JP2024520209A - セメントクリンカを製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、セメントクリンカ（５０）を製造するための方法に関し、前記方法は、予熱器（１２）において原料（２０）を予熱するステップと、予熱された原料（２６）を仮焼炉（１４）において仮焼するステップと、セメントクリンカ（３８）を取得するために、予熱され、予備仮焼された生ミール（３２）をキルン（１６）において燃焼させるステップであって、２０ｖｏｌ．％超、特に４０ｖｏｌ．％超、好ましくは６０ｖｏｌ．％超の酸素比率を含有する燃焼ガス（４２）が、キルン（１６）に供給される、燃焼させるステップと、冷却器（１８）においてセメントクリンカ（３８）を冷却するステップであって、冷却器（１８）が、セメントクリンカ（３８）の運搬方向に、第１の冷却領域（１８ａ）および第２の冷却領域（１８ｂ）を有し、第１の冷却領域（１８ａ）の排気が燃焼ガス（４２）を形成し、第２の冷却領域（１８ｂ）の排気ガス（２４）が、仮焼炉（１４）に供給され、最大１５ｖｏｌ．％、特に最大１０ｖｏｌ．％、好ましくは最大５ｖｏｌ．％の酸素比率を有する、冷却するステップとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、セメントクリンカを製造するための工程に関する。

従来技術から、燃料の燃焼のための酸素含有ガスをセメント製造プラントのロータリーキルンまたは仮焼炉に導入することが知られている。オフガスの量を低減し、複雑な洗浄工程を省くことができるようにするために、オフガス中のＣＯ_２含有量が高くなるように可能な限り酸素が豊富である燃焼ガスを使用することが、例えば独国特許出願公開第１０２０１８２０６６７３号明細書から知られている。独国特許出願公開第１０２０１８２０６６７３号明細書は、ガスを予熱し、クリンカを冷却するために、酸素に富んだガスを冷却器入口領域に導入することを開示する。

西独国特許出願公開第１９８４４０３８号明細書は、白色セメントを製造するための工程を開示する。

そのような動作モードでは、例えば、仮焼炉内の非常に高い温度と、例えば仮焼炉におけるガスの高い固体含量とが生じる。これは、仮焼炉において材料堆積物をもたらし、したがって、最悪の場合、仮焼炉の内壁の詰まりおよび損傷をもたらす。

独国特許出願公開第１０２０１８２０６６７３号明細書 西独国特許出願公開第１９８４４０３８号明細書

このことから、本発明の目的は、上述の欠点を克服し、同時に、簡単な方法でのオフガスからのＣＯ_２の分離を可能にするセメントクリンカを製造するための工程およびプラントを提供することである。

この目的は、本発明に従って、独立した工程請求項１の特徴を有する工程と、独立した装置請求項１１の特徴を有するセメント製造プラントとによって達成される。有利な展開は、従属請求項から明らかになるであろう。

第１の態様によれば、セメントクリンカを製造するための工程は、
予熱器において生ミールを予熱するステップと、
予熱された生ミールを仮焼炉において仮焼するステップと、
セメントクリンカを形成するために、予熱され、予備仮焼された生ミールをキルンにおいて燃焼させるステップであって、キルンが、５０体積％超、特に８０体積％超、好ましくは９５体積％超の酸素含有量を有する燃焼ガスを供給される、燃焼させるステップと、
冷却器においてセメントクリンカを冷却するステップであって、冷却器が、セメントクリンカの運搬方向に、第１の冷却器領域および第２の冷却器領域を有し、第１の冷却器領域からの排気が、キルンに供給される燃焼ガスを形成する、冷却するステップと
を含む。

第２の冷却器領域からのオフガスは、仮焼炉に供給され、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有する。第２の冷却器領域からのオフガスは、好ましくは、７５体積％超のＣＯ_２含有量を有する。好ましくは、第２の冷却器領域からのオフガスは、完全にまたは部分的に仮焼炉に供給され、仮焼炉に供給されるオフガスの量は、好ましくは調整可能である。

第２の冷却器領域に供給される流体は、少なくとも６０体積％、特に少なくとも８０体積％、好ましくは少なくとも９０体積％の不活性部分を有する。流体の不活性部分は、水、二酸化炭素または水と二酸化炭素からなる。第２の冷却器領域に供給される流体は、さらなる構成物質を含むことができる。例えば、完全燃焼を保証するためには、１体積％～５体積％の残留酸素含有量が一般的である。さらに、さらなる不活性ガスとして、例えばアルゴンが存在し得る。さらに、さらなる不活性ガスとして、窒素も存在し得る。窒素酸化物および／または硫黄酸化物も、特に、好ましくは微量でのみ、存在し得る。

この時点で空気または窒素を供給する従来技術と比較して、不活性部分としての、水および／または二酸化炭素を有する流体の使用は、このガスが原料の搬送能力を増加させるが、その後の分離において破壊的となる追加のガスをシステムに導入しないことを保証する。意図が最終的に二酸化炭素を分離することである場合、これは、予熱器オフガスが純粋であるほど、特に、含まれている窒素が少ないほど、容易である。したがって、工程のための搬送ガスとしての窒素を回避することは、工程全体におけるＣＯ_２のより容易な分離可能性をもたらす。

第２の冷却器領域からのオフガスは、好ましくは、仮焼炉において搬送ガスとして働き、仮焼炉および／または予熱器内のガスの量の増加を保証する。これは、仮焼炉が過熱するのを防止し、仮焼炉ガス中の固体含量を低減し、その結果、仮焼炉内の材料の堆積が回避される。

キルンに供給される燃焼ガスは、例えば、５０体積％超、特に８０体積％超、好ましくは９５体積％超の酸素含有量を有する。燃焼ガスは、例えば、純粋な酸素のみからなり、燃焼ガスの酸素含有量は１００体積％である。

酸素含有量およびＣＯ_２含有量は、特に乾性ガスに基づいて、好ましくは体積百分率である。

キルンは、好ましくは、その長手軸を中心に回転可能であり、好ましくは、燃焼されるべき材料がロータリーチューブの回転および重力の結果として運搬方向に移動されるように材料の運搬方向にわずかに傾斜しているロータリーチューブを有する、ロータリーキルンである。キルンは、好ましくは、その端部の一方において、予熱され、予備仮焼された生ミールを受け入れるための材料入口を有し、材料入口の反対側の端部において、燃焼されたクリンカを冷却器に排出するための材料出口を有する。キルンヘッドは、好ましくは、キルンの材料出口端部において配置され、材料を燃焼させるためのバーナと、好ましくは、キルンに、好ましくはバーナに燃料を受け入れるための燃料入口とを含む。キルンは、好ましくは、材料が少なくとも部分的に溶融され、特に１５００℃～１８００℃、好ましくは１４５０℃～１７００℃の温度を有する焼成帯を有する。

セメントクリンカを冷却するための冷却器は、好ましくは、キルンの材料出口に隣接する。冷却器内で、冷却されるべきセメントクリンカは、好ましくは、コンベヤ装置を介して冷却器の出口に向かって運搬方向に輸送される。運搬方向に、冷却器は、好ましくは、少なくとも２つ、好ましくは３つの冷却器領域を有する。第１の冷却器領域は、運搬方向の上流で、特にキルンに直接隣接し、好ましくは、キルンにおいて燃焼されたセメントクリンカが、好ましくは重力により、キルンの材料出口から第１の冷却器領域に落下するように配置される。第１の冷却器領域は、例えば、静的または動的火格子を有する。好ましくは、第１および第２の冷却ガスが冷却器に供給される。特に、第１の冷却ガスは、第１の冷却器領域に供給される。第１の冷却器領域は、特に、静的または動的火格子の下に冷却ガス入口を有し、そこを通って第１の冷却ガスが導入され、下方から、静的または動的火格子およびその上にある冷却されるべきセメントクリンカを通って流れる。第１の冷却器領域は、好ましくは、第１の冷却ガスを排出するためのオフガス出口を有し、オフガス出口は、キルン、特にキルンヘッドに接続され、その結果、オフガスは、キルンに伝導され、好ましくはキルンの燃焼ガスを完全に形成する。

特に、第２の冷却ガスは、第２の冷却器領域に供給される。第２の冷却器領域は、好ましくは、冷却されるべきセメントクリンカの輸送のための動的火格子を有し、特に、冷却ガス入口が動的火格子の下に配置され、そこを通って第２の冷却ガスが導入され、下方から、動的火格子およびその上にある冷却されるべきセメントクリンカを通って流れる。第２の冷却器領域は、好ましくは、第２の冷却ガスを排出するためのオフガス出口を有する。第２の冷却器領域は、好ましくは、セメントクリンカの運搬方向において第１の冷却器領域に直接隣接し、特に、ガスに関して第１の冷却領域から分離され、その結果、第１の冷却ガスは、もっぱら第１の冷却器領域を通って流れ、第２の冷却領域に入らない。第２の冷却ガスは、好ましくは、もっぱら第２の冷却器領域を通って流れ、第１の冷却領域に入らない。ガスに関して第１の冷却器領域と第２の冷却器領域とを分離するために、冷却器は、好ましくは、フラップ、カーテンまたはガス分割器など、分離手段を有する。分離手段は、例えば、第１の冷却器領域と第２の冷却器領域との間の圧力差であり、それによって、冷却器領域内の冷却ガスの分離が達成される。

冷却器は、好ましくは、第３の冷却ガスをさらに供給され、第３の冷却ガスは第３の冷却器領域に導入される。第３の冷却器領域は、好ましくは、冷却されるべきセメントクリンカの輸送のための動的火格子を有し、特に、冷却ガス入口が動的火格子の下に配置され、そこを通って第３の冷却ガスが導入され、下方から、動的火格子およびその上にある冷却されるべきセメントクリンカを通って流れる。第３の冷却器領域は、好ましくは、冷却器排気として第３の冷却ガスを排出するためのオフガス出口を有する。第３の冷却器領域は、好ましくは、セメントクリンカの運搬方向において第２の冷却器領域に直接隣接し、特に、ガスに関して第２の冷却領域から分離され、その結果、第２の冷却ガスは、もっぱら第２の冷却器領域を通って流れ、第３の冷却領域に入らない。第３の冷却ガスは、好ましくは、もっぱら第３の冷却器領域を通って流れ、第１または第２の冷却領域に入らない。ガスに関して第２の冷却器領域と第３の冷却器領域とを分離するために、冷却器は、好ましくは、フラップ、カーテンまたはガス分割器など、さらなる分離手段を有する。

上記で説明された工程は、キルンにおけるより低いＣＯ_２分圧をもたらし、その結果、不完全に仮焼された材料の残りの仮焼が行われ、この残りの仮焼のために消費されなければならない熱エネルギーは微量である。ＣＯ_２分圧の増加により、湿ったオフガスに基づくＣＯ_２濃度は、好ましくは４０体積％未満であり、いわゆる堆積物を洗浄するための労力が低減される。堆積物は、一般に鉱物相であり、８５０℃を上回る温度からかなりの部分が形成される、固相であると理解される。鉱物相は、例えば、スパーライト相またはビーライト相であり得る。洗浄の労力を適切な範囲内に保つために、予備仮焼の程度は、９０体積％未満の、またはより低い温度における予備仮焼の程度で仮焼炉を動作させることによって低減され得る。残りの仮焼は、より低いＣＯ_２分圧により、キルンにおける上記で説明された工程と同一の温度においてより速く行われ、例えば、原料の仮焼も自発的に進行し得る。

第１の実施形態によれば、冷却ガスが、各場合に第１の冷却器領域および第２の冷却器領域に別々に供給され、第２の冷却器領域に供給される冷却ガスは、最大でも１５体積％、特に１０体積％、好ましくは５体積％の酸素含有量を有する。第２の冷却器領域に供給される第２の冷却ガスは、好ましくは、少なくとも７５体積％、特に少なくとも８０体積％、好ましくは少なくとも９０体積％のＣＯ_２含有量を有する。酸素は、好ましくは、第２の冷却ガスに、および／または第２の冷却器領域からのオフガスに供給され、その結果、仮焼炉に入る前のオフガスの酸素含有量は、最大でも１５体積％、特に１０体積％、好ましくは５体積％である。

さらなる実施形態によれば、仮焼炉オフガスの酸素濃度は、仮焼炉の下流で決定され、仮焼炉に供給される第２の冷却器領域からのオフガスの酸素濃度は、決定された酸素濃度に応じて調節される。

好ましくは、仮焼炉オフガスの酸素含有量は、測定装置によって決定され、第２の冷却器領域からのオフガスの量および／またはオフガスの酸素含有量は、決定された酸素含有量に応じて調節され、特に、増加または低減される。特に、第２の冷却器領域からのオフガスの体積流は、一定に保たれる。決定された酸素含有量は、好ましくは、所定の限界値と比較され、この限界値から逸脱した場合には、仮焼炉に供給される第２の冷却器領域からのオフガスの量および／またはオフガスの酸素含有量は、増加または低減される。酸素含有量の限界値を超える場合、仮焼炉に供給される第２の冷却器領域からのオフガスの量および／またはオフガスの酸素含有量は、好ましくは低減される。酸素含有量の限界値に達しない場合、仮焼炉に供給される第２の冷却器領域からのオフガスの量および／またはオフガスの酸素含有量は、好ましくは増加される。

第２の冷却器領域からのオフガスは、仮焼炉に供給され、例えば、仮焼炉の燃焼ガスを部分的に形成する。キルンからのオフガスも、少なくとも部分的にまたは完全に、仮焼炉の燃焼ガスを形成する。所定量の酸素が、好ましくはキルンおよび仮焼炉に供給され、キルンおよび仮焼炉への酸素のそれぞれの比率は、好ましくは調整可能である。キルンに供給される燃焼空気の酸素含有量は、好ましくは、仮焼炉に供給される第２の冷却領域からのオフガスの酸素含有量に応じて調整される。キルンへの燃焼ガス中の、特にキルンの焼成帯中の高い酸素濃度は、燃焼動力学の改善を可能にし、燃料の処理を単純化する。さらに、キルンバーナの複雑さおよび動作コストが低減される。上流において接続されていてもよい粉砕工程も、単純化されるか、または、より低い動作コストを伴う。高い比率の代用燃料が使用されることも考えられる。キルン内の高い酸素濃度は、高い焼成帯温度を保証し、より高いアライト含有量を有するクリンカを製造し、これは、セメント中のクリンカ含有量が低減されることを可能にする。例えば、クリンカは、石灰石、フライアッシュ、仮焼粘土など、ＣＯ_２集約度の低い材料と置き換えられ、結果として、同じ強度値の場合のセメントおよびその後の生成物のＣＯ_２排出量がより少なくなる。高い焼成帯温度はまた、クリンカ相の形成がより迅速に起こるため、キルンにおける固体の滞留時間の低減を可能にする。これは、より高いクリンカスループットでキルンを動作させることを可能にする。

さらなる実施形態によれば、第２の冷却器領域からのオフガスの少なくとも一部は、予熱器に供給される。第２の冷却器領域から仮焼炉および予熱器へのオフガスの量は、好ましくは調整可能である。特に、弁またはフラップなどの計量要素が、第２の冷却器領域と予熱器または仮焼炉との間の導管において配置される。オフガスを少なくとも部分的に予熱器に伝導することは、仮焼炉における燃焼条件の最適な調整を可能にする。

さらなる実施形態によれば、予熱器からのオフガスは、調整装置に供給される。調整装置は、例えば、フィルタ、熱交換器、ガス混合器、凝縮器または噴霧塔である。好ましくは、調整装置は、調整装置からのオフガスが第１または第２の冷却ガスを形成するように、ガスの流れ方向において予熱器の下流に配置され、特に第２または第３の冷却器領域に接続される。ガスは、好ましくは、調整装置において除湿および／または洗浄される。

さらなる実施形態によれば、調整装置に続いて、ガスは第２の冷却器領域に供給される。好ましくは、調整装置によって処理された予熱器からのオフガスは、少なくとも部分的にまたは完全に第２の冷却ガスを形成する。

さらなる実施形態によれば、調整装置に続いて、ガスは第３の冷却器領域に供給される。好ましくは、調整装置によって処理された予熱器からのオフガスは、少なくとも部分的にまたは完全に第３の冷却ガスを形成する。

さらなる実施形態によれば、第３の冷却器領域からのオフガスは、第２の冷却器領域に供給される。好ましくは、第３の冷却器領域に水が供給され、それにより、好ましくは、第３の冷却器領域からのオフガスの含水量が調整される。第２の冷却器領域に入る前に、第３の冷却領域からのオフガスは、好ましくは、除塵および／または冷却される。

さらなる実施形態によれば、水が第２の冷却器領域に供給される。水は、好ましくは、加湿装置を介して第２の冷却器領域に供給される。加湿装置は、好ましくは、第２の冷却器領域に水を注入するための複数の噴霧ノズルを備える。特に、水は、第２の冷却ガスとは別々に第２の冷却器領域に導入される。好ましくは、１０体積％超、特に２０体積％超、好ましくは３０体積％超の含水量が、加湿装置によって第２の冷却器領域において設定される。その結果、対応する水分含量も、仮焼炉において設定される。これは、仮焼炉におけるＣＯ_２分圧の低減をもたらす。オフガス、特に予熱器オフガス中の水は、容易に凝縮され得、これは、オフガス中のＣＯ_２分圧を増加させ、その結果、ＣＯ_２のその後の分離が単純化される。

好ましくは、第２の冷却器領域からのオフガスの温度および／または体積流は、測定装置によって決定され、加湿装置を介して第２の冷却器領域に導入される水の量は、決定された温度および／または体積流に応じて調節され、特に増加または低減される。特に、オフガスの体積流は、一定に保たれる。決定された体積流および／または決定された温度は、好ましくは、それぞれの所定の限界値と比較され、この限界値から逸脱した場合には、第２の冷却器領域への水の量は、増加または低減される。体積流および／または温度の限界値を超える場合、第２の冷却器領域への水の量は、好ましくは増加される。体積流および／または温度の限界値に達しない場合、第２の冷却器領域への水の量は、好ましくは低減される。

さらなる実施形態によれば、第２の冷却器領域に供給される冷却ガスは、１０体積％超、特に２０体積％超、好ましくは３０体積％超の含水量を有する。好ましくは、第２の冷却器領域からのオフガスは、１０体積％超、特に２０体積％超、好ましくは３０体積％超の含水量を有する。

さらなる実施形態によれば、第２の冷却器領域に供給される流体は、予熱器オフガスから取り出される。これは、搬送ガスの循環を達成し、その結果、その後再び手間をかけて分離されなければならない追加のガス、特に追加の窒素は供給されない。

さらなる実施形態によれば、予熱器オフガスのガス流が分割され、予熱器オフガスの副流が第２の冷却器領域に供給される。

さらなる実施形態によれば、予熱器オフガスのガス流は除湿され、液体形態で分離された水の少なくとも一部は、第２の冷却器領域に供給される。この供給は、特に好ましくは噴霧によって行われ、その結果、気化熱が、生成物を冷却するためにも使用される。

さらなる実施形態によれば、予熱器オフガスのガス流が分割され、予熱器オフガスの副流が第２の冷却器領域に供給される。予熱器オフガスのガス流は、さらに除湿され、液体形態で分離された水の少なくとも一部は、第２の冷却器領域に供給される。

本発明はまた、
－生ミールを予熱するための予熱器と、
－予熱された生ミールを仮焼するための仮焼炉と、
－セメントクリンカを形成するために生ミールを燃焼させるためのキルンと、
－セメントクリンカを冷却するための冷却器であって、冷却器が、クリンカの運搬方向に、第１の冷却器領域および第２の冷却器領域を有し、第１の冷却器領域が、第１の冷却器領域からのオフガスが燃焼ガスとしてキルンに供給され得るように、ガスに関してキルンに接続される、冷却器と
を有する、セメント製造プラントを包含する。

第２の冷却器領域は、第２の冷却器領域からのオフガスが仮焼炉に供給され得、さらに予熱器に供給されていてもよいように、ガスに関して仮焼炉に接続される。

第２の冷却器領域は、予熱器オフガス流の一部が第２の冷却器領域に伝導されるように、予熱器オフガス３０に接続される。この時点で空気または窒素を供給する従来技術と比較して、予熱器オフガスの使用は、この循環ガスが原料の搬送能力を増加させるが、追加のガスをシステムに導入しないことを保証する。意図が最終的に二酸化炭素を分離することである場合、これは、予熱器オフガスが純粋であるほど、特に、含まれている窒素が少ないほど、容易である。したがって、工程のための搬送ガスとしての窒素を回避することは、工程全体におけるＣＯ_２のより容易な分離可能性をもたらす。

セメントクリンカを製造するための工程を参照して説明される利点および構成は、装置に関して対応する方法でセメント製造プラントにも適用される。

好ましくは、第２の冷却器領域は、特に第２の冷却器領域の冷却ガス出口から仮焼炉のガス入口まで延在する、ガスを伝導するための導管を介して、仮焼炉に接続される。第２の冷却器領域は、ガスを伝導するための導管を介して予熱器に接続されていてもよい。仮焼炉は、好ましくは、キルンからのオフガスおよび仮焼されるべき原料が少なくとも部分的に並流で流れるライザ導管を有する。さらに、仮焼炉は、好ましくは、仮焼炉内で燃料を燃焼させるためにライザ導管に接続された燃焼室またはバーナを有する。

一実施形態によれば、予熱器からのオフガスを処理するための調整装置が、ガス流方向において予熱器の下流に配置される。

さらなる実施形態によれば、冷却器は、第２の冷却領域に隣接する第３の冷却器領域を有し、調整装置は、ガスに関して第２の冷却器領域または第３の冷却器領域に接続される。

さらなる実施形態によれば、第３の冷却器領域は、第３の冷却器領域から第２の冷却器領域にオフガスを再循環させるために第２の冷却器領域に接続される。

さらなる実施形態によれば、冷却器は、冷却器内の冷却ガスを加湿するための加湿装置を有する。

さらなる実施形態によれば、第２の冷却器領域は、ガス伝導可能に予熱器オフガスに直接接続される。その結果、予熱器オフガスの副流が第２の冷却器領域に直接誘導され得る。

さらなる実施形態によれば、予熱器オフガスは、除湿器に誘導される。除湿器は、液体伝導可能に第２の冷却器領域に接続される。特に、除湿器において分離された液水は、噴霧装置によって第２の冷却器領域に導入される。

本発明は、添付の図面を参照して、複数の例示的な実施形態に基づいて以下でより詳細に説明される。

例示的な一実施形態による、セメント製造プラントの概略説明を示す流れ図である。 さらなる例示的な実施形態による、セメント製造プラントの概略説明を示す流れ図である。 例示的な一実施形態による、セメント製造プラントの概略説明を示す流れ図である。 さらなる例示的な実施形態による、セメント製造プラントの概略説明を示す流れ図である。

図１は、例えば、生ミールを予熱するための単一ストリング予熱器１２と、生ミールを仮焼するための仮焼炉１４と、クリンカを形成するために生ミールを燃焼させるためのキルン１６、特にロータリーキルンと、キルン１６において燃焼されたクリンカを冷却するための冷却器１８とを有するセメント製造プラント１０を示す。

予熱器１２は、好ましくは、生ミールガス流から生ミールを分離するための複数のサイクロンを備える。例えば、予熱器１２は、４つのサイクロン段において順次下に１つずつ配置された５つのサイクロンを有する。予熱器１２は、特に、原料２０、特に生ミールを、好ましくは予熱器１２の最上サイクロン段に受け入れるための材料入口を有する。原料２０は、予熱器１２のサイクロン段のサイクロンを通って、キルンおよび／または仮焼炉オフガスに逆流で連続的に流れ、それにより、加熱されて、ホットミール２６を与える。例えば、仮焼炉１４は、最後のサイクロン段と最後から２番目のサイクロン段との間に配置される。仮焼炉１４は、好ましくは、生ミールが仮焼炉１４において仮焼されるように、予熱器において加熱された生ミール２６の加熱のための少なくとも１つの燃焼場を有するライザを有する。さらに、仮焼炉１４は、燃料２２を仮焼炉１４のライザに導入するための燃料入口を有する。仮焼炉１４は、好ましくは、ガス、特に搬送ガス２４を仮焼炉１４のライザに受け入れるためのガス入口をも有する。仮焼炉オフガス２８は、予熱器１２、好ましくは最後から２番目のサイクロン段に導入され、最上サイクロン段の下流において、予熱器オフガス３０として予熱器１２を出る。

予熱器１２において予熱され、仮焼炉１４において仮焼された原料３２がキルン１６に流れるように、生ミールの流れ方向の予熱器１２および仮焼炉１４の下流にキルン１６が接続される。キルン１６の材料入口は、好ましくは、キルンオフガス３４が仮焼炉１４に流れ、その後、予熱器１２に流れるように、仮焼炉１４のライザに直接接続される。キルン１６は、例として、その長手軸を中心に回転可能であり、わずかに傾斜した角度で配置されたロータリーチューブを有する、ロータリーキルンである。ロータリーチューブ内の材料出口端部において、キルン１６は、好ましくは、バーナと、燃料３６をキルン１６に受け入れるための関連する燃料入口とを有する。キルン１６の材料出口は、材料入口の反対側のロータリーチューブの端部において配置され、その結果、燃焼されるべき原料３２が、バーナおよび材料出口の方向のロータリーチューブの回転によってロータリーチューブ内で運搬される。原料３２は、セメントクリンカ３８を形成するためにキルン１６内で燃焼される。好ましくは、キルン１６内、特にキルン１６の焼成帯中の温度は、約１４５０℃～１８００℃、好ましくは１５００℃～１７００℃である。

クリンカを冷却するための冷却器１８は、キルン１６の材料出口に隣接する。クリンカは、冷却器１８を通って運搬方向Ｆに運搬される。冷却器１８は、冷却されるべきクリンカ３８の運搬方向Ｆに、第１の冷却器領域１８ａと、運搬方向Ｆにおいて第１の冷却器領域３６に隣接する第２の冷却器領域１８ｂとを有する。さらに、冷却器１８は、運搬方向Ｆにおいて第２の冷却器領域１８ｂに隣接する第３の冷却器領域１８ｃを有する。キルン１６は、キルン１６において燃焼されたクリンカ３８が冷却器１８に落下するように、キルン１６の材料出口を介して冷却器１８に接続される。

第１の冷却器領域１８ａは、好ましくは、セメントクリンカ３８がキルン１６から第１の冷却器領域１８ａに落下するように、キルン１６の材料出口の下に配置される。第１の冷却器領域１８ａは、冷却器１８の吸入領域を構成し、好ましくは、キルン１６から出たクリンカ３８を受ける静的火格子を有する。静的火格子は、特に、冷却器１８の第１の冷却器領域１８ａ内に完全に配置される。好ましくは、クリンカ３８は、キルン１６から静的火格子上に直接落下する。静的火格子４０は、好ましくは、クリンカが静的火格子に沿って運搬方向Ｆに摺動するように延在する。第１の冷却器領域１８ａは、例えば、冷却器１８を通ってクリンカを運搬方向Ｆに運搬するための動的火格子を、静的火格子に加えて有するか、または排他的に有する。

第１の冷却器領域１８ａに、冷却器１８の第２の冷却器領域１８ｂが隣接し、第２の冷却器領域１８ｂに、第１の冷却器領域１８ａにおいて冷却されたホットクリンカ４６が供給される。冷却器１８の第１の冷却器領域１８ａにおいて、クリンカは、特に、１１００℃未満の温度に冷却され、冷却は、クリンカ中に存在する液相が完全に凝固されて固相になるように行われる。冷却器１８の第１の冷却器領域１８ａを出るとき、ホットクリンカ４６は、好ましくは、完全に固相において、また、最大でも１１００℃、特に最大でも１０００℃の温度において存在する。冷却器１８の第２の冷却器領域１８ｂにおいて、ホットクリンカ４８は、さらに、好ましくは７００℃未満の温度まで冷却される。第３の冷却器領域１８ｃにおいて、クリンカは、特に約１００℃以下の温度まで冷却され、コールドクリンカ５０として冷却器１８を出る。好ましくは、第２の冷却ガス流は、異なる温度を有する複数のガス副流に分割され得る。

第１の冷却器領域１８ａの静的または動的火格子は、例えば、第１の冷却ガス４０が第１の冷却器領域１８ａに入る通路を有する。第１の冷却ガス４０は、好ましくは、下方から静的または動的火格子を通って第１の冷却器領域１８ａに流れる。第１の冷却ガス流４０は、例えば、純粋な酸素、または１５体積％以下の窒素含有量と５０体積％以上の酸素含有量とを有するガスである。第１の冷却ガス４０は、クリンカを通って流れ、次いで、キルン１６に流れる。第１の冷却ガス４０、特に第１の冷却器領域１８ａからのオフガスは、例えば、部分的にまたは完全にキルン１６の燃焼ガス４２を形成する。燃焼ガス４２中の高い比率の酸素は、本質的にＣＯ_２および水蒸気からなる予熱器オフガス３０をもたらし、オフガス洗浄のための複雑な下流洗浄工程を省くことができるという利点を有する。さらに、工程ガスの量が低減され、その結果、プラントは、かなり小さい寸法を与えられ得る。

第１の冷却器領域１８ａおよび第２の冷却器領域１８ｂは、好ましくは、分離手段を介して、ガスに関して互いに分離され、その結果、第１の冷却ガス４０は、もっぱら第１の冷却器領域１８ａに流れ、オフガス４２、特にキルン１６のための燃焼ガス４２として第１の冷却器領域１８ａを出る。第１の冷却ガス４０は、好ましくは、第２の冷却器領域１８ｂまたは第３の冷却器領域１８ｃに入らない。第２の冷却ガス４４は、好ましくは、もっぱら第２の冷却器領域１８ｂに流れ、オフガス２４、特に仮焼炉１４のための燃焼ガス２４として第２の冷却器領域１８ｂを出る。第３の冷却ガス５２は、好ましくは、もっぱら第３の冷却器領域１８ｃに流れ、冷却器排気５４として第３の冷却器領域１８ｃを出る。第１の冷却器領域１８ａと第２の冷却器領域１８ｂとがガスに関して互いに分離されず、これが、冷却ガス４０および４４が第１の冷却器領域１８ａと第２の冷却器領域１８ｂの両方に流れることを意味することが、任意に考えられる。

好ましくは、第１の冷却器領域１８ａと第２の冷却器領域１８ｃとの間、および任意に第２の冷却器領域１８ｂと第３の冷却器領域１８ｃとの間に、ガスに関して冷却器領域を分離するための分離手段が取り付けられる。分離手段は、例えば、フラップまたはカーテンなど、機械的分離手段である。分離手段はまた、ＣＯ_２などの分離ガスが冷却器セクション１８ａ～ｃ間に供給されるガス分割器を備え得る。分離手段はまた、第１の冷却器領域と第２の冷却器領域との間に設定される圧力差であり得る。そのような圧力差は、冷却領域のガスの制御された分離をもたらす。

冷却器１８内で、冷却されるべきクリンカは、運搬方向Ｆに移動される。第２の冷却器領域１８ｂは、好ましくは、運搬方向Ｆにおいて第１の冷却器領域１８ｂに隣接する、動的、特に可動火格子を有する。動的火格子は、特に、クリンカを運搬方向Ｆに輸送する運搬ユニットを有する。運搬ユニットは、例えば、バルク材料を輸送するための複数の運搬要素を有する摺動床コンベヤである。摺動床コンベヤの場合、運搬要素は、通気床を形成する複数の板、好ましくは火格子板である。運搬要素は、互いに隣接して配置され、運搬方向Ｆに、および運搬方向Ｆとは反対に移動され得る。冷却ガスは、運搬板または火格子板の形態の運搬要素を通って流れることができ、運搬板または火格子板は、冷却器１８の第２の冷却器領域１８ｂの全長にわたって配置され、クリンカが載置される表面を形成する。運搬ユニットはまた、プッシャコンベヤであり得、運搬ユニットは、冷却ガス流が流れることができる固定通気床と、通気床に対して移動され得る複数の運搬要素とを備える。プッシャコンベヤの運搬要素は、好ましくは、通気床の上方に配置され、運搬方向に対して横方向に延びるエントレインメント要素を有する。クリンカを通気床に沿って輸送するために、運搬要素は、運搬方向Ｆに、および運搬方向Ｆとは反対に移動され得る。プッシャコンベヤおよび摺動床コンベヤの運搬要素は、「歩行床原理」に従って可動であり得、運搬要素はすべて、運搬方向に同時に移動され、運搬方向とは反対に非同時に移動される。これの代替として、バルク材料技術において使用される他の運搬原理も考えられる。

複数のファンが動的火格子の下に配置されていてもよく、それによって、第２の冷却ガス４４が動的火格子を通って下方から吹き込まれる。第２の冷却ガス４４は、好ましくは、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有する、酸素の乏しいガスである。酸素含有量は、特に、乾性ガスに基づく体積％単位の酸素である。特に、第２の冷却ガス４４は、ＣＯ_２と水との混合物を含む。第２の冷却器領域１８ｂのオフガス２４は、好ましくは、完全にまたは部分的に仮焼炉１４に供給され、好ましくは、仮焼炉１４内で搬送ガスを形成する。仮焼炉１４に導入される搬送ガス２４は、好ましくは、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有する。そのような酸素含有量を達成するために、冷却ガスは、好ましくは、そのような酸素含有量を有するか、または、第２の冷却器領域１８ｂからのオフガス２４は、仮焼炉に入る前に、
オフガス２４中の最大でも１５体積％の酸素含有量を確立するために酸素富化を受ける。搬送ガス２４、特に第２の冷却器領域１８ｂからのオフガスは、好ましくは、乾性ガスに基づいて少なくとも７５体積％のＣＯ_２含有量を有する。搬送ガス２４は、仮焼炉１４内の固体輸送の改善を保証し、仮焼炉１４内のガスの量が増加される。搬送ガス中の低い酸素含有量および高いＣＯ_２含有量は、例えば極低温工程を使用して、予熱器オフガス３０中のＣＯ_２の単純な分離を可能にする。

仮焼炉１４に伝導される搬送ガス２４の量は、好ましくは調整可能である。特に、搬送ガス２４の量および／または搬送ガス２４の酸素含有量が調節される。好ましくは、仮焼炉オフガス２８の酸素含有量は、測定装置によって決定され、搬送ガスの量および／または搬送ガス２４の酸素含有量は、決定された酸素含有量に応じて調節され、特に、増加または低減される。特に、オフガス２４の体積流は、一定に保たれる。決定された酸素含有量は、好ましくは、所定の限界値と比較され、この限界値から逸脱した場合には、搬送ガス２４の量および／または搬送ガス２４の酸素含有量は、増加または低減される。酸素含有量の限界値を超える場合、搬送ガス２４の量および／または搬送ガス２４の酸素含有量は、好ましくは低減される。酸素含有量の限界値に達しない場合、搬送ガス２４の量および／または搬送ガス２４の酸素含有量は、好ましくは増加される。

例として、第２の冷却器領域１８ｂに第３の冷却器領域１８ｃが隣接し、第３の冷却器領域１８ｃは、例えば、上記で説明されたように、ホットクリンカ４８を運搬方向Ｆに輸送するための動的火格子を有する。第３の冷却ガス５２は、好ましくは第３の冷却器領域１８ｃに供給され、第３の冷却器領域１８ｃにおいてホットクリンカ４８を冷却した後に、そこから、冷却器１８からの冷却器排気５２として排出される。第３の冷却ガス５２は、例えば空気である。

図２は、図１に示されているセメント製造プラント１０に本質的に対応するセメント製造プラント１０を示す。同一の要素には同一の参照符号が付されている。図１とは対照的に、図２のセメント製造プラントでは、第２の冷却器領域からのオフガス２４は２つのガス副流に分離され、第１のガス副流２４ａは搬送ガスとして仮焼炉１４に伝導され、第２のガス副流２４ｂは予熱器１２に伝導される。オフガス２４に基づくガス副流の量は、好ましくは調整され得る。その結果、仮焼炉１４における最適な燃料消費が達成され得るように、仮焼炉１４および予熱器１２へのガスの量が調整され得る。

図３は、図１に示されているセメント製造プラント１０に本質的に対応するセメント製造プラント１０を示す。同一の要素には同一の参照符号が付されている。図１とは対照的に、セメント製造プラント１０は調整装置５６を有し、予熱器オフガス３０は少なくとも部分的に調整装置５６に供給される。調整装置５６は、例えば、フィルタ、熱交換器、ガス混合器、凝縮器または噴霧塔である。調整装置５６は、好ましくは、それが予熱器オフガスを処理し、特にそれを冷却し、予熱器ガスから塵またはより粗い粒子をろ過し、および／あるいは予熱器オフガスの含水量を増加させるかまたは低減するように構成される。調整装置５６は、好ましくは、調整装置５６を出ると、予熱器オフガスが、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有し、好ましくは、特に好ましくは少なくとも７５体積％のＣＯ_２含有量を有するＣＯ_２と水との混合物を含むように、予熱器オフガスを処理するように構成される。調整装置５６において処理された予熱器オフガスは、好ましくは、完全にまたは部分的に第２の冷却ガス４４を形成し、第２の冷却器領域１８ｂに導入される。

図１のセメント製造プラントとは対照的に、図３のセメント製造プラント１０は、第２の冷却器領域１８ｂへの水の導入、特に注入のために構成され、配置された加湿装置５８を有する。好ましくは、１０体積％超、特に２０体積％超、好ましくは３０体積％超の含水量が、加湿装置５８によって第２の冷却器領域１８ｂにおいて設定される。その結果、対応する水分含量も、仮焼炉１４において設定される。仮焼炉オフガス２８および予熱器オフガス３０は、好ましくは、対応する水分含量を有する。これは、好ましくは、例えば凝縮器またはガススクラバーにおいて、オフガス中に存在する水分の凝縮後に、オフガス、特に予熱器オフガス３０中のＣＯ_２分圧の増加をもたらし、これは、より低い電気エネルギー消費でのＣＯ_２のその後の分離を可能にする。

好ましくは、第２の冷却器領域１８ｂからのオフガス２４の温度および／または体積流は、測定装置によって決定され、加湿装置５８を介して第２の冷却器領域１８ｂに導入される水の量は、決定された温度および／または体積流に応じて調節され、特に増加または低減される。特に、オフガス２４の体積流は、一定に保たれる。決定された体積流および／または決定された温度は、好ましくは、それぞれの所定の限界値と比較され、この限界値から逸脱した場合には、第２の冷却器領域１８ｂへの水の量は、増加または低減される。体積流および／または温度の限界値を超える場合、第２の冷却器領域１８ｂへの水の量は、好ましくは増加される。

好ましくは、予熱器オフガス３０の副流が調整装置５６に供給され、予熱器オフガス３０の残りの副流が排出される。予熱器オフガス３０が調整装置５６に完全に供給され、調整装置５６に続いて、副流のみが第２の冷却ガス４４を形成し、残りの副流がセメント製造プラント１０から排出されることも考えられる。

図４は、図３に示されているセメント製造プラント１０に本質的に対応するセメント製造プラント１０を示す。同一の要素には同一の参照符号が付されている。図３とは対照的に、図４の例示的な実施形態では、調整装置５６によって処理された予熱器オフガス３０は、第３の冷却器領域１８ｃに供給され、第３の冷却ガス５２を部分的にまたは完全に形成する。第３の冷却器領域１８ｃからのオフガス５４は、好ましくは、完全にまたは部分的に第２の冷却器領域１８ｂに供給され、第２の冷却ガス４４を形成する。第３の冷却器領域１８ｃは、例として、水を第３の冷却器領域１８ｃに導入するように構成された、さらなる加湿装置５８を有する。

好ましくは、第２の冷却器領域１８ｂと第３の冷却器領域１８ｃとの間に、さらなる調整装置が配置され、さらなる調整装置は、図４に示されておらず、調整装置５６を出ると、第３の冷却器領域１８ｃからのオフガスが、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有し、好ましくは、特に好ましくは少なくとも７５体積％のＣＯ_２含有量を有するＣＯ_２と水との混合物を含むように、そのオフガスを処理するように構成される。さらなる調整装置において処理された予熱器オフガスは、好ましくは、完全にまたは部分的に第２の冷却ガス４４を形成し、第２の冷却器領域１８ｂに導入される。これは、冷却器１８からのオフガスの量を低減することを可能にする。

例示的な実施形態は、例えば二酸化炭素分離の前に予熱器オフガス３０を除湿する追加の除湿器６０によって、図３に示されている例示的な実施形態とは異なる。除湿器６０において分離された水は、流体流６２を介して第２の冷却器領域１８ｂに供給され、特に、第２の冷却器領域１８ｂに噴霧される。

１０ セメント製造プラント
１２ 予熱器
１４ 仮焼炉
１６ キルン
１８ 冷却器
１８ａ 第１の冷却器領域
１８ｂ 第２の冷却器領域
１８ｃ 第３の冷却器領域
２０ 原料
２２ 燃料
２４ 第２の冷却器領域からのオフガス／仮焼炉への搬送ガス
２６ ホットミール／加熱された原料
２８ 仮焼炉オフガス
３０ 予熱器オフガス
３２ 仮焼された原料
３４ キルンオフガス
３６ 燃料
３８ ホットセメントクリンカ
４０ 第１の冷却ガス
４２ 第１の冷却器領域からのオフガス／キルンへの燃焼ガス
４４ 第２の冷却ガス
４６ ホットクリンカ
４８ ホットクリンカ
５０ コールドクリンカ
５２ 第３の冷却ガス
５４ 冷却器排気
５６ 調整装置
５８ 加湿装置
６０ 除湿器
６２ 流体流
Ｆ 冷却器１８内のクリンカの運搬方向

Claims (17)

1. セメントクリンカ（５０）を製造するための工程であって、
   予熱器（１２）において原料（２０）を予熱するステップと、
   予熱された原料（２６）を仮焼炉（１４）において仮焼するステップと、
   セメントクリンカ（３８）を形成するために、予熱され、仮焼された生ミール（３２）をキルン（１６）において燃焼させるステップであって、前記キルン（１６）が、５０体積％超、特に８０体積％超、好ましくは９０体積％超の酸素含有量を有する燃焼ガス（４２）を供給される、燃焼させるステップと、
   冷却器（１８）において前記セメントクリンカ（３８）を冷却するステップであって、前記冷却器（１８）が、前記セメントクリンカ（３８）の運搬方向に、第１の冷却器領域（１８ａ）および第２の冷却器領域（１８ｂ）を有し、前記第１の冷却器領域（１８ａ）からの排気が前記燃焼ガス（４２）を形成する、冷却するステップと
   を含み、
   前記第２の冷却器領域（１８ｂ）からのオフガス（２４）が、前記仮焼炉（１４）に供給され、最大でも１５体積％、特に最大でも１０体積％、好ましくは最大でも５体積％の酸素含有量を有し、
   前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給される流体が、少なくとも６０体積％、特に少なくとも８０体積％、好ましくは少なくとも９０体積％の不活性部分を有し、前記流体の前記不活性部分が、水、二酸化炭素または水と二酸化炭素からなる
   ことを特徴とする、工程。
2. 冷却ガス（４０、４４）が、各場合に前記第１の冷却器領域（１８ａ）および前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に別々に供給され、前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給される前記冷却ガス（４４）が、最大でも１５体積％、特に１０体積％、好ましくは５体積％の酸素含有量を有することを特徴とする、請求項１に記載の工程。
3. ガス（２８）の酸素濃度が、前記仮焼炉（１４）の下流で決定され、前記仮焼炉（１４）に供給される前記第２の冷却器領域（１８ｂ）からの前記オフガス（２４）の酸素濃度が、前記決定された酸素濃度に応じて調節されることを特徴とする、請求項１または２に記載の工程。
4. 前記第２の冷却器領域（１８ｂ）からの前記オフガス（２４）の少なくとも一部が、前記予熱器（１２）に供給されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の工程。
5. 予熱器オフガス（３０）が、処理、特に熱処理、加湿および／または洗浄のために調整装置（５６）に供給されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の工程。
6. 前記調整装置（５６）に続いて、前記ガスが前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給されることを特徴とする、請求項５に記載の工程。
7. 前記冷却器（１８）が、前記第２の冷却領域（１８ｂ）に隣接する第３の冷却器領域（１８ｃ）を有し、前記調整装置（５６）に続いて、前記ガスが前記第３の冷却器領域（１８ｃ）に供給されることを特徴とする、請求項５または６に記載の工程。
8. 前記第３の冷却器領域（１８ｃ）からのオフガス（５４）が前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給されることを特徴とする、請求項７に記載の工程。
9. 水が前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の工程。
10. 前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に供給される前記冷却ガス（４４）が、１０体積％超、特に２０体積％超、好ましくは３０体積％超の含水量を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の工程。
11. セメント製造プラント（１０）であって、
    －原料（２０）を予熱するための予熱器（１２）と、
    －予熱された原料（２６）を仮焼するための仮焼炉（１４）と、
    －セメントクリンカ（３８）を形成するために、仮焼された原料（３２）を燃焼させるためのキルン（１６）と、
    －前記セメントクリンカ（３８）を冷却するための冷却器（１８）であって、前記冷却器（１８）が、前記セメントクリンカ（３８）の運搬方向（Ｆ）に、第１の冷却器領域（１８ａ）および第２の冷却器領域（１８ｂ）を有し、前記第１の冷却器領域（１８ａ）が、前記第１の冷却器領域（１８ａ）からのオフガス（４２）が燃焼ガスとして前記キルン（１６）に供給され得るように、ガスに関して前記キルン（１６）に接続される、冷却器（１８）と
    を有し、
    前記第２の冷却器領域（１８ｂ）が、前記第２の冷却器領域（１８ｂ）からのオフガス（２４）が前記仮焼炉（１４）に供給され得るように、ガスに関して前記仮焼炉（１６）に接続され、
    前記第２の冷却器領域（１８ｂ）が、予熱器オフガス流（３０）の一部が前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に伝導されるように、予熱器オフガス３０に接続される
    ことを特徴とする、セメント製造プラント（１０）。
12. 前記予熱器オフガス（３０）を処理するための調整装置（５６）が、ガス流方向において前記予熱器（１２）の下流に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載のセメント製造プラント（１０）。
13. 前記冷却器（１８）が、前記第２の冷却領域（１８ｂ）に隣接する第３の冷却器領域（１８ｃ）を有し、前記調整装置（５６）が、ガスに関して前記第２の冷却器領域（１８ｂ）または前記第３の冷却器領域（１８ｃ）に接続されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のセメント製造プラント（１０）。
14. 前記第３の冷却器領域（１８ｃ）が、オフガス（５４）を前記第３の冷却器領域（１８ｃ）から前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に再循環させるために前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に接続されることを特徴とする、請求項１３に記載のセメント製造プラント（１０）。
15. 前記冷却器（１８）が、前記冷却器（１８）内の冷却ガスを加湿するための加湿装置（５８）を有することを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のセメント製造プラント（１０）。
16. 前記第２の冷却器領域（１８ｂ）が、ガス伝導可能に前記予熱器オフガス（３０）に直接接続されることを特徴とする、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のセメント製造プラント（１０）。
17. 前記予熱器オフガス（３０）が除湿器（６０）に誘導され、前記除湿器（６０）が、液体伝導可能に前記第２の冷却器領域（１８ｂ）に接続されることを特徴とする、請求項１１から１６のいずれか一項に記載のセメント製造プラント（１０）。

Images