DE102022203597A1 - Plant and a process for the heat treatment of mineral material - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage (10) zur Wärmebehandlung von mineralischem Material aufweisend einen Reaktor (12) mit zumindest einem Gaseinlass (29) zum Einlassen Abgasen, wobei der Reaktor (12) einen Aktivierungsbereich (16) zum Aktivieren des mineralischen Materials und einen Abgasauslass (28) zum Auslassen von Abgasen (30) aus dem Reaktor (12) aufweist, wobei der Abgasauslass (28) mit dem zumindest einen Gaseinlass (29) derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases (30) dem Reaktor (12) zugeführt wird.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Wärmebehandlung von mineralischem Material mit einem Reaktor (12), wobei das Material in einem Aktivierungsbereich (16) des Reaktors (12) aktiviert und optional in einem Kühlbereich (18) des Reaktors (12) gekühlt wird, wobei das Abgas (30) des Reaktors (12) aus diesem abgeführt wird, wobei zumindest ein Teil des aus dem Reaktor (12) abgeführten Abgases (30) dem Reaktor (12) wieder zugeführt wird.The present invention relates to a system (10) for the heat treatment of mineral material, comprising a reactor (12) with at least one gas inlet (29) for admitting exhaust gases, the reactor (12) having an activation region (16) for activating the mineral material and an exhaust gas outlet (28) for exhausting exhaust gases (30) from the reactor (12), the exhaust gas outlet (28) being connected to the at least one gas inlet (29) in such a way that at least part of the exhaust gas (30) is supplied to the reactor (12). is supplied.The invention also relates to a method for the heat treatment of mineral material with a reactor (12), wherein the material is activated in an activation region (16) of the reactor (12) and optionally cooled in a cooling region (18) of the reactor (12). is, wherein the exhaust gas (30) of the reactor (12) is removed from the reactor (12), at least part of the exhaust gas (30) removed from the reactor (12) being fed back to the reactor (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Wärmebehandlung von mineralischem Material mit einem Flugstromreaktor.The invention relates to a system and a method for the heat treatment of mineral material with an entrained flow reactor.

Es ist bekannt, dass in der Zement- und Mineralindustrie sehr große Wärmemengen für die Wärmebehandlung des mineralischen Gutes benötigt werden. Ein Teil der Wärmebehandlung erfolgt dabei oftmals in einem Flugstromreaktor, in dem das zu behandelnde mineralische Gut von einem heißen Gasstrom mitgerissen wird, wobei es während der Verweilzeit im Flugstromreaktor zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem mineralischen Gut kommt, sodass das mineralische Gut vorgewärmt, getrocknet, kalziniert und/oder dehydroxilisiert wird. Der erforderliche Heißgasstrom wird beispielsweise durch die Abgase eines an den Flugstromreaktor angeschlossenen Ofens und/oder durch Verbrennung von Brennstoff im Flugstromreaktor bereitgestellt. Aus der DE 10 2012 022 179 A1 und der DE 10 2010 008 785 B4 sind außerdem zusätzliche Brennkammern bekannt, die an den Flugstromreaktor angeschlossen sind und zur Verbrennung von meist minderwertigen Brennstoffen (Sekundär- bzw. Ersatzbrennstoffe) dienen.It is known that in the cement and mineral industries very large amounts of heat are required for the heat treatment of the mineral material. Part of the heat treatment often takes place in an entrained flow reactor, in which the mineral material to be treated is carried along by a hot gas stream, with a heat exchange occurring between the gas and the mineral material during the residence time in the entrained flow reactor, so that the mineral material is preheated, is dried, calcined and/or dehydroxilized. The required hot gas flow is provided, for example, by the exhaust gases from a furnace connected to the entrained flow reactor and/or by combustion of fuel in the entrained flow reactor. From the DE 10 2012 022 179 A1 and the DE 10 2010 008 785 B4 Additional combustion chambers are also known which are connected to the entrained flow reactor and are used to burn mostly low-quality fuels (secondary or substitute fuels).

Flugstromreaktoren werden beispielsweise zur Herstellung von Klinkerersatzstoffen, beispielsweise kalzinierte Tone, oder zur Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden aus Erz enthaltenen Materialien eingesetzt. Bei der Aktivierung von Tonen in einem Flugstromreaktor entstehen Abgase mit einem CO2-Anteil, der bekannter Weise umweltschädlich ist.Encapsulated flow reactors are used, for example, for the production of clinker substitutes, for example calcined clays, or for the extraction of metals or metal oxides from materials containing ore. When clays are activated in an entrained flow reactor, exhaust gases with a CO 2 content are produced, which is known to be harmful to the environment.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage und ein Verfahren zur Wärmebehandlung von mineralischem Material mit einem Flugstromreaktor anzugeben, der eine Reduzierung des CO2-Anteils und der Schadstoffe, wie Stickoxide, in dem Abgas ermöglicht.Proceeding from this, it is the object of the present invention to provide a system and a method for the heat treatment of mineral material with an entrained flow reactor, which enables a reduction in the CO 2 content and pollutants, such as nitrogen oxides, in the exhaust gas.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the invention by a device with the features of independent device claim 1 and by a method with the features of independent method claim 9. Advantageous further training results from the dependent requirements.

Eine Anlage zur Wärmebehandlung von mineralischem Material umfasst nach einem ersten Aspekt einen Reaktor mit zumindest einem Gaseinlass zum Einlassen von Abgasen, wobei der Reaktor einen Aktivierungsbereich zum Aktivieren des mineralischen Materials und einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgasen aus dem Reaktor aufweist. Der Abgasauslass ist mit dem zumindest einen Gaseinlass derart verbunden, dass zumindest ein Teil des Abgases dem Reaktor zugeführt wird.According to a first aspect, a plant for the heat treatment of mineral material comprises a reactor with at least one gas inlet for admitting exhaust gases, the reactor having an activation region for activating the mineral material and an exhaust gas outlet for exhausting exhaust gases from the reactor. The exhaust gas outlet is connected to the at least one gas inlet such that at least part of the exhaust gas is fed to the reactor.

Eine Rückführung zumindest eines Teils des Abgases in den Reaktor bewirkt eine Anreicherung des Abgases des Reaktors mit CO2, sodass das Abgas einen hohen CO2-Gehalt von vorzugsweise mindestens 75 Vol% aufweist. Ein solch hoher CO2-Gehalt ist vorteilhaft für eine anschließende Behandlung des Abgases beispielsweise zur Abspaltung oder Speicherung von CO2.Recycling at least part of the exhaust gas into the reactor causes the reactor exhaust gas to be enriched with CO 2 so that the exhaust gas has a high CO 2 content of preferably at least 75% by volume. Such a high CO 2 content is advantageous for subsequent treatment of the exhaust gas, for example to split off or store CO 2 .

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Reaktor ein Flugstromreaktor und weist einen Vorwärmbereich zum Vorwärmen des Materials, einen Aktivierungsbereich zum Aktivieren des mineralischen Materials und optional einen Kühlbereich zum Kühlen des Materials auf. Der Abgasauslass ist vorzugsweise in dem Vorwärmbereich angeordnet, wobei der Abgasauslass mit dem Aktivierungsbereich und/oder dem Kühlbereich des Flugstromreaktors derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases dem Aktivierungsbereich und/oder einem Kühlbereich zugeführt wird. Der Aktivierungsbereich, der Kühlbereich und/ oder der Vorwärmbereich weisen vorzugsweise jeweils zumindest einen Gaseinlass auf, der insbesondere mit dem Abgasauslass zur Leitung des Abgases in den Gaseinlass verbunden ist. Der Aktivierungsbereich, der Kühlbereich und der Vorwärmbereich sind beispielsweise auf dem gleichen Höhenniveau, insbesondere nebeneinander angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Aktivierungsbereich, der Kühlbereich und/ oder der Vorwärmbereich auf unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind. Vorzugsweis ist der Vorwärmbereich oberhalb des Aktivierungsbereichs und der Aktivierungsbereich oberhalb des Kühlbereichs angeordnet. Der Aktivierungsbereich des Flugstromreaktors weist beispielsweise zumindest teilweise eine Wirbelschicht auf.According to a first embodiment, the reactor is an entrained flow reactor and has a preheating area for preheating the material, an activation area for activating the mineral material and optionally a cooling area for cooling the material. The exhaust gas outlet is preferably arranged in the preheating area, the exhaust gas outlet being connected to the activation area and/or the cooling area of the entrained flow reactor in such a way that at least part of the exhaust gas is supplied to the activation area and/or a cooling area. The activation area, the cooling area and/or the preheating area preferably each have at least one gas inlet, which is connected in particular to the exhaust gas outlet for guiding the exhaust gas into the gas inlet. The activation area, the cooling area and the preheating area are, for example, arranged at the same height level, in particular next to one another. It is also conceivable that the activation area, the cooling area and/or the preheating area are arranged at different height levels. The preheating area is preferably arranged above the activation area and the activation area is arranged above the cooling area. The activation region of the entrained flow reactor has, for example, at least partially a fluidized bed.

Der Aktivierungsbereich weist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest eine Brennkammer und/oder einen Heißgaserzeuger auf und der Abgasauslass ist mit der Brennkammer und/ oder dem Heißgaserzeuger derart verbunden, dass zumindest ein Teil des Abgases der Brennkammer und/ oder dem Heißgaserzeuger zugeführt wird.According to a further embodiment, the activation area has at least one combustion chamber and/or a hot gas generator and the exhaust gas outlet is connected to the combustion chamber and/or the hot gas generator in such a way that at least part of the exhaust gas is supplied to the combustion chamber and/or the hot gas generator.

Der Aktivierungsbereich des Flugstromreaktors weist beispielweise eine Heizeinrichtung, insbesondere einen Heißgaserzeuger zur Erzeugung eines Heißgases auf. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise zusätzlich zu der Brennkammer und/ oder dem Brennstoffeinlass angeordnet. Insbesondere ist die Heizeinrichtung derart mit der Steigleitung des Aktivierungsbereichs verbunden, dass die in der Heizeinrichtung erzeugten Heißgase unterhalb der in der Brennkammer erzeugten Heißgase in die Steigleitung eingeleitet werden. Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung einen Gaseinlass zum Einlassen von rückgeführtem Abgas auf, der vorzugsweise mit der Rückführungsleitung verbunden ist.The activation region of the entrained flow reactor has, for example, a heating device, in particular a hot gas generator for generating a hot gas. The heating device is preferably arranged in addition to the combustion chamber and/or the fuel inlet. In particular, the heating device is connected to the riser of the activation area in such a way that the hot gases generated in the heating device flow into the hot gases below the hot gases generated in the combustion chamber Riser pipe can be initiated. The heating device preferably has a gas inlet for admitting recirculated exhaust gas, which is preferably connected to the recirculation line.

Nach einer Erkenntnis der Erfinder ist eine Behandlung des Abgases zur Speicherung oder Weiterbehandlung des CO2-Anteils in dem Abgas besonders einfach möglich, wenn der CO2-Anteil des Abgases, das die Anlage, insbesondere den Flugstromreaktor, verlässt, besonders hoch, insbesondere etwa 70 bis 95 Vol%, vorzugsweise mindestens 75 Vol%, beträgt. Ein solcher Anteil an CO2 in dem Abgas ermöglicht beispielsweise eine einfache Verflüssigung, Abspaltung oder Sequestrierung von CO2. Außerdem kann das abgeführte Abgas beispielsweise zur Sodaherstellung, Zuckerherstellung oder zur Herstellung von gefälltem Kalziumcarbonat verwendet werden.According to the inventors' findings, treatment of the exhaust gas for storage or further treatment of the CO 2 portion in the exhaust gas is possible particularly easily if the CO 2 portion of the exhaust gas that leaves the system, in particular the entrained flow reactor, is particularly high, in particular approximately 70 to 95% by volume, preferably at least 75% by volume. Such a proportion of CO 2 in the exhaust gas enables, for example, simple liquefaction, separation or sequestration of CO 2 . In addition, the exhaust gas removed can be used, for example, for soda production, sugar production or for the production of precipitated calcium carbonate.

Die Anlage zur Wärmebehandlung von Materialien umfasst optional eine Zerkleinerungseinrichtung, wie eine Mühle oder einen Brecher und/oder eine Trocknungseinrichtung zur Behandlung des Materials vor dem Einlass in den Reaktor.The plant for heat treating materials optionally includes a comminution device, such as a mill or a crusher, and/or a drying device for treating the material before entering the reactor.

Der Reaktor, insbesondere der Flugstromreaktor oder der Wirbelschichtreaktor, dient insbesondere der Erhitzung, vorzugsweise der Aktivierung des Materials, wobei eine Aktivierung beispielsweise eine Kalzinierung, Entsäuerung, Dehydroxilisierung und/oder Decarbonisierung des Materials umfasst.The reactor, in particular the entrained flow reactor or the fluidized bed reactor, serves in particular for heating, preferably activating, the material, wherein activation includes, for example, calcination, deacidification, dehydroxilization and/or decarbonization of the material.

Ein Flugstromreaktor umfasst beispielsweise einen mehrstufigen Zyklonwärmetauscher mit in Strömungsrichtung des Materials einem Vorwärmbereich, einem Aktivierungsbereich und optional einem Kühlbereich. Dabei durchströmt beispielsweise ein Kühlgas den Kühlbereich und Heißgase den Aktivierungsbereich und den Vorwärmbereich der verschiedenen Zyklone (bezogen auf die Schwerkraftrichtung) von unten nach oben, während das thermisch zu behandelnde Material die Zyklone in Gegenstromrichtung von oben nach unten durchläuft. Dabei wird vorzugsweise in jedem der Zyklone das Material aus dem Gasstrom separiert und über einen Auslass in eine Gasströmung eingebracht, die anschließend dem darunterliegenden Zyklon zugeführt wird. In den untenliegenden Zyklonen des Kühlbereichs kühlt die beispielsweise über einen Verdichter zugeführte Gasströmung das Material, wobei das Gas vorgewärmt wird. Alternativ kann in den untenliegenden Zyklon des Kühlbereichs das Material durch wenigstens einen Ventilator im Saugzugverfahren gekühlt werden. Das vorgewärmte Gas durchströmt anschließend das Steigrohr des Aktivierungsbereichs, in der die eigentliche thermische Behandlung des aus dem Vorwärmbereich zugeführten Materials erfolgt. Dabei wird der Gasströmung in dem Aktivierungsbereich zusätzlich über eine Brennkammer oder einen Brenner ein Heißgas zugeführt, um die für die Behandlung erforderliche thermische Energie bereitzustellen. Es ist ebenfalls denkbar, dass dem Steigrohr, insbesondere dem Aktivierungsbereich, ausschließlich oder zusätzlich zu der Brennkammer oder Brennen ein Brennstoff zugeführt wird. Das den Aktivierungsbereich verlassende Gas wird anschließend in dem Vorwärmbereich zur Vorwärmung des Materials genutzt.An entrained flow reactor comprises, for example, a multi-stage cyclone heat exchanger with a preheating area, an activation area and optionally a cooling area in the flow direction of the material. For example, a cooling gas flows through the cooling area and hot gases flow through the activation area and the preheating area of the various cyclones (based on the direction of gravity) from bottom to top, while the material to be thermally treated passes through the cyclones in the countercurrent direction from top to bottom. The material is preferably separated from the gas stream in each of the cyclones and introduced into a gas flow via an outlet, which is then fed to the cyclone underneath. In the cyclones below in the cooling area, the gas flow supplied via a compressor, for example, cools the material, with the gas being preheated. Alternatively, the material can be cooled by at least one fan in the cyclone of the cooling area using the induced draft process. The preheated gas then flows through the riser pipe of the activation area, in which the actual thermal treatment of the material supplied from the preheating area takes place. A hot gas is additionally supplied to the gas flow in the activation area via a combustion chamber or a burner in order to provide the thermal energy required for the treatment. It is also conceivable that fuel is supplied to the riser pipe, in particular the activation area, exclusively or in addition to the combustion chamber or combustion. The gas leaving the activation area is then used in the preheating area to preheat the material.

Beispielsweise umfasst der Vorwärmbereich eine Mehrzahl von Zyklonen, insbesondere ein bis fünf Zyklone, die vorzugsweise nacheinander von dem Material durchströmt werden, wobei das Material vorgewärmt wird. Der sich an dem Vorwärmbereich anschließende Aktivierungsbereich des Flugstromreaktors umfasst beispielsweise ein bis drei, vorzugsweise einen Zyklon und/oder ein Steigrohr und zumindest eine Brennkammer und/oder einen Brennstoffeinlass und/oder eine Heizeinrichtung, wie einen Heißgaserzeuger.For example, the preheating area comprises a plurality of cyclones, in particular one to five cyclones, through which the material preferably flows one after the other, the material being preheated. The activation region of the entrained flow reactor adjoining the preheating region comprises, for example, one to three, preferably a cyclone and/or a riser pipe and at least one combustion chamber and/or a fuel inlet and/or a heating device, such as a hot gas generator.

Der Aktivierungsbereich weist vorzugsweise ein Steigrohr auf, das sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt, optional ein oder mehrere Brennstoffeinlässe aufweist, und/ oder mit der Brennkammer und/ oder der Heizeinrichtung derart verbunden ist, dass in der Brennkammer und/ oder der Heizeinrichtung erzeugte Heißgase in das Steigrohr eingelassen werden. Beispielsweise weist der Aktivierungsbereich zwei oder mehr Brennkammern und/ oder Heizeinrichtungen auf, die mit dem Steigrohr verbunden sind. Insbesondere weist der Aktivierungsbereich eine Heizeinrichtung und eine Brennkammer auf, die beispielsweise derart mit der Steigleitung verbunden sind, dass die jeweils in der Heizeinrichtung oder der Brennkammer erzeugten Heißgase an unterschiedlichen Positionen, insbesondere höhenversetzt, in das Steigrohr eingeleitet werden. Die Heizeinrichtung ist beispielsweise unterhalb der Brennkammer angeordnet. Das in dem Vorwärmbereich vorgewärmte Material wird vorzugsweise in das Steigrohr des Aktivierungsbereichs eingeführt und darin im Gleichstrom erhitzt. In Strömungsrichtung des Feststoff-Gasgemisches schließt sich an das Steigrohr zumindest ein Zyklon an, der zur Feststoffabscheidung dient.The activation region preferably has a riser pipe which extends substantially in a vertical direction, optionally has one or more fuel inlets, and/or is connected to the combustion chamber and/or the heating device in such a way that hot gases generated in the combustion chamber and/or the heating device be inserted into the riser pipe. For example, the activation area has two or more combustion chambers and/or heating devices that are connected to the riser pipe. In particular, the activation area has a heating device and a combustion chamber, which are connected, for example, to the riser pipe in such a way that the hot gases generated in the heating device or the combustion chamber are introduced into the riser pipe at different positions, in particular at different heights. The heating device is arranged, for example, below the combustion chamber. The material preheated in the preheating area is preferably introduced into the riser pipe of the activation area and heated therein in direct current. In the direction of flow of the solid-gas mixture, at least one cyclone is connected to the riser pipe, which serves to separate solids.

Der sich an den Aktivierungsbereich optional anschließende Kühlbereich des Flugstromreaktors umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Zyklonen, insbesondere zwei bis vier Zyklone. Der Kühlbereich umfasst beispielsweise einen Fließbettkühler, einen Wirbelschichtkühler und/ oder einen Plattenkühler.The cooling area of the entrained flow reactor, which optionally adjoins the activation area, preferably comprises a plurality of cyclones, in particular two to four cyclones. The cooling area includes, for example, a fluidized bed cooler, a fluidized bed cooler and/or a plate cooler.

Der Vorwärmbereich des Flugstromreaktors weist vorzugsweise einen Materialeinlass zum Einlassen von zu behandelndem Material in den Flugstromreaktor auf. Der Vorwärmbereich weist vorzugsweise einen Abgasauslass zum Auslassen von Abgas des Flugstromreaktors aus dem Flugstromreaktor auf. Das ausgelassene Abgas wird in eine Abgasleitung abgeführt. Bei dem Abgas handelt es sich vorzugsweise um Abgas aus dem Vorwärmbereich, dem Aktivierungsbereich und/ oder dem Kühlbereich. Der Kühlbereich weist vorzugsweise einen Gaseinlass, beispielsweise Kühlgaseinlass auf, der insbesondere am unteren Endbereich des Kühlbereichs angeordnet ist, sowie insbesondere einen Bereich für den Materialeinlass und einen Bereich für den Materialauslass.The preheating area of the entrained flow reactor preferably has a material inlet for admitting material to be treated into the entrained flow reactor. The preheating area preferably has an exhaust gas outlet for exhausting Exhaust gas from the entrained flow reactor from the entrained flow reactor. The exhausted exhaust gas is discharged into an exhaust pipe. The exhaust gas is preferably exhaust gas from the preheating area, the activation area and/or the cooling area. The cooling area preferably has a gas inlet, for example a cooling gas inlet, which is arranged in particular at the lower end area of the cooling area, and in particular an area for the material inlet and an area for the material outlet.

Die Brennkammer dient vorzugsweise der Erzeugung von Heißgasen, durch die Verbrennung von Öl, Kohle oder Gas oder Sekundärbrennstoffen, wie Altreifen oder Hausmüll, und weist vorzugsweise einen Brennstoffeinlass zum Einlassen von Brennstoff in die Brennkammer auf. Die Heizeinrichtung dient vorzugsweise der Erzeugung von Heißgasen, wobei das Heißgas vorzugsweise elektrisch oder mittels Verbrennung von Öl, Kohle oder Gas erzeugt wird. Bei der Heizeinrichtung kann es sich auch um einen Wärmetauscher zur Erhitzung eines Gasstroms handeln, wobei der Wärmetauscher elektrisch oder mittels einer Brennkammer betrieben wird.The combustion chamber is preferably used to generate hot gases by burning oil, coal or gas or secondary fuels, such as old tires or household waste, and preferably has a fuel inlet for admitting fuel into the combustion chamber. The heating device is preferably used to generate hot gases, the hot gas preferably being generated electrically or by burning oil, coal or gas. The heating device can also be a heat exchanger for heating a gas stream, the heat exchanger being operated electrically or by means of a combustion chamber.

Zumindest ein Teil des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases wird dem Flugstromreaktor, insbesondere der Brennkammer, dem Aktivierungsbereich und/ oder dem Kühlbereich wieder zugeführt. Der Teil des Abgases, der der Brennkammer, dem Aktivierungsbereich und/oder einem Kühlbereich zugeführt wird, wird auch als rückgeführter Abgasstrom bezeichnet. Vorzugsweise weist die Brennkammer, der Aktivierungsbereich und/ oder der Kühlbereich jeweils zumindest einen Gaseinlass zum Einlassen des rückgeführten Abgases auf, wobei der Gaseinlass über eine Leitung mit dem Abgasauslass der Vorwärmzone verbunden ist. Die Leitung zur Zuführung des rückgeführten Abgases in die Brennammer, den Aktivierungsbereich und/ oder den Kühlbereich verläuft vorzugsweise zumindest teilweise oder vollständig außerhalb des Flugstromreaktors.At least part of the exhaust gas removed from the preheating area is fed back to the entrained flow reactor, in particular the combustion chamber, the activation area and/or the cooling area. The portion of the exhaust gas that is supplied to the combustion chamber, the activation area and/or a cooling area is also referred to as the recirculated exhaust gas stream. Preferably, the combustion chamber, the activation area and/or the cooling area each have at least one gas inlet for admitting the recirculated exhaust gas, the gas inlet being connected via a line to the exhaust gas outlet of the preheating zone. The line for supplying the recirculated exhaust gas into the combustion chamber, the activation area and/or the cooling area preferably runs at least partially or completely outside the entrained flow reactor.

Eine Rückführung zumindest eines Teils des Abgases in den Flugstromreaktor bewirkt eine Anreicherung des Abgases des Flugstromreaktors mit CO2, sodass das Abgas einen hohen CO2-Gehalt von vorzugsweise mindestens 75 Vol% aufweist. Ein solch hoher CO2-Gehalt ist vorteilhaft für eine anschließende Behandlung des Abgases beispielsweise zur Abspaltung oder Speicherung von CO2.A return of at least part of the exhaust gas into the entrained flow reactor causes the exhaust gas of the entrained flow reactor to be enriched with CO 2 so that the exhaust gas has a high CO 2 content of preferably at least 75% by volume. Such a high CO 2 content is advantageous for subsequent treatment of the exhaust gas, for example to split off or store CO 2 .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Reaktor ein Wirbelschichtreaktor und weist einen Aktivierungsbereich zum Aktivieren des mineralischen Materials und optional einen Kühlbereich zum Kühlen des Materials auf. Der Abgasauslass ist mit dem Aktivierungsbereich und/oder dem Kühlbereich des Wirbelschichtreaktors derart verbunden, dass zumindest ein Teil des Abgases dem Aktivierungsbereich und/oder einem Kühlbereich zugeführt wird. Der Wirbelschichtreaktor weist vorzugsweise einen Vorwärmbereich auf, der dem Aktivierungsbereich vorgeschaltet ist. Der Vorwärmbereich des Wirbelschichtreaktors entspricht beispielsweise dem mit Bezug auf den Flugstromreaktor beschriebenen Vorwärmbereich. Der Abgasauslass ist vorzugsweise in dem Aktivierungsbereich oder dem Vorwärmbereich angeordnet.According to a further embodiment, the reactor is a fluidized bed reactor and has an activation region for activating the mineral material and optionally a cooling region for cooling the material. The exhaust gas outlet is connected to the activation area and/or the cooling area of the fluidized bed reactor in such a way that at least part of the exhaust gas is fed to the activation area and/or a cooling area. The fluidized bed reactor preferably has a preheating area which is located upstream of the activation area. The preheating area of the fluidized bed reactor corresponds, for example, to the preheating area described with reference to the entrained flow reactor. The exhaust gas outlet is preferably arranged in the activation area or the preheating area.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anlage eine Gasanalyseeinrichtung zur Ermittlung des CO2-Gehalts, des Sauerstoffgehalts und/ oder der Temperatur des Abgases auf, wobei der Abgasauslass mit der Gasanalyseeinrichtung zur Zuführung des Abgases verbunden ist.According to a further embodiment, the system has a gas analysis device for determining the CO2 content, the oxygen content and/or the temperature of the exhaust gas, the exhaust gas outlet being connected to the gas analysis device for supplying the exhaust gas.

Die Anlage weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Gasweiche auf, die der Gasanalyseeinrichtung nachgeschaltet und derart ausgebildet ist, dass sie das Abgas in einen rückgeführten Abgasstrom und einen abgeführten Abgasstrom teilt, wobei der Anteil der Abgasströme an dem Abgas einstellbar ist. Die Gasweiche ist vorzugsweise in Gasströmungsrichtung des Abgases hinter der Gasanalyseeinrichtung angeordnet. Vorzugsweise schließt sich an die Gasweiche eine Rückführungsleitung an, die zur Leitung des rückgeführten Abgases angeordnet und insbesondere mit der Brennkammer, dem Aktivierungsbereich und/ oder dem Kühlbereich zur Zuführung des rückgeführten Abgasstroms verbunden ist. Der abgeführte Abgasstrom wird vorzugsweise aus der Anlage ausgelassen und nicht wieder in den Reaktor geführt. Insbesondere wird der abgeführte Gasstrom einer Abgasbehandlungseinrichtung, wie beispielsweise einer Einrichtung zur Verflüssigung, Abspaltung oder Sequestrierung von CO2 oder einem weiteren Prozess, beispielsweise zur Sodaherstellung, Zuckerherstellung oder Herstellung von gefälltem Kalziumcarbonat zugeführt. Insbesondere ist der Anteil der Abgasströme an dem Abgas stufenlos, vorzugsweise zwischen 0% und 100%, einstellbar. Eine Aufteilung des Abgases in zumindest zwei Abgasströme bietet den Vorteil einer gezielten Rückführung eines bestimmten Anteils des Abgases in den Reaktor.According to a further embodiment, the system has a gas switch, which is connected downstream of the gas analysis device and is designed in such a way that it divides the exhaust gas into a recirculated exhaust gas stream and a discharged exhaust gas stream, the proportion of the exhaust gas streams in the exhaust gas being adjustable. The gas switch is preferably arranged behind the gas analysis device in the gas flow direction of the exhaust gas. Preferably, the gas switch is adjoined by a return line, which is arranged to conduct the recirculated exhaust gas and is in particular connected to the combustion chamber, the activation area and/or the cooling area for supplying the recirculated exhaust gas stream. The discharged exhaust gas stream is preferably discharged from the system and not fed back into the reactor. In particular, the discharged gas stream is fed to an exhaust gas treatment device, such as a device for liquefying, splitting off or sequestering CO 2 or a further process, for example for soda production, sugar production or production of precipitated calcium carbonate. In particular, the proportion of the exhaust gas flows in the exhaust gas is continuously adjustable, preferably between 0% and 100%. Dividing the exhaust gas into at least two exhaust gas streams offers the advantage of a targeted return of a certain portion of the exhaust gas into the reactor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anlage eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie die Anteile der mittels der Gasweiche geteilten Abgasströme in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases steuert/ regelt. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung ist beispielsweise in der Gasweiche angebracht oder mit der Gasweiche verbunden.According to a further embodiment, the system has a control/regulation device which is designed in such a way that it determines the proportions of the exhaust gas streams divided by means of the gas switch depending on the determined CO2 content, oxygen content and/or the determined temperature of the exhaust gas discharged from the preheating area controls/regulates. The control/regulation device is, for example, mounted in the gas switch or connected to the gas switch.

Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Messwerte mit einem vorabbestimmten Grenzwert oder Wertebereich vergleicht und bei einer Abweichung des mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Messwertes von dem Grenzwert oder dem Wertebereich, die Anteile der mittels der Gasweiche geteilten Abgasströme, vorzugsweise die Menge an rückgeführtem Abgas erhöht oder verringert. Die Gasanalyseeinrichtung ist vorzugsweise zur Übermittlung der ermittelten Messwerte mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung verbunden.The control/regulation device is preferably designed in such a way that it compares the measured values determined by means of the gas analysis device with a predetermined limit value or range of values and, in the event of a deviation of the measured value determined by means of the gas analysis device from the limit value or the value range, the proportions of the exhaust gas streams divided by means of the gas switch , preferably increases or decreases the amount of recirculated exhaust gas. The gas analysis device is preferably connected to the control/regulation device in order to transmit the measured values determined.

Beispielsweise ist die Gasanalyseeinrichtung zur Ermittlung der CO2-Konzentration in dem Abgas ausgebildet und mit der Steuerung-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung der ermittelten CO2-Konzentration verbunden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelte CO2-Konzentration mit einem vorabbestimmten CO2-Konzentrationsgrenzwert oder CO2-Konzentrationsbereich vergleicht und bei einer Abweichung des mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten CO2-Konzentration von dem CO2-Konzentrationsgrenzwert oder CO2-Konzentrationsbereich, die Menge an rückgeführtem Abgas nicht verändert, erhöht oder verringert.For example, the gas analysis device is designed to determine the CO 2 concentration in the exhaust gas and is connected to the control/regulation device for transmitting the determined CO 2 concentration. The control/regulation device is preferably designed in such a way that it compares the CO 2 concentration determined by means of the gas analysis device with a predetermined CO 2 concentration limit or CO 2 concentration range and, in the event of a deviation of the CO 2 concentration determined by means of the gas analysis device, from the CO 2 concentration limit or CO 2 concentration range, the amount of recirculated exhaust gas does not change, increase or decrease.

Beispielsweise beträgt der CO2-Konzentrationsgrenzwert 60 - 90Vol%, insbesondere 70 bis 80Vol%, vorzugsweise 75Vol% an CO2 in dem Abgas. Die Steuerung-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einem Unterschreiten des CO2-Konzentrationsgrenzwerts, die Menge an rückgeführtem Abgas erhöht, sodass das rückgeführte Abgas vorzugsweise 90 - 100% des Abgases beträgt. Die Steuerung-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einem Überschreiten oder Erreichen des CO2-Konzentrationsgrenzwerts, die Menge an rückgeführtem Abgas verringert, sodass das rückgeführte Abgas vorzugsweise 0 - 90% des Abgases beträgt. Vorzugsweise beträgt der Anteil an rückgeführtem Abgas 50-70%, wenn die ermittelte CO2-Konzentration geringer als 80-90Vol%, insbesondere 75Vol% ist.For example, the CO 2 concentration limit is 60 - 90% by volume, in particular 70 to 80% by volume, preferably 75% by volume of CO 2 in the exhaust gas. The control/regulating device is preferably designed in such a way that when the CO 2 concentration falls below the limit value, it increases the amount of recirculated exhaust gas, so that the recirculated exhaust gas is preferably 90 - 100% of the exhaust gas. The control/regulating device is preferably designed in such a way that when the CO 2 concentration limit value is exceeded or reached, it reduces the amount of recirculated exhaust gas, so that the recirculated exhaust gas is preferably 0 - 90% of the exhaust gas. The proportion of recirculated exhaust gas is preferably 50-70% if the CO 2 concentration determined is less than 80-90% by volume, in particular 75% by volume.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anlage eine Quelle für ein sauerstoffreiches Gas auf, wobei diese zur Zuführung des sauerstoffreichen Gases mit dem Aktivierungsbereich, der Brennkammer, und/ oder einem Kühlbereich des Reaktors verbunden ist. Bei dem sauerstoffreichen Gas handelt es sich vorzugsweise um ein Gas mit einem Sauerstoffanteil von etwa 25 bis 100Vol%, insbesondere 60 bis 80Vol%, vorzugsweise 79Vol%. Bei der Quelle handelt es sich beispielsweise um einen Speicher und/ oder Sauerstoffleitungen. Beispielsweise weist die Rückführungsleitung einen Einlass für sauerstoffhaltiges Gas auf. Die Zuführung von sauerstoffreichem Gas bietet den Vorteil einer schadstoffarmen Verbrennung. Beispielsweise wird der Anteil an CO2 in dem Abgas erhöht, um eine effiziente Anreicherung zu ermöglichen.According to a further embodiment, the system has a source for an oxygen-rich gas, which is connected to the activation region, the combustion chamber, and/or a cooling region of the reactor in order to supply the oxygen-rich gas. The oxygen-rich gas is preferably a gas with an oxygen content of approximately 25 to 100% by volume, in particular 60 to 80% by volume, preferably 79% by volume. The source is, for example, a storage facility and/or oxygen lines. For example, the return line has an inlet for oxygen-containing gas. The supply of oxygen-rich gas offers the advantage of low-pollutant combustion. For example, the proportion of CO 2 in the exhaust gas is increased to enable efficient enrichment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Menge an sauerstoffreichem Gas, das dem Reaktor zugeführt wird, in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases steuert/ regelt.According to a further embodiment, the control/regulating device is designed such that it controls the amount of oxygen-rich gas that is supplied to the reactor depending on the determined CO 2 content, oxygen content and/or the determined temperature of the exhaust gas discharged from the preheating area / regulates.

Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Messwerte mit einem vorabbestimmten Grenzwert oder Wertebereich vergleicht und bei einer Abweichung des mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelten Messwertes von dem Grenzwert oder dem Wertebereich, die Menge an sauerstoffreichem Gas zu dem Reaktor erhöht oder verringert.The control/regulation device is preferably designed in such a way that it compares the measured values determined by means of the gas analysis device with a predetermined limit value or range of values and, in the event of a deviation of the measured value determined by means of the gas analysis device from the limit value or the value range, the amount of oxygen-rich gas to the reactor increased or decreased.

Beispielsweise ist die Gasanalyseeinrichtung zur Ermittlung des Sauerstoffgehalts in dem Abgas ausgebildet und mit der Steuerung-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung des ermittelten Sauerstoffgehalts verbunden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelte Sauerstoffgehalt mit einem vorabbestimmten Sauerstoffgrenzwert oder Sauerstoffgehaltbereich vergleicht und bei einer Abweichung, die Menge an sauerstoffreichem Gas zu dem Reaktor, erhöht oder verringert. Beispielsweise wird die Menge an Sauerstoff zu dem Reaktor erhöht, wenn der Messwert den vorabbestimmten Grenzwert unterschreitet.For example, the gas analysis device is designed to determine the oxygen content in the exhaust gas and is connected to the control/regulation device for transmitting the determined oxygen content. The control/regulation device is preferably designed in such a way that it compares the oxygen content determined by the gas analysis device with a predetermined oxygen limit value or oxygen content range and, in the event of a deviation, increases or decreases the amount of oxygen-rich gas to the reactor. For example, the amount of oxygen to the reactor is increased if the measured value falls below the predetermined limit.

Beispielsweise ist die Gasanalyseeinrichtung zur Ermittlung der Temperatur in dem Abgas ausgebildet und mit der Steuerung-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung der ermittelten Temperatur verbunden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung ermittelte Temperatur mit einem vorabbestimmten Temperaturgrenzwert oder Temperaturbereich vergleicht und bei einer Abweichung, die Menge an sauerstoffreichem Gas zu dem Reaktor, erhöht oder verringert. Beispielsweise wird die Menge an Brennstoff zu dem Reaktor erhöht, wenn der Temperaturmesswert den vorabbestimmten Grenzwert unterschreitet.For example, the gas analysis device is designed to determine the temperature in the exhaust gas and is connected to the control/regulation device to transmit the determined temperature. The control/regulation device is preferably designed such that it compares the temperature determined by the gas analysis device with a predetermined temperature limit or temperature range and, in the event of a deviation, increases or decreases the amount of oxygen-rich gas to the reactor. For example, the amount of fuel to the reactor is increased when the temperature reading falls below the predetermined limit.

Beispielsweise ist der Aktivierungsbereich des Flugstromreaktors zumindest teilweise als Wirbelschichtreaktor ausgebildet. Vorzugsweise ist der Aktivierungsbereich vollständig als Wirbelschichtreaktor ausgebildet. Insbesondere weist der Flugstromreaktor keinen Kühlbereich auf, sodass der Aktivierungsbereich insbesondere einen Materialauslass zum Auslassen von Material aus dem Flugstromreaktor aufweist. Vorzugsweise weist die Anlage einen zu dem Flugstromreaktor separaten Kühler auf, der beispielsweise als Flugstromkühler, Wirbelschichtkühler, Trommelkühler, Plattenkühler, Schneckenkühler oder eine Kombination daraus ausgebildet ist.For example, the activation region of the entrained flow reactor is at least partially designed as a fluidized bed reactor. Preferably, the activation area is completely fluidized bed reactor trained. In particular, the entrained flow reactor does not have a cooling area, so that the activation area in particular has a material outlet for discharging material from the entrained flow reactor. The system preferably has a cooler that is separate from the entrained flow reactor and is designed, for example, as an entrained flow cooler, fluidized bed cooler, drum cooler, plate cooler, screw cooler or a combination thereof.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Wärmebehandlung von mineralischem Material mit einem Reaktor, wobei das Material in einem Aktivierungsbereich des Reaktors aktiviert und optional in einem Kühlbereich des Reaktors gekühlt wird, wobei das Abgas des Reaktors aus diesem abgeführt wird. Zumindest ein Teil des aus dem Reaktor abgeführten Abgases wird dem Reaktor wieder zugeführt.The invention also includes a method for heat treating mineral material with a reactor, wherein the material is activated in an activation region of the reactor and optionally cooled in a cooling region of the reactor, the exhaust gas of the reactor being removed therefrom. At least part of the exhaust gas removed from the reactor is fed back into the reactor.

Die mit Bezug auf die Anlage zur Wärmebehandlung von mineralischem Material beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen treffen in verfahrensgemäßer Entsprechung ebenfalls auf das Verfahren zu Wärmebehandlung zu.The advantages and configurations described with reference to the system for the heat treatment of mineral material also apply in accordance with the process to the heat treatment process.

Der Reaktor ist gemäß einer Ausführungsform ein Flugstromreaktor und das Material wird in einem Vorwärmbereich des Flugstromreaktors vorgewärmt, in einem Aktivierungsbereich des Flugstromreaktors aktiviert und optional in einem Kühlbereich des Flugstromreaktors gekühlt. Das Abgas des Flugstromreaktors wird aus dem Vorwärmbereich abgeführt und zumindest ein Teil des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases wird dem Aktivierungsbereich und/oder dem Kühlbereich des Flugstromreaktors zugeführt.According to one embodiment, the reactor is an entrained flow reactor and the material is preheated in a preheating area of the entrained flow reactor, activated in an activation area of the entrained flow reactor and optionally cooled in a cooling area of the entrained flow reactor. The exhaust gas of the entrained flow reactor is removed from the preheating area and at least part of the exhaust gas removed from the preheating area is fed to the activation area and/or the cooling area of the entrained flow reactor.

Der Aktivierungsbereich weist gemäß einer Ausführungsform zumindest eine Brennkammer und/ oder einen Heißgaserzeuger auf, wobei zumindest ein Teil des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases der Brennkammer und/ oder dem Heißgaserzeuger zugeführt wird.According to one embodiment, the activation region has at least one combustion chamber and/or a hot gas generator, with at least part of the exhaust gas removed from the preheating region being fed to the combustion chamber and/or the hot gas generator.

Der Reaktor ist gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Wirbelschichtreaktor und das Material wird in einem Aktivierungsbereich des Wirbelschichtreaktors aktiviert und optional in einem Kühlbereich des Wirbelschichtreaktors gekühlt, wobei das Abgas des Wirbelschichtreaktors aus dem Wirbelschichtreaktor abgeführt wird und wobei zumindest ein Teil des abgeführten Abgases dem Aktivierungsbereich und/oder dem Kühlbereich des Wirbelschichtreaktors zugeführt wird.According to a further embodiment, the reactor is a fluidized bed reactor and the material is activated in an activation region of the fluidized bed reactor and optionally cooled in a cooling region of the fluidized bed reactor, the exhaust gas of the fluidized bed reactor being discharged from the fluidized bed reactor and at least part of the discharged exhaust gas being transferred to the activation region and/or or is fed to the cooling area of the fluidized bed reactor.

Gemäß einer Ausführungsform wird der CO2-Gehalt, der Sauerstoffgehalt und/ oder die Temperatur des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases ermittelt.According to one embodiment, the CO2 content, the oxygen content and/or the temperature of the exhaust gas removed from the preheating area is determined.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Anschluss an die Ermittlung des CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der Temperatur das Abgas in einen rückgeführten Abgasstrom und einen abgeführten Abgasstrom aufgeteilt.According to a further embodiment, following the determination of the CO2 content, oxygen content and/or the temperature, the exhaust gas is divided into a recirculated exhaust gas stream and a discharged exhaust gas stream.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Anteile des rückgeführten Abgasstroms und des abgeführten Abgasstroms an dem Abgas in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases eingestellt.According to a further embodiment, the proportions of the recirculated exhaust gas stream and the discharged exhaust gas stream in the exhaust gas are adjusted depending on the determined CO2 content, oxygen content and / or the determined temperature of the exhaust gas removed from the preheating area.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird dem Aktivierungsbereich, der mindestens einen Brennkammer und/oder dem Heißgaserzeuger und/ oder einem Kühlbereich des Reaktors ein sauerstoffreiches Gas zugeführt.According to a further embodiment, an oxygen-rich gas is supplied to the activation region, the at least one combustion chamber and/or the hot gas generator and/or a cooling region of the reactor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Menge an sauerstoffreichem Gas, das dem Reaktor zugeführt wird, in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich abgeführten Abgases gesteuert/ geregelt.According to a further embodiment, the amount of oxygen-rich gas that is supplied to the reactor is controlled/regulated depending on the determined CO2 content, oxygen content and/or the determined temperature of the exhaust gas removed from the preheating area.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Wärmebehandlung mit einem Flugstromreaktor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Wärmebehandlung mit einem Flugstromreaktor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.
  • 1 shows a schematic representation of a heat treatment system with an entrained flow reactor according to an exemplary embodiment.
  • 2 shows a schematic representation of a heat treatment system with an entrained flow reactor according to a further exemplary embodiment.

1 zeigt eine Anlage 10 zur Wärmebehandlung von mineralischem Material. Bei dem Material handelt es sich beispielsweise um mineralische Materialien, Kalkstein, Dolomit, Magnesit, Tone oder um Erz enthaltende Materialien. Die Anlage und das entsprechende Verfahren zur Wärmebehandlung dienen vorzugsweise der Herstellung eines Klinkerersatzstoffes oder der Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden. Das zu behandelnde Material ist vorzugsweise zerkleinert, insbesondere mittels einer Mahlanlage gemahlen. 1 shows a system 10 for the heat treatment of mineral material. The material is, for example, mineral materials, limestone, dolomite, magnesite, clays or materials containing ore. The system and the corresponding heat treatment process are preferably used to produce a clinker substitute or to obtain metals or metal oxides. The material to be treated is preferably comminuted, in particular ground using a grinding system.

Die 1 und 2 zeigen beispielhaft einen als Flugstromreaktor ausgebildeten Reaktor 12. Es ist ebenfalls denkbar, den Reaktor als Wirbelschichtreaktor auszubilden, wobei die nachfolgende Beschreibung ebenfalls auf einen als Wirbelschichtreaktor ausgebildeten Reaktor im Wesentlichen zutrifft, sodass lediglich der Flugstromreaktor 12 oder nur der Aktivierungsbereich 16 des Flugstromreaktors durch einen Wirbelschichtreaktor ersetzt wird.The 1 and 2 show an example of a reactor 12 designed as an entrained flow reactor. It is also conceivable to use the reactor as a vortex layer reactor, the following description also essentially applying to a reactor designed as a fluidized bed reactor, so that only the entrained flow reactor 12 or only the activation region 16 of the entrained flow reactor is replaced by a fluidized bed reactor.

Die Anlage 10 umfasst einen Flugstromreaktor 12, der in 1 schematisch als Zylinder dargestellt ist, wobei Material am oberen Ende in den Flugstromreaktor 12 eingeführt und an seinem unteren Ende aus dem Flugstromreaktor 12 ausgelassen wird. Der Flugstromreaktor 12 wird im Gegenstrom zu dem Material mit einem Heißgas durchströmt. In Strömungsrichtung des Materials weist der Flugstromreaktor 12 vorzugsweise einen Vorwärmbereich 14 zum Vorwärmen des Materials und einen Aktivierungsbereich 16 zur Aktivierung des Materials auf. Optional weist der Flugstromreaktor 12 zusätzlich einen Kühlbereich 18 auf. In dem Vorwärmbereich 14 wird das Material vorzugsweise auf eine Temperatur von 300°C bis 800°C vorgewärmt. In dem Aktivierungsbereich 16 wird das vorgewärmte Material vorzugsweise auf eine Temperatur von 500°C bis 1100°C erhitzt, wobei insbesondere eine Dekarbonisierung, Dehydroxilierung, Kalzinierung und/ oder Entsäuerung des Materials erfolgt. In dem Kühlbereich wird das Material vorzugsweise auf eine Temperatur von 200°C bis 50°C abgekühlt.The plant 10 includes an entrained flow reactor 12, which is in 1 is shown schematically as a cylinder, with material being introduced into the entrained flow reactor 12 at the upper end and discharged from the entrained flow reactor 12 at its lower end. A hot gas flows through the entrained flow reactor 12 in countercurrent to the material. In the flow direction of the material, the entrained flow reactor 12 preferably has a preheating area 14 for preheating the material and an activation area 16 for activating the material. Optionally, the entrained flow reactor 12 additionally has a cooling area 18. In the preheating area 14, the material is preferably preheated to a temperature of 300°C to 800°C. In the activation region 16, the preheated material is preferably heated to a temperature of 500 ° C to 1100 ° C, in particular decarbonization, dehydroxilation, calcination and / or deacidification of the material. In the cooling area, the material is preferably cooled to a temperature of 200°C to 50°C.

Der Flugstromreaktor 12 ist in 1 der Einfachheit halber lediglich schematisch dargestellt. Vorzugsweise umfasst der Flugstromreaktor 12 eine Mehrzahl von, insbesondere vertikal zueinander oder nebeneinander angeordneten, Zyklonen, insbesondere Zyklonstufen. Die Zyklone dienen der Abscheidung von Feststoffen aus einem Gasstrom und sind miteinander über Gasleitungen verbunden. Beispielsweise umfasst der Vorwärmbereich 14 eine Mehrzahl von Zyklonen, insbesondere 1 bis 5 Zyklone, die vorzugsweise nacheinander von dem Material durchströmt werden, wobei das Material vorgewärmt wird. Der Aktivierungsbereich 16 des Flugstromreaktors 12 umfasst beispielsweise 1 bis 3, vorzugsweise 1 Zyklon und/oder ein Steigrohr und zumindest eine Brennkammer 20 und/oder eine Heizeinrichtung 22, wie beispielsweise einen Heißgaserzeuger.The entrained flow reactor 12 is in 1 For the sake of simplicity, it is only shown schematically. The entrained flow reactor 12 preferably comprises a plurality of cyclones, in particular cyclone stages, which are arranged vertically to one another or next to one another. The cyclones are used to separate solids from a gas stream and are connected to each other via gas lines. For example, the preheating area 14 comprises a plurality of cyclones, in particular 1 to 5 cyclones, through which the material preferably flows one after the other, the material being preheated. The activation region 16 of the entrained flow reactor 12 comprises, for example, 1 to 3, preferably 1 cyclone and/or a riser pipe and at least one combustion chamber 20 and/or a heating device 22, such as a hot gas generator.

Die Brennkammer 20 weist vorzugsweise einen Brennstoffeinlass zum Einlassen von Brennstoff 50 in die Brennkammer 20 auf. Bei dem Brennstoff 50 kann es sich beispielsweise um Sekundärbrennstoffe, wie Altreifen oder Hausmüll handeln. Die Heizeinrichtung 22 ist beispielsweise ein Heißgaserzeuger, wobei das Heißgas vorzugsweise elektrisch oder mittels Verbrennung von Öl, Kohle oder Gas oder Sekundärbrennstoffen, wie Altreifen oder Hausmüll, erzeugt wird. Bei der Heizeinrichtung kann es sich auch um einen Wärmetauscher zur Erhitzung eines Gasstroms handeln, wobei der Wärmetauscher elektrisch oder mittels einer Brennkammer betrieben wird. Vorzugsweise wird der Strom eines elektrisch betriebenen Wärmetauschers bis zu 40 bis 100%, vorzugsweise 60 bis 80% aus regenerativen Energiequellen gewonnen.The combustion chamber 20 preferably has a fuel inlet for admitting fuel 50 into the combustion chamber 20. The fuel 50 can be, for example, secondary fuels, such as old tires or household waste. The heating device 22 is, for example, a hot gas generator, wherein the hot gas is preferably generated electrically or by burning oil, coal or gas or secondary fuels, such as old tires or household waste. The heating device can also be a heat exchanger for heating a gas stream, the heat exchanger being operated electrically or by means of a combustion chamber. Preferably, up to 40 to 100%, preferably 60 to 80%, of the electricity from an electrically operated heat exchanger is obtained from renewable energy sources.

Der Aktivierungsbereich 16 weist vorzugsweise ein Steigrohr auf, dass sich im Wesentlichen in Vertikaler Richtung erstreckt. Die Brennkammer 20 und/ oder die Heizeinrichtung 22 ist vorzugsweise mit dem Steigrohr derart verbunden, dass in der Brennkammer 20 und/ oder der Heizeinrichtung 22 erzeugte Heißgas in das Steigrohr eingelassen wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass zwei oder mehr Brennkammern 20 und/ oder Heizeinrichtungen 22 vorgesehen sind, die mit dem Steigrohr verbunden sind. Beispielsweise weist der Aktivierungsbereich 16 eine Heizeinrichtung 22 und eine Brennkammer 20 auf, die beispielsweise derart mit der Steigleitung verbunden sind, dass die jeweils in der Heizeinrichtung 22 oder der Brennkammer 20 erzeugten Heißgase an unterschiedlichen Positionen, insbesondere höhenversetzt, in das Steigrohr eingeleitet werden. Das in dem Vorwärmbereich 14 vorgewärmte Material wird vorzugsweise in das Steigrohr des Aktivierungsbereichs 16 eingeführt und darin im Gleichstrom erhitzt. In Strömungsrichtung des Feststoff-Gasgemisches schließt sich an das Steigrohr zumindest ein Zyklon an, der zur Feststoffabscheidung dient. Das erhitze Material wird anschließend vorzugsweise dem Kühlbereich 18 zugeführt.The activation area 16 preferably has a riser pipe that extends essentially in the vertical direction. The combustion chamber 20 and/or the heating device 22 is preferably connected to the riser pipe in such a way that hot gas generated in the combustion chamber 20 and/or the heating device 22 is admitted into the riser pipe. It is also conceivable that two or more combustion chambers 20 and/or heating devices 22 are provided, which are connected to the riser pipe. For example, the activation area 16 has a heating device 22 and a combustion chamber 20, which are connected, for example, to the riser pipe in such a way that the hot gases generated in the heating device 22 or the combustion chamber 20 are introduced into the riser pipe at different positions, in particular at different heights. The material preheated in the preheating area 14 is preferably introduced into the riser pipe of the activation area 16 and heated therein in direct current. In the direction of flow of the solid-gas mixture, at least one cyclone is connected to the riser pipe, which serves to separate solids. The heated material is then preferably fed to the cooling area 18.

Der Kühlbereich 18 des Flugstromreaktors 12 umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Zyklonen, insbesondere 1 bis4, vorzugsweise 2 bis 3 Zyklone. Der Kühlbereich 18 weist vorzugsweise einen Kühlgaseinlass 24 auf, der insbesondere am unteren Endbereich des Kühlbereichs angeordnet ist.The cooling area 18 of the entrained flow reactor 12 preferably comprises a plurality of cyclones, in particular 1 to 4, preferably 2 to 3 cyclones. The cooling area 18 preferably has a cooling gas inlet 24, which is arranged in particular at the lower end area of the cooling area.

Der Vorwärmbereich 14 des Flugstromreaktors 12 weist vorzugsweise einen Materialeinlass 26 zum Einlassen von zu behandelndem Material in den Flugstromreaktor 12 auf. Des Weiteren weist der Vorwärmbereich 14 vorzugsweise einen Abgasauslass 28 zum Auslassen von Abgas 30 aus dem Flugstromreaktor 12 auf. Bei dem Abgas 30 handelt es sich vorzugsweise um Abgas aus dem Vorwärmbereich 14, dem Aktivierungsbereich 16 und/ oder dem Kühlbereich 18. Die Anlage 10 umfasst eine Gasanalyseeinrichtung 32, die vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sie den Sauerstoffgehalt, den CO2-Gehalt und/ oder die Temperatur des Abgases 30 ermittelt. Der Abgasauslass 28 ist vorzugsweise über Leitungen mit der Gasanalyseeinrichtung 32 verbunden.The preheating area 14 of the entrained flow reactor 12 preferably has a material inlet 26 for admitting material to be treated into the entrained flow reactor 12. Furthermore, the preheating area 14 preferably has an exhaust gas outlet 28 for exhausting exhaust gas 30 from the entrained flow reactor 12. The exhaust gas 30 is preferably exhaust gas from the preheating area 14, the activation area 16 and/or the cooling area 18. The system 10 comprises a gas analysis device 32, which is preferably designed in such a way that it measures the oxygen content, the CO2 content and/or or the temperature of the exhaust gas 30 is determined. The exhaust gas outlet 28 is preferably connected to the gas analysis device 32 via lines.

In Strömungsrichtung des Abgases 30 schließt sich an die Gasanalyseeinrichtung 32 vorzugsweise eine Gasweiche 34 an, die derart ausgebildet ist, dass sie das Abgas 30 in mindestens zwei Abgasströme 36, 38 teilt, wobei ein Teil des Abgases 30 das rückgeführte Abgas 36 und ein Teil des Abgases 30 das abgeführte Abgas 38 ausbildet.In the direction of flow of the exhaust gas 30, the gas analysis device 32 is adjacent preferably a gas switch 34, which is designed such that it divides the exhaust gas 30 into at least two exhaust gas streams 36, 38, with part of the exhaust gas 30 forming the recirculated exhaust gas 36 and part of the exhaust gas 30 forming the discharged exhaust gas 38.

Der rückgeführte Abgasstrom 36 des Abgases 30 wird vorzugsweise in den Kühlbereich 18 des Flugstromreaktors 12, die Brennkammer 20, die Heizeinrichtung 22 und oder den Aktivierungsbereich 16 des Flugstromreaktors 12 geleitet.The recirculated exhaust gas stream 36 of the exhaust gas 30 is preferably passed into the cooling area 18 of the entrained flow reactor 12, the combustion chamber 20, the heating device 22 and/or the activation area 16 of the entrained flow reactor 12.

Die Brennkammer 20, die Heizeinrichtung 22, der Kühlbereich 18 und/ oder der Aktivierungsbereich 16 des Flugstromreaktors 12, weisen jeweils einen Gaseinlass 29 zum Einlassen von rückgeführtem Abgas 36 auf.The combustion chamber 20, the heating device 22, the cooling area 18 and/or the activation area 16 of the entrained flow reactor 12 each have a gas inlet 29 for admitting recirculated exhaust gas 36.

Der Gaseinlass 29 ist vorzugsweise in dem Kühlbereich 18 oder in dem unteren Ende des Aktivierungsbereichs 16 angeordnet. Optional ist ein Gaseinlass 29 in dem oberen Bereich des Aktivierungsbereichs 16 angeordnet, beispielsweise zusätzlich zu dem Gaseinlass 29 in dem Kühlbereich 18 und/ oder dem unteren Bereich des Aktivierungsbereichs 16. Der Abgasauslass 28, insbesondere die Gasweiche 34, ist mit den jeweiligen Gaseinlässen 29 zur Rückführung des Abgases 36 in den Flugstromreaktor 12 verbunden.The gas inlet 29 is preferably arranged in the cooling area 18 or in the lower end of the activation area 16. Optionally, a gas inlet 29 is arranged in the upper region of the activation region 16, for example in addition to the gas inlet 29 in the cooling region 18 and/or the lower region of the activation region 16. The exhaust gas outlet 28, in particular the gas switch 34, is connected to the respective gas inlets 29 Return of the exhaust gas 36 into the entrained flow reactor 12 is connected.

Die Menge des rückgeführten Abgases 36 ist vorzugsweise mittels der Gasweiche 34 einstellbar. Beispielsweise weist die Anlage 10, insbesondere die Gasweiche 34, eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Menge des rückgeführten Abgases 36 in Abhängigkeit des mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelten zumindest einem Messwert zu steuern/ regeln. Die Gasanalyseeinrichtung 32 ist vorzugsweise zur Übermittlung der ermittelten Messwerte mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung der Gasweiche 34 verbunden. Die Gasweiche 34, insbesondere die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelten Messwerte mit einem vorabbestimmten Grenzwert oder Wertebereich vergleicht und bei einer Abweichung des mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelten Messwertes von dem Grenzwert oder dem Wertebereich, die Menge an rückgeführtem Abgas 36 erhöht oder verringert.The amount of recirculated exhaust gas 36 can preferably be adjusted using the gas switch 34. For example, the system 10, in particular the gas switch 34, has a control/regulating device which is designed to control/regulate the amount of recirculated exhaust gas 36 depending on the at least one measured value determined by the gas analysis device 32. The gas analysis device 32 is preferably connected to the control/regulation device of the gas switch 34 in order to transmit the measured values determined. The gas switch 34, in particular the control/regulation device, is preferably designed in such a way that it compares the measured values determined by means of the gas analysis device 32 with a predetermined limit value or range of values and, if the measured value determined by means of the gas analysis device 32 deviates from the limit value or the value range, the Amount of recirculated exhaust gas 36 increased or decreased.

Beispielsweise ist die Gasanalyseeinrichtung 32 zur Ermittlung der CO2-Konzentration in dem Abgas 30 ausgebildet und mit der Gasweiche 34, insbesondere der Steuerung-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung der ermittelten CO2-Konzentration verbunden. Die Gasweiche 34, insbesondere die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelte CO2-Konzentration mit einem vorabbestimmten CO2-Konzentrationsgrenzwert oder CO2-Konzentrationsbereich vergleicht und bei einer Abweichung des mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelten CO2-Konzentration von dem CO2-Konzentrationsgrenzwert oder CO2-Konzentrationsbereich, die Menge an rückgeführtem Abgas 36 erhöht oder verringert.For example, the gas analysis device 32 is designed to determine the CO 2 concentration in the exhaust gas 30 and is connected to the gas switch 34, in particular the control/regulation device for transmitting the determined CO 2 concentration. The gas switch 34, in particular the control/regulation device, is preferably designed in such a way that it compares the CO 2 concentration determined by means of the gas analysis device 32 with a predetermined CO 2 concentration limit value or CO 2 concentration range and, in the event of a deviation from that determined by means of the gas analysis device 32 CO 2 concentration from the CO 2 concentration limit or CO 2 concentration range, the amount of recirculated exhaust gas 36 increases or decreases.

Beispielsweise beträgt der CO2-Konzentrationsgrenzwert 60 - 90Vol%, insbesondere 70 bis 80Vol%, vorzugsweise 75Vol% an CO2 in dem Abgas 30. Die Gasweiche 34 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einem Unterschreiten des CO2-Konzentrationsgrenzwerts, die Menge an rückgeführtem Abgas 36 erhöht, sodass das rückgeführte Abgas 36 vorzugsweise 60 - 100% des Abgases 30 beträgt und in den Kühlbereich 18 in den Gaseinlass 29 eingeleitet wird. Die Gasweiche 34 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einem Überschreiten oder Erreichen des CO2-Konzentrationsgrenzwerts, die Menge an rückgeführtem Abgas 36 verringert, sodass das rückgeführte Abgas 36 vorzugsweise 0 - 55% des Abgases 30 beträgt und in den Kühlbereich 18 durch den Gaseinlass 29 des Flugstromreaktors 12 geleitet wird.For example, the CO 2 concentration limit is 60 - 90% by volume, in particular 70 to 80% by volume, preferably 75% by volume of CO 2 in the exhaust gas 30. The gas switch 34 is preferably designed in such a way that if the CO 2 concentration limit is undershot, the amount of recirculated exhaust gas 36 is increased, so that the recirculated exhaust gas 36 is preferably 60-100% of the exhaust gas 30 and is introduced into the cooling area 18 in the gas inlet 29. The gas switch 34 is preferably designed in such a way that when the CO 2 concentration limit is exceeded or reached, it reduces the amount of recirculated exhaust gas 36, so that the recirculated exhaust gas 36 is preferably 0 - 55% of the exhaust gas 30 and into the cooling area 18 through the Gas inlet 29 of the entrained flow reactor 12 is directed.

Das abgeführte Abgas 38 wird vorzugsweise aus der Anlage 10 abgeführt. Die Anlage 10 weist optional eine Abgasbehandlungseinrichtung 40 auf. Bei der Abgasbehandlungseinrichtung 40 handelt es sich beispielsweise um eine Einrichtung zur Verflüssigung, Abspaltung oder Sequestrierung von CO2. Optional umfasst die Anlage 10 einen Speicher 42 zu Speicherung von in der Abgasbehandlungseinrichtung 40 abgespaltenem CO2. Es ist ebenfalls denkbar, das abgeführte Abgas 38 und/ oder das in der Abgasbehandlungseinrichtung 40 behandelte Abgas einem weiteren Prozess, beispielsweise zur Sodaherstellung, Zuckerherstellung oder zur Herstellung von gefälltem Kalziumcarbonat zuzuführen.The discharged exhaust gas 38 is preferably discharged from the system 10. The system 10 optionally has an exhaust gas treatment device 40. The exhaust gas treatment device 40 is, for example, a device for liquefying, splitting off or sequestering CO 2 . Optionally, the system 10 includes a memory 42 for storing CO 2 split off in the exhaust gas treatment device 40. It is also conceivable to feed the discharged exhaust gas 38 and/or the exhaust gas treated in the exhaust gas treatment device 40 to a further process, for example for soda production, sugar production or for the production of precipitated calcium carbonate.

Die Anlage 10 weist vorzugsweise zumindest eine oder eine Mehrzahl von Einlässen zum Einlassen von sauerstoffreichem Gas 44 auf. Bei dem sauerstoffreichen Gas handelt es sich vorzugsweise um ein Gas mit einem Sauerstoffanteil von 25 - 100Vol%. Beispielsweise weist der Aktivierungsbereich 16, die Brennkammer 20, der Kühlbereich 18 und/ oder die Heizeinrichtung 22 jeweils zumindest einen Einlass zum Einlassen von sauerstoffreichem Gas 44 in jeweils den Aktivierungsbereich 16, die Brennkammer 20, der Kühlbereich 18 und/ oder die Heizeinrichtung 22 auf. Die Leitung zur Rückführung des rügeführten Abgases 36 weist optional einen Einlass zum Einlassen von sauerstoffreichem Gas 44 auf.The system 10 preferably has at least one or a plurality of inlets for admitting oxygen-rich gas 44. The oxygen-rich gas is preferably a gas with an oxygen content of 25 - 100% by volume. For example, the activation area 16, the combustion chamber 20, the cooling area 18 and/or the heating device 22 each have at least one inlet for admitting oxygen-rich gas 44 into the activation area 16, the combustion chamber 20, the cooling area 18 and/or the heating device 22. The line for returning the contaminated exhaust gas 36 optionally has an inlet for admitting oxygen-rich gas 44.

Die Menge an sauerstoffreichem Gas 44, das dem Flugstromreaktor 12 zugeführt wird, ist vorzugsweise in Abhängigkeit der mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelten Messwerte einstellbar.The amount of oxygen-rich gas 44 supplied to the entrained flow reactor 12 is preferred can be adjusted depending on the measured values determined by the gas analysis device 32.

Beispielsweise ist die Gasanalyseeinrichtung 32 zur Ermittlung der CO2-Konzentration, der Temperatur und/ oder des Sauerstoffgehalts in dem Abgas 30 ausgebildet und mit der Steuerung-/Regelungseinrichtung zur Übermittlung der ermittelten Messwerte verbunden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die mittels der Gasanalyseeinrichtung 32 ermittelte CO2-Konzentration, Temperatur und/ oder Sauerstoffgehalt mit einem vorabbestimmten Grenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung die Menge an sauerstoffreichem Gas 44, das dem Flugstromreaktor 12 zugeführt wird erhöht oder verringert.For example, the gas analysis device 32 is designed to determine the CO 2 concentration, the temperature and/or the oxygen content in the exhaust gas 30 and is connected to the control/regulation device for transmitting the measured values determined. The control/regulation device is preferably designed in such a way that it compares the CO 2 concentration, temperature and/or oxygen content determined by means of the gas analysis device 32 with a predetermined limit value or limit range and, in the event of a deviation, the amount of oxygen-rich gas 44 that is supplied to the entrained flow reactor 12 supplied is increased or decreased.

Optional weist die Anlage 10 eine Zerkleinerungseinrichtung 46 und eine Trocknungseinrichtung 48 auf, die dem Flugstromreaktor 12 vorgeschaltet sind.Optionally, the system 10 has a comminution device 46 and a drying device 48, which are connected upstream of the entrained flow reactor 12.

Der Flugstromreaktor 12 weist des Weiteren einen Materialauslass 27 auf, der beispielsweise am unteren Endbereich des Kühlbereichs 18 angeordnet ist.The entrained flow reactor 12 further has a material outlet 27, which is arranged, for example, at the lower end region of the cooling region 18.

Das Ausführungsbeispiel der 2 entspricht im Wesentlichen dem der 1, wobei der Flugstromreaktor 12 im Unterschied zu der 1 keinen Kühlbereich aufweist. Die Anlage 10 der 2 umfasst einen separat zu dem Flugstromreaktor 12 angeordneten Kühler 52 und optional eine sich daran anschließende Zerkleinerungseinrichtung 54. Der Kühler 52 ist stromabwärts des Materialauslasses 27 angeordnet, sodass das in dem Flugstromreaktor 12 thermisch behandelte Material dem Kühler 52 zugeführt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kühler 52 um einen Flugstromkühler, Wirbelschichtkühler, Trommelkühler, Plattenkühler, Schneckenkühler oder eine Kombination daraus.The exemplary embodiment of the 2 essentially corresponds to that of 1 , whereby the entrained flow reactor 12 differs from that 1 does not have a cooling area. Appendix 10 of the 2 comprises a cooler 52 arranged separately from the entrained flow reactor 12 and optionally an adjoining comminution device 54. The cooler 52 is arranged downstream of the material outlet 27, so that the material thermally treated in the entrained flow reactor 12 is fed to the cooler 52. Preferably, the cooler 52 is an entrained flow cooler, fluidized bed cooler, drum cooler, plate cooler, screw cooler or a combination thereof.

Der untere Bereich des Aktivierungsbereichs 16 des Flugstromreaktors 12 der 2 ist optional als Wirbelschichtreaktor 56 ausgebildet.The lower area of the activation area 16 of the entrained flow reactor 12 2 is optionally designed as a fluidized bed reactor 56.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Anlage zur WärmebehandlungHeat treatment plant
1212
Flugstromreaktorentrained flow reactor
1414
VorwärmbereichPreheating area
1616
AktivierungsbereichActivation area
1818
KühlbereichCooling area
2020
Brennkammercombustion chamber
2222
Heizeinrichtung / HeißgaserzeugerHeating device / hot gas generator
2424
KühlgaseinlassCooling gas inlet
2626
MaterialeinlassMaterial inlet
2727
MaterialauslassMaterial outlet
2828
Abgasauslassexhaust outlet
2929
GaseinlassGas inlet
3030
Abgasexhaust
3232
GasanalyseeinrichtungGas analysis device
3434
GasweicheGas switch
3636
rückgeführtes Abgasrecirculated exhaust gas
3838
abgeführtes Abgasdischarged exhaust gas
4040
AbgasbehandlungseinrichtungExhaust gas treatment device
4242
SpeicherStorage
4444
sauerstoffreiches Gasoxygen-rich gas
4646
Zerkleinerungseinrichtungshredding device
4848
TrocknungseinrichtungDrying facility
5050
Brennstofffuel
5252
Kühlercooler
5454
Zerkleinerungseinrichtungshredding device
5656
WirbelschichtreaktorFluidized bed reactor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012022179 A1 [0002]DE 102012022179 A1 [0002]
  • DE 102010008785 B4 [0002]DE 102010008785 B4 [0002]

Claims (18)

Anlage (10) zur Wärmebehandlung von mineralischem Material aufweisend einen Reaktor (12) mit zumindest einem Gaseinlass (29) zum Einlassen von Abgasen, wobei der Reaktor (12) einen Aktivierungsbereich (16) zum Aktivieren des mineralischen Materials und einen Abgasauslass (28) zum Auslassen von Abgasen (30) aus dem Reaktor (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasauslass (28) mit dem zumindest einen Gaseinlass (29) derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases (30) dem Reaktor (12) zugeführt wird.System (10) for the heat treatment of mineral material, comprising a reactor (12) with at least one gas inlet (29) for admitting exhaust gases, the reactor (12) having an activation region (16) for activating the mineral material and an exhaust gas outlet (28). Discharging exhaust gases (30) from the reactor (12), characterized in that the exhaust gas outlet (28) is connected to the at least one gas inlet (29) in such a way that at least part of the exhaust gas (30) is fed to the reactor (12). becomes. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Reaktor (12) ein Flugstromreaktor ist und einen Vorwärmbereich (14) zum Vorwärmen des Materials, einen Aktivierungsbereich (16) zum Aktivieren des mineralischen Materials und optional einen Kühlbereich (18) zum Kühlen des Materials aufweist und wobei der Abgasauslass (28) in dem Vorwärmbereich (14) angeordnet ist und wobei der Abgasauslass (28) mit dem Aktivierungsbereich (16), und/oder dem Kühlbereich (18) des Flugstromreaktors (12) derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases (30) dem Aktivierungsbereich (16) und/oder einem Kühlbereich (18) zugeführt wird.Plant according to Claim 1 , wherein the reactor (12) is an entrained flow reactor and has a preheating area (14) for preheating the material, an activation area (16) for activating the mineral material and optionally a cooling area (18) for cooling the material and wherein the exhaust gas outlet (28) is arranged in the preheating area (14) and wherein the exhaust gas outlet (28) is connected to the activation area (16) and/or the cooling area (18) of the entrained flow reactor (12) in such a way that at least part of the exhaust gas (30) is connected to the activation area (16) and/or a cooling area (18). Anlage nach Anspruch 2, wobei der Aktivierungsbereich (16) zumindest eine Brennkammer (20) und/oder einen Heißgaserzeuger (22) aufweist und der Abgasauslass (28) mit der Brennkammer (20) und/ oder dem Heißgaserzeuger (22) derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases (30) der Brennkammer (20) und/ oder dem Heißgaserzeuger (22) zugeführt wird.Plant according to Claim 2 , wherein the activation area (16) has at least one combustion chamber (20) and / or a hot gas generator (22) and the exhaust gas outlet (28) is connected to the combustion chamber (20) and / or the hot gas generator (22) in such a way that at least a part of the exhaust gas (30) is fed to the combustion chamber (20) and/or the hot gas generator (22). Anlage nach Anspruch 1, wobei der Reaktor (12) ein Wirbelschichtreaktor ist und einen Aktivierungsbereich (16) zum Aktivieren des mineralischen Materials und optional einen Kühlbereich (18) zum Kühlen des Materials aufweist und wobei der Abgasauslass (28) mit dem Aktivierungsbereich (16), und/oder dem Kühlbereich (18) des Wirbelschichtreaktors (12) derart verbunden ist, dass zumindest ein Teil des Abgases (30) dem Aktivierungsbereich (16) und/oder einem Kühlbereich (18) zugeführt wird.Plant according to Claim 1 , wherein the reactor (12) is a fluidized bed reactor and has an activation region (16) for activating the mineral material and optionally a cooling region (18) for cooling the material and wherein the exhaust gas outlet (28) is connected to the activation region (16), and / or the cooling area (18) of the fluidized bed reactor (12) is connected in such a way that at least part of the exhaust gas (30) is fed to the activation area (16) and / or a cooling area (18). Anlage (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anlage (10) eine Gasanalyseeinrichtung (32) zur Ermittlung des CO2-Gehalts, des Sauerstoffgehalts und/ oder der Temperatur des Abgases (30) aufweist und wobei der Abgasauslass (28) mit der Gasanalyseeinrichtung (32) zur Zuführung des Abgases (30) verbunden ist.System (10) according to one of the preceding claims, wherein the system (10) has a gas analysis device (32) for determining the CO 2 content, the oxygen content and / or the temperature of the exhaust gas (30) and wherein the exhaust gas outlet (28) with the gas analysis device (32) for supplying the exhaust gas (30) is connected. Anlage (10) nach Anspruch 5, wobei die Anlage (10) eine Gasweiche (34) aufweist, die der Gasanalyseeinrichtung (32) nachgeschaltet und derart ausgebildet ist, dass sie das Abgas (30) in einen rückgeführten Abgasstrom (36) und einen abgeführten Abgasstrom (38) teilt, wobei der Anteil der Abgasströme (36, 38) an dem Abgas (30) einstellbar ist.Appendix (10). Claim 5 , wherein the system (10) has a gas switch (34) which is connected downstream of the gas analysis device (32) and is designed such that it divides the exhaust gas (30) into a recirculated exhaust gas stream (36) and a discharged exhaust gas stream (38), whereby the proportion of the exhaust gas streams (36, 38) in the exhaust gas (30) is adjustable. Anlage (10) nach Anspruch 6, wobei die Anlage (10) eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Anteile des mittels der Gasweiche (34) geteilten Abgasströme (36, 38) in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich (14) abgeführten Abgases (30) steuert/ regelt.Appendix (10). Claim 6 , wherein the system (10) has a control/regulation device which is designed such that it determines the proportions of the exhaust gas streams (36, 38) divided by means of the gas switch (34) depending on the determined CO 2 content, oxygen content and/or controls/regulates the determined temperature of the exhaust gas (30) discharged from the preheating area (14). Anlage (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anlage (10) eine Quelle für ein sauerstoffreiches Gas (44) aufweist und wobei diese zur Zuführung des sauerstoffreichen Gases (44) mit dem Aktivierungsbereich (16), der Brennkammer (20), dem Heißgaserzeuger (22) und/ oder einem Kühlbereich (18) des Reaktors (12) verbunden ist.Plant (10) according to one of the preceding claims, wherein the plant (10) has a source for an oxygen-rich gas (44) and this is used to supply the oxygen-rich gas (44) to the activation region (16), the combustion chamber (20), the hot gas generator (22) and/or a cooling area (18) of the reactor (12). Anlage (10) nach Anspruch 7, wobei die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Menge an sauerstoffreichem Gas (44), und/oder die Sauerstoffkonzentration im sauerstoffreichem Gas (44) das dem Reaktor (12) zugeführt wird, in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Vorwärmbereich (14) abgeführten Abgases (30) steuert/ regelt.Appendix (10). Claim 7 , wherein the control/regulation device is designed such that it determines the amount of oxygen-rich gas (44) and/or the oxygen concentration in the oxygen-rich gas (44) which is supplied to the reactor (12), depending on the determined CO 2 content , oxygen content and / or the determined temperature of the exhaust gas (30) discharged from the preheating area (14). Verfahren zur Wärmebehandlung von mineralischem Material mit einem Reaktor (12), wobei das Material in einem Aktivierungsbereich (16) des Reaktors (12) aktiviert und optional in einem Kühlbereich (18) des Reaktors (12) gekühlt wird, wobei das Abgas (30) des Reaktors (12) aus diesem abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des aus dem Reaktor (12) abgeführten Abgases (30) dem Reaktor (12) wieder zugeführt wird.Method for the heat treatment of mineral material with a reactor (12), wherein the material is activated in an activation region (16) of the reactor (12) and optionally cooled in a cooling region (18) of the reactor (12), the exhaust gas (30) of the reactor (12) is removed from it, characterized in that at least part of the exhaust gas (30) removed from the reactor (12) is fed back to the reactor (12). Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Reaktor (12) ein Flugstromreaktor ist und das Material in einem Vorwärmbereich (14) des Flugstromreaktors (12) vorgewärmt in einem Aktivierungsbereich (16) des Flugstromreaktors (12) aktiviert und optional in einem Kühlbereich (18) des Flugstromreaktors (12) gekühlt wird, wobei das Abgas (30) des Flugstromreaktors (12) aus dem Vorwärmbereich (14) abgeführt wird und wobei zumindest ein Teil des aus dem Vorwärmbereich (14) abgeführten Abgases (30) dem Aktivierungsbereich (16) und/oder dem Kühlbereich (18) des Flugstromreaktors (12) zugeführt wird.Procedure according to Claim 10 , wherein the reactor (12) is an entrained flow reactor and the material is activated in a preheating area (14) of the entrained flow reactor (12) preheated in an activation area (16) of the entrained flow reactor (12) and optionally in a cooling area (18) of the entrained flow reactor (12) is cooled, wherein the exhaust gas (30) of the entrained flow reactor (12) is removed from the preheating area (14) and at least part of the exhaust gas (30) removed from the preheating area (14) is sent to the activation area (16) and/or the cooling area ( 18) of the entrained flow reactor (12) is supplied. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Aktivierungsbereich (16) zumindest eine Brennkammer (20) oder einen Heißgaserzeuger (22) aufweist und wobei zumindest ein Teil des aus dem Vorwärmbereich (14) abgeführten Abgases (30) der Brennkammer (20) und/ oder dem Heißgaserzeuger (22) zugeführt wird.Procedure according to Claim 11 , wherein the activation area (16) has at least one combustion chamber (20) or a hot gas generator (22) and at least part of the exhaust gas (30) discharged from the preheating area (14) of the combustion chamber (20) and / or the hot gas generator (22) is supplied. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Reaktor (12) ein Wirbelschichtreaktor ist und das Material in einem Aktivierungsbereich (16) des Wirbelschichtreaktors aktiviert und optional in einem Kühlbereich (18) des Wirbelschichtreaktors gekühlt wird, wobei das Abgas (30) des Wirbelschichtreaktors aus dem Wirbelschichtreaktor abgeführt wird und wobei zumindest ein Teil des abgeführten Abgases (30) dem Aktivierungsbereich (16) und/oder dem Kühlbereich (18) des Wirbelschichtreaktors zugeführt wird.Procedure according to Claim 10 , wherein the reactor (12) is a fluidized bed reactor and the material is activated in an activation region (16) of the fluidized bed reactor and optionally cooled in a cooling region (18) of the fluidized bed reactor, wherein the exhaust gas (30) of the fluidized bed reactor is removed from the fluidized bed reactor and wherein at least part of the discharged exhaust gas (30) is fed to the activation region (16) and/or the cooling region (18) of the fluidized bed reactor. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der CO2-Gehalt, der Sauerstoffgehalt und/ oder die Temperatur des aus dem Reaktor (12) abgeführten Abgases (30) ermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 13 , wherein the CO 2 content, the oxygen content and/or the temperature of the exhaust gas (30) discharged from the reactor (12) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im Anschluss an die Ermittlung des CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der Temperatur das Abgas (30) in einen rückgeführten Abgasstrom (36) und einen abgeführten Abgasstrom (38) geteilt wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 14 , wherein following the determination of the CO 2 content, oxygen content and/or the temperature, the exhaust gas (30) is divided into a recirculated exhaust gas stream (36) and a discharged exhaust gas stream (38). Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Anteile der abgeteilten Abgasströme (36, 38) an dem Abgas (30) in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Reaktor (12) abgeführten Abgases (30) eingestellt wird.Procedure according to Claim 15 , wherein the proportions of the divided exhaust gas streams (36, 38) in the exhaust gas (30) are adjusted depending on the determined CO 2 content, oxygen content and / or the determined temperature of the exhaust gas (30) discharged from the reactor (12). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei dem Aktivierungsbereich (16), der zumindest einen Brennkammer (20), dem Heißgaserzeuger (22) und/ oder einem Kühlbereich (18) des Flugstromreaktors oder dem Wirbelschichtreaktor ein sauerstoffreiches Gas (44) zugeführt wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 16 , wherein an oxygen-rich gas (44) is supplied to the activation area (16), the at least one combustion chamber (20), the hot gas generator (22) and / or a cooling area (18) of the entrained flow reactor or the fluidized bed reactor. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Menge an sauerstoffreichem Gas (44), das dem Reaktor (12) zugeführt wird, in Abhängigkeit des ermittelten CO2-Gehalts, Sauerstoffgehalts und/ oder der ermittelten Temperatur des aus dem Reaktor (12) abgeführten Abgases (30) gesteuert/ geregelt wird.Procedure according to Claim 17 , wherein the amount of oxygen-rich gas (44) supplied to the reactor (12) is controlled/regulated depending on the determined CO2 content, oxygen content and/or the determined temperature of the exhaust gas (30) discharged from the reactor (12). becomes.
DE102022203597.6A 2022-04-08 2022-04-08 Plant and a process for the heat treatment of mineral material Pending DE102022203597A1 (en)

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