DE102022115710A1 - Device and method for burning limestone - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Kalzinator vorgeschlagen, bei dem die Energiezufuhr elektrisch über eine Induktionsspule und Suszeptoren im Inneren des Kalzinators erfolgt. Dadurch fallen vor Ort keine CO2-Emissionen, die auf die Energiezufuhr zurückzuführen sind, an. Des Weiteren ist der Kalzinator mit einem gasdichten Einlass für den Kalkstein und einem gasdichten Auslass für den Branntkalk ausgestattet, so dass der bei dem Kalzinierungsvorgang entstehende CO2-Strom in einer Entnahmeleitung abgezogen und einer weiteren Verwendung oder zur Speicherung in geologischen Schichten genutzt werden kann. Im Ergebnis wird bei diesem Kalzinator kein CO2an die Umgebung abgeben.A calciner is proposed in which the energy is supplied electrically via an induction coil and susceptors inside the calciner. This means that there are no CO2 emissions on site that can be attributed to the energy supply. Furthermore, the calciner is equipped with a gas-tight inlet for the limestone and a gas-tight outlet for the quicklime, so that the CO2 stream generated during the calcination process can be withdrawn in an extraction line and used for further use or for storage in geological layers. As a result, this calciner does not release any CO2 into the environment.

Description

Die Herstellung von Brennkalk (CaO) aus Kalkstein (CACO3) ist ein sehr energieintensiver Prozess, der bislang mit hohen Kohlendioxidemissionen verbunden ist.The production of burnt lime (CaO) from limestone (CACO 3 ) is a very energy-intensive process that has so far been associated with high carbon dioxide emissions.

Wenn der Kalzinierungsprozess mit Hilfe fossiler Energie (z. B. Erdgas oder Erdöl) betrieben wird, dann sind diese fossilen Brennstoffe für etwa ein Drittel (ca. 1/3) der anfallenden CO2-Emissionen verantwortlich. Der größere Teil der CO2-Emissionen (ca. 2/3) wird durch die in dem Prozess ablaufende Umwandlung von Kalkstein in Branntkalk frei. Diese Entstehung von Kohlendioxid lässt sich beim Kalzinieren nicht vermeiden. If the calcination process is operated using fossil energy (e.g. natural gas or petroleum), then these fossil fuels are responsible for around a third (approx. 1/3) of the CO2 emissions. The majority of the CO 2 emissions (approx. 2/3) are released through the conversion of limestone into quicklime during the process. This formation of carbon dioxide cannot be avoided during calcination.

Allerdings ist es möglich, den Anteil der CO2-Emissionen, der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in den Brennöfen oder Kalzinatoren anfällt, zu verringern oder sogar ganz zu vermeiden.However, it is possible to reduce or even completely avoid the proportion of CO 2 emissions caused by the combustion of fossil fuels in kilns or calciners.

In den heutigen Kalköfen wird die für den Kalzinierungsprozess erforderliche Wärme durch die Verbrennung von Brennstoffen bereitgestellt. Das dabei entstehende Rauchgas besteht im Wesentlichen aus Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2), Wasserdampf (H2O) und etwas Sauerstoff (O2). Zur Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas sind kostspielige und energieintensive Nachbehandlungsverfahren erforderlich; wie zum Beispiel die Nassabscheidung auf Aminbasis. Obwohl diese Technologie einen hohen technologischen Reifegrad hat, wird sie aufgrund der hohen Kosten nicht oft eingesetzt.In today's lime kilns, the heat required for the calcination process is provided by burning fuel. The resulting flue gas essentially consists of carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), water vapor (H 2 O) and some oxygen (O 2 ). Costly and energy-intensive after-treatment processes are required to separate CO 2 from the flue gas; such as amine-based wet deposition. Although this technology has a high level of technological maturity, it is not widely used due to its high cost.

Daran ändert auch der Einsatz von erneuerbaren Brennstoffen, wie zum Beispiel Biomasse, nichts: Es entsteht ein Rauchgas, das die oben genannten Bestandteile enthält. Um das in dem Rauchgas enthaltene Kohlendioxid abzuscheiden, wird nach wie vor eine Anlage zur CO2-Abscheidung benötigt.The use of renewable fuels, such as biomass, does not change this: a flue gas is produced that contains the above-mentioned components. In order to capture the carbon dioxide contained in the flue gas, a CO 2 capture system is still required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalzinator zum Brennen von Kalk bereitzustellen, der keine KohlendioxidEmissionen verursacht.The invention is based on the object of providing a calciner for burning lime that does not cause any carbon dioxide emissions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kalzinator zur Herstellung von Branntkalk (CaO), umfassend ein Gehäuse, mindestens eine außerhalb oder innerhalb des Gehäuses angeordnete Induktionsspule, eine feuerfeste bzw. hochtemperaturbeständige Auskleidung des Gehäuses, einen gasdichten Einlass für Kalkstein, einen gasdichten Auslass für Branntkalk und mindestens einen im Inneren des Kalzinators angeordneten Suszeptor.This object is achieved according to the invention by a calciner for producing quicklime (CaO), comprising a housing, at least one induction coil arranged outside or inside the housing, a fireproof or high-temperature-resistant lining of the housing, a gas-tight inlet for limestone, a gas-tight outlet for quicklime and at least one susceptor arranged inside the calciner.

Das Gehäuse muss zumindest in einem Bereich, der sich in unmittelbarer Nähe der Induktionsspule(n) befindet, aus einem nicht-ferromagnetischen bzw. einem elektrisch nichtleitenden Material bestehen.The housing must consist of a non-ferromagnetic or electrically non-conductive material, at least in an area that is in the immediate vicinity of the induction coil(s).

Weil das Gehäuse des Kalzinators dort, wo die Induktionsspulen angeordnet sind, aus einem nicht-ferromagnetischen oder einem elektrisch nicht-leitenden Material besteht, findet dort keine nennenswerte Erwärmung des Gehäuses durch die von der oder den Induktionsspulen ausgesandten elektromagnetischen Wellen statt. Vielmehr gelangt die in den elektromagnetischen Wellen vorhandene Energie in das Innere des Gehäuses, bis es die Suszeptoren erreicht. In den Suszeptoren wird diese Energie in Wärme umgewandelt, so dass sich die Suszeptoren erwärmen. Die Wärme entsteht im Inneren des Gehäuses und die Wärmeverluste an die Umgebung werden minimiert.Because the housing of the calciner where the induction coils are arranged is made of a non-ferromagnetic or an electrically non-conductive material, there is no significant heating of the housing by the electromagnetic waves emitted by the induction coil(s). Rather, the energy present in the electromagnetic waves reaches the interior of the housing until it reaches the susceptors. In the susceptors, this energy is converted into heat, so that the susceptors heat up. The heat is generated inside the housing and heat losses to the surroundings are minimized.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die zur Kalzinierung des Kalksteins erforderliche thermische Energie in Form von elektrischer Energie bzw. über elektromagnetische Wellen in das Innere des Kalzinators zu bringen. Der/die dort vorhandenen Suszeptoren wandeln die Energie der elektromagnetischen Wellen in Wärme um und geben diese über Strahlung und/oder Leitung an den im Kalzinator befindlichen Kalkstein ab. Auf diese Weise wird der Kalkstein auf die zum Kalzinieren erforderlichen hohen Temperaturen erhitzt. Die Suszeptoren können im Inneren des Gehäuses inmitten des Kalksteins angeordnet sein. Das ermöglicht, aufgrund der sehr kurzen Abstände zwischen den Suszeptoren (Wärmequelle) und dem aufzuheizenden Kalkstein, eine sehr leistungsfähige Wärmeübertragung. Außerdem werden die Wärmeverluste verringert.According to the invention, the thermal energy required for calcining the limestone is brought into the interior of the calciner in the form of electrical energy or via electromagnetic waves. The susceptors present there convert the energy of the electromagnetic waves into heat and release it via radiation and/or conduction to the limestone in the calciner. In this way, the limestone is heated to the high temperatures required for calcination. The susceptors can be arranged inside the housing in the middle of the limestone. This enables very efficient heat transfer due to the very short distances between the susceptors (heat source) and the limestone to be heated. In addition, heat losses are reduced.

Die mindestens eine Induktionsspule wird in der Regel mit hochfrequenter Wechselspannung beaufschlagt und erzeugt elektromagnetische Wellen, welche die Suszeptoren im Inneren des Kalzinators erreichen. Die Suszeptoren wandeln die Energie der elektromagnetischen Wellen in Wärme um.The at least one induction coil is usually subjected to high-frequency alternating voltage and generates electromagnetic waves that reach the susceptors inside the calciner. The susceptors convert the energy of the electromagnetic waves into heat.

Suszeptoren sind Gegenstände, die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen. Die elektromagnetischen Wellen werden von ihnen in elektrische (Wirbel-)Ströme umgewandelt. Diese Ströme verursachen ohmsche Verluste und werden in Wärme ungesetzt. Das führt letztendlich zu der gewünschten Temperaturerhöhung des Suszeptors und des ihn umgebenden Kalksteins.Susceptors are objects made of an electrically conductive material. They convert the electromagnetic waves into electrical (eddy) currents. These currents cause ohmic losses and are converted into heat. This ultimately leads to the desired increase in temperature of the susceptor and the limestone surrounding it.

Weil der Kalkstein im erfindungsgemäßen Kalzinator mittelbar durch elektrische Energie erhitzt wird, entstehen bei der Erhitzung keine Kohlendioxidemissionen vor Ort. Wenn die eingesetzte elektrische Energie regenerativ erzeugt wurde, dann ist die Erhitzung CO2-frei. Am Ort der Kalzinierung jedenfalls entstehen keine direkten CO2-Emissionen, die aus der Bereitstellung der erforderlichen Energie für das Kalzinieren herrühren.Because the limestone in the calciner according to the invention is heated indirectly by electrical energy, no carbon dioxide emissions are produced on site during the heating. If the electrical energy used was generated regeneratively, then the heating is CO 2 -free. In any case, there are no direct CO 2 emissions at the location of calcination that result from the provision of the energy required for calcination.

Weil der erfindungsgemäße Kalzinator einen gasdichten Einlass für den Kalkstein und einen gasdichten Auslass für Branntkalk aufweist, ist sichergestellt, dass

  • - keine Luft in das Innere des Gehäuses gelangt,
  • - das beim Kalzinieren entstehende Kohlendioxid nicht verunreinigt wird und
  • - das Kohlendioxid nicht unkontrolliert in die Atmosphäre entweichen kann.
Because the calciner according to the invention has a gas-tight inlet for the limestone and a gas-tight outlet for quicklime, it is ensured that
  • - no air gets into the inside of the housing,
  • - the carbon dioxide produced during calcination is not contaminated and
  • - Carbon dioxide cannot escape uncontrollably into the atmosphere.

Das Kohlendioxid wird über eine Entnahmeleitung aus dem Inneren des Kalzinators abgezogen. Es liegt in reiner Form vor, so dass es beispielsweise als Rohstoff für die chemische Industrie oder als Ausgangsbasis für synthetische Kraftstoffe genutzt werden kann. Es kann auch verflüssigt und in tiefen Erdschichten gespeichert werden (Carbon Capture and Storage (CCS)).The carbon dioxide is removed from the inside of the calciner via an extraction line. It is available in pure form, so that it can be used, for example, as a raw material for the chemical industry or as a starting point for synthetic fuels. It can also be liquefied and stored in deep layers of the earth (Carbon Capture and Storage (CCS)).

Anders ausgedrückt: Durch den erfindungsgemäßen Kalzinator ist es möglich, Kalkstein zu kalzinieren, ohne CO2 in die Atmosphäre abzugeben. Dass beim Brennen von Kalkstein CO2 entsteht ist unvermeidbar. Allerdings entstehen bei dem erfindungsgemäßen Kalzinator keine CO2-Emissionen durch die Energiezufuhr, weil keine fossilen Brennstoffe, sondern elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen eingesetzt wird. Das reduziert die CO2-Emissionen um ca. ein Drittel.In other words: The calciner according to the invention makes it possible to calcine limestone without releasing CO 2 into the atmosphere. It is unavoidable that CO 2 is produced when burning limestone. However, in the calciner according to the invention, no CO 2 emissions arise from the energy supply because no fossil fuels are used, but rather electrical energy from renewable sources. This reduces CO 2 emissions by around a third.

Weil bei der Kalzinierung in dem erfindungsgemäßen Kalzinator keine Verbrennung stattfindet, entsteht bei der Umwandlung von Kalkstein (CaCO3) in Branntkalk (CaO) nur reines Kohlendioxid (CO2). Anders als bei fossil befeuerten Brennöfen, enthält das „Abgas“ des Kalzinators weder Stickstoff (N2), Sauerstoff (02) oder andere Verunreinigungen. Dieses „reine“ Kohlendioxid kann direkt als Rohstoff in der chemischen Industrie genutzt werden oder verflüssigt und gespeichert werden (Carbon Capture and Storage.Because no combustion takes place during calcination in the calciner according to the invention, only pure carbon dioxide (CO 2 ) is produced when limestone (CaCO 3 ) is converted into quicklime (CaO). Unlike fossil-fired kilns, the “exhaust gas” from the calciner does not contain nitrogen (N2), oxygen (02) or other impurities. This “pure” carbon dioxide can be used directly as a raw material in the chemical industry or can be liquefied and stored (carbon capture and storage.

Dazu ist keine Anlage zum Abscheiden von Kohlendioxid aus den Rauchgasen des Brennofens erforderlich. Das vereinfacht den Prozess deutlich und verringert die Investitions- und Betriebskosten ganz erheblich. Außerdem entfallen der Platzbedarf und der Energiebedarf einer Abscheideanlage. Weil der Platzbedarf des erfindungsgemäßen Kalzinators kleiner ist als der von fossil befeuerten Brennöfen ist, kann er in aller Regel in bestehende Anlagen integriert bzw. nachgerüstet werden.This does not require a system for separating carbon dioxide from the flue gases of the kiln. This simplifies the process significantly and significantly reduces investment and operating costs. In addition, the space and energy requirements of a separation system are eliminated. Because the space requirement of the calciner according to the invention is smaller than that of fossil-fired kilns, it can generally be integrated or retrofitted into existing systems.

Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Kalzinators ist darin zu sehen, dass er sehr einfach aufgebaut ist. Die Wärmeübertragung von den Suszeptoren auf den Kalkstein im Inneren des Kalzinators ist sehr gut. Über Wärmestrahlung und Wärmeleitung und die relativ kurzen Wege zwischen den Suszeptoren und dem sie umgebenden Kalkstein ist eine leistungsfähige Wärmeübertragung möglich. Außerdem kann durch die Anordnung und die Abmessungen der Suszeptoren das Temperatur-Profil im Inneren des Kalzinators beeinflusst werden. Weil die höchsten Temperaturen im Inneren des Kalzinators auftreten, sind die Wärmeverluste an die Umgebung über das Gehäuse relativ klein und der Wirkungsgrad erhöht sich.Another major advantage of the calciner according to the invention is that it has a very simple structure. The heat transfer from the susceptors to the limestone inside the calciner is very good. Efficient heat transfer is possible via heat radiation and heat conduction and the relatively short distances between the susceptors and the surrounding limestone. In addition, the temperature profile inside the calciner can be influenced by the arrangement and dimensions of the susceptors. Because the highest temperatures occur inside the calciner, the heat losses to the environment via the housing are relatively small and the efficiency increases.

Weil das Gehäuse des Kalzinators in der Regel eine zylindrische Röhre ist, die senkrecht aufgestellt ist, arbeitet der erfindungsgemäße Kalzinator schwerkraftunterstützt. Der Einlass für den Kalkstein ist dann oberhalb des Auslasses angeordnet und die mindestens eine Induktionsspule ist zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet.Because the housing of the calciner is usually a cylindrical tube that is set up vertically, the calciner according to the invention works with the aid of gravity. The inlet for the limestone is then arranged above the outlet and the at least one induction coil is arranged between the inlet and the outlet.

Der Kalzinator kann daher gedanklich in drei Bereiche unterteilt werden: In der Mitte des Kalzinators, dort wo die mindestens eine Induktionsspule vorhanden ist, wird der Kalkstein erhitzt. Daher wird dieser Bereich als Kalzinierungszone bezeichnet. Oberhalb der Kalzinierungszone, wo sich der noch nicht umgewandelte Kalkstein befindet, ist die sogenannte Vorwärmzone. Dort wird der Kalkstein von dem heißen Kohlendioxid vorgewärmt, das in der Kalzinierungszone bei der Umsetzung in Branntkalk entstanden ist. Dabei kühlt sich das Kohlendioxid ab. Es hat an der Entnahmeleitung noch eine Temperatur von etwa 100°C. Diese Vorwärmung bedeutet auch gleichzeitig eine interne Wärmerückgewinnung, was den Wirkungsgrad und die Effizienz des erfindungsgemäßen Kalzinators verbessert.The calciner can therefore be mentally divided into three areas: In the middle of the calciner, where there is at least one induction coil, the limestone is heated. Therefore, this area is called the calcination zone. Above the calcination zone, where the limestone that has not yet been converted is located, is the so-called preheating zone. There the limestone is preheated by the hot carbon dioxide that was created in the calcination zone when it was converted into quicklime. The carbon dioxide cools down. The temperature at the extraction line is still around 100°C. This preheating also means internal heat recovery, which improves the efficiency and efficiency of the calciner according to the invention.

Unterhalb der Kalzinierungszone befindet sich eine Abkühlzone. Dort kühlt der sehr heiße Branntkalk langsam ab. Das geschieht indem Kohlendioxid aus der Vorwärmzone in eine Zirkulationsleitung gefördert wird und im Bereich der Abkühlzone in den Kalzinator eingeblasen wird. Dieses Kohlendioxid nimmt die Wärme des Branntkalks auf und strömt anschließend durch die Kalzinierungszone. Das ist eine weitere interne Wärmerückgewinnung, die ebenfalls zur Verbesserung des Wirkungsgrads beiträgt.Below the calcination zone there is a cooling zone. There the very hot quicklime slowly cools down. This is done by conveying carbon dioxide from the preheating zone into a circulation line and blowing it into the calciner in the area of the cooling zone. This carbon dioxide absorbs the heat from the quicklime and then flows through the calcination zone. This is another internal heat recovery that also helps improve efficiency.

Die Suszeptoren können entweder beweglich oder fest im Inneren des Kalzinators vorhanden sein.The susceptors can be either movable or fixed inside the calciner.

Der mindestens eine ortsfeste Suszeptor ist auf der Höhe der einen oder mehreren Induktionsspulen angeordnet. Das ist die sogenannte Kalzinierungszone. Es ist jedoch in vielen Fällen auch vorteilhaft, wenn der Suszeptor sich nach oben über die Kalzinierungszone hinaus in Richtung der Vorwärmzone erstreckt. Das erleichtert die Befestigung des Suszeptors in oder an dem Kalzinator. Darüber hinaus kann es auch vorteilhaft sein, wenn sich der Suszeptor nach unten über die Kalzinierungszone hinaus in Richtung der Kühlzone erstreckt.The at least one stationary susceptor is arranged at the level of the one or more induction coils. This is the so-called calcinia tion zone. However, in many cases it is also advantageous if the susceptor extends upwards beyond the calcination zone towards the preheating zone. This makes it easier to attach the susceptor in or to the calciner. In addition, it can also be advantageous if the susceptor extends downward beyond the calcination zone in the direction of the cooling zone.

In der Regel sind feste Suszeptoren energie-effizienter als bewegliche Suszeptoren, da letztere immer wieder erhitzt und anschließend abgekühlt werden müssen. Bewegliche Suszeptoren können beispielsweise Stahlkugeln sein, die mit dem gebrochenen Kalkstein vermischt werden und zusammen mit dem Kalkstein über den gasdichten Einlass in den Kalzinator eingebracht werden. Auch andere Formen, die als massiver Körper oder als Hohlkörper ausgebildet sein können, sind möglich.As a rule, fixed susceptors are more energy-efficient than movable susceptors, as the latter have to be repeatedly heated and then cooled down. Movable susceptors can be, for example, steel balls that are mixed with the crushed limestone and introduced into the calciner together with the limestone via the gas-tight inlet. Other shapes, which can be designed as a solid body or as a hollow body, are also possible.

Es ist auch möglich, die beweglichen Suszeptoren über einen separaten Einlass in das Innere des Gehäuses zu bringen (siehe 4).It is also possible to bring the movable susceptors into the interior of the housing via a separate inlet (see 4 ).

Am gasdichten Auslass des Kalzinators wird dann nicht nur der Branntkalk, sondern auch die Suszeptoren ausgeschleust. Diese Suszeptoren werden dann vom Branntkalk getrennt und können erneut in dem erfindungsgemäßen Kalzinator eingesetzt werden.At the gas-tight outlet of the calciner, not only the quicklime but also the susceptors are discharged. These susceptors are then separated from the quicklime and can be used again in the calciner according to the invention.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Suszeptoren ortsfest im Inneren des Kalzinators angeordnet sind. Die Kalzinatoren können beispielsweise als Stange oder Rohr ausgebildet sein. Sie können aber auch als ebene oder gekrümmte Platten ausgebildet sein. Form, Anordnung und Zahl der Suszeptoren werden so gewählt, dass sich ein möglichst guter Wärmeübergang und eine günstige Temperaturverteilung zwischen den Suszeptoren und dem Kalkstein ergeben.In addition, it is also possible for the susceptors to be arranged in a stationary manner inside the calciner. The calciners can be designed, for example, as a rod or tube. But they can also be designed as flat or curved plates. The shape, arrangement and number of the susceptors are chosen so that the best possible heat transfer and a favorable temperature distribution between the susceptors and the limestone result.

Gleichzeitig sollen die Suszeptoren robust sein und der Kalkstein bzw. der Branntkalk sollen durch die Suszeptoren hindurch nach unten wandern können, ohne sich zwischen den Suszeptoren oder zwischen einem Suszeptor und der Auskleidung im Inneren des Kalzinators zu verklemmen.At the same time, the susceptors should be robust and the limestone or quicklime should be able to migrate downwards through the susceptors without getting jammed between the susceptors or between a susceptor and the lining inside the calciner.

Aus diesem Grund sind die stangen- oder rohrförmigen Suszeptoren in der Regel parallel zur Längsachse einer Bewegungsrichtung des Kalksteins vom Einlass zum Auslass hin orientiert. Wenn die Suszeptoren plattenförmige Bereiche haben, dann verlaufen die Normalenvektoren dieser plattenförmigen Bereiche in der Regel orthogonal zur Bewegungsrichtung des Kalksteins durch den Kalzinator.For this reason, the rod-shaped or tubular susceptors are usually oriented parallel to the longitudinal axis of a direction of movement of the limestone from the inlet to the outlet. If the susceptors have plate-shaped areas, then the normal vectors of these plate-shaped areas usually run orthogonally to the direction of movement of the limestone through the calciner.

Der oder die ortsfesten Suszeptoren enden oftmals dort, wo die Kalzinierungszone in die Kühlzone übergeht. Sie reichen mindestens bis zum oberen Ende der Kalzinierungszone, das heißt dort wo die Kalzinierungszone in die Vorwärmzone übergeht.The stationary susceptor(s) often ends where the calcination zone merges into the cooling zone. They extend at least to the upper end of the calcination zone, i.e. where the calcination zone merges into the preheating zone.

In aller Regel jedoch ragen die Suszeptoren nach oben über die Kalzinierungszone hinaus bis in die Vorwärmzone. Das hat erstens einen verbesserten Wärmeübergang zur Folge und außerdem ist es dann einfach möglich, am oberen Deckel oder Abschluss des Gehäuses die Suszeptoren zu befestigen, so dass sie von oben nach unten bis mindestens in die Kalzinierungszone hängen. Ihr unteres Ende reicht bis in den Übergangsbereich zwischen Kalzinierungszone und Kühlzone oder ragt bis in die Kühlzone.As a rule, however, the susceptors protrude upwards beyond the calcination zone into the preheating zone. Firstly, this results in improved heat transfer and, in addition, it is then easy to attach the susceptors to the top cover or end of the housing so that they hang from top to bottom at least into the calcination zone. Its lower end extends into the transition area between the calcination zone and the cooling zone or protrudes into the cooling zone.

Hilfsweise ist es auch möglich, die Suszeptoren mit Hilfe von Vibrationselementen in Schwingung zu versetzen, so dass ein Verklemmen des Kalksteins zwischen des Suszeptoren bzw. zwischen einem Suszeptor und der Auskleidung des Kalzinators noch unwahrscheinlicher wird. Diese Vibrationselemente können vor allem dann hilfreich sein, wenn plattenförmige Suszeptoren zum Einsatz kommen.Alternatively, it is also possible to cause the susceptors to vibrate using vibration elements, so that jamming of the limestone between the susceptors or between a susceptor and the lining of the calciner becomes even less likely. These vibration elements can be particularly helpful when plate-shaped susceptors are used.

Die Induktionsspulen umgeben das Gehäuse des Kalzinators. Es ist bevorzugt, wenn mehrere kreisringförmige Induktionsspulen in verschiedenen Höhen über die Kalzinierungszone verteilt angeordnet sind. Dann wird der Wärmeeintrag intensiviert und es kann entsprechend dem Fortschritt des Kalzinierungsprozesses die Leistung der verschiedenen Induktionsspulen angepasst werden so dass ein optimale und schnelle Umsetzung des Kalksteins im Branntkalk erfolgt.The induction coils surround the casing of the calciner. It is preferred if several annular induction coils are arranged at different heights across the calcination zone. The heat input is then intensified and the performance of the various induction coils can be adjusted according to the progress of the calcination process so that the limestone is converted quickly and optimally into the quicklime.

Wie bereits oben angedeutet, ist der Branntkalk sehr heiß, wenn er nach unten aus der Kalzinierungszone herauswandert. Er weist Temperaturen von vielen 100°C auf. Um diese thermische Energie intern rückzugewinnen ist vorgesehen, dass an der Entnahmeleitung oder am oberen Ende des Kalzinators eine Rezirkulatonsleitung abzweigt und in diese Rezirkulationsleitung relativ kühles Kohlendioxid in die Kühlzone gefördert wird. Dort strömt das Kohlendioxid durch den noch heißen Branntkalk. Dadurch findet eine Wärmeübertragung von dem heißen Branntkalk auf das Kohlendioxid statt. Dieses Kohlendioxid strömt dann durch die Kalzinierungszone und anschließend durch die Vorwärmzone und wird anschließend wieder entweder über die Entnahmeleitung abgezogen oder direkt über die Rezirkulationsleitung abgezogen. Die Menge zirkulierenden Kohlendioxids ist verhältnismäßig konstant. Weil beim Kalzinieren Kohldioxid frei wird, wird ein Teil des oben abgezogenen Kohlenstoffs über die Entnahmeleitung einer weiteren Verwendung oder einer Verflüssigung zum Zwecke der Speicherung zugeführt.As already indicated above, the quicklime is very hot as it migrates downwards out of the calcination zone. It has temperatures of many 100°C. In order to recover this thermal energy internally, it is provided that a recirculation line branches off at the extraction line or at the upper end of the calciner and relatively cool carbon dioxide is conveyed into the cooling zone into this recirculation line. There the carbon dioxide flows through the still hot quicklime. This causes heat to be transferred from the hot quicklime to the carbon dioxide. This carbon dioxide then flows through the calcination zone and then through the preheating zone and is then withdrawn again either via the extraction line or withdrawn directly via the recirculation line. The amount of circulating carbon dioxide is relatively constant. Because carbon dioxide is released during calcination, part of the carbon removed above is sent via the extraction line for further use or for liquefaction for storage purposes.

Wenn die Suzeptoren als Rohr ausgebildet sind, kann es vorteilhaft sein, wenn in den Suszeptoren auf Höhe der Kalzinierungszone (Austritts-)Öffnungen) für heißes Kohlendioxid vorgesehen sind. Dann kann das durch die Rezirkulationsleitung strömende Kohlendioxid ganz oder teilweise in diese Suszeptoren geleitet werden. Das geschieht an den unteren Enden der Suszeptoren. Das Kohlendioxid strömt im Inneren der Suszeptoren bis in die Kalzinierungszone und verlässt die Suszeptoren dort durch die erwähnten AustrittsÖffnungen.If the suceptors are designed as a tube, it can be advantageous if (outlet) openings for hot carbon dioxide are provided in the susceptors at the level of the calcination zone. The carbon dioxide flowing through the recirculation line can then be completely or partially directed into these susceptors. This happens at the lower ends of the susceptors. The carbon dioxide flows inside the susceptors into the calcination zone and leaves the susceptors there through the outlet openings mentioned.

Die Temperatur der rohrförmigen Suszeptoren ist im Bereich der Heizzone aufgrund der zugeführten elektromagnetischen Energie sehr hoch. Aufgrund der Wärmeübertragung zwischen Suszeptor und Kohlendioxid wird das Kohlendioxid im Inneren der Suszeptoren auf annähernd die gleiche Temperatur erhitzt. Es strömt mit dieser hohen Temperatur durch die Öffnungen in den Innenraum des Kalzinators und überträgt auf diese Weise überwiegend durch Gasstrahlung und Wärmeleitung die thermische Energie sehr effektiv auf den dort vorhandenen Kalkstein, der dadurch in Branntkalk umgewandelt wird. Dadurch wird die Wärmeübertragung zwischen Suszeptor und Kalkstein, die zu einem guten Teil über Wärmestrahlung erfolgt, wirkungsvoll unterstützt und somit der Wärmeaustausch intensiviert. The temperature of the tubular susceptors is very high in the area of the heating zone due to the electromagnetic energy supplied. Due to the heat transfer between the susceptor and carbon dioxide, the carbon dioxide inside the susceptors is heated to approximately the same temperature. At this high temperature it flows through the openings into the interior of the calciner and in this way transfers the thermal energy very effectively to the limestone present there, predominantly through gas radiation and heat conduction, which is thereby converted into quicklime. This effectively supports the heat transfer between the susceptor and the limestone, which largely occurs via thermal radiation, and thus intensifies the heat exchange.

Alternativ oder in Ergänzung dazu ist es auch möglich, dass der Suszeptor als Rohr ausgebildet ist, das sich von der Kühlzone bis zur Vorwärmzone erstreckt, wobei der Suszeptor an beiden Enden verschlossen ist und, dass im Inneren des Suszeptors ein Gasbrenner angeordnet ist, dass an einem ersten Ende des Suszeptors eine Gasleitung und eine Verbrennungsluftleitung oder eine Leitung für ein Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft in den Suszeptor mündet und, dass an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Suszeptors eine Rauchgasleitung vorhanden ist.Alternatively or in addition to this, it is also possible for the susceptor to be designed as a tube that extends from the cooling zone to the preheating zone, with the susceptor being closed at both ends and for a gas burner to be arranged inside the susceptor a gas line and a combustion air line or a line for a mixture of gas and combustion air opens into the susceptor at a first end of the susceptor and a flue gas line is present at an end of the susceptor opposite the first end.

Auf diese Weise ist es möglich, im Inneren des rohrförmigen Suszeptors einen Gasbrenner zu betreiben und dadurch den Suszeptor zusätzlich aufzuheizen. Mit dieser Stützfeuerung können Leistungsbedarfsspitzen des Suszeptors abgefangen werden. Es ist auch möglich, Schwankungen bei dem Stromangebot kurzfristig auszugleichen, indem die Zusatzfeuerung entsprechend hoch- oder heruntergeregelt wird. Weil die Verbrennungsluft, das Gas und die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase nicht in das Innere des Kalzinators gelangen, findet keine Mischung zwischen dem Kohlendioxid, das beim Kalzinieren entsteht, und den Rauchgasen der Stützfeuerung statt, so dass auch bei dieser Hybrid-Variante reines Kohlendioxid am oberen Ende des Kalzinators abgezogen werden kann.In this way it is possible to operate a gas burner inside the tubular susceptor and thereby additionally heat the susceptor. With this support firing, power demand peaks of the susceptor can be absorbed. It is also possible to compensate for fluctuations in the electricity supply at short notice by turning the additional firing up or down accordingly. Because the combustion air, the gas and the flue gases produced during combustion do not reach the interior of the calciner, there is no mixture between the carbon dioxide produced during calcination and the flue gases from the supporting furnace, so that pure carbon dioxide is also produced in this hybrid variant can be drawn off at the upper end of the calciner.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der gasdichte Einlass eine erste Kammer und eine zweite Kammer, wobei zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer eine erste Absperreinrichtung sowie eine Gasleitung mit einem CO2-Sensor vorgesehen ist. Des Weiteren ist zwischen der zweiten Kammer und dem Kalzinator eine zweite Absperreinrichtung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, den grob gebrochenen Kalkstein zunächst in der ersten Kammer zu lagern. Wenn die erste Absperreinrichtung geöffnet wird, dann wird die zweite Kammer mit Kalkstein gefüllt. Gleichzeitig ist die zweite Absperreinrichtung geschlossen. Sobald die zweite Kammer gefüllt ist, wird die erste Absperreinrichtung geschlossen und die zweite Kammer wird mit CO2 aus dem Kalzinator geflutet. Dies bedeutet, dass die Luft, die sich ursprünglich zwischen den Kalksteinen befunden hat, verdrängt wird. Diese Luft strömt durch die Gasleitung in die erste Kammer.In a preferred embodiment of the invention, the gas-tight inlet comprises a first chamber and a second chamber, with a first shut-off device and a gas line with a CO 2 sensor being provided between the first chamber and the second chamber. Furthermore, a second shut-off device is provided between the second chamber and the calciner. This makes it possible to initially store the roughly crushed limestone in the first chamber. When the first shut-off device is opened, the second chamber is filled with limestone. At the same time, the second shut-off device is closed. As soon as the second chamber is filled, the first shut-off device is closed and the second chamber is flooded with CO 2 from the calciner. This means that the air that was originally between the limestones is displaced. This air flows through the gas line into the first chamber.

In der Gasleitung ist, wie bereits erwähnt, ein CO2-Sensor angeschlossen. Sobald der CO2-Sensor signalisiert, dass keine Luft mehr, sondern Kohlendioxid durch die Gasleitung strömt, ist sichergestellt, dass in der zweiten Kammer die gesamte Luft verdrängt wurde. Dann kann die Gasleitung geschlossen werden und die zweite Absperreinrichtung kann geöffnet werden, so dass der in der zweiten Kammer befindliche Kalkstein in den oberen Bereich des Gehäuses fällt und dort vorgewärmt wird.As already mentioned, a CO 2 sensor is connected to the gas line. As soon as the CO 2 sensor signals that air is no longer flowing through the gas line, but rather carbon dioxide, it is ensured that all of the air has been displaced in the second chamber. Then the gas line can be closed and the second shut-off device can be opened so that the limestone located in the second chamber falls into the upper region of the housing and is preheated there.

Entsprechend umfasst der gasdichte Auslass am unteren Ende der Abkühlzone eine Auslasskammer und zwei Absperreinrichtungen. Zwischen dem Kalzinator und der Auslasskammer ist eine dritte Absperreinrichtung vorgesehen. Am unteren Ende der Auslasskammer ist eine vierte Absperreinrichtung vorgesehen.Accordingly, the gas-tight outlet at the lower end of the cooling zone includes an outlet chamber and two shut-off devices. A third shut-off device is provided between the calciner and the outlet chamber. A fourth shut-off device is provided at the lower end of the outlet chamber.

Die Auslasskammer, die man auch als „zweite Kühlzone“ bezeichnen kann, vermeidet das Problem der „Karbonatisierung“. Die Kalzinierungsreaktion findet in einer Kohlendioxid-Atmosphäre bei einer Temperatur von 950 °C bis 1050 °C statt. Dabei wird Kalkstein (CaCO3) in Branntkalk (CaO) umgewandelt und es wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Die Kalzinierungsreaktion findet in Luft schon bei Temperaturen ab 800 °C statt.The outlet chamber, which can also be referred to as the “second cooling zone”, avoids the problem of “carbonatation”. The calcination reaction takes place in a carbon dioxide atmosphere at a temperature of 950 °C to 1050 °C. Limestone (CaCO 3 ) is converted into quicklime (CaO) and carbon dioxide (CO 2 ) is released. The calcination reaction takes place in air at temperatures starting at 800 °C.

Diese Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion. Je nach dem Partialdruck des Kohlendioxids im Gas kehrt sich die Kalzinierung bei sinkender Temperatur in die Richtung der Karbonatisierung um (die umgekehrte Reaktion zur Kalzinierung wird Karbonatisierung genannt). Wenn die Temperatur in einer Gasatmosphäre mit einem Kohlendioxid-Gehalt von 50 bis 60 % auf 600-700 °C sinkt, läuft die Reaktion wieder von der CaO-Seite zur CaCO3-Seite zurück.This reaction is an equilibrium reaction. Depending on the partial pressure of carbon dioxide in the gas, calcination reverses towards carbonation as the temperature decreases (the reverse reaction to calcination is called carbonation). When the temperature drops to 600-700 °C in a gas atmosphere with a carbon dioxide content of 50 to 60%, the reaction returns from the CaO side to the CaCO 3 side.

Dieser Effekt verstärkt sich, wenn die Kalzinierung in einer Atmosphäre von reinem Kohlendioxid abläuft, da sich die Temperatur, bei der die Rückreaktion abläuft, auf ein höheres Niveau von 700-800 °C verschiebt. Das heißt, wenn der Branntkalk in reiner CO2-Atmosphäre abgekühlt wird, verringert sich die Effizienz des Prozesses, da mehr Kalkstein gebildet wird.This effect increases when calcination occurs in an atmosphere of pure carbon dioxide, as the temperature at which the reverse reaction occurs shifts to a higher level of 700-800 °C. This means that if the quicklime is cooled in a pure CO 2 atmosphere, the efficiency of the process is reduced as more limestone is formed.

Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß die Kühlzone in zwei Abschnitte unterteilt. Einen ersten Abschnitt, der in im Inneren des Gehäuses (der Hauptkammer) in 100%iger CO2-Atmosphäre stattfindet und einen zweiten Abschnitt (in der Auslasskammer), der in normaler Luftatmosphäre stattfindet, in der die Rekarbonisierung kein Thema ist.In order to solve this problem, according to the invention the cooling zone is divided into two sections. A first section that takes place inside the housing (the main chamber) in 100% CO 2 atmosphere and a second section (in the exhaust chamber) that takes place in normal air atmosphere where recarbonization is not an issue.

Dieser gasdichte Auslass wird wie folgt betrieben: Wenn die dritte Absperreinrichtung geöffnet wird, fällt der Branntkalk aus dem Kalzinator in die Auslasskammer. Während des Betriebs des Kalzinators ist die dritte Absperreinrichtung in der Regel geöffnet, so dass die Menge des Materials, welches in die Auslasskammer gelangt, und die Menge des Materials, welches die Auslasskammer verlässt, gleich sind. Die optionale Zuführung von Kohlendioxid erlaubt es, den Druck in der Auslasskammer zu steuern. Gleichzeitig wird der Branntkalk in der Auslasskammer gekühlt.This gas-tight outlet is operated as follows: When the third shut-off device is opened, the quicklime falls from the calciner into the outlet chamber. During operation of the calciner, the third shut-off device is typically open so that the amount of material entering the outlet chamber and the amount of material leaving the outlet chamber are equal. The optional supply of carbon dioxide allows the pressure in the outlet chamber to be controlled. At the same time, the quicklime is cooled in the outlet chamber.

Im Betriebt des Kalzinators gelangt kontinuierlich Branntkalk in die Auslasskammer 43. Gleichzeitig verlässt Branntkalk die Auslasskammer 43.When the calciner is in operation, quicklime continuously enters the outlet chamber 43. At the same time, quicklime leaves the outlet chamber 43.

Der Branntkalk kann beispielsweise mit einer Temperatur von etwa 600°C in die Auslasskammer eintreten. Es ist aber auch möglich, dass der Branntkalk mit einer Temperatur von über 600°C (Z. B. 650° C) oder unterhalb von 600°C (Z. B. 530 °C) in die Auslasskammer eintritt.The quicklime can, for example, enter the outlet chamber at a temperature of approximately 600 ° C. However, it is also possible for the quicklime to enter the outlet chamber at a temperature of over 600°C (e.g. 650°C) or below 600°C (e.g. 530°C).

Wenn der Branntkalk mit Luft bei Umgebungstemperatur durchströmt wird, dann heizt sich diese Luft auf Temperaturen von etwa 500°C auf. Diese thermische Energie kann beispielsweise durch einen ersten Wärmetauscher zwischen der Rezirkulationsleitung und einer Auslassleitung rekuperiert werden und trägt somit weiter zur Effizienzsteigerung des erfindungsgemäßen Kalzinators bei.If air at ambient temperature flows through the quicklime, this air heats up to temperatures of around 500°C. This thermal energy can be recuperated, for example, by a first heat exchanger between the recirculation line and an outlet line and thus further contributes to increasing the efficiency of the calciner according to the invention.

Die Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß einem der Anspruch 15 ff. Dieses Verfahren hat die gleichen Vorteile, wie der erfindungsgemäße Kalzinator, daher wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf das zuvor Gesagte verwiesen.The invention is also solved by a method according to one of claims 15 ff. This method has the same advantages as the calciner according to the invention, therefore, in order to avoid repetitions, reference is made to what was said above.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further advantages and advantageous refinements of the invention can be found in the following drawing, its description and the patent claims. All features disclosed in the drawing, its description and the patent claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Es zeigen:

  • 1 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kalzinators,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalzinators,
  • 3 und 4 Schnitte durch erfindungsgemäßen Kalzinator im Bereich der Kalzinierungszone,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel eines aus plattenförmigen Elementen aufgebauten Suszeptors,
  • 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalzinators,
  • 7 ein Ausführungsbeispiel eines Suszeptors mit einer Gas-Zusatzheizung und
  • 8 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalzinators.
Show it:
  • 1 a representation of a first embodiment of a calciner according to the invention,
  • 2 a second embodiment of a calciner according to the invention,
  • 3 and 4 Sections through the calciner according to the invention in the area of the calcination zone,
  • 5 an exemplary embodiment of a susceptor made up of plate-shaped elements,
  • 6 a third embodiment of a calciner according to the invention,
  • 7 an embodiment of a susceptor with an additional gas heater and
  • 8th a fourth embodiment of a calciner according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalzinators 1 mit der zugehörigen Peripherie dargestellt. Der Kalzinator ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine senkrecht aufgestellte Kolonne, die in drei Bereiche eingeteilt werden kann. In der Mitte befindet sich die Kalzinierungszone 3, oberhalb der Kalzinierungszone 3 befindet sich eine Vorwärmzone 5. Unterhalb der Kalzinierungszone 3 befindet sich eine Kühlzone 7.In the 1 a first exemplary embodiment of a calciner 1 according to the invention is shown with the associated peripherals. In this exemplary embodiment, the calciner is a vertically positioned column that can be divided into three areas. In the middle is the calcination zone 3, above the calcination zone 3 there is a preheating zone 5. Below the calcination zone 3 there is a cooling zone 7.

Kalkstein wird über einen gasdichten Einlass 9 am oberen Ende der Vorwärmzone 5 in den Kalzinator 1 eingebracht und dort vorgewärmt. Die Vorwärmung erfolgt durch das heiße aufsteigende Kohlendioxid, das im Bereich der Kalzinierungszone 3 eine Temperatur von etwa 800°C bis 1000°C aufweist.Limestone is introduced into the calciner 1 via a gas-tight inlet 9 at the upper end of the preheating zone 5 and preheated there. The preheating is carried out by the hot rising carbon dioxide, which has a temperature of approximately 800 ° C to 1000 ° C in the area of the calcination zone 3.

Am oberen Ende des Kalzinators 1 ist eine Gasentnahmeleitung 11 vorhanden. Über die Gasentnahmeleitung 11 wird das bei der Kalzinierung entstehende Kohlendioxid und optional auch das rezirkulierte Kohlendioxid abgezogen. Das Kohlendioxid hat beim Eintritt in die Gasentnahmeleitung 11 eine Temperatur von etwa 100°C. Diese Energie kann in einem optionalen Wärmetauscher 13 auf einen Wärmeträger übertragen und anderweitig eingesetzt werden.At the upper end of the calciner 1 there is a gas extraction line 11. The carbon dioxide produced during calcination and optionally also the recirculated carbon dioxide are removed via the gas extraction line 11. The carbon dioxide has a temperature of approximately 100 ° C when it enters the gas sampling line 11. This energy can be transferred to a heat transfer medium in an optional heat exchanger 13 and used elsewhere.

Unterhalb der Kühlzone 7 befindet sich der gasdichte Auslass 17 für Branntkalk. Die Funktionsweisen des gasdichten Einlasses 9 und des gasdichten Auslasses 17 werden weiter unten noch im Detail erläutert.Below the cooling zone 7 is the gas-tight outlet 17 for quicklime. The functions of the gas-tight inlet 9 and the gas-tight outlet 17 are explained in detail below.

Im Bereich der Kalzinierungszone 3 sind eine oder mehrere Induktionsspulen 19 um den Kalzinator herum angeordnet. Die Stromanschlüsse der Induktionsspulen 19 sind nur angedeutet. Alternativ ist es auch möglich, die Induktionsspulen 19 im Inneren des Kalzinators 1 anzuordnen.In the area of the calcination zone 3, one or more induction coils 19 are arranged around the calciner. The power connections of the induction coils 19 are only indicated. Alternatively, it is also possible to arrange the induction coils 19 inside the calciner 1.

Im Inneren des Kalzinators sind drei Suszeptoren 21 angedeutet. Weil der Kalzinator 1 geschnitten dargestellt ist, ist nur ein Teil der Suszeptoren 21 sichtbar. Die Zahl der Suszeptoren ist nicht auf drei (Zahlwort) beschränkt, sie ist in der Regel deutlich größer als drei.Three susceptors 21 are indicated inside the calciner. Because the calciner 1 is shown in section, only part of the susceptors 21 is visible. The number of susceptors is not limited to three (number word), it is usually significantly larger than three.

Die Suszeptoren 21 können verschiedene Formen und Querschnitte aufweisen.The susceptors 21 can have different shapes and cross sections.

Die Suszeptoren 21 beginnen etwas unterhalb der Kalzinierungszone bzw. an dem Übergang zwischen Kalzinierungszone 3 und Kühlzone 7. Sie sind bei diesem Ausführungsbeispiel oben an dem Gehäuse des Kalzinators 1 aufgehängt. Es können lange Stangen oder Rohre sein, beispielsweise aus Edelstahl, die sich durch die Vorwärmzone 5 und die Kalzinierungszone 3 erstrecken.The susceptors 21 begin slightly below the calcination zone or at the transition between the calcination zone 3 and the cooling zone 7. In this exemplary embodiment, they are suspended at the top of the housing of the calciner 1. They can be long rods or tubes, for example made of stainless steel, which extend through the preheating zone 5 and the calcination zone 3.

Wenn die Induktionsspulen 19 mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden, erzeugen sie elektromagnetische Wellen. Diese elektromagnetischen Wellen werden in den Teilen der Suszeptoren 21, die sich in der Kalzinierungszone 3 befinden, in Wärme umgewandelt. Dadurch haben die Suszeptoren 21 im Bereich der Kalzinierungszone 3 eine sehr hohe Temperatur von beispielsweise 800°C oder 1000°C. Durch eine geeignete Ansteuerung der Induktionsspule 19 kann die Temperatur der Suszeptoren 21 gesteuert werden.When the induction coils 19 are subjected to an alternating voltage, they generate electromagnetic waves. These electromagnetic waves are converted into heat in the parts of the susceptors 21 located in the calcination zone 3. As a result, the susceptors 21 in the area of the calcination zone 3 have a very high temperature of, for example, 800 ° C or 1000 ° C. The temperature of the susceptors 21 can be controlled by suitable control of the induction coil 19.

Aufgrund dieser hohen Temperatur der Suszeptoren 21 wird auch der Kalkstein (CaCO3) in der Kalzinierungszone 3 erhitzt und in Branntkalk (CaO) umgewandelt.Due to this high temperature of the susceptors 21, the limestone (CaCO 3 ) in the calcination zone 3 is also heated and converted into quicklime (CaO).

Dabei entsteht gasförmiges Kohlendioxid, das ebenfalls eine sehr hohe Temperatur hat und nach oben durch die Vorwärmzone 5 zur Gasentnahmeleitung 11 strömt. In der Vorwärmzone 5 überträgt das heiße Kohlendioxid Wärme auf dem dort befindlichen Kalksandstein und wärmt ihn vor; daher die Bezeichnung „Vorwärmzone“.This creates gaseous carbon dioxide, which also has a very high temperature and flows upward through the preheating zone 5 to the gas extraction line 11. In the preheating zone 5, the hot carbon dioxide transfers heat to the sand-lime brick located there and preheats it; hence the name “preheating zone”.

Ein Teil des bei der Kalzinierung entstandenen Kohlendioxids wird über die Gasentnahmeleitung 11 und die Rezirkulationsleitung 15 in die Abkühlzone 7 des Kalzinators geführt. In der Rezirkulationsleitung 15 ist ein Gebläse 23 vorgesehen. Damit kann der Volumenstrom des Kohlendioxids in der Rezirkulationsleitung 15 gesteuert werden. Das Kohlendioxid in der Rezirkulationsleitung 15 hat eine Temperatur von etwa 100°C.Part of the carbon dioxide produced during calcination is led via the gas extraction line 11 and the recirculation line 15 into the cooling zone 7 of the calciner. A fan 23 is provided in the recirculation line 15. This allows the volume flow of carbon dioxide in the recirculation line 15 to be controlled. The carbon dioxide in the recirculation line 15 has a temperature of approximately 100 ° C.

In einem optionalen Wärmetauscher 25 wird Wärme zwischen dem in der Rezirkulationsleitung 15 strömenden Kohlendioxid und der in einer Abluftleitung 28 strömenden Spülluft ausgetauscht. Die Luft in der Abluftleitung 28 hat eine Temperatur von etwa 500°C. Das Kohlendioxid in der Rezirkulationsleitung 15 verlässt den ersten Wärmetauscher 25 mit einer Temperatur von etwa 450°C.In an optional heat exchanger 25, heat is exchanged between the carbon dioxide flowing in the recirculation line 15 and the purge air flowing in an exhaust air line 28. The air in the exhaust air line 28 has a temperature of approximately 500 ° C. The carbon dioxide in the recirculation line 15 leaves the first heat exchanger 25 at a temperature of approximately 450 ° C.

Der gasdichte Einlass 9 am oberen Ende des Kalzinators 1 umfasst eine erste Kammer 29, die letztendlich ein Zwischenlager für gebrochenen Kalkstein ist. Zwischen der ersten Kammer 29 und der zweiten Kammer 31 ist eine erste Absperreinrichtung 33 vorhanden. Außerdem ist zwischen der zweiten Kammer 31 und dem oberen Ende des Kalzinators 1 eine zweite Absperreinrichtung 35 vorhanden. Schließlich ist noch eine Gasleitung 37 zwischen der ersten Kammer 29 und zwischen der zweiten Kammer 31 vorhanden. In dieser Gasleitung 37 ist ein CO2-Sensor bzw. ein Steuerventil 41 vorhanden. Zwischen dem Kalzinator und der zweiten Kammer 31 ist eine weitere Leitung 39 vorhanden.The gas-tight inlet 9 at the upper end of the calciner 1 includes a first chamber 29, which is ultimately an intermediate storage facility for crushed limestone. A first shut-off device 33 is present between the first chamber 29 and the second chamber 31. In addition, a second shut-off device 35 is present between the second chamber 31 and the upper end of the calciner 1. Finally, there is also a gas line 37 between the first chamber 29 and between the second chamber 31. A CO 2 sensor or a control valve 41 is present in this gas line 37. There is another line 39 between the calciner and the second chamber 31.

Der gasdichte Einlass 9 arbeitet wie folgt:

  • Im Normalbetrieb des Kalzinators sind die Absperreinrichtungen 33 und 35 sowie das Ventil 41 geschlossen.
The gas-tight inlet 9 works as follows:
  • During normal operation of the calciner, the shut-off devices 33 and 35 and the valve 41 are closed.

Wenn Kalkstein aus der ersten Kammer 29 in den Kalzinator 1 gefördert werden soll, dann bleibt die zweite Absperreinrichtung 35 geschlossen und die erste Absperreinrichtung 33 wird geöffnet, so dass Kalkstein aus der ersten Kammer 29 in die zweite Kammer 31 gelangen kann. Sobald die zweite Kammer 31 mit Kalkstein gefüllt ist, wird die erste Absperreinrichtung 33 geschlossen.If limestone is to be conveyed from the first chamber 29 into the calciner 1, then the second shut-off device 35 remains closed and the first shut-off device 33 is opened so that limestone can pass from the first chamber 29 into the second chamber 31. As soon as the second chamber 31 is filled with limestone, the first shut-off device 33 is closed.

Gleichzeitig wird das Ventil 41 geöffnet, so dass über die Leitung 39, welche den Kalzinator 1 mit der zweiten Kammer 31 verbindet und die Gasleitung 37 Kohlendioxid aus dem Kalzinator 1 in die erste Kammer strömen kann und die dort vorhandene Luft verdrängt. Die verdrängte Luft strömt durch die Gasleitung 37 in die erste Kammer 29 oder in die Umgebung.At the same time, the valve 41 is opened so that carbon dioxide can flow from the calciner 1 into the first chamber via the line 39, which connects the calciner 1 to the second chamber 31 and the gas line 37 and displaces the air present there. The displaced air flows through the gas line 37 into the first chamber 29 or into the environment.

Sobald der CO2-Gehalt in der Gasleitung 37 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wird das Ventil 41 geschlossen. Durch diesen „Spülvorgang“ ist sichergestellt, dass die Luft in der zweiten Kammer 31 weitestgehend durch Kohlendioxid ersetzt wurde.As soon as the CO 2 content in the gas line 37 exceeds a predetermined limit, the valve 41 is closed. This “flushing process” ensures that the air in the second chamber 31 has been largely replaced by carbon dioxide.

Anschließend wird die zweite Absperreinrichtung 35 geöffnet und der in der zweiten Kammer 31 befindliche Kalkstein, der von Kohlendioxid umgeben ist, gelangt in den Kalzinator 1. The second shut-off device 35 is then opened and the limestone located in the second chamber 31, which is surrounded by carbon dioxide, enters the calciner 1.

Sobald die zweite Kammer 31 leer ist, wird die zweite Absperreinrichtung 35 wieder geschlossen und der Einfüllvorgang ist beendet.As soon as the second chamber 31 is empty, the second shut-off device 35 is closed again and the filling process is ended.

Der gasdichte Auslass 17 am unteren Ende des Kalzinators 1 arbeitet wir folgt:

  • Dort befindet sich nur eine Kammer, die als Auslass-Kammer 43 bezeichnet wird. Zwischen der Kühlzone 7 des Kalzinators und der Auslass-Kammer 43 ist eine dritte Absperreinrichtung 45 angeordnet. Unterhalb der Auslass-Kammer 43 ist eine vierte Absperreinrichtung 47 vorgesehen.
The gas-tight outlet 17 at the lower end of the calciner 1 works as follows:
  • There is only one chamber there, which is referred to as the outlet chamber 43. A third shut-off device 45 is arranged between the cooling zone 7 of the calciner and the outlet chamber 43. A fourth shut-off device 47 is provided below the outlet chamber 43.

Gefüllt wird die Auslass-Kammer 43, indem die dritte Absperreinrichtung 45 geöffnet wird. Dann fällt heißer Branntkalk in die Auslass-Kammer 43. Der heiße Branntkalk ist von Kohlendioxid umgeben.The outlet chamber 43 is filled by opening the third shut-off device 45. Then hot quicklime falls into the outlet chamber 43. The hot quicklime is surrounded by carbon dioxide.

Die vierte Absperreinrichtung 47 ist in der Regel mindestens teilweise geöffnet, so dass ein kontinuierlicher Strom von Branntkalk aus dem Kalzinator in die Auslasskammer 43 und von dort über die vierte Absperreinrichtung 47 in die Umgebung gelangt.The fourth shut-off device 47 is usually at least partially open, so that a continuous flow of quicklime from the calciner into the outlet chamber 43 and from there via the fourth shut-off device 47 into the environment.

Der heiße Branntkalk in der Auslass-Kammer 43 wird mit Hilfe eines Gebläses 49 abgekühlt, welches Luft durch die Spülleitung 27 in die Auslass-Kammer 43 fördert. Dadurch wird das weiter oben erläuterte Problem der Karbonatisierung vermieden.The hot quicklime in the outlet chamber 43 is cooled with the aid of a fan 49, which conveys air through the flushing line 27 into the outlet chamber 43. This avoids the problem of carbonation explained above.

Dabei heizt sich die zum Spülen eingesetzte Luft von Umgebungstemperatur auf etwa 500°C auf. Diese Spülluft verlässt die Auslass-Kammer 43 durch eine Abluftleitung 28 und wird in dem ersten Wärmetauscher 25 im Gegenstrom zu der in der Rezirkulationsleitung 15 strömendem Kohlendioxid geführt. Dadurch erwärmt sie das Kohlendioxid auf eine Temperatur von etwa 450°C.The air used for rinsing heats up from ambient temperature to around 500°C. This purge air leaves the outlet chamber 43 through an exhaust air line 28 and is guided in the first heat exchanger 25 in countercurrent to the carbon dioxide flowing in the recirculation line 15. This heats the carbon dioxide to a temperature of around 450°C.

Im Ergebnis verlässt die Spülluft aus der Abluftleitung 28 den ersten Wärmetaucher 25 mit einer Temperatur von etwa 150°C. Die in der Spülluft enthaltene Luft kann in einem weiteren Wärmetauscher 51 auf einen anderen Wärmeträger übertragen und einer weiteren Nutzung zugeführt werden.As a result, the purge air from the exhaust air line 28 leaves the first heat exchanger 25 at a temperature of approximately 150 ° C. The air contained in the purge air can be transferred to another heat carrier in a further heat exchanger 51 and used for further use.

Im Ergebnis ist der erfindungsgemäße Kalzinator sehr energieeffizient, da die eingebrachte Wärme mehrfache intern rückgewinnen wird; beispielsweise in der Vorwärmzone, in der Kühlzone, aber auch in dem ersten Wärmetauscher 25.As a result, the calciner according to the invention is very energy efficient, since the heat introduced is recovered internally several times over; for example in the preheating zone, in the cooling zone, but also in the first heat exchanger 25.

Außerdem wird kein Kohlendioxid freigesetzt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Kalzinator eine CO2-freie Branntkalkherstellung möglich ist, unter den Voraussetzungen, dass die eingesetzte elektrische Energie aus regenerativen Quellen stammt und das bei der Kalzinierung entstehende Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre abgegeben wird.In addition, no carbon dioxide is released, so that CO 2 -free quicklime production is possible with the calciner according to the invention, provided that the electrical energy used comes from renewable sources and the carbon dioxide produced during calcination is not released into the atmosphere.

In der 2 ist eine alternative Ausführungsform des Kalzinators 1 dargestellt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Suszeptoren 21 als mindestens im Bereich der Kalzinierungszone rohrförmig ausgebildet sind und im Bereich der Kalzinierungszone 3 verschiedene Öffnungen (ohne Bezugszeichen) aufweisen. Die Rezirkulationsleitung 15 wird an das untere Ende der Suszeptoren 21 geführt, so dass das Kohlendioxid im Inneren der Suszeptoren 21 von diesen im Bereich der Kalzinierungszone 3 erhitzt wird. Durch die Öffnungen der Suszeptoren 21 strömt das heiße Kohlendioxid aus dem Inneren der Suszeptoren 21 nach außen. Es durchströmt den dort befindlichen Kalkstein bzw. den im Werden begriffenen Branntkalk und intensiviert die Wärmeübertragung zwischen Suszeptoren 21 und dem Branntkalk bzw. dem Kalkstein. Anschließend strömt das Kohlendioxid nach oben durch die Vorwärmzone, genau wie im ersten Ausführungsbeispiel.In the 2 an alternative embodiment of the calciner 1 is shown. The main difference is that the susceptors 21 are tubular at least in the area of the calcination zone and have different openings (without reference numbers) in the area of the calcination zone 3. The recirculation line 15 is led to the lower end of the susceptors 21, so that the carbon dioxide inside the susceptors 21 is heated by them in the area of the calcination zone 3. The hot carbon dioxide flows from the inside of the susceptors 21 to the outside through the openings of the susceptors 21. It flows through the limestone located there or the quicklime in the process of being formed and intensifies the heat transfer between susceptors 21 and the quicklime or limestone. The carbon dioxide then flows upward through the preheating zone, just as in the first exemplary embodiment.

Es ist aber auch möglich (nicht dargestellt), dass nur ein Teil des durch die Rezirkulationsleitung 15 strömenden Kohlendioxids in die Suszeptoren 21 geleitet wird und der Rest direkt in das Innere des Gehäuses gleitet wird.However, it is also possible (not shown) for only part of the carbon dioxide flowing through the recirculation line 15 to be passed into the susceptors 21 and the rest to slide directly into the interior of the housing.

In der 3 ist nun ein möglicher Querschnitt durch einen Kalzinator 1 im Bereich der Kalzinierungszone dargestellt. Der Kalzinator 1 umfasst ein Gehäuse 53. Außerhalb des Gehäuses 53, das mindestens im Bereich der Kalzinierungszone aus einem nicht elektrisch leitenden Material, insbesondere einem nicht-ferromagnetischen Material besteht, befinden sich die Induktionsspulen 19, von denen nur eine in der Schnittebene liegt.In the 3 A possible cross section through a calciner 1 in the area of the calcination zone is now shown. The calciner 1 comprises a housing 53. Outside the housing 53, which consists of a non-electrically conductive material, in particular a non-ferromagnetic material, at least in the area of the calcination zone, there are the induction coils 19, only one of which lies in the cutting plane.

Außerhalb des Gehäuses 53 ist eine Wärmedämmung 55 vorhanden. Im Inneren des Gehäuses 53 ist eine feuerfeste bzw. hochtemperaturbeständige Auskleidung 57 vorhanden.Thermal insulation 55 is present outside the housing 53. Inside the housing 53 there is a fireproof or high temperature resistant lining 57.

In der 3 sind die Suszeptoren 21 gut zu erkennen. Dies Suszeptoren 21 können, wie bereits erwähnt, als Stange, als Rohr, als gerade oder gekrümmte als Platte oder auch als kugelförmiges, quaderförmiges oder anders geformtes, nicht fixiertes Element ausgebildet sein.In the 3 the susceptors 21 can be clearly seen. As already mentioned, these susceptors 21 can be designed as a rod, as a tube, as a straight or curved plate or as a spherical, cuboid or other shaped, unfixed element.

Die Suszeptoren 21 werden in der Regel so angeordnet, dass sich möglichst konstante Temperaturen innerhalb des Kalzinators einstellen. Um ein gewünschtes Temperaturprofil im Inneren des Kalzinators zu erreichen, können die Suszeptoren 21 in ungleichen Abständen angeordnet sein.The susceptors 21 are usually arranged in such a way that the temperature is as constant as possible Adjust the doors within the calciner. In order to achieve a desired temperature profile inside the calciner, the susceptors 21 can be arranged at unequal distances.

In der 4 ist ein etwas anderer Aufbau eines Kalzinators 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Induktionsspule 19 innerhalb der hochtemperaturbeständigen Auskleidung 57 angeordnet. Eine Wärmedämmung außerhalb des Gehäuse ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht unbedingt notwendig. Es ist jedoch in der Regel vorteilhaft, auch bei dieser Konfiguration außen am Gehäuse 53 eine Wärmedämmung vorzusehen.In the 4 a slightly different structure of a calciner 1 is shown. In this exemplary embodiment, the induction coil 19 is arranged within the high-temperature-resistant lining 57. Thermal insulation outside the housing is not absolutely necessary in this exemplary embodiment. However, it is generally advantageous to provide thermal insulation on the outside of the housing 53 even in this configuration.

In der 5 sind ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kalzinator auf Höhe der Kalzinierungszone und eine Seitenansicht des Suszeptors 21 dargestellt.In the 5 a section through a calciner according to the invention at the level of the calcination zone and a side view of the susceptor 21 are shown.

Der Wandaufbau des Kalzinators 1 entspricht dem Wandaufbau, der in der 3 dargestellt wurde. Im Inneren des Kalzinators 1 ist ein Suszeptor 21 angeordnet, der aus mehreren rohrförmigen/kreisrunden Platten und ebenen Platten zusammengesetzt ist. Wie sich aus der Schnittdarstellung im linken Teil der 5 ergibt, umfasst der Suszeptor 21 zwei rohrförmige Abschnitte 59 und 61. Die beiden rohrförmigen Abschnitte 59 und 61 sind konzentrisch zueinander angeordnet. An den rohrförmigen Abschnitten 59 und 61 sind plattenförmige Elemente 63 und 65 angeordnet.The wall structure of the calciner 1 corresponds to the wall structure in the 3 was presented. Inside the calciner 1, a susceptor 21 is arranged, which is composed of several tubular/circular plates and flat plates. As can be seen from the sectional view in the left part of the 5 results, the susceptor 21 comprises two tubular sections 59 and 61. The two tubular sections 59 and 61 are arranged concentrically to one another. Plate-shaped elements 63 and 65 are arranged on the tubular sections 59 and 61.

Wie sich aus der im rechten Teil der Figur dargestellten Seitenansicht des Suszeptors 21 ergibt, ist der rohrförmige Abschnitt 61 mit den daran angeordneten plattenförmigen Abschnitten 63 oberhalb des rohrförmigen Abschnitts 59 und der zugehörigen plattenförmigen Abschnitte 65.As can be seen from the side view of the susceptor 21 shown in the right part of the figure, the tubular section 61 with the plate-shaped sections 63 arranged thereon is above the tubular section 59 and the associated plate-shaped sections 65.

Verbunden sind die beiden „Ebenen“ des Suszeptors 21 durch Winkelbleche 67. Die Einbaulage dieses Suszeptors 21 ist bevorzugt so, dass sich der Bereich mit dem rohrförmigen Abschnitt 61 und den plattenförmigen Abschnitten 63 oberhalb des rohrförmigen Abschnitts 59 und der plattenförmigen Abschnitte 65 befindet.The two “levels” of the susceptor 21 are connected by angle plates 67. The installation position of this susceptor 21 is preferably such that the area with the tubular section 61 and the plate-shaped sections 63 is above the tubular section 59 and the plate-shaped sections 65.

Anders ausgedrückt: Der rohrförmige Abschnitt 61 befindet sich näher an der Vorwärmzone 5 als der rohrförmige Abschnitt 59. Dadurch wird zunächst eine Aufheizung des Kalksteins im Inneren des Kalzinators begonnen. Erst am unteren Ende des Suszeptors 21, wo die plattenförmigen Elemente 65 bis in die Nähe der Auskleidung 57 ragen, wird auch der Kalkstein in mittelbarer Nähe der Auskleidung 57 auf die zum Kalzinieren erforderliche Temperatur gebracht. Dadurch werden die Wärmeverluste an die Umgebung minimiert und es wird ein sehr effektiver Wärmeübergang von den verschiedenen Elementen 59, 61, 63, 65 des Suszeptors 21 auf den ihn umgebenden Kalkstein erreicht.In other words: The tubular section 61 is located closer to the preheating zone 5 than the tubular section 59. This initially starts heating the limestone inside the calciner. Only at the lower end of the susceptor 21, where the plate-shaped elements 65 protrude close to the lining 57, is the limestone in the immediate vicinity of the lining 57 brought to the temperature required for calcination. This minimizes heat losses to the environment and achieves a very effective heat transfer from the various elements 59, 61, 63, 65 of the susceptor 21 to the limestone surrounding it.

Diese Suszeptoren 21 können auch in mehreren Lagen übereinander angeordnet sein, wie die in der 6 dargestellt ist.These susceptors 21 can also be arranged in several layers one above the other, like those in the 6 is shown.

In der 7 ist ein Suszeptor 71 mit einer Gaszusatzheizung dargestellt. Der Suszeptor 71 ist ein rohrförmiges Gebilde, das an seinem beiden Enden gasdicht verschlossen ist. Etwa in der Mitte des Suszeptors 71 ist ein Gasbrenner 73 angeordnet. Er besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Rohr mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen 72. Er ist bevorzugt aus einem keramischen Material gefertigt.In the 7 a susceptor 71 is shown with an additional gas heater. The susceptor 71 is a tubular structure that is sealed gas-tight at both ends. A gas burner 73 is arranged approximately in the middle of the susceptor 71. In this exemplary embodiment, it consists of a tube with a large number of outlet openings 72. It is preferably made of a ceramic material.

Der Gasbrenner 73 wird über eine Gasleitung 75 und eine Verbrennungsluftleitung 77 mit einem Gemisch aus Gas- und Verbrennungsluft versorgt. Das Gas in der Gasleitung 75 und die Luft in der Luftleitung 77 werden im Inneren des Suszeptors 71 zusammengeführt und dann als Gas-Luft-Gemisch dem Brenner 73 zugeführt. Sobald das Gas-Luft-Gemisch durch die Öffnungen 72 nach außen tritt, verbrennt es und heizt dadurch die Innenwand des Suszeptors 71 auf. Das Rauchgas, welches bei der Verbrennung von Gas und Luft entsteht, wird im Inneren des Suszeptors 71 nach oben geführt und über eine Rauchgasleitung 79 abgeführt. Dabei gelangen die Rauchgase nicht in das Innere des Kalzinators 1, so dass keine Vermischung zwischen Rauchgas und dem bei der Kalzinierung entstehenden Kohlendioxid stattfindet. Auch bei diesem Hybrid-System wird also am Gehäuse des Kalzinators 1 reines Kohlendioxid abgezogen, das entweder direkt einer weiteren Verwertung zugeführt oder verflüssigt und beispielsweise in einer geeigneten geologischen Formation gespeichert werden kann.The gas burner 73 is supplied with a mixture of gas and combustion air via a gas line 75 and a combustion air line 77. The gas in the gas line 75 and the air in the air line 77 are brought together inside the susceptor 71 and then fed to the burner 73 as a gas-air mixture. As soon as the gas-air mixture emerges through the openings 72, it burns and thereby heats the inner wall of the susceptor 71. The flue gas, which is produced during the combustion of gas and air, is guided upwards inside the susceptor 71 and discharged via a flue gas line 79. The flue gases do not get into the interior of the calciner 1, so that there is no mixing between the flue gas and the carbon dioxide produced during calcination. In this hybrid system too, pure carbon dioxide is removed from the housing of the calciner 1, which can either be fed directly for further utilization or liquefied and stored, for example, in a suitable geological formation.

In der 7 ist auch noch eine Zusatzluftleitung 78 angedeutet. Sie mündet ebenfalls in das Innere des Suszeptors 71 und ermöglicht eine Nachverbrennung des Gas-Luft-Gemischs, nachdem dieses aus dem Gasbrenner 73 ausgetreten und verbrannt ist.In the 7 An additional air line 78 is also indicated. It also opens into the interior of the susceptor 71 and enables afterburning of the gas-air mixture after it has emerged from the gas burner 73 and burned.

Im oberen Teil der 7 sind zwei alternative Querschnitte des erfindungsgemäßen Suszeptors 71 dargestellt. Durch diese Formgebung ist es möglich, die Wärmeübertragung der Fläche zwischen Suszeptor 71 und dem ihm umgebenden Kalkstein zu vergrößern, so dass die Wärmeübertragung verbessert wird. In dem links oben dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenwand des Suszeptors 71 ein Zylinder mit radiale verlaufenden Rippen; bei dem im rechten oberen Teil der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Außenwand des Suszeptors 71 eine sternförmige Außenkontur auf.In the upper part of the 7 Two alternative cross sections of the susceptor 71 according to the invention are shown. This shape makes it possible to increase the heat transfer of the area between the susceptor 71 and the limestone surrounding it, so that the heat transfer is improved. In the exemplary embodiment shown at the top left, the outer wall of the susceptor 71 is a cylinder with radial ribs; in the upper right part of the 7 In the exemplary embodiment shown, the outer wall of the susceptor 71 has a star-shaped outer contour.

In der 8 ist nun ein Kalzinator dargestellt, bei dem Suszeptoren 71 gemäß 7 zum Einsatz kommen.In the 8th A calciner is now shown, in which susceptors 71 according to 7 are used.

Die Luft- und Gaszufuhr erfolgt über einen Ringraum 81. Dieser Ringraum 81 ist nach gasdicht von dem Inneren des Kalzinators 1 getrennt, so dass weder Gas noch Verbrennungsluft in das Innere des Kalzinators gelangen können, dort wo sich der Kalkstein bzw. der Brandkalk befindet.The air and gas supply takes place via an annular space 81. This annular space 81 is separated from the interior of the calciner 1 in a gas-tight manner, so that neither gas nor combustion air can get into the interior of the calciner, where the limestone or quicklime is located.

An den oberen Enden der Suszeptoren 71 ist die Rauchgasleitung 79 als Sammelleitung ausgebildet. Mit ihr werden die Rauchgase aller Suszeptoren 71 abgezogen werden können.At the upper ends of the susceptors 71, the flue gas line 79 is designed as a collecting line. With it the smoke gases from all susceptors 71 can be withdrawn.

Wenn der Gasbrenner mit regenerativ erzeugtem Gas betrieben wird, dann ist auch dieser Betrieb des Kalzinators mit Stützfeuerung CO2-neutral.If the gas burner is operated with regeneratively produced gas, then this operation of the calciner with backup firing is also CO 2 -neutral.

Diese hybride Bauform ermöglicht einen flexibleren Betrieb, sie erlaubt es kurzfristige Leistungsspitzen abzufahren und außerdem erlaubt sie es flexibel auf die momentan herrschenden Bezugspreise für Strom und Gas zu reagieren und dementsprechend eine wirtschaftlich optimale Fahrweise zu fahren.This hybrid design enables more flexible operation, it allows short-term power peaks to be met and it also allows you to react flexibly to the current supply prices for electricity and gas and therefore to drive in an economically optimal manner.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
KalzinatorCalciner
33
KalzinierungszoneCalcination zone
55
VorwärmzonePreheating zone
77
KühlzoneCooling zone
99
Einlass für KalksteinLimestone inlet
1111
Gas-EntnahmeleitungGas sampling line
1313
WärmetauscherHeat exchanger
1515
RezirkulationsleitungRecirculation line
1717
Auslass für BranntkalkQuicklime outlet
1919
Induktionsspuleinduction coil
2121
Suszeptorsusceptor
2323
Gebläsefan
2525
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
2727
Spül-LeitungFlushing line
2828
Abluft-LeitungExhaust air line
2929
erste Kammerfirst chamber
3131
zweite Kammersecond chamber
3333
erste Absperreinrichtungfirst shut-off device
3535
zweite Absperreinrichtungsecond shut-off device
3737
GasleitungGas pipe
3939
weiter Leitungfurther line
4141
VentilValve
4343
Auslass-KammerExhaust chamber
4545
dritte Absperreinrichtungthird shut-off device
4747
vierte Absperreinrichtungfourth shut-off device
4949
zweites Gebläsesecond fan
5151
WärmetauscherHeat exchanger
5353
GehäuseHousing
5555
WärmedämmungThermal insulation
5757
Auskleidunglining
59, 6159, 61
rohrförmige/zylindrische Abschnittetubular/cylindrical sections
63, 6563, 65
plattenförmige Abschnitte plate-shaped sections
7171
Suszeptorsusceptor
7373
Gasbrennergas burner
7575
GasleitungGas pipe
7777
VerbrennungsluftleitungCombustion air line
7979
RauchgasleitungFlue gas pipe

Claims (17)

Kalzinator zur Herstellung von Branntkalk (CaO) umfassend - ein Gehäuse (53), - mindestens eine außerhalb oder innerhalb des Gehäuses (53) angeordnete Induktionsspule (19), wobei das Gehäuse (53) mindestens in der Nähe der mindestens einen Induktionsspule (19) aus einem nicht ferro-magnetischen oder einem elektrisch nichtleitenden Material besteht, - eine feuerfeste/hochtemperaturbeständige Auskleidung (57), - einen gasdichten Einlass (9) für Kalkstein (CaCO3), - einen gasdichten Auslass (17) für Branntkalk (CaO), - mindestens einen in Inneren des Kalzinators (1 angeordneten Suszeptor (21) und - eine Entnahme-Leitung (11) für das bei der Kalzinierung entstehende Kohlendioxid (CO2) umfasst.Calciner for producing quicklime (CaO) comprising - a housing (53), - at least one induction coil (19) arranged outside or inside the housing (53), the housing (53) being at least in the vicinity of the at least one induction coil (19). consists of a non-ferromagnetic or electrically non-conductive material, - a fireproof/high temperature resistant lining (57), - a gas-tight inlet (9) for limestone (CaCO 3 ), - a gas-tight outlet (17) for quicklime (CaO), - at least one susceptor (21) arranged inside the calciner (1) and - a removal line (11) for the carbon dioxide (CO 2 ) produced during calcination. Kalzinator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (9) oberhalb des Auslasses (17) angeordnet ist, und dass die mindestens eine Induktionsspule (19) zwischen dem Einlass (9) und dem Auslass (17) angeordnet ist.Calciner after Claim 1 , characterized in that the inlet (9) is arranged above the outlet (17), and that the at least one induction coil (19) is arranged between the inlet (9) and the outlet (17). Kalzinator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er viele bewegliche Suszeptoren (21) umfasst.Calciner after Claim 1 or 2 , characterized in that it includes many movable susceptors (21). Kalzinator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen ortsfesten Suszeptor (21) umfasst, dass der oder die ortsfesten Suszeptoren (21) als Stange, als Rohr und/oder als gerade oder gekrümmte Platten ausgebildet sind, dass eine Längsachse der Stangen oder Rohre parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kalksteins (CaCO3) durch den Kalzinator (1) verläuft, und/oder dass ein Normalenvektor des oder der plattenförmigen Suszeptoren orthogonal zu einer Bewegungsrichtung des Kalksteins (CaCO3) durch den Kalzinator (1) verläuft.Calciner according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one stationary susceptor (21), that the one or more stationary susceptors (21) are designed as a rod, as a tube and / or as straight or curved plates, that a longitudinal axis of the Rods or tubes run parallel to a direction of movement of the limestone (CaCO 3 ) through the calciner (1), and/or that a normal vector of the plate-shaped susceptor(s) runs orthogonal to a direction of movement of the limestone (CaCO 3 ) through the calciner (1). Kalzinator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ortsfeste Suszeptor (21) auf Höhe der mindestens einen Induktionsspule (19) angeordnet ist.Calciner after Claim 4 , characterized in that the at least one stationary susceptor (21) is arranged at the level of the at least one induction coil (19). Kalzinator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ortsfeste Suszeptor (2) sich über eine durch die mindestens eine Induktionsspule (19) gebildete Kalzinierungszone (3) hinaus nach oben in eine Vorwärmzone (5) erstreckt und/oder dass der mindestens eine ortsfeste Suszeptor (2) sich nach über die Kalzinierungszone (3) hinaus nach unten in eine Abkühlzone (7) erstreckt.Calciner after Claim 4 or 5 , characterized in that the at least one stationary susceptor (2) extends upwards beyond a calcination zone (3) formed by the at least one induction coil (19) into a preheating zone (5) and / or that the at least one stationary susceptor (2 ) extends beyond the calcination zone (3) downwards into a cooling zone (7). Kalzinator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Rezirkulationsleitung (15) für das bei der Kalzinierung entstehende Kohlendioxid (CO2) umfasst, und dass die Rezirkulationsleitung (15) am oberen Ende des Kalzinators (1) beginnt oder von der Entnahme-Leitung (11) abzweigt und unterhalb der mindestens einen Induktionsspule (19) in den Kalzinator (1) mündet.Calciner according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a recirculation line (15) for the carbon dioxide (CO 2 ) produced during calcination, and that the recirculation line (15) begins at the upper end of the calciner (1) or from the removal -Line (11) branches off and opens into the calciner (1) below the at least one induction coil (19). Kalzinator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Rezirkulationsleitung (15) umfasst, dass mindesten ein Suszeptor (21) als Rohr ausgebildet ist, dass der Suszeptor (21) auf Höhe der Induktionsspulen (19) (Austritts-)Öffnungen aufweist, und dass mindestens ein Teil des durch die Rezirkulationsleitung (15) strömenden Kohlendioxids in einen oder mehrere der rohrförmigen Suszeptoren (21) strömt und anschließend durch die (Austritts-)Öffnungen in den Kalzinator (1) strömt.Calciner according to one of the Claims 4 until 6 , characterized in that it comprises a recirculation line (15), that at least one susceptor (21) is designed as a tube, that the susceptor (21) has (outlet) openings at the level of the induction coils (19), and that at least one part of the carbon dioxide flowing through the recirculation line (15) flows into one or more of the tubular susceptors (21) and then flows through the (outlet) openings into the calciner (1). Kalzinator nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten ein Suszeptor (71) als Rohr ausgebildet ist, das sich mindestsens von der Kühlzone (7) bis zur Vorwärmzone (3) erstreckt, dass der Suszeptor (71) an beiden Enden verschlossen ist, und dass im Inneren des Suszeptors (71) ein Gasbrenner (73) angeordnet ist, dass an einem ersten Ende des Suszeptors (71) eine Gasleitung (75) und eine Verbrennungsluftleitung (77) oder eine Leitung () für ein Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft in den Suszeptor (71) mündet, dass an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Suszeptors (71) eine Rauchsgasleitung (79) vorhanden ist.Calciner according to one of the Claims 4 until 8th , characterized in that at least one susceptor (71) is designed as a tube which extends at least from the cooling zone (7) to the preheating zone (3), that the susceptor (71) is closed at both ends, and that inside the Susceptor (71), a gas burner (73) is arranged, that at a first end of the susceptor (71) a gas line (75) and a combustion air line (77) or a line () for a mixture of gas and combustion air into the susceptor (71 ) ends in that a flue gas line (79) is present at an end of the susceptor (71) opposite the first end. Kalzinator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rezirkulationsleitung (15) ein Gebläse (23) vorgesehen ist.Calciner according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that a fan (23) is provided in the recirculation line (15). Kalzinator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Einlass (9) eine erste Kammer (29) und eine zweite Kammer (31) umfasst, dass zwischen der ersten Kammer (29) und der zweiten Kammer (31) eine erste Absperreinrichtung (33) sowie eine Gasleitung (37) mit einem Ventil (41) vorgesehen sind, und dass zwischen der zweiten Kammer (31) und dem Kalzinator (1) eine zweite Absperreinrichtung (35) vorgesehen ist.Calciner according to one of the preceding claims, characterized in that the gas-tight inlet (9) comprises a first chamber (29) and a second chamber (31), and a first shut-off device between the first chamber (29) and the second chamber (31). (33) and a gas line (37) with a valve (41) are provided, and that a second shut-off device (35) is provided between the second chamber (31) and the calciner (1). Kalzinator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Auslass (17) eine Auslass-Kammer (43) umfasst, dass zwischen dem Kalzinator (1) und der Auslass-Kammer (43) eine dritte Absperreinrichtung (45) vorgesehen ist, und dass auf der dem Kalzinator (1) abgewandten Seite der Auslass-Kammer (43) eine vierte Absperreinrichtung (47) vorgesehen ist.Calciner according to one of the preceding claims, characterized in that the gas-tight outlet (17) comprises an outlet chamber (43), that a third shut-off device (45) is provided between the calciner (1) and the outlet chamber (43), and that a fourth shut-off device (47) is provided on the side of the outlet chamber (43) facing away from the calciner (1). Kalzinator nach den Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auslass-Kammer (43) eine Spülluft-Leitung (27) und eine Abluft-Leitung (28) angeschlossen sind, und dass zwischen der Abluft-Leitung (28) und der RezirkulationsLeitung (15) ein erster Wärmetauscher (25) angeordnet ist.Calciner according to the Claim 12 , characterized in that a purge air line (27) and an exhaust air line (28) are connected to the outlet chamber (43), and that a first heat exchanger is between the exhaust air line (28) and the recirculation line (15). (25) is arranged. Kalzinator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Suszeptoren (21) aus einem elektrisch leitenden, gegen Abrasion und hohe Temperaturen beständigen Material, insbesondere rostfreiem Stahl, Molybdän oder Siliziumkarbid, bestehen.Calciner according to one of the preceding claims, characterized in that the susceptor or susceptors (21) consist of an electrically conductive material that is resistant to abrasion and high temperatures, in particular stainless steel, molybdenum or silicon carbide. SeVerfahren zum Brennen von Kalk, umfassend die Schritte: - Vorwärmen des Kalksteins, - Indirektes Erhitzen des Kalksteins mit Hilfe von Suszeptoren (21), die von elektro-magnetischen Wellen mindestens einer Induktionsspule (21) erhitzt werden und - Entnahme des bei der Kalzination entstehenden Kohlendioxids.Se method for burning lime, comprising the steps: - preheating the limestone, - Indirect heating of the limestone with the help of susceptors (21), which are heated by electro-magnetic waves from at least one induction coil (21) and - Removal of the carbon dioxide produced during calcination. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass, mindestens ein Suszeptor (71) mit Gas beheizt wird.Procedure according to Claim 15 , characterized in that at least one susceptor (71) is heated with gas. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Kalzinator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 ausgeführt wird.Procedure according to Claim 15 or 16 , characterized in that it comes with a Kalzi nator (1) according to one of the previous ones Claims 1 until 12 is performed.
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EP0715485A1 (en) 1994-11-30 1996-06-05 Didier-Werke Ag Oven for the firing of ceramic articles
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