LU103187B1 - Safe preparation of fuels using the oxyfuel process - Google Patents

Safe preparation of fuels using the oxyfuel process Download PDF

Info

Publication number
LU103187B1
LU103187B1 LU103187A LU103187A LU103187B1 LU 103187 B1 LU103187 B1 LU 103187B1 LU 103187 A LU103187 A LU 103187A LU 103187 A LU103187 A LU 103187A LU 103187 B1 LU103187 B1 LU 103187B1
Authority
LU
Luxembourg
Prior art keywords
plant
oxygen
gas
outlet
heat exchanger
Prior art date
Application number
LU103187A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Uhde
Jost Lemke
Original Assignee
Thyssenkrupp Ag
thyssenkrupp Polysius GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Ag, thyssenkrupp Polysius GmbH filed Critical Thyssenkrupp Ag
Priority to LU103187A priority Critical patent/LU103187B1/en
Priority to PCT/EP2024/072872 priority patent/WO2025040528A1/en
Priority to CN202480063065.2A priority patent/CN121941881A/en
Application granted granted Critical
Publication of LU103187B1 publication Critical patent/LU103187B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/033—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment comminuting or crushing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/04—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/20—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/10—Pulverizing
    • F23K2201/1006—Mills adapted for use with furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/10—Pulverizing
    • F23K2201/103—Pulverizing with hot gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/20—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/01041—Heating by using exhaust gas heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage 10 zur Herstellung thermisch aktivierter Materialien, wobei die Anlage 10 eine Vorrichtung zur thermischen Aktivierung 20 aufweist, wobei die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung 20 eine Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas 30 aufweist, wobei die Anlage 10 eine Luftzerlegungsanlage 40 aufweist, wobei die Luftzerlegungsanlage 40 einen Sauerstoffauslass 41 für sauerstoffangereichertes Gas und einen Stickstoffauslass 42 für stickstoffangereichertes Gas aufweist, wobei der Sauerstoffauslass 41mit der Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas 30 verbunden ist, wobei die Anlage 10 eine Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 50, 55, 56 aufweist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 50, 55, 56 einen Schutzgaseinlass 52 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffauslass 42 und der Schutzgaseinlass 52 direkt oder über eine Gaserwärmungsvorrichtung miteinander verbunden sind.The present invention relates to a plant 10 for producing thermally activated materials, wherein the plant 10 has a device for thermal activation 20, wherein the device for thermal activation 20 has a supply for oxygen-enriched gas 30, wherein the plant 10 has an air separation plant 40, wherein the air separation plant 40 has an oxygen outlet 41 for oxygen-enriched gas and a nitrogen outlet 42 for nitrogen-enriched gas, wherein the oxygen outlet 41 is connected to the supply for oxygen-enriched gas 30, wherein the plant 10 has a processing device for combustible substances 50, 55, 56, wherein the processing device for combustible substances 50, 55, 56 has a protective gas inlet 52, characterized in that the nitrogen outlet 42 and the protective gas inlet 52 are connected to one another directly or via a gas heating device are.

Description

thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 1/6thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 08/18/2023 LU103187 1/6

Sichere Vorbereitung von Brennstoffen im Oxyfuel-VerfahrenSafe preparation of fuels using the oxyfuel process

Die Erfindung betrifft eine Anlage, beispielsweise zur Herstellung von Zementklinker, nach dem Oxyfuel-Verfahren mit einer sicheren Vorbereitung von Brennstoffen ohne dieThe invention relates to a plant, for example for the production of cement clinker, according to the oxyfuel process with a safe preparation of fuels without the

Verdünnung des angereicherten Kohlendioxid-Abgasstroms.Dilution of the enriched carbon dioxide exhaust stream.

In Anlagen zur thermischen Behandlung von Materialien, beispielsweise einer Anlage zurIn plants for the thermal treatment of materials, for example a plant for

Herstellung von Zement, gibt es eine Vielzahl an Vorrichtungen, welche oftmals in komplexer Weise miteinander verbunden sind. Beispielsweise haben solche Anlagen typischer Weise eine Mahlvorrichtung für Brennstoffe, beispielsweise Kohle aber auchCement production involves a variety of devices, which are often interconnected in a complex manner. For example, such plants typically have a grinding device for fuels, such as coal, but also

Ersatzbrennstoffe, zum Beispiel Biomasse. Um eine Entzündung dieser Stoffe bei derAlternative fuels, such as biomass. To prevent the ignition of these substances during

Vermahlung zu verhindern, wird üblicherweise das Abgas der eigentlichen thermischenTo prevent grinding, the exhaust gas from the actual thermal

Behandlung verwendet, in dem der Sauerstoff größtenteils zu Kohlendioxid umgesetzt ist. Zusätzlich eignet sich dieses Gas insbesondere bei feuchten Brennstoffen aufgrund der Restwärme auch zu der Trocknung des Brennstoffes.It is used for treatment in which the oxygen is largely converted to carbon dioxide. Due to its residual heat, this gas is also suitable for drying the fuel, especially with moist fuels.

Im Rahmen der Vermeidung von Kohlendioxid-Emissionen zur Reduktion desAs part of the avoidance of carbon dioxide emissions to reduce the

Klimawandels werden zunehmend die Anlagen umkonzipiert. Ein wesentlicher Ansatz ist das sogenannte Oxyfuel-Verfahren. Durch den Einsatz von möglichst reinem Sauerstoff entsteht als Abgas fast reines Kohlendioxid (nach Abtrennung von Wasser), sodass eine aufwändige Trennung von Stickstoff entfällt. Um dieses effizient zu gestalten, muss vermieden werden, dass aus Nebenluftquellen andere Gase, wie zum Beispiel Stickstoff aus der Umgebungsluft in das Abgas gelangt.Due to climate change, plants are increasingly being redesigned. One key approach is the so-called oxyfuel process. By using the purest possible oxygen, the exhaust gas produced is almost pure carbon dioxide (after water separation), eliminating the need for complex nitrogen separation. To make this process efficient, it is important to prevent other gases from secondary air sources, such as ambient nitrogen, from entering the exhaust gas.

Aus der DE 10 2018 206 673 A1 und der DE 10 2018 206 674 A1 sind solche Oxyfuel-From DE 10 2018 206 673 A1 and DE 10 2018 206 674 A1 such oxyfuel

Prozesse bekannt.processes known.

Daraus ergibt sich aber nun, dass es ungünstig ist, ein solches Kohlendioxid- angereichertes Abgas durch eine Mühle zu leiten, da sich durch die unvermeidbareThis means that it is unfavourable to pass such carbon dioxide-enriched exhaust gas through a mill, as the unavoidable

Falschluft der Mühle eine ungewollte Verdünnung des Abgases ergibt. Dieses wiederum führt dazu, dass dieses Schutzgas für die Mahlvorrichtungen, insbesondere für dasThe mill's leaking air results in an unwanted dilution of the exhaust gas. This in turn leads to this protective gas being too hot for the grinding devices, especially for the

Vermahlen von Brennstoffen, nicht mehr zur Verfügung steht.Grinding of fuels is no longer available.

thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 2/6thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG August 18, 2023 LU103187 2/6

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für die Vermahlung brennbarer Stoffe geeigneteThe object of the invention is to provide a suitable grinding machine for combustible materials

Atmosphäre im gesamten Anlagenverbund bereitzustellen.atmosphere throughout the entire plant network.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenenThis object is achieved by the system with the features specified in claim 1

Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.Features. Advantageous further developments emerge from the subclaims, the following description and the drawings.

Die erfindungsgemäße Anlage dient zur Herstellung thermisch aktivierter Materialien.The plant according to the invention is used to produce thermally activated materials.

Beispiele für solche Anlagen finden sich beispielsweise in der Zementindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von Klinker aus Kalkstein oder bei der thermischenExamples of such plants can be found in the cement industry, for example in the production of clinker from limestone or in thermal

Aktivierung von Tonen. Solche Anlagen finden sich aber auch bei der Erzaufarbeitung, beispielsweise beim Abrösten von Lithiumerzen. Die Anlage weist eine Vorrichtung zur thermischen Aktivierung auf. Diese kann eine beliebige Ausführungsform nach demActivation of clays. Such systems are also used in ore processing, for example, in the roasting of lithium ores. The system has a device for thermal activation. This can be any design according to the

Stand der Technik aufweisen und eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen sind dem Fachmann geläufig. Die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung weist eineState of the art and a variety of different embodiments are familiar to the person skilled in the art. The device for thermal activation has a

Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas auf. Die Vorrichtung zur thermischenSupply of oxygen-enriched gas. The device for thermal

Aktivierung wird somit nach dem Oxyfuel-Verfahren betrieben, um als Abgas ein möglichst reines Kohlendioxid zu haben, womit ein aufwändiger Abscheideprozess für das Kohlendioxid entfallen kann und Invest und Energie gespart werden kann. Die Anlage weist eine Luftzerlegungsanlage auf. Damit wird der sauerstoffreiche Gasstrom für denActivation is therefore carried out according to the oxyfuel process in order to obtain the purest possible carbon dioxide as exhaust gas, thus eliminating the need for a complex carbon dioxide separation process and saving investment and energy. The plant features an air separation unit. This produces the oxygen-rich gas stream for the

Oxyfuel-Betrieb zur Verfügung gestellt. Die Luftzerlegungsanlage weist einenOxyfuel operation. The air separation plant has a

Sauerstoffauslass für sauerstoffangereichertes Gas und einen Stickstoffauslass für stickstoffangereichertes Gas auf. Der Sauerstoffauslass ist mit der Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas verbunden. Weiter weist die Anlage eineAn oxygen outlet for oxygen-enriched gas and a nitrogen outlet for nitrogen-enriched gas. The oxygen outlet is connected to the oxygen-enriched gas supply. The system also has a

Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe auf. Brennbare Stoffe können beispielsweise Kohle oder auch Ersatzbrennstoffe wie Biomasse sein. Bei derProcessing device for combustible materials. Combustible materials can be, for example, coal or alternative fuels such as biomass.

Verarbeitung brennbarer Stoffe, beispielsweise beim Vermahlen, können gerade Stäube sehr leicht brennbare oder gar explosive Gemische erzeugen, sodass eine Atmosphäre mit Sauerstoffabreicherung vorteilhaft oder gar notwendig ist. Beispielsweise wird durch die Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe der in der Vorrichtung zur thermischenWhen processing combustible materials, for example during grinding, dusts can produce highly flammable or even explosive mixtures, so that an atmosphere with oxygen depletion is advantageous or even necessary. For example, the processing device for combustible materials reduces the oxygen content in the device for thermal

Aktivierung benötigte Brennstoff vorbereitet. Die Verarbeitungsvorrichtung für brennbareThe fuel required for activation is prepared. The processing device for combustible

Stoffe weist einen Schutzgaseinlass auf.Fabrics have a protective gas inlet.

thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 3/6thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG August 18, 2023 LU103187 3/6

Erfindungsgemäß sind der Stickstoffauslass und der Schutzgaseinlass direkt oder über eine Gaserwärmungsvorrichtung miteinander verbunden. Es wird also nicht mehr wie bisher die durch die Verbrennung in der Vorrichtung zur thermischen Aktivierung abgereichertes Gas in der Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe verwendet, damit dieses kohlendioxidhaltige Gas eben nicht durch Nebenluft in derAccording to the invention, the nitrogen outlet and the protective gas inlet are connected to each other directly or via a gas heating device. Thus, the gas depleted by combustion in the thermal activation device is no longer used in the processing device for combustible materials, as was previously the case, so that this carbon dioxide-containing gas is not disturbed by secondary air in the

Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe verdünnt wird. Stattdessen wird derprocessing device for flammable substances. Instead, the

Stickstoff angereicherte Gasstrom aus der Luftzerlegungsanlage verwendet. Bevorzugt wird der Stickstoff angereicherte Gasstrom aus der Luftzerlegungsanlage hierbei über eine Gaserwärmungsvorrichtung geleitet und vorgewärmt.A nitrogen-enriched gas stream from the air separation plant is used. Preferably, the nitrogen-enriched gas stream from the air separation plant is passed through a gas heating device and preheated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe eine Mahlvorrichtung und/oder eine Trocknungsvorrichtung. DieIn a further embodiment of the invention, the processing device for combustible substances is a grinding device and/or a drying device.

Verarbeitungsvorrichtung kann hierbei eine einfache Mühle, beispielsweise zurThe processing device can be a simple mill, for example for

Erzeugung von Kohlestaub sein. Es kann sich bei der Verarbeitungsvorrichtung um eineThe processing device may be a

Mahl- oder Brechvorrichtung mit anschließendem Steigrohrtrockner, also eineGrinding or crushing device with subsequent riser dryer, i.e. a

Kombination aus Mahlvorrichtung und Trocknungsvorrichtung handeln. Dieses ist beispielsweise für Holz als Ersatzbrennstoff vorteilhaft. Oder es kann sich um eine reineIt can be a combination of a grinding device and a drying device. This is advantageous, for example, for wood as a substitute fuel. Or it can be a pure

Trocknungsvorrichtung handeln, beispielsweise um Biomasse zunächst ausreichend zu entwässern. Es könne auch zwei Verarbeitungsvorrichtungen vorgesehen sein, eine als reine Trocknungsvorrichtung und eine als Kombination aus Mahlvorrichtung undIt could be a drying device, for example, to initially dewater biomass sufficiently. Two processing devices could also be provided, one as a pure drying device and one as a combination of grinding device and

Trocknungsvorrichtung.Drying device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur thermischenIn a further embodiment of the invention, the device for thermal

Aktivierung einen Materialkühler auf. Der Materialkühler ist wenigstens teilweise alsActivation of a material cooler. The material cooler is at least partially

Gaserwärmungsvorrichtung verbunden, also zwischen Stickstoffauslass undGas heating device, i.e. between nitrogen outlet and

Schutzgaseinlass angeordnet. Teilweise ist bevorzugt, insbesondere ist derIn some cases, it is preferred, in particular, that

Materialkühler in drei Zonen unterteil. Die erste Zone ist die heißeste, in die das heißeMaterial cooler is divided into three zones. The first zone is the hottest, into which the hot

Material eintritt. In dieser ersten Zone erfolgt die Kühlung mit dem sauerstoffreichen Gas, um diesen für die thermische Behandlung maximal vorzuwärmen und somit möglichst viel Wärme im Prozess zu halten. Die zweite Zone ist mit dem Stickstoffauslass verbunden und dient dazu, das stickstoffangereicherte Gas vorzuwärmen. Dadurch wird diese niederkalorische Energie genutzt, welche zudem zum Trocknen eines Materials thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 4/6 ausreichend warm ist. In der letzten und kältesten dritten Zone erfolgt beispielsweise eine letzte Abkühlung mit Umgebungsluft.material enters. In this first zone, cooling takes place with the oxygen-rich gas to preheat it to maximum for the thermal treatment and thus retain as much heat as possible in the process. The second zone is connected to the nitrogen outlet and serves to preheat the nitrogen-enriched gas. This utilizes this low-calorific energy, which is also sufficiently warm for drying a material. thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 4/6 In the last and coldest third zone, for example, a final cooling with ambient air takes place.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur thermischenIn a further embodiment of the invention, the device for thermal

Aktivierung einen Abgasauslass auf. Der Abgasauslass kann beispielsweise nach einemThe exhaust outlet can be opened after a

Vorwärmer angeordnet sein. Es ist der Punkt, an dem der Gasstrom die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung verlässt. Der Abgasauslass ist mit einem Wärmetauscher verbunden. Der Wärmetauscher ist als Gaserwärmungsvorrichtung verbunden. Das bedeutet, dass der Wärmetauscher auf der einen Seite einen ersten Eingang aufweist, der mit dem Abgasauslass verbunden ist. der Ausgang der ersten Seite kann beispielsweise mit einer Kohlendioxidverflüssigungsanlage verbunden sein. Die anderePreheater can be arranged. It is the point at which the gas stream leaves the thermal activation device. The exhaust outlet is connected to a heat exchanger. The heat exchanger is connected as a gas heating device. This means that the heat exchanger has a first inlet on one side, which is connected to the exhaust outlet. The outlet of the first side can be connected, for example, to a carbon dioxide liquefaction plant. The other

Seite ist für das wärmeaufnehmende Gas und zwar das stickstoffangereicherte Gas und daher ist der Eingang der zweiten Seite mit dem Stickstoffauslass und der Ausgang der zweiten Seite mit dem Schutzgaseinlass verbunden. Bevorzugt ist der Wärmetauscher ein rekuperativer Wärmetauscher oder ein regenergierender Wärmetauscher. Besonders bevorzugt ist der Wärmetauscher ein Rotationswärmeüberträger.The first side is for the heat-absorbing gas, specifically the nitrogen-enriched gas. Therefore, the inlet of the second side is connected to the nitrogen outlet, and the outlet of the second side is connected to the protective gas inlet. The heat exchanger is preferably a recuperative heat exchanger or a regenerative heat exchanger. The heat exchanger is particularly preferably a rotary heat exchanger.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Luftzerlegungsanlage eine kryogene Luftzerlegungsanlage. Zwar ist auch eine Luftzerlegung nach demIn a further embodiment of the invention, the air separation plant is a cryogenic air separation plant. Although air separation according to the

Membranverfahren oder der Druckwechseladsorption denkbar, für die erforderlicheMembrane processes or pressure swing adsorption are conceivable for the required

Menge an Sauerstoff und die gewünschte Reinheit ist aber derzeit die kryotechnischeThe amount of oxygen and the desired purity is currently the cryogenic

Luftzerlegung noch vorteilhaft.Air separation is still advantageous.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand in den Zeichnungen dargestelltenThe system according to the invention is described below with reference to the drawings

Ausführungsbeispielen näher erläutert.Examples of implementation are explained in more detail.

Fig. 1 erstes BeispielFig. 1 first example

Fig. 2 zweites BeispielFig. 2 second example

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel für eine erfindungsgemäße Anlage 10 gezeigt. Die Anlage weist eine Vorrichtung zu thermischen Aktivierung 20 auf. Die Vorrichtung zu thermischenFig. 1 shows a first example of a system 10 according to the invention. The system has a device for thermal activation 20. The device for thermal

Aktivierung 20 weist beispielsweise eine Materialzufuhr 28 auf, über die zum BeispielActivation 20 has, for example, a material supply 28, via which, for example,

Kalkstein zugeführt wird. Dieses zugeführte Material wird im Vorwärmer 21 vorgewärmt,Limestone is fed in. This feed material is preheated in preheater 21,

thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 5/6 im Calcinator 22 calciniert und im Drehrohrofen 23 gebrannt. Das Produkt wird in einemthyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 5/6 calcined in calciner 22 and fired in rotary kiln 23. The product is

Materialkühler 24 gekühlt und über die Produktentnahme abgeführt.Material cooler 24 cooled and discharged via the product removal.

Die eine Vorrichtung zu thermischen Aktivierung 20 wird nach dem Oxyfuel-Verfahren betrieben, also vorzugsweise mit einem möglichst hohen Sauerstoffanteil, um am Ende einen möglichst hohen Kohlendioxidanteil zu erhalten. Dazu weist die Anlage eineOne device for thermal activation 20 is operated according to the oxyfuel process, i.e. preferably with the highest possible oxygen content in order to ultimately achieve the highest possible carbon dioxide content. For this purpose, the system has a

Luftzerlegungsanlage 40 auf, aus der sauerstoffangereichertes Gas, beispielsweise mit über 95Vol.-% Sauerstoff aus einem Sauerstoffauslass 41 einer Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas 30 zugeführt wird, in diesem Fall der ersten Zone 25 desAir separation plant 40, from which oxygen-enriched gas, for example with over 95vol% oxygen, is fed from an oxygen outlet 41 to a feed for oxygen-enriched gas 30, in this case the first zone 25 of the

Materialkühlers 24. Dort wird das sauerstoffreiche Gas vorgewärmt und anschließend in den Drehrohrofen 23 überführt. Das aus dem Vorwärmer 21 austretende Gas wird über einen Abgasauslass 61 an eine Kohlendioxidverflüssigungsanlage 60 übergeben.Material cooler 24. There, the oxygen-rich gas is preheated and then transferred to the rotary kiln 23. The gas exiting the preheater 21 is transferred to a carbon dioxide liquefaction plant 60 via an exhaust gas outlet 61.

Der stickstoffangereicherte Gasstrom wird über den Stickstoffauslass 42 der zweitenThe nitrogen-enriched gas stream is discharged via the nitrogen outlet 42 of the second

Zone 26 des Materialkühlers 24 zugeführt und dort vorgewärmt. Der vorgewärmte stickstoffangereicherte Gasstrom wird über den Schutzgaseinlass 52 einer erstenZone 26 of the material cooler 24 and preheated there. The preheated nitrogen-enriched gas stream is fed via the protective gas inlet 52 to a first

Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 50, beispielsweise einer Mühle mit angeschlossenem Steigrohrtrockner, zugeführt. Über eine Brennstoffzufuhr 51 wird einA processing device for combustible materials 50, for example a mill with an attached riser dryer, is supplied via a fuel supply 51.

Brennstoff zugeführt, zerkleinert und getrocknet und beispielsweise dann dem Calcinator 22 zugeführt.Fuel is fed, crushed and dried and then fed to the calciner 22, for example.

Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemäße Anlage 10. Die Vorrichtung zu thermischen Aktivierung 20 entspricht dabei dem ersten Beispiel. Das sauerstoffangereicherte Gas wird direkt und ohne Vorwärmung dem Drehrohrofen 23 über die Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas 30 zugeführt. Die Abgase werden aus dem Vorwärmer 21 über den Abgasauslass 61 zunächst einem Wärmetauscher 70 zugeführt, bevor diese in die Kohlendioxidverflüssigungsanlage 60 gelangen. Der stickstoffhaltige Gasstrom gelangt aus dem Stickstoffauslass 42 in den Wärmetauscher 70 und wird dort erwärmt. Zur Verwendung sehr feuchter Brennstoffe weist die Anlage 10 zweite Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 55 in Form eines Trockners und eine dritte Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 56 in Form einer Mühle auf.Fig. 2 shows a second example of a plant 10 according to the invention. The thermal activation device 20 corresponds to the first example. The oxygen-enriched gas is fed directly and without preheating to the rotary kiln 23 via the oxygen-enriched gas feed 30. The exhaust gases from the preheater 21 are first fed to a heat exchanger 70 via the exhaust gas outlet 61 before entering the carbon dioxide liquefaction plant 60. The nitrogen-containing gas stream passes from the nitrogen outlet 42 into the heat exchanger 70 and is heated there. For the use of very moist fuels, the plant 10 has a second processing device for combustible materials 55 in the form of a dryer and a third processing device for combustible materials 56 in the form of a mill.

Sowohl die zweite Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 55 als auch die dritte thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 6/6Both the second processing device for combustible materials 55 and the third thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 6/6

Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 56 weisen einen Schutzgaseinlass 52 auf und werden mit im Vorwärmer 70 erwärmten stickstoffhaltigem Gas versorgt.Processing device for combustible materials 56 has a protective gas inlet 52 and is supplied with nitrogen-containing gas heated in the preheater 70.

BezugszeichenReference symbol

Anlage zur Herstellung thermisch aktivierter Materialien 20 Vorrichtung zur thermischen Aktivierung 21 Vorwärmer 22 Calcinator 23 Drehrohrofen 10 24 Materialkühler 25 erste Zone 26 zweite Zone 27 dritte Zone 28 Materialzufuhr 29 Produktentnahme 30 Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas 40 Luftzerlegungsanlage 41 Sauerstoffauslass 42 Stickstoffauslass 50 erste Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 51 Brennstoffzufuhr 52 Schutzgaseinlass 55 zweite Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 56 dritte Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe 60 Kohlendioxidverflüssigungsanlage 61 Abgasauslass 70 WärmetauscherPlant for the production of thermally activated materials 20 Thermal activation device 21 Preheater 22 Calciner 23 Rotary kiln 10 24 Material cooler 25 First zone 26 Second zone 27 Third zone 28 Material feed 29 Product discharge 30 Oxygen-enriched gas feed 40 Air separation plant 41 Oxygen outlet 42 Nitrogen outlet 50 First combustible processing device 51 Fuel supply 52 Shielding gas inlet 55 Second combustible processing device 56 Third combustible processing device 60 Carbon dioxide liquefaction plant 61 Exhaust gas outlet 70 Heat exchanger

Claims (7)

thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 1/2 Patentansprüchethyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 1/2 Patent claims 1. Anlage (10) zur Herstellung thermisch aktivierter Materialien, wobei die Anlage (10) eine Vorrichtung zu thermischen Aktivierung (20) aufweist, wobei die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung (20) eine Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas (30) aufweist, wobei die Anlage (10) eine Luftzerlegungsanlage (40) aufweist, wobei die Luftzerlegungsanlage (40) einen Sauerstoffauslass (41) für sauerstoffangereichertes Gas und einen Stickstoffauslass (42) für stickstoffangereichertes Gas aufweist, wobei der Sauerstoffauslass (41) mit der Zuführung für sauerstoffangereichertes Gas (30) verbunden ist, wobei die Anlage (10) eine Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe (50, 55, 56) aufweist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe (50, 55, 56) einen Schutzgaseinlass (52) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffauslass (42) und der Schutzgaseinlass (52) direkt oder über eine Gaserwärmungsvorrichtung miteinander verbunden sind.1. Plant (10) for producing thermally activated materials, wherein the plant (10) has a device for thermal activation (20), wherein the device for thermal activation (20) has a supply for oxygen-enriched gas (30), wherein the plant (10) has an air separation plant (40), wherein the air separation plant (40) has an oxygen outlet (41) for oxygen-enriched gas and a nitrogen outlet (42) for nitrogen-enriched gas, wherein the oxygen outlet (41) is connected to the supply for oxygen-enriched gas (30), wherein the plant (10) has a processing device for combustible substances (50, 55, 56), wherein the processing device for combustible substances (50, 55, 56) has a protective gas inlet (52), characterized in that the nitrogen outlet (42) and the Protective gas inlet (52) are connected to each other directly or via a gas heating device. 2. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung für brennbare Stoffe (50, 55, 56) eine Mahlvorrichtung und/oder eine Trocknungsvorrichtung ist.2. Plant (10) according to claim 1, characterized in that the processing device for combustible substances (50, 55, 56) is a grinding device and/or a drying device. 3. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung (20) einen Materialkühler (24) aufweist, wobei der Materialkühler (24) wenigstens teilweise als Gaserwärmungsvorrichtung verbunden ist.3. Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the device for thermal activation (20) has a material cooler (24), wherein the material cooler (24) is at least partially connected as a gas heating device. 4. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur thermischen Aktivierung (20) einen Abgasauslass (61) aufweist, wobei der Abgasauslass (61) mit einem Wärmetauscher (70) verbunden ist, wobei der Wärmetauscher (70) als Gaserwärmungsvorrichtung verbunden ist.4. Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the device for thermal activation (20) has an exhaust gas outlet (61), wherein the exhaust gas outlet (61) is connected to a heat exchanger (70), wherein the heat exchanger (70) is connected as a gas heating device. 5. Anlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (70) ein rekuperativer Wärmetauscher (70) oder ein regenerierender Wärmetauscher (70) ist.5. Plant (10) according to claim 4, characterized in that the heat exchanger (70) is a recuperative heat exchanger (70) or a regenerating heat exchanger (70). thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG 18.08.2023 LU103187 2/2thyssenkrupp Polysius GmbH 230351P00LU thyssenkrupp AG August 18, 2023 LU103187 2/2 6. Anlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (70) ein Rotationswarmeubertrager ist.6. Plant (10) according to claim 4, characterized in that the heat exchanger (70) is a rotary heat exchanger. 7. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzerlegungsanlage (40) eine kryogene Luftzerlegungsanlage (40) ist.7. Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air separation plant (40) is a cryogenic air separation plant (40).
LU103187A 2023-08-21 2023-08-21 Safe preparation of fuels using the oxyfuel process LU103187B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LU103187A LU103187B1 (en) 2023-08-21 2023-08-21 Safe preparation of fuels using the oxyfuel process
PCT/EP2024/072872 WO2025040528A1 (en) 2023-08-21 2024-08-14 System for producing thermally activated materials
CN202480063065.2A CN121941881A (en) 2023-08-21 2024-08-14 System for producing heat activated material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LU103187A LU103187B1 (en) 2023-08-21 2023-08-21 Safe preparation of fuels using the oxyfuel process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
LU103187B1 true LU103187B1 (en) 2025-02-21

Family

ID=87974163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LU103187A LU103187B1 (en) 2023-08-21 2023-08-21 Safe preparation of fuels using the oxyfuel process

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN121941881A (en)
LU (1) LU103187B1 (en)
WO (1) WO2025040528A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924115A (en) * 1982-08-02 1984-02-07 Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd Combustion of powdered coal
WO1994024484A1 (en) * 1993-04-22 1994-10-27 Sbw Sonderabfallentsorgung Baden-Württemberg Gmbh Method of reducing the emissions produced by incinerating waste
US20140238281A1 (en) * 2011-11-16 2014-08-28 Ihi Corporation Pulverized fuel supply method for oxyfuel combustion boiler, and oxyfuel combustion boiler system
DE102018206673A1 (en) 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel clinker production with special oxygen supply
DE102018206674A1 (en) 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel clinker production without recirculation of preheater exhaust gases

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924115A (en) * 1982-08-02 1984-02-07 Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd Combustion of powdered coal
WO1994024484A1 (en) * 1993-04-22 1994-10-27 Sbw Sonderabfallentsorgung Baden-Württemberg Gmbh Method of reducing the emissions produced by incinerating waste
US20140238281A1 (en) * 2011-11-16 2014-08-28 Ihi Corporation Pulverized fuel supply method for oxyfuel combustion boiler, and oxyfuel combustion boiler system
DE102018206673A1 (en) 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel clinker production with special oxygen supply
DE102018206674A1 (en) 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel clinker production without recirculation of preheater exhaust gases

Also Published As

Publication number Publication date
CN121941881A (en) 2026-04-28
WO2025040528A1 (en) 2025-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3788314B1 (en) Oxyfuel clinker production with special oxygen addition
EP2475946B1 (en) Method for producing cement with separation of co2
EP2872596B1 (en) Cement production plant and method for treating biomass in such a plant
WO2022229119A1 (en) Kiln and method for burning carbonate rock
DE2247172A1 (en) PLANT AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CEMENT, LIME, CLAY AND SIMILAR SUBSTANCES
LU103187B1 (en) Safe preparation of fuels using the oxyfuel process
EP4591016A1 (en) Thermal treatment of mineral material, especially clays, for the cement industry, in particular for the production of artificial pozzolans
DE102020200186A1 (en) Process for heat treatment and color optimization of natural clays
DE102023122358A1 (en) Safe Preparation of Fuels in the Oxyfuel Process
DE3705037A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF CEMENT CLINKER BY THE SEMI-WET PROCESS
EP1244818A1 (en) Method and installation for reducing ore fines in a multi-stage suspension gas stream using a cyclone separator
LU103158B1 (en) Simplifying carbon dioxide capture from exhaust gases of a cement plant
LU103014B1 (en) Exclusive use of substitute fuels for the thermal treatment of mineral substances, in particular clays
LU103035B1 (en) Energy-efficient carbon dioxide capture, especially for a cement plant
EP3244989B1 (en) Method for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas of an entrained-flow treatment plant
BE1030823B1 (en) Reduction of CO2 emissions in the production of cement clinker
BE1032946B1 (en) Optimized partial decarbonation in clinker production
BE1027979B1 (en) Process for heat treatment and color optimization of natural clays
LU103028B1 (en) Method for shaft reversal of a direct current countercurrent regenerative shaft furnace
BE1032954A1 (en) Methods for using partially decarbonized material in clinker production as a sorbent for carbon dioxide separation
EP4581315A1 (en) Reduction of co2 emissions in the production of cement clinker
WO2024251708A1 (en) Material cooler
DE102022208981A1 (en) Reduction of CO2 emissions in the production of cement clinker
WO2026057451A1 (en) Method and apparatus for using partially decarbonised material in clinker production as a sorbent for carbon dioxide separation
AT221012B (en) Process for the production of cement clinker from raw meal containing quicklime and preheater for carrying out the process

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20250221