EP4724755A1

EP4724755A1 - Materialkühler

Info

Publication number: EP4724755A1
Application number: EP24731531.0A
Authority: EP
Inventors: Eike Willms; Constantin KIMMIG
Original assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Polysius GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Polysius GmbH
Priority date: 2023-06-06
Filing date: 2024-06-04
Publication date: 2026-04-15
Also published as: CN121285719A; WO2024251708A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Materialkühler (40), wobei der Materialkühler (40) eine Auflagefläche für das zu kühlende Material aufweist, wobei der Materialkühler (40) eine Auftragsseite zur Einbringung von heißem Material auf die Auflagefläche und eine Austragsseite zur Ausbringung des gekühlten Materials aufweist, wobei der Materialkühler (40) wenigstens eine erste Kühlzone (41) und eine zweite Kühlzone (42) aufweist, wobei die erste Kühlzone (41) an die Austragsseite angrenzend ist, wobei die erste Kühlzone (41) eine Gaszubringung (51) aufweist, wobei die zweite Kühlzone (42) an die erste Kühlzone (41) angrenzend ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlzone (42) eine erste Wasserzuführung (52) für Wasser mit mehr als 100 °C aufweist, wobei die erste Wasserzuführung (52) unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht zur Erzeugung einer Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht angeordnet ist.

Description

Materialkühler

Die Erfindung betrifft einen Materialkühler mit Abdichtung des Sauerstoff-beaufschlagten wärmeren Teilbereichs gegen die Umgebungsluft im kälteren Teilbereich des Materialkühlers.

Anlagen, beispielsweise zur Herstellung von Klinker, werden heutzutage beispielsweise im sogenannten Oxyfuel-Verfahren betrieben, also im Idealfall in reinem Sauerstoff. Dadurch ist das Gas idealisiert am Ende des Prozesses Kohlendioxid (mit Wasserdampf, welcher sehr leicht abgetrennt werden kann und somit die Kohlendioxid-Konzentration am Eintritt einer nachgeschalteten Kohlendioxid-Abtrenneinrichtung nicht senkt. Damit kann das Kohlendioxid in einfacher Weise abgesondert und damit eine Emission vermeiden werden. Insbesondere entfällt dadurch eine aufwändige Trennung insbesondere vom Stickstoff. Somit ist aber jede Nebenluftquelle, also die Möglichkeit des Eindringens von Umgebungsluft in das System möglichst weitestgehend zu vermeiden.

Eine übliche Trennstelle zwischen dem sauerstoffhaltigen Bereich und der Umgebungsluft findet sich zumeist im Materialkühler, wo eine Kühlung wenigstens am Ende mit Umgebungsluft erfolgt.

Aus der DE 10 2006 026 234 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgut bekannt.

Aus der WO 2022 248 384 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker bekannt.

Aus der US 11 621 168 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dotierung von Halbleitermatenalien bekannt.

Aus der US 8 850 831 B2 ist ein Verfahren zur Kühlung granulären festen Materials bekannt. Aus der DE 21 58 317 A1 ist eine Brennvorrichtung zum Brennen von Erzkügelchen und dergleichen Körpern bekannt.

Aus der US 5 775 891 A ist ein Rostkühler für Verbrennungsmatenal und ein Verfahren dafür bekannt.

Aus der DE 24 04 086 A1 Ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von einem körnigen Material bekannt.

Üblicherweise werden zur Vermeidung der ungewünschten Vermischung und somit des Eindringens von Falschluft beispielsweise Trenn- oder Leitbleche in den Materialkühler eingesetzt, um die Gasströme zwischen den verschiedenen Bereichen zu minimieren. Diese Maßnahmen greifen oberhalb des Materialbettes und verringern so eine Vermischung. Diese Maßnahmen haben aber keine Wirkung innerhalb des Materialbettes, wo eine Gasvermischung erfolgen kann. Dieses führt aber dennoch zu einer Vermischung und damit zum einem zum Verlust von wertvollem Sauerstoff sowie zum Eindringen von Stickstoff in den Innenbereich. Des Weiteren weisen derartige statische Einrichtungen Verschleiß auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Eintrag von Nebenluft über den Materialkühler in das System zu minimieren.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Materialkühler mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Der erfindungsgemäße Materialkühler dient zur Kühlung eines thermisch behandelten Materials, insbesondere eines Schüttgutes, beispielsweise eines Klinkers. Bevorzugt wird der eigentliche thermische Behandlungsvorgang nach dem Oxyfuelprozess durchgeführt, also in einer sauerstoffreichen Atmosphäre. Der Materialkühler weist eine Auflagefläche für das zu kühlende Material auf. Auf der Auflagefläche wandert das zu kühlende Material durch den Materialkühler. Dieses kann aktiv durch ein Förderorgan oder passiv, beispielweise durch schräge Anordnung, erfolgen. Der Materialkühler weist eine Auftragsseite zur Einbringung von heißem Material auf die Auflagefläche und eine Austragsseite zur Ausbringung des gekühlten Materials auf. Der Materialkühler weist wenigstens eine erste Kühlzone und eine zweite Kühlzone auf. Die erste Kühlzone ist an die Austragsseite angrenzend. Das gekühlte Material wird aus der ersten Kühlzone somit ausgetragen. Die erste Kühlzone weist eine Gaszubringung auf. Über die Gaszubringung wird beispielsweise und bevorzugt Umgebungsluft zugeführt, um das Material zu kühlen, sodass dieses nach der Entnahme aus dem Materialkühler gehandhabt werden kann. Über die Gaszubringung kann auch ein Gas beispielsweise aus einem Kreislauf zugeführt werden. Das über die Gaszubringung zugeführte Gas weist üblicherweise einen störenden Gasanteil, insbesondere Stickstoff auf. Die zweite Kühlzone ist an die erste Kühlzone angrenzend. Somit ist die zweite Kühlzone entlang des Materialstromes vor der ersten Kühlzone angeordnet.

Erfindungsgemäß weist die zweite Kühlzone eine erste Wasserzuführung für Wasser mit mehr als 100 °C auf. Die erste Wasserzuführung ist unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht angeordnet. Dieses dient zur Erzeugung einer Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht. Hierbei kann die eine erste Wasserzuführung für flüssiges, heißes Wasser unter Druck oder für Wasserdampf ausgebildet sein. Eine Zuführung oberhalb von 100 °C ist zielführend, um Kondensation im Material zu verhindern. Die zu kühlenden Materialien, wie zum Beispiel Klinker, können mit Wasser reagieren, sodass eine Befeuchtung vermieden werden muss. Dieses ist notwendig, um beispielsweise bei Klinker eine anschließende und ungewollte Reaktion bei der Lagerung des Produkts zu verhindern. Vorzugsweise wird das Wasser zwischen 100 und 200 °C zugeführt. Hier ist das Optimum zwischen Ausnutzung der Wärmeenergie und Vermeidung der Kondensation zu wählen. Bekannt ist eine Direktkühlung der Materialschicht von oben, beispielsweise durch das Aufsprühen von Wasser. Der Nachteil ist jedoch, dass hier das gasförmige Wasser nur oberhalb der Materialschicht entsteht, die zur Kühlung von unten durchströmt wird. Somit hat von oben aufgesprühtes Wasser nur einen ähnlichen Effekt wie Trenn- oder Leitbleche. Zudem besteht das erhöhte Risiko einer lokalen starken Abkühlung des Materials, sodass Wasser aufgenommen wird und somit eine ungewollte Reaktion bei der Lagerung erfolgt. Erfindungswesentlich ist aber nun die Aufbringung des Wassers unterhalb oder innerhalb der Materialschicht, wodurch eine Sperrwirkung eben auch in der Materialschicht und nicht nur oberhalb erreicht wird.

Ein wesentliches Merkmal ist die Zuführung des Wassers von unten. Bekannt sind Aufbringung von oben, beispielsweise auch durch Aufsprühen. In allen diesen Fällen verbleibt aber immer eine Gasschicht innerhalb des Materials, welche nicht durch Wasserdampf eingenommen wird. Durch das Zuführen von unten wird die Materialschicht durchströmt und somit auch in diesem Bereich somit eine effiziente Gasbarriere eben auch innerhalb des Materials geschaffen.

Durch die Art der ersten Wasserzuführung von unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht ergibt sich direkt aus den Vorrichtungsmerkmalen, dass beim Betrieb eine Wasserdampfsperrschicht innerhalb der Materialschicht erzeugt wird. Des Weiteren muss die erste Wasserzuführung geeignet sein, Wasserdampf oder unter Druck und bei mehr als 100 °C stehendes Wasser zu führen. Bei Wasserdampf ist das durchströmte Volumen deutlich größer, bei flüssigem Wasser der Druck deutlich höher. Zudem ist eine Kondensation in der ersten Wasserzuführung zu verhindern, damit kein flüssiges Wasser mit weniger als 100 °C in die Materialschicht gefördert wird.

Die im Verfahren entstehende Wirkung ergibt sich somit unmittelbar aus den baulichen Maßnahmen des Materialkühlers.

Vorteil der Verwendung von Wasserdampf ist, dass Wasser aus einem Abgasstrom in besonders einfacher Weise durch Kondensation entfernt werden kann. Damit ist insbesondere eine Kohlendioxid-Abtrennung zur Verwendung und Speicherung und damit zur Erreichung einer Klimaneutralität insgesamt einfacher zu realisieren.

Durch die Einbringung des Wasserdampfs von unten und der Erzeugung einer Erzeugung der Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht entsteht auch eine Wasserdampfsperrschicht über der Materialschicht, sodass auch hier eine Trennung erfolgen kann, welche beispielswiese durch Trennbleche und dergleichen noch weiter unterstützt werden kann, wie dieses aus dem Stand der Technik bekannt ist. Erfindungswesentlich ist eben, dass zusätzlich zu dieser bekannten Wasserdampfsperrschicht über der Materialschicht eine Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht durch die Vorrichtung automatisch erzeugt wird, und so eine ungewollte Falschluftzuführung durch die Materialschicht zuverlässig verhindert werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine dritte Kühlzone auf. Die dritte Kühlzone ist an die zweite Kühlzone angrenzend. Die dritte Kühlzone ist für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff, also für den sogenannten Oxyfuel-Prozess, ausgelegt. Dieses bedeutet, dass der Materialkühler für einen solchen Betrieb ausgerüstet ist, wie dieses dem Fachmann geläufig ist. Beispielsweise betrifft dieses die Auswahl der Materialien, die für den Fachmann geläufig resistent gegen eine sauerstoffreiche Atmosphäre sein müssen. Zudem betrifft es für den Fachmann ebenfalls geläufig die Abdichtung gegen die Umgebung, um Falschluft und damit das ungewollte Eindringen von Stickstoff zu verhindern. Die Vorrichtung muss also im Rahmen fachläufiger Überlegungen dazu ausgebildet sein, mit einer solchen Atmosphäre betrieben zu werden.

Alternativ dazu kann die Sauerstoff-angereicherte Atmosphäre auch erst in einem dem Materialkühler und damit der zweiten Kühlzone benachbarten Vorrichtung, beispielsweise einem Ofenkopf, gegeben sein. In diesem Fall erfolgt die Abdichtung direkt an der Auftragsseite des Materialkühlers.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die zweite Zone über wenigstens 2 %, vorzugsweise wenigstens 3 %, der Gesamtlänge des Materialkühlers.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die zweite Zone über höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 35 %, weiter bevorzugt höchstens 20 %, weiter bevorzugt höchstens 10 %, der Gesamtlänge des Materialkühlers.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine dritte Kühlzone auf. Die dritte Kühlzone ist an die zweite Kühlzone angrenzend. Die dritte Kühlzone ist für den Betrieb mit einem Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff ausgebildet, wobei die Summe aus Sauerstoff und Kohlendioxid mehr als 80 Vol.-% beträgt. Auch dieses entspricht dem Oxyfuel-Verfahren, wobei zusätzlich Kohlendioxid (zumeist aus dem Abgas) zurückgeführt wird. Und so der Gasstrom erhöht wird, um den in reinem Sauerstoff fehlenden Stickstoff zu ersetzen und so die Tragfähigkeit des Gasstromes mit herkömmlichen Verfahren vergleichbar einzustellen. Beispielswiese kann daher das Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlendioxid entsprechend zu 1 :5 gewählt werden, analog dem Sauerstoffanteil in der Luft unter Berücksichtigung weiterer Gasbestandteile. Dieses bedeutet, dass der Materialkühler für einen solchen Betrieb ausgerüstet ist, wie dieses dem Fachmann geläufig ist. Beispielsweise betrifft dieses die Auswahl der Materialien, die für den Fachmann geläufig resistent gegen eine sauerstoffreiche und/oder kohlendioxidreichen Atmosphäre sein müssen. Zudem betrifft es für den Fachmann ebenfalls geläufig die Abdichtung gegen die Umgebung, um Falschluft und damit das ungewollte Eindringen von Stickstoff zu verhindern. Die Vorrichtung muss also im Rahmen fachläufiger Überlegungen dazu ausgebildet sein, mit einer solchen Atmosphäre betrieben zu werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine vierte Kühlzone auf. Die vierte Kühlzone ist an die zweite Kühlzone angrenzend. Die vierte Kühlzone weist eine Kohlendioxid-Zufuhr auf. Insbesondere kann das Kohlendioxid über einen Kohlendioxidauslass und eine Tertiärluftleitung beispielsweise einem Calcinator zugeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Kohlendioxidauslass mit der Kohlendioxid-Zufuhr verbunden sein, das Kohlendioxid also rezirkuliert werden. Das Kohlendioxid muss daher kein reines Kohlendioxid sein, sondern insbesondere im Falle des rezirkulierten Kohlendioxids kann dieses weitere Stoffe enthalten. Ziel ist es, eine doppelte Sperrschicht zu erreichen, zum einen aus Wasserdampf und zum zweiten aus (rezirkulierten) Kohlendioxid. Entsprechend ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, diese Atmosphären führen zu können, beziehungsweise in diesen Atmosphären stabil zu sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine fünfte Kühlzone auf. Die fünfte Kühlzone ist an die vierte Kühlzone angrenzend. Die fünfte Kühlzone weist eine zweite Wasserzuführung für Wasser mit mehr als 100 °C auf. Die zweite Wasserzuführung ist unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht zur Erzeugung einer Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht angeordnet. Hierbei kann die zweite Wasserzuführung für flüssiges Wasser unter Druck oder für Wasserdampf ausgebildet sein. Eine Zuführung oberhalb von 100 °C ist zielführend, um Kondensation im Material zu verhindern. Dieses ist notwendig, um beispielsweise bei Klinker eine anschließende und ungewollte Reaktion bei der Lagerung des Produkts zu verhindern. Vorzugsweise wird das Wasser zwischen 200 und 400 °C zugeführt. Da sich eine weitere Kühlzone anschließt, kann hier Wasser mit deutlich höherer Temperatur verwendet werden. Es gilt das zuvor gesagte auch hier. Durch die zweite Wasserdampfsperrschicht können insbesondere Sekundärluft und Tertiärluft vergleichsweise sauber erhalten werden. Auch hier ist die Vorrichtung durch die räumlichen Merkmale eben dazu ausgebildet, diese unterschiedlichen Zonen und damit unterschiedlichen Atmosphären auszubilden und zu unterstützen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine siebente Kühlzone auf. Die siebente Kühlzone ist an die vierte Kühlzone angrenzend. Die siebente Kühlzone ist für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff ausgelegt. Dieses bedeutet, dass der Materialkühler für einen solchen Betrieb ausgerüstet ist, wie dieses dem Fachmann geläufig ist. Beispielsweise betrifft dieses die Auswahl der Materialien, die für den Fachmann geläufig resistent gegen eine sauerstoffreiche Atmosphäre sein müssen. Zudem betrifft es für den Fachmann ebenfalls geläufig die Abdichtung gegen die Umgebung, um Falschluft und damit das ungewollte Eindringen von Stickstoff zu verhindern. Die Vorrichtung muss also im Rahmen fachläufiger Überlegungen dazu ausgebildet sein, mit einer solchen Atmosphäre betrieben zu werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Materialkühler eine sechste Kühlzone auf. Die sechste Kühlzone ist an die fünfte Kühlzone angrenzend. Die sechste Kühlzone ist für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff ausgelegt. Dieses bedeutet, dass der Materialkühler für einen solchen Betrieb ausgerüstet ist, wie dieses dem Fachmann geläufig ist. Beispielsweise betrifft dieses die Auswahl der Materialien, die für den Fachmann geläufig resistent gegen eine sauerstoffreiche Atmosphäre sein müssen. Zudem betrifft es für den Fachmann ebenfalls geläufig die Abdichtung gegen die Umgebung, um Falschluft und damit das ungewollte Eindringen von Stickstoff zu verhindern. Die Vorrichtung muss also im Rahmen fachläufiger Überlegungen dazu ausgebildet sein, mit einer solchen Atmosphäre betrieben zu werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Kühlzone einen Gasablass auf. Der Gasablass ist mit der Kohlendioxid-Zufuhr und/oder einem Calcinator insbesondere über eine Tertiärluftleitung verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der ersten Kühlzone und der zweiten Kühlzone eine erste mechanische Gastrenneinrichtung angeordnet. Hierbei weist die erste mechanische Gastrenneinrichtung vorzugsweise einen ausreichenden Abstand zum Material auf der Auflagefläche auf, um Verschleiß zu verhindern. Auch zwischen weiteren Kühlzonen können analog zusätzliche weitere mechanische Gastrenneinrichtungen angeordnet sein.

Selbstverständlich ist es möglich, die erfindungsgemäßen Ausführungsformen mit Trennoder Leitblechen nach dem Stand der Technik zu kombinieren. Hierdurch wird die ungewollte Vermischung natürlich weiter verringert.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Materialkühlers. An der Auftragsseite liegt eine Auftragsatmosphäre und an der Austragsseite liegt eine Austragsatmosphäre an. Die Auftragsatmosphäre unterscheidet sich von der Austragsatmosphäre. Bevorzugt ist die Austragsatmosphäre Umgebungsluft, beziehungsweise wird aus Umgebungsluft gebildet und unterscheidet sich vorzugsweise nur durch Feuchte und gegebenenfalls Staub von der Umgebungsluft, liegt, Die Auftragsatmosphäre weist bevorzugt gegenüber der Austragsatmosphäre einen verringerten Stickstoffanteil auf. Die Auftragsatmosphäre und die Austragsatmosphäre werden durch eine Wasserdampfsperrschicht in dem zu kühlenden Material in der zweiten Kühlzone getrennt. Wasserdampf ist im Gegensatz zu Stickstoff sehr einfach von Kohlendioxid zu trennen, sodass für eine an den Prozess anschließende Sequestration des Kohlendioxids und somit für die Klimaneutralität erforderliche Verhinderung der Abgabe des Kohlendioxids in die Umgebung der technische und energetische Aufwand zur Aufreinigung des Kohlendioxids dramatisch reduziert werden kann. Gleichzeitig wird dadurch eine ungewollte Freisetzung des Kohlendioxids ebenfalls verhindert. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Auftragsatmosphäre einen höheren Sauerstoffanteil und einen niedrigeren Stickstoffanteil als die Austragsatmosphäre auf.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Kühlzone nicht kondensierend, also auf einem Temperaturniveau von über 100 °C bei Normaldruck beziehungsweise entsprechend der Dampfdruckkurve bei anderen Drucken. Dadurch verbleibt das Wasser als Wasserdampf in der Gasphase und kondensiert eben nicht an dem Material aus. Dadurch wird eine Befeuchtung und damit ein Abbinden während der Lagerung zuverlässig vermieden.

Alle zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale sind selbstverständlich auch auf das Verfahren in analoger Weise anzuwenden.

Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Materialkühler anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 erstes Beispiel

Fig. 2 zweites Beispiel

Fig. 3 drittes Beispiel

Fig. 4 viertes Beispiel

Fig. 5 fünftes Beispiel

Fig. 6 sechstes Beispiel

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel gezeigt. Es handelt sich beispielsweise um eine Anlage zur Herstellung von Klinker aus Kalkstein. Die Anlage weist einen Vorwärmer 10, einen Calcinator 20, einen Drehrohrofen 30 und einen erfindungsgemäßen Materialkühler 40 auf, wobei der Stoffstrom vom Vorwärmer 10 über den Calcinator 20 und den Drehrohrofen 30 in den Materialkühler 40 geführt wird. Der Gasstrom geht vom Drehrohrofen 30 über den Calcinator 20 in den Vorwärmer. Drehrohrofen 30, Calcinator 20 und Vorwärmer 10 sind für den Betrieb nach dem Oxyfuelverfahren, also mit (technisch) reinem Sauerstoff ausgelegt und werden so betrieben. Der Materialkühler weist eine erste Kühlzone 41 auf, welche durch eine Gaszubringung 51 mit kühler Umgebungsluft versorgt wird und so das Material, den benannten Klinker, nahe der Umgebungstemperatur abkühlt. Um somit den sauerstoffreichen Bereich von der Umgebungsluft zu trennen, weist der Materialkühler eine zweite Kühlzone 42 auf, in welche von unten unter Druck stehendes Wasser mit beispielsweise 150 °C über eine erste Wasserzuführung 52 zugeführt wird, wodurch eine sichere, einfache und verschleißfreie Trennung zwischen dem sauerstoffreichen Bereich und der Umgebungsluft geschaffen wird.

Insoweit sind alle im Folgenden diskutierten Beispiele gleich.

Das erste Beispiel weist eine direkte Sauerstoffzufuhr in den Drehrohrofen 30, beispielsweise über den Ofenkopf auf. Da die Verbrennung in (technisch) reinem Sauerstoff sehr heiß ist, kann auf eine Vorwärmung des Sauerstoffs verzichtet werden.

Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel, wo der Sauerstoff nicht direkt in den Drehrohrofen 30 gegeben wird, wie im ersten Beispiel, sondern zunächst über eine Sauerstoffzufuhr 53 in eine dritte Kühlzone 43 geleitet und dort vorgewärmt und vorgewärmt aus der dritten Kühlzone 43 in den Drehrohrofen geführt wird. Die dritte Kühlzone 43 ist direkt angrenzend an die zweite Kühlzone 42 angeordnet.

In Fig. 3 ist ein drittes Beispiel gezeigt, bei der eine vierte Kühlzone 44 angrenzend an die zweite Kühlzone 42 angeordnet ist. Der vierten Kühlzone 44 wird über eine Kohlendioxid-Zufuhr 54 Kohlendioxid zugeführt. Der Sauerstoff wird auch im dritten Beispiel wie im ersten Beispiel direkt dem Drehrohrofen 30 zugeführt.

Das in Fig. 4 gezeigte vierte Beispiel unterscheidet sich vom dritten Beispiel dadurch, dass angrenzend an die vierte Kühlzone 44 eine fünfte Kühlzone 45 mit einer zweiten Wasserzuführung 55 angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass das Kohlendioxid aus der vierten Kühlzone 44 in den Drehrohrofen 30 gelangt. Vielmehr wird das Kohlendioxid über eine Tertiärluftleitung direkt dem Calcinator 20 zugeführt, um dort einen größeren Volumenstrom zu erzeugen und somit die Tragfähigkeit für das Material im Gasstrom zu erhöhen. Das in Fig. 5 gezeigte fünfte Beispiel unterscheidet sich von dem dritten Beispiel dadurch, dass an die vierte Kühlzone 44 eine siebente Kühlzone 47 angrenzend angeordnet ist, wobei der siebenten Kühlzone 47 über eine Sauerstoffzufuhr 57 (technisch) reiner Sauerstoff zugeführt wird, dieser dort vorgewärmt und dann dem Drehrohrofen 30 zugeführt wird. Das Kohlendioxid aus der vierten Kühlzone 44 wird wie im vierten Beispiel über eine Tertiärluftleitung dem Calcinator 20 zugeführt.

Fig. 6 zeigt ein sechstes Beispiel, welches sich vom vierten Beispiel dadurch unterscheidet, dass der Materialkühler 40 einen an die fünfte Kühlzone 45 angrenzende sechste Kühlzone 46 aufweist, wobei der sechsten Kühlzone 46 über eine Sauerstoffzufuhr 56 (technisch) reiner Sauerstoff zugeführt, dort vorgewärmt und dann dem Drehrohrofen 30 zugeführt wird.

Bezugszeichen

10 Vorwärmer

20 Calcinator

30 Drehrohrofen

40 Materialkühler

41 erste Kühlzone

42 zweite Kühlzone

43 dritte Kühlzone

44 vierte Kühlzone

45 fünfte Kühlzone

46 sechste Kühlzone

47 siebente Kühlzone

51 Gaszubringung

52 erste Wasserzuführung

53 Sauerstoffzufuhr

54 Kohlendioxid-Zufuhr

55 zweite Wasserzuführung

56 Sauerstoffzufuhr

57 Sauerstoffzufuhr

Claims

Patentansprüche

1 . Materialkühler (40), wobei der Materialkühler (40) eine Auflagefläche für das zu kühlende Material aufweist, wobei der Materialkühler (40) eine Auftragsseite zur Einbringung von heißem Material auf die Auflagefläche und eine Austragsseite zur Ausbringung des gekühlten Materials aufweist, wobei der Materialkühler (40) wenigstens eine erste Kühlzone (41 ) und eine zweite Kühlzone (42) aufweist, wobei die erste Kühlzone (41 ) an die Austragsseite angrenzend ist, wobei die erste Kühlzone (41 ) eine Gaszubringung (51 ) aufweist, wobei die zweite Kühlzone (42) an die erste Kühlzone (41 ) angrenzend ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlzone (42) eine erste Wasserzuführung (52) für Wasser mit mehr als 100 °C aufweist, wobei die erste Wasserzuführung (52) unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht zur Erzeugung einer Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht angeordnet ist.

2. Materialkühler (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine dritte Kühlzone (43) aufweist, wobei die dritte Kühlzone (43) an die zweite Kühlzone (42) angrenzend ist, wobei die dritte Kühlzone (43) für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.- %, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff ausgelegt ist.

3. Materialkühler (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine dritte Kühlzone (43) aufweist, wobei die dritte Kühlzone

(43) an die zweite Kühlzone (42) angrenzend ist, wobei die dritte Kühlzone (43) für den Betrieb mit einem Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff ausgebildet ist, wobei die Summe aus Sauerstoff und Kohlendioxid mehr als 80 Vol.-% beträgt.

4. Materialkühler (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine vierte Kühlzone (44) aufweist, wobei die vierte Kühlzone

(44) an die zweite Kühlzone (42) angrenzend ist, wobei die vierte Kühlzone (44) eine Kohlendioxid-Zufuhr (54) aufweist.

5. Materialkühler (40) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine fünfte Kühlzone (45) aufweist, wobei die fünfte Kühlzone (45) an die vierte Kühlzone (44) angrenzend ist, wobei die fünfte Kühlzone (45) eine zweite Wasserzuführung (55) für Wasser mit mehr als 100 °C aufweist, wobei die zweite Wasserzuführung (55) unterhalb der Auflagefläche oder in der auf der Auflagefläche angeordnete Materialschicht zur Erzeugung einer Wasserdampfsperrschicht in der Materialschicht angeordnet ist.

6. Materialkühler (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine siebente Kühlzone (47) aufweist, wobei die siebente Kühlzone (47) an die vierte Kühlzone (44) angrenzend ist, wobei die siebente Kühlzone (47) für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff ausgelegt ist.

7. Materialkühler (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialkühler (40) eine sechste Kühlzone (46) aufweist, wobei die sechste Kühlzone (46) an die fünfte Kühlzone (45) angrenzend ist, wobei die sechste Kühlzone (46) für den Betrieb mit angereichertem Sauerstoff mit einem Anteil von mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt von mehr als 90 Vol.-%, Sauerstoff ausgelegt ist.

8. Materialkühler (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kühlzone (43) einen Gasablass aufweist, wobei der Gasablass mit der Kohlendioxid-Zufuhr (54) und/oder einem Calcinator verbunden ist.

9. Materialkühler (40) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Kühlzone (41 ) und der zweiten Kühlzone (42) eine erste mechanische Gastrenneinrichtung angeordnet ist.

10. Verfahren zum Betreiben eines Materialkühlers (40) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Auftragsseite eine Auftragsatmosphäre anliegt und an der Austragsseite eine Austragsatmosphäre anliegt, wobei die Auftragsatmosphäre und die Austragsatmosphäre durch eine Wasserdampfsperrschicht in dem zu kühlenden Material in der zweiten Kühlzone (42) getrennt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsatmosphäre einen höheren Sauerstoffanteil und einen niedrigeren Stickstoffanteil als die Austragsatmosphäre aufweist. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlzone (42) nicht kondensierend ist, sodass das Wasser als Wasserdampf in der Gasphase verbleibt.