BE1030687B1 - CO2-free production of artificial pozzolans, especially from clays - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage 10 zur thermischen Aktivierung feinkörniger mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung künstlicher Puzzolane, wobei die Anlage 10 eine Trocknungsvorrichtung 20, einen Vorwärmer 30, einen Vorwärmer 30 und eine thermische Behandlungsvorrichtung 40 aufweist, wobei der feinkörnige mineralische Rohstoff aus der Trocknungsvorrichtung 20 über den Vorwärmer 30 zur thermischen Behandlungsvorrichtung 40 geführt wird, wobei ein Gasstrom der thermischen Behandlungsvorrichtung 40 zugeführt und aus der thermischen Behandlungsvorrichtung 40 dem Vorwärmer 30 zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass entlang dem Gasstrom vor der thermischen Behandlungsvorrichtung 40 eine erste Gasstromheizung 50 angeordnet ist.The present invention relates to a system 10 for the thermal activation of fine-grained mineral raw materials for producing artificial pozzolans, the system 10 having a drying device 20, a preheater 30, a preheater 30 and a thermal treatment device 40, the fine-grained mineral raw material being transferred from the drying device 20 the preheater 30 is guided to the thermal treatment device 40, wherein a gas stream is supplied to the thermal treatment device 40 and is fed from the thermal treatment device 40 to the preheater 30, characterized in that a first gas flow heater 50 is arranged along the gas stream in front of the thermal treatment device 40.
Description
CO:-freie Erzeugung von künstlichen Puzzolanen insbesondere aus TonenCO:-free production of artificial pozzolans, especially from clays
Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von künstlichenThe invention relates to a system and a method for producing artificial
Puzzolanen insbesondere aus Tonen unter Vermeidung von fossilen Brennstoffen zur s Senkung von CO2-Emissionen.Pozzolans, especially from clays, avoiding fossil fuels to reduce CO2 emissions.
Im Unterschied zur Klinkerherstellung, bei der aus Kalk beim Brennen große Mengen an CO: freigesetzt werden, ist dies bei der Herstellung künstlicher Puzzolane aus natürlichen Tonen zur Anwendung als Zementersatzstoff nicht der Fall. Hier stammt die 11 Hauptmenge der CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen. Da die Prozesse aber auf gasförmige Brennstoffe, beispielsweise Erdgas, oder feste Brennstoffe, beispielsweiseIn contrast to clinker production, in which large amounts of CO are released from lime when burned, this is not the case when producing artificial pozzolans from natural clays for use as a cement substitute. Here the majority of CO2 emissions come from fossil fuels. However, since the processes rely on gaseous fuels, such as natural gas, or solid fuels, for example
Kohlenstaub, aber auch auf Ersatzbrennstoffe ausgelegt sind, lassen sich die bestehenden Anlagen nicht einfach auf Energie aus Wind oder Sonne umstellen. Um diese Energiequellen nutzen zu können, ist eine radikale Veränderung desCoal dust, but also designed for substitute fuels, the existing systems cannot simply be converted to energy from wind or solar. In order to be able to use these energy sources, a radical change is required
Anlagenaufbaus notwendig.System construction necessary.
Aus der WO 2022 / 115 721 A2 ist ein Energiespeichersystem bekannt.An energy storage system is known from WO 2022/115 721 A2.
Aus der DE 10 2014 102 474 A1 ist ein Heizelement und ein Prozessheizer bekannt.A heating element and a process heater are known from DE 10 2014 102 474 A1.
Aus der DE 10 2021 203 071, DE 10 2021 203 072, DE 10 2021 203 073 und derFrom DE 10 2021 203 071, DE 10 2021 203 072, DE 10 2021 203 073 and the
DE 10 2021 203 074 sind Vorrichtungen und Verfahren zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts bekannt. 23 Aus der DE 10 2020 211 750 A1 ist die Energierückgewinnung bei der Kühlung farboptimierter aktivierter Tone bekannt.DE 10 2021 203 074 discloses devices and methods for the thermal treatment of a mineral starting material. 23 Energy recovery when cooling color-optimized activated clays is known from DE 10 2020 211 750 A1.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage und ein Verfahren bereitzustellen, welches diese neuen regenerativen Energiequellen auch für die Herstellung von künstlichen zo Puzzolanen nutzt, um so die CO2-Emission zu vermeiden.The object of the invention is to provide a system and a method which also uses these new renewable energy sources for the production of artificial pozzolans in order to avoid CO2 emissions.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenenThis task is solved by the system with those specified in claim 1
Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 18 angegebenenFeatures and by the method specified in claim 18
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Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.characteristics. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Die erfindungsgemäße Anlage dient zur thermischen Aktivierung feinkôrnigerThe system according to the invention is used for the thermal activation of fine-grained particles
Mineralischer Rohstoffe und zur Erzeugung künstlicher Puzzolane. Die Anlage weist eine Trocknungsvorrichtung, einen Vorwärmer und eine thermischeMineral raw materials and for the production of artificial pozzolans. The system has a drying device, a preheater and a thermal
Behandlungsvorrichtung auf. Die thermische Behandlungsvorrichtung kann beispielsweise ein Calcinator oder Aktivator sein. Der feinkörnige mineralische Rohstoff wird aus der Trocknungsvorrichtung über den Vorwärmer zur thermischenTreatment device. The thermal treatment device can be, for example, a calciner or activator. The fine-grained mineral raw material is transferred from the drying device via the preheater to the thermal
Behandlungsvorrichtung geführt. Der thermischen Behandlungsvorrichtung wird einTreatment device guided. The thermal treatment device is a
Gasstrom im Gegenstrom zugeführt und aus der thermischen Behandlungsvorrichtung dem Vorwärmer zugeführt. Hierbei können Feststoffstrom und Gasstrom streckenweise bevorzugt auch im Gleichstrom geführt werden und anschließend beispielsweise in einem Zyklon wieder getrennt werden. Solche Anlagen sind aus dem Stand der Technik dem Fachmann bekannt, lediglich beispielhaft wird auf dieGas flow is supplied in countercurrent and supplied from the thermal treatment device to the preheater. In this case, the solid stream and gas stream can preferably also be conducted in cocurrent at some points and then separated again, for example, in a cyclone. Such systems are known to those skilled in the art from the prior art; reference is only given as an example
DE 10 2020 211 750 A1verwiesen.DE 10 2020 211 750 A1referenced.
Erfindungsgemäß ist entlang dem Gasstrom vor der thermischenAccording to the invention, along the gas flow in front of the thermal
Behandlungsvorrichtung eine erste Gasstromheizung angeordnet. Somit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anlage grundlegend von einer Anlage nach dem Stand derTreatment device arranged a first gas flow heater. The system according to the invention therefore differs fundamentally from a system according to the state of the art
Technik. Die Energie wird somit nicht mehr über einen Brenner in der thermischenTechnology. The energy is therefore no longer supplied via a burner in the thermal
Behandlungsvorrichtung erzeugt, sondern durch die erste Gasstromheizung dem der thermischen Behandlungsvorrichtung zugeführten Gasstrom aufgeprägt und über denTreatment device generated, but impressed by the first gas flow heater on the gas flow supplied to the thermal treatment device and via the
Gasstrom in die thermische Behandlungsvorrichtung eingebracht. Dieses ermöglicht nun erstmalig die Verwendung von regenerativen Energien, insbesondere aus Sonne und Wind, zur Herstellung von künstlichen Puzzolanen.Gas stream is introduced into the thermal treatment device. This now makes it possible for the first time to use renewable energies, particularly from sun and wind, to produce artificial pozzolans.
Die erfindungsgemäße Anlage bietet einen weiteren Vorteil. Da keine Verbrennung mehr stattfinden muss, muss der Gasstrom auch keinen Sauerstoff aufweisen. Dadurch zo Ist es auch möglich, mit einer reinen Inertgasatmosphäre oder für eine Farboptimierung mit einer reduzierenden Atmosphäre zu arbeiten. Hierdurch kann eine Farboptimierung bereits bei der Aktivierung in einem einzigen Schritt erfolgen. Wird ein anderes Gas alsThe system according to the invention offers a further advantage. Since combustion no longer needs to take place, the gas stream does not have to contain any oxygen. This makes it possible to work with a pure inert gas atmosphere or with a reducing atmosphere for color optimization. This means that color optimization can be carried out in a single step during activation. Will be a different gas than
Luft verwendet, so wird dieses bevorzugt rezirkuliert.If air is used, it is preferably recirculated.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der feinkörnige mineralischeIn a further embodiment of the invention, the fine-grained mineral
Rohstoff ein natürlicher Ton, rein oder als Gemisch, eine tonartige Substanz, einRaw material is a natural clay, pure or as a mixture, a clay-like substance
Zeolith, Altzementstein oder ein Gemisch hieraus.Zeolite, waste cement stone or a mixture thereof.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage wenigstens eineIn a further embodiment of the invention, the system has at least one
Vorrichtung zur Erzeugung von regenerativer Energie auf, insbesondere eineDevice for generating renewable energy, in particular one
Windkraftanlage oder ein Solarfeld. Besonders bevorzugt weist die Anlage wenigstens zwei unterschiedliche Vorrichtung zur Erzeugung von regenerativer Energie, beispielsweise eine Windkraftanlage und ein Solarfeld. Zusätzlich kann die Anlage beispielsweise eine Biogasanlage und eine Gasturbine aufweisen, um in Zeiten ohneWind turbine or a solar field. The system particularly preferably has at least two different devices for generating renewable energy, for example a wind turbine and a solar field. In addition, the system can, for example, have a biogas plant and a gas turbine to operate in times without
Sonne und Wind aus Biogas CO: neutral Strom zu erzeugen. Dieses ermöglich eine höhere Flexibilität auch ohne große Batteriesysteme.Sun and wind from biogas CO: to generate neutral electricity. This enables greater flexibility even without large battery systems.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage wenigstens eine erste Energiespeichervorrichtung auf. Die wenigstens eine ersteIn a further embodiment of the invention, the system has at least one first energy storage device. The at least one first
Energiespeichervorrichtung dient insbesondere zur VergleichmäRigung der regenerativ erzeugten Energie, also beispielsweise als Tag-Nacht-Ausgleich für Solarstrom. Hierbei kann eine große erste Energiespeichervorrichtung vorgesehen sein, welche alle elektrisch betriebenen Anlagenbestandteile zu versorgen ausgebildet ist. Alternativ kann eine Mehrzahl an kleineren Energiespeichervorrichtungen vorgesehen sein, welche jeweils einzelne oder wenige Komponenten der Anlage versorgen. AlsEnergy storage device is used in particular to equalize the energy generated from renewable sources, for example as a day-night balance for solar power. Here, a large first energy storage device can be provided, which is designed to supply all electrically operated system components. Alternatively, a plurality of smaller energy storage devices can be provided, each of which supplies individual or a few components of the system. As
Energiespeichervorrichtungen können alle bekannten elektrischenEnergy storage devices can be all known electrical ones
Energiespeichervorrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise Akkumulatoren undEnergy storage devices are used, for example accumulators and
Kondensatoren, aber auch nicht rein elektrische Speicher, wie zum Beispiel einCapacitors, but also not purely electrical storage, such as a
Pumpspeicherwerk oder auch die Zwischenspeicherung in einem chemischen Produkt, zum Beispiel Wasserstoff (Kombination Elektrolyse/Brennstoffzelle).Pumped storage plant or intermediate storage in a chemical product, for example hydrogen (combination of electrolysis/fuel cell).
Zusätzlich kann die Anlage auch eine Verbindung zum allgemeinen Stromnetz aufweisen. Hierdurch können nicht nur Schwankungen ausgeglichen werden, vielmehr kann auch bei einem Überangebot (und entsprechend geringem oder negativem Preis) auch Strom direkt verwendet werden oder auch in eine Energiespeichervorrichtung gegeben werden.In addition, the system can also have a connection to the general power grid. This not only allows fluctuations to be balanced out, but also in the event of an oversupply (and correspondingly low or negative price), electricity can also be used directly or put into an energy storage device.
4 BE2022/55444 BE2022/5544
Besonders bevorzugt umfasst die Verbindung zwischen der Erzeugung und/oderParticularly preferably, the connection between the generation and/or
Speicherung der regenerativen Energie nicht nur die erste Gasstromheizung, sondern alle Energie benötigenden Bauteile, also zum Beispiel Mühlen, Filter, Förderbänder,Storage of renewable energy not just the first gas-fired heater, but all energy-requiring components, for example mills, filters, conveyor belts,
Kompressoren und dergleichen.compressors and the like.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Gasstromheizung wenigstens eine innere Oberfläche auf. Der Energieeintrag in das Gas erfolgt ausschließlich über die innere Oberfläche. Die innere Oberfläche kann beispielsweise die Oberfläche eines Heizdrahtes sein. Ebenso kann die innere Oberfläche eine metallische Oberfläche sein, welche von der Rückseite elektrisch beheizt wird. Ebenso kann die innere Oberfläche die Oberfläche eines von einem Wärmetauschmedium durchflossenen Körpers, insbesondere eines Rohres sein. Die innere Oberfläche kann auch die Oberfläche eines beheizten Wärmespeichermediums sein, beispielswiese einem Mauerwerk. Eine innere Oberfläche ist somit jede beliebige Oberfläche zu verstehen, die im Inneren der ersten Gasstromheizung angeordnet ist. Das unterscheidet sich grundlegend eben von einem Brenner, bei dem derIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater has at least one inner surface. The energy input into the gas occurs exclusively via the inner surface. The inner surface can be, for example, the surface of a heating wire. Likewise, the inner surface can be a metallic surface which is electrically heated from the back. Likewise, the inner surface can be the surface of a body through which a heat exchange medium flows, in particular a pipe. The inner surface can also be the surface of a heated heat storage medium, for example masonry. An inner surface is therefore any surface that is arranged inside the first gas flow heater. This is fundamentally different from a burner where...
Verbrennungsprozess die Energie im Inneren des Gasstroms und eben nicht über eineThe combustion process uses the energy inside the gas stream and not via one
Oberfläche zur Verfügung stellt.surface provides.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Gasstromheizung einIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater is a
Wärmetauscher. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, wenn die Energie mittelsHeat exchanger. This embodiment is preferred if the energy is generated using
Solarthernie, beispielsweise mittels einer Salzschmelze, gewonnen und bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die thermische Energie ohne Umwandlungsverluste bei einer vorhergehenden Verstromung optimal genutzt werden. Außerdem ist aus entsprechenden solarthermischen Anlagen auch die Zwischenspeicherung des warmenSolar thermal energy, for example using molten salt, is obtained and provided. In this way, the thermal energy can be optimally used without conversion losses during previous electricity generation. In addition, appropriate solar thermal systems can also be used to temporarily store the warm
Wärmetauschmediums bekannt, um insbesondere die Nacht und/oder sonnenfreieHeat exchange medium is known, especially at night and/or in the sun
Tage zu überbrücken.to bridge the days.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Gasstromheizung eine zo elektrische Gasstromheizung. Besonders bevorzugt wird der Gasstrom in nur einemIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater is an electric gas flow heater. The gas stream is particularly preferred in just one
Ringspalt um eine innere Oberfläche, welche elektrisch beheizt wird, geführt. So sind vergleichsweise hohe Temperaturen, die für den Prozess benötigt werden, in einfacherAn annular gap is guided around an inner surface which is electrically heated. This means that the comparatively high temperatures required for the process are easier
Form zu erzielen. Als Beispiel sei ein Heizelement entsprechend derto achieve shape. As an example, a heating element according to the
DE 10 2014 102 474 A1 beispielhaft genannt.DE 10 2014 102 474 A1 mentioned as an example.
9 BE2022/55449 BE2022/5544
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Gasstromheizung alsIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater is as
Rohrbündelheizung ausgeführt. Durch die Ausführung als Rohrbündel kann die innereTube bundle heating carried out. By designing it as a tube bundle, the inner
Oberfläche und damit der Wärmeübertrag gesteigert werden. Gleichzeitig wird durch diesurface and thus the heat transfer can be increased. At the same time, the
Verringerung der Dicke der Gasschicht die Diffusion innerhalb des Gases beschleunigt.Reducing the thickness of the gas layer accelerates the diffusion within the gas.
Weiter wird die äußere Oberfläche, welche eine Wärmeabstrahlung und damit einenNext is the outer surface, which radiates heat and thus a
Wärmeverlust und damit eine Temperaturerniedrigung bewirkt, reduziert.Heat loss and thus a decrease in temperature are reduced.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der erstenIn a further embodiment of the invention is between the first
Gasstromheizung und der thermischen Behandlungsvorrichtung ein Wärmespeicher angeordnet. Der Wärmespeicher kann in einer großen durchströmten Masse bestehen.Gas flow heating and the thermal treatment device have a heat storage arranged. The heat storage can consist of a large mass through which flows.
Beispielsweise kann der Wärmespeicher aus Mauermerk bestehen. DerFor example, the heat storage can consist of wall material. The
Wärmespeicher kann aber auch aus Metall bestehen. Der Wärmespeicher dient insbesondere zu einer Temperaturvergleichmäligung und kann somit zeitlicheHeat storage can also be made of metal. The heat storage serves in particular to equalize the temperature and can therefore be used over time
Schwankungen der erzeugten und damit in den Prozess eingebrachten regenerativenFluctuations in the renewable energy generated and thus introduced into the process
Energie ausgleichen.Balance energy.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der erstenIn a further embodiment of the invention is between the first
Gasstromheizung und der thermischen Behandlungsvorrichtung ein Gas-Gas-Gas flow heating and the thermal treatment device a gas-gas
Wärmetauscher angeordnet. Hierbei wird das ein Primärfluid zwischen der erstenHeat exchanger arranged. This becomes a primary fluid between the first
Gasstromheizung und dem Gas-Gas-Wärmetauscher im Kreis geführt. Dadurch wird beispielsweise Staubeintrag in die erste Gasstromheizung vermeiden werden. Vielmehr kann ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon als Primärfluid verwendet werden, was zusätzlich beispielsweise eine Korrosion an den heißen Stellen der erstenGas flow heating and the gas-gas heat exchanger run in a circle. This will, for example, prevent dust from entering the first gas flow heater. Rather, an inert gas, for example nitrogen or argon, can be used as the primary fluid, which additionally causes corrosion, for example, at the hot spots of the first
Gasstromheizung vermeidet. Besonders bevorzugt ist der Gas-Gas-Wärmetausche alsGas flow heating avoided. Gas-gas heat exchange is particularly preferred
Gegenstromwärmetauscher ausgeführt. Das Primärfluid kann nach der erstenCountercurrent heat exchanger executed. The primary fluid can be used after the first
Gasstromheizung und dem Gas-Gas-Wärmetauscher beispielsweise eine Temperatur von 1400 °C bis 2000 °C aufweisen. zo In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in Gasstromrichtung vor derGas flow heating and the gas-gas heat exchanger, for example, have a temperature of 1400 ° C to 2000 ° C. zo In a further embodiment of the invention, in the gas flow direction in front of the
Trocknungsvorrichtung eine zweite Gasstromheizung angeordnet. Aufgrund der hohenDrying device arranged a second gas flow heater. Due to the high
Verdampfungsenthalpie von Wasser besteht in der Trocknungsvorrichtung ein hoherThe enthalpy of vaporization of water in the drying device is high
Energiebedarf, wobei die Temperatur beispielsweise in einem Bereich unter 400 °C bleiben kann. In anderen Ausführungsformen kann es jedoch vorteilhaft sein, dieEnergy requirement, whereby the temperature can, for example, remain in a range below 400 °C. However, in other embodiments it may be advantageous to
° BE2022/5544° BE2022/5544
Temperatur nach der zweiten Gasstromheizung deutlich heißer zu wählen, sodass diese insbesondere über 9800 °C, beispielsweise bei 1000 °C bis 1200 °C liegt. Durch die höhere Temperatur kann ein kleinerer Gasstrom verwendet werden, wobei durch den Feuchtegehalt und die daraus resultierende Verdampfung der Feststoff in derThe temperature after the second gas flow heating should be chosen to be significantly hotter, so that it is in particular above 9800 ° C, for example at 1000 ° C to 1200 ° C. Due to the higher temperature, a smaller gas stream can be used, with the moisture content and the resulting evaporation causing the solid in the
Trocknungsvorrichtung selber nicht auf diese Temperatur gebracht wird. Da aber derDrying device itself is not brought to this temperature. But there the
Gasstrom die gesamte Energie bereitstellen soll, um beispielsweise eine Verbrennung zu ersetzen und damit einen CO2 Ausstoß zu vermeiden, muss der Gasstrom massenmäßig angepasst sein, um die benötigte Energie transportieren zu können.Gas flow is intended to provide all the energy, for example to replace combustion and thus avoid CO2 emissions, the gas flow must be adjusted in terms of mass in order to be able to transport the required energy.
Daher ist eine gezielte zweite Erwärmung in einer zweiten Gasstromheizung vorteilhaft.Therefore, targeted second heating in a second gas flow heater is advantageous.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage eine dritteIn a further embodiment of the invention, the system has a third
Gasstromheizung auf. Die dritte Gasstromheizung ist gasführend mit der thermischenGas flow heating on. The third gas flow heater is gas-conducting with the thermal one
Behandlungsvorrichtung verbunden. Insbesondere ist die dritte Gasstromheizung stromab zur ersten Gasstromheizung angeordnet. Beispielswiese ist die Gaszuführung aus der ersten Gasstromheizung am Beginn der thermischen Behandlungsvorrichtung angeordnet und die Gaszuführung aus der dritten Gasstromheizung etwa in der Mitte der thermischen Behandlungsvorrichtung. Hierdurch kann zusätzlich thermischeTreatment device connected. In particular, the third gas flow heater is arranged downstream of the first gas flow heater. For example, the gas supply from the first gas flow heater is arranged at the beginning of the thermal treatment device and the gas supply from the third gas flow heater is arranged approximately in the middle of the thermal treatment device. This can result in additional thermal
Energie zur Verfügung gestellt werden, nachdem im ersten Teil die aus der erstenEnergy will be made available after the first part from the first
Gasstromheizung kommenden Gase sich durch die thermische Behandlung abgekühlt haben.The gases coming from the gas flow heater have cooled down due to the thermal treatment.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Gasstromheizung und eine optionale dritte Gasstromheizung zur vollständigen Bereitstellung der in der thermischen Behandlungsvorrichtung benötigten Energie ausgebildet. Die ersteIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater and an optional third gas flow heater are designed to fully provide the energy required in the thermal treatment device. The first
Gasstromheizung dient somit eben nicht nur dazu, einen Teilbetrag zu liefern, sondern es geht gerade darum, dass eben nicht nur ein Verbrennungsprozess durch die ersteGas electricity heating is therefore not just about supplying a partial amount, but it is about not just a combustion process through the first
Gasstromheizung unterstützt wird, sondern die Gasstromheizung im Regelbetrieb den gesamten Energiebedarf zu decken in der Lage ist. Als Alternative kann zusätzlich einGas electricity heating is not supported, but the gas electricity heating is able to cover the entire energy requirement in regular operation. As an alternative, an additional
Heizelement im Inneren der thermischen Behandlungsvorrichtung angeordnet sein. zo Dieses bietet Vor- und Nachteile. Ein Nachteil ist die Möglichkeit der Entstehung vonHeating element may be arranged inside the thermal treatment device. zo This offers advantages and disadvantages. A disadvantage is the possibility of the formation of
Temperaturspitzen bei der Verwendung eines Heizelements in der thermischenTemperature peaks when using a heating element in the thermal
Behandlungsvorrichtung, was wiederum zu einer Deaktivierung des Materials kommen kann, wenn gewissen Temperaturwerte lokal überschritten werden. Die VerwendungTreatment device, which in turn can lead to deactivation of the material if certain temperature values are locally exceeded. The usage
/ BE2022/5544 nur des Gasstroms als Energielieferant führt hingegen zu einem extrem gleichmäßigen/ BE2022/5544 using only the gas stream as an energy supplier, however, leads to an extremely uniform
Temperaturverlauf innerhalb der thermischen Behandlungsvorrichtung.Temperature profile within the thermal treatment device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die thermischeIn a further embodiment of the invention, the thermal
Behandlungsvorrichtung einen Reservebrenner auf. Der Reservebrenner dient beispielsweise dazu, bei einem Ausfall der regenerativen Energie einen Notbetrieb aufrecht erhalten zu können, beispielsweise um die Anlage sicher herunterzufahren oder zur Überbrückung auf Betriebstemperatur zu halten. Der Reservebrenner ist jedoch nicht für den Regel- oder Dauerbetrieb vorgesehen und damit nicht dafür ausgelegt.Treatment device has a reserve burner. The reserve burner is used, for example, to be able to maintain emergency operation in the event of a failure of renewable energy, for example to safely shut down the system or to keep it at operating temperature for bridging purposes. However, the reserve burner is not intended for regular or continuous operation and is therefore not designed for this purpose.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage einen Materialkühler auf. Der Materialkühler dient dazu, das mineralische Material abzukühlen und die thermische Energie auf einen Gasstom zu übertragen. Die thermischeIn a further embodiment of the invention, the system has a material cooler. The material cooler serves to cool the mineral material and transfer the thermal energy to a gas stream. The thermal
Behandlungsvorrichtung ist Feststoff-führend mit dem Materialkühler verbunden. DerThe treatment device is connected to the material cooler to carry solids. The
Materialkühler ist gasführend mit der ersten Gasstromheizung und die ersteMaterial cooler is gas-carrying with the first gas flow heater and the first
Gasstromheizung ist gasführend mit der thermischen Behandlungsvorrichtung verbunden. Hierdurch wird die thermische Energie zurückgewonnen und die für dieGas flow heating is connected to the thermal treatment device in a gas-carrying manner. As a result, the thermal energy is recovered and used for the
Erhitzung in der ersten Gasstromheizung benötigte regenerativ erzeugte Energie reduziert.Heating in the first gas flow heater reduces the amount of energy generated from renewable sources.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage einenIn a further embodiment of the invention, the system has a
Materialvorkühler auf. Der Materialvorkühler ist bevorzugt entlang des Stoffstroms vor dem Materialkühler angeordnet. Der Materialkühler dient insbesondere einer möglichst raschen ersten Abkühlung, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 400 °C und 500 °C. Dieses ist bevorzugt, wenn eine Farboptimierung des Produkts, beispielsweise in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wurde, um eine erneute Oxidation und damit eine neue Verfärbung des Produkts zu vermeiden. Beispielsweise kann einMaterial pre-cooler. The material pre-cooler is preferably arranged along the material flow in front of the material cooler. The material cooler is used in particular for initial cooling as quickly as possible, for example to a temperature between 400 ° C and 500 ° C. This is preferred if color optimization of the product was carried out, for example in a reducing atmosphere, in order to avoid renewed oxidation and thus new discoloration of the product. For example, one can
Materialkühler ein Feststoff-Feststoff-Kühler sein, bei dem die Wärme eben nicht auf zo einen Gasstrom abgegeben wird. Ein entsprechendes Kühlkonzept kann beispielsweise der DE 10 2020 211 750 A1 entnommen werden.Material cooler can be a solid-solid cooler in which the heat is not released into a gas stream. A corresponding cooling concept can be found, for example, in DE 10 2020 211 750 A1.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage einen reduzierendenIn a further embodiment of the invention, the system has a reducing
Reaktor, insbesondere einen reduzierenden Wirbelschichtreaktor, auf. DerReactor, in particular a reducing fluidized bed reactor. The
3 BE2022/5544 reduzierende Reaktor, insbesondere der reduzierende Wirbelschichtreaktor, dient üblicherweise zur Farboptimierung des Produkts unter reduzierenden Bedingungen. Die thermische Behandlungsvorrichtung ist Feststoff-fúhrend mit dem reduzierenden3 BE2022/5544 reducing reactor, in particular the reducing fluidized bed reactor, is usually used to optimize the color of the product under reducing conditions. The thermal treatment device is solid-conducting with the reducing
Wirbelschichtreaktor verbunden und der reduzierende Wirbelschichtreaktor ist Feststoff- führend mit dem Materialkühler verbunden.Fluidized bed reactor connected and the reducing fluidized bed reactor is connected to the material cooler in a solid-carrying manner.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Gasstromheizung oder der der ersten Gasstromheizung nachgelagerten Wärmespeicher mit derIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater or the heat storage downstream of the first gas flow heater is with the
Trocknungsvorrichtung gasführend verbunden. Somit wird ein Teilgasstrom direkt derDrying device connected to carry gas. This means that a partial gas stream becomes directly the
Trocknungsvorrichtung zugeführt.Drying device supplied.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Vorwärmer oder dieIn a further embodiment of the invention, the preheater or the
Trocknungsvorrichtung gasführend mit der ersten Gasstromheizung verbunden. Eine derartige Kreislaufführung ist besonders bevorzugt, wenn nicht mit Luft als Gas gearbeitet wird, sondern insbesondere wenn ein Inertgas oder eine reduzierendeDrying device connected to the first gas flow heater in a gas-carrying manner. Such a circuit is particularly preferred if the gas is not air, but in particular if an inert gas or a reducing gas is used
Atmosphäre verwendet wird. Hierdurch kann das wertvolle Gas wiederverwendet werden.Atmosphere is used. This allows the valuable gas to be reused.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die thermischeIn a further embodiment of the invention, the thermal
Behandlungsvorrichtung ein Oberflächenheizelement auf. Auch wenn dieses das Risiko lokaler Temperaturspitzen mit sich bringen kann, ist es auf diese Weise möglich,Treatment device has a surface heating element. Although this may involve the risk of local temperature spikes, in this way it is possible
Energie aus einer regenerativen Energiequelle direkt in die thermischeEnergy from a renewable energy source directly into the thermal one
Behandlungsvorrichtung einzubringen beziehungsweise Abstrahlungsverluste zu kompensieren und so die Reaktion zu unterstützen und die mittlere Temperatur zu vergleichmäfigen.To introduce the treatment device or to compensate for radiation losses and thus support the reaction and equalize the average temperature.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen demIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Materialkühler und der thermischen Behandlungsvorrichtung angeordnet. Hierdurch kann vergleichswiese kaltes Gas der thermischen Behandlungsvorrichtung zugeführt zo werden und durch Mischung die Temperatur in einfacher und sehr schneller Wiese geregelt werden.Material cooler and the thermal treatment device arranged. In this way, comparatively cold gas can be supplied to the thermal treatment device and the temperature can be regulated easily and very quickly by mixing.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen demIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Materialkühler und der Trocknungsvorrichtung angeordnet. Hierdurch kann die bei derMaterial cooler and the drying device arranged. This allows the
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Materialkühlung entstehende Wärme in einfacher und effizienter Weise für dieHeat generated by material cooling in a simple and efficient manner for the
Trocknung verwendet werden.Drying can be used.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen demIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Materialkühler und der zweiten Gasstromheizung angeordnet. Auch hierdurch kann dieMaterial cooler and the second gas flow heater arranged. This also allows the
Wärme bei der Materialkühlung für die Trocknung verwendet werden.Heat can be used to cool the material for drying.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen demIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Materialkühler und der dritten Gasstromheizung angeordnet.Material cooler and the third gas flow heater arranged.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen derIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Trocknungsvorrichtung und der ersten Gasstromheizung angeordnet. Hierdurch wird der Wasserdampf in das System eingetragen, was wiederum die Wärmekapizität erhöht, was wiederum zu einem geringeren Absinken der Temperatur innerhalb der thermischen Behandlungsvorrichtung führt.Drying device and the first gas flow heater arranged. As a result, the water vapor is introduced into the system, which in turn increases the thermal capacity, which in turn leads to a smaller drop in the temperature within the thermal treatment device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasverbindung zwischen derIn a further embodiment of the invention, a gas connection is between the
Trocknungsvorrichtung und der dritten Gasstromheizung angeordnet. Hierdurch wird der Wasserdampf in das System eingetragen, was wiederum die Wärmekapizität erhöht, was wiederum zu einem geringeren Absinken der Temperatur innerhalb der thermischen Behandlungsvorrichtung führt.Drying device and the third gas flow heater arranged. As a result, the water vapor is introduced into the system, which in turn increases the thermal capacity, which in turn leads to a smaller drop in the temperature within the thermal treatment device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vor der ersten Gasstromheizung ein Staubfilter angeordnet.In a further embodiment of the invention, a dust filter is arranged in front of the first gas flow heater.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur thermischenIn a further aspect, the invention relates to a method for thermal
Aktivierung feinkörniger mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung künstlicher Puzzolane, insbesondere für eine erfindungsgemäße Anlage. Wie nach dem Stand der Technik üblich, wird der Materialstrom über einen Vorwärmer und durch eine thermische zo Behandlungsvorrichtung geführt. Erfindungswesentlich ist, dass der Gasstrom vor derActivation of fine-grained mineral raw materials to produce artificial pozzolans, in particular for a system according to the invention. As is usual in the prior art, the material flow is passed through a preheater and through a thermal treatment device. What is essential to the invention is that the gas stream in front of the
Zuführung zur thermischen Behandlungsvorrichtung in der ersten Gasstromheizung erhitzt wird. Die Energie für den Prozess in der thermischen Behandlungsvorrichtung wird also nicht in der thermischen Behandlungsvorrichtung durch eine Verbrennung erzeugt und bereitgestellt, sondern vor dem Eintritt in die thermischeSupply to the thermal treatment device is heated in the first gas flow heater. The energy for the process in the thermal treatment device is therefore not generated and provided in the thermal treatment device by combustion, but before entering the thermal
Behandlungsvorrichtung dem Gasstrom in der ersten Gasstromheizung aufgeprägt und durch den Gasstrom in die thermische Behandlungsvorrichtung eingebracht. Hierdurch ist es in einfacher Art möglich, vollständig auf regenerativ erzeugte Energie zurückzugreifen und somit eine CO2 Emission für die Energieerzeugung zu vermeiden und so die Herstellung künstlicher Puzzolane klimaneutral zu gestallten.Treatment device is impressed on the gas flow in the first gas flow heater and introduced into the thermal treatment device by the gas flow. This makes it easy to rely entirely on renewable energy and thus avoid CO2 emissions for energy production and thus make the production of artificial pozzolans climate-neutral.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Gasstrom in der erstenIn a further embodiment of the invention, the gas stream is in the first
Gasstromheizung auf 800 °C bis 1800 °C bevorzugt auf 800 °C bis 1600 °C, bevorzugt auf 800 °C bis 1400 °C, bevorzugt auf 800 °C bis 1200 °C, ganz besonders bevorzugt auf 1000 °C bis 1200 °C, erhitzt.Gas stream heating to 800 ° C to 1800 ° C, preferably to 800 ° C to 1600 ° C, preferably to 800 ° C to 1400 ° C, preferably to 800 ° C to 1200 ° C, most preferably to 1000 ° C to 1200 ° C , heated.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als feinkörnige mineralischeIn a further embodiment of the invention, it is used as a fine-grained mineral
Rohstoffe ein natürlicher Ton, rein oder als Gemisch, eine tonartige Substanz, einRaw materials a natural clay, pure or as a mixture, a clay-like substance
Zeolith, Altzementstein oder ein Gemisch ausgewählt.Zeolite, waste cement stone or a mixture selected.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gas in der erstenIn a further embodiment of the invention, the gas in the first
Gasstromheizung über eine innere Oberfläche der ersten Gasstromheizung erhitzt.Gas flow heater heated over an inner surface of the first gas flow heater.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Trocknungsvorrichtung ein weiterer Gasstrom zugeführt. Der weitere Gasstrom wird in einer zweitenIn a further embodiment of the invention, a further gas stream is supplied to the drying device. The further gas stream is in a second
Gasstromheizung erhitzt. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch für dieGas flow heater heated. In this way it can be achieved that also for the
Trocknungsvorrichtung in einfacher Weise ausreichend Energie auf dem richtigenDrying device in a simple manner sufficient energy on the right
Temperaturniveau zur Verfügung steht.temperature level is available.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der thermischenIn a further embodiment of the invention, the thermal
Behandlungsvorrichtung ein Zusatzgasstrom zugeführt. Der Zusatzgasstrom wird in einer dritten Gasstromheizung erhitzt. Dieses ermöglicht die Zuführung eines zweitenAn additional gas stream is supplied to the treatment device. The additional gas stream is heated in a third gas stream heater. This enables the addition of a second one
Gasstromes, beispielsweise in der Mitte der thermischen Behandlungsvorrichtung.Gas stream, for example in the middle of the thermal treatment device.
Dadurch kann dort erneut heiBeres Gas zugeführt und somit gezielt die thermischeThis means that hotter gas can be supplied there again and thus the thermal gas can be supplied in a targeted manner
Aktivierung gesteuert/beeinflusst werden und/oder das Temperaturprofil über die thermische Behandlungsvorrichtung vergleichmäßigt werden.Activation can be controlled/influenced and/or the temperature profile can be evened out via the thermal treatment device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stellen die erste Gasstromheizung und eine optionale dritte Gasstromheizung die gesamte in der thermischenIn a further embodiment of the invention, the first gas flow heater and an optional third gas flow heater provide the entire thermal
Behandlungsvorrichtung benötigten Energie bereit. Hierdurch kann auf ein in der thermischen Behandlungsvorrichtung angeordnetes Heizelement verzichtet werden.Treatment device required energy ready. This makes it possible to dispense with a heating element arranged in the thermal treatment device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei einem Ausfall derIn a further embodiment of the invention, in the event of a failure
Energieversorgung und somit der ersten Gasstromheizung ein Reservebrenner zurEnergy supply and thus a reserve burner for the first gas flow heater
Erzeugung thermischer Energie in der thermischen Behandlungsvorrichtung verwendet.Generation of thermal energy used in the thermal treatment device.
Dadurch können Ausfälle überbrückt oder ein sicheres Herunterfahren gewährleistet werden. Die Verwendung des Reservebrenners ist jedoch nur für solcheThis can bridge outages or ensure a safe shutdown. However, using the reserve burner is only for such
Ausnahmesituationen vorgesehen.Exceptional situations provided.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der aus einem Materialkühler kommende Gasstrom in der ersten Gasstromheizung erhitzt. Hierdurch kann dieIn a further embodiment of the invention, the gas stream coming from a material cooler is heated in the first gas stream heater. This allows the
Abwärme des Materialstroms in effizienter Weise genutzt werden und somit auch derWaste heat from the material flow can be used efficiently and thus also
Energiebedarf der ersten Gasstromheizung reduziert werden.Energy requirements of the first gas flow heater can be reduced.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Regelungsverfahren, wobei die aus der ersten Gasstromheizung austretende Gastemperatur gemessen wird und wobei der der ersten Gasstromheizung zugeführte Gasstrom und die der ersten Gasstromheizung zugeführte elektrische Energie in Abhängigkeit von der gemessenen Gastemperatur geregelt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Regelung derart, dass die zurIn a further aspect, the invention relates to a control method, wherein the gas temperature emerging from the first gas flow heater is measured and wherein the gas flow supplied to the first gas flow heater and the electrical energy supplied to the first gas flow heater are regulated depending on the measured gas temperature. The regulation is particularly preferably carried out in such a way that the
Verfügung stehende elektrische Energie (aus der aktuell erzeugten Energiemenge sowie beispielsweise der Restladung eines Batteriespeichers) berücksichtigt wird.Available electrical energy (from the amount of energy currently generated and, for example, the remaining charge of a battery storage) is taken into account.
Besonders bevorzugt wird zusätzlich auch di der Anlage zugeführte Feststoffmenge inParticular preference is also given to the amount of solids supplied to the system
Abhängigkeit der zur Verfügung stehende elektrische Energie (aus der aktuell erzeugten Energiemenge sowie beispielsweise der Restladung eines Batteriespeichers) geregelt. Sinkt also beispielsweise die Energieproduktion, beispielsweise nachts bei einer Solaranlage oder bei einer Windflaute bei einer Windkraftanlage, so wird dieDependence of the available electrical energy (from the amount of energy currently generated and, for example, the remaining charge of a battery storage system). For example, if energy production falls, for example at night with a solar system or with a lull in the wind with a wind turbine, it will
Auslastung der Anlage entsprechend angepasst zo Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Utilization of the system adjusted accordingly. The system according to the invention is explained in more detail below using the exemplary embodiments shown in the drawings.
Fig. 1 erste beispielhafte AusführungsformFig. 1 first exemplary embodiment
Fig. 2 zweite beispielhafte AusführungsformFig. 2 second exemplary embodiment
Fig. 3 dritte beispielhafte AusführungsformFig. 3 third exemplary embodiment
Fig. 4 vierte beispielhafte AusführungsformFig. 4 fourth exemplary embodiment
Fig. 5 fünfte beispielhafte AusführungsformFig. 5 fifth exemplary embodiment
Fig. 6 sechste beispielhafte AusführungsformFig. 6 sixth exemplary embodiment
Fig. 7 siebente beispielhafte AusführungsformFig. 7 seventh exemplary embodiment
Fig. 8 achte beispielhafte AusführungsformFig. 8 eighth exemplary embodiment
Fig. 9 neunte beispielhafte AusführungsformFig. 9 ninth exemplary embodiment
Fig. 10 zehnte beispielhafte AusführungsformFig. 10 tenth exemplary embodiment
Fig. 11 elftes beispielhafte AusführungsformFig. 11 eleventh exemplary embodiment
Fig. 12 _zwölftes beispielhafte AusführungsformFig. 12 _twelfth exemplary embodiment
Gleiche Bauteile sind im Folgenden mit gleichen Bezugszeichen versehen, um dieThe same components are given the same reference numerals in the following
Vergleichbarkeit über die verschiedenen Ausführungsformen zu vereinfachen.To simplify comparability across the different embodiments.
In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform gezeigt. Die Anlage 10 weist eineA first exemplary embodiment is shown in FIG. Appendix 10 has one
Mühle 110 auf, in der beispielsweise Ton als Ausgangsprodukt, vermahlen wird. Von dort geht der Feststoffstrom in die Trocknungsvorrichtung 20 überführt und dort getrocknet. Von dort wird der Feststoffstrom über den Vorwärmer 30 in die thermischeMill 110, in which, for example, clay is ground as a starting product. From there, the solids stream is transferred to the drying device 20 and dried there. From there the solids stream is transferred to the thermal via the preheater 30
Behandlungsvorrichtung 40 geführt und anschließend in einen Materialkühler 100 geführt. Im Materialkühler 100 wird der der Feststoffstrom mit einem Gasstrom abgekühlt und der Gasstrom dabei aufgewärmt. Der vorgewärmte Gasstrom wird von dem Materialkühler 100 in die erste Gasstromheizung 50 geführt und dort insbesondere elektrisch, auf beispielsweise 1200 °C aufgeheizt. Hierzu wird besonders bevorzugt regenerativ erzeugter Strom, insbesondere aus einem Solar- und Windkraft-Mix verwendet. Hierdurch kann vollständig auf fossile Brennstoffe verzichtet werden und somit die Herstellung künstlicher Puzzolane klimaneutral zu gestalten. Der Gasstrom wird aus der ersten Gasstromheizung 50 in die thermische Behandlungsvorrichtung geführt 40 und stellt dort die für die Behandlung benötigte Energie zur Verfügung.Treatment device 40 guided and then guided into a material cooler 100. In the material cooler 100, the solids stream is cooled with a gas stream and the gas stream is thereby warmed up. The preheated gas stream is led from the material cooler 100 into the first gas stream heater 50 and heated there, in particular electrically, to, for example, 1200 ° C. For this purpose, it is particularly preferred to use electricity generated from renewable sources, in particular from a mix of solar and wind power. This means that fossil fuels can be completely avoided and the production of artificial pozzolans can be made climate-neutral. The gas stream is led from the first gas stream heater 50 into the thermal treatment device 40 and provides the energy required for the treatment there.
Anschließend wird der Gasstrom aus der thermischen Behandlungsvorrichtung 40 in zo den Vorwärmer und aus dem Vorwärmer 30 in die Trocknungsvorrichtung 20 geführt.The gas stream is then led from the thermal treatment device 40 into the preheater and from the preheater 30 into the drying device 20.
Im Folgenden wird nur noch auf die Unterschiede der einzelnen Ausführungsformen eingegangen.Only the differences between the individual embodiments will be discussed below.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der im Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform zusätzlich einen Wärmespeicher 60 zwischen der ersten Gasheizung 50 und der thermischen Behandlungsvorrichtung 40. Beispielsweise kann dieses ein gemauerter Bereich sein. Hierdurch wird eineFig. 2 shows a second embodiment, in which, in contrast to the first embodiment shown in Fig. 1, there is also a heat storage 60 between the first gas heater 50 and the thermal treatment device 40. For example, this can be a brick area. This creates a
TemperaturvergleichmäRigung erreicht, auch wenn beispielsweise der regenerativ erzeugte Strom, welcher für die elektrische Beheizung in der ersten Gasstromheizung 50 verwendet wird, Schwankungen aufweist.Temperature comparison is achieved, even if, for example, the regeneratively generated electricity, which is used for the electrical heating in the first gas flow heater 50, has fluctuations.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt, bei der im Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine zweite Gasstromheizung 70 vorhanden ist, die einen Gasstrom erhitzt, welcher dann in die Trocknungsvorrichtung 20 geführt wird.A third embodiment is shown in FIG.
Hierdurch kann der Energiebedarf über Gasstrommenge und Temperatur gezielt auf die für die Trocknung benötigte Energie angepasst werden. Im Gegenzug wird derThis allows the energy requirement to be specifically adjusted to the energy required for drying via the amount of gas flow and temperature. In return he will
Gasstrom aus dem Vorwärmer 30 verworfen. Alternativ könnet der Gasstrom aus demGas stream from the preheater 30 is discarded. Alternatively, the gas stream can come from the
Vorwärmer 30 auch der zweiten Gasstromheizung 70 zugeführt werden.Preheater 30 can also be supplied to the second gas flow heater 70.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der im Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform eine dritte Gasstromheizung 80 vorhanden ist. Die dritteFig. 4 shows a fourth embodiment, in which, in contrast to the first embodiment shown in Fig. 1, a third gas flow heater 80 is present. The third
Gasstromheizung 80 erhitzt einen Gasstrom, der etwa mittig in die thermischeGas flow heater 80 heats a gas flow that is approximately in the middle of the thermal
Behandlungsvorrichtung 40 zugeführt wird. Da in der thermischenTreatment device 40 is supplied. Since in the thermal
Behandlungsvorrichtung 40 keine direkte interne Beheizung aufweist, wird die für dieTreatment device 40 has no direct internal heating, which is used for the
Feststoff-Umsetzung benötigte Energie aus dem Gasstrom entnommen, der dadurch abkühlt. Durch das Zuführen des Gasstromes aus der dritten Gasstromheizung 80 wird wieder ein heißer Gasstrom zugeführt und somit die Temperatur über die thermischeEnergy required for solid conversion is taken from the gas stream, which then cools down. By supplying the gas stream from the third gas stream heater 80, a hot gas stream is again supplied and thus the temperature is above the thermal one
Behandlungsvorrichtung 40 vergleichmäRigt.Treatment device 40 is evened out.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei der im Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform einen reduzierenden Wirbelschichtreaktor 120, der zwischen der thermischen Behandlungsvorrichtung 40 und dem Materialkühler 100 angeordnet zo ist. In dem reduzierenden Wirbelschichtreaktor 120 wird in einer reduzierendenFig. 5 shows a fifth embodiment, in which, in contrast to the first embodiment shown in Fig. 1, a reducing fluidized bed reactor 120, which is arranged between the thermal treatment device 40 and the material cooler 100. In the reducing fluidized bed reactor 120, in a reducing
Atmosphäre eine Farboptimierung durchgeführt, also beispielsweise in einemAtmosphere color optimization was carried out, for example in one
Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff oder ein Gasgemisch, welches dieseHydrogen, carbon monoxide, hydrocarbon or a gas mixture containing these
Stoffe aufweist oder aus diesen hergestellt ist, aufweisenden Atmosphäre. Hierzu wird dem reduzierenden Wirbelschichtreaktor 120 ein geeignetes Reduktionsmittel entsprechend zugeführt. Durch die Abtrennung des Gasstromes von Materialkühler 100, thermischer Behandlungsvorrichtung 40 und Vorwärmer mit einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre von der reduzierenden Atmosphäre im reduzierendenHas substances or is made from them, having atmosphere. For this purpose, a suitable reducing agent is supplied to the reducing fluidized bed reactor 120 accordingly. By separating the gas stream from material cooler 100, thermal treatment device 40 and preheater with an oxygen-containing atmosphere from the reducing atmosphere in the reducing
Wirbelschichtreaktor 120 kann deutlich an reduzierendem Medium eingespart werden.Fluidized bed reactor 120 can significantly save on reducing medium.
Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform, bei der im Unterschied zum in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsform der Gasstrom nach dem Vorwärmer 30 optional über eine nicht gezeigte Kühlvorrichtung dem Materialkühler 100 zugeführt wird. Dieses ermöglicht den Einsatz einer reduzierenden Atmosphäre in der thermischenFig. 6 shows a sixth embodiment, in which, in contrast to the third embodiment shown in Fig. 3, the gas stream after the preheater 30 is optionally fed to the material cooler 100 via a cooling device, not shown. This enables the use of a reducing atmosphere in the thermal
Behandlungsvorrichtung 40. Um aus dem Ton austretende Gasprodukte abtrennen zu können, weist die Gasverbindung zwischen dem Vorwärmer 30 und dem Materialkühler 100 einen nicht gezeigten Gasstromteiler auf, um einen Teilgasstrom abzutrennen und so eine Anreicherung der dem Ton austretende Gasprodukte zu verhindern.Treatment device 40. In order to be able to separate gas products emerging from the clay, the gas connection between the preheater 30 and the material cooler 100 has a gas flow divider, not shown, in order to separate a partial gas stream and thus prevent enrichment of the gas products emerging from the clay.
Fig. 7 zeigte eine siebente Ausführungsform, bei der im Unterschied zur in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform zusätzliche Gasverbindungen vorhanden sind. VomFig. 7 showed a seventh embodiment, in which, in contrast to the first embodiment shown in Fig. 1, additional gas connections are present. From the
Materialkühler 100 gehen Gasverbindungen zur thermischen Behandlungsvorrichtung 40 und zur Trocknungsvorrichtung 20. Zusätzlich kann warme Luft auch an andererMaterial cooler 100 has gas connections to the thermal treatment device 40 and to the drying device 20. In addition, warm air can also be delivered elsewhere
Stelle der Anlage 10 verwendet werden. Des Weiteren ist auch eine rückführendeLocation of Appendix 10 can be used. Furthermore, there is also a returning one
Gasverbindung von der Trocknungsvorrichtung 20 zum Materialkühler 100 vorhanden.Gas connection from the drying device 20 to the material cooler 100 is present.
Diese zusätzlichen Gasverbindungen sind auch auf die zweite bis sechsteThese additional gas connections are also on the second through sixth
Ausführungsform entsprechend analog anwendbar.Embodiment applicable analogously.
Die in Fig. 8 gezeigte achte Ausführungsform stellt eine Kombination der in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsform und der in Fig. 7 gezeigten siebentenThe eighth embodiment shown in Fig. 8 is a combination of the third embodiment shown in Fig. 3 and the seventh embodiment shown in Fig. 7
Ausführungsform dar. Besonders wesentlich ist bei der achten Ausführungsform dieEmbodiment is particularly important in the eighth embodiment
Gasverbindung vom Vorwärmer 30 zur zweiten Gasstromheizung.Gas connection from the preheater 30 to the second gas flow heater.
Die in Fig. 9 gezeigte neunte Ausführungsform stellt eine Kombination der in Fig. 5 zo gezeigten fünften Ausführungsform und der in Fig. 7 gezeigten siebentenThe ninth embodiment shown in Fig. 9 represents a combination of the fifth embodiment shown in Fig. 5zo and the seventh embodiment shown in Fig. 7
Ausführungsform dar. Besonders wesentlich ist der Materialvorkühler 130. Zu diesem wird ein kalter Materialstrom aus dem Materialkühler 100 geführt, wodurch über einenEmbodiment. The material pre-cooler 130 is particularly important. A cold material stream is led to this from the material cooler 100, whereby via a
Feststoff-Feststoff-Wärmeübergang die Temperatur effizient schnell abgesenkt und eineSolid-solid heat transfer efficiently lowers the temperature quickly and a
Verfärbung verhindert werden kann. Ein entsprechender Materialvorkühler 130 kann beispielsweise der DE 10 2020 211 750 A1 entnommen werden.Discoloration can be prevented. A corresponding material precooler 130 can be found, for example, in DE 10 2020 211 750 A1.
Fig. 10 zeigt eine zehnte Ausführungsform, die sich von der in Fig. 9 gezeigten neuntenFig. 10 shows a tenth embodiment different from the ninth shown in Fig. 9
Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass diese keinen reduzierendenEmbodiment differs in that it does not have a reducing effect
Wirbelschichtreaktor 120 aufweist. Vielmehr erfolgt die Behandlung in der thermischenFluidized bed reactor 120. Rather, the treatment takes place thermally
Behandlungsvorrichtung 40 bereits in einer reduzierenden Atmosphäre, weshalb insbesondere die Gasverbindung von den Trocknungsvorrichtung 20 zumTreatment device 40 is already in a reducing atmosphere, which is why in particular the gas connection from the drying device 20 to the
Materialkühler 100 wichtig ist. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann zusätzlich oder anstelle dieser Gasverbindung eine Gasverbindung zwischen demMaterial cooler 100 is important. In a further alternative embodiment, in addition to or instead of this gas connection, a gas connection between the
Vorwärmer und dem Materialkühler 100 und/oder der ersten Gasstromheizung angeordnet sein, um die reduzierende Atmosphäre im Kreis führen zu können.Preheater and the material cooler 100 and / or the first gas flow heater can be arranged in order to be able to circulate the reducing atmosphere.
Die in Fig. 11 gezeigte elfte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 8 gezeigten achten Ausführungsform durch zusätzliche Gasverbindungen vomThe eleventh embodiment shown in Fig. 11 differs from the eighth embodiment shown in Fig. 8 by additional gas connections
Vorwärmer 30 zur ersten Gasstromheizung 50 sowie von der Trocknungsvorrichtung 20 zu ersten Gasstromheizung 50. Zusätzlich ist eine weitere Gasverbindung zwischen derPreheater 30 to the first gas flow heater 50 and from the drying device 20 to the first gas flow heater 50. In addition, there is a further gas connection between the
Trocknungsvorrichtung 20 und der zweiten Gasstromheizung 70 angeordnet.Drying device 20 and the second gas flow heater 70 are arranged.
Die in Fig. 12 gezeigte zwôlfte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten siebenten Ausführungsform dadurch, dass die erste Gasstromheizung 50 nicht direkt im Gasstrom angeordnet ist, sondern in einem Kreislauf mit einem Gas-The twelfth embodiment shown in FIG. 12 differs from the seventh embodiment shown in FIG. 7 in that the first gas flow heater 50 is not arranged directly in the gas flow, but rather in a circuit with a gas flow.
Gas-Wärmetauscher 140 angeordnet ist, sodass die Heizoberflächen in der erstenGas heat exchanger 140 is arranged so that the heating surfaces are in the first
Gasstromheizung 50 nicht in Kontakt mit Staub oder korrodierenden Gasverbindungen kommen. Hierdurch kann die Lebensdauer der ersten Gasstromheizung verlängert werden. Der Gas-Gas-Wärmetauscher ist besonders bevorzugt alsGas flow heater 50 does not come into contact with dust or corrosive gas compounds. This allows the lifespan of the first gas flow heater to be extended. The gas-gas heat exchanger is particularly preferred
Gegenstromwärmetauscher ausgebildet.Countercurrent heat exchanger designed.
Bezugszeichen zo 10 Anlage 20 TrocknungsvorrichtungReference number zo 10 system 20 drying device
Vorwärmer thermische Behandlungsvorrichtung erste GasstromheizungPreheater thermal treatment device first gas flow heater
60 Wärmespeicher 70 zweite Gasstromheizung 80 dritte Gasstromheizung 100 Materialkühler 110 Mühle 120 reduzierender Wirbelschichtreaktor 130 Materialvorkühler 140 Gas-Gas-Wärmetauscher60 heat storage 70 second gas flow heater 80 third gas flow heater 100 material cooler 110 mill 120 reducing fluidized bed reactor 130 material precooler 140 gas-gas heat exchanger
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Also Published As
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