WO2012163664A1 - Verfahren und vorrichtung zum brennen von klinker - Google Patents

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Helmut Leibinger
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Südbayerisches Portland-Zementwerk Gebr. Wiesböck & Co. GmbH
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    • Y02P40/121—Energy efficiency measures, e.g. improving or optimising the production methods

Definitions

  • the invention relates to a device or a method according to the preambles of the independent claims, in particular a device for producing cement clinker, which is also referred to as clinker.
  • the apparatus has an oven for burning raw meal to clinker and at least one first heat exchanger for heating a fluid to subsequently relax it in at least one turbine.
  • the patent CH 689 830 A5 describes the production of clinker with simultaneous power generation.
  • preheated raw meal is burned in a rotary kiln to produce clinker.
  • resulting flue gases are withdrawn from the oven and the heat stored therein is initially used for preheating of raw meal.
  • the flue gases which are cooled to 600 ° C.-1200 ° C. are then fed to a heat exchanger in order to produce superheated steam, which is then expanded in a turbine.
  • the turbine drives a generator, so that the released during the relaxation mechanical power is at least partially harnessed as electrical power.
  • the flue gases are used for raw meal preheating and steam generation.
  • the raw meal preheating is carried out as usual by means of cyclones.
  • a steam boiler is located between the cyclones in the flue gas stream.
  • the raw meal usually consists of a mixture of limestone and clay or marl, often with iron ore and / or sand.
  • chlorides, alkali compounds and sulfur compounds are added to the raw meal with the raw meal.
  • These impurities evaporate in the furnace, leave it with the flue gas and then condense in the raw meal preheater and the raw meal.
  • some of the impurities are returned to the oven, where they evaporate again and leave the oven with the flue gas, to then condense again.
  • these impurities accumulate in the oven and in the area of the raw meal preheater. This leads to a narrowing of the cross section of the flue gas duct in the area in which the impurities condense.
  • bypass systems divert some of the dusty kiln exhaust gases before entering the raw meal preheater.
  • the problem is the further processing of the dust collected during the dedusting of the bypass gases.
  • the bypass gas can firstly be coarse dedusted, for example in a cyclone, then cooled and then de-dusted in a tissue separator.
  • the grit contains little chloride and can be returned to the kiln.
  • the fine dust has a high chloride content and, to a limited extent, can be added to the clinker without impairing the quality of the cement, for example in the cement grinding process (see "A New Chloride Bypass System with Stable Furnace Handling and Dust Utilization” by Sutou et al., ZKG International, vol 54, No. 3, 2001, pages 121-128)
  • the problem with this solution is that the dust particles are needed as condensation nuclei and after coarse dedusting these condensation nuclei are no longer available in sufficient quantity.
  • the invention has for its object to develop a device and a method that allow improved use of the resulting heat from burning of clinker from raw meal. This object is achieved by a device or by a method according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
  • the apparatus for producing clinker has at least at least one furnace for burning raw meal to clinker.
  • the furnace has at least one outlet for flue gases connected to at least one raw meal preheater such that heat stored in the flue gases exiting the outlet is delivered to the raw meal in the raw meal preheater.
  • the preheated raw meal can then be fed to the oven and fired there to clinker.
  • the device also has at least one branch for flue gases to divert a portion of the flue gases for the separation of impurities, so called a bypass outlet.
  • the bypass outlet can be arranged, for example, on the furnace or between the furnace and the raw meal preheater.
  • the device In order to convert heat stored in the flue gas into electrical energy, the device has at least one first heat exchanger in which heat stored in the flue gas is transferred to a fluid so that it can subsequently be expanded in a turbine.
  • the turbine then drives, for example, a generator.
  • the fluid can thus be in particular water or water vapor.
  • the first heat exchanger is preferably connected to the branch, ie the bypass outlet, in such a way that heat is supplied to the fluid of the branched off part of the flue gases.
  • the amount of heat available for generating steam per unit time is increased.
  • heat is meant the thermal energy Q.
  • Heat can z. B. in a heat exchanger partly transferred to another substance with a low temperature. Heat can be transferred from one substance to another substance and transported by the transport of substances, eg by a stream of fluid with the stream. In such processes, the term heat refers to the thermal energy transmitted or transported in a time interval.
  • the branch is connected to at least one mixing chamber in order to mix the diverted part of the flue gases with fresh air.
  • the temperature of the flue gas is reduced, for example, on the order of 450 ° C (meaning especially 300 ° - 500 ° C), but condensed at these temperatures, the chloride of the dust particles and can by a
  • Flue gas dedusting be deposited from, for example by means of ceramic or electric filter. Nevertheless, this temperature is still more than sufficient to heat in the first heat exchanger efficiently the fluid with the branched, mixed with fresh air and dedusted flue gas. Therefore, the mixing chamber preferably has an outlet equipped with a hot gas dedusting, e.g. a ceramic filter, is connected to the dedusted with the fresh air and thereby cooled flue gases.
  • a hot gas dedusting e.g. a ceramic filter
  • the hot gas dedusting preferably has an outlet which is connected to an inlet of the first heat exchanger in order to heat the fluid in the first heat exchanger with the dedusted flue gas, ie the dedusted flue gases are deprived of heat for generating the steam.
  • the first heat exchanger can thus also be used as a chloride bypass boiler. be drawn. Due to the previous dedusting, the function of the chloride bypass boiler is not affected by dust, which otherwise could settle on heat exchange surfaces and shorten the service life of the components of the chloride bypass boiler due to abrasive properties.
  • the flue gas leaving the Chiorid bypass boiler is preferably returned to the furnace.
  • the chloride bypass boiler is preferably connected to the furnace in such a way that flue gas which has leaked out of the chioride bypass boiler is returned to the furnace system.
  • the flue gas leaving the chioride bypass boiler is used as the coolant for cooling clinker, thereby further heating it. Therefore, the chioride bypass boiler is particularly preferably connected to a clinker cooler so that flue gases emitted from the first heat exchanger are introduced into the furnace via the clinker cooler as secondary air. As a result, the remaining heat contained in the flue gas after the Chiorid bypass boiler can be fed back into the oven.
  • At least a second heat exchanger e.g. a steam boiler connected to the first heat exchanger such that the fluid is heated in succession in the two heat exchangers.
  • the amount of heat supplied to the fluid and thus the energy released during the expansion of the fluid can thereby be further increased.
  • the achievable energy density of the fluid in the series circuit is large ßer, as in a parallel connection of the heat exchanger, whereby a smaller volume flow in the turbine must be relaxed.
  • the fluid for example water or water vapor (will not be differentiated below), in one of the two heat exchangers first to a first temperature 0 ⁇ ), for example on the order of 250 ° C (200 ° C-300 ° C), at a first pressure (pi) are heated. Subsequently, further heat is supplied to the fluid, for example, to heat it to a second temperature (J), for example 400 ° C (300 ° C-500 ° C) at a second pressure (p 2 ).
  • the first pressure is greater than the second pressure, ie pi> p 2 , then the feed of the fluid is simplified in the downstream heat exchanger.
  • the second heat exchanger may, for example, be a steam boiler heated with the flue gases leaving the raw meal preheater.
  • the fluid with which the first or second heat exchanger is fed is preferably preheated in at least one third heat exchanger.
  • heat stored in heat carriers which have a lower temperature than the flue gases leaving the oven or the raw meal preheater can be usefully used, ie the energy stored in the fluid (per unit of time) can be further increased.
  • exhaust air can be supplied as a heat source to the third heat exchanger.
  • the third heat exchanger entstickte flue gases can be supplied.
  • the third heat exchanger is at least two stages, wherein in one of the stages the heat stored in the denitrified flue gas stored heat and in another stage in the exhaust air of the clinker cooler heat is supplied.
  • the fluid in a first stage, the fluid may be heated from about 50 ° C (30 ° C-80 ° C) heat denitrified flue gases to about 115 ° C (80 ° C-150 ° C).
  • the fluid in a second stage, which may be spatially separate from the first stage, the fluid may then be heated to about 200 ° C (150 ° C - 250 ° C).
  • preheating that is Fluid preferably under a pressure of the order of about 20 to 30 bar. At this pressure and temperatures, water, a suitable fluid, is still fluid. As a result, the feed fluid preheating can be easily distinguished from the steam generation.
  • the heating of the fluid in the third heat exchanger takes place at an at least somewhat constant pressure p 3 , which is preferably greater than the abovementioned pressures ⁇ ⁇ and / or p 2 , thereby feeding the preheated fluid into the first or second heat exchanger simplified.
  • FIG. 1 shows an example of a flow chart of a device for burning
  • FIG. 2 shows details of the flowchart.
  • the core of the apparatus of Figure 1 is a rotary kiln 10 between a clinker cooler 20 and a heat exchanger tower 30.
  • the rotary kiln 10 has a projecting from the side of the clinker cooler in the rotary kiln 10 in this burner (not shown) to those needed for the production of clinker To generate heat by combustion in the rotary kiln 10.
  • a main flow of the flue gases produced during combustion exits the heat exchanger tower side from an outlet 31 from the rotary kiln 10.
  • the outlet is connected to the heat exchanger tower 30 as an example of a raw meal preheater. From this side, in return raw meal is introduced into the rotary kiln 10.
  • the heat exchanger tower 30 has here, for example, 4 cascaded interconnected, that is, in series cyclones 32, for preheating of raw meal by heat of the flue gas and coarse dedusting of the flue gas.
  • the furnace has a branch 91 for flue gases to divert a portion of the flue gases to remove impurities.
  • the branch is thus the beginning of a bypass line, in the example shown a chloride bypass.
  • the branched flue gas stream is only referred to better distinguishability in particular from the main flue gas stream also called flue gas partial stream or bypass stream.
  • the flue gas main stream exiting the heat exchanger tower 30 has a typical temperature of about 250-550 ° C, mostly from 300 to 500 ° C.
  • the flue gas filter 50 Before the flue gas is fed to a flue gas filter 50 for further dedusting, it is cooled to less than 150 ° C. As a result, on the one hand, the volume to be de-dusted (per unit of time) is drastically reduced, and cost-effective tissue filter technology can be used. In addition, when cooling the flue gases to less than 150 ° C contained in the flue gases heavy metals, such as mercury or Thaiiium condense on the dust and are deposited with this during dedusting. One can therefore call the flue gas filter 50 as a cold trap. For cooling the Rauchgashaupstromes three options are provided:
  • valves 38 are provided to divide the flue gas flow to the three possibilities for cooling.
  • the evaporative cooler 36 should be cooled by means of the evaporative cooler 36, since the heat removed from the flue gas in the evaporative cooler 36 is no longer available as process heat.
  • the evaporative cooler thus preferably has only the function of an emergency cooler, if the steam boiler 100 can not be used.
  • the heat contained in the branched off flue gas partial stream is used to generate steam:
  • the branch 91 with a mixing chamber 90th connected in which the flue gas partial stream is mixed with fresh air. In this case, chloride condenses on dust particles contained in the flue gas partial stream.
  • the set mixing temperature is of the order of 400 ° C (about 350 ° C - 450 ° C) and allows dedusting of the flue gas substream in a hot gas filter 94.
  • the outlet of the mixing chamber is thus connected to the inlet of the hot gas filter 94; this is indicated by a line 92.
  • the dedusted flue gas substream is then fed to a heat exchanger 110, which is also referred to below as a chloride bypass boiler 110 (indicated by a compressor symbol and connection line 93). In the chloride bypass boiler 110, heat is transferred from the flue gas substream to water to
  • the chloride bypass boiler 110 is connected to the clinker cooler 20, in particular to the region of the clinker cooler 20, on which clinker falling from the oven 10 is deposited in order to cool the clinker with the flue gas substream, with the flue gas substream being heated.
  • the flue gas substream is over the
  • Clinker cooler 20 fed as secondary air back into the oven 10.
  • a separate flue gas cleaning e.g. Denitrification
  • this re-feeding makes energy sense, because the still stored in the flue gas partial stream after leaving the chloride bypass boiler 110 heat is returned to the oven.
  • the flue gas main stream is dedusted and de-embroidered.
  • the flue gas main stream in the steam boiler 100 is cooled to about 170 ° C, preferably to less than 150 ° C.
  • the flue gas filter 50 thus has the function of a cold trap for the heavy metals.
  • the dedusted flue gas is fed to an SCR unit 60 for the catalytic denitrification of the flue gases. It must be heated to at least 230 ° C.
  • recuperator 62 which in the opposite Ström flue gas is supplied, which was previously de-embroidered in the SCR system 50 so that heat is transferred from the de-denitrated to the flue gas to be denitrified.
  • the emerging from the recuperator, to be de-stiffened flue gas is fed to a further heat exchanger 64 to further heat it.
  • the heat necessary for heating the flue gas is supplied to the further heat exchanger 64 via a so-called thermal oil as a heat transfer fluid.
  • the flue gas heated in this way in two stages (first stage: recuperator 62, second stage: “second heat exchanger 64") is supplied to the SCR unit 60 where it is de-embroidered and the de-stoked flue gas in the recuperator 62 heats the still to be de-stiffened Subsequently, the flue gas is cooled in a further heat exchanger 102 to preferably about 110 ° C and can be discharged via a chimney as indicated
  • the heat extracted from the flue gas in the heat exchanger 102 is used for feedwater preheating for the steam boiler 100 and / or the chloride bypass boiler 110.
  • heat is removed from the rotary kiln 10 with the preferably continuous removal of clinker from the rotary kiln 10.
  • This first about 1450 ° C hot clinker is cooled in the clinker cooler 20.
  • the coolant used is preferably air, in the simplest case ambient air.
  • the clinker cooler 20 is thus a heat exchanger.
  • a portion of the air heated in the clinker cooler 20 is removed via a so-called Mitten Kunststoffabgriff 24 from the clinker cooler.
  • exhaust air stored heat is heated by a coarse dedusting by a cyclone 77 in a heat exchanger 80, the thermal oil as heat transfer fluid.
  • Heat transmitted through heat transfer fluid can also be transported over long distances with only slight heat losses, in particular in order to avoid th heat exchanger 64 to heat the flue gas to be denitrified to the temperature necessary for denitrification.
  • the heat exchanger 80 has an inlet 81 for the exhaust air, which is first passed in the heat exchanger 80 via a first line 83 in order to heat the heat transfer fluid flowing through the first line 83.
  • a second line 84 is arranged, via which the exhaust air is passed.
  • the further heat transfer fluid is water, which is preheated as feed water for the steam boiler 100 and / or a boiler 110.
  • the exhaust air leaves the heat exchanger 80 via an outlet 82.
  • the exhaust air is guided in the heat exchanger 80 in a flow channel.
  • the flow channel is exemplary U-shaped, i.
  • each of the two free legs 85, 86 is ever one of the two lines 83, 84.
  • By deflecting the exhaust air in the region of the transverse leg 87 collects at the bottom of the transverse leg of the exhaust air mit Users clinker dust, which can be deposited there.
  • the outlet 82 is connected to another heat exchanger to control the temperature in the downstream flue gas filter 75.
  • the filtered exhaust air is discharged via an indicated chimney.
  • the steam generation takes place in several stages. Essentially, the feedwater is recovered by condensation from previously relaxed steam in the turbine assembly 120. For this purpose, various capacitors 130, 140, 150 are provided. Losses are compensated with preferably demineralized water.
  • the feed water has at the outlet of the condenser 150 about 55 ° C and is removed from there and conveyed by a pump to the other heat exchanger 102. There it will be in a first stage with heat of De-dense flue gas main stream heated to about 135 ° C (100 ° C-150 ° C).
  • the flue gas exiting the heat exchanger 102 also has a temperature of at least about 110 ° C (100 ° C to 150 ° C) and condensation of water contained in the flue gas main stream is avoided.
  • This temperature is preferably as low as possible to choose, but so high that even in the adjoining the heat exchanger 102 chimney no or very little condensate forms.
  • a portion of the preheated in the heat exchanger 102 feed water is fed directly to the boiler 100.
  • the remaining part of the feed water preheated in the heat exchanger 102 is further heated in the second line 84 of the heat exchanger 80 by the exhaust air of the clinker cooler, e.g. to about 200 ° C (150 ° C -250 ° C).
  • This part of the feedwater is also fed partly into the boiler 100 and the remaining part in the chloride bypass boiler 110.
  • the steam boiler 100 has two line systems 101, 102.
  • the first 101 of the two line systems is used to generate steam under comparatively low pressure and comparatively low temperature, for example about 200 ° C (150 ° -250 ° C) at about 4 bar (2 -6 bar).
  • This first line system 101 is arranged downstream of the second line system 102 in the main flue gas stream and is fed with feedwater preheated by the heat exchanger 102.
  • the second conduit system therefore serves to generate substantially higher temperature steam, eg, about 400 ° C (300 ° C or more) at, for example, about 15 bar (10-30 bar), preferably superheated steam.
  • feed water from the heat exchanger 80th is fed as follows: A first part of the feed water coming from heat exchanger 80 is heated in a first section 103 of the second line 102 of the steam boiler 100. The other part of the feedwater coming from heat exchanger 80 is heated in the chloride bypass boiler 110 to about 250 ° C (200 ° C to 300 ° C) at about 10-30 bar. The two parts of the feed water coming from the heat exchanger 80 are then heated to the final temperature of about 400 ° C. at about 10-30 bar in a section 104 of the second line 102 of the boiler 100 adjoining the first section 103.
  • two steam streams lead to the turbine assembly, a first one heated in the first conduit 101 by the main flue gas stream and a second one heated in the second conduit 102 in cooperation with the chloride Bybass boiler.
  • the first vapor stream has a lower temperature and a lower pressure compared to the second vapor stream.
  • These two steam flows are then expanded in the turbine system 120, which has a correspondingly two-stage design.
  • the second steam Ström is first expanded in a first turbine stage 121 to about the pressure of the first steam flow.
  • the two vapor streams are then expanded together in a second turbine stage 122.
  • the expanded steam is then condensed in a plurality of capacitors 130, 140, 150.
  • the water thus obtained can be fed back to the feedwater preheating by the heat exchangers 102 and 80.

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Abstract

Zur Herstellung von Zementklinker durch Brennen von Rohmehl in einem Ofen wird üblicherweise ein Rohmehlvorwärmer verwendet, in dem Wärme der aus dem Ofen austretenden Rauchgase an das Rohmehl übertragen wird. Um Verunreinigungen, die sich in den Kreisläufen zwischen dem Ofen und dem Rohmehlvorwärmer ansammeln zu entfernen wird ein Teil des Rauchgases am Rohmehlvorwärmer vorbei aus dem Ofen abgezogen. Mann kann die beim Brennen von Zementklinker entstehende Wärme besonders effizient nutzen, wenn man die an dem Rohmehlvorwärmer vorbei abgezogenen Rauchgase in einem Boiler zur Erzeugung von Heißdampf verwendet, der anschließend in einer Turbine entspannt werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Klinker Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche, insbesondere eine Vorrichtung zum Herstellen von Zementklinker, der auch als Klinker bezeichnet wird. Die Vorrichtung hat einen Ofen zum Brennen von Rohmehl zu Klinker und mindestens einen ersten Wärmetauscher zum Erhitzen eines Fluids, um es anschließend in mindestens einer Turbine zu entspannen.
Stand der Technik Klinker wird durch Brennen von Rohmehl in einem Ofen erzeugt. Dabei benötigt man eine Temperatur von etwa 1450°C. Zur Erzeugung dieser Temperatur werden Energieträger wie Kohle, Erdgas, Erdöl, Erdölprodukte (u.a. Kunststoffreste), Papier oder Holz oder sonstige Ersatzbrennstoffe in dem Ofen verbrannt.
In der Patentschrift CH 689 830 A5 wird die Herstellung von Klinker bei gleichzei- tiger Stromerzeugung beschrieben. Dazu wird wie üblich vorgewärmtes Rohmehl in einem Drehrohrofen zu Klinker gebrannt. Dabei im Ofen entstehende Rauchgase werden aus dem Ofen abgezogen und die darin gespeicherte Wärme wird zunächst zum Vorwärmen von Rohmehl genutzt. Die dabei größenordnungsmäßig auf 600°C -1200°C abgekühlten Rauchgase werden anschließend einem Wärmetauscher zugeführt, um überhitzten Wasserdampf zu erzeugen, der dann in einer Turbine entspannt wird. Die Turbine treibt einen Generator an, so dass die bei der Entspannung frei werdende mechanische Leistung zumindest zum Teil als elektrische Leistung nutzbar gemacht wird.
Auch in der Offenlegungsschrift DE 25 58 722 wird eine Möglichkeit zur Um- Wandlung von in den Rauchgasen des Klinkerprozesses enthaltener Wärmeener- gie in elektrische Energie beschrieben. Demnach werden die Rauchgase zur Rohmehlvorwärmung und zur Dampferzeugung genutzt. Die Rohmehlvorwär- mung erfolgt wie üblich durch Zyklone. Zur Dampferzeugung ist ein Dampfkessel zwischen den Zyklonen im Rauchgasstrom angeordnet.
Das Rohmehl besteht in der Regel aus einer Mischung aus Kalkstein und Ton bzw. Mergel, oft auch mit Eisenerz und/oder Sand. Dadurch werden mit dem Rohmehl auch Chloride, Alkaliverbindungen und Schwefelverbindungen in den Ofen eingetragen. Diese Verunreinigungen verdampfen im Ofen, verlassen diesen mit dem Rauchgas und kondensieren dann im Rohmehlvorwärmer und an dem Rohmehl. Mit dem Rohmehl wird ein Teil der Verunreinigungen wieder in den Ofen eingebracht, wo sie wieder verdampfen und den Ofen mit dem Rauchgas verlassen, um anschließend erneut zu kondensieren. Dadurch reichern sich diese Verunreinigungen im Ofen und im Bereich des Rohmehlvorwärmers an. Das führt zu einer Verengung des Querschnitts der Rauchgasführung in dem Bereich, in dem die Verunreinigungen kondensieren. Diese Verunreinigungen werden deshalb üblicherweise durch ein Bypasssystem aus dem Rauchgas entfernt. Diese Bypasssys- teme leiten einen Teil der staubhaltigen Ofenabgase vor dem Eintritt in den Rohmehlvorwärmer ab. Problematisch ist jedoch die Weiterverarbeitung des bei der Entstaubung der Bypassgase anfallenden Staubs. Man kann das Bypassgas zunächst z.B. in einem Zyklon grobentstauben, dann kühlen und anschließend in einem Gewebeabscheider feinentstauben. Der Grobstaub enthält nur wenig Chlorid und kann dem Ofen wieder zugeführt werden. Der Feinstaub hat einen hohen Chloridgehalt und kann in begrenztem Ausmaß ohne die Qualität des Zements zu beeinträchtigen dem Klinker z.B. beim Zementmahlprozess beigegeben werden (vgl.„Ein neues Chlorid-Bypass-System mit stabiler Ofenführung und Staub Verwertung" von Sutou et al., ZKG International, Jg. 54, Nr. 3, 2001, Seiten 121 - 128). Problematisch an dieser Lösung ist jedoch, dass die Staubpartikel als Kondensationskeime benötigt werden und nach der Grobentstaubung diese Kondensationskeime nicht mehr in ausreichender Menge vorhanden sind. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, die eine verbesserte Nutzung der beim Brennen von Klinker aus Rohmehl anfallenden Wärme ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung bzw. durch ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Klinker, hat zumindest mindestens einen Ofen zum Brennen von Rohmehl zu Klinker. Der Ofen hat mit mindestens einen Auslass für Rauchgase, der mit mindestens einem Rohmehlvorwärmer derart verbunden ist, dass in den aus dem Auslass austretenden Rauchgasen gespeicherte Wärme im Rohmehlvorwärmer an das Rohmehl abgegeben wird. Das vorgewärmte Rohmehl kann dann dem Ofen zugeführt und dort zu Klinker gebrannt werden. Der Vorrichtung hat zudem mindestens einen Abzweig für Rauchgase, um einen Teil der Rauchgase zur Abscheidung von Verunreinigungen abzuzweigen, also einen sogenannten Bypassauslass. Der Bypassauslass kann beispielsweise am Ofen oder zwischen dem Ofen und dem Rohmehlvorwärmer angeordnet sein. Um in dem Rauchgas gespeicherte Wärme in elektrische Energie umzuwandeln hat die Vorrichtung mindestens einen ersten Wärmetauscher, in dem in dem Rauchgas gespeicherte Wärme an ein Fluid übertragen wird, so dass es anschließend in einer Turbine entspannt werden kann. Die Turbine treibt dann beispielsweise einen Generator an. Das Fluid kann also insbesondere Wasser bzw. Wasserdampf sein. Nach der Erfindung ist der erste Wärmetauscher vorzugsweise derart mit dem Abzweig, also dem Bypassauslass verbunden, dass dem Fluid Wärme des abgezweigten Teils der Rauchgase zugeführt wird. Dadurch wird die zur Dampferzeugung zur Verfügung stehende Wärmemenge pro Zeiteinheit erhöht. Mit dem Begriff Wärme wird die thermische Energie Q. = c(T, , V) *m* T bezeichnet, die bei einer gegebenen Temperatur in einer Menge eines Stoffes gespeichert ist, wobei c(T,p,V) die spezifische Wärmekapazität, m die Masse und T die Temperatur beschreibt. V und p stehe wie üblich für Volumen bzw. Druck. Wärme kann z. B. in einem Wärmetauscher zum Teil an einem anderen Stoff mit kleiner Temperatur übertragen werden. Wärme kann von einem Stoff auf einen anderen Stoff übertragen werden und durch den Transport von Stoffen, z.B. durch einen Strom eines Fluids mit dem Strom transportiert werden. Bei solchen Prozessen bezeichnet der Begriff Wärme die in einem Zeitintervall übertragene bzw. transportierte thermische Energie.
Bevorzugt ist der Abzweig mit mindestens einer Mischkammer verbunden, um den abgezweigten Teil der Rauchgase mit Frischluft zu vermengen. Dadurch wird zwar die Temperatur des Rauchgases verringert, beispielsweise auf größenordnungsmäßig 450°C (sinnvoll insbesondere 300°- 500°C), jedoch kondensiert bei diesen Temperaturen das Chlorid an den Staubpartikeln und kann durch eine
Rauchgasentstaubung aus abgeschieden werden, beispielsweise mittels keramischer oder elektrischer Filter. Dennoch ist diese Temperatur noch mehr als ausreichend, um in dem ersten Wärmetauscher effizient das Fluid mit dem abgezweigten, mit Frischluft vermischten und entstaubten Rauchgas zu erwärmen. Deshalb hat die Mischkammer vorzugsweise einen Auslass, der mit einer Heiß- gasentstaubung, z.B. einem Keramikfilter, verbunden ist, um die mit der Frischluft vermengten und dadurch abgekühlten Rauchgase zu entstauben.
Wie schon beschrieben, hat die Heißgasentstaubung bevorzugt einen Auslass, der mit einem Einlass des ersten Wärmetauscher verbunden ist, um mit dem entstaubten Rauchgas das Fluid in dem ersten Wärmetauscher zu erwärmen, d.h. den entstaubten Rauchgasen wird Wärme zum Erzeugen des Dampfes entzogen. Der erste Wärmetauscher kann somit auch als Chlorid-Bypass-Boiler be- zeichnet werden. Durch die vorherige Entstaubung wird die Funktion des Chlorid- Bypass-Boilers nicht durch Staub beeinträchtigt, der sich ansonsten an Wärmeaustauschflächen absetzen könnte und wegen abrasiver Eigenschaften die Lebensdauer der Bauteile des Chlorid-Bypass-Boilers verkürzt. Das aus dem Chiorid-Bypass-Boiler austretende Rauchgas wird bevorzugt wieder dem Ofen zugeführt. Dadurch kann zum einen die in dem Rauchgase enthaltene Restwärme, also nicht an das Fluid übertragene Wärme genutzt werden, und zum anderen wird es dann der für Rauchgase üblichen Abgasbehandlung zugeführt, z.B. in einer SCR-Anlage entstickt. Entsprechend ist der Chlorid-Bypass- Boiler bevorzugt derart mit dem Ofen verbunden, dass aus dem Chiorid-Bypass- Boiler ausgetretenes Rauchgas wieder dem Ofen System zugeführt wird.
Besonders bevorzugt wird das aus dem Chiorid-Bypass-Boiler austretende Rauchgas als Kühlmittel zum Kühlen von Klinker verwendet, wodurch es weiter erwärmt wird. Deshalb ist der Chiorid-Bypass-Boiler besonders bevorzugt derart mit einem Klinkerkühler verbunden, dass aus dem ersten Wärmetauscher ausgetretene Rauchgase über den Klinkerkühler in den Ofen als Sekundärluft eingebla- sen werden. Dadurch kann die in dem Rauchgas nach dem Chiorid-Bypass-Boiler noch enthaltene Restwärme wieder in den Ofen eingespeist werden.
Besonders bevorzugt ist mindestens ein zweiter Wärmetauscher, z.B. ein Dampf- kessel derart mit dem ersten Wärmetauscher verbunden, dass das Fluid nacheinander in den beiden Wärmetauschern erwärmt wird. Die dem Fluid zugeführte Wärmemenge und damit die beim Entspannen des Fluid frei werdende Energie (pro Zeiteinheit) kann dadurch weiter erhöht werde. Diese Lösung der serien- schaltungsartigen Kopplung der beiden Wärmetauscher hat gegenüber einer Parallelführung zweier Fluide den Vorteil, dass nur eine Turbine benötigt wird.
Zudem ist die erreichbare Energiedichte des Fluids bei der Serienschaltung grö- ßer, als bei einer Parallelschaltung der Wärmetauscher, wodurch ein kleinerer Volumenstrom in der Turbine entspannt werden muss.
Beispielsweise kann das Fluid, z.B. Wasser bzw. Wasserdampf (wird nachfolgend nicht mehr unterschieden), in einem der beiden Wärmetauscher zunächst auf eine erste Temperatur 0Ί), z.B. größenordnungsmäßig 250°C (200°C-300°C), bei einem ersten Druck (pi) erwärmt werden. Anschließend wird dem Fluid weitere Wärme zugeführt, um es z.B. auf eine zweite Temperatur (J ), beispielsweise 400°C (300°C-500°C) bei einem zweiten Druck (p2) zu erwärmen. Bevorzugt ist der erste Druck größer als der zweite Druck, d.h. pi>p2, dann wird die Einspei- sung des Fluids in den nachgeschalteten Wärmetauscher vereinfacht. Der zweiten Wärmetauscher kann beispielsweise ein mit aus dem Rohmehlvorwärmer austretenden Rauchgasen erwärmter Dampfkessel sein.
Bevorzugt wird das Fluid, mit dem der erste bzw. zweite Wärmetauscher gespeist wird, in mindestens einem dritten Wärmetauscher vorgewärmt. Dadurch kann Wärme, die in Wärmeträgern gespeichert ist, die eine geringere Temperatur haben, als die aus dem Ofen bzw. dem Rohmehlvorwärmer austretenden Rauchgase, sinnvoll genutzt werden, d.h. die in dem Fluid gespeicherte Energie (pro Zeiteinheit) kann weiter erhöht werden. Beispielsweise kann in einem Klinkerkühler erwärmte Kühlluft, sogenannte Abluft als Wärmequelle dem dritten Wärmetauscher zugeführt werden. Ebenso können dem dritten Wärmetauscher entstickte Rauchgase zugeführt werden. Besonders bevorzugt ist der dritte Wärmetauscher zumindest zweistufig, wobei in einer der Stufen dem Fluid in entstickten Rauchgas gespeicherte Wärme und in einer anderen Stufe in Abluft des Klinkerkühlers gespeicherte Wärme zugeführt wird. Beispielsweise kann in einer ersten Stufe das Fluid von etwa 50°C (30°C - 80°C) mit der Wärme entstickte r Rauchgase auf etwa 115°C (80°C - 150°C) erwärmt werden. In einer zweiten Stufe, die räumlich von der ersten Stufe getrennt sein kann, kann das Fluid dann auf etwa 200°C (150°C - 250°C) erwärmt werden. Bei der Vorwärmung steht das Fluid bevorzugt unter einem Druck von größenordnungsmäßig etwa 20 bis 30 bar. Bei diesem Druck und Temperaturen ist Wasser, ein geeignetes Fluid, noch flüssig. Dadurch kann die Speisefluidvorwärmung einfach von der Dampfer- zeugung unterschieden werden.
Die Erwärmung des Fluids in dem dritten Wärmetauscher erfolgt bei einem zumindest in etwas konstanten Druck p3, der bevorzugt größer als die oben genannten Drücke ργ und/oder p2 ist, dadurch wird die Einspeisung des vorgewärmten Fluids in den ersten bzw. zweiten Wärmetauscher vereinfacht.
Die wichtigsten Verfahrensschritte nach der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Brennen von Rohmehl zu Klinker in einem Ofen
2. Erwärmen von Rohmehl in einem Rohmehlvorwärmer mit aus dem Ofen austretenden Rauchgasen,
3. Abzweigen eines Teils der Rauchgase aus dem Ofen, um sie an dem Rohmehlvorwärmer vorbei zu leiten.
4. Erzeugen von Dampf mit beim Verbrennungsprozess im Ofen entstehender Wärme, wobei die Wärme zum Erzeugen des Dampfes den abgezweigten Rauchgasen entzogen wird.
5. Entspannen des Dampfes mittels mindestens einer Turbine.
Natürlich kann die Vorrichtung nach der Erfindung zur Umsetzung des Verfahrens verwendet werden. Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Figur 1 zeigt: Beispiel für ein Fließschema einer Vorrichtung zum Brennen von
Klinker aus Rohmehl, und
Figur 2 zeigt: Details des Fließschemas.
Kern der Vorrichtung nach Figur 1 ist ein Drehrohrofen 10 zwischen einem Klinkerkühler 20 und einem Wärmetauscherturm 30. Der Drehrohrofen 10 hat einen von der Seite des Klinkerkühlers aus in den Drehrohrofen 10 in diesen hineinragenden Brenner (nicht dargestellt), um die zur Erzeugung von Klinker benötigte Wärme durch Verbrennung in dem Drehrohrofen 10 zu erzeugen. Ein Hauptstrom der bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase tritt wärmetauscher- turmseitig aus einem Auslass 31 aus dem Drehrohrofen 10 aus. Der Auslass ist mit dem Wärmetauscherturm 30 als Beispiel für einen Rohmehlvorwärmer verbunden. Von dieser Seite wird im Gegenzug Rohmehl in den Drehrohrofen 10 eingebracht. Der Wärmetauscherturm 30 hat hier beispielhaft 4 kaskadiert miteinander verbundene, also in Reihe geschaltete Zyklone 32, zur Vorwärmung von Rohmehl durch Wärme des Rauchgases und zur Grobentstaubung des Rauchga- ses. Zusätzlich zu dem Auslass 31 hat der Ofen einen Abzweig 91 für Rauchgase, um einen Teil der Rauchgase zur Abscheidung von Verunreinigungen abzuzweigen. Der Abzweig ist somit der Anfang einer Bypassleitung, im gezeigten Beispiel eines Chlorid-Bypasses. Der abgezweigte Rauchgasstrom wird lediglich zur besseren Unterscheidbarkeit insbesondere vom Rauchgasshauptstrom auch als Rauch- gasteilstrom oder Bypassstrom bezeichnet. Der aus dem Wärmetauscherturm 30 austretende Rauchgashauptstrom hat eine typische Temperatur von etwa 250-550°C, meist von 300 bis 500°C. Bevor das Rauchgas einem Rauchgasfilter 50 zur weiteren Entstaubung zugeführt wird, wird es auf weniger als 150°C gekühlt. Dadurch wird zum einen das zu ent- staubende Volumen (pro Zeiteinheit) drastisch reduziert und es kann kostengünstige Gewebefiltertechnik verwendet werden. Zudem kondensieren bei der Kühlung der Rauchgase auf weniger als 150°C in den Rauchgasen enthaltene Schwermetalle, wie z.B. Quecksilber oder Thaiiium an dem Staub und werden mit diesem beim Entstauben abgeschieden. Man kann den Rauchgasfilter 50 deshalb auch als Kältefalle bezeichnen. Zur Kühlung des Rauchgashaupstromes sind drei Möglichkeiten vorgesehen:
(i) Leitung des Rauchgashauptstroms zu einem Dampfkessel 100, um
Dampf zu erzeugen der in einer Turbinenanordnung 120 entspannt wird, um z.B. einen Generator G anzutreiben, (ii) Leitung des Rauchgashauptstroms zu einer Rohmehlmühle 34 zur
Trocknung und Vorwärmung des Mahlgutes und
(iii) Leitung des Rauchgashauptstroms zu einem Verdampfungskühler 36.
In den entsprechenden Leitungen sind Ventile 38 vorgesehen, um den Rauchgasstrom auf die drei Möglichkeiten zur Kühlung aufzuteilen. Im normalen Be- trieb sollte möglichst wenig, also kein oder fast kein Rauchgas mittels des Verdampfungskühlers 36 gekühlt werden, denn die dem Rauchgas im Verdampfungskühler 36 entzogene Wärme steht nicht mehr als Prozesswärme zur Verfügung. Der Verdampfungskühler hat somit bevorzugt nur die Funktion eines Notkühlers, falls der Dampfkessel 100 nicht genutzt werden kann. Auch die in dem abgezweigten Rauchgasteilstrom enthaltene Wärme wird zur Dampferzeugung genutzt: Dazu ist der Abzweig 91 mit einer Mischkammer 90 verbunden, in der der Rauchgasteilstrom mit Frischluft vermengt wird. Dabei kondensiert Chlorid an in dem Rauchgasteilstrom enthaltenen Staubpartikeln. Die eingestellte Mischtemperatur beträgt größenordnungsmäßig 400°C (etwa 350°C - 450°C) und erlaubt eine Entstaubung des Rauchgastteilstromes in einem Heißgasfilter 94. Der Auslass der Mischkammer ist folglich mit dem Einlass des Heißgasfilters 94 verbunden; dies ist durch eine Linie 92 angedeutet. Der entstaubte Rauchgasteilstrom wird dann einem Wärmetauscher 110, der nachfolgend auch als Chlorid-Bypass-Boiler 110 bezeichnet wird, zugeführt (angedeutet durch ein Verdichtersymbol und Verbindunglinie 93). In dem Chlorid-Bypass- Boiler 110 wird Wärme vom Rauchgasteilstrom auf Wasser übertragen, um
Dampf zu erzeugen, dabei wird der Rauchgasteilstrom auf etwa 230°C abgekühlt. Der Chlorid-Bypass-Boiler 110 ist mit dem Klinkerkühler 20 verbunden, insbesondere mit dem Bereich des Klinkerkühlers 20, auf den aus dem Ofen 10 fallender Klinker abgelegt wird, um den Klinker mit dem Rauchgasteilstrom zu kühlen, wo- bei der Rauchgasteilstrom erhitzt wird. Der Rauchgasteilstrom wird über den
Klinkerkühler 20 als Sekundärluft zurück in den Ofen 10 gespeist. Dadurch kann auf eine separate Rauchgasreinigung, z.B. Entstickung, für den Rauchgasteilstrom verzichtet werden. Zudem ist diese Wiedereinspeisung energetisch sinnvoll, weil die in dem Rauchgasteilstrom nach dem Verlassen des Chlorid-Bypass- Boilers 110 noch gespeicherte Wärme wieder dem Ofen zugeführt wird.
Der Rauchgashauptstrom wird entstaubt und entstickt. Dazu wird der Rauchgashauptstrom im Dampfkessel 100 auf etwa 170°C, bevorzugt auf weniger als 150°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur kondensieren in Rauchgas enthaltene Schwermetalle an dem Staub und können mit dem Staub in dem nachgeschalte- ten Rauchgasfilter 50 abgeschieden werden. Der Rauchgasfilter 50 hat somit die Funktion einer Kältefalle für die Schwermetalle. Das entstaubte Rauchgas wird einer SCR-Anlage 60 zur katalytischen Entstickung der Rauchgase zugeführt. Dafür muss es auf mindestens 230°C erwärmt werden. Deshalb wird es vom Rauchgasfilter 50 kommend zunächst einem Rekuperator 62 zugeführt, dem im Gegen- ström Rauchgas zugeführt wird, welches zuvor in der SCR-Anlage 50 entstickt wurde, so dass Wärme von dem entstickten auf das zu entstickende Rauchgas übertragen wird. Das aus dem Rekuperator austretende, zu entstickenende Rauchgas wird einem weiteren Wärmetauscher 64 zugeführt, um es weiter zu erwärmen. Die zum Erwärmen des Rauchgases notwendige Wärme wird dem weiteren Wärmetauscher 64 über ein sogenanntes Thermoöl als Wärmeträger- fluid zugeführt. Das in dieser Weise in zwei Stufen (erste Stufe: Rekuperator 62; zweite Stufe:„zweiter Wärmetauscher 64") erwärmte Rauchgas wird der SCR- Anlage 60 zugeführt und dort entstickt. Das entstickte Rauchgas erwärmt im Rekuperator 62 wie schon beschrieben die noch zu entstickenden Rauchgase und wird entsprechend abgekühlt. Anschließend wird das Rauchgas in einem weiteren Wärmetauscher 102 auf bevorzugt etwa 110°C abgekühlt und kann wie angedeutet über einen Kamin abgeführt werden. Die dem Rauchgas in dem Wärmetauscher 102 entzogene Wärme dient zur Speisewasse rvorwärmung für den Dampfkessel 100 und/oder den Chlorid- Bypass-Boiler 110.
Zudem wird mit der bevorzugt kontinuierlichen Entnahme von Klinker aus dem Drehrohrofen 10 Wärme aus dem Drehrohrofen 10 abgeführt. Dieser zunächst etwa 1450°C heiße Klinker wird in dem Klinkerkühler 20 gekühlt. Als Kühlmittel dient bevorzugt Luft, im einfachsten Fall Umgebungsluft. Der Klinkerkühler 20 ist somit ein Wärmetauscher. Ein Teil der in dem Klinkerkühler 20 erwärmten Luft wird über einen sogenannten Mittenluftabgriff 24 aus dem Klinkerkühler abgeführt. Mit in der abgeführten Luft, nachfolgend kurz Abluft genannt, gespeicherter Wärme wird nach einer Grobentstaubung durch einen Zyklon 77 in einem Wärmetauscher 80 das Thermoöl als Wärmeträgerfluid erwärmt. Die an das
Wärmeträgerfluid übertragene Wärme kann auch über weite Strecken mit nur geringen Wärmeverlusten transportiert werden, insbesondere um in dem zwei- ten Wärmetauscher 64 das zu entstickende Rauchgas auf die für die Entstickung notwendige Temperatur zu erwärmen.
Der Wärmetauscher 80 hat einen Einlass 81 für die Abluft, die im Wärmetauscher 80 zunächst über eine erste Leitung 83 geleitet wird, um das Wärmeträger- fluid, welches durch die erste Leitung 83 strömt, zu erwärmen. Nachrangig zu der ersten Leitung 83 ist eine zweite Leitung 84 angeordnet, über die die Abluft geleitet wird. In der zweiten Leitung 84 strömt ein weiteres Wärmeträgerfluid und wird durch die Abluft erwärmt. Im gezeigten Beispiel ist das weitere Wärmeträgerfluid Wasser, das als Speisewasser für den Dampfkessel 100 und/oder einen Boiler 110 vorgewärmt wird. Die Abluft verlässt den Wärmetauscher 80 über einen Auslass 82. Die Abluft wird im Wärmetauscher 80 in einem Strömungskanal geführt. Der Strömungskanal ist beispielhaft U-förmig, d.h. er hat zwei freie Schenkel 85, 86, die durch einen untenliegenden Querschenkel 87 miteinander verbunden sind. In jedem der beiden freien Schenkel 85, 86 ist je eine der beiden Leitungen 83, 84. Durch die Umlenkung der Abluft im Bereich des Querschenkels 87 sammelt sich am Boden des Querschenkels von der Abluft mitgetragener Klinkerstaub, der dort abgeschieden werden kann.
Der Auslass 82 ist mit einem weiteren Wärmetauscher verbunden, um die Temperatur in dem nachgeschalteten Rauchgasfilter 75 zu kontrollieren. Die gefilter- te Abluft wird über einen angedeuteten Kamin abgegeben.
Die Dampferzeugung erfolgt in mehreren Stufen. Das Speisewasser wird im Wesentlichen durch Kondensation von zuvor in der Turbinenanordnung 120 entspanntem Dampf gewonnen. Dazu sind verschiedene Kondensatoren 130, 140, 150 vorgesehen. Verluste werden mit bevorzugt demineralisiertem Wasser ausgeglichen. Das Speisewasser hat am Auslauf des Kondensators 150 etwa 55°C und wird von dort entnommen und mit einer Pumpe zu dem weiteren Wärmetauscher 102 gefördert. Dort wird es in einer ersten Stufe mit Wärme des entstickten Rauchgashauptstromes auf etwa 135°C (100°C-150°C) erhitzt. Dabei wird ein Teil des Speisewassers, nachdem es aus dem Wärmetauscher ausgetreten ist, rückgeführt, so dass sich am Speisewassereinlass des Wärmetauschers 102 eine Temperatur von etwa 110°C (>100°C bis 150°C) einstellt. Somit hat auch das aus dem Wärmetauscher 102 austretende Rauchgas eine Temperatur von mindestens etwa 110°C (100°C bis 150°C) und eine Kondensation von im Rauchgashauptstrom enthaltenem Wasser wird vermieden. Diese Temperatur ist bevorzugt so gering als möglich zu wählen, aber so hoch, dass auch im sich an den Wärmetauscher 102 anschließenden Kamin kein oder nur sehr wenig Kon- densat bildet.
Ein Teil des im Wärmetauscher 102 vorgewärmten Speisewassers wird unmittelbar dem Dampfkessel 100 zugeführt. Der verbleibende Teil des im Wärmetauscher 102 vorgewärmten Speisewassers wird in der zweiten Leitung 84 des Wärmetauschers 80 durch die Abluft des Klinkerkühlers weiter erwärmt, z.B. auf etwa 200°C (150°C -250°C). Dieser Teil des Speisewassers wird zum Teil ebenfalls in den Dampfkessel 100 und zum verbleibenden Teil in den Chlorid-Bypass-Boiler 110 eingespeist.
Der im Dampfkessel 100 und im Chlorid-Bypass-Boiler 110 aus dem Speisewasser erzeugte Dampf wird dann der Turbinenanordnung 120 zugeführt. Dazu hat der Dampfkessel 100 zwei Leitungssysteme 101, 102. Das erste 101 der beiden Leitungssysteme dient zur Erzeugung von Dampf unter vergleichsweise geringem Druck und vergleichsweise geringer Temperatur, z.B. etwa 200°C (150° -250°C) bei etwa 4 bar (2-6 bar). Dieses erste Leitungssystem 101 ist im Rauchgashauptstrom dem zweiten Leitungssystem 102 nachgeordnet und wird mit vom Wärme- tauscher 102 vorgewärmten Speisewasser gespeist. Das zweite Leitungssystem dient deshalb zur Erzeugung von Wasserdampf mit wesentlich höherer Temperatur, z.B. etwa 400°C (300°C oder mehr) bei z.B. etwa 15 bar (10-30 bar), bevorzugt überhitztem Dampf. Es wird mit Speisewasser, das vom Wärmetauscher 80 kommt, wie folgt gespeist: Ein erster Teil des von Wärmetauscher 80 kommenden Speisewassers wird in einem ersten Abschnitt 103 der zweiten Leitung 102 des Dampfkessels 100 erwärmt. Der andere Teil des von Wärmetauscher 80 kommenden Speisewassers wird in dem Chlorid-Bypass-Boiler 110 auf et- wa 250°C (200°C bis 300°C) bei etwa 10-30 bar erwärmt. Die beiden so erwärmten Teile des von Wärmetauscher 80 kommenden Speisewassers werden dann in einem sich an den ersten Abschnitt 103 anschließenden Abschnitt 104 der zweiten Leitung 102 des Dampfkessels 100 auf die Endtemperatur von etwa 400°C bei etwa 10-30 bar erwärmt. Vom Dampfkessel 100 führen folglich zwei Dampf- ströme zu der Turbinenanordnung, ein erster, der in der ersten Leitung 101 vom Rauchgashauptstrom erwärmt wurde und ein zweiter, der in der zweiten Leitung 102 im Zusammenwirken mit dem Chlorid-Bybass-BoilerllO erwärmt wurde. Der erste Dampfstrom hat im Vergleich zum zweiten Dampfstrom eine geringere Temperatur und einen geringeren Druck. Diese beiden Dampfströme wer- den dann in der entsprechend zweistufig ausgebildeten Turbinenanordnung 120 entspannt. Der zweite Dampf ström wird zunächst in einer ersten Turbinenstufe 121 auf etwa den Druck des ersten Dampfstroms entspannt. Die beiden Dampfströme werden anschließend gemeinsam in einer zweiten Turbinenstufe 122 entspannt. Der entspannte Dampf wird anschließend in mehreren Kon- densatoren 130, 140, 150 kondensiert. Das so gewonnene Wasser kann wieder der Speisewasse rvorwärmung durch die Wärmetauscher 102 und 80 zugeführt werden.
Bezugszeichenliste
10 Ofen, hier als Drehrohrofen
20 Klinkerkühler
24 Mittenluftabgriff
30 Wärmetauscherturm
31 Auslass für Rauchgashauptstrom
32 Zyklon
34 Rohmehlmühle
36 Verdampfungskühler
38 Ventil
50 Rauchgasfilter zur Entstaubung
60 SCR-Anlage
62 Rekuperator / Wärmetauscher
64 (zweiter) Wärmetauscher
70 Kältefalle/Kühler
75 Rauchgasfilter zur Entstaubung
77 Zyklon zu Grobstaubabscheidung
80 Wärmetauscher
81 Einlass Abluft
82 Auslass Abluft
83 erste Leitung für Wärmeträgerfluid
84 zweite Leitung für Wärmeträgerfluid
85 freier Schenkel
86 freier Schenkel
87 Querschenkel
90 Mischkammer
91 Abzweig für Rauchgasteilstrom 92 Verbindung
93 Verbindung
94 Heißgasentstaubung
100 Abhitzekessel/Dampfkessel
101 erste Leitung
102 zweite Leitung
103 erster Abschnitt der ersten Leitung
104 zweiter Abschnitt der zweiten Leitung
102 Wärmetauscher zur Speisewasse rvorwärmung
110 Boiler zur Dampfgewinnung
120 Turbinenanordnung
121 erste Turbinenstufe
122 zweite Turbinenstufe
130 Kondensator 1
140 Kondensator II
150 Kondensator III

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Klinker, zumindest aufweisend:
- mindestens einen Ofen (10) zum Brennen von Rohmehl zu Klinker mit mindestens einem Auslass (31) für Rauchgase und mit mindestens einem Abzweig (91) für Rauchgase, um einen Teil der Rauchgase zur Abscheidung von Verunreinigungen abzuzweigen,
- mindestens einen Rohmehlvorwärmer (30), der derart mit dem Auslass (31) verbunden ist, dass in den Rohmehlvorwärmer (30) aus dem Auslass (31) austretende Rauchgase eintreten, um Rohmehl zu erwärmen, und
- mindestens einen ersten Wärmetauscher (110), um mit beim Ver- brennungsprozess im Ofen (10) entstehender Wärme ein Fluid unter Druck zu setzen, um es anschließend in mindestens einer Turbine (120) zu expandieren, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Wärmetauscher (110) derart mit dem Abzweig (91) verbunden ist, dass dem Fluid Wärme des abgezweigten Teils der Rauchgase zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abzweig (91) mit mindestens einer Mischkammer (90) verbunden ist, um den abgezweigten Teil der Rauchgase mit Frischluft zu mischen.
Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischkammer (90) einen Auslass hat, der mit einer Heißgasentstau- bung verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heißgasentstaubung einen Auslass hat, der mit einem Einlass des ersten Wärmetauscher (110) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Wärmetauscher (110) derart mit dem Ofen (10) verbunden ist, dass aus dem ersten Wärmetauscher (110) ausgetretenes Rauchgas dem Ofen (10) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Wärmetauscher (110) derart mit einem Klinkerkühler (20) verbunden ist, dass aus dem ersten Wärmetauscher (110) ausgetretenes Rauchgas über den Klinkerkühler (20) in den Ofen (10) eingeblasen wird.
Verfahren zur Herstellung von Klinker, zumindest aufweisend die Schritte:
- Brennen von Rohmehl zu Klinker in einem Ofen (10)
- Erwärmen von Rohmehl in einem Rohmehlvorwärmer (30) mit aus dem Ofen (10) austretenden Rauchgasen,
- Abzweigen eines Teils der Rauchgase, um sie am den Rohmehlvorwärmer (30) vorbei zu leiten
- Erzeugen von Dampf mit beim Verbrennungsprozess im Ofen (10) entstehender Wärme,
- Entspannen des Dampfes mittels mindestens einer Turbine (120), dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärme zum Erzeugen des Dampfes den abgezweigten Rauchgasen entzogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abgezweigten Rauchgase mit Frischluft vermengt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mit der Frischluft vermengten Rauchgase entstaubt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
den entstaubten Rauchgasen die Wärme zum Erzeugen des Dampfes entzogen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abgezweigten Rauchgase dem Ofen zugeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abgezweigten Rauchgase zunächst abgekühlt und entstaubt werden, anschließend als Kühlmittel für Klinker in einem Klinkerkühler vorgewärmt werden und anschließend dem Ofen zugeführt werden.
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