AT17227U1 - Verfahren zur Reinigung eines Rauchgases - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Reinigung eines Rauchgases, insbesondere der Zementklinkerherstellung, mit den Schritten: Leiten des Rauchgases in alternierender Richtung durch eine Reinigungsstufe (12), in welcher das Rauchgas einen ersten Kanal (14) mit einem ersten Regenerator (17), einen Verbindungsraum (16) und einen zweiten Kanal (15) mit einem zweiten Regenerator (18) durchströmt, Zuführen des zu reinigenden Rauchgases in einen Rekuperator (30), mit welchem Wärme von dem gereinigten Rauchgas auf das zu reinigende Rauchgas übertragen wird. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine zur Herstellung von Zementklinker.

Description

Beschreibung

[0001] Verfahren zur Reinigung eines Rauchgases, insbesondere der Zementklinkerherstellung, mit den Schritten:

Leiten des Rauchgases in alternierender Richtung durch eine Reinigungsstufe, in welcher das Rauchgas einen ersten Kanal mit einem ersten Regenerator, einen Verbindungsraum und einen zweiten Kanal mit einem zweiten Regenerator durchströmt.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit den Schritten:

Brennen von Rohmaterial zu Zementklinker in einem Ofen,

Reinigen von im Ofen entstandenem Rauchgas.

[0003] Schließlich betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend:

einen Ofen zum Brennen von Rohmaterialien zu Zementklinker,

eine Vorwärmstufe zum Vorwärmen der Rohmaterialien mit Rauchgas des Ofens,

einen Klinkerkühler zum Kühlen des Zementklinkers,

eine Reinigungsstufe zum Reinigen des Rauchgases, wobei die Reinigungsstufe einen ersten Kanal mit einem ersten Regenerator, einen Verbindungsraum und einen zweiten Kanal mit einem zweiten Regenerator aufweist.

[0004] Bei der Zementklinkerherstellung werden in Drehrohröfen die Rohstoffe, welche für die Zementklinkerbildung erforderlich sind, auf Temperaturen von 1350°C bis 1700°C aufgeheizt. Die Rohstoffe werden üblicherweise in einem Vorwärmturm bestehend aus mehreren hintereinander angeordneten Zyklonen vorgewärmt, bevor sie in den Drehrohrofen gelangen. Die Rauchgase durchströmen den Produktionsprozess im Gegenstrom zum Materialfluss.

[0005] Wie in der US 2009/130011 A1 beschrieben wird, werden die Rauchgase nach dem Verlassen der letzten Zyklonstufe einer regenerativen Abgasreinigung zugeführt. Bei der Entstickung wird mit sogenannten SCR (selective catalytic reduction)-Katalysatoren durch Zugabe von Ammoniak bzw. Ammoniak abgebenden Verbindungen, wie z.B. Ammoniak-Wasser oder Harnstoff, bei optimaler Betriebstemperatur eine Spaltung der Stickoxide NOx in den Abgasen in umweltneutralen Luftstickstoff N2 und Wasser H.O erreicht. Vor der katalytischen Reduktion müssen die Rauchgase auf die notwendige Reaktionstemperatur des Katalysators erwärmt werden. Bei der regenerativen Rauchgasreinigung wird das Rauchgas in alternierender Richtung durch zwei (oder mehr) Kanäle geleitet, in denen jeweils ein Regenerator angeordnet ist. Zwischen den Kanälen ist ein Kopfraum ausgebildet. Je nach Strömungsrichtung der Rauchgase dient der eine Regenerator zum Aufwärmen der Rauchgase vor dem Katalysator und der andere Regenerator zum Rückgewinnen der Wärme der gereinigten Rauchgase. Durch Umschalten der Strömungsrichtung werden die Funktionen der Regeneratoren vertauscht. Somit kann ein quasikontinuierlicher Betrieb ermöglicht werden. Die Wärmeverschiebung von den gereinigten Rauchgasen auf die zu reinigenden Rauchgase in unterschiedlichen Takten geht mit Verlusten einher. Bei der Reinigungsanlage der US 2009/130011 A1 sind deshalb Brenner in dem Kopfraum vorgesehen, mit denen die Verluste ausgeglichen werden.

[0006] Bei dem Verfahren der AT 507 773 werden die Verluste der Wärmeverschiebung des Wärmeaustauschs hingegen durch regenerative thermische Nachverbrennung des Kohlenstoffmonoxids und der gasförmigen organischen Stoffe in den Abgasen ausgeglichen. Bei der regenerativen thermischen Nachverbrennung werden Verbrennungstemperaturen im Bereich von ca. 750°C bis 900°C vorgesehen.

[0007] In der DE 10 2014 106387 wird eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens beschrieben. Bei diesem Stand der Technik wurde das Problem erkannt, dass die Temperatur des Rauchgases auf der Rohgasseite beträchtlichen Schwankungen unterliegen kann. Solche Schwankungen können beispielsweise durch unterschiedliche Betriebszustände bei der Zementklinkerherstellung hervorgerufen werden. Nachteiligerweise können die Veränderungen in der Temperatur der

Rohgase dazu führen, dass der Reaktionstemperaturbereich des Katalysators über- bzw. unterschritten wird. Die Überschreitung der Reaktionstemperatur des Katalysators kann Schäden an der Katalysatoroberfläche verursachen, wodurch die Aktivität des Katalysators stark eingeschränkt wird. Andererseits kann eine Unterschreitung des Temperaturfensters am Katalysator zur Folge haben, dass am Katalysator Ablagerungen, beispielsweise von Ammoniumhydrogensulfat, auftreten. Zur Lösung dieses Problems wurde in der DE 10 2014 106387 vorgeschlagen, dass der Reaktionstemperaturbereich des Katalysators durch Heizen und/oder Kühlen der Rauchgase eingehalten wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird außerhalb der Kanäle ein Wärmetauscher angeordnet, mit welchem ein Absinken in der Temperatur der Rauchgase kompensiert werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass das Aufheizen der Rauchgase mit einem eigens bereitgestellten Wärmeträgerfluid einen enormen Energiebedarf mit sich bringt, der diese Ausführung unwirtschaftlich macht.

[0008] Aus dem EP 2 545 337 B1 ist weiters eine Zementklinkeranlage bekannt, bei welcher gekühltes Rauchgas einer andersartigen SCR-Anlage zur katalytischen Entstickung zugeführt wird. Dafür muss es auf mindestens 230°C-270°C erwärmt werden. Deshalb wird es zunächst einem Rekuperator zugeführt, dem im Gegenstrom entsticktes, aus der SCR-Anlage austretendes Rauchgas zugeführt wird, so dass Wärme von dem entstickten Rauchgas (Reingas) auf das zu entstickende Rauchgas (Rohgas) übertragen wird. Das aus dem Rekuperator austretende, zu entstickende Rauchgas wird einem weiteren Wärmetauscher zugeführt, um es weiter zu erwärmen. Die zum Erwärmen des Rauchgases notwendige Wärme wird diesem Wärmetauscher über ein Thermo6öl als Wärmeträgerfluid zugeführt, welches in einem anderen Wärmetauscher mit beim Verbrennungsprozess im Ofen entstehender Wärme, beispielsweise von dem erhitzten Kühlmittel für den Klinkerkühler, erhitzt worden ist. Bei dieser SCR-Anlage sind jedoch keine Regeneratoren vorgesehen, mit denen ein getakteter Betrieb ermöglicht würde.

[0009] Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu beheben bzw. zu lindern. Demnach setzt sich die Erfindung insbesondere zum Ziel, die nachteiligen Auswirkungen niedriger Eintrittstemperaturen des Rauchgases in die Reinigungsstufe mit möglichst geringem Energieaufwand zu reduzieren bzw. zu eliminieren.

[0010] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten von Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit den Schritten von Anspruch 10 und eine Anlage mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch den Schritt:

Zuführen des zu reinigenden Rauchgases vor der Reinigungsstufe in einen Rekuperator, mit welchem Wärme von dem gereinigten Rauchgas nach der Reinigungsstufe auf das zu reinigende Rauchgas vor der Reinigungsstufe übertragen wird.

[0012] Somit wird das zu reinigende Rauchgas („Rohgas“) beim Durchströmen des Rekuperators mit der Wärme des gereinigten Rauchgases („Reingas“) vorgewärmt. In der ersten Betriebsstellung strömt das Rauchgas vom ersten Kanal über den Verbindungsraum in den zweiten Kanal. Ist die Eintrittstemperatur des Rauchgases in die Reinigungsstufe zu niedrig, können Gasbestandteile, wie Ammoniak (NH3) oder organische Stoffe, am ersten Regenerator im ersten Kanal kondensieren. Wird die Strömungsrichtung des Rauchgases in der zweiten Betriebsstellung umgekehrt, können diese Gasbestandteile vom ersten Regenerator im ersten Kanal desorbiert werden und gelangen über den Kamin in die Umwelt. Dasselbe Verhalten können aus dem Rauchgas gebildete Salze, wie Ammoniumsulfat oder Ammoniumchlorid, zeigen. Durch Anheben der Temperatur des Rauchgases beim Eintritt in die Reinigungsstufe werden diese nachteiligen Auswirkungen wesentlich reduziert bzw. vermieden. Da der Rekuperator die Wärme des Reingases zum Vorwärmen des Rohgases nutzt, kann die optimale Eintrittstemperatur in die Reinigungsstufe auf energieeffiziente Weise eingestellt werden. Somit verbindet die erfindungsgemäße Reinigungsstufe die Vorteile der zyklisch in alternierender Richtung durchströmten Regeneratoren mit der Vorwärmung über den Rekuperator.

[0013] Bei einer ersten Ausführungsform wird als Rekuperator ein Wärmetauscher, insbesondere ein Plattenwärmetauscher, verwendet, in welchem das zu reinigenden Rauchgas und das gereinigte Rauchgas in benachbarten Wärmeaustauschkanälen geführt werden. Bei dieser Ausführung werden das zu reinigende und das gereinigte Rauchgas in getrennten Wärmeaustauschkanälen geführt, wobei die Wärme des gereinigten Rauchgases über eine Trennwand auf das zu reinigende Rauchgas übertragen wird. Somit ist bei dieser Ausführung ein direkter Wärmeübertrag vom gereinigten Rauchgas auf das zu reinigende Rauchgas vorgesehen. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass die Investitionskosten niedrig und der Wartungsaufwand gering sind. Weiters ist die Reinigung einfach und besondere Genehmigungen für ein eigenes Wärmeaustauschmedium sind nicht erforderlich. Weiters ist die Brandgefahr gebannt.

[0014] Besonders günstig ist eine Ausführung als Plattenwärmetauscher, bei welchem die Wärmeaustauschkanäle durch plattenförmige Trennwände voneinander getrennt sind.

[0015] Hinsichtlich einer besonders einfachen Bauweise ist es günstig, wenn das zu reinigenden Rauchgas und das gereinigte Rauchgas in den Wärmeaustauschkanälen des Wärmetauschers im Gegenstrom geführt werden. Somit strömt das zu reinigende Rauchgas in die eine Richtung und das gereinigte Rauchgas in die entgegengesetzte Richtung durch die Wärmeaustauschkanäle des Rekuperators.

[0016] Bei einer zweiten Ausführungsform weist der Rekuperator einen ersten Wärmetauscher vor dem ersten Kanal und einen zweiten Wärmetauscher nach dem zweiten Kanal auf, wobei der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher über eine Zirkulationsleitung für ein Wärmeträgerfluid, beispielsweise Wasser, miteinander verbunden sind. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass die Auslegung der Wärmetauscher weitgehend unabhängig von der später eingestellten Temperatur ist. Dazu ist die Temperatureinstellung variabel. Weiters können andere Wärmequellen eingekoppelt werden und es kann Wärme an eine Wärmesenke ausgeschleust werden.

Die Vorteile des vorgeschalteten Rekuperators können bei verschiedenen Ausführungen der regenerativen Reinigungstufe genutzt werden.

[0017] Bei einer ersten Ausführungsvariante wird mit der Reinigungsstufe eine regenerative thermischen Oxidation, insbesondere von organischen Verbindungen und/oder Kohlenmonoxid, des Rauchgases durchgeführt. Bei dieser Ausführung wird das zu reinigende Rauchgas zuerst in dem Rekuperator mit der Abwärme des gereinigten Rauchgases erwärmt. In einer ersten Betriebsstellung wird das Rauchgas mit Hilfe des ersten Regenerators im ersten Kanal erwärmt, wobei der erste Regenerator entsprechend abgekühlt wird. Das erwärmte Rauchgas strömt danach in den Verbindungsraum, welcher bei dieser Ausführung als Oxidationszone ausgebildet ist, in der Bestandteile des Rauchgases, insbesondere die organischen Verbindungen und/oder Kohlenmonoxid, bei Temperaturen vorzugsweise von zumindest 750 °C (Grad Celsius), insbesondere von 800°C bis 1200°C, oxidiert werden. Das resultierende, heiße Rauchgas wird anschließend über den zweiten Regenerator geführt, wodurch sich der zweite Regenerator aufheizt und das Rauchgas entsprechend abkühlt. Die Durchströmungsrichtung der Reinigungsstufe wird periodisch umgekehrt. Dieses RTO-Verfahren (Regenerative thermische Oxidation) ist im Stand der Technik seit langem bekannt, wird jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausnutzung der Abwärme des gereinigten Rauchgases für die Vorwärmung der zu reinigenden Rauchgases mit Hilfe des Rekuperators wesentlich emissionsmindernd und vielseitiger gestaltet.

[0018] Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist im ersten Kanal der Reinigungsstufe ein erster Katalysator, insbesondere ein Entstickungskatalysator und/oder ein Oxidationskatalysator, und im zweiten Kanal ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Entstickungskatalysator und/oder ein Oxidationskatalysator, angeordnet. Mit Hilfe des Entstickungskatalysators kann eine SCR („Selektive Katalytische Reduktion“) zum Umsetzen von Stickoxiden NOx in unschädliche Verbindungen durchgeführt werden. Je nach Ausführung können zusätzlich oder alternativ OxidationskataIysatoren vorgesehen sein.

[0019] Bei einer weiteren Ausführungsvariante sind im ersten Kanal zwei erste Regeneratoren und im zweiten Kanal zwei zweite Regeneratoren vorgesehen, wobei der erste Katalysator

zwischen den zwei ersten Regeneratoren und der zweite Katalysator zwischen den zwei zweiten Regeneratoren angeordnet ist. Bei diesem Verfahren kann eine regenerative thermische Oxidation, insbesondere von organischen Verbindungen und/oder Kohlenmonoxid, wie oben beschrieben, mit einer selektiven katalytischen Reduktion des Rauchgases kombiniert werden.

[0020] Um einen Übertrag von Schadstoffen von dem zu reinigenden Rauchgas („Rohgas‘) in das gereinigte Rauchgas („Reingas“) aufgrund niedriger Eintrittstemperaturen in die Reinigungsstufe zu vermeiden, wird das Rauchgas bei einer Ausführungsvariante mit dem Rekuperator auf eine Temperatur von zumindest 150°C, insbesondere von 150°C bis 260°C, aufgewärmt.

[0021] Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Rauchgas mit dem Rekuperator auf eine Temperatur von mehr als 200 °C, insbesondere mehr als 250°C, beispielsweise mehr als 350°C, aufgewärmt. Diese Ausführung kann bei einer kombinierten RTO/SCR dazu genutzt werden, im ersten und im zweiten Kanal nur auf der dem Verbindungsraum zugewandten Seite des ersten bzw. zweiten Katalysators, aber nicht auf der vom Verbindungsraum abgewandten Seite des ersten bzw. zweiten Katalysators einen Regenerator vorzusehen.

[0022] Somit genügt ein Regenerator pro Kanal. Die Vorwärmung der Rauchgase auf die Reaktionstemperatur des ersten Katalysators kann bei dieser Ausführung vollständig mit dem Rekuperator durchgeführt werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Anlagengröße und das Gewicht reduziert werden können. Weiters ist der apparative Aufwand niedrig.

[0023] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker werden zumindest die folgenden Schritte durchgeführt:

Brennen von Rohmaterial zu Zementklinker in einem Ofen,

Reinigen von im Ofen entstandenem Rauchgas mit dem Verfahren wie oben beschrieben.

[0024] Erfindungsgemäß ist weiters eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend: einen Ofen, insbesondere einen Drehrohrofen, zum Brennen von Rohmaterialien zu Zementklinker,

eine Vorwärmstufe, insbesondere mit mehreren Zyklonen, zum Vorwärmen der Rohmaterialien mit Rauchgasen des Ofens,

einen Klinkerkühler zum Kühlen des Zementklinkers,

eine in alternierender Richtung durchströmbare Reinigungsstufe zum Reinigen der Rauchgase, wobei die Reinigungsstufe einen ersten Kanal mit einem ersten Regenerator, einen Verbindungsraum und einen zweiten Kanal mit einem zweiten Regenerator aufweist, und

einen Rekuperator, mit welchem Wärme von dem gereinigten Rauchgas (in Strömungsrichtung gesehen) nach der Reinigungsstufe auf das zu reinigende Rauchgas (in Strömungsrichtung gesehen) vor der Reinigungsstufe übertragen wird.

[0025] Vorzugsweise sind Ventile vorgesehen, mit denen die Durchströmungsrichtung der Reinigungsstufe umgekehrt werden kann.

[0026] Bevorzugt sind der erste und zweite Kanal im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Weiters ist es günstig, wenn der Verbindungsraum als Kopfraum ausgebildet ist, der in einem von 0 und 180 Grad verschiedenen Winkel, insbesondere im Wesentlichen im rechten Winkel, zum ersten und zweiten Kanal angeordnet ist. Dadurch sind Rohgaseintritt und Reingasaustritt in räumlicher Nähe zueinander angeordnet. Bevorzugt sind der erste und der zweite Kanal im Wesentlichen vertikal und der Kopfraum im Wesentlichen horizontal angeordnet. Je nach Ausführung kann auch ein dritter, insbesondere auch ein vierter und ein fünfter, Kanal vorgesehen sein, welcher über den Verbindungsraum mit dem ersten und dem zweiten Kanal verbunden ist.

[0027] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.

[0028] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker, bei welcher das Rauchgas durch eine regenerative Reinigungsstufe geführt wird, wobei das zu reinigende Rauchgas mit Hilfe eines Rekuperators mit der Wärme des gereinigten Rauchgases vorgewärmt wird.

[0029] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zementklinkeranlage.

[0030] Fig. 3 zeigt im Detail die Reinigungsstufe der Anlage gemäß Fig. 1, wobei in jedem Kanal ein Entstickungskatalysator für eine selektive katalytische Entstickung vorgesehen ist.

[0031] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante wie bei Fig. 2, wobei die Reinigungsstufe eine selektive katalytische Entstickung und eine regenerative thermische Oxidation (RTO) des Rauchgases bewirkt.

[0032] Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante der Reinigungsstufe, bei welcher jeweils ein Oxidationskatalysator pro Kanal der Reinigungsstufe vorgesehen ist.

[0033] Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei welcher in jedem Kanal der Reinigungsstufe ein Entstickungs- und ein Oxidationskatalysator vorgesehen sind.

[0034] Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei welcher die Reinigungsstufe eine regenerative thermische Oxidation (RTO) des Rauchgases bewirkt, wobei der Rekuperator einen ersten Wärmetauscher auf der Rohgasseite und einen zweiten Wärmetauscher auf der Reingasseite aufweist und ein Wärmeträgerfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zirkuliert.

[0035] Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsvariante, bei welcher die Abwärme des gereinigten Rauchgases in einer Wärmesenke genutzt wird.

[0036] In Fig. 1 ist schematisch eine Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmaterial in Form von Rohmehl gezeigt. Die Anlage 1 weist einen (Drehrohr-)Ofen 2 auf. Der Drehrohrofen 2 ist einerseits mit einem Klinkerkühler 3 und andererseits mit einer Vorwärmstufe 4 verbunden. Die Vorwärmstufe 4 weist mehrere Zyklone 5 auf, mit welchen das Rohmaterial vorgewärmt wird. Zu diesem Zweck wird das Rohmaterial über eine Materialaufgabe in den obersten Zyklon 5 der Vorwärmstufe 2 aufgegeben. Das vorgewärmte Rohmaterial gelangt in den Drehrohrofen 2, in welchem das Rohmaterial zur Herstellung des Zementklinkers gebrannt wird. Die bei der Verbrennung entstehenden Ofenabgase bzw. Rauchgase werden gegen den Strom des Rohmaterials durch die Vorwärmstufe 4 geführt. Weiters kann die Anlage 1 einen Calzinator (nicht eingezeichnet) aufweisen. Nach der Vorwärmstufe 4 können die Rauchgase über eine Steigleitung 6 („Down Comer Duct“) in eine Rohmühle 7 geführt werden, in welcher das Rohmaterial vermahlen und mit Hilfe der Rauchgase getrocknet werden kann. Das entstehende Rohmehl kann einem Silo zugeführt werden, welches mit der Materialaufgabe für die Vorwärmstufe verbunden ist. Alternativ können die Rauchgase nach der Vorwärmstufe 4 in einer Kühleinrichtung 8, wie zum Beispiel einem Verdampfungskühler, abgekühlt werden. Anschließend werden die Rauchgase in einem Ofenfilter 9 entstaubt. Im Ofenfilter 9 abgeschiedener Filterstaub kann in das Silo geleitet werden. Aus dem Drehrohrofen 2 wird Klinker abgeführt, welcher in dem Klinkerkühler 3 insbesondere mit Luft gekühlt wird. Ein Teil des Luftstroms verlässt den Kühler 3 als Abluft.

[0037] Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist die Anlage 1 zudem eine Bypassleitung 10 auf, mit welcher ein Teil des aus dem Drehrohrofen 2 austretenden Rauchgases unter Umgehung der Vorwärmstufe 4 abgeleitet wird. Das Bypassgas wird in einen Bypassfilter 11 geführt, mit welchem die Bypassgase entstaubt werden.

[0038] Auf diese Weise können insbesondere am Staub gebundene Chloride entfernt werden.

[0039] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist zudem eine Reinigungsstufe 12 zum Reinigen der Rauchgase zwischen der Entstaubung im Ofenfilter 9 und der Abgabe an die Umwelt über einen Kamin 13 vorgesehen. Die Reinigungsstufe 12 in der Variante der Fig. 1 ist im Detail in Fig. 3 ersichtlich.

[0040] Demnach weist die Reinigungsstufe 12 in der gezeigten Ausführung einen ersten Kanal 14, einen zweiten Kanal 15 und einen (hier als Kopfraum ausgebildeten) Verbindungsraum 16 zwischen dem ersten Kanal 14 und dem zweiten Kanal 15 auf. Es kann aber auch zumindest ein weiterer Kanal vorgesehen sein. In der gezeigten Ausführung ist der Verbindungsraum 16 im Wesentlichen im rechten Winkel zum ersten Kanal 14 und zum zweiten Kanal 15 angeordnet.

[0041] Im ersten Kanal 14 ist ein erster Regenerator 17 und im zweiten Kanal 15 ist ein zweiter Regenerator 18 angeordnet. Zudem ist im ersten Kanal 14 ein erster Katalysator 19 und im zweiten Kanal 15 ist ein zweiter Katalysator 20 angeordnet. Die Reinigungsstufe 12 weist zudem Ventile 21 auf, mit denen die Durchströmungsrichtung der Reinigungsstufe 12 umgekehrt werden kann. In der gezeigten Betriebsstellung werden die Rauchgase A dem ersten Kanal 14 zugeführt und nach der Reinigung vom zweiten Kanal 15 abgeleitet. Durch Umstellen der Ventile 21 können die Rauchgase A zuerst dem zweiten Kanal 15 zugeführt und nach der Reinigung vom ersten Kanal 14 abgeleitet werden. Somit durchströmen die Rauchgase A die Reinigungsstufe 12 in alternierender Richtung.

[0042] Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf die gezeigte erste Betriebsstellung, in welcher der erste Regenerator 17 zum Erwärmen der Rauchgase A vor dem Reinigen der Rauchgase und der zweite Regenerator 18 zum Rückgewinnen von Wärme der gereinigten Rauchgase ausgebildet ist.

[0043] Darüber hinaus ist bei der Ausführung der Fig. 1 (ebenso wie bei den Fig. 3, 5 und 6) eine Ausgleichsstufe 24 zum Ausgleichen der beim Rückgewinnen der Wärme der gereinigten Rauchgase unvermeidlichen Verluste vorgesehen. Die Ausgleichsstufe 24 weist eine Einrichtung 25 zum Einleiten eines Gasstromes der Zementklinkerherstellung mit einer Temperatur oberhalb der Reaktionstemperatur der Katalysatoren 19, 20 in die Rauchgase innerhalb des Verbindungsraumes 16 zwischen dem ersten 14 und dem zweiten Kanal 15 auf. Bevorzugt ist die Einrichtung 25 als Eindüsgitter ausgebildet, welches sich bevorzugt über den gesamten Querschnitt des Kopfraums 16 erstreckt. Vor dem Einleiten des Gasstroms in den Verbindungsraum 16 wird der Gasstrom mit Hilfe eines Heißgasfilters 26 entstaubt. Als Heißgasfilter 26 kann insbesondere ein Keramikfilter verwendet werden. In der Variante der Fig. 1 wird als Gasstrom die Abluft des Klinkerkühlers 3 verwendet, wobei die Abluft über eine erste Verbindungsleitung 27a von dem Klinkerkühler 3 abgezogen wird.

[0044] Die Reinigungsstufe 12 kann für unterschiedliche Reinigungsaufgaben herangezogen werden.

[0045] In der Variante der Fig. 1 und Fig. 3 sind die Katalysatoren 19, 20 als Entstickungskatalysatoren 28 ausgebildet, um eine SCR („Selektive Katalytische Reduktion“) zum Umsetzen von Stickoxiden NOx in unschädliche Verbindungen vor der Abgabe über den Kamin 13 durchgeführt wird. Wie üblich kann (in Strömungsrichtung gesehen) vor dem SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel, wie Ammoniak, Harnstoff und/oder Ammonium, in die Rauchgase eingebracht werden.

[0046] In der Variante der Fig. 2 und Fig. 4 sind ebenfalls SCR-Entstickungskatalysatoren 28 vorgesehen. Bei dieser Ausführung werden die Verluste beim Rückgewinnen der Wärme mit dem zweiten Regenerator 18 nicht durch Einleiten eines heißen Gasstromes, sondern durch regenerative thermische Oxidation der Kohlenwasserstoffverbindungen und des Kohlenmonoxids des Rauchgases im Verbindungsraum 16 zumindest teilweise ausgeglichen. Hierfür sind zwei erste Regeneratoren 17 im ersten Kanal 14 und zwei zweite Regeneratoren 18 im zweiten Kanal 15 vorgesehen. Der erste Katalysator 19 ist zwischen den zwei ersten Regeneratoren 17 und der zweite Katalysator 20 ist zwischen den zwei zweiten Regeneratoren 18 angeordnet. Somit kann das Rauchgas im Bereich des Verbindungsraumes 16 auf die Verbrennungstemperatur des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffverbindungen, insbesondere auf mehr als 750°C, aufgeheizt werden. In der gezeigten Ausführung ist zudem ein Brenner 35 mit dem Verbindungsraum 16 verbunden.

[0047] Der Brenner 35 wird mit einem fossilen Brennstoff 36, insbesondere Erdgas, betrieben. Werden die Wärmerückgewinnungsverluste durch die regenerative thermische Oxidation der Kohlenwasserstoffverbindungen und des Kohlenmonoxids vollständig ausgeglichen, kann ein autothermer Betrieb der Reinigungsstufe 12 durchgeführt werden, bei dem keine Energie über den Brenner 36 in den Verbindungsraum 16 der Reinigungsstufe 12 zugeführt wird. Der Brenner 36 kann jedoch zur Energiezufuhr beim Hochfahren der Reinigungsstufe 12 oder zur Ergänzung der regenerativen thermischen Oxidation verwendet werden.

[0048] In der Variante der Fig. 5 sind die Katalysatoren 19, 20 als Oxidationskatalysatoren 29 ausgebildet.

[0049] In der Variante der Fig. 6 sind sowohl Entstickungskatalysatoren 28 als auch Oxidationskatalysatoren 29 vorgesehen.

[0050] In der Variante der Fig. 7 bewirkt die Reinigungsstufe 12 eine regenerative thermische Oxidation (RTO) der organischen Stoffe des Rauchgases. Somit sind bei dieser Variante keine Katalysatoren in den Kanälen 14, 15 vorgesehen.

[0051] Bei allen gezeigten Ausführungsvarianten ist ein Rekuperator 30 vorgesehen, welchem das zu reinigende Rauchgas zugeleitet wird.

[0052] Mit Hilfe des Rekuperators 30 wird Wärme von dem gereinigten Rauchgas (nach dem Passieren der Reinigungsstufe 12) auf das zu reinigende Rauchgas (vor dem Passieren der Reinigungsstufe 12) übertragen. Dadurch kann das Rauchgas vor dem ersten Regenerator 17 auf eine Temperatur von 150°C bis 260°C aufgewärmt werden.

[0053] In den Ausführungsvarianten der Fig. 1 bis 6 ist als Rekuperator 30 ein Wärmetauscher, insbesondere ein Plattenwärmetauscher, vorgesehen, in welchem das zu reinigenden Rauchgas und das gereinigte Rauchgas in benachbarten Wärmeaustauschkanälen, insbesondere im Gegenstrom, geführt werden.

[0054] Fig. 7 zeigt eine Ausführungsvariante, bei welcher der Rekuperator 30 einen ersten Wärmetauscher 31 vor dem ersten Kanal 14 und einen zweiten Wärmetauscher 32 nach dem zweiten Kanal 15 aufweist. Der erste Wärmetauscher 31 und der zweite Wärmetauscher 32 sind über eine Zirkulationsleitung 33 miteinander verbunden, in welcher ein Wärmeträgerfluid, beispielsweise Wasser, strömt.

[0055] Fig. 8 zeigt schließlich eine Ausführungsvariante, bei welcher die Abwärme des gereinigten Rauchgases einer Wärmesenke 34 zugeführt wird.

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Claims (11)

Ansprüche

1. Verfahren zur Reinigung eines Rauchgases, insbesondere der Zementklinkerherstellung, mit den Schritten: Leiten des Rauchgases in alternierender Richtung durch eine Reinigungsstufe (12), in welcher das Rauchgas einen ersten Kanal (14) mit einem ersten Regenerator (17), einen Verbindungsraum (16) und einen zweiten Kanal (15) mit einem zweiten Regenerator (18) durchströmt, gekennzeichnet durch Zuführen des zu reinigenden Rauchgases in einen Rekuperator (30), mit welchem Wärme von dem gereinigten Rauchgas auf das zu reinigende Rauchgas übertragen wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rekuperator (30) ein Wärmetauscher, insbesondere ein Plattenwärmetauscher, verwendet wird, in welchem das zu reinigenden Rauchgas und das gereinigte Rauchgas in benachbarten Wärmeaustauschkanälen geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigenden Rauchgas und das gereinigte Rauchgas in den Wärmeaustauschkanälen des Wärmetauschers im Gegenstrom geführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperator einen ersten Wärmetauscher (31) vor dem ersten Kanal (14) und einen zweiten Wärmetauscher (32) nach dem zweiten Kanal (15) aufweist, wobei der erste Wärmetauscher (31) und der zweite Wärmetauscher (32) über eine Zirkulationsleitung (33) für ein Wärmeträgerfluid, beispielsweise Wasser, miteinander verbunden sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Reinigungsstufe (12) eine regenerative thermischen Oxidation, insbesondere von organischen Verbindungen und/oder Kohlenmonoxid, des Rauchgases durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas im ersten Kanal (14) der Reinigungsstufe durch einen ersten Katalysator (19), insbesondere einen Entstickungskatalysator und/oder einen Oxidationskatalysator, und im zweiten Kanal durch einen zweiten Katalysator, insbesondere einen Entstickungskatalysator und/oder einen Oxidationskatalysator, geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas im ersten Kanal durch zwei erste Regeneratoren (17) und im zweiten Kanal durch zwei zweite Regeneratoren (18) geleitet wird, wobei der erste Katalysator (19) zwischen den zwei ersten Regeneratoren (17) und der zweite Katalysator (20) zwischen den zwei zweiten Regeneratoren (18) angeordnet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas mit dem Rekuperator (30) auf eine Temperatur von 150°C bis 260°C aufgewärmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas mit dem Rekuperator (30) auf eine Temperatur von mehr als 200 °C, insbesondere mehr als 250°C, beispielsweise mehr als 350°C, aufgewärmt wird.

10. Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit den Schritten: Brennen von Rohmaterial zu Zementklinker in einem Ofen (2), Reinigen von im Ofen (2) entstandenem Rauchgas mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Anlage zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend: einen Ofen (2) zum Brennen von Rohmaterialien zu Zementklinker, eine Vorwärmstufe (4) zum Vorwärmen der Rohmaterialien mit Rauchgas des Ofens (2), einen Klinkerkühler (3) zum Kühlen des Zementklinkers, eine in alternierender Richtung durchströmbare Reinigungsstufe (12) zum Reinigen des Rauchgases, wobei die Reinigungsstufe (12) einen ersten Kanal (14) mit einem ersten Regenerator (17), einen

Verbindungsraum (16) und einen zweiten Kanal (15) mit einem zweiten Regenerator (18) aufweist,

gekennzeichnet durch

einen Rekuperator (30), mit welchem Wärme von dem gereinigten Rauchgas nach der Reinigungsstufe auf das zu reinigende Rauchgas vor der Reinigungsstufe (12) übertragen wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen