DE102022209877A1

DE102022209877A1 - Exclusive use of substitute fuels for the thermal treatment of mineral materials, especially clays

Info

Publication number: DE102022209877A1
Application number: DE102022209877.3A
Authority: DE
Inventors: Claudia Berger; Karl Lampe; Christina Priesemann
Original assignee: Thyssenkrupp Polysius GmbH; ThyssenKrupp AG
Current assignee: Thyssenkrupp Polysius De GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung eines mineralischen Stoffes, wobei die Anlage eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 aufweist, wobei die Anlage eine Brennkammer 20 aufweist, wobei die Brennkammer 20 zur Überführung der Brenngase mit der Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 verbunden ist, wobei die Brennkammer 20 einen Feststoffaustrag aufweist, wobei die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 eine Brennstoffzufuhrvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffaustrag der Brennkammer 20 mit einer mit einer Zerkleinerungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung mit der Brennstoffzufuhrvorrichtung verbunden ist.The present invention relates to a system for the thermal treatment of a mineral substance, the system having a device for thermal treatment 12, the system having a combustion chamber 20, the combustion chamber 20 being connected to the device for thermal treatment 12 for transferring the fuel gases, wherein the combustion chamber 20 has a solids discharge, the thermal treatment device 12 having a fuel supply device, characterized in that the solids discharge of the combustion chamber 20 is connected to a comminution device, the comminution device being connected to the fuel supply device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung von mineralischen Stoffen, beispielsweise und insbesondere Ton und Puzzolane aus künstlichen oder natürlichen Gesteinen, beispielsweise und insbesondere aus Siliziumdioxid, Tonerde, Kalkstein, Eisenoxid und alkalischen Stoffen, aluminium- und/oder silizium-haltige Reststoffe aus der Metallverarbeitung, Keramik- und/oder Papierindustrie oder Bagger- und Hafenschlämme beispielsweise zur Herstellung von künstlichen Puzzolanen, als Ersatzstoff für die Herstellung von Zement, wobei vollständig auf Ersatzbrennstoffe zurückgegriffen werden kann und keine zusätzlichen fossilen Brennstoffe nötig sind.The invention relates to a system for the thermal treatment of mineral substances, for example and in particular clay and pozzolans from artificial or natural rocks, for example and in particular from silicon dioxide, clay, limestone, iron oxide and alkaline substances, aluminum and / or silicon-containing residues from the Metal processing, ceramics and/or paper industry or dredging and harbor sludge, for example for the production of artificial pozzolans, as a substitute for the production of cement, whereby full use can be made of substitute fuels and no additional fossil fuels are necessary.

Die Verwendung von Ersatzbrennstoffen zur Minderung von CO₂-Emissionen ist bekannt und inzwischen in vielen Bereichen weit verbreitet. Ersatzbrennstoff weisen jedoch oft schwankende Eigenschaften, insbesondere Brennwerte auf. Außerdem weisen einige Brennstoffe einen hohen Feuchtegehalt auf, sodass diese von sich aus oftmals nicht selbst zündfähig sind. Außerdem führt der unterschiedliche Feuchtegehalt zu einem unterschiedlichen Energiebedarf für die Verdampfung des Wassers, was ebenfalls die Temperatur beeinflusst. Des Weiteren variiert bei Ersatzbrennstoffen auch die Partikelgröße. Kleine Partikel brennen schneller und können einfacher vollständig verbrennen, größere Partikel brennen langsamer und gegebenenfalls nicht vollständig. Daher hat auch die Partikelgröße einen Einfluss auf die Temperatur. Daher werden in mit Ersatzbrennstoffen befeuerten Anlagen oft Zusatzbrenner für schnell regelbare fossile Brennstoff eingesetzt, um die Schwankungen im Brennwert (Brennwert fast hier und im Folgenden insbesondere alle vorgenannten Einflussgrößen auf die Temperatur zusammen) und die daraus resultierenden Temperaturschwankungen auszugleichen. Weiter ist es bei einigen energieintensiven thermischen Behandlungsprozessen vorteilhaft wenigstens ein Teil der Verbrennung und damit der Energieerzeugung direkt am Ort der thermischen Behandlung zu haben. Der Eintrag von fossilen Brennstoffen ist besser dosier- und dispergierbar, sodass sich eine homogenere Verteilung und eine bessere Interaktion mit den zu behandelnden Materialien ergibt. Hierfür werden bevorzugt Gas oder Kohlestaub eingesetzt. Somit werden heutzutage oftmals nur 60 bis 80 % des Brennstoffs in Form von Ersatzbrennstoff verwendet, 20 bis 40 % sind dennoch fossile Brennstoffe.The use of substitute fuels to reduce CO ₂ emissions is well known and is now widespread in many areas. However, substitute fuel often has fluctuating properties, especially calorific values. In addition, some fuels have a high moisture content, meaning that they are often not self-igniting. In addition, the different moisture content leads to a different energy requirement for the evaporation of the water, which also influences the temperature. Furthermore, the particle size of substitute fuels also varies. Small particles burn faster and can burn completely more easily, larger particles burn slower and may not burn completely. Therefore, the particle size also has an influence on the temperature. Therefore, in systems fired with substitute fuels, additional burners for quickly adjustable fossil fuels are often used in order to compensate for the fluctuations in the calorific value (calorific value almost here and in the following in particular all of the aforementioned influencing variables on the temperature together) and the resulting temperature fluctuations. Furthermore, in some energy-intensive thermal treatment processes, it is advantageous to have at least part of the combustion and thus the energy generation directly at the location of the thermal treatment. The input of fossil fuels can be dosed and dispersed more easily, resulting in a more homogeneous distribution and better interaction with the materials to be treated. Gas or coal dust are preferably used for this. This means that nowadays often only 60 to 80% of the fuel is used in the form of substitute fuel, but 20 to 40% is still fossil fuels.

Aus der DE 10 2012 013 877 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Biomasse als Brennstoff in einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker bekannt, in welcher die Biomasse durch die Abgase eines Wärmetauschers der Anlage zunächst vorgetrocknet wird und wobei ein Verkohlen der Biomasse in einem Reaktor erfolgt.From the DE 10 2012 013 877 A1 a method for treating biomass as fuel in a plant for producing cement clinker is known, in which the biomass is first pre-dried by the exhaust gases from a heat exchanger of the plant and the biomass is carbonized in a reactor.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine ausschließliche Verwendung von Ersatzbrennstoffen möglich wird und damit gänzlich auf fossile Brennstoffe verzichtet werden kann.The object of the invention is to provide a device with which the exclusive use of substitute fuels is possible and thus fossil fuels can be dispensed with entirely.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This task is solved by the system with the features specified in claim 1 and by the method with the features specified in claim 12. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.

Die erfindungsgemäße Anlage dient zur thermischen Behandlung eines mineralischen Stoffes. Beispiel für eine solche thermische Behandlung kann beispielsweise und insbesondere die thermische Behandlung von Ton und tonartigen Materialien zur Erzeugung puzzolanischer Stoffe sein. Die Anlage weist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung auf. Diese kann als Aktivator bezeichnet werden. Beispielsweise und insbesondere kann diese als Flugstrom-Calcinator ausgeführt sein. Üblicherweise ist vor der Vorrichtung zur thermischen Behandlung ein Vorwärmer angeordnet. Der Vorwärmer besteht oftmals aus einer Kaskade von Gleichstromwärmetauschern mit einem Abscheidezyklon. Weiter sind der Vorrichtung zur thermischen Behandlung optional eine Reduktionsvorrichtung zur Farboptimierung des Produkts und üblicherweise wenigstens ein Produktkühler nachgeschaltet, um die Wärme zurück in den Prozess zu führen. Der Produktkühler kann auch mehrstufig ausgebildet sein. Die Anlage weist eine Brennkammer auf. In der Brennkammer wird ein Brennstoff verbrannt, um die thermische Energie für die thermische Behandlung bereitzustellen. Dazu ist die Brennkammer zur Überführung der in der Brennkammer erzeugten Brenngase mit der Vorrichtung zur thermischen Behandlung verbunden. The system according to the invention is used for the thermal treatment of a mineral substance. An example of such a thermal treatment can be, for example and in particular, the thermal treatment of clay and clay-like materials to produce pozzolanic substances. The system has a device for thermal treatment. This can be referred to as an activator. For example and in particular, this can be designed as an entrained flow calciner. A preheater is usually arranged in front of the thermal treatment device. The preheater often consists of a cascade of co-current heat exchangers with a separation cyclone. Furthermore, the device for thermal treatment is optionally followed by a reduction device for color optimization of the product and usually at least one product cooler in order to lead the heat back into the process. The product cooler can also be designed in multiple stages. The system has a combustion chamber. A fuel is burned in the combustion chamber to provide the thermal energy for the thermal treatment. For this purpose, the combustion chamber is connected to the thermal treatment device for transferring the fuel gases generated in the combustion chamber.

Weiter weist die Brennkammer einen Feststoffaustrag auf. Über den Feststoffaustrag werden feste Reststoffe, die bei der Verbrennung nicht zu gasförmigen Produkten umgesetzt werden, ausgetragen. Der Feststoffaustrag erfolgt bevorzugt durch Abwurf über eine Schurre und eine daran anschließende Austragsvorrichtung, kann aber auch direkt mechanisch, beispielsweise mit einer Schnecke oder einem Schieber, erfolgen. Der Feststoffaustrag kann auch mit Hilfe eines Gasstromes pneumatisch oder fluidisierend erfolgen. Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung weist wenigstens eine Brennstoffzufuhrvorrichtung auf. Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung kann auch zwei oder mehr Brennstoffzufuhrvorrichtungen aufweisen, insbesondere an verschiedenen Orten. Über die Brennstoffzufuhrvorrichtung wird ein Brennstoff direkt der Vorrichtung zur thermischen Behandlung zugeführt. Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung kann beispielsweise eine Reaktionszone und eine Behandlungszone aufweisen. In diesem Fall erfolgt die Zufuhr des Brennstoffs durch die Brennstoffzufuhrvorrichtung in die Reaktionszone. Dadurch kann zum einen die Temperatur in der Behandlungszone konstanter gehalten werden, da die thermische Behandlung vor allem in der Reaktionszone dem Gasstrom üblicherweise Energie entzieht und dieser dadurch abkühlt. Zum anderen kann dadurch die Temperatur im Inneren der Vorrichtung zur thermischen Behandlung gezielter und schneller gesteuert werden. Heutzutage werden in der Brennkammer oft Ersatzbrennstoffe eingesetzt, welche einen schwankenden Brennwert (einschließlich Feuchte, Partikelgröße und weiterer Einflussgrößen) aufweisen, wodurch es zu Temperaturschwankungen kommt. Um diese auszugleichen wird beispielsweise Kohlenstaub direkt in die Vorrichtung zur thermischen Behandlung eingebracht, um gezielt die Schwankungen auszugleichen und so die Temperatur gezielt zu steuern, insbesondere konstant zu halten.The combustion chamber also has a solids discharge. Solid residues that are not converted into gaseous products during combustion are discharged via the solids discharge. The solids are discharged preferably by discharge via a chute and an adjoining discharge device, but can also be carried out directly mechanically, for example with a screw or a slide. The solids can also be discharged pneumatically or fluidly using a gas stream. The thermal treatment device has at least one fuel supply device. The thermal treatment device can also have two or more fuel supply devices, in particular theirs in different places. A fuel is supplied directly to the device for thermal treatment via the fuel supply device. The thermal treatment device can, for example, have a reaction zone and a treatment zone. In this case, the fuel is supplied into the reaction zone through the fuel supply device. On the one hand, this allows the temperature in the treatment zone to be kept more constant, since the thermal treatment usually removes energy from the gas stream, especially in the reaction zone, and thereby cools it down. On the other hand, this allows the temperature inside the thermal treatment device to be controlled more specifically and quickly. Nowadays, substitute fuels are often used in the combustion chamber, which have a fluctuating calorific value (including humidity, particle size and other influencing variables), which leads to temperature fluctuations. In order to compensate for this, coal dust, for example, is introduced directly into the device for thermal treatment in order to specifically compensate for the fluctuations and thus specifically control the temperature, in particular to keep it constant.

Erfindungsgemäß ist der Feststoffaustrag der Brennkammer mit einer Zerkleinerungsvorrichtung verbunden. Der aus der Brennkammer ausgetragene brennbare Feststoff (oder brennwerthaltige Feststoff), welcher insbesondere heizwerthaltige und teilpyrolysierte Bestandteile enthält, wird somit zerkleinert. In der Zerkleinerungsvorrichtung wird der aus der Brennkammer ausgetragene Feststoff zerkleinert. Ohne eine vorherige Kühlung ist die Verwendung eines Brechers zur Zerkleinerung bevorzugt. Dieser brennbare Feststoff stellt wiederum einen thermisch verwertbaren aufbereiteten brennbaren Feststoff dar, der ähnlich wie Kohlenstaub eingesetzt werden kann. Daher ist die Zerkleinerungsvorrichtung direkt oder bevorzugt indirekt über eine Lagervorrichtung mit der Brennstoffzufuhrvorrichtung verbunden. Dadurch wird es möglich tatsächlich auf fossile Brennstoffe vollständig zu verzichten. Der hierfür notwendige hochkalorisch Brennstoff wird somit im Prozess selber hergestellt.According to the invention, the solids discharge from the combustion chamber is connected to a comminution device. The combustible solid (or solid containing calorific value) discharged from the combustion chamber, which in particular contains components containing calorific value and partially pyrolyzed, is thus comminuted. The solids discharged from the combustion chamber are comminuted in the comminution device. Without prior cooling, the use of a crusher for size reduction is preferred. This combustible solid in turn represents a thermally usable processed combustible solid that can be used in a similar way to coal dust. Therefore, the comminution device is connected to the fuel supply device directly or preferably indirectly via a storage device. This makes it possible to actually do without fossil fuels completely. The high-calorie fuel required for this is produced in the process itself.

Als Zerkleinerungsvorrichtung kann eine Mühe oder ein Brecher verwendet werden. Da das teilpyrolisierte Material oftmals sehr spröde und porös ist, kann auch mit einem Brecher oft eine ausreichende Zerkleinerung in technisch sehr einfacher Wiese erreicht werden.A grinder or crusher can be used as a crushing device. Since the partially pyrolized material is often very brittle and porous, sufficient comminution can often be achieved in a technically very simple manner using a crusher.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Feststoffaustrag der Brennkammer mit einer Kühlvorrichtung verbunden. Der aus der Brennkammer ausgetragene brennbare Feststoff (oder brennwerthaltige Feststoff), welcher insbesondere heizwerthaltige und teilpyrolysierte Bestandteile enthält, wird somit gekühlt. Eine Kühlung verhindert eine ungewollte Oxidation, beispielsweise mit dem Sauerstoff der Luft. Die Kühlvorrichtung ist somit zur Kühlung des aus der Brennkammer ausgetragenen brennbare Feststoffs ausgebildet. Die Kühlvorrichtung ist mit der Zerkleinerungsvorrichtung verbunden. In der Zerkleinerungsvorrichtung wird der aus der Brennkammer ausgetragene und in der Kühlvorrichtung gekühlte brennbare Feststoff zerkleinert, insbesondere gemahlen.In a further embodiment of the invention, the solids discharge from the combustion chamber is connected to a cooling device. The combustible solid (or solid containing calorific value) discharged from the combustion chamber, which in particular contains components containing calorific value and partially pyrolyzed, is thus cooled. Cooling prevents unwanted oxidation, for example with the oxygen in the air. The cooling device is therefore designed to cool the combustible solid discharged from the combustion chamber. The cooling device is connected to the shredding device. The combustible solid discharged from the combustion chamber and cooled in the cooling device is comminuted, in particular ground, in the comminution device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Zerkleinerungsvorrichtung und der Brennstoffzufuhrvorrichtung eine Lagervorrichtung angeordnet. Die Lagervorrichtung ermöglicht eine zeitlich gezielte Zugabe des zerkleinerten, insbesondere gemahlenen, brennbaren Feststoffs und somit eine gezielte Steuerung insbesondere in Bezug auf die Temperatur in der Vorrichtung zur thermischen Behandlung. Damit kann auch gezielt auf Schwankungen im Brennwert des in die Brennkammer eingebrachten Ersatzbrennstoffs reagiert werden. Des Weiteren kann bei einem Überschuss an zerkleinertem, insbesondere gemahlenem, brennbaren Feststoffdieser auch anderweitig in einfacher Weise verwendet werden, beispielsweise einer weiteren Anlage zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, a storage device is arranged between the comminution device and the fuel supply device. The storage device enables a time-specific addition of the comminuted, in particular ground, combustible solid and thus a targeted control, in particular with regard to the temperature in the device for thermal treatment. This also makes it possible to react specifically to fluctuations in the calorific value of the substitute fuel introduced into the combustion chamber. Furthermore, if there is an excess of comminuted, in particular ground, combustible solid, it can also be used in a simple manner for other purposes, for example fed to another system.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Zerkleinerungsvorrichtung und der Brennstoffzufuhrvorrichtung eine Dosiervorrichtung angeordnet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn nicht nur die Brennstoffzufuhrvorrichtung, sondern auch weitere Vorrichtungen mit dem zerkleinerten brennbaren Feststoff versorgt werden. Besonders bevorzugt ist diese Ausführungsform, wenn beispielsweise eine weitere Vorrichtung ein Verstromungsaggregat ist, welches leicht mit schwankender Auslastung betrieben werden kann. In diesem Fall wird jeder Überschuss direkt in das Verstromungsaggregat geführt, sodass für die Anlage selbst immer genau die benötigte Menge an zerkleinertem, brennbaren Feststoff zur Verfügung steht und kein Überschuss prodoziert wird, da dieser immer direkt im Verstromungsaggregat umgesetzt wird.In a further embodiment of the invention, a metering device is arranged between the comminution device and the fuel supply device. This embodiment is advantageous if not only the fuel supply device but also other devices are supplied with the comminuted combustible solid. This embodiment is particularly preferred if, for example, another device is a power generation unit, which can easily be operated with fluctuating utilization. In this case, any surplus is fed directly into the power generation unit, so that the system itself always has exactly the required amount of shredded, combustible solids available and no surplus is produced, as this is always converted directly in the power generation unit.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlvorrichtung eine Gaskühlung auf. Eine Kühlung mit einem sauerstoffhaltigen Gas weist den Vorteil auf, dass das dort erwärmte Gas leicht in andere Prozesse integriert werden kann und somit die Energie leicht wieder in den Prozess zurückgeführt werden kann. Beispielsweise weist die Kühlvorrichtung eine Verbindung zur Brennkammer zur Überführung des vorgewärmten sauerstoffhaltigen Gases auf. In diesem Beispiel wird Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff als Kühlgas verwendet. Ebenso kann auch ein Gas mit einem verringerten Sauerstoffgehalt, beispielsweise mit nur 5 bis 10 %, verwendet werden. Dieses Gas kann beispielsweise aus dem Gesamtprozess selber stammen. Vorteil des reduzierten Sauerstoffgehaltes ist, dass eine ungewollte Oxidation des zu kühlenden brennbare Feststoffes vermieden werden kann.In a further embodiment of the invention, the cooling device has gas cooling. Cooling with an oxygen-containing gas has the advantage that the gas heated there can easily be integrated into other processes and the energy can therefore easily be returned to the process. For example, the cooling device has a connection to the combustion chamber for transferring the preheated oxygen-containing gas. In this example, air, oxygen-enriched air or oxygen is used as the cooling gas. Likewise, a gas can also have one reduced oxygen content, for example with only 5 to 10%, can be used. This gas can, for example, come from the overall process itself. The advantage of the reduced oxygen content is that unwanted oxidation of the combustible solid to be cooled can be avoided.

In einer alternativen Ausführungsform wird für die Gaskühlung anstelle des sauerstoffhaltigen Gases ein gasförmiges Reduktionsmittel zur Kühlung des teilpyrolysierten Brennstoffes verwendet. Dieses gasförmige Reduktionsmittel kann beispielsweise einer Reduktionsvorrichtung zur Farboptimierung zugeführt werden.In an alternative embodiment, a gaseous reducing agent is used for gas cooling instead of the oxygen-containing gas to cool the partially pyrolyzed fuel. This gaseous reducing agent can, for example, be fed to a reduction device for color optimization.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Anlage wenigstens eine der Vorrichtung zur thermischen Behandlung nachgeschaltete Reduktionsvorrichtung auf. In der Reduktionsvorrichtung werden beispielsweise im Produkt enthaltene Eisenverbindungen von Fe^III zu Fe^II mittels eines gasförmigen Reduktionsmittels reduziert, was eine Farbjustierung von Rot in Richtung Schwarz des Produkts bewirkt. In dieser Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung eine Verbindung zur Reduktionsvorrichtung zur Überführung des in der Kühlvorrichtung vorgewärmten gasförmigen Reduktionsmittels auf. In dieser Ausführungsform können als Kühlgas beispielsweisekohlenwasserstoffhaltige, wasserstoffhaltige Gase und/oder CO oder Gemische dieser Gase sowie Gemsiche dieser Gase insbesondere mit Inertagsen wie zum Beispiel Stickstoff oder Kohlendioxid genutzt werden, welche in der nachgeschalteten Reduktionsvorrichtung als gasförmiges Reduktionsmittel verwendet werden.In a further embodiment, the system has at least one reduction device connected downstream of the thermal treatment device. In the reduction device, for example, iron compounds contained in the product are reduced from Fe ^III to Fe ^II using a gaseous reducing agent, which causes the color of the product to be adjusted from red towards black. In this embodiment, the cooling device has a connection to the reduction device for transferring the gaseous reducing agent preheated in the cooling device. In this embodiment, the cooling gas used can be, for example, hydrocarbon-containing, hydrogen-containing gases and/or CO or mixtures of these gases and mixtures of these gases, in particular with inert substances such as nitrogen or carbon dioxide, which are used as a gaseous reducing agent in the downstream reduction device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlvorrichtung eine Wassereinspritzung auf. Hierdurch ist eine sehr schnelle Abkühlung möglich. Bevorzugt wird der dabei erzeugte Dampf in weiteren Prozessen verwendet, um die Energie zu nutzen.In a further embodiment of the invention, the cooling device has water injection. This enables very rapid cooling. The steam generated is preferably used in further processes to utilize the energy.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlvorrichtung ein Wärmetauschmedium auf. Die Kühlvorrichtung weist ein Trennelement zur Trennung von Wärmetauschmedium und ausgetragenem brennbare Feststoff auf. Beispielsweise kann hierbei das Wärmetauschmedium durch einen Rohrmantel fließen und im Inneren des Rohres wird der aus der Brennkammer ausgetragene brennbare Feststoff beispielsweise mittels einer Schnecke gefördert. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass diese unter starker Reduktion von Luftzutritt erfolgen kann, also eine Oxidation oder gar ein Abbrennen verhindert wird. In diesem Fall kann die in der Kühlvorrichtung aus das Wärmetauschmedium übertragene Energie beispielsweise für die Erwärmung eines gasförmigen Reduktionsmittels genutzt werden.In a further embodiment of the invention, the cooling device has a heat exchange medium. The cooling device has a separating element for separating the heat exchange medium and the discharged combustible solid. For example, the heat exchange medium can flow through a pipe jacket and inside the pipe the combustible solid discharged from the combustion chamber is conveyed, for example by means of a screw. The advantage of this embodiment is that this can be done with a significant reduction in air access, i.e. oxidation or even burning is prevented. In this case, the energy transferred from the heat exchange medium in the cooling device can be used, for example, to heat a gaseous reducing agent.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkammer eine Transportvorrichtung für den Brennstoff auf. Durch eine Transportvorrichtung kann die Verweilzeit des Brennstoffes in der Brennkammer gezielt eingestellt werden. Beispiele für solche Transportvorrichtungen in Brennkammern sind beispielswiese getrennt verschiebbare Streifenelemente, ein umlaufendes Förderband aus Kettenelementen oder auch Schubelemente oder Förderschnecken. Alternativ kann die Transportvorrichtungen auch pneumatisch oder fluidisierend betrieben werden. In a further embodiment of the invention, the combustion chamber has a transport device for the fuel. The residence time of the fuel in the combustion chamber can be specifically adjusted using a transport device. Examples of such transport devices in combustion chambers are, for example, separately displaceable strip elements, a rotating conveyor belt made of chain elements or even push elements or screw conveyors. Alternatively, the transport devices can also be operated pneumatically or fluidly.

Beispielsweise kann von unten ein fluidisierendes Gas, vorzugsweise mit Strömungsrichtung entlang der Förderrichtung zugeführt werden.For example, a fluidizing gas can be supplied from below, preferably with a flow direction along the conveying direction.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anlage eine Hilfsbrennvorrichtung auf. Die Hilfsbrennvorrichtung ist mit der Brennkammer zur Überführung heißer Brenngase verbunden. Dieses kann beispielsweise für das Anfahren verwendet werden, um die Brennkammer auf eine Starttemperatur zu bringen. Analog kann auch im Regelbetrieb eine Zufeuerung erfolgen, um beispielweise eine ausreichend hohe Zündtemperatur, beispielsweise bei feuchten Ersatzbrennstoffen, sicherzustellen. Die Hilfsbrennvorrichtung ist mit der Zerkleinerungsvorrichtung verbunden. Dieses kann direkt oder über Lagervorrichtung erfolgen. Dadurch wird der zerkleinerte brennbare Feststoff der Hilfsbrennvorrichtung zugeführt.In a further embodiment of the invention, the system has an auxiliary combustion device. The auxiliary combustion device is connected to the combustion chamber for transferring hot fuel gases. This can be used, for example, for starting up to bring the combustion chamber to a starting temperature. Analogously, additional firing can also take place in regular operation, for example to ensure a sufficiently high ignition temperature, for example with moist substitute fuels. The auxiliary combustion device is connected to the shredding device. This can be done directly or via a storage device. As a result, the crushed combustible solid is fed to the auxiliary combustion device.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Anlage. Als Brennstoff werden für die Anlage nur Ersatzbrennstoffe eingesetzt. Der Ersatzbrennstoff wird der Brennkammer zugeführt. Durch die Verwendung des zerkleinerten, insbesondere gemahlenen, aus der Brennkammer ausgetragenen brennbaren Feststoff als weiteren Brennstoff kann auf die Nutzung von fossilen Brennstoffen verzichtet werden und ausschließlich auf Ersatzbrennstoffe zurückgegriffen werden. Stammen die Ersatzbrennstoffe aus regenerativen Quellen, also beispielsweise Biomasse einschließlich Holz, so ist die Verfeuerung CO₂-neutral. Da auch aus den Tonen kein oder nur sehr wenig CO₂ freigesetzt wird, stellt der Prozess eine Möglichkeit zur weiteren Reduktion der Klimaauswirkung in diesem sehr relevanten Bereich der Zementindustrie dar.In a further aspect, the invention relates to a method for operating a system according to the invention. Only substitute fuels are used as fuel for the system. The substitute fuel is fed to the combustion chamber. By using the crushed, in particular ground, combustible solid discharged from the combustion chamber as a further fuel, the use of fossil fuels can be dispensed with and only alternative fuels can be used. If the substitute fuels come from renewable sources, for example biomass including wood, the combustion is CO ₂ -neutral. Since no or very little CO ₂ is released from the clays, the process represents an opportunity to further reduce the climate impact in this very relevant area of the cement industry.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Verbrennung in der Brennkammer unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt. Das bedeutet, dass die die Brennkammer verlassenden Brenngase noch einen Restsauerstoffgehalt aufweisen. Ziel ist eine stöchiometrische oder leicht überstöchiometrische Verbrennung des eingesetzten Brennstoffes, wobei ein Teil des Ersatzbrennstoffes pyrolysiert, also praktisch verkohlt. Dieser Kohlenstoffanteil des brennbaren Feststoffs kann dann nach dem Vermahlen hervorragend als Brennstoff erneut im Prozess eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention, the combustion in the combustion chamber is carried out under oxidizing conditions. This means that the fuel gases leaving the combustion chamber still have a residual oxygen content. The aim is a stoichiometric or slightly superstoichiometric combustion of the fuel used, with some of the substitute fuel pyrolyzed, i.e. practically charred. After grinding, this carbon portion of the combustible solid can then be used again as fuel in the process.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als mineralischer Stoff Ton, künstliche oder natürliche Gesteinen, beispielsweise und insbesondere aus Siliziumdioxid, Tonerde, Kalkstein, Eisenoxid und alkalischen Stoffen, aluminium- und/oder silizium-haltige Reststoffe aus der Metallverarbeitung, Keramik- und/oder Papierindustrie eingesetzt. Besonders bevorzugt als mineralischer Stoff wird Ton eingesetzt.In a further embodiment of the invention, the mineral material used is clay, artificial or natural rocks, for example and in particular from silicon dioxide, clay, limestone, iron oxide and alkaline substances, aluminum and/or silicon-containing residues from metal processing, ceramics and/or used in the paper industry. Clay is particularly preferred as a mineral substance.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Ersatzbrennstoff Biomasse, vorzugsweise Holz oder ein Holzprodukt, eingesetzt.In a further embodiment of the invention, biomass, preferably wood or a wood product, is used as a substitute fuel.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der ausgetragene brennbare Feststoff auf eine flugfähige Partikelgröße vermahlen. Als flugfähig im Sinne der Erfindung werden Partikel angesehen, welche kleiner als 500 µm, vorzugsweise kleiner als 250 µm, höchstvorzugshalber kleiner 100 µm sind. Hierdurch ist eine spätere Einbringung in den Prozess in einfacher Weise möglich. Gleichzeitig ermöglicht es, diesen in bestehenden Anlagen beispielsweise entsprechende Brennvorrichtungen oder Förderaggregate zum Beispiel für Kohlestaub weiter zu verwenden.In a further embodiment of the invention, the discharged combustible solid is ground to a flyable particle size. Particles which are smaller than 500 µm, preferably smaller than 250 µm, and most preferably smaller than 100 µm are considered to be capable of flight within the meaning of the invention. This makes it easy to incorporate later into the process. At the same time, it makes it possible to continue using corresponding combustion devices or conveying units, for example for coal dust, in existing systems.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der gemahlene und gekühlte brennbare Feststoff zwischengelagert. Die Zwischenlagerung erlaubt zum einen die gezielte Steuerung des Prozesses, um insbesondere die Temperatur gezielt zu steuern. Zusätzlich kann dieses helfen, Brennwertschwankungen im Ersatzbrennstoff auszugleichen. Zusätzlich kann aus der Zwischenlagerung beispielsweise auch eine Hilfsbrennvorrichtung mit dem brennbaren Feststoff aus der Zwischenlagerung betrieben werden, um beispielsweise mit der Hilfsbrennvorrichtung vor oder am Eingang der Brennkammer eine ausreichend hohe Temperatur zur Verbrennung des Ersatzbrennstoffes einzustellen. Die Zwischenlagerung ermöglicht es, auch die Stoffströme zwischen den unterschiedlichen Verwendungen unterschiedlich aufzuteilen und so flexibler zu reagieren. Außerdem kann ein bereits vorhandener zwischengelagerter brennbare Feststoff für weitere Anfahrvorgänge eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention, the ground and cooled combustible solid is temporarily stored. On the one hand, interim storage allows targeted control of the process, in particular to specifically control the temperature. In addition, this can help to compensate for fluctuations in the calorific value of the substitute fuel. In addition, an auxiliary combustion device can also be operated from the intermediate storage with the combustible solid from the intermediate storage, for example in order to set a sufficiently high temperature for combustion of the substitute fuel with the auxiliary combustion device in front of or at the entrance to the combustion chamber. Intermediate storage also makes it possible to divide the material flows differently between different uses and thus react more flexibly. In addition, an existing temporarily stored combustible solid can be used for further start-up processes.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Gaszufuhr zur Brennkammer derart geregelt, dass der Sauerstoffgehalt in den Brenngasen zwischen 1 % und 5 % liegt. Der Prozentanteil wird auf den Volumenanteil im trockenen Gas und bei Normbedingungen bezogen. Hierdurch wird eine saubere Verbrennung ermöglicht. Außerdem ist auch eine weitere Verbrennung in der nachgeschalteten Vorrichtung zur thermischen Behandlung möglich, da noch ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht.In a further embodiment of the invention, the gas supply to the combustion chamber is regulated such that the oxygen content in the combustion gases is between 1% and 5%. The percentage is based on the volume fraction in the dry gas and under standard conditions. This enables clean combustion. In addition, further combustion in the downstream thermal treatment device is also possible since sufficient oxygen is still available.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Anteil des ausgetragenen brennbaren Feststoffes über die Verweilzeit des Brennstoffs in der Brennkammer eingestellt. Da der Ersatzbrennstoff keine konstante und klar vorhersagbare Zusammensetzung, Feuchtigkeit und Größe und damit Brennverhalten aufweist, ist eine gezielte Regelung der Verweilzeit vorteilhaft. Diese über den Anteil des ausgetragenen brennbaren Feststoffes, beispielsweise über die Masse des ausgetragenen brennbaren Feststoffes zu regeln, stellt eine einfache und zielgerichtete Möglichkeit dar, ohne die Verbrennungsprozesse im Inneren der Brennkammer selber genau kennen zu müssen. Außerdem kann so sichergestellt werden, dass immer ausreichend zerkleinerter, insbesondere gemahlener, brennbarer Feststoff als weiterer Brennstoff zur Verfügung steht. Diese Entkopplung bietet den Vorteil einer konstanten Betriebsweise der thermischen Behandlungseinrichtung.In a further embodiment of the invention, the proportion of combustible solids discharged is adjusted via the residence time of the fuel in the combustion chamber. Since the substitute fuel does not have a constant and clearly predictable composition, moisture and size and thus burning behavior, targeted regulation of the residence time is advantageous. Regulating this via the proportion of combustible solids discharged, for example via the mass of the combustible solids discharged, represents a simple and targeted possibility without having to know exactly the combustion processes inside the combustion chamber itself. In addition, it can be ensured that there is always sufficient comminuted, especially ground, combustible solid available as additional fuel. This decoupling offers the advantage of constant operation of the thermal treatment device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Gaszufuhr zur Brennkammer einen Sauerstoffgehalt von mindestens 50 % bevorzugt von mindestens 90 %, besonders bevorzugt von mindestens 95 %, auf. Dadurch weist die Abluft am Ende des gesamten Prozesses hauptsächlich Wasser und Kohlendioxid auf. Dadurch ist das Kohlendioxid vergleichsweise einfach abtrennbar und kann weiter verwendet oder gelagert werden, um eine zusätzliche Minimierung des CO₂-Emission zu erreichen und so gegebenenfalls andere CO₂-Emissionen aus anderen Prozessen in einfacher Weise zu kompensieren.In a further embodiment of the invention, the gas supply to the combustion chamber has an oxygen content of at least 50%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%. As a result, the exhaust air at the end of the entire process mainly contains water and carbon dioxide. As a result, the carbon dioxide can be separated off comparatively easily and can be further used or stored in order to achieve an additional minimization of CO ₂ emissions and thus to easily compensate for other CO ₂ emissions from other processes.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der zerkleinerte, insbesondere gemahlene, brennbare Feststoff mit einem Gasstrom zur Verbrennung der Vorrichtung zur thermischen Behandlung zugeführt.In a further embodiment of the invention, the comminuted, in particular ground, combustible solid is fed to the thermal treatment device with a gas stream for combustion.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der zerkleinerte, insbesondere gemahlene, brennbare Feststoff der Brennkammer zugeführt. Dieses erfolgt insbesondere in einer Hilfsbrennvorrichtung, welche zur Erzeugung einer ausreichenden Zündtemperatur für den Ersatzbrennstoff sorgt. Die Hilfsbrennvorrichtung kann auch der Brennkammer vorgelagert sein, sodass nur heiße Gase aus der Hilfsbrennvorrichtung in die Brennkammer eingebracht werden.In a further embodiment of the invention, the comminuted, in particular ground, combustible solid is fed to the combustion chamber. This takes place in particular in an auxiliary combustion device, which ensures that a sufficient ignition temperature is generated for the substitute fuel. The auxiliary combustion device can also be located upstream of the combustion chamber, so that only hot gases from the auxiliary combustion device are introduced into the combustion chamber.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Regelung der Verweilzeit des Brennstoffs in der Brennkammer derart, dass dadurch die Temperatur der die Brennkammer verlassenden Gase geregelt wird und somit die Temperatur in der Vorrichtung zur thermischen Behandlung. Beispielsweise wird die Verweilzeit erhöht, um eine vollständigere Verbrennung und damit eine höhere Temperatur zu erreichen oder die Verweilzeit wird verkürzt, um eine weniger vollständige Verbrennung und damit eine geringere Temperatur zu erreichen. Als Nebenergebnis wird die Menge an ausgetragenem brennbaren Feststoff verändert.In a further embodiment of the invention, the residence time of the fuel in the combustion chamber is regulated in such a way that the Temperature of the gases leaving the combustion chamber is regulated and thus the temperature in the thermal treatment device. For example, the residence time is increased to achieve a more complete combustion and thus a higher temperature or the residence time is shortened to achieve a less complete combustion and thus a lower temperature. As a side result, the amount of combustible solids discharged is changed.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der zerkleinerte brennbare Feststoff der Reduktionsvorrichtung zugeführt. Hier kann der zerkleinerte brennbare Feststoff zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre genutzt werden.In a further embodiment of the invention, the comminuted combustible solid is fed to the reduction device. Here the crushed combustible solid can be used to create a reducing atmosphere.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 erste beispielhafte Ausführungsform
2 zweite beispielhafte Ausführungsform
3 dritte beispielhafte Ausführungsform

The system according to the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawings.

1 first exemplary embodiment
2 second exemplary embodiment
3 third exemplary embodiment

In 1 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gezeigt, anhand derer das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll. Der Materialstrom des thermisch zu behandelnden mineralischen Stoffes, beispielsweise und insbesondere eines Tones, wird in den Vorwärmer 11 eingebracht, vorgewärmt und gelangt vorgewärmt in die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12. Beispielsweise einen Flugstromcalcinator. Dort erfolgt bei hohen Temperaturen, beispielsweise zwischen 700°C und 1200 °C die thermische Behandlung, insbesondere die Aktivierung des Tones. Anschließend gelangt der Materialstrom in eine Reduktionsvorrichtung 13, wo in einer reduzierenden Atmosphäre, die zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid aufweist, farbgebende Bestandteile, beispielsweise Fe^III, zu weniger farbigen Substanzen, beispielsweise Fe^II, umgesetzt werden. Anschließend erfolgt in einem Produktkühler 14 eine Abkühlung des fertigen Produkts, welches beispielsweise in der Zementindustrie Verwendung findet.In 1 A first exemplary embodiment of the system according to the invention is shown, on the basis of which the method according to the invention is to be explained. The material flow of the mineral substance to be thermally treated, for example and in particular a clay, is introduced into the preheater 11, preheated and reaches the device for thermal treatment 12 preheated. For example, an entrained flow calciner. The thermal treatment, in particular the activation of the clay, takes place there at high temperatures, for example between 700 ° C and 1200 ° C. The material stream then passes into a reduction device 13, where coloring components, for example Fe ^III , are converted into less colored substances, for example Fe ^II , in a reducing atmosphere which contains, for example, hydrocarbons, hydrogen and/or carbon monoxide. The finished product, which is used, for example, in the cement industry, is then cooled in a product cooler 14.

Um die für die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 notwendige Energie zur Verfügung zu stellen, weist die Anlage eine Brennkammer 20 auf. Der Brennkammer 20 wird ein Ersatzbrennstoff, beispielsweise Biomasse, zugeführt und in der Brennkammer 20 teilweise verbrannt. Ein Teil des Ersatzbrennstoffes pyrolysiert aber auch nur in der Brennkammer 20. Der Anteil zwischen Verbrennung und Pyrolyse kann insbesondere über die Aufgabemenge an Ersatzbrennstoff und/oder Transport beziehungsweise Verweilzeit des Ersatzbrennstoffes durch die Brennkammer 20 eingestellt werden. Je kürzer die Verweilzeit in der Brennkammer 20 ist, umso höher fällt in erster Näherung der Anteil an pyrolysiertem Material aus. Die heißen Brenngase werden direkt aus der Brennkammer 20 in die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 20 geleitet. Hierzu können die Brennkammer 20 und die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 direkt aneinander angrenzen, insbesondere ist die Brennkammer 20 seitlich direkt an die Vorrichtung zur thermischen Behandlung12 angesetzt. Das in der Brennkammer 12 pyrolysierte Material wird aus der Brennkammer 20 ausgetragen und in eine Kühlvorrichtung 30 überführt. Beispielswiese kann die Kühlvorrichtung 30 eine Wassereindüsung aufweisen. Hierdurch wird das pyrolysierte Material sehr schnell abgekühlt, sodass eine ungewollte weitere Oxidation schnell verhindert wird. Das abgekühlte Material wird aus dem Produktkühler 30 in die Mühle 40 überführt und dort gemahlen. Das gemahlene Material wird in der Lagervorrichtung 60 gelagert. Aus der Lagervorrichtung 60 wird ein Teil des pyrolysierten gekühlten und gemahlenen Materials über eine Brennstoffzufuhrvorrichtung in die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 eingeführt. Hierdurch kann die Temperatur in der Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 gezielt und einfach gesteuert werden, auch bei einem schwankenden Brennwert des Ersatzbrennstoffs. Zusätzlich kann auch zweite Brennstoffzufuhrvorrichtung vorgesehen sein, um beispielsweise an zwei Orten der Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 Brennstoff zuzuführen und so die Temperatur über die Länge der Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 konstanter zu halten oder gegebenfalls zu erhöhen. Ebenso kann eine dritte Brennstoffzufuhrvorrichtung oder noch weitere Brennstoffzufuhrvorrichtungen vorgesehen sein.In order to provide the energy necessary for the thermal treatment device 12, the system has a combustion chamber 20. A substitute fuel, for example biomass, is supplied to the combustion chamber 20 and partially burned in the combustion chamber 20. However, part of the substitute fuel pyrolyzes only in the combustion chamber 20. The proportion between combustion and pyrolysis can be adjusted in particular via the amount of substitute fuel fed in and/or the transport or residence time of the substitute fuel through the combustion chamber 20. The shorter the residence time in the combustion chamber 20, the higher, in a first approximation, the proportion of pyrolyzed material. The hot fuel gases are passed directly from the combustion chamber 20 into the thermal treatment device 20. For this purpose, the combustion chamber 20 and the device for thermal treatment 12 can directly adjoin one another; in particular, the combustion chamber 20 is attached laterally directly to the device for thermal treatment 12. The material pyrolyzed in the combustion chamber 12 is discharged from the combustion chamber 20 and transferred to a cooling device 30. For example, the cooling device 30 can have a water injection. This cools the pyrolyzed material very quickly, so that unwanted further oxidation is quickly prevented. The cooled material is transferred from the product cooler 30 into the mill 40 and ground there. The ground material is stored in the storage device 60. From the storage device 60, a portion of the pyrolyzed cooled and ground material is introduced into the thermal treatment device 12 via a fuel supply device. This allows the temperature in the thermal treatment device 12 to be controlled specifically and easily, even if the calorific value of the substitute fuel fluctuates. In addition, a second fuel supply device can also be provided, for example to supply fuel to two locations of the thermal treatment device 12 and thus to keep the temperature more constant or, if necessary, increase it over the length of the thermal treatment device 12. Likewise, a third fuel supply device or even further fuel supply devices can be provided.

Aus der Lagervorrichtung 60 wird ein anderer Teil des pyrolysierten und gemahlenen Materials in eine Hilfsbrennvorrichtung 60 gebracht, welche für ausreichend hohe Temperaturen am Eingang der Brennkammer 20 sorgt und so für eine gute Verbrennung des Ersatzbrennstoffes ermöglicht.From the storage device 60, another part of the pyrolyzed and ground material is brought into an auxiliary combustion device 60, which ensures sufficiently high temperatures at the entrance to the combustion chamber 20 and thus enables good combustion of the substitute fuel.

2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform, welche zusätzlich zur ersten beispielhaften Ausführungsform zusätzliche aufgezeigte Gasströme aufweist. Das Gas, welches in dem Produktkühler 14 zur Kühlung des Produktes eingesetzt wird, wird vom Produktkühler zur Brennkammer 20 geführt. Dadurch wird die Wärme in den Prozess zurückgeführt. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Luft. Als Gas kann aber auch angereicherter Sauerstoff, beispielsweise mit mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 90 % Sauerstoff sein. Für die Reduktionsvorrichtung 13 wird jedoch ein anderes Gas benötigt, da hier kein Sauerstoff, sondern reduzierende Komponenten des Gases benötigt werden. Daher kann dieses reduzierende Gas, welches beispielsweise Synthesegas ist und somit insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxid als reduzierende Komponenten aufweist, in der Kühlvorrichtung 30 zur Kühlung des aus der Brennklammer 20 ausgetragenen brennbare Feststoffes verwendet werden und so vorgewärmt der Reduktionsvorrichtung 13 zugeführt werden. 2 shows a second exemplary embodiment, which has additional gas flows shown in addition to the first exemplary embodiment. The gas which is used in the product cooler 14 to cool the product is led from the product cooler to the combustion chamber 20. This returns the heat to the process. The gas is, for example, air. The gas can also be enriched oxygen, for example with at least 50%, preferably at least 90% oxygen. However, a different gas is required for the reduction device 13, since oxygen is not required here, but rather reducing components of the gas. Therefore, this reducing gas, which is, for example, synthesis gas and thus in particular has hydrogen and carbon monoxide as reducing components, is used in the cooling device 30 for cooling the combustible solid discharged from the combustion clamp 20 and is thus fed preheated to the reduction device 13.

In 3 ist eine dritte beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gezeigt. Diese weist keine Reduktionsvorrichtung 13 auf, sodass der Gasstrom und der Materialstrom vom Vorwärmer 11 über die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 12 und den Produktkühler 14 im Gegenstrom geführt werden. Das der Brennkammer 20 zugeführte Gas wird in der Kühlvorrichtung 30 vorgewärmt.In 3 A third exemplary embodiment of the system according to the invention is shown. This does not have a reduction device 13, so that the gas flow and the material flow are guided from the preheater 11 via the device for thermal treatment 12 and the product cooler 14 in countercurrent. The gas supplied to the combustion chamber 20 is preheated in the cooling device 30.

BezugszeichenReference symbols

1111: VorwärmerPreheater
1212: Vorrichtung zur thermischen BehandlungThermal treatment device
1313: ReduktionsvorrichtungReduction device
1414: ProduktkühlerProduct cooler
2020: Brennkammercombustion chamber
3030: KühlvorrichtungCooling device
4040: Mühlemill
5050: LagervorrichtungStorage device
6060: HilfsbrennvorrichtungAuxiliary combustion device

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012013877 A1 [0003]

Claims

System for the thermal treatment of a mineral substance, the system having a device for thermal treatment (12), the system having a combustion chamber (20), the combustion chamber (20) for transferring the fuel gases to the device for thermal treatment (12) is connected, wherein the combustion chamber (20) has a solids discharge, the device for thermal treatment (12) having a fuel supply device, characterized in that the solids discharge of the combustion chamber (20) is connected to a comminution device, the comminution device being connected to the fuel supply device is.

Plant according to Claim 1 , characterized in that the solid discharge from the combustion chamber (20) is connected to a cooling device (30), the cooling device (30) being designed to cool the combustible solid discharged from the combustion chamber (20), the cooling device (30) being equipped with a Shredding device is connected.

Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a storage device (50) is arranged between the comminution device and the fuel supply device.

Plant according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the cooling device (30) has gas cooling.

Plant according to Claim 4 , characterized in that the cooling device (30) has a connection to the combustion chamber (20) for transferring the preheated air.

Plant according to Claim 4 , characterized in that the system has a reduction device (13) connected downstream of the device for thermal treatment (12), the cooling device (30) having a connection to the reduction device (13) for transferring the preheated gas.

Plant according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the cooling device (30) has water injection.

Plant according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the cooling device (30) has a heat exchange medium, wherein the cooling device (30) has a separating element for separating the heat exchange medium and the discharged combustible solid.

Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (20) has a transport device for the fuel.

Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the plant has an auxiliary combustion device (60), the auxiliary combustion device (60) being connected to the combustion chamber (20) for transferring hot fuel gases, the auxiliary combustion device (60) being connected to the comminution device .

Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the comminution device is a mill (40) or a crusher, in particular a mill (40).

Method for operating a system according to one of the preceding claims, characterized in that only substitute fuels are used as fuel for the system and the substitute fuel is supplied to the combustion chamber (20).

Procedure according to Claim 12 , characterized in that the combustion in the combustion chamber (20) is carried out under oxidizing conditions.

Procedure according to one of the Claims 12 until 13 , characterized in that clay and/or clay-containing substances are used as the mineral substance.

Procedure according to one of the Claims 12 until 14 , characterized in that wood or a wood product is used as substitute fuel.

Procedure according to one of the Claims 12 until 15 , characterized in that the discharged combustible solid is comminuted to a flyable particle size.

Procedure according to one of the Claims 12 until 16 , characterized in that the crushed combustible solid is temporarily stored.

Procedure according to one of the Claims 12 until 17 , characterized in that the gas supply to the combustion chamber (20) is regulated in such a way that the oxygen content in the combustion gases is between 1% and 5%.

Procedure according to one of the Claims 12 until 18 , characterized in that the proportion of combustible solids discharged is adjusted via the supply quantity and residence time of the fuel in the combustion chamber (20).

Procedure according to one of the Claims 12 until 19 , characterized in that the gas supply to the combustion chamber (20) has an oxygen content of at least 50%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%.

Procedure according to one of the Claims 12 until 20 , characterized in that the comminuted combustible solid is supplied with a gas stream for combustion to the thermal treatment device (12).

Procedure according to one of the Claims 12 until 21 , characterized in that the comminuted combustible solid is fed to the combustion chamber (20).

Procedure according to one of the Claims 12 until 21 , characterized in that the comminuted combustible solid is fed to the reduction device (13).