WO2022200232A1 - Vorrichtung und verfahren zur thermischen behandlung eines mineralischen edukts - Google Patents

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calciner
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calciner section
flow
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French (fr)
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Eike Willms
Patrick BRUNELOT
Martin Uhde
Olaf Ontrup
Constantin KIMMIG
Jost Lemke
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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ThyssenKrupp AG
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    • 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
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling

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 partially guided in parallel 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 has an oven and a calciner.
  • the device usually 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.
  • 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 after the calciner.
  • the preheater consists, for example, of a number of DC heat exchangers connected in series with downstream separating cyclones.
  • the furnace has a furnace inlet.
  • the kiln inlet is the area where the material to be treated enters the kiln and the gas flowing out of the kiln escapes.
  • the calciner has at least a first calciner section and a second calciner section.
  • the calciner has a separating cyclone.
  • the separating cyclone is connected to the kiln inlet to transfer the solids separated in the separating cyclone.
  • the kiln inlet and the first calciner section are interconnected for transfer of gas exiting the kiln.
  • 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 device has a bypass.
  • the kiln inlet and bypass are connected to transfer gas exiting the kiln.
  • the bypass has a flow control valve.
  • the flow control valve can be designed, for example, in the form of an adjustable (annular) nozzle, one or more slide elements, an iris diaphragm or a flap.
  • the bypass is connected to the calciner in such a way that the bypass directs a partial stream of the gas stream entering the calciner into the calciner behind the second calciner section. Behind the second calciner section is to be understood in terms of the direction of flow.
  • the mass transfer takes place in cocurrent with the gas flow. Separation in the separating cyclone only takes place at the end of the calciner, the solids are fed to the kiln inlet and the gas flow to a preheater.
  • the bypass makes it possible, on the one hand, to adjust the oxygen concentration behind the second calciner section and, on the other hand, to react to pressure fluctuations that can be attributed in particular to the combustion of substitute fuels in the inclined second calciner section.
  • Just substitute fuels show a strong fluctuation, for example in terms of the calorific value, but also other parameters such as residual moisture or size. This has a direct influence on the combustion and the energy released during combustion and thus on the temperature. Above this, however, (the device has a fixed volume) there is a direct influence on the pressure. The amount of substance can also be varied via the flow rate. These differences in the fuel lead to pressure fluctuations, particularly when substitute fuels are used. In order to be able to take this into account, the device according to the invention has a flow control valve.
  • 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 d h,2 is less than or equal to the first hydraulic diameter d h .i multiplied by the sine of the angle a. ie h, 2 ⁇ ie h sin(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.
  • a solid fuel when considering the second hydraulic diameter d h,2 it should be noted that if a solid fuel is used, this results in a fixed bed within the second calciner section, which in turn means that during regular operation the entire cross-sectional area of the second calciner section is not used 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 flown through is not the perimeter of the second calciner section, but the perimeter P through which the gas stream flows through the bed of fuel and the upper part of the second calciner section be negligible, so that in this case the geometry of the second calciner section can be used in a sufficient approximation.
  • the advantage of this embodiment is that by adapting the cross section as a function of the angle a of the second calciner section, the flow velocity along the direction of flow is increased in such a way that the velocity component in the z-direction, i.e. perpendicular to the earth's surface, is at least equal to the flow velocity in the vertical first calciner section is.
  • the carrying capacity of the gas flow for the educt in both calciner sections is at least the same and separation of the educt from the gas flow can be avoided.
  • the first calciner section is arranged below the second calciner section.
  • the first calciner section is preferably arranged directly adjacent to the second calciner section.
  • the device also 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 bypass is connected to the calciner between the second calciner section and the third calciner section. This means that the bypass opens into the calciner between the second calciner section and the third calciner section, so that the gas is guided through the bypass from the area in front of the calciner through the bypass directly in front of and thus into the third calciner section.
  • the first calciner section is arranged below the second calciner section.
  • the first calciner section is preferably arranged directly adjacent to the second calciner section.
  • the device also has a third calciner section.
  • the third calciner section is arranged in descending order.
  • 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 bypass is connected to the calciner between the second calciner section and the third calciner section. This means that the bypass opens into the calciner between the second calciner section and the third calciner section, so that the gas is guided through the bypass from the area in front of the calciner through the bypass directly in front of and thus into the third calciner section.
  • the second calciner section can be arranged either ascending or descending. If the second calciner section is ascending, the gas flow is steadily increasing. If the second calciner section is descending, the calciner roughly has the shape of an N, consisting of a first ascending straight first calciner section, a descending inclined second calciner section and a third calcinator section again ascending straight. while the first design with less floor space, the height of the second design is significantly lower.
  • the first calciner section and the second calciner section are designed so that a gas flow flows through them from bottom to top. This corresponds to the aforementioned first design.
  • the first calciner section is designed for a gas stream to flow through from bottom to top.
  • the second calciner section is designed so that a gas stream flows through it from top to bottom. This corresponds to the aforementioned second design.
  • the second calciner section has a first, second reactant feed.
  • the first second educt feed is arranged in the lower 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 supplied via the first first starting material feed and a second partial quantity 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.
  • 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.
  • 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 would then be the part that delimits the gas flow upwards or laterally.
  • the device has a first pressure sensor, the first pressure sensor being arranged in front of the branch of the bypass in terms of gas flow.
  • a second pressure sensor is arranged downstream of the flow control valve in terms of gas flow in the bypass.
  • a third pressure sensor is arranged in the calciner behind the inlet of the bypass, preferably behind the third calciner section.
  • a gas sensor is arranged behind the calciner, the gas sensor being designed to detect the oxygen content and/or the carbon monoxide content.
  • 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 °.
  • angle a is between 30° and 70°, preferably between 35° and 60°, more preferably between 40° and 55° °, particularly preferably between 40 ° and 50 °.
  • the steeper the second calciner section the greater the velocity component of the gas flow in the z-direction and the easier it is for the particles to remain in the gas flow.
  • a flat structure is particularly advantageous for refuse derived fuels with a coarse size distribution and/or high moisture content.
  • 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 device has a control device, the control device being designed to regulate the flow control valve.
  • the control device continues with the first pressure sensor, the second pressure sensor and the third pressure sensor connected.
  • 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 further carried out on a device with a separating cyclone.
  • the second calciner section has an angle ⁇ between the horizontal and the direction of flow of the second calciner section, the angle ⁇ being between 20° and 80°.
  • the device also has a furnace with a furnace inlet.
  • the calciner has a separating cyclone, the separating cyclone being connected to the kiln inlet for transferring the solids separated in the separating cyclone.
  • the method is preferably carried out in a device according to the invention.
  • the device has a bypass with a flow control valve.
  • the kiln inlet and the first calciner section are interconnected for transfer of gas exiting the kiln.
  • the kiln inlet and the bypass for the transfer of gas exiting the kiln are connected to one another.
  • the flow control valve is regulated in such a way that the pressure difference between the gas stream before the bypass branch and the pressure in the calciner behind the bypass inlet, the pressure difference is reduced to a value of 3 ⁇ 10 2 to 3 ⁇ 10 3 Pa, preferably 5 ⁇ 10 2 to 1 5 10 3 Pa, adjusted.
  • the flow resistance of the first calciner section, second calciner section and bypass together becomes constant held.
  • This in turn has the advantage that changes that occur, for example, in the second calciner section have no effect, for example, on the furnace or the preheater.
  • the gas flow through the entire system is thus kept constant.
  • Such changes can occur in the second calciner section, for example, due to the combustion of a substitute fuel. Due to its different calorific values and size distribution, there are temperature differences that have a direct influence on pressure and flow rate. On the other hand, larger substitute fuels can narrow the available flow cross-section and thus also influence the flow resistance.
  • the flow control valve is regulated in such a way that the pressure difference between the gas flow before the bypass branch and the pressure in the calciner after the bypass inlet is equal to the pressure difference between the pressure in the bypass before the flow control valve and the pressure in the calciner is the branch of the bypass.
  • a gas stream is passed through the first calciner section and the second calciner section during operation.
  • 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 of nitrogen, particularly preferably less than 15% by volume of nitrogen, preferably about 50 to 70% by volume of 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 Fr at every point in the second calciner section is equal to or greater than the minimum of the Froude number Fr in the first calciner section.
  • the Froude number Fr is the velocity component of the gas flow in the vertical direction v z divided by the square root of the product of the acceleration due to gravity g and the hydraulic diameter d h .
  • the hydraulic diameter is four times the quotient of the area A through which flow occurs transverse to the direction of flow divided by the perimeter P 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 Inclination angle a not the entire flow velocity v, but only its z-component v z , is included in the calculation and also only contributes to the load-bearing capacity.
  • the minimum in the first calciner section is aimed at, since the load-bearing capacity must also be sufficient at this point.
  • 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 nitrogen concentration is highest at the calciner inlet, since the amount of gas increases, for example due to deacidification, and the percentage of nitrogen decreases as a result.
  • the Froude number in the second calciner section is selected to be greater than 0.7, preferably greater than 2. Furthermore, the Froude number in the second calciner section is chosen to be less than 9, preferably less than 4.
  • the oxygen content and/or the carbon monoxide content behind the calciner is also used as a controlled variable for the flow control valve.
  • the oxygen content should be between 0.5% by volume and 5% by volume, preferably between 2% by volume and 3% by volume, based on the wet gas stream.
  • the oxygen content and/or the carbon monoxide content at the outlet of the second calciner section is also used as a controlled variable for the flow control valve.
  • the oxygen content should be between 0.5% by volume and 15% by volume, preferably between 2% by volume and 3% by volume, based on the wet gas stream.
  • 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 having a lump size of at least 90% of the mass of the fuel is introduced into the second calciner section of more than 50 mm, preferably more than 70 mm, particularly preferably 100 mm.
  • 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. 2 first exemplary calciner
  • FIG. 3 second exemplary calciner
  • FIG. 4 third 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 plant in the order mentioned and can be removed from the cooler 130 as clinker.
  • 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 stream 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 embodiments) at the upper end.
  • the reference symbols are used in the following for the same elements and the differences between the embodiments are discussed in the description.
  • Fig. 2 shows a first calciner section 10 which is arranged vertically, above it a second calciner section 20 which is arranged obliquely at an angle of 45° and above it a third calciner section 30 which is arranged vertically.
  • the first calciner section 10 has a first fuel feed 12 for a fuel capable of flying, for example pulverized coal, and a first starting material feed 14 via which starting material from the preheater 100 is fed. Combustion of the fuel in the first calciner section 10 produces energy, which is used for the deacidification process of the educt, so that CO2 is generated.
  • a solid fuel is fed in from above via the second fuel feed 22, for example via a screw, which then burns on the inclined surface of the second calciner section 20.
  • Combustion residues for example metal components of the fuel, fall through the first calciner section 10 and can then be removed from under it.
  • the second calciner section 20 also has a first second reactant feed 24, via which reactant from the preheater can also be added.
  • a third calciner section 30 is arranged above the second calciner section 20 and has a third fuel feed 32 and a first third educt feed 34 .
  • the device shown in FIG. 2 has a bypass 40 with a flow control valve 42 .
  • the device has a first pressure sensor 50, which is arranged in front of the branch of the bypass 40.
  • the device also has a second pressure sensor 54, which is arranged at the end of the calciner 110, optionally also behind a cyclone separator (not shown).
  • a third pressure sensor 52 is also arranged in the bypass 40 behind the flow control valve 42 .
  • the cross section of the second calciner section 20 is smaller than the cross section of the first calciner section 10.
  • the cross section is approximately 30% smaller than the cross section of the first calciner section 10, which corresponds to the sine of 45°.
  • the warm gas flow from the rotary kiln 120 passes through the kiln inlet 122 into both the first calciner section 10 and the bypass 40.
  • the material introduced through the first reactant feed 14 into the first calciner section 10, the material introduced through the first second reactant feed 24 into the second calcinator section 20, and the material introduced through the first third reactant feed 34 into the third calcinator section 30 are carried by the gas flow and in brought to the separating cyclone 60, where the treated material is separated and fed to the kiln inlet 122.
  • the second calciner section 20 is arranged in a descending manner, in contrast to the first embodiment shown in FIG. Flowing through, fuel and educt as well as the gas stream traverse the second calciner section 20 in cocurrent.
  • the third embodiment of the calciner 110 shown in FIG. 4 has a significantly different structure.
  • the gas flow is divided and only a partial flow is passed through the second calciner section 20 .
  • Another partial flow passes through a bypass 40 and a flow control valve 42 past the second calciner section 20 and is reunited with the gas flow exiting from the second calcinator section 20 and conducted into the first calciner section 10 .
  • first calciner section 12 first fuel feed 14 first first educt feed

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, wobei die Vorrichtung einen Ofen und einen Calcinator (110) aufweist, wobei der Ofen einen Ofenkopfeinlauf (120) aufweist, wobei der Calcinator (110) wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt (10) und einen zweiten Calcinatorabschnitt (20) aufweist, wobei der Calcinator (110) einen Abscheidezyklon (60) aufweist, wobei der Abscheidezyklon (60) zur Überführung des im Abscheidezyklon (60) abgeschiedenen Feststoffes mit dem Ofenkopfeinlauf (120) verbunden ist, wobei der Ofenkopfeinlauf (120) und der erste Calcinatorabschnitt (10) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, 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 die Vorrichtung einen Bypass (40) aufweist, wobei der Ofenkopfeinlauf (120) und der Bypass (40) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, wobei der Bypass (40) ein Durchflussregelventil (42) aufweist, wobei der Bypass (40) so mit dem Calcinator (110) verbunden ist, dass der Bypass (40) einen Teilstrom des in den Calcinator (110) eintretenden Gasstroms hinter den zweiten Calcinatorabschnitt (20) in den Calcinator (110) leitet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Behandlung von mineralischen Edukten, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker.
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 der 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.
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.
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 die 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.
Aus der DE 102018206 673 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt.
Aus der DE 10 2018 206 674 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Zementklinker mit erhöhtem Sauerstoffanteil bekannt.
Aus der DE 37 35 825 A1 ist eine Vorrichtung zum Kalzinieren von pulverförmigen Materialien bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem auch ein sehr grober Brennstoff direkt im Calcinator verbrannt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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 weist einen Ofen und einen Calcinator auf. Üblicherweise weist die Vorrichtung 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 Ofen weist einen Ofeneinlauf auf. Der Ofeneinlauf ist der Bereich, in dem das zu behandelnde Material in den Ofen eingebracht wird und das aus dem Ofen strömende Gas entweicht. Der Calcinator weist wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt und einen zweiten Calcinatorabschnitt auf. Der Calcinator weist einen Abscheidezyklon auf. Der Abscheidezyklon ist zur Überführung des im Abscheidezyklon abgeschiedenen Feststoffes mit dem Ofeneinlauf verbunden. Der Ofeneinlauf und der erste Calcinatorabschnitt sind zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden. 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 °.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen Bypass auf. Der Ofeneinlauf und der Bypass sind zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden. Der Bypass weist ein Durchflussregelventil auf. Das Durchflussregelventil kann beispielsweise in Form einer verstellbaren (Ring-)Düse, eines oder mehrerer Schieberelemente, einer Irisblende oder einer Klappe ausgeführt sein. Der Bypass ist so mit dem Calcinator verbunden ist, dass der Bypass einen Teilstrom des in den Calcinator eintretenden Gasstroms hinter den zweiten Calcinatorabschnitt in den Calcinator leitet. Hinter dem zweiten Calcinatorabschnitt ist im Sinne der Strömungsrichtung zu verstehen. Innerhalb des Calcinators erfolgt der Stofftransport im Gleichstrom mit dem Gasstrom. Erst am Ende des Calcinators erfolgte eine Trennung im Abscheidezyklon, der Feststoff wird zum Ofeneinlauf geführt, der Gasstrom zu einem Vorwärmer.
Durch den Bypass ist es möglich, zum einen die Sauerstoffkonzentration hinter dem zweiten Calcinatorabschnitt anzupassen, zum anderen auf Druckschwankungen, die insbesondere durch die Verbrennung von Ersatzbrennstoffen im schrägen zweiten Calcinatorabschnitt zurückzuführen sein können, zu reagieren. Gerade Ersatzbrennstoffe weisen eine starke Schwankung auf, beispielweise was den Brennwert angeht, aber auch andere Parameter wie Restfeuchte oder Größe. Dieses hat einen direkten Einfluss auf die Verbrennung und die bei der Verbrennung freigesetzte Energie und damit auf die Temperatur. Darüber aber wiederum ergibt sich (die Vorrichtung hat ein festes Volumen) ein direkter Einfluss auf den Druck. Über die Strömungsgeschwindigkeit ist auch eien Variation der Stoffmenge möglich. Insbesondere durch den Einsatz von Ersatzbrennstoffen kommt es durch diese Unterscheide im Brennstoff zu Druckschwankungen. Um diese berücksichtigen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Durchflussregelventil auf.
Es gibt Vorrichtungen zur thermischen Behandlung eines mineralischen Produkts, bei denen gasströmungstechnisch vor dem Calcinator und bezogen auf den Edukt-Produkt- Strom hinter dem Calcinator ein Drehrohrofen angeordnet ist. Dieses ist beispielsweise typisch für die Herstellung von Zementklinker. In diesem Fall geht der Bypass zwischen den Drehrohrofen und dem Calcinator ab.
Es gibt andere Vorrichtungen zur thermischen Behandlung eines mineralischen Produkts, bei denen gasströmungstechnisch vor dem Calcinator und bezogen auf den Edukt- Produkt-Strom hinter dem Calcinator ein Kühler angeordnet ist. Dieses kann beispielsweise bei der Herstellung spezieller Klinker aber auch bei der thermischen Behandlung von beispielsweise Lithium-Erzen der Fall sein. In diesem Fall geht der Bypass zwischen dem Kühler und dem Calcinator ab.
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 kleiner oder gleich dem ersten hydraulischen Durchmesser dh.i multipliziert mit dem Sinus des Winkels a. dh, 2 < dh sin(a )
Der hydrodynamische Durchmesser dh ist das Vierfache des Quotienten aus der durchströmten Fläche A quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang P.
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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.
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.
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass durch die Anpassung des Querschnittes in Abhängigkeit des Winkels a des zweiten Calcinatorabschnittes die Strömungsgeschwindigkeit entlang der Strömungsrichtung so erhöht wird, dass die Geschwindigkeitskomponente in z-Richtung, also senkrecht zur Erdoberfläche wenigstens gleich groß mit der Strömungsgeschwindigkeit im senkrechten ersten Calcinatorabschnitt ist. Damit ist die Tragfähigkeit des Gasstromes für das Edukt in beiden Calcinatorabschnitten wenigstens gleich groß und ein Abscheiden des Edukts aus dem Gasstrom kann vermieden werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Calcinatorabschnitt unterhalb des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet. Bevorzugt ist der erste Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet. Weiter 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. Der Bypass ist zwischen den zweiten Calcinatorabschnitt und dem dritten Calcinatorabschnitt mit dem Calcinator verbunden. Dieses bedeutet, der Bypass mündet zwischen dem zweiten Calcinatorabschnitt und dem dritten Calcinatorabschnitt in den Calcinator, sodass das Gas durch den Bypass aus dem Bereich vor dem Calcinator durch den Bypass direkt vor und damit in den dritten Calcinatorabschnitt geführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Calcinatorabschnitt unterhalb des zweiten Calcinatorabschnitts angeordnet. Bevorzugt ist der erste Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den zweiten Calcinatorabschnitt angeordnet. Weiter weist die Vorrichtung einen dritten Calcinatorabschnitt auf. Der dritte Calcinatorabschnitt ist absteigend angeordnet. Der dritte Calcinatorabschnitt ist oberhalb des zweiten Calcinatorabschnittes angeordnet. Bevorzugt ist der zweite Calcinatorabschnitt direkt angrenzend an den dritten Calcinatorabschnitt angeordnet. Der Bypass ist zwischen den zweiten Calcinatorabschnitt und dem dritten Calcinatorabschnitt mit dem Calcinator verbunden. Dieses bedeutet, der Bypass mündet zwischen dem zweiten Calcinatorabschnitt und dem dritten Calcinatorabschnitt in den Calcinator, sodass das Gas durch den Bypass aus dem Bereich vor dem Calcinator durch den Bypass direkt vor und damit in den dritten Calcinatorabschnitt geführt wird.
Hierbei kann der zweite Calcinatorabschnitt entweder aufsteigend oder absteigend angeordnet sein. Ist der zweite Calcinatorabschnitt aufsteigend, so ist der Gasstrom stetig ansteigend. Ist der zweite Calcinatorabschnitt absteigend, so weist der Calcinator grob gesagt die Form eines N auf, bestehend aus einem ersten aufsteigenden geraden ersten Calcinatorabschnitt, einem absteigenden schrägen zweiten Calcinatorabschnitt und einem erneut gerade aufsteigenden dritten Calcinatorabschnitt. Während die erste Bauform mit weniger Grundfläche auskommt ist bei der zweiten Bauform die Bauhöhe deutlich geringer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste Calcinatorabschnitt und der zweite Calcinatorabschnitt dazu ausgebildet, von einem Gasstrom von unten nach oben durchströmt zu werden. Dieses entspricht der vorgenannten ersten Bauform.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Calcinatorabschnitt zur Durchströmung von einem Gasstrom von unten nach oben ausgebildet. Der zweite Calcinatorabschnitt ist dazu ausgebildet, von einem Gasstrom von oben nach unten durchströmt zu werden. Dieses entspricht der vorgenannten zweiten Bauform.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Calcinatorabschnitt eine erste zweite Eduktzuführung auf. Die erste zweite Eduktzuführung ist in den unteren 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.
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 zweiter Eduktzuführung eine zweite Teilmenge. Entsprechend kann in einem dritten Calcinatorabschnitt vorzugsweise wenigstens eine erste dritte Eduktzuführung angeordnet sein.
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 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 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 wäre die obere Seite und die seitlichen Seiten dann der Teil, der den Gasstrom nach oben beziehungsweise seitlich begrenzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen ersten Drucksensor auf, wobei der erste Drucksensor gasströmungstechnisch vor der Abzweigung des Bypasses angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Bypass gasströmungstechnisch hinter dem Durchflussregelventil ein zweiter Drucksensor angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Calcinator hinter der Zuführung des Bypasses, bevorzugt hinter dem dritten Calcinatorabschnitt ein dritter Drucksensor angeordnet. In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist hinter dem Calcinator ein Gassensor angeordnet, wobei der Gassensor zur Erfassung des Sauerstoffgehalts und/oder des Kohlenmonoxidgehalts ausgebildet ist.
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. Hier ist ein Optimum zu wählen. Je steiler der zweite Calcinatorabschnitt ist, um so größer ist die Geschwindigkeitskomponente des Gasstromes in z-Richtung und um so leichter verbleiben die Partikel im Gasstrom. Auf der Gegenseite ist ein flacher Aufbau gerade für Ersatzbrennstoffe mit grober Größenverteilung und/oder hohem Feuchtigkeitsanteil vorteilhaft.
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 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 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuervorrichtung auf, wobei die Steuervorrichtung zur Regelung des Durchflussregelventils ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung weiter mit dem ersten Drucksensor, den zweiten Drucksensor und dem dritten Drucksensor verbunden. Dadurch kann die Steuervorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren automatisch durchführen, der Eingriff eines Bedieners ist nicht nötig.
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. Das Verfahren wird weiter auf einer Vorrichtung mit einem Abscheidezyklon durchgeführt. Der zweite Calcinatorabschnitt weist einen Winkel a zwischen der Horizontalen und der Strömungsrichtung des zweiten Calcinatorabschnitts auf, wobei der Winkel a zwischen 20 ° und 80 ° liegt. Weiter weist die Vorrichtung einen Ofen mit einem Ofeneinlauf auf. Der Calcinator weist einen Abscheidezyklon auf, wobei der Abscheidezyklon zur Überführung des im Abscheidezyklon abgeschiedenen Feststoffes mit dem Ofeneinlauf verbunden ist. Vorzugsweise wird das Verfahren in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen Bypass mit einem Durchflussregelventil auf. Der Ofeneinlauf und der erste Calcinatorabschnitt sind zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden. Ebenso sind der Ofeneinlauf und der Bypass zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden. Das Durchflussregelventil wird so geregelt, dass die Druckdifferenz zwischen dem Gasstrom vor der Abzweigung des Bypasses und dem Druck im Calcinator hinter der Zuführung des Bypasses wird die Druckdifferenz auf einen Wert von 3 102 bis 3 103 Pa, bevorzugt 5 102 bis 1 ,5 103 Pa, eingestellt.
Durch die Anpassung des durch den Bypass strömendes Gasflusses durch ein Öffnen oder Schließen des Durchflussregelventils wird der Strömungswiderstand aus erstem Calcinatorabschnitt, zweiten Calcinatorabschnitt und Bypass zusammen konstant gehalten. Dieses wiederum hat den Vorteil, dass bei Veränderungen, die beispielsweise im zweiten Calcinatorabschnitt auftreten, keinen Einfluss beispielsweise auf den Ofen oder den Vorwärmer haben. Der Gasstrom durch die gesamte Anlage wird dadurch konstant gehalten. Solche Veränderungen können im zweiten Calcinatorabschnitt beispielsweise durch die Verbrennung eines Ersatzbrennstoffes entstehen. Durch dessen unterschiedliche Brennwerte und Größenverteilung kommt es zum einen zu Temperaturunterscheiden, welche einen direkten Einfluss auf Druck und Strömungsgeschwindigkeit haben. Zum anderen können größere Ersatzbrennstoff den zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt verengen und so auch den Strömungswiderstand beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Durchflussregelventil so geregelt, dass die Druckdifferenz zwischen dem Gasstrom vor der Abzweigung des Bypasses und dem Druck im Calcinator hinter der Zuführung des Bypasses gleich der Druckdifferenz zwischen den Druck im Bypass vor dem Durchflussregelventil und dem Druck im Calcinator vor der Abzweigung des Bypasses ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Betreibens ein Gasstrom durch den ersten Calcinatorabschnitt und den zweiten Calcinatorabschnitt geführt. Beispielsweise und bevorzugt 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 Fr an jeder Stelle des zweiten Calcinatorabschnitts gleich oder größer ist als das Minimum der Froude-Zahl Fr des ersten Calcinatorabschnittes ist. Die Froude-Zahl Fr ist die Geschwindigkeitskomponente des Gasstroms in vertikaler Richtung vz dividiert durch die Wurzel aus dem Produkt der Erdbeschleunigung g mit dem hydraulischen Durchmesser dh.
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mit:
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Der hydraulische Durchmesser ist das vierfache des Quotienten aus dem durchströmten Fläche A quer zur Strömungsrichtung geteilt durch den durchströmten Umfang P ist.
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 vertikaler Richtung vz ist hier die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes v multipliziert mit dem Sinus des Winkels a. vz = v sin(a )
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit keine Konstante ist. Die Strömungsgeschwindigkeit wird innerhalb des Calcinators durch verschiedene Prozesse 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.
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 z- Komponente vz, 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.
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.
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. Die Stickstoffkonzentration ist am Calcinatoreingang am höchsten, da die Gasmenge, beispielsweise durch die Entsäuerung zunehmend ist und dadurch der prozentuale Anteil des Stickstoffs sinkt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt größer als 0,7, bevorzugt größer als 2, gewählt. Weiter wird die Froude-Zahl im zweiten Calcinatorabschnitt kleiner als 9, bevorzugt kleiner als 4, gewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich der Sauerstoffgehalt und/oder der Kohlenmonoxidgehalt hinter dem Calcinator als Regelgröße für das Durchflussregelventil verwendet. In dieser Ausführungsform der Erfindung soll der Sauerstoffgehalt zwischen 0,5 Vol.-% und 5 Vol.-%, bevorzugt zwischen 2 Vol.-% und 3 Vol.-%, bezogen aus den nassen Gasstrom liegen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich der Sauerstoffgehalt und/oder der Kohlenmonoxidgehalt am Ausgang des zweiten Calcinatorabschnitts als Regelgröße für das Durchflussregelventil verwendet. In dieser Ausführungsform der Erfindung soll der Sauerstoffgehalt zwischen 0,5 Vol.-% und 15 Vol.-%, bevorzugt zwischen 2 Vol.-% und 3 Vol.-%, bezogen aus den nassen Gasstrom liegen.
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 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 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 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.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts Fig. 2 erster beispielhafter Calcinator Fig. 3 zweiter beispielhafter Calcinator Fig. 4 dritter beispielhafter Calcinator
Alle Darstellungen sind rein schematisch, nicht maßstabsgerecht und dienen nur zur Verdeutlichung der Erfindungsmerkmale.
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.
Daher tritt in den im Folgenden gezeigten drei beispielhaften Calcinatorausführungsformen der Gasstrom von unten aus dem Drehrohrofen 120 kommend ein und strömt nach oben. Der Calcinator 110 weist jeweils am oberen Ende wenigstens ein in den Ausführungsbeispielen nicht gezeigten Zyklonabscheider auf. Die Bezugszeichen werden für gleiche Elemente im Folgenden gleich verwendet und in der Beschreibung auf die Unterschiede der Ausführungsformen eingegangen.
Fig. 2 zeigt einen ersten Calcinatorabschnitt 10, welcher senkrecht angeordnet ist, darüber einen zweiten Calcinatorabschnitt 20, welcher schräg in einem Winkel von 45 ° angeordnet ist und darüber einen dritten Calcinatorabschnitt 30, welcher senkrecht angeordnet ist. Der erste Calcinatorabschnitt 10 weist eine erste Brennstoffzufuhr 12 für einen flugfähigen Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, sowie eine erste erste Eduktzuführung 14 auf, über welche Edukt aus dem Vorwärmer 100 zugeführt wird. Durch die Verbrennung des Brennstoffes im ersten Calcinatorabschnitt 10 entsteht Energie, welche für den Entsäuerungsprozess des Edukts verwendet wird, sodass CO2 erzeugt wird. Im zweiten Calcinatorabschnitt 20 wird von oben über die zweite Brennstoffzufuhr 22 ein fester Brennstoff, beispielsweise über eine Schnecke, zugeführt, der dann auf der schrägen Fläche des zweiten Calcinatorabschnitts 20 verbrennt. Verbrennungsreste, beispielsweise Metallbestandteile des Brennstoffs, fallen durch den ersten Calcinatorabschnitt 10 und können unter diesem dann entnommen werden. Der zweite Calcinatorabschnitt 20 weist weiter eine erste zweite Eduktzuführung 24 auf, über die ebenfalls Edukt aus dem Vorwärmer zugegeben werden kann. Oberhalb des zweiten Calcinatorabschnitts 20 ist ein dritter Calcinatorabschnitt 30 angeordnet, welcher eine dritte Brennstoffzufuhr 32 und eine erste dritte Eduktzuführung 34 aufweist.
Zusätzlich weist die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung einen Bypass 40 mit einem Durchflussregelventil 42 auf. Zu Regelung des Durchflussregelventils 42 weist die Vorrichtung einen ersten Drucksensor 50 auf, der vor der Abzweigung des Bypasses 40 angeordnet ist. Weiter weist die Vorrichtung einen zweiten Drucksensor 54 auf, wobei dieser am Ende des Calcinators 110, optional auch hinter einem nicht gezeigten Zyklonabscheider, angeordnet ist. Weiter ist im Bypass 40 hinter dem Durchflussregelventil 42 ein dritter Drucksensor 52 angeordnet.
Wie in Fig. 2 angedeutet, ist der Querschnitt des zweiten Calcinatorabschnitts 20 geringer als der Querschnitt des ersten Calcinatorabschnitts 10. Beispielsweise ist der Querschnitt um etwa 30 % kleiner als der Querschnitt des ersten Calcinatorabschnitts 10, was dem Sinus von 45 ° entspricht. Wie in Fig. 2 angedeutet, gelangt der warme Gasstrom aus dem Drehrohrofen 120 über den Ofeneinlauf 122 sowohl in den ersten Calcinatorabschnitt 10 als auch den Bypass 40.
Das durch die erste erste Eduktzuführung 14 in den ersten Calcinatorabschnitt 10 eingebrachte Material, dass durch die erste zweite Eduktzuführung 24 in den zweiten Calcinatorabschnitt 20 eingebrachte Material und das durch die erste dritte Eduktzuführung 34 in den dritten Calcinatorabschnitt 30 eingebrachte Material wird vom Gasstrom getragen und in den Abscheidezyklon 60 verbracht, wo das behandelte Material abgeschieden und dem Ofeneinlauf 122 zugeführt wird.
In der zweiten in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des Calcinators 110 ist der zweite Calcinatorabschnitt 20 im Gegensatz zu der ersten in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform absteigend angeordnet. Flierdurch durchqueren Brennstoff und Edukt sowie der Gasstrom den zweiten Calcinatorabschnitt 20 im Gleichstrom.
Die dritte in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des Calcinators 110 ist deutlich anders aufgebaut. Zunächst wird der Gasstrom geteilt und nur ein Teilstrom durch den zweiten Calcinatorabschnitt 20 geführt. Ein weiterer Teilstrom gelangt durch einen Bypass 40 und ein Durchflussregelventil 42 an den zweiten Calcinatorabschnitt 20 vorbei und wird mit dem aus dem zweiten Calcinatorabschnitt 20 austretendem Gasstrom wieder vereint in den ersten Calcinatorabschnitt 10 geführt.
Bezugszeichen
10 erster Calcinatorabschnitt 12 erste Brennstoffzufuhr 14 erste erste Eduktzuführung
20 zweiter Calcinatorabschnitt
22 zweite Brennstoffzufuhr 24 erste zweite Eduktzuführung 30 dritter Calcinatorabschnitt 32 dritte Brennstoffzufuhr erste dritte Eduktzuführung Bypass
Durchflussregelventil erster Drucksensor dritter Drucksensor zweiter Drucksensor
Abscheidezyklon
Vorwärmer
Calcinator
Drehrohrofen
Ofeneinlauf
Kühler

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Edukts, wobei die Vorrichtung einen Ofen und einen Calcinator (110) aufweist, wobei der Ofen einen Ofeneinlauf (120) aufweist, wobei der Calcinator (110) wenigstens einen ersten Calcinatorabschnitt (10) und einen zweiten Calcinatorabschnitt (20) aufweist, wobei der Calcinator (110) einen Abscheidezyklon (60) aufweist, wobei der Abscheidezyklon (60) zur Überführung des im Abscheidezyklon (60) abgeschiedenen Feststoffes mit dem Ofeneinlauf (120) verbunden ist, wobei der Ofeneinlauf (120) und der erste Calcinatorabschnitt (10) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, 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 die Vorrichtung einen Bypass (40) aufweist, wobei der Ofeneinlauf (120) und der Bypass (40) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, wobei der Bypass (40) ein Durchflussregelventil (42) aufweist, wobei der Bypass (40) so mit dem Calcinator (110) verbunden ist, dass der Bypass (40) einen Teilstrom des in den Calcinator (110) eintretenden Gasstroms hinter den zweiten Calcinatorabschnitt (20) in den Calcinator (110) leitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Calcinatorabschnitt (10) unterhalb des zweiten Calcinatorabschnitts (20) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung einen dritten Calcinatorabschnitt aufweist, wobei der dritte Calcinatorabschnitt senkrecht angeordnet ist, wobei der dritte Calcinatorabschnitt oberhalb des zweiten Calcinatorabschnittes (20) angeordnet ist, wobei der Bypass (40) zwischen den zweiten Calcinatorabschnitt (20) und dem dritten Calcinatorabschnitt (30) mit dem Calcinator (110) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Calcinatorabschnitt (10) und der zweite Calcinatorabschnitt (20) dazu ausgebildet sind, von einem Gasstrom von unten nach oben durchströmt zu werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Calcinatorabschnitt (10) zur Durchströmung von einem Gasstrom von unten nach oben ausgebildet ist, wobei der zweite Calcinatorabschnitt (20) dazu ausgebildet ist, von einem Gasstrom von oben nach unten durchströmt zu werden.
5. 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. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen ersten Drucksensor (50) aufweist, wobei der erste Drucksensor (50) gasströmungstechnisch vor der Abzweigung des Bypasses (40) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bypass (40) gasströmungstechnisch hinter dem Durchflussregelventil (42) ein zweiter Drucksensor (54) angeordnet ist.
8. 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. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Calcinator (110) hinter der Zuführung des Bypasses (40), bevorzugt hinter dem dritten Calcinatorabschnitt (30) ein dritter Drucksensor (52) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Calcinator (110) ein Gassensor angeordnet ist, wobei der Gassensor zur Erfassung des Sauerstoffgehalts und/oder des Kohlenmonoxidgehalts ausgebildet ist.
11 .Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zur Regelung des Durchflussregelventils (42) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung mit dem ersten Drucksensor (50), den zweiten Drucksensor (54) und dem dritten Drucksensor (52) verbunden ist.
13. 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), einem schrägen zweiten Calcinatorabschnitt (20) und einem Abscheidezyklon (60) durchgeführt wird, 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, wobei die Vorrichtung einen Ofen mit einem Ofeneinlauf (120) aufweist, wobei der Calcinator (110) einen Abscheidezyklon (60) aufweist, wobei der Abscheidezyklon (60) zur Überführung des im Abscheidezyklon (60) abgeschiedenen Feststoffes mit dem Ofeneinlauf (120) verbunden ist, wobei die Vorrichtung einen Bypass (40) mit einem Durchflussregelventil (42) aufweist, wobei der Ofeneinlauf (120) und der erste Calcinatorabschnitt (10) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, wobei der Ofeneinlauf (120) und der Bypass (40) zur Überführung von aus dem Ofen austretendem Gas miteinander verbunden sind, wobei das
Durchflussregelventil (42) so geregelt wird, dass die Druckdifferenz zwischen dem Gasstrom vor der Abzweigung des Bypasses (40) und dem Druck im Calcinator (110) hinter der Zuführung des Bypasses (40) auf einen Wert von 3 102 bis 3 103 Pa, bevorzugt 5 102 bis 1 ,5 103 Pa, eingestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11 , 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.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Sauerstoffgehalt und/oder der Kohlenmonoxidgehalt am Ausgang des zweiten Calcinatorabschnitts (20) als Regelgröße für das
Durchflussregelventil (42) verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt zwischen 0,5 Vol.-% und 15 Vol.-%, bevorzugt zwischen 2 Vol.- % und 3 Vol.-%, bezogen aus den nassen Gasstrom liegen soll.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem Gasstrom vor der Abzweigung des Bypasses (40) und dem Druck im Calcinator (110) hinter der Zuführung des Bypasses (40) gleich der Druckdifferenz zwischen den Druck im Bypass (40) vor dem Durchflussregelventil (42) und dem Druck im Calcinator (110) hinter der Zuführung des Bypasses (40) ist.
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