WO2022200221A1 - Device and method for the thermal treatment of a mineral feedstock - Google Patents

Device and method for the thermal treatment of a mineral feedstock Download PDF

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WO2022200221A1
WO2022200221A1 PCT/EP2022/057200 EP2022057200W WO2022200221A1 WO 2022200221 A1 WO2022200221 A1 WO 2022200221A1 EP 2022057200 W EP2022057200 W EP 2022057200W WO 2022200221 A1 WO2022200221 A1 WO 2022200221A1
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calciner
calciner section
section
educt
flow
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PCT/EP2022/057200
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German (de)
French (fr)
Inventor
Eike Willms
Patrick BRUNELOT
Martin Uhde
Olaf Ontrup
Constantin KIMMIG
Jost Lemke
Original Assignee
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/02—Portland cement

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the thermal treatment of mineral starting materials, in particular for the production of cement clinker.
  • a plant for clinker production has, for example, a rotary kiln, a calciner and a preheater. While the material flow of the solids, initially a calcareous raw meal mixture and finally cement clinker, runs from the preheater via the calciner into the rotary kiln and usually then into a cooler, the gas flows in the opposite direction from the rotary kiln to the calciner and from there into the preheater. While in the rotary kiln the material flow of the clinker and the gas flow are in opposite directions, in the calciner and in the preheater the gas flow and the material flow are guided in parallel in sections and then separated in a cyclone. If the solid material is guided in cocurrent, the gas flow must also be able to carry the material without the material precipitating, sedimenting or precipitating in any other way.
  • DE 102018206 673 A1 discloses a method for producing cement clinker with an increased oxygen content.
  • the object of the invention is to provide a device and a method in which even a very coarse fuel can be burned directly in the calciner.
  • the device according to the invention is used for the thermal treatment of a mineral starting material. It is preferably a device for producing cement clinker. However, the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores. In the following, the production of cement clinker is used as an example.
  • the device includes a calciner.
  • the device usually also has a rotary kiln. This is behind the calciner with regard to the material flow (educt to product) and before the calciner with regard to the gas flow. However, the rotary kiln can also be omitted for other thermal treatments and, for example, a cooler can be connected directly to the calciner.
  • the device usually also has a preheater.
  • the preheater is in front of the calciner and regarding the gas flow behind the calciner.
  • the preheater consists, for example, of a number of DC heat exchangers connected in series with downstream separating cyclones.
  • the calciner has at least a first calciner section and a second calciner section.
  • the first calciner section is arranged vertically and the second calciner section is arranged obliquely. Oblique means that the gas flow through the second calciner section does not flow parallel to the earth's surface nor at a 90° angle to the earth's surface.
  • the second calciner section has an angle ⁇ between the horizontal and the flow direction of the second calciner section.
  • the horizontal is parallel to the surface of the earth.
  • the angle a is between 20° and 80°.
  • the first calciner section is arranged upstream of the second calciner section in terms of flow. Furthermore, the gas flow is ascending in the first calciner section and descending in the second calciner section. The direction of flow of the gas flow necessarily results from the way in which the components of the device are connected to one another. A deflection of more than 90° is arranged between the first calciner section and the second calciner section.
  • the advantage of the device according to the invention is that the second calciner section can also be used for the introduction of a solid fuel due to the oblique shape and thus not only comparatively expensive airworthy fuel can be used in the calciner.
  • the combustion takes place directly in the calciner and not just in a combustion chamber arranged on the side of the calciner. Due to the downward flow in the second calciner section, unlike in the first calciner section, only the velocity component in the z-direction is relevant for the load-bearing capacity, since the conveyance then takes place in the direction of gravity. Due to the descending shape, the carrying capacity of the gas flow for the solid educt is less affected, which is an advantage over a sloping but ascending second calciner section.
  • the first calciner section has a first hydraulic diameter d h .1 and the second calciner section has a second hydraulic diameter d h .2.
  • the second hydraulic diameter dh.2 is equal to the first hydraulic diameter dh.i multiplied by the cosine of the angle a.
  • the hydrodynamic diameter dh is four times the quotient of the flow area A transverse to the flow direction divided by the flow circumference P.
  • a characteristic length results analogously for other geometries.
  • the second hydraulic diameter d h 2
  • a solid fuel is used, this results in a solid bed within the second calciner section, which in turn means that during regular operation not the entire cross-sectional area of the second calciner section available to the gas flow, but only the cross-section reduced by the bed of solid fuel.
  • a fixed bed is to be understood as meaning all types of layers of solid material, including piles or loose layers.
  • the perimeter P is not the perimeter of the second calciner section, but rather the perimeter P through which the gas stream flows through the bed of fuel and the upper part of the second calciner section.
  • a liquid fuel for example highly viscous oil residues, its layer thickness can sometimes be negligible, so that in this case the geometry of the second calciner section can be used in sufficient approximation.
  • the device has a third calciner section.
  • the third calciner section is arranged vertically.
  • the third calciner section is located above the second calciner section.
  • the second calciner section is preferably arranged directly adjacent to the third calciner section.
  • the second calciner section has a first, second reactant feed.
  • the first second educt feed is arranged in the upper 20% of the second calciner section, ie at the inlet of the gas stream.
  • the first second educt supply feeds the educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section.
  • Educt for the calciner is, in particular, the material to be thermally treated, preheated in a preheater, for example and preferably flour for clinker production. This should also include that the first second educt feed is arranged in the first calciner section directly in front of the second calciner section.
  • the first calciner section also has at least one first reactant feed.
  • the educt is usually and preferably fed to the calciner in partial portions in order to distribute the decarbonation spatially over the entire calciner and thus also to achieve a distribution of the energy consumption over the calciner. In the case of airworthy fuels, this occurs spatially adjacent.
  • a first partial quantity of starting material is thus fed in via the first starting material feed and a second partial quantity is fed in via the first second starting material feed.
  • at least one first, third starting material feed can preferably be arranged in a third calciner section.
  • the second calciner section additionally has a second second starting material feed.
  • the second second educt feed is arranged in the central area of the second calciner section, the second second educt feed feeding educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section.
  • the starting material is supplied in a more spatially distributed manner, which also means that the energy consumption due to the decarbonation is more spatially distributed and the temperature and thus the reaction conditions are thus made more uniform.
  • the second calciner section can also have further second reactant feeds in order to achieve further equalization.
  • the reactant is preferably supplied via the first second reactant feed in a constant manner
  • the second second reactant feed is used variably in order in particular to dynamically adapt the amount of reactant supplied to the usually fluctuating amount of energy released from a substitute fuel.
  • the second second reactant feed is used variably in order in particular to dynamically adapt the amount of reactant supplied to the usually fluctuating amount of energy released from a substitute fuel.
  • the second calciner section additionally has a third, second reactant feed.
  • the third, second educt feed is arranged in the upper 20% of the second calciner section, with the third, second educt feed feeding educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section.
  • This will do that Educt fed spatially distributed, which also means that the energy consumption is spatially distributed by the decarbonation and thus the temperature and thus the reaction conditions is equalized.
  • the second calciner section can also have further second reactant feeds in order to achieve further equalization.
  • a second fuel supply for a solid fuel is arranged at the upper end of the second calciner section.
  • a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply.
  • alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass.
  • the calorific value of alternative fuels can vary greatly. Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value. Since the fractions with a lower calorific value and coarser size distribution are usually cheaper, this also results in cost optimization.
  • the lower side of the second calciner section can be designed in a stepped manner or the lower side of the second calciner section can have a forward or backward thrust grate, in which case a forward or backward thrust grate can also be designed in a stepped manner.
  • the lower side is the bottom, the area on which a solid would slide along due to gravity.
  • the upper side and the lateral sides are then the part that delimits the gas flow upwards or laterally.
  • the second calciner section has an angle a between the horizontal and the flow direction of the second calciner section, the angle a being between 30° and 70°, preferably between 35° and 60°, more preferably between 40° and 55° °, particularly preferably between 40 ° and 50 °.
  • the lower end of the second calciner section is arranged flush with the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln. More preferably, the lower end of the second calciner section is connected to the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln, in a manner that carries solids. This serves to transfer educt (or educt that has already been deacidified), which separates after the second calciner section, directly there.
  • the lower end of the second calciner section is connected via an inclined solids-carrying connection to the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln. This serves to transfer educt (or educt that has already been deacidified), which separates after the second calciner section, directly there.
  • the invention relates to a method for operating a device for the thermal treatment of a mineral starting material. It is preferably a method for operating a device for producing cement clinker.
  • the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores.
  • the production of cement clinker is used as an example.
  • the method is carried out in a device with a calciner with a vertical first calciner section and an inclined second calciner section.
  • the method is preferably carried out in a device according to the invention.
  • the first calciner section is arranged upstream of the second calciner section in terms of flow.
  • the gas flow is ascending in the first calciner section and descending in the second calciner section.
  • a gas flow is passed through the first calciner section and the second calciner section.
  • the gas stream originates from a rotary kiln.
  • the gas stream contains mainly oxygen and also the CO2 formed in the rotary kiln by combustion and the residual deacidification of the starting material (usually around 10% of the total deacidification).
  • the gas stream preferably contains less than 20% by volume nitrogen, more preferably less than 15% by volume nitrogen, preferably about 50 to 70% by volume oxygen.
  • the above values refer to dry gas, i.e. without taking water into account.
  • the incoming gas stream therefore preferably contains sufficient oxygen for the combustion of the fuels fed into the calciner.
  • the device is operated in such a way that the Froude number at each point of the second calciner section is equal to or greater than the minimum of the Froude number of the first calciner section.
  • the Froude number Frc Ai for the first calciner section CA1 is the velocity component v z of the gas flow in the vertical direction divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g times the hydraulic diameter dh .c Ai of the first calciner section CA1 .
  • the Froude number Frc A 2 for the second calciner section CA2 is the velocity component of the gas flow in the horizontal direction divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g times the hydraulic diameter d h, c A 2 of the second calciner section CA2.
  • the hydraulic diameter is four times the quotient of the area through which flow occurs transverse to the direction of flow divided by the perimeter through which flow occurs.
  • the flow rate is not a constant.
  • the flow rate is changed within the calciner by various processes. For one thing, temperature differences lead to differences. In areas with higher temperature, the gas wants to take up more space, which leads to an increase in velocity v. Likewise, the deacidification of the educt leads to the release of CO 2 , which increases the amount of substance and thus also leads to an increase in the flow rate. Furthermore, the fuel can also result in an increase in the amount of substance, for example in the water released or formed during combustion. These effects mean that the Froude number is not constant with a constant geometry within a calciner section, but varies depending on the location.
  • the Froude number in the second calciner section must be greater than everywhere the minimum of the Froude number in the first calciner section.
  • the Froude number in the second calciner section must be greater than everywhere the minimum of the Froude number in the first calciner section.
  • the calciner is particularly preferably operated with a turbulent flow.
  • the velocity profile of the flow shows only small fluctuations across the width of the flow.
  • the velocity of the gas flow shows a distribution over the width, which shows zero at the edge and a maximum in the middle.
  • the load-bearing capacity would be location-dependent, which complicates the process control.
  • the calciner is operated with an atmosphere containing less than 25% nitrogen, preferably less than 15% nitrogen, more preferably less than 10% nitrogen, particularly preferably less than 5% nitrogen.
  • the Froude number in the second calciner section is selected to be greater than 0.6, preferably greater than 0.9. Furthermore, the Froude number in the second calciner section is selected to be less than 4, preferably less than 3, more preferably less than 2, particularly preferably less than 1.5.
  • educt in the second calciner section, is supplied at at least two positions via a first, second educt feed and a second, second educt feed. This takes place at a distance from one another along the direction of flow. This achieves an equalization of the reaction and thus of the energy consumption and thus of the temperature.
  • a solid fuel is supplied and burned in the second calciner section.
  • a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply.
  • alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass.
  • the calorific value of alternative fuels can vary greatly. Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value. Since the fractions with a lower calorific value are usually cheaper, this also results in cost optimization.
  • the lower side of the second calciner section can be stepped or the lower side of the second calciner section can be conveyed by means of a forward or reverse grate, with a forward or reverse grate also being able to be stepped.
  • a solid fuel with a piece size of at least 90% of the mass of the fuel of more than 50 mm, preferably more than 70 mm, particularly preferably 100 mm, is fed into the second calciner section.
  • an airworthy fuel is supplied in the first calciner section.
  • educt is supplied in the first calciner section via a first educt feed.
  • Fuel and starting material are preferably fed in spatially adjacent to one another in order to spatially combine energy production and energy consumption with one another.
  • Fig. 1 Device for thermal treatment of a mineral starting material.
  • Fig. 2 Exemplary calciner
  • Fig. 1 is a device for the thermal treatment of a mineral starting material, for example a plant for the preparation of cement clinker.
  • the plant has a preheater 100, a calciner 110, a rotary kiln 120 and a cooler 130.
  • the material for example raw meal from limestone, is fed in at the top, runs through the system in the order mentioned and can go to the cooler 130 as clinker be removed.
  • the gas flow is directed counter to the material flow from the rotary kiln 120 into the calciner 110 and from there into the preheater 100.
  • the gas flow enters from the bottom of the rotary kiln 120 and flows upwards.
  • the calciner 110 has at least one cyclone separator, not shown in the exemplary embodiment, at the upper end.
  • Figure 2 shows a first calciner section 10 into which the gas stream enters from below.
  • the gas stream is deflected at the top, by 135° in the example shown, and enters the descending second calciner section 20 from above. After a further deflection, the gas stream then enters the third calciner section 30 and from there reaches a cyclone separator (not shown).
  • a fuel capable of flying is supplied in each case, and in the case of the second fuel supply 22 in the second calciner section 20, a solid fuel, preferably a substitute fuel.
  • Educt from the preheater 100 is supplied in each case via the first, first educt feed 12 , the first, second educt feed 24 and the first, third educt feed 34 .
  • fuel and starting material are introduced spatially adjacent to one another, with the result that the energy generated by the combustion of the fuel is used for the thermal treatment of the starting material, for example deacidification, which means that an almost identical temperature can be achieved in the calciner.
  • first calciner section 12 first fuel feed 14 first first educt feed

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Abstract

The present invention relates to a device for the thermal treatment of a mineral feedstock, wherein the device comprises a calciner (110), the calciner (110) has at least a first calciner section (10) and a second calciner section (20), the first calciner section (10) is disposed perpendicularly, the second calciner section (20) is disposed obliquely, the second calciner section (20) is at an angle α between the horizontal and the direction of flow in the second calciner section (20), said angle α being between 20° and 80°, and wherein the first calciner section (10) has a first hydraulic diameter dh,1, the second calciner section (20) has a second hydraulic diameter dh,2, and the second hydraulic diameter dh,2 is smaller than or equal to the first hydraulic diameter dh,1 multiplied by the sine of angle α .

Description

Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts Device and method for the thermal treatment of a mineral starting material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Behandlung von mineralischen Edukten, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker. The invention relates to a device and a method for the thermal treatment of mineral starting materials, in particular for the production of cement clinker.
Eine Anlage zu Klinkerherstellung weist beispielsweise einen Drehrohrofen, einen Calcinator und einen Vorwärmer auf. Während der Materialstrom des Feststoffes, am Anfang kalkhaltige Rohmehlmischung am Ende Zementklinker, vom Vorwärmer über den Calcinator in den Drehrohrofen und meist anschließend in einen Kühler verläuft, strömt das Gas entgegengesetzt vom Drehrohrofen zum Calcinator und von dort in den Vorwärmer. Während im Drehrohrofen dem Materialstrom des Klinkers und der Gasstrom gegenläufig sind, werden im Calcinator und im Vorwärmer der Gasstrom und der Materialstrom jeweils streckenweise im Gleichstrom geführt und anschließend in einem Zyklon getrennt. Wird das feste Material im Gleichstrom geführt, muss der Gasstrom in der Lage sein, das Material auch zu tragen, ohne dass das Material ausfällt, sedimentiert oder sich in anderer Art niederschlägt. A plant for clinker production has, for example, a rotary kiln, a calciner and a preheater. While the material flow of the solids, initially a calcareous raw meal mixture and finally cement clinker, runs from the preheater via the calciner into the rotary kiln and usually then into a cooler, the gas flows in the opposite direction from the rotary kiln to the calciner and from there into the preheater. While in the rotary kiln the material flow of the clinker and the gas flow are in opposite directions, in the calciner and in the preheater the gas flow and the material flow are guided in parallel in sections and then separated in a cyclone. If the solid material is guided in cocurrent, the gas flow must also be able to carry the material without the material precipitating, sedimenting or precipitating in any other way.
Im Calcinator wird auf der einen Seite durch die Verbrennung von Brennstoff Energie in Form von Wärme erzeugt, die auf der anderen Seite durch die endotherme Entsäuerungsreaktion des Edukts, also unter Abgabe von CO2, verbraucht wird. Es ist daher zielführend Brennstoff und Edukt ortsnah zueinander in den Calcinator einzubringen, wodurch auch Bereiche mit erhöhten Temperaturen vermieden werden. In the calciner, on the one hand, energy is generated in the form of heat by burning fuel, which on the other hand is consumed by the endothermic deacidification reaction of the starting material, ie with the release of CO 2 . It is therefore expedient to bring fuel and educt close to each other in the calciner, which also avoids areas with elevated temperatures.
Als Brennstoff werden üblicherweise flugfähige Brennstoffe, beispielsweise Kohlenstaub, eingesetzt. Es wird jedoch zunehmend wichtig, Ersatzbrennstoffe einzusetzen beziehungsweise deren Anteil zu erhöhen, um beispielsweise die CC -Bilanz des Gesamtprozesses zu optimieren und auch um kostengünstigere Brennstoffe einsetzen zu können. Hierdurch ist auch eine verbesserte Einbindung der Zementindustrie in die Kreislaufwirtschaft erzielbar. Diese sind jedoch aufgrund ihrer Größenverteilung nicht in allen Fällen flugfähig, beziehungsweise der Aufwand für die Zerkleinerung zur Herstellung der Flugfähigkeit übersteigt das wirtschaftlich sinnvolle Maß. Um auch die nicht flugfähigen Ersatzbrennstoffe einsetzen zu können, werden derzeit entsprechende Brennkammern seitlich an den Calcinator angesetzt. Ist die Brennkammer beispielsweise seitlich am Calcinator angeordnet ohne dass dort auch Edukt aufgegeben wird, so sind der Ort der Energieerzeugung durch Verbrennung und der Ort des Energieverbrauchs durch Entsäuerung räumlich getrennt. Usually airworthy fuels, for example pulverized coal, are used as the fuel. However, it is becoming increasingly important to use substitute fuels or to increase their proportion, for example in order to optimize the CC balance of the overall process and also to be able to use cheaper fuels. This also makes it possible to improve the integration of the cement industry into the circular economy. However, due to their size distribution, these are not always airworthy, or the cost of crushing them to make them airworthy exceeds what is economically reasonable. In order to be able to use alternative fuels that are not airworthy, appropriate Combustion chambers attached to the side of the calciner. If the combustion chamber is arranged on the side of the calciner, for example, without educt also being fed in there, then the place where energy is generated by combustion and the place where energy is consumed by deacidification are spatially separated.
Aus der DE 102018206 673 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt. DE 102018206 673 A1 discloses a method for producing cement clinker with an increased oxygen content.
Aus der DE 10 2018 206 674 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt. Another method for producing cement clinker with an increased oxygen content is known from DE 10 2018 206 674 A1.
Aus der DE 37 35 825 A1 ist eine Vorrichtung zum Kalzinieren von pulverförmigen Materialien bekannt. DE 37 35 825 A1 discloses a device for calcining powdery materials.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem auch ein sehr grober Brennstoff direkt im Calcinator verbrannt werden kann. The object of the invention is to provide a device and a method in which even a very coarse fuel can be burned directly in the calciner.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung 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. This object is achieved by the device having the features specified in claim 1 and by the method having the features specified in claim 10 . Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawings.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts. Bevorzugt handelt es sich um eine Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker. Es kann die Vorrichtung aber auch für die thermische Behandlung von Tonen oder beispielsweise von Lithium-Erzen genutzt werden. Im Folgenden wird die Herstellung von Zementklinker als Beispiel verwendet. Die Vorrichtung einen Calcinator auf. Üblicherweise weist die Vorrichtung weiter einen Drehofen auf. Dieser liegt bezüglich des Materialstroms (Edukt zu Produkt) hinter dem Calcinator und bezüglich des Gasstromes vor dem Calcinator. Der Drehofen kann aber auch bei anderen thermischen Behandlungen entfallen und sich beispielsweise ein Kühler direkt an den Calcinator anschließen. Üblicherweise weist die Vorrichtung weiter einen Vorwärmer auf. Der Vorwärmer liegt bezüglich des Materialstroms (Edukt zu Produkt) vor dem Calcinator und bezüglich des Gasstromes hinter dem Calcinator. Der Vorwärmer besteht beispielsweise aus einigen in Reihe geschalteten Gleichstromwärmetauschern mit nachgelagerten Abscheidezyklonen. Der Calcinator weist wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt und einen zweiten Calcinatorabschnitt auf. Der erste Calcinatorabschnitt ist senkrecht angeordnet und der zweite Calcinatorabschnitt ist schräg angeordnet. Schräg bedeutet, dass der Gasstrom durch den zweiten Calcinatorabschnitt nicht parallel zur Erdoberfläche noch im 90 ° Winkel zur Erdoberfläche strömt. Der zweite Calcinatorabschnitt weist einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts auf. Die Horizontale ist parallel zur Erdoberfläche. Der Winkel a liegt zwischen 20 ° und 80 °. The device according to the invention is used for the thermal treatment of a mineral starting material. It is preferably a device for producing cement clinker. However, the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores. In the following, the production of cement clinker is used as an example. The device includes a calciner. The device usually also has a rotary kiln. This is behind the calciner with regard to the material flow (educt to product) and before the calciner with regard to the gas flow. However, the rotary kiln can also be omitted for other thermal treatments and, for example, a cooler can be connected directly to the calciner. The device usually also has a preheater. With regard to the material flow (educt to product), the preheater is in front of the calciner and regarding the gas flow behind the calciner. The preheater consists, for example, of a number of DC heat exchangers connected in series with downstream separating cyclones. The calciner has at least a first calciner section and a second calciner section. The first calciner section is arranged vertically and the second calciner section is arranged obliquely. Oblique means that the gas flow through the second calciner section does not flow parallel to the earth's surface nor at a 90° angle to the earth's surface. The second calciner section has an angle α between the horizontal and the flow direction of the second calciner section. The horizontal is parallel to the surface of the earth. The angle a is between 20° and 80°.
Erfindungsgemäß ist der erste Calcinatorabschnitt strömungstechnisch vor dem zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet. Weiter ist der Gasstrom im ersten Calcinatorabschnitt aufsteigend und im zweiten Calcinatorabschnitt absteigend. Die Strömungsrichtung des Gasstromes ergibt sich zwingend aus der Art, in der die Bauteile der Vorrichtung miteinander verbunden sind. Zwischen dem ersten Calcinatorabschnitt und dem zweiten Calcinatorabschnitt ist eine Umlenkung von mehr als 90 ° angeordnet. According to the invention, the first calciner section is arranged upstream of the second calciner section in terms of flow. Furthermore, the gas flow is ascending in the first calciner section and descending in the second calciner section. The direction of flow of the gas flow necessarily results from the way in which the components of the device are connected to one another. A deflection of more than 90° is arranged between the first calciner section and the second calciner section.
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass der zweite Calcinatorabschnitt aufgrund der schrägen Form auch für die Einbringung eines festen Brennstoffes verwendet werden kann und somit nicht ausschließlich vergleichsweise teure flugfähige Brennstoff im Calcinator eingesetzt werden können. Gleichzeitig erfolgt die Verbrennung direkt im Calcinator und nicht nur in einer seitlich am Calcinator angeordneten Brennkammer. Durch die abwärts gerichtete Strömung im zweiten Calcinatorabschnitt ist nicht wie im ersten Calcinatorabschnitt nur die Geschwindigkeitskomponente in z- Richtung relevant für die Tragfähigkeit, da die Förderung dann in Richtung der Schwerkraft erfolgt. Durch die absteigende Form wird die Tragfähigkeit des Gasstromes für das feste Edukt weniger beeinflusst, was ein Vorteil gegenüber einem schrägen, aber ansteigenden zweiten Calcinatorabschnitt ist. Hierdurch wird verhindert, dass sich das Edukt beispielsweise auf einem festen Brennstoff absetzt Somit ist eine Umlenkung um mehr als 90 ° positiv, da diese den Effekt hat, dass die Tragfähigkeit im absteigenden zweiten Calcinatorabschnitt nicht kritisch ist. Gleichzeitig wird durch die gleiche Förderrichtung eines Brennstoffes im zweiten Calcinatorabschnitts und des Gasstromes auch erreicht, dass eine einfachere örtliche Verknüpfung zwischen der Erzeugung der Energie durch Verbrennung und des Verbrauchs der Energie durch die thermische Behandlung des Edukts, beispielsweise der Entsäuerung unter CCte-Abgabe, erreicht wird. The advantage of the device according to the invention is that the second calciner section can also be used for the introduction of a solid fuel due to the oblique shape and thus not only comparatively expensive airworthy fuel can be used in the calciner. At the same time, the combustion takes place directly in the calciner and not just in a combustion chamber arranged on the side of the calciner. Due to the downward flow in the second calciner section, unlike in the first calciner section, only the velocity component in the z-direction is relevant for the load-bearing capacity, since the conveyance then takes place in the direction of gravity. Due to the descending shape, the carrying capacity of the gas flow for the solid educt is less affected, which is an advantage over a sloping but ascending second calciner section. This prevents the educt from settling on a solid fuel, for example. A deflection of more than 90° is positive, since this has the effect that the carrying capacity in the descending second calciner section is not critical. At the same time, a fuel in the second calciner section and the gas stream are conveyed in the same direction also achieved that a simpler local link between the generation of energy by combustion and the consumption of energy by the thermal treatment of the starting material, for example the deacidification under CCte delivery, is achieved.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Calcinatorabschnitt einen ersten hydraulischen Durchmesser dh.i auf und der zweite Calcinatorabschnitt weist einen zweiten hydraulischen Durchmesser dh,2 auf. Der zweite hydraulische Durchmesser dh,2 ist gleich dem ersten hydraulischen Durchmesser dh.i multipliziert mit dem Cosinus des Winkels a.
Figure imgf000006_0001
In a further embodiment of the invention, the first calciner section has a first hydraulic diameter d h .1 and the second calciner section has a second hydraulic diameter d h .2. The second hydraulic diameter dh.2 is equal to the first hydraulic diameter dh.i multiplied by the cosine of the angle a.
Figure imgf000006_0001
Der hydrodynamische Durchmesser dh ist das Vierfache des Quotienten aus der durchströmten Fläche A quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang P.
Figure imgf000006_0002
The hydrodynamic diameter dh is four times the quotient of the flow area A transverse to the flow direction divided by the flow circumference P.
Figure imgf000006_0002
Betrachtet man einen rohrförmigen vollständig von Gas durchströmten Körper, beispielsweise einen rohrförmigen ersten Calcinatorabschnitt mit dem Radius r, so ist die durchströmte Fläche AR0hr gleich dem kreisförmigen Querschnitt AR0hr = tt-r2 und der durchströmte Umfang PR0hr gleich dem Kreisumfang PR0hr = 2·ttt. Somit ist der hydrodynamische Durchmesser eines Rohres dh.Rohr = 2 r und damit der Durchmesser des Rohres. Für andere Geometrien ergibt sich analog eine charakteristische Länge. If one considers a tubular body through which gas flows completely, for example a tubular first calciner section with the radius r, the area A R0h r through which flows is equal to the circular cross-section A R0h r = tt-r 2 and the circumference P R0h r through which flow is equal to the circumference of a circle P R0h r = 2 ttt. Thus the hydrodynamic diameter of a tube is d hR o h r = 2 r and thus the diameter of the tube. A characteristic length results analogously for other geometries.
Bei der Betrachtung des zweiten hydraulischen Durchmesser dh,2 ist darauf zu achten, dass bei der vorgesehenen Verwendung eines festen Brennstoffes dieser ein festes Bett innerhalb des zweiten Calcinatorabschnitts ergibt, was wiederrum dazu führt, dass bei regulärem Betrieb nicht die gesamte Querschnittsfläche des zweiten Calcinatorabschnitts dem Gasstrom zur Verfügung steht, sondern nur der um das Bett des festen Brennstoffs verminderte Querschnitt. Unter festen Bett sind im Sinne der Erfindung alle Arten von Schichten aus festem Material zu verstehen, umfassend Haufwerk oder Schüttschichten. Ebenso ist der durchströmte Umfang P nicht der Umfang des zweiten Calcinatorabschnitts, sondern der durch das Bett des Brennstoffes und den oberen Teil des zweiten Calcinatorabschnitts vom Gasstrom durchströmte Umfang P. Wird jedoch ein flüssiger Brennstoff verwendet, beispielsweise hochviskose Ölrückstände, so kann dessen Schichtdicke unter Umständen vernachlässigbar sein, sodass in diesem Fall auf die Geometrie des zweiten Calcinatorabschnitts in ausreichender Näherung herangezogen werden kann. When considering the second hydraulic diameter d h ,2, it should be noted that if a solid fuel is used, this results in a solid bed within the second calciner section, which in turn means that during regular operation not the entire cross-sectional area of the second calciner section available to the gas flow, but only the cross-section reduced by the bed of solid fuel. For the purposes of the invention, a fixed bed is to be understood as meaning all types of layers of solid material, including piles or loose layers. Likewise, the perimeter P is not the perimeter of the second calciner section, but rather the perimeter P through which the gas stream flows through the bed of fuel and the upper part of the second calciner section. However, if a liquid fuel is used, for example highly viscous oil residues, its layer thickness can sometimes be negligible, so that in this case the geometry of the second calciner section can be used in sufficient approximation.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen dritten Calcinatorabschnitt auf. Der dritte Calcinatorabschnitt ist senkrecht angeordnet. Der dritte Calcinatorabschnitt ist oberhalb des zweiten Calcinatorabschnittes angeordnet. Bevorzugt ist der zweite Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den dritten Calcinatorabschnitt angeordnet. In a further embodiment of the invention, the device has a third calciner section. The third calciner section is arranged vertically. The third calciner section is located above the second calciner section. The second calciner section is preferably arranged directly adjacent to the third calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Calcinatorabschnitt eine erste zweite Eduktzuführung auf. Die erste zweite Eduktzuführung ist in den oberen 20 % des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet ist, also am Eintritt des Gasstromes. Die erste zweite Eduktzuführung führt das Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zu. Edukt für den Calcinator ist insbesondere das in einem Vorwärmer vorgewärmte thermisch zu behandelnde Material, beispielsweise und vorzugsweise ein Mehl zur Klinkerherstellung. Dieses soll auch umfassen, dass die erste zweite Eduktzuführung im ersten Calcinatorabschnitt unmittelbar vor dem zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet ist. In a further embodiment of the invention, the second calciner section has a first, second reactant feed. The first second educt feed is arranged in the upper 20% of the second calciner section, ie at the inlet of the gas stream. The first second educt supply feeds the educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section. Educt for the calciner is, in particular, the material to be thermally treated, preheated in a preheater, for example and preferably flour for clinker production. This should also include that the first second educt feed is arranged in the first calciner section directly in front of the second calciner section.
Üblicherweise weist auch der erste Calcinatorabschnitt wenigstes eine erste erste Eduktzuführung auf. Das Edukt wird dem Calcinator üblicherweise und bevorzugt somit in Teilportionen zugeführt, um eine räumliche Verteilung der Decarbonatisierung über den gesamten Calcinator zu verteilen und so auch eine Verteilung des Energieverbrauchs über den Calcinator zu erzielen. Bei flugfähigen Brennstoffen erfolgt dieses räumlich benachbart. Somit wird über die erste erste Eduktzuführung eine erste Teilmenge Edukt zugeführt und über die erste zweite Eduktzuführung eine zweite Teilmenge. Entsprechend kann in einem dritten Calcinatorabschnitt vorzugsweise wenigstens eine erste dritte Eduktzuführung angeordnet sein. Usually, the first calciner section also has at least one first reactant feed. The educt is usually and preferably fed to the calciner in partial portions in order to distribute the decarbonation spatially over the entire calciner and thus also to achieve a distribution of the energy consumption over the calciner. In the case of airworthy fuels, this occurs spatially adjacent. A first partial quantity of starting material is thus fed in via the first starting material feed and a second partial quantity is fed in via the first second starting material feed. Correspondingly, at least one first, third starting material feed can preferably be arranged in a third calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Calcinatorabschnitt zusätzlich eine zweite zweite Eduktzuführung auf. Die zweite zweite Eduktzuführung ist im mittleren Bereich des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet, wobei die zweite zweite Eduktzuführung Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zuführt. Hierdurch wird das Edukt räumlich verteilter zugeführt, was auch dazu führt, dass der Energieverbrauch durch die Decarbonatisierung räumlich verteilter erfolgt und somit eine Vergleichmäßigung der Temperatur und damit der Reaktionsbedingungen erfolgt. Selbstverständlich kann der zweite Calcinatorabschnitt auch weitere zweite Eduktzuführungen aufweisen, um eine weitere Vergleichmäßigung zu erreichen. Bevorzugt erfolgt die Zuführung des Edukts über die erste zweite Eduktzuführung in konstanter Weise, die zweite zweite Eduktzuführung wird variabel verwendet, um insbesondere die zugeführte Menge an Edukt an die üblicherweise schwankende freigesetzte Energiemenge eines Ersatzbrennstoffes dynamisch anzupassen. Hierzu würde bei einem Ersatzbrennstoff mit geringerem Brennwert weniger Edukt über die zweite zweite Eduktzuführung zugeführt werden und bei einem Ersatzbrennstoff mit höherem Brennwert mehr Edukt über die zweite zweite Eduktzuführung zugeführt werden. In a further embodiment of the invention, the second calciner section additionally has a second second starting material feed. The second second educt feed is arranged in the central area of the second calciner section, the second second educt feed feeding educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section. As a result, the starting material is supplied in a more spatially distributed manner, which also means that the energy consumption due to the decarbonation is more spatially distributed and the temperature and thus the reaction conditions are thus made more uniform. Of course, the second calciner section can also have further second reactant feeds in order to achieve further equalization. The reactant is preferably supplied via the first second reactant feed in a constant manner, the second second reactant feed is used variably in order in particular to dynamically adapt the amount of reactant supplied to the usually fluctuating amount of energy released from a substitute fuel. For this purpose, in the case of a substitute fuel with a lower calorific value, less educt would be fed in via the second second educt feed and in the case of a substitute fuel with a higher calorific value, more educt would be fed in via the second second educt feed.
Oben ist im Sinne der Erfindung im Sinne der Höhe relativ zur Schwerkraft zu verstehen. Oben ist also der weiter vom Erdmittelpunkt entfernte Bereich, von oben bedeutet somit in Richtung der Schwerkraft von oben nach unten. Entsprechend sind die oberen 10 % als der Anteil vom in Richtung der Schwerkraft höchst gelegenem Punkt aus zu betrachten. For the purposes of the invention, above is to be understood in the sense of height relative to gravity. So above is the area that is further away from the center of the earth, so from above means in the direction of gravity from top to bottom. Accordingly, the top 10% is to be considered as the proportion from the highest point in the direction of gravity.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Calcinatorabschnitt zusätzlich eine dritte zweite Eduktzuführung auf. Die dritte zweite Eduktzuführung ist in den oberen 20 % des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet, wobei die dritte zweite Eduktzuführung Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts zuführt. Hierdurch wird das Edukt räumlich verteilter zugeführt, was auch dazu führt, dass der Energieverbrauch durch die Decarbonatisierung räumlich verteilter erfolgt und somit eine Vergleichmäßigung der Temperatur und damit der Reaktionsbedingungen erfolgt. Selbstverständlich kann der zweite Calcinatorabschnitt auch weitere zweite Eduktzuführungen aufweisen, um eine weitere Vergleichmäßigung zu erreichen. In a further embodiment of the invention, the second calciner section additionally has a third, second reactant feed. The third, second educt feed is arranged in the upper 20% of the second calciner section, with the third, second educt feed feeding educt from above into the gas flow of the second calciner section or laterally into the gas flow of the second calciner section. This will do that Educt fed spatially distributed, which also means that the energy consumption is spatially distributed by the decarbonation and thus the temperature and thus the reaction conditions is equalized. Of course, the second calciner section can also have further second reactant feeds in order to achieve further equalization.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist am oberen Ende des zweiten Calcinatorabschnitts eine zweite Brennstoffzufuhr für einen festen Brennstoff angeordnet. Beispielsweise und bevorzugt kann ein Ersatzbrennstoff über die zweite Brennstoffzufuhr zugeführt werden. Beispiele für Ersatzbrennstoffe sind Abfälle aus Haushalten, Industrie oder Gewerbe, Altreifen, Klärschlamm und Biomasse. Der Heizwert von Ersatzbrennstoffen kann sehr unterschiedlich sein. Ersatzbrennstoffe können daher auch als Mischung unterschiedlicher Fraktionen eingebracht werden, um einen gewissen Brennwert zu erreichen. Da die Fraktionen mit einem geringeren Brennwert und gröberer Größenverteilung meist günstiger sind, wird hierdurch auch eine Kostenoptimierung erreicht. Durch die Schrägung des zweiten Calcinatorabschnittes ist es möglich, somit auch nicht flugfähige Ersatzbrennstoff direkt in einem Calcinator in unmittelbarer Nähe zur chemischen Reaktion des Edukts zum Produkt zu verbrennen und die Energie damit ortsnah zu deren Umsetzung bereit zu stellen. Um bestimmte Ersatzbrennstoffe besser verbrennen zu können, kann die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts stufenförmig ausgebildet sein oder die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts kann einen Vor- oder Rückschubrost aufweisen, wobei auch ein Vor- oder Rückschubrost stufenförmig ausgebildet sein kann. Die untere Seite ist im Sinne der Erfindung der Boden, der Bereich, auf dem ein Feststoff durch die Schwerkraft entlangrutschen würde. Analog sind die obere Seite und die seitlichen Seiten dann der Teil, der den Gasstrom nach oben beziehungsweise seitlich begrenzt. In a further embodiment of the invention, a second fuel supply for a solid fuel is arranged at the upper end of the second calciner section. For example and preferably, a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply. Examples of alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass. The calorific value of alternative fuels can vary greatly. Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value. Since the fractions with a lower calorific value and coarser size distribution are usually cheaper, this also results in cost optimization. Due to the slanting of the second calciner section, it is also possible to burn refuse-derived fuel that is not airworthy directly in a calciner in the immediate vicinity of the chemical reaction of the educt to the product and thus to provide the energy locally for its conversion. In order to be able to burn certain refuse-derived fuels better, the lower side of the second calciner section can be designed in a stepped manner or the lower side of the second calciner section can have a forward or backward thrust grate, in which case a forward or backward thrust grate can also be designed in a stepped manner. In the context of the invention, the lower side is the bottom, the area on which a solid would slide along due to gravity. Analogously, the upper side and the lateral sides are then the part that delimits the gas flow upwards or laterally.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Calcinatorabschnitt einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts auf, wobei der Winkel a zwischen 30 ° und 70 °, bevorzugt zwischen 35 ° und 60 °, weiter bevorzugt zwischen 40 ° und 55 °, besonders bevorzugt zwischen 40 ° und 50 °, liegt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das untere Ende des zweiten Calcinatorabschnitts fluchend über dem Materialeintrag der auf den Calcinator folgenden Verarbeitungsstufe, beispielsweise des Drehrohrofens, angeordnet. Weiter bevorzugt ist das untere Ende des zweiten Calcinatorabschnitts feststoffführend mit dem Materialeintrag der auf den Calcinator folgenden Verarbeitungsstufe, beispielsweise des Drehrohrofens, verbunden. Dieses dient dazu, Edukt (oder bereits entsäuertes Edukt), welches nach dem zweiten Calcinatorabschnitt sich abscheidet, direkt dorthin überführt werden kann. In a further embodiment of the invention, the second calciner section has an angle a between the horizontal and the flow direction of the second calciner section, the angle a being between 30° and 70°, preferably between 35° and 60°, more preferably between 40° and 55° °, particularly preferably between 40 ° and 50 °. In a further embodiment of the invention, the lower end of the second calciner section is arranged flush with the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln. More preferably, the lower end of the second calciner section is connected to the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln, in a manner that carries solids. This serves to transfer educt (or educt that has already been deacidified), which separates after the second calciner section, directly there.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das untere Ende des zweiten Calcinatorabschnitts über eine schräge feststoffführende Verbindung mit dem Materialeintrag der auf den Calcinator folgenden Verarbeitungsstufe, beispielsweise des Drehrohrofens, verbunden. Dieses dient dazu, Edukt (oder bereits entsäuertes Edukt), welches nach dem zweiten Calcinatorabschnitt sich abscheidet, direkt dorthin überführt werden kann. In a further embodiment of the invention, the lower end of the second calciner section is connected via an inclined solids-carrying connection to the material input of the processing stage following the calciner, for example the rotary kiln. This serves to transfer educt (or educt that has already been deacidified), which separates after the second calciner section, directly there.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts. Bevorzugt handelt es sich um ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker. Es kann die Vorrichtung aber auch für die thermische Behandlung von Tonen oder beispielsweise von Lithium-Erzen genutzt werden. Im Folgenden wird die Herstellung von Zementklinker als Beispiel verwendet. Das Verfahren wird in einer Vorrichtung mit einem Calcinator mit einem senkrechten ersten Calcinatorabschnitt und einem schrägen zweiten Calcinatorabschnitt durchgeführt. Vorzugsweise wird das Verfahren in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt. Der erste Calcinatorabschnitt ist strömungstechnisch vor dem zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet. Der Gasstrom ist im ersten Calcinatorabschnitt aufsteigend und im zweiten Calcinatorabschnitt absteigend. Während des Betreibens wird ein Gasstrom durch den ersten Calcinatorabschnitt und den zweiten Calcinatorabschnitt geführt. Beispielsweise und bevorzug stammt der Gasstrom aus einem Drehrohrofen. Beispielsweise und bevorzugt enthält der Gasstrom hauptsächlich Sauerstoff und dazu das im Drehrohrofen durch Verbrennung und die Restentsäuerung des Edukts (üblicher weise um die 10 % der gesamten Entsäuerung) entstandenen CO2. Bevorzugt enthält der Gasstrom weniger als 20 Vol.-% Stickstoff, besonders bevorzugt weniger als 15 Vol.-% Stickstoff, bevorzugt etwa 50 bis 70 Vol.-% Sauerstoff. Die vorgenannten Werte beziehen sich auf trockenes Gas, also ohne Berücksichtigung des Wassers. Bevorzugt enthält damit der eintretende Gasstrom ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung der in den Calcinator zugeführten Brennstoffe. Die Vorrichtung wird erfindungsgemäß so betrieben, dass die Froude-Zahl an jeder Stelle des zweiten Calcinatorabschnitts gleich oder größer ist als das Minimum der Froude-Zahl des ersten Calcinatorabschnittes. Die Froude-Zahl FrcAi für den ersten Calcinatorabschnitt CA1 ist die Geschwindigkeitskomponente vz des Gasstroms in vertikaler Richtung dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser dh.cAi des ersten Calcinatorabschnitts CA1 .
Figure imgf000011_0001
In a further aspect, the invention relates to a method for operating a device for the thermal treatment of a mineral starting material. It is preferably a method for operating a device for producing cement clinker. However, the device can also be used for the thermal treatment of clays or, for example, lithium ores. In the following, the production of cement clinker is used as an example. The method is carried out in a device with a calciner with a vertical first calciner section and an inclined second calciner section. The method is preferably carried out in a device according to the invention. The first calciner section is arranged upstream of the second calciner section in terms of flow. The gas flow is ascending in the first calciner section and descending in the second calciner section. During operation, a gas flow is passed through the first calciner section and the second calciner section. For example and preferably, the gas stream originates from a rotary kiln. For example and preferably, the gas stream contains mainly oxygen and also the CO2 formed in the rotary kiln by combustion and the residual deacidification of the starting material (usually around 10% of the total deacidification). The gas stream preferably contains less than 20% by volume nitrogen, more preferably less than 15% by volume nitrogen, preferably about 50 to 70% by volume oxygen. The above values refer to dry gas, i.e. without taking water into account. The incoming gas stream therefore preferably contains sufficient oxygen for the combustion of the fuels fed into the calciner. According to the invention, the device is operated in such a way that the Froude number at each point of the second calciner section is equal to or greater than the minimum of the Froude number of the first calciner section. The Froude number Frc Ai for the first calciner section CA1 is the velocity component v z of the gas flow in the vertical direction divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g times the hydraulic diameter dh .c Ai of the first calciner section CA1 .
Figure imgf000011_0001
Da im senkrechten ersten Calcinatorabschnitt die Gasströmung nur senkrecht verläuft, ist somit in z-Richtung die Geschwindigkeitskomponente vz des Gasstroms in vertikalerSince the gas flow runs only vertically in the vertical first calciner section, the velocity component v z of the gas flow is therefore vertical in the z-direction
Richtung gleich der Strömungsgeschwindigkeit v des Gasstroms vz = v. Somit ergibt sich:
Figure imgf000011_0002
Direction equal to the flow velocity v of the gas stream v z = v. This results in:
Figure imgf000011_0002
Die Froude-Zahl FrcA2 für den zweiten Calcinatorabschnitt CA2 ist die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in horizontaler Richtung dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser dh,cA2 des zweiten Calcinatorabschnitts CA2.
Figure imgf000011_0003
The Froude number Frc A 2 for the second calciner section CA2 is the velocity component of the gas flow in the horizontal direction divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g times the hydraulic diameter d h, c A 2 of the second calciner section CA2.
Figure imgf000011_0003
Der hydraulische Durchmesser ist das vierfache des Quotienten aus dem durchströmten Fläche quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang ist.
Figure imgf000011_0004
The hydraulic diameter is four times the quotient of the area through which flow occurs transverse to the direction of flow divided by the perimeter through which flow occurs.
Figure imgf000011_0004
Während im senkrechten ersten Calcinatorabschnitt die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung vz gleich der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes v ist, ist im schrägen zweiten Calcinatorabschnitt der Winkel a zu berücksichtigen. Die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in horizontaler Richtung Vh ist hier die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes v multipliziert mit dem Cosinus des Winkels a. vh = v cos(a ) While the velocity component of the gas flow in the vertical direction v z is equal to the flow velocity of the gas flow v in the vertical first calciner section, the angle a must be taken into account in the inclined second calciner section. The velocity component of the gas flow in horizontal Direction V h is the flow rate of the gas stream v multiplied by the cosine of the angle a. v h = v cos(a )
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit keine Konstante ist. Die Strömungsgeschwindigkeit wird innerhalb des Calcinators durch verschiedene Prozessen verändert. Zum einen führen Temperaturunterschiede zu Unterschieden. In Bereichen mit höherer Temperatur möchte das Gas einen größeren Raum einnehmen, was zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit v führt. Ebenso führt die Entsäuerung des Edukts zu einer Abgabe von CO2, was die Stoffmenge erhöht und somit auch zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit führt. Weiter kann auch aus dem Brennstoff eine Erhöhung der Stoffmenge resultieren, beispielsweise auf freigesetztem oder bei der Verbrennung entstehendem Wasser. Diese Effekte führen dazu, dass die Froude-Zahl bei einer konstanten Geometrie innerhalb eines Calcinatorabschnitts nicht konstant ist, sondern ortsabhängig verschieden ist. However, it should be noted that the flow rate is not a constant. The flow rate is changed within the calciner by various processes. For one thing, temperature differences lead to differences. In areas with higher temperature, the gas wants to take up more space, which leads to an increase in velocity v. Likewise, the deacidification of the educt leads to the release of CO 2 , which increases the amount of substance and thus also leads to an increase in the flow rate. Furthermore, the fuel can also result in an increase in the amount of substance, for example in the water released or formed during combustion. These effects mean that the Froude number is not constant with a constant geometry within a calciner section, but varies depending on the location.
Da die Froude-Zahl als Maß für die Tragfähigkeit des Gasstromes für das als Feststoff vorliegende Edukt zu betrachten ist, und die Tragfähigkeit im zweiten Calcinatorabschnitt wenigstens so hoch sein muss wie im ersten Calcinatorabschnitt, muss die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt überall größer sein als das Minimum der Froude-Zahl im ersten Calcinatorabschnitt. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass durch den Neigungswinkel a nicht die ganze Strömungsgeschwindigkeit v, sondern nur deren horizontale Komponente Vh, in die Berechnung eingeht und auch nur zur Tragfähigkeit beiträgt. Hierbei wird nur auf das Minimum im ersten Calcinatorabschnitt abgezielt, da auch an diesem Punkt die Tragfähigkeit ausreichend sein muss. Eine Erhöhung der Froude-Zahl, beispielsweise durch Freisetzung von CO2 bei der Entsäuerung wird lokal zu höheren Werten führen, wenn man von einer konstanten Geometrie innerhalb des ersten Calcinatorabschnitts ausgeht. Since the Froude number is to be regarded as a measure of the carrying capacity of the gas stream for the educt present as a solid, and the carrying capacity in the second calciner section must be at least as high as in the first calciner section, the Froude number in the second calciner section must be greater than everywhere the minimum of the Froude number in the first calciner section. However, it must be taken into account here that due to the angle of inclination a, not the entire flow velocity v, but only its horizontal component V h , is included in the calculation and only contributes to the load-bearing capacity. Here, only the minimum in the first calciner section is aimed at, since the load-bearing capacity must also be sufficient at this point. An increase in the Froude number, for example due to the release of CO 2 during deacidification, will lead to higher values locally, assuming a constant geometry within the first calciner section.
Durch die exakte Betrachtung der Froude-Zahl ist es möglich, die Tragfähigkeit präzise vorherzusagen und damit den ersten Calcinatorabschnitt und den zweiten Calcinatorabschnitt präzise auszulegen. Besonders bevorzugt wird der Calcinator mit einer turbulenten Strömung betrieben. Hierdurch weist das Geschwindigkeitsprofil der Strömung nur geringe Schwankungen über die Breite der Strömung auf. Bei einer laminaren Durchströmung weist die Geschwindigkeit des Gasstromes eine Verteilung über die Breite auf, die am Rand null und in der Mitte ein Maximum aufweist. Hierdurch wäre die Tragfähigkeit ortsabhängig, was die Prozessführung kompliziert. By examining the Froude number exactly, it is possible to precisely predict the carrying capacity and thus to precisely design the first calciner section and the second calciner section. The calciner is particularly preferably operated with a turbulent flow. As a result, the velocity profile of the flow shows only small fluctuations across the width of the flow. In the case of a laminar flow, the velocity of the gas flow shows a distribution over the width, which shows zero at the edge and a maximum in the middle. As a result, the load-bearing capacity would be location-dependent, which complicates the process control.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Calcinator mit einer Atmosphäre mit weniger als 25 % Stickstoff, bevorzugt mit weniger als 15 % Stickstoff, weiter bevorzugt mit weniger als 10 % Stickstoff, besonders bevorzugt mit weniger als 5 % Stickstoff betrieben. In a further embodiment of the invention, the calciner is operated with an atmosphere containing less than 25% nitrogen, preferably less than 15% nitrogen, more preferably less than 10% nitrogen, particularly preferably less than 5% nitrogen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt größer als 0,6, bevorzugt größer als 0,9, gewählt. Weiter wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt kleiner als 4, bevorzugt kleiner als 3, weiter bevorzugt kleiner als 2, besonders bevorzugt kleiner als 1 ,5, gewählt. In a further embodiment of the invention, the Froude number in the second calciner section is selected to be greater than 0.6, preferably greater than 0.9. Furthermore, the Froude number in the second calciner section is selected to be less than 4, preferably less than 3, more preferably less than 2, particularly preferably less than 1.5.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt Edukt an wenigstens zwei Positionen über eine erste zweite Eduktzuführung und eine zweite zweite Eduktzuführung zugeführt. Dieses erfolgt entlang der Strömungsrichtung zueinander beabstandet. Hierdurch wird eine Vergleichmäßigung der Reaktion und damit des Energieverbrauchs und damit der Temperatur erreicht. In a further embodiment of the invention, in the second calciner section, educt is supplied at at least two positions via a first, second educt feed and a second, second educt feed. This takes place at a distance from one another along the direction of flow. This achieves an equalization of the reaction and thus of the energy consumption and thus of the temperature.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt ein fester Brennstoff zugeführt und verbrannt. Beispielsweise und bevorzugt kann ein Ersatzbrennstoff über die zweite Brennstoffzufuhr zugeführt werden. Beispiele für Ersatzbrennstoffe sind Abfälle aus Haushalten, Industrie oder Gewerbe, Altreifen, Klärschlamm und Biomasse. Der Heizwert von Ersatzbrennstoffen kann sehr unterschiedlich sein. Ersatzbrennstoffe können daher auch als Mischung unterschiedlicher Fraktionen eingebracht werden, um einen gewissen Brennwert zu erreichen. Da die Fraktionen mit einem geringeren Brennwert meist günstiger sind, wird hierdurch auch eine Kostenoptimierung erreicht. Durch die Schrägung des zweiten Calcinatorabschnittes ist es möglich, somit auch nicht flugfähige Ersatzbrennstoff direkt in einem Calcinator in unmittelbarer Nähe zur chemischen Reaktion des Edukts zum Produkt zu verbrennen und die Energie damit ortsnah zu deren Umsetzung bereit zu stellen. Um bestimmte Ersatzbrennstoffe besser verbrennen zu können, kann die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts stufenförmig ausgebildet sein oder die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts kann mittels eines Vor- oder Rückschubrost gefördert werden, wobei auch ein Vor- oder Rückschubrost stufenförmig ausgebildet sein kann. In a further embodiment of the invention, a solid fuel is supplied and burned in the second calciner section. For example and preferably, a substitute fuel can be supplied via the second fuel supply. Examples of alternative fuels are household, industrial or commercial waste, used tires, sewage sludge and biomass. The calorific value of alternative fuels can vary greatly. Substitute fuels can therefore also be introduced as a mixture of different fractions in order to achieve a certain calorific value. Since the fractions with a lower calorific value are usually cheaper, this also results in cost optimization. Due to the slanting of the second calciner section, it is possible to directly use alternative fuel that is not airworthy to burn it in a calciner in the immediate vicinity of the chemical reaction of the educt to the product and thus to provide the energy locally for its conversion. In order to be able to burn certain refuse-derived fuels better, the lower side of the second calciner section can be stepped or the lower side of the second calciner section can be conveyed by means of a forward or reverse grate, with a forward or reverse grate also being able to be stepped.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im zweiten Calcinatorabschnitt ein fester Brennstoff mit einer Stückgröße von wenigstens 90 % der Masse des Brennstoffes von mehr als 50 mm, bevorzugt mehr als 70 mm, besonders bevorzugt von 100 mm, zugeführt. In a further embodiment of the invention, a solid fuel with a piece size of at least 90% of the mass of the fuel of more than 50 mm, preferably more than 70 mm, particularly preferably 100 mm, is fed into the second calciner section.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im ersten Calcinatorabschnitt ein flugfähiger Brennstoff zugeführt. Außerdem wird im ersten Calcinatorabschnitt über eine erste Eduktzuführung Edukt zugeführt. Bevorzugt werden Brennstoff und Edukt räumlich zueinander benachbart zugeführt, um Energieerzeugung und Energieverbrauch räumlich miteinander zu verbinden. In a further embodiment of the invention, an airworthy fuel is supplied in the first calciner section. In addition, educt is supplied in the first calciner section via a first educt feed. Fuel and starting material are preferably fed in spatially adjacent to one another in order to spatially combine energy production and energy consumption with one another.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The device according to the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings.
Fig. 1 Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts Fig. 2 beispielhafter Calcinator Fig. 1 Device for thermal treatment of a mineral starting material. Fig. 2 Exemplary calciner
Alle Darstellungen sind rein schematisch, nicht maßstabsgerecht und dienen nur zur Verdeutlichung der Erfindungsmerkmale. All representations are purely schematic, not true to scale and only serve to illustrate the features of the invention.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, beispielsweise einer Anlage zur Fierstellung von Zementklinker. Die Anlage weist einen Vorwärmer 100, einen Calcinator 110, einen Drehrohrofen 120 und einen Kühler 130 auf. Das Material, beispielsweise Rohmehl aus Kalkstein, wird oben aufgegeben, durchläuft die Anlage in der genannten Reihenfolge und kann dem Kühler 130 als Klinker entnommen werden. Der Gasstrom wird entgegen dem Materialstrom vom Drehrohrofen 120 in den Calcinator 110 geleitet und von dort in den Vorwärmer 100. In Fig. 1 is a device for the thermal treatment of a mineral starting material, for example a plant for the preparation of cement clinker. The plant has a preheater 100, a calciner 110, a rotary kiln 120 and a cooler 130. The material, for example raw meal from limestone, is fed in at the top, runs through the system in the order mentioned and can go to the cooler 130 as clinker be removed. The gas flow is directed counter to the material flow from the rotary kiln 120 into the calciner 110 and from there into the preheater 100.
Daher tritt in den in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Calcinators 110 der Gasstrom von unten aus dem Drehrohrofen 120 kommend ein und strömt nach oben. Der Calcinator 110 weist jeweils am oberen Ende wenigstens einen in dem Ausführungsbeispiel nicht gezeigten Zyklonabscheider auf. Therefore, in the embodiment of the calciner 110 shown in FIG. 2, the gas flow enters from the bottom of the rotary kiln 120 and flows upwards. The calciner 110 has at least one cyclone separator, not shown in the exemplary embodiment, at the upper end.
Fig. 2 zeigt einen ersten Calcinatorabschnitt 10, in den der Gasstrom von unten eintritt. Oben wird der Gasstrom umgelenkt, im gezeigten Beispiel um 135 ° und tritt von oben in den absteigenden zweiten Calcinatorabschnitt 20 ein. Nach einer weiteren Umlenkung tritt der Gasstrom anschließend in den dritten Calcinatorabschnitt 30 ein und gelangt von dort in einen nicht gezeigten Zyklonabscheider. Bei der ersten Brennstoffzufuhr 12 im ersten Calcinatorabschnitt 10 und der dritten Brennstoffzufuhr 32 im dritten Calcinatorabschnitt 30 wird jeweils ein flugfähiger Brennstoff zugeführt, bei der zweiten Brennstoffzufuhr 22 im zweiten Calcinatorabschnitt 20 ein fester Brennstoff, bevorzugt ein Ersatzbrennstoff. Über die erste erste Eduktzuführung 12, die erste zweite Eduktzuführung 24 und die erste dritte Eduktzuführung 34 wird jeweils Edukt aus dem Vorwärmer 100 zugeführt. Flierdurch werden Brennstoff und Edukt räumlich benachbart zueinander eingebracht, was dazu führt, dass die durch die Verbrennung der Brennstoffe erzeugte Energie für die thermische Behandlung des Edukts, beispielsweise eine Entsäuerung, genutzt wird, wodurch eine annähernd gleiche Temperatur im Calcinator erzielt werden kann. Figure 2 shows a first calciner section 10 into which the gas stream enters from below. The gas stream is deflected at the top, by 135° in the example shown, and enters the descending second calciner section 20 from above. After a further deflection, the gas stream then enters the third calciner section 30 and from there reaches a cyclone separator (not shown). In the case of the first fuel supply 12 in the first calciner section 10 and the third fuel supply 32 in the third calciner section 30, a fuel capable of flying is supplied in each case, and in the case of the second fuel supply 22 in the second calciner section 20, a solid fuel, preferably a substitute fuel. Educt from the preheater 100 is supplied in each case via the first, first educt feed 12 , the first, second educt feed 24 and the first, third educt feed 34 . In this way, fuel and starting material are introduced spatially adjacent to one another, with the result that the energy generated by the combustion of the fuel is used for the thermal treatment of the starting material, for example deacidification, which means that an almost identical temperature can be achieved in the calciner.
Bezugszeichen Reference sign
10 erster Calcinatorabschnitt 12 erste Brennstoffzufuhr 14 erste erste Eduktzuführung 10 first calciner section 12 first fuel feed 14 first first educt feed
20 zweiter Calcinatorabschnitt 20 second calciner section
22 zweite Brennstoffzufuhr 24 erste zweite Eduktzuführung 30 dritter Calcinatorabschnitt 32 dritte Brennstoffzufuhr 34 erste dritte Eduktzuführung 100 Vorwärmer 110 Calcinator 120 Drehrohrofen 130 Kühler 22 second fuel feed 24 first second educt feed 30 third calciner section 32 third fuel feed 34 first third educt feed 100 preheater 110 calciner 120 rotary kiln 130 cooler

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, wobei die Vorrichtung einen Calcinator (110) aufweist, wobei der Calcinator (110) wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt (10) und einen zweiten Calcinatorabschnitt (20) aufweist, wobei der erste Calcinatorabschnitt (10) senkrecht angeordnet ist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) schräg angeordnet ist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts (20) aufweist, wobei der Winkel a zwischen 20 ° und 80 ° liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Calcinatorabschnitt (10) strömungstechnisch vor dem zweiten Calcinatorabschnitt (20) angeordnet ist, wobei der Gasstrom im ersten Calcinatorabschnitt (10) aufsteigend und im zweiten Calcinatorabschnitt (20) absteigend ist und zwischen dem ersten Calcinatorabschnitt (10) und dem zweiten Calcinatorabschnitt (20) eine Umlenkung von mehr als 90 ° angeordnet ist. 1. Device for the thermal treatment of a mineral starting material, the device having a calciner (110), the calciner (110) having at least a first calciner section (10) and a second calciner section (20), the first calciner section (10) being vertical is arranged, the second calciner section (20) being arranged obliquely, the second calciner section (20) having an angle a between the horizontal and the direction of flow of the second calciner section (20), the angle a being between 20° and 80°, characterized in that the first calciner section (10) is arranged upstream of the second calciner section (20) in terms of flow, the gas flow being ascending in the first calciner section (10) and descending in the second calciner section (20) and between the first calciner section (10) and the second calciner section (20) a deflection of more than 90 ° is arranged.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Calcinatorabschnitt (10) einen ersten hydraulischen Durchmesser dh,i aufweist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) einen zweiten hydraulischen Durchmesser dh,2 aufweist, wobei der zweite hydraulische Durchmesser dh,2 gleich dem ersten hydraulischen Durchmesser dh,i multipliziert mit dem Cosinus des Winkels a ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the first calciner section (10) has a first hydraulic diameter d h,i , wherein the second calciner section (20) has a second hydraulic diameter d h ,2, the second hydraulic diameter d h ,2 equals the first hydraulic diameter d h,i multiplied by the cosine of the angle a.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen dritten Calcinatorabschnitt aufweist, wobei der dritte Calcinatorabschnitt senkrecht angeordnet ist, wobei der dritte Calcinatorabschnitt oberhalb des zweiten Calcinatorabschnittes (20) angeordnet ist. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a third calciner section, the third calciner section being arranged vertically, the third calciner section being arranged above the second calciner section (20).
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Calcinatorabschnitt (20) eine erste zweite Eduktzuführung (24) aufweist, wobei die erste zweite Eduktzuführung (24) in den oberen 10 % des zweiten Calcinatorabschnitts (20) angeordnet ist, wobei die erste zweite Eduktzuführung (24) Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts (20) oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts (20) zuführt. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second calciner section (20) has a first second educt feed (24), the first second educt feed (24) being arranged in the upper 10% of the second calciner section (20), wherein the first second educt feed (24) educt from above into the gas stream of the second Calcinatorabschnitts (20) or laterally into the gas stream of the second calciner section (20).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Calcinatorabschnitt (20) eine zweite zweite Eduktzuführung (26) aufweist, wobei die zweite zweite Eduktzuführung (26) im mittleren Bereich des zweiten Calcinatorabschnitts (20) angeordnet ist, wobei die zweite zweite Eduktzuführung (26) Edukt von oben in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts (20) oder seitlich in den Gasstrom des zweiten Calcinatorabschnitts (20) zuführt. 5. The device according to claim 4, characterized in that the second calciner section (20) has a second second educt feed (26), the second second educt feed (26) being arranged in the middle region of the second calciner section (20), the second second Educt feed (26) feeds educt from above into the gas flow of the second calciner section (20) or laterally into the gas flow of the second calciner section (20).
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des zweiten Calcinatorabschnitts (20) eine zweite Brennstoffzufuhr (22) für einen festen Brennstoff angeordnet ist. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a second fuel supply (22) for a solid fuel is arranged at the upper end of the second calciner section (20).
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts (20) stufenförmig ausgebildet ist. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lower side of the second calciner section (20) is stepped.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Seite des zweiten Calcinatorabschnitts (20) einen Vor- oder Rückschubrost aufweist. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lower side of the second calciner section (20) has a feed or return grate.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Calcinatorabschnitt (20) einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts (20) aufweist, wobei der Winkel a zwischen 30 ° und 70 °, bevorzugt zwischen 35 ° und 60 °, weiter bevorzugt zwischen 40 ° und 55 °, besonders bevorzugt zwischen 40 ° und 50 °, liegt. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second calciner section (20) has an angle a between the horizontal and the direction of flow of the second calciner section (20), the angle a being between 30° and 70°, preferably between 35 ° and 60 °, more preferably between 40 ° and 55 °, particularly preferably between 40 ° and 50 °.
10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, wobei das Verfahren in einer Vorrichtung mit einem Calcinator (110) mit einem senkrechten ersten Calcinatorabschnitt (10) und einem schrägen zweiten Calcinatorabschnitt (20) durchgeführt wird, bei der der erste Calcinatorabschnitt (10) strömungstechnisch vor dem zweiten Calcinatorabschnitt (20) angeordnet ist, wobei der Gasstrom im ersten Calcinatorabschnitt (10) aufsteigend und im zweiten Calcinatorabschnitt (20) absteigend ist, wobei während des Betreibens ein Gasstrom durch den ersten Calcinatorabschnitt (10) und den zweiten Calcinatorabschnitt (20) geführt wird, wobei die Vorrichtung so betrieben wird, dass die Froude-Zahl an jeder Stelle des zweiten Calcinatorabschnitts (20) gleich oder größer ist als das Minimum der Froude-Zahl des ersten Calcinatorabschnittes (10), wobei die Froude-Zahl für den ersten Calcinatorabschnitt (10) die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser ist, wobei die Froude- Zahl für den zweiten Calcinatorabschnitt (20) die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in horizontaler Richtung dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser ist, wobei der hydraulische Durchmesser des vierfache des Quotienten aus dem durchströmten Fläche quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang ist. 10. A method for operating a device for the thermal treatment of a mineral starting material, the method being carried out in a device with a calciner (110) with a vertical first calciner section (10) and an inclined second calciner section (20), in which the first calciner section (10) is arranged upstream of the second calciner section (20) in terms of flow, the gas flow in the first calciner section (10) is ascending and descending in the second calciner section (20), during operation a gas flow is passed through the first calciner section (10) and the second calciner section (20), the apparatus being operated in such a way that the Froude number at each point of the second calciner section (20) is equal to or greater than the minimum of the Froude number of the first calciner section (10), the Froude number for the first calciner section (10) being the vertical direction velocity component of the gas stream divided by the root of the product of Gravitational acceleration g times the hydraulic diameter, where the Froude number for the second calciner section (20) is the velocity component of the gas stream in the horizontal direction divided by the square root of the product of gravitational acceleration g times the hydraulic diameter, where the hydraulic diameter is four times the Quotient of the flow area across the flow flow direction is divided by the flow perimeter.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Calcinator (110) mit einer Atmosphäre mit weniger als 25 % Stickstoff, bevorzugt mit weniger als 15 % Stickstoff, weiter bevorzugt mit weniger als 10 % Stickstoff, besonders bevorzugt mit weniger als 5 % Stickstoff betrieben wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the calciner (110) with an atmosphere with less than 25% nitrogen, preferably with less than 15% nitrogen, more preferably with less than 10% nitrogen, particularly preferably with less than 5% nitrogen is operated.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt (20) größer als 0,6, bevorzugt größer als 0,9, gewählt wird, wobei die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt (20) kleiner als4, bevorzugt kleiner als 3, gewählt wird. 12. The method according to any one of claims 10 to 11, characterized in that the Froude number in the second calciner section (20) is selected to be greater than 0.6, preferably greater than 0.9, the Froude number in the second calciner section ( 20) is chosen to be less than 4, preferably less than 3.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Calcinatorabschnitt (20) Edukt an wenigstens zwei Positionen über eine erste zweite Eduktzuführung (24) und eine zweite zweite Eduktzuführung (26), welche entlang der Strömungsrichtung zueinander beabstandet sind, zugeführt wird. 13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that in the second calciner section (20) educt at least two positions via a first second educt feed (24) and a second second educt feed (26), which are spaced apart from one another along the direction of flow , is supplied.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Calcinatorabschnitt (20) ein fester Brennstoff mit einer Stückgröße von wenigstens 90 % der Masse des Brennstoffes von mehr als 50 mm, bevorzugt mehr als 70 mm, besonders bevorzugt von 100 mm, zugeführt wird. 14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that in the second calciner section (20) a solid fuel with a piece size of at least 90% of the mass of the fuel of more than 50 mm, preferably more than 70 mm, particularly preferably 100 mm, is supplied.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Calcinatorabschnitt (10) ein flugfähiger Brennstoff zugeführt wird, wobei im ersten Calcinatorabschnitt (10) über eine erste erste Eduktzuführung (14) Edukt zugeführt wird. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that in the first calciner section (10) a fuel capable of flying is supplied, wherein in the first calciner section (10) via a first first educt feed (14) educt is supplied.
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