Thermische Behandlung von mineralischem Material, insbesondere Tonen, für die Zementindustrie, insbesondere zur Herstellung künstlicher Puzzolane

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von mineralischem Material, insbesondere Tonen, und eine Anlage hierzu, wobei die Matenaleigenschaften gleichzeitig zu einer Reduktion der bei der Herstellung entstehenden Luftschadstoffe genutzt werden.

Tone und Tonartige Stoffe werden heutzutage oft verwendet, um beispielsweise künstliche Puzzolane herzustellen, die dann wiederum in der Zementherstellung verwendet werden. Ein Grund hierfür ist, dass beim Herstellen von Zementklinker, beispielsweise aus Kalkstein, aus dem Rohmaterial CO2 entweicht. Um die CO2- Emissionen zu reduzieren ist daher der Wechsel auf ein anderes Ausgangsprodukt, derzeit beispielsweise Ton, zur Vermeidung von klimaschädlichen Emissionen ein wichtiger Schritt.

Ein Nachteil bei Tonen ist, dass diese eine Reihe von Stoffen mit unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Ein Stoff, der bei der thermischen Behandlung von Tonen oftmals bei der Vorwärmung des Materials aus dem Ton austritt, ist Ammoniak. Da auch Ammoniak nicht an die Atmosphäre abgegeben werden soll (und darf), wird eine Abgasbehandlung nachgeschaltet, welches das Abgas, welches aus dem Vorwärmer kommt, nachbehandelt und Schadstoffe wie zum Beispiel Ammoniak und/oder Stickoxide aus dem Abgas entfernt. Eine derartige Abgasreinigung ist heute Stand der Technik und üblicherweise in praktisch jeder Industrieanlage zu finden, die mit höheren Temperaturen eine Matenalbehandlung vornimmt, arbeitet.

Ein weiterer Schadstoff, welcher bei der Erwärmung von Tonen oftmals austritt, sind Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen, hier und im Folgenden zur Vereinfachung (und unter Vernachlässigung weiterer Heteroatome) zusammengefasst unter C _x H _y die ebenfalls aus dem Abgas entfernt werden müssen.

Aus der DE 10 2011 014 498 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Klinkerersatzstoffes bekannt. Aus der US 9 458 059 B2 ist ein Herstellungsprozess für synthetische Puzzolane bekannt.

Aus der US 2102 / 145 042 A1 ist ein Verfahren zur Calcination und zur Herstellung künstlicher Puzzolane bekannt.

Aus der WO 2015 / 082 075 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines puzzolanen oder latent-hydraulischen Zementklinkersubstituts bekannt, welche von einer Vorwärmung und Trocknung des Ausgangsmaterials ausgeht.

Aus der DE 20 01 171 A1 ist ein Zusatzmittel für hydraulisch erhärtende anorganische Bindemittel bekannt.

Aus der EP 0 148 090 A2 ist ein trockenes Verfahren zur Herstellung von Zementklinker unter Anwendung der Vorkalzinierung bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches die thermische Behandlung von mineralischem Material, insbesondere Tonen, insgesamt möglichst energiesparend und damit umweltschonend ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung thermisch behandeltem mineralischen Material, insbesondere Tone, beispielsweise und insbesondere zur Herstellung künstlicher Puzzolane zur Verwendung in der Zementindustrie. Die Herstellung erfolgt in einem Calcinator. Bei der Erwärmung von Tonen treten Schadstoffe auf, die nicht an die Umwelt abgegeben werden sollten. Dieses sind beispielsweise und insbesondere Ammoniak NH3 und Kohlenwasserstoffe sowie Kohlenwasserstoff-Haltige- Verbindungen. Diese Schadstoffe werden üblicherweise energieaufwändig in einer der Herstellungsvorrichtung nachgelagerten Abgasaufbereitung umgesetzt und so entfernt. Dieser Prozess ist jedoch energieaufwändig und führt dadurch zu weiteren, vermeidbaren CCh-Emissionen. Daher werden die bei der Erwärmung des Tones austretenden Schadstoffe im Calcinator thermisch umgesetzt. Im Calcinator herrscht insbesondere die für die Zersetzung der Schadstoffe richtige Temperatur. Hinzu tritt ein zusätzlicher, sehr positiver Effekt auf. Aus dem Ton tritt üblicherweise Ammoniak aus. Bei der Verbrennung, die zur Erzeugung der Temperatur im Calcinator benötigt wird, entstehen Stickoxide. Die Stickoxide aus dem Verbrennungsprozess synproportionieren mit dem aus dem Ton stammenden Ammoniak zu Stickstoff und Wasser. Somit wird ein doppelter Nutzen erzeugt und es kann sogar auf die übliche und energieaufwände nachgelagerte Abgasbehandlung verzichtet werden.

Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Teil des mineralischen Materials, insbesondere des Tones direkt und ohne Vorwärmung in den Calcinator eingebracht. Dieses erscheint zunächst widersinnig, da dadurch im Unterschied zum Stand der Technik auf die Energierückgewinnung im Vorwärmer verzichtet wird. Betrachtet man jedoch den Gesamtprozess einschließlich der Abgasreinigung, so zeigt sich überraschend, dass ein Verzicht auf die Vorwärmung durch die bei der Abgasreinigung gesparte Energie mehr als kompensiert wird. Und wird dennoch eine nachgelagerte Abgasreinigung durchgeführt, so sind zum einen die dort erforderlichen Minderungsraten deutlich geringer. Zusätzlich tritt das Abgas zum anderen bereits mit höherer Temperatur ein, sodass auch hierfür der Energiebedarf sinkt.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass die aus einem Ton austretenden Schadstoffe, insbesondere Ammoniak und Kohlenstoffverbindungen einen hohen Heizwert aufweisen und diese so direkt in der stark Wärme verbrauchenden Calcination umgesetzt werden und so die Energie auf dem höchsten und besten nutzbaren Energieniveau freigesetzt werden. Es hat sich herausgestellt, dass bei gewissen Tonen die Menge dieser thermisch nutzbaren Schadstoffe so hoch sein kann, dass sogar auf eine zusätzliche Zuführung von Brennstoff verzichtet werden kann, die Brennstoffzufuhr aber zumeist wenigstens reduziert werden kann. Somit wird dem Prozess durch die direkte und nicht vorgewärmte Zufuhr des mineralischen Materials eben nicht nur keine thermische Energie entzogen, sondern letztendlich diese sogar erhöht. Ohne Vorwärmung im Sinne der Erfindung ist eine Erwärmung gemeint, bei der eine Erwärmung in die Nähe der Behandlungstemperatur erfolgt und damit eine Schadstofffreisetzung verbunden sein kann. Insbesondere Tone müssen jedoch vor der Verwendung getrocknet werden. Hierzu wird das Ausgangsmaterial zwar erwärmt, jedoch nicht über ein Temperaturfenster von 70 °C bis 120 °C (die maximale Temperatur schwank je nach Trocknungsmethode und verwendetem Ausgangsstoff). In diesem Temperaturfenster treten die erfindungsgemäßen Emissionen von Schadstoffen jedoch noch nicht oder wenigstens nicht im wesentlichen Umfang auf, sodass die Trocknung alleine bezüglich dieser Emissionen unkritisch ist. Ohne Vorwärmung heißt somit bevorzugt im Sinne der Erfindung mit einer Temperatur von höchstens 120 °C.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein mineralisches Material ausgewählt, welches beim Erwärmen Ammoniak und/oder organische Kohlenstoffverbindungen freisetzt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Teil des mineralischen Materials, insbesondere des Tones, in einen dem Calcinator benachbarten Teil des Vorwärmers eingebracht und im Vorwärmer vorgewärmt und von dort in den Calcinator überführt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Vorwärmer um eine Kaskade aus zwei bis sechs Gleichstromwärmetauschern mit Zyklonabscheidern, in diesem Fall wird das mineralische Material, insbesondere der Ton, in den wärmsten, dem Calcinator benachbarten Gleichstromwärmetauscher eingegeben. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, wenn der Calcinator bei einer vergleichsweise hohen Temperatur, beispielsweise und insbesondere zwischen 800 °C und 1200 °C betrieben wird. In diesem Fall ist die Temperatur in diesem ersten Teil des Vorwärmers so hoch, dass die beim Erwärmen des mineralischen Materials, insbesondere des Tones, zuverlässig zersetzt werden können. Hierdurch kann eine Balance zwischen Wärmerückgewinnung und effektiver Schadstoffminimierung erreicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein zweiter mineralischer Rohstoff in den Vorwärmer aufgegeben, wobei als zweiter mineralischer Rohstoff ein mineralischer Rohstoff ausgewählt wird, der bei der Erwärmung keine oder nur sehr geringe Schadstoffmengen emittiert. Typische Beispiele sind Kalkstein, Schlacke, Hüttensand, Altzementstein oder Sand, welche zusammen beispielswiese mit künstlichen Puzzolanen in Mischungen in der Zementindustrie eingesetzt werden. Dadurch kann mit den weniger kritischen Edukten eine Wärmerückgewinnung erreicht werden und gleichzeitig eine aufwändige Abgasreinigung verhindert werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein zweiter Teil des mineralischen Materials in den Vorwärmer aufgegeben. Der zweite Teil ist so gewählt, dass die dadurch entstehenden Emissionen im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben liegen und so eine Abgasnachbehandlung vermieden wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Teil des mineralischen Materials, insbesondere des Tones, in einen Vorwärmer eingebracht und im Vorwärmer vorgewärmt und von dort in den Calcinator überführt. Daher treten die Schadstoffe bereits im Vorwärmer aus dem mineralischem Material, insbesondere dem Ton, aus und sind somit in dem aus dem Vorwärmer kommenden Gasstrom. Daher wird das aus dem Vorwärmer kommende Gas wenigstens teilweise in den Calcinator geführt. Der dem aus dem Vorwärmer kommende Gasstrom kann dazu beispielsweise einer Brennkammer zugeführt werden, die mit dem Calcinator verbunden ist. Dadurch gelangen die Schadstoffe ebenfalls wie bei der direkten Einbringung des mineralischen Materials, insbesondere des Tones, in den Calcinator und haben den selben positiven Effekt, insbesondere auch auf die bei der zur Erzeugung der Temperatur benötigten Verbrennung erzeugten Stickoxide.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das aus dem Vorwärmer kommende Gas über einen Materialkühler in den Calcinator geführt. Zwischen dem Materialkühler und dem Calcinator kann weiter zusätzlich eine Brennkammer angeordnet sein. Hierdurch wird die durch das Produkt aus dem Calcinator ausgetragene Wärme zurück in den Prozess geführt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das aus dem Vorwärmer kommende Gas vor Zuführung in eine Brennkammer einer Entstaubungseinrichtung, die beispielsweise als Gewebefilter, keramische Filter oder Elektrofilter ausgeführt ist, zugeführt. Hierdurch wird der Staubanteil im aus dem Vorwärmer kommenden Gas abgetrennt und kann der Anlage an geeigneter Stelle, beispielweise dem Calcinator oder dem Vorwärmer, wieder zugeführt werden. Dadurch wird verhindert, dass der Staubanteil in der Brennkammer auf eine unerwünscht hohe Temperatur erwärmt und somit thermisch deaktiviert wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem aus dem Vorwärmer kommende Gas wenigstens ein Reaktionsmittel zugeführt, bevor das Gas dem Calcinator zugeführt wird. Das Reaktionsmittel kann beispielswiese zur Umwandlung von Schwefelverbindungen dienen, insbesondere zur Umwandlung in Sulfat. Sulfat ist ein in der Zementindustrie gewünschter Zuschlagsstoff, sodass auf diese Weise Schwefelverunreinigungen gewinnbringend genutzt werden können.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Calcinator mit einer Temperatur zwischen 600 °C und 1400 °C, bevorzugt zwischen 600 °C und 1200 °C, weiter bevorzugt zwischen 750 °C und 1050 °C, besonders bevorzugt zwischen 800 °C und 1000 °C betrieben.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem Calcinator ein Brennstoff zugeführt. Der Brennstoff ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend Festbrennstoff, insbesondere Kohlenstaub, Erdgas, Biogas, Wasserstoff, Ammoniak, Synthesegas, Flüssigbrennstoff, insbesondere Öl. Diese Brennstoffe sind hochenergetisch und erlauben eine gute Befeuerung.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden im Calcinator schwefelhaltige Verbindungen aus dem mineralischen Material, insbesondere dem Ton, zu Sulfat oxidiert. Sulfate sind übliche Zusatzstoffe in Zement, sodass auf diese Weise der Schwefel wertbildend gebunden werden kann und für das fertige Produkt einen Mehrwert liefert. Gleichzeitig werden umweltschädliche Emissionen vermieden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mineralischem Material, insbesondere Tonen. Die Vorrichtung weist einen Calcinator auf. Weiter weist die Vorrichtung eine Eduktzuführung auf. Wesentlich ist, dass die Eduktzuführung mineralisches Material, insbesondere Ton, ohne Vorwärmung direkt in den Calcinator einbringt. Damit erfolgt die erste Erwärmung des mineralischen Materials, insbesondere des Tones, erst im Calcinator. Dieses wiederum bewirkt, dass die Schadstoffe, insbesondere Ammoniak, Kohlenwasserstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen eben genau im Calcinator bei der hohen Temperatur des Calcinators freigesetzt werden. Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen werden direkt verbrannt, Ammoniak mit dem bei diesen hohen Temperaturen entstehenden Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Auf diese Weise erfolgt eine direkte Umsetzung der Schadstoffe im Calcinator. Dafür wird auf eine Vorwärmung des Eduktes und damit eine Rückgewinnung von Energie aus dem Abgas verzichtet. Dieses erscheint unlogisch, da es die Effizienz verschlechtert. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dadurch auf eine aufwändige Abgasreinigung verzichtet werden kann, welche ebenfalls einen hohen Energiebedarf hat.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Calcinator direkt und damit ohne einen zwischengeschalteten Vorwärmer mit einer Abgasbehandlung oder einem Abzug verbunden. In dieser Ausführungsform wird der Materialstrom vollständig und ohne Vorwärmung in den Calcinator verbracht. Zusätzlich kann der Abgasstrom, falls eine zusätzliche Behandlung nötig ist, bereits auf die Temperatur des Gasausgangs des Calcinators erfolgen, was die üblicherweise notwendige erneute Erhitzung des Abgases überflüssig macht.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mineralischem Material, insbesondere Tonen, wobei die Vorrichtung einen Calcinator und einen Vorwärmer aufweist. Dieses entspricht dem konventionellen Aufbau. Erfindungsgemäß ist in dem den Vorwärmer verlassenden Gasstrom ein Gasstromteiler angeordnet. Der Gasstromteiler dient dazu, den Gasstrom in einen Rezirkulationsgasstrom und einen Abluftstrom zu teilen. Der Gasstromteiler ist mit einer Rückführungsleitung verbunden. Die Rückführungsleitung dient dazu, den Rezirkulationsgasstrom aufzunehmen. Die Rückführungsleitung ist mit dem Calcinator oder einer Brennkammer oder einem Materialkühler verbunden. Hierdurch werden zwei Effekte genutzt. Zum einen kann im Vorwärmer, wie bisher, die Energie wenigstens teilweise dem Prozess durch das Vorwärmen des thermisch zu behandelnden Materials wieder zugeführt werden. Auf der anderen Seite werden über den Gasteiler, die Schadstoffe wenigstens anteilig in den Calcinator überführt und können da umgesetzt werden. Da eine vollständige Rezirkulation zu einer Anreicherung, beispielsweise des aus der Befeuerung stammenden CO2 führen würde, muss ein Teil des Gasstromes als Abluftstrom auch in die Umgebung abgegeben werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Rückführungsleitung eine Entstaubungseinrichtung auf.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Entstaubungseinrichtung mit einer Staubrückführleitung verbunden. Die Staubrückführleitung weist zwei Enden auf. Das eine Ende ist die Entstaubungseinrichtung verbunden, das andere Ende ist mit dem Calcinator oder dem Vorwärmer verbunden. Dieses schließt auch eine indirekte Verbindung beispielsweise die Verbindung zwischen dem Calcinator und dem Vorwärmer oder eine Materialzuführungsvorrichtung zum Vorwärmer oder Calcinator mit ein. Hierdurch kann der Staub ohne Überhitzung und damit ohne Deaktivierung, beispielsweise in der Brennkammer, dem Produkt zugeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Eduktzuführung eine Eduktstromteilung auf. Die Eduktstromteilung ist mit einer ersten Teileduktstromleitung und einer zweiten Teileduktstromleitung verbunden. Die erste Teileduktstromleitung ist mit dem Calcinator und die zweite Teileduktstromleitung ist mit dem Vorwärmer verbunden. Hierdurch kann eine Mischform der beiden vorgenannten Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Der erste Teileduktstrom wird dadurch direkt dem Calcinator zugeführt, was eine optimale Schadstoffminimierung zur Folge hat. Gleichzeitig kann über den zweiten Teileduktstrom und den Vorwärmer ein Teil der thermischen Energie zurück in den Prozess geführt werden. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Zweiteduktzuführung auf, wobei die Zweiteduktzuführung für die Zuführung eines zweiten mineralischen Rohstoffes ausgebildet ist. Die Zweiteduktzuführung ist mit dem Vorwärmer verbunden und über die Zweiteduktzuführung kann dem Vorwärmer ein zweiter mineralischer Rohstoff zugeführt werden und die Rückführung der thermischen Energie aus dem Abgas des Vorwärmers weiter verbessert werden. Der zweite mineralische Rohstoff ist beispielsweise Kalkstein oder Sand, welcher beim Vorwärmen keine oder nur sehr wenig Schadstoffe abgibt und daher ohne Probleme zur Rückgewinnung der thermischen Energie im Vorwärmer eingesetzt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens einen ersten Temperatursensor auf. Der Temperatursensor ist im Calcinator oder zwischen Calcinator und Vorwärmer angeordnet. Die Vorrichtung weist weiter wenigstens eine Hilfsbrennvorrichtung auf. Die Hilfsbrennvorrichtung dient insbesondere dazu, Temperaturschwankungen auszugleichen und wird daher üblicherweise mit einem einfach zu dosierenden und brennwertkonstantem Brennstoff betrieben, beispielsweise Gas oder Kohlenstaub. Die Hilfsbrennvorrichtung ist in an der Brennkammer, zwischen Brennkammer und Calcinator oder im Calcinator angeordnet. Die Vorrichtung weist eine erste Steuervorrichtung auf. Die erste Steuervorrichtung ist mit dem ersten Temperatursensor und der Hilfsbrennvorrichtung verbunden. Die erste Steuerungsvorrichtung ist zur Steuerung der Hilfsbrennvorrichtung in Abhängigkeit der vom ersten Temperatursensors erfassten Temperatur ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens einen ersten NO _x -Analysator auf. Beispielweise und insbesondere detektiert der NO _X - Analysator die NO _x -Konzentration mittels Infrarotspektroskopie in einer extraktiven Messung. Der NO _x -Analysator ist im Calcinator oder zwischen Calcinator und Vorwärmer oder im Vorwärmer oder nach dem Vorwärmer angeordnet. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Eduktstromteilung und/oder mindestens eine Zweiteduktzuführung und/oder einen Gasstromteiler auf. Die Vorrichtung weist eine erste Steuervorrichtung oder eine zweite Steuervorrichtung auf. Die erste Steuervorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist mit dem ersten NO _x -Analysator und/oder wenigstens einem ersten Temperatursensor und der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler verbunden. Die erste Steuerungsvorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist zur Steuerung der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler in Abhängigkeit der von dem ersten NO _x -Analysator erfassten NO _x -Konzentration unter Berücksichtigung der vorherrschenden Temperaturen ausgebildet. Hierdurch ist eine aktuelle Anpassung an eine schwankende Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und damit an eine schwankende Freisetzung von Schadstoffen im Prozess in einfacher Weise möglich. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens einen ersten Organik-Analysator auf. Ein Organik-Analysator kann beispielsweise ein Flammenionisationsdetektor zur Erfassung der Konzentration von Kohlenwasserstoff und Kohlenwasserstoff-Haltige-Verbindungen sein. Der Organik-Analysator ist im Calcinator oder zwischen Calcinator und Vorwärmer oder im Vorwärmer oder nach dem Vorwärmer angeordnet. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Eduktstromteilung und/oder mindestens eine Zweiteduktzuführung und/oder einen Gasstromteiler auf. Die Vorrichtung weist eine erste Steuervorrichtung oder eine zweite Steuervorrichtung auf. Die erste Steuervorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist mit dem ersten Organik- Analysator und/oder wenigstens einem ersten Temperatursensor und der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler verbunden. Die erste Steuerungsvorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist zur Steuerung der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler in Abhängigkeit der von dem ersten Organik-Analysator erfassten Organik-Konzentration unter Berücksichtigung der vorherrschenden Temperaturen ausgebildet. Hierdurch ist eine aktuelle Anpassung an eine schwankende Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und damit an eine schwankende Freisetzung von Schadstoffen im Prozess in einfacher Weise möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens einen ersten NHs-Analysator auf. Der NHs-Analysators ist im Calcinator oder zwischen Calcinator und Vorwärmer oder im Vorwärmer oder nach dem Vorwärmer angeordnet. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Eduktstromteilung und/oder einen Gasstromteiler auf. Die Vorrichtung weist eine erste Steuervorrichtung oder eine zweite Steuervorrichtung auf. Die erste Steuervorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist mit dem ersten NHs-Analysator und/oder dem Temperatursensor und der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler verbunden. Die erste Steuerungsvorrichtung oder die zweite Steuervorrichtung ist zur Steuerung der Eduktstromteilung und/oder dem Gasstromteiler in Abhängigkeit der von dem ersten NH3- Analysator erfassten NHs-Konzentration und/oder des vom Temperatursensor erfassten Temperaturniveaus ausgebildet.

Die vorgenannten Vorrichtungen sind besonders bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet beziehungswiese das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders bevorzugt auf einer der vorgenannten Vorrichtungen durchgeführt werden.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 2 zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 4 viertes Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist die direkte Eduktzuführung 30 in den Calcinator 10 gezeigt. Die Vorrichtung weist keinen Vorwärmer auf. Das den Calcinator 10 verlassende Gas wird direkt als Abluft abgegeben, eine Eduktvorwärmung und Wärmerückgewinnung im Vorwärmer erfolgt gerade nicht. Das den Calcinator 10 verlassende Produkt wird in einem Materialkühler 20 abgekühlt und verlässt die Vorrichtung über den Produktstrom 40. Gas, beispielsweise Luft, wird über die Gaszufuhr 50 dem Materialkühler 20 zugeführt und von dort vorgewärmt dem Calcinator 10 zugeführt. Der Calcinator 10 weist eine Brennvorrichtung auf, die entweder im Calcinator 10 angeordnet ist oder dem Calcinator 10 vorgelagert ist. Die bei der dortigen Verbrennung entstehenden Stickoxide werden mit dem aus dem Ton stammenden Ammoniak umgesetzt, sodass keine oder nur tolerierbare Emissionen entstehen. Ebenso werden Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoff-haltige- Verbindungen, die aus dem Ton stammen, hierdurch zuverlässig in ausreichendem Maße verbrannt. Der Verzicht auf die Wärmerückgewinnung in einen Vorwärmer wird dadurch ausgeglichen, dass keine zusätzliche Energie für die Abgasreinigung aufgewendet werden muss.

Fig. 2 zeigt eine zweite, alternative Ausführungsform. Hier erfolgt wie üblich die Eduktzuführung 30 zu Vorwärmer 70, indem die Wärme von dem aus dem Calcinator 10 kommenden Gas auf das Edukt übertragen wird. Jedoch kommt es hierbei zur Freisetzung von Ammoniak und/oder Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffhaltige Verbindungen. Um diese zu reduzieren, wird der Gasstrom nach dem Vorwärmer 70 durch einen Gasstromteiler 80 geführt. Ein Teilstrom wird als Abluft 80 abgegeben, ein weiterer Teilstrom wird mit der Gaszufuhr 50 vereint und dem Materialkühler zugeführt und somit über den Materialkühler 20 dem Calcinator 10 zugeführt. Im Calcinator 10 werden dann wieder die durch Verbrennung erzeugten Stickoxide durch aus dem Ton freigesetzten Ammoniak wieder umgesetzt und ebenso Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen verbrannt. Das vorgewärmte Material wird aus dem Vorwärmer 70 in den Calcinator 10 und nach der thermischen Behandlung im Calcinator 10 in den Materialkühler 20 verbracht und verlässt die Vorrichtung als Produktstrom 40.

Die in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsform stellt eine Mischform der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform dar. Die Eduktzuführung 30 erfolgt zu einer Eduktstromteilung 90. Hier wird der Eduktstrom geteilt und eine erste Teileduktstromleitung 31 führt einen unvorgewärmten Teilstrom des Edukts direkt in den Calcinator 10 und eine zweite Teileduktstromleitung 32 führt einen Teilstrom des Edukts in den Vorwärmer 70. Dadurch wird ein Teil erst im Calcinator 10 erwärmt, sodass sich die hier freigesetzten Stoffe, insbesondere Ammoniak sowie Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen, direkt im Calcinator 10 umsetzen lassen. Der andere Teilstrom kann im Vorwärmer 70 ein Teil der Wärme des Gasstromes aus dem Calcinator 10 zurückgewinnen. Dadurch entweichen aber auch die ungewünschten Stoffe bei der Erwärmung im Vorwärmer 70. Diese werden teilweise durch die Aufteilung im Gasstromteiler 80 in den Calcinator zurückgeführt und können dort unschädlich gemacht werden. Diese dritte Ausführungsform hat den Vorteil, dass über zwei Einstellmöglichkeiten (Eduktstromteilung 90 und Gasstromteiler 80) eine Anpassung vorgenommen werden kann. Dieses kann sinnvoll sein, um beispielsweise schwankende Emissionen durch Unterschiede im Ton auszugleichen. Das vorgewärmte Material wird aus dem Vorwärmer 70 in den Calcinator 10 zugeführt und dort mit dem ersten Teileduktstrom vereint. Nach der thermischen Behandlung im Calcinator 10 wird das Material in den Materialkühler 20 verbracht und verlässt die Vorrichtung als Produktstrom 40.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, welche sich von der dritten Ausführungsform insbesondere dadurch unterscheidet, dass diese vierte Ausführungsform eine Steuervorrichtung 100 aufweist, die mit drei Temperatursensoren 110 verbunden ist, wobei ein Temperatursensor 110 im Calcinator 10, ein Temperatursensor zwischen Calcinator 10 und Vorwärmer 70 und ein weiterer Temperatursensor 1 10 im Calcinator angeordnet ist. Natürlich können auch weitere Temperatursensoren 110 vorhanden sein. Zusätzlich weist die Vorrichtung einen NO _x -Analysator 120 auf, der den NO _x -Gehalt im Abgas des Vorwärmers 70 erfasst, sowie einen NHs-Analysator 122, der dem NHs-Gehalt im Abgas des Vorwärmers 70. Die Steuervorrichtung 100 kann insbesondere in Abhängigkeit der vom NO _x -Analysator 120 erfassten NO _x -Konzentration und der vom NHs-Analysator 122 erfassten NHs-Konzentration eine Steuerung der Eduktstromteilung 90 und/oder des Gasstromteilers 80 vornehmen. Dadurch kann beispielsweise mehr Edukt direkt in den Calcinator 10 eingebracht werden, wenn die NO _x -Konzentration steigt oder mehr Edukt in den Vorwärmer 70 eingebracht werden, um bei niedrigen NO _X - Konzentrationen mehr Energie zurückzugewinnen. Ebenso kann bei hohen NO _X - Konzentrationen der Anteil der Rückführung im Gasstromteiler erhöht werden.

Zusätzlich zeigt die vierte Ausführungsform eine gesonderte Brennkammer 130, in der zum Beispiel und insbesondere Ersatzbrennstoffe, zum Beispiel Biomasse, verbrannt werden kann. In diesem Fall weist der Calcinator 10 bevorzugt eine (hier nicht gezeigte) Hilfsbrennvorrichtung auf, welche vorzugsweise ebenfalls über die Steuervorrichtung 100 geregelt wird. Über die Temperatursensoren 110 können aus Brennwertschwankungen des Ersatzbrennstoffes resultierende Temperaturschwankungen erfasst werden und über die Hilfsbrennvorrichtung entsprechend kompensiert werden.

Bezugszeichen

10 Calcinator

20 Materialkühler

30 Eduktzuführung

31 erste Teileduktstromleitung

32 erste Teileduktstromleitung

40 Produktstrom

50 Gaszufuhr

60 Abluft

70 Vorwärmer

80 Gasstromteiler 90 Eduktstromteilung

100 Steuervorrichtung

110 Temperatursensor

120 NOx-Analysator 122 NHs-Analysator

130 Brennkammer