 20 kcal/kg Klinker von 840 kcal/kg auf 860 kcal/kg Klinker, jedoch kann die Abluftreinigungseinrichtung 48 autotherm beziehungsweise weitgehend autotherm, d. h. ohne oder mit reduziertem Erdgas betreiben werden, das durch alternative Brennstoffe ersetzt ist.

Zu bemerken ist auch, dass eine alternativ aufgebaute Prozessanlage ohne die dritte Heißgasleitung 86.3 ausgebildet sein kann. Darüber hinaus ist zu bemerken, dass in einer alternativ aufgebauten Prozessanlage vorgesehen sein kann, Heißluft auch an anderen Anschlusspunkten zwischen der Abluftreinigungseinrichtung 48 und dem Wärmetauscher 26 in dem Rohgasleitungssystem 50 bereitzustellen, wobei gegebenenfalls Maßnahmen für das Verringern des Staubgehalts der Heißluft getroffen werden müssen.

Zusammenfassend sind zu der Erfindung insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Eine Prozessanlage 20 für das Umsetzen eines feststoffförmigen Eingangsmaterials in ein feststoffförmiges Prozessprodukt enthält einen mit einem Wärmetauscher 26 verbundenen Kalzinator 28, dem das Eingangsmaterial für das Erhitzen fortlaufend zugeführt werden kann, um es in ein Zwischenprodukt zu überführen. In der Prozessanlage 20 gibt es einen Brennofen 24 für das Umwandeln des Zwischenprodukts in das Prozessprodukt durch thermisches Behandeln unter Entstehen von Rohgas. Die Prozessanlage 20 weist ein Rohgasleitungssystem 50 mit einer von dem Brennofen 24 zu dem Kalzinator 28 erstreckten Rohgasleitung 50.1 auf, durch die das Rohgas aus dem Brennofen 24 für das Übertragen von Rohgaswärme auf das Eingangsmaterial in den Kalzinator 28 strömen kann, und hat eine Kühleinrichtung 36 für das Abkühlen des Prozessprodukts nach dem thermischen Behandeln in dem Brennofen 24 durch Übertragen von Wärme aus dem Prozessprodukt auf ein sauerstoffhaltiges Kühlgas, wodurch ein sauerstoffhaltiges Heißgas erzeugt wird. In der Prozessanlage 20 gibt es eine Abluftreinigungseinrichtung 48 für das Oxidieren von Rohgas, die über das Rohgasleitungssystem 50 mit dem Wärmetauscher 26 und dem Kalzinator 28 verbunden ist, wobei an das Rohgasleitungssystem 50 ein Heißgasleitungssystem 86 ange- schlossen ist, welches für das Zuführen von erzeugten Heißgas aus der Kühleinrichtung 36 in das Rohgasleitungssystem 50 dient. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für das Umsetzen von einem feststoffförmigen Eingangsmaterial in ein feststoffförmiges Prozessprodukt und ein Verfahren für das Reinigen von bei der Herstellung von Zement entstehendem Rohgas.

Bezuqszeichenliste

10 Zementwerk

12 Rohstoffaufbereitungsstufe

14 Brechanlage

16 Rohsteinlager

18 Silo

20 Prozessanlage

22 Rohstoffmühle

24 Brennofen

26 Wärmetauscher

26.1 , 26.2, 26.3, 26.4, 26.5, 26.6, 26.7 Zyklon

26.8, 26.9 Wärmetauschertransportstrecke

26.10 Wärmetauscherleitung

26.11 , 26.12, 26.13 Wärmetauschertransportstrecke

26a, 26b, 26c, 26d Zyklonebene

28 Kalzinator

30 Drehrohr

32 Ofen raum

34 Brenner

36 Kühleinrichtung

38 Endstufe

40 Klinkerverarbeitungsstufe

42 Siloeinrichtung

44 Klinkermühle

46 Logistikstation

48 Abluftreinigungseinrichtung

49 Pfeil

50 Rohgasleitungssystem

50.1 erste Rohgasleitung

50.2 zweite Rohgasleitung

50.3 dritte Rohgasleitung 50.4 vierte Rohgasleitung

50.5 fünfte Rohgasleitung

52 Rohgaskühleinrichtung

54 Abscheideeinrichtung 55 Gebläse

56 SNCR-Einrichtung

57 Durchflusssteuereinrichtung

58 ORC-System

60 Transportleitung 62 Pfeil

64 Pfeil

66 Gebläse

68 Pfeil

70 Luftregister 72 Luftauslass

74 Rost

76 Pfeil

77 Durchflusssteuereinrichtung

78 Frischluftleitung 80 Pfeil

82 Ventilator

84 Pfeil

86 Heißgasleitungssystem

86.0 Luftführungskanal 86.1 erste Heißgasleitung

86.2 zweite Heißgasleitung

86.3 dritte Heißgasleitung

88 Pfeil

89 Durchflusssteuereinrichtung 90 Pfeil

92 Durchflusssteuereinrichtung

94 Pfeil Durchflusssteuereinrichtung

Pfeil

Brennkammer , 104, 106, 108, 110, 112, 114 Regenerator , 118, 120, 122, 124, 126, 128 Regeneratorkammer

Wärmetauscher

Rohgasleitung

Reingasleitung

Kamin , 140, 142, 144, 146, 148, 150 Rohgasabsperrorgan , 154, 156, 158, 160, 162, 164 Reingasabsperrorgan

Reinigungsleitung

Anschlussstelle , 174, 176, 178, 180, 182, 184 Regeneratorkammeranschlussstelle, 188, 190, 192, 194, 196, 198 Gasflusssteuerorgan

Reinigungsgas-Durchflusssteuerorgan

Absperrorgan

Rohgasbypassleitung

Absperrorgan

Rohgasleitungsanschlussstelle

Rohgaszufuhrgebläse

Steuereinrichtung

Temperatur