WO2016173785A1 - Reinigungsvorrichtung, kalzinieranlage und verfahren zum reinigen eines rohgasstroms - Google Patents

Reinigungsvorrichtung, kalzinieranlage und verfahren zum reinigen eines rohgasstroms Download PDF

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WO2016173785A1
WO2016173785A1 PCT/EP2016/056582 EP2016056582W WO2016173785A1 WO 2016173785 A1 WO2016173785 A1 WO 2016173785A1 EP 2016056582 W EP2016056582 W EP 2016056582W WO 2016173785 A1 WO2016173785 A1 WO 2016173785A1
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WO
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gas stream
cleaning device
catalyst
raw gas
raw
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PCT/EP2016/056582
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Erhard Rieder
Martin Schröter
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Dürr Systems Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • 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
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    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
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    • B01D2258/0233—Other waste gases from cement factories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning device, which can be used in particular in a calcining plant for purifying an exhaust gas flow.
  • pollutants can be created or released by the combustion of fuels, especially inexpensive alternative fuels, and / or by the actual calcination, in particular oxidizable pollutants, such as carbon monoxide (CO) and / or volatile hydrocarbons (volatile organic Compound, VOC), and nitrogen oxides (NO x ).
  • oxidizable pollutants such as carbon monoxide (CO) and / or volatile hydrocarbons (volatile organic Compound, VOC), and nitrogen oxides (NO x ).
  • CO carbon monoxide
  • VOC volatile organic Compound
  • NO x nitrogen oxides
  • a purification of the crude gas stream can be carried out, for example, by means of selective non-catalytic reduction, selective catalytic reduction, catalytic oxidation and / or a combustion apparatus.
  • the object of the present invention is to provide a cleaning device by means of which a crude gas stream laden with impurities can be cleaned efficiently and preferably without expenditure or at least small amounts of external energy.
  • a cleaning device for purifying a crude gas stream, in particular an exhaust gas stream of a calcining plant comprising:
  • a gas supply by means of which a crude gas stream to be purified can be fed to the catalyst device; a gas discharge, by means of which a clean gas flow obtainable by treatment of the crude gas stream can be discharged,
  • the cleaning device comprises a heat exchanger, which thermally couples the gas supply and the gas discharge with each other, so that heat from the clean gas flow is transferable to the raw gas stream.
  • a heat energy supplied during the treatment of the raw gas stream in the cleaning device, resulting and / or released and at least partially entrained by the clean gas flow can be transferred to the raw gas stream.
  • at least some of the reaction heat released by at least partial oxidation of the oxidizable constituents of the crude gas stream, in particular the oxidizable pollutants entrained in the crude gas stream, and at least partially transferred to the raw gas stream can be transferred by the clean gas stream.
  • the cleaning device allows the use of alternative and cost-effective fuels for carrying out the calcining process despite potentially increased and possibly fluctuating emission of oxidizable pollutants in the raw gas stream or exhaust stream.
  • the cleaning device is preferably used for cleaning flue gas, in particular dedusted flue gas in the low-temperature range,
  • tailend system is understood to mean, in particular, the arrangement of the cleaning device downstream of a dedusting plant, in particular a dust filter system (eg a tissue, cloth or paper filter station) in the exhaust system of a plant oxidizable pollutants of the raw gas or exhaust gas released energy, the cleaning device combines the benefits of a long life and low cleaning costs of a catalyst with the low investment cost for a moderate catalyst volume by operating in a reaction-optimized temperature range between 250 - 600 ° C, preferably between 320 - 420 ° C and thereby avoids in particular low-temperature side reactions of substances contained in the flue gas with other substances contained in the flue gas or the flue gas supplied.
  • a reaction-optimized temperature range between 250 - 600 ° C, preferably between 320 - 420 ° C and thereby avoids in particular low-temperature side reactions of substances contained in the flue gas with other substances contained in the flue gas or the flue gas supplied.
  • the cleaning device is a flue gas cleaning device.
  • the energy contained in the flue gas is usable by oxidation of oxidizable materials and by subsequent heat coupling, in particular for heating a raw gas stream formed by flue gas,
  • the crude gas stream is preferably flue gas, in particular dedusted flue gas.
  • the dedusting of the flue gas is usually achieved with a commercially available fabric filter.
  • a typical temperature range for commercial fabric filters is between 100 and 280 ° C., in particular between 150 and 250 ° C., preferably between 180 and 220 ° C.
  • the cleaning device comprises a heat exchanger for thermal coupling of the gas supply to the gas discharge
  • the cleaning device can preferably be operated in an energy-efficient manner, in particular in order ultimately to purify the raw gas stream laden with impurities efficiently and without supplying external energy.
  • the cleaning device comprises a supply device for supplying an additive to the raw gas stream.
  • the additive may be, for example, ammonia (NH 3 ) or ammonia (NH 3 ) or an ammonia-forming material (eg, urea).
  • the additive comprises or is formed by an ammonia-air mixture and / or an ammonia-water mixture.
  • the feed device is preferably arranged upstream of the catalyst device.
  • the delivery device may include one or more nozzles for injecting or otherwise delivering the additive to the raw gas stream.
  • the nozzles may be arranged, for example, in a matrix.
  • the supply device comprises a nozzle grid.
  • the catalyst device preferably comprises a DeNO x catalyst for nitrogen oxide reduction.
  • a DeNO x catalyst may comprise, for example, titanium dioxide, vanadium pentoxide, tungsten dioxide and / or zeolite for the reduction of nitrogen oxides (NO x ).
  • Catalyst device an oxidation catalyst for the oxidation of
  • the catalyst device may comprise an oxidation catalyst for the oxidation of carbon monoxide (CO) and / or hydrocarbons (HC).
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbons
  • Hydrocarbons are especially volatile hydrocarbons (VOC).
  • An oxidation catalyst of the catalyst device is preferably disposed downstream of a DeNO x catalyst of the catalyst device. It may be favorable if the cleaning device comprises a mixing device.
  • the mixing device is preferably an upstream of the
  • the gas stream comprises the crude gas stream, one or more additives and / or air and is miscible by means of the mixing device.
  • the cleaning device both a feed device for supplying ammonia, ammonia-forming and / or ammonia-releasing material to the raw gas stream and a
  • DeNO x catalyst for nitrogen oxide reduction comprises.
  • the cleaning device then comprises in particular a device for selective catalytic reduction.
  • Cleaning device comprises a device for selective non-catalytic reduction, which, for example, by a feeding device for supplying ammonia, ammonia-forming and / or ammonia-releasing material to the raw gas stream and a feeding device for supplying ammonia, ammonia-forming and / or ammonia-releasing material to the raw gas stream and a
  • Combustion device comprises.
  • the nitrogen oxide reduction is preferably carried out on a catalyst surface.
  • the nitrogen oxide reduction is preferably carried out on a catalyst surface.
  • Nitrogen oxide reduction especially in a combustion chamber of
  • Ammonia is preferably used as an aid for nitrogen oxide reduction.
  • Nitrogen oxide reduction in particular referred to ammonia. It can however, alternative additives may be provided which (CH 4 N 2 0) include, for example, urea, caffeine (C 8 H i 0 N 4 O 2) and / or other nitrogen-containing reducing agent.
  • the cleaning device according to the invention makes it possible, preferably, to use a calorific value in which an energy content of substances contained in the raw gas stream can be used for operating the cleaning device, in particular for heating one or more emission reduction processes.
  • the cleaning device comprises a dilution device for diluting the raw gas stream with air.
  • the dilution device is preferably upstream of the
  • the dilution device is disposed downstream of a supply device for supplying an additive to the raw gas stream.
  • upstream and downstream refer in particular to the flow direction of the crude gas stream or of the clean gas stream obtained by purification of the crude gas stream within the cleaning device and / or the entire calcination plant.
  • the cleaning device comprises a mixing device.
  • the M ischvoriques is for example a plate by several baffle, U mlenkmaschine and / or other turbulence generator formed gas mixer.
  • the mixing device downstream of a feed device and / or a dilution device of the cleaning device is arranged angeord net.
  • the mixing device is arranged upstream of a catalyst device of the cleaning device.
  • the cleaning device Treatment of short-chain, catalytically difficult to oxidize constituents of the crude gas stream, such. Methane, the cleaning device a
  • Combustion device comprises. This combustion device enables the operation of the cleaning device at a more energetically efficient, lower temperature level.
  • the combustion device may include, for example, a regenerative thermal combustion device (RTO).
  • RTO regenerative thermal combustion device
  • the combustion device is preferably a heating device by means of which the gas stream to be treated can be heated using additional fuel, in particular to temperatures of at least approximately 800 ° C, for example at least approximately 900 ° C.
  • the combustion device is preferably downstream of
  • Catalyst device of the cleaning device arranged.
  • the combustion device is arranged upstream of a heat exchanger of the cleaning device.
  • the combustion device comprises two heat storage sections, between which in particular a combustion chamber of the combustion device is arranged.
  • the heat storage sections preferably comprise a shaped body or a bed of a medium with a high heat storage capacity, for example ceramic.
  • the combustion device can be operated in a reverse operation, so that the heat storage sections and the combustion chamber arranged between the heat storage sections can be flowed through with varying time in optionally opposite flow directions.
  • the combustion device comprises a switching device or that the combustion device is associated with a switching device.
  • a switching device By means of a switching device, the flow direction of the combustion device can be reversed, in particular if required.
  • the combustion device is preferably for the combustion of impurities, for example methane.
  • the cleaning device according to the invention is particularly suitable for use in a calcination plant, in particular for or when using alternative favorable fuels with increased raw emissions than
  • the present invention therefore also relates to a calcining plant, in particular for cement production, which comprises a cleaning device according to the invention.
  • the cleaning device is used in particular for the purification of exhaust gas of the calcining plant before it is discharged to an environment.
  • the cleaning device is preferably arranged with respect to a flow direction of the exhaust gas between a separation device, such as a fabric filter, and a chimney or chimney of calcining.
  • the calciner preferably comprises a cement calciner (calciner) and a precalciner (precalciner).
  • a calciner is in particular a rotary kiln in which a cement raw material, in particular limestone, sand, iron ore and / or gypsum is burned to cement clinker.
  • a precalciner in particular comprises one or more heated classifiers for the pretreatment and / or drying of the raw materials.
  • calcination or “calcination” is to be understood as meaning the heating of solid substances for dewatering and / or decomposing them.
  • the calcination can, for example, for the production of
  • Cement alumina, calcium oxide, petroleum coke, etc. may be provided.
  • a calcination process is carried out in countercurrent.
  • a hot gas stream used for heating the solid is in this case preferably guided counter to a conveying direction of the solid.
  • the present invention is based on the further object of providing a method for purifying a crude gas stream which can be carried out efficiently and preferably substantially without the supply of external energy.
  • the process according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the cleaning device according to the invention and / or the calcination plant according to the invention.
  • the cleaning device according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the calcining plant according to the invention and / or the method according to the invention.
  • the inventive method allows in particular that the
  • Calcining plant for carrying out a calcination process alternative or cheaper fuels are provided or supplied as a primary energy source and / or a process for providing the thermal energy to perform a calcining process is operated such that an outflowing from the calcination plant raw gas or exhaust gas flow such increased and / or fluctuating Concentration of oxidizable constituents or pollutants may have, which before a
  • Cleaning device can be advised or even required, whereby the current operating costs of calcining can be advantageously reduced.
  • the calcination plant according to the invention has one or more of the features and / or advantages described in connection with the cleaning device according to the invention and / or the method according to the invention. It may be favorable if the cleaning device and / or the calcination plant is designed and set up such that the invention
  • the cleaning device and / or the calcination plant comprises a control device, by means of which the
  • Cleaning device or the calcining plant for carrying out the method according to the invention is controllable.
  • the temperature of the crude gas stream, which is supplied by means of the gas supply to the catalyst device, upstream of the heat exchanger has a temperature of less than 320 ° C.
  • Heat exchanger is heated to a temperature of at least about 250 ° C, for example at least about 300 ° C, in particular at least about 320 ° C.
  • the crude gas stream to be purified is heated by means of the heat exchanger to a temperature of at most approximately 500 ° C., for example at most approximately 450 ° C., for example at most approximately 420 ° C.
  • An additive is supplied to the crude gas stream.
  • An amount of the added additive is preferably controlled as a function of a nitrogen oxide concentration of the raw gas stream flowing in the catalyst device, and preferably of one
  • Nitrogen oxide and ammonia concentration of the catalyst stream leaving the gas stream are Nitrogen oxide and ammonia concentration of the catalyst stream leaving the gas stream.
  • Gas stream and / or a nitrogen oxide concentration of the in the Katalysatorvor- Direction incoming gas flow is measured and compared with one or more setpoints.
  • a comparison of actual values and desired values can be provided at an inlet region of the catalytic converter device and / or at an outlet region of the catalytic converter device.
  • dilution air is supplied to the raw gas stream.
  • An amount of the supplied dilution air is preferably regulated as a function of a temperature of the gas stream leaving the catalyst device.
  • the gas stream is preferably mixed by means of a mixing device, in particular upstream of the catalyst device.
  • the additive and / or the dilution air is preheated using heat from a combustion device, in particular a regenerative thermal combustion device.
  • Gas stream of a combustion device in particular a regenerative thermal combustion device supplied, and preferably to a temperature of at least about 750 ° C, for example at least about 900 ° C, heated.
  • a reliable methane depletion can be achieved with energy-efficient operating temperature of the cleaning device.
  • the raw gas stream is an offgas stream of one or more precalciner of a calcining plant.
  • the separating device can be, for example, a filter device, in particular a fabric filter.
  • the raw gas stream to be cleaned by means of the cleaning device is pre-cleaned before being fed to the cleaning device, in particular at a temperature of less than approximately 350 ° C., for example less than approximately 320 ° C.
  • the raw gas stream to be purified by means of the cleaning device preferably comprises substantially exclusively gaseous impurities which are removed and / or converted by means of the cleaning device.
  • the inventive method can be carried out in particular on a cleaning device according to the invention.
  • the present invention therefore also relates to the use of a cleaning device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • the cleaning device according to the invention, the calcination plant according to the invention and / or the process according to the invention can be individual or more of the features and / or advantages described below:
  • the cleaning device is preferably arranged in the wake of a precalciner.
  • the crude gas stream to be purified preferably comprises carbon monoxide (CO), which can be reacted to heat the crude gas stream, in particular by means of the oxidation catalyst.
  • CO carbon monoxide
  • the DeNOx catalyst is preferably used for the chemical reaction of nitrogen oxides with ammonia to nitrogen and water, in particular
  • the oxidation catalyst is preferably used to convert carbon monoxide with oxygen to carbon dioxide. In this case, in particular heat is released, which can be used to operate the cleaning device, in particular in order to increase the energy efficiency of the cleaning device and to allow operation without supply of external fuel.
  • heat is generated by catalytic oxidation of carbon monoxide (CO), which is transferable by means of the heat exchanger to the raw gas stream flowing into the cleaning device.
  • CO carbon monoxide
  • an optimum inlet temperature of the raw gas stream at the inlet of the catalyst device is between about 320 ° C and about 420 ° C.
  • the exit temperature is preferably about 420 ° C.
  • a temperature increase within the catalyst device preferably results from exothermic catalytic conversion of pollutants of the crude gas stream, in particular carbon monoxide (CO).
  • CO carbon monoxide
  • the heat generated in the cleaning device in particular a residual energy released by catalytic oxidation of the carbon monooxide, can be used, for example, in an energy recovery process, in particular an Organic Rankine Cycle or Kalina process for generating electricity.
  • use of the heat for preheating the dilution air may be provided.
  • the invention can be implemented in particular while avoiding costly remodeling work on an already existing calcining plant.
  • a fuel requirement of the cleaning device and / or the calcination plant can be reduced by using energy contained in the crude gas stream.
  • the amount of carbon dioxide emitted can be reduced by reducing the amount of fuel required.
  • the heat for heating the raw gas stream is preferably in one
  • Reactor (especially in the catalyst device) can be provided.
  • an inlet temperature of the catalyst device can be adapted by varying and / or varying the carbon monooxide content of the crude gas stream.
  • the invention preferably allows the saving of investment costs and the reduction of the greenhouse gas methane.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a calciner for cement production
  • FIG. 2 is a schematic representation of a cleaning device of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic illustration, corresponding to FIG. 2, of an alternative embodiment of a cleaning device in which a combustion device is provided;
  • FIG. 4 a of FIG. 3 corresponding schematic representation of
  • FIG. 1 illustrated embodiment of a designated as a whole with 100 calcining used, for example, the production of cement.
  • the calcining plant 100 comprises a mill device 102 (also called a raw mill) for grinding raw materials, for example limestone, clay, sand, iron ore and / or gypsum.
  • the calciner 100 further includes a precalciner 104 formed of a plurality of classifiers 106 and a calciner 108, which is particularly constituted by a rotary kiln 110.
  • the calcining plant 100 further comprises a cooling device 112 as well as a separation device 114 and a chimney 116.
  • the cooling device 112 serves to cool the material treated by means of the precalciner 104 and the calciner 108.
  • the separation device 114 serves to separate impurities, in particular solids, from an exhaust gas stream of the calcination plant 100.
  • the chimney 116 serves to deliver the purified exhaust gas flow to the environment.
  • the calcining plant 100 further comprises a cleaning device 118 for additional purification of the exhaust gas flow.
  • the cleaning device 118 will be described below with reference to FIGS. 2 to 4 discussed in more detail.
  • the calcining plant 100 works in particular as follows:
  • Raw materials are supplied via the mill device 102. These raw materials are then supplied via a solids line 120 of the calciner 100 gradually to the precalciner 104, the calciner 108 and finally the cooling device 112. In this case, the raw materials are converted by the action of heat, so that cement clinker is formed, which is finally cooled down by means of the cooling device 112.
  • heat to convert the raw materials into cement clinker may be produced by combusting fuels, preferably alternative, inexpensive fuels.
  • a gas stream in particular air, is passed through the calcining plant 100 substantially counter to a conveying direction of the materials to be treated.
  • a gas stream is passed through the cooling device 112, the rotary kiln 110, the precalciner 104 and / or the mill device 102. carried out.
  • the gas stream is thereby loaded with impurities, which must be deposited or converted to a discharge of the
  • the separation device 114 which comprises, for example, a filter device 124, solids are separated from the gas stream.
  • FIG. 2 An embodiment of a cleaning device 118 is shown for example in FIG. 2 shown.
  • the gas stream to be cleaned by means of the cleaning device 118 is referred to below as the raw gas stream.
  • the cleaning device 118 comprises a gas feed 126, a gas discharge 128 and a catalyst device 130.
  • the raw gas stream can be fed to the catalyst device 130.
  • the crude gas stream can be cleaned, so that a clean gas flow is available, which can be discharged by means of the gas outlet 128, in particular to the chimney 116, can be supplied.
  • the gas supply 126 and the gas discharge 128 are thermally coupled to one another by means of a heat exchanger 132, so that heat can be transferred from the gas discharge 128 to the gas supply 126.
  • the raw gas stream supplied via the gas feed 126 can thus be heated using heat from the clean gas stream discharged by means of the gas discharge 128.
  • the catalyst device 130 of the cleaning device 118 comprises one or more catalysts.
  • the catalyst device 130 preferably includes a DeNOx catalyst 134 and / or an oxidation catalyst 136.
  • the DeNOx catalyst 134 is used in particular the nitrogen oxide reduction.
  • the DeNO x catalyst 134 cooperates with a supply device 138 for supplying ammonia or urea.
  • the delivery device 138 is relative to a flow direction of the
  • Gas stream in the cleaning device 118 upstream of the catalyst device 130 is arranged.
  • the feed device 138 comprises a nozzle grid for injecting an ammonia-air mixture or an ammonia-water mixture into the raw gas stream.
  • Catalytic coating of the DeNO x catalyst 134 allows chemical reaction of the ammonia or urea with the nitrogen oxide contained in the raw gas stream, resulting in conversion to nitrogen and water.
  • the oxidation catalyst 136 is particularly useful for the conversion of hydrocarbons and other carbonaceous or other
  • the oxidation catalyst 136 serves to convert carbon monoxide to carbon dioxide. This reaction is exothermic so that heat can be provided by means of the oxidation catalyst 136.
  • the cleaning device 118 preferably further comprises a dilution device 140, by means of which in particular air to the
  • Raw gas stream can be supplied.
  • the dilution device 140 is in particular arranged downstream of the feed device 138 and upstream of the catalyst device 130.
  • the cleaning device 118 also comprises a mixing device 142, by means of which the added additive, the supplied dilution air and / or the crude gas stream can be mixed with one another.
  • the mixing device 142 is in particular downstream of the dilution device 140 and preferably the delivery device 138 as well
  • the cleaning device 118 operates as follows:
  • the raw gas stream to be purified by means of the cleaning device 118 is preferably supplied at low temperature, in particular less than 320 ° C., via the gas feed 126. This low temperature results in particular by the previous cleaning by means of the separation device 114, since in this case a low temperature may be desirable.
  • a higher temperature is to be preferred.
  • the initially too cold crude gas stream must therefore be heated prior to its supply to the catalyst device 130. This is done in particular by means of the heat exchanger 132 using heat of the clean gas flow.
  • the inlet temperature of the catalyst device 130 is above 320 ° C, so that the catalytic processes take place and in particular carbon monoxide is converted by means of the oxidation catalyst 136 with heat release.
  • This heat output leads to an increase in temperature of the gas flow passed through the catalyst device 130, so that the clean gas flow, which is discharged via the gas outlet 128, may have a higher temperature than the raw gas flow supplied via the gas supply 126.
  • the heat released by the exothermic reaction of carbon monoxide can thus be used to heat up the supplied raw gas stream.
  • a separate (not shown) burner device may be provided, in particular to initially heat the crude gas stream and to start the catalytic processes until the process can be continued self-sustaining.
  • the cleaning device 118 can be brought to a necessary for the oxidation catalyst higher operating temperature of preferably 500 ° C.
  • a catalyst suitable for the NOx reduction is preferably used.
  • FIGS. 3 and 4 differs from the embodiment shown in FIG. 2 substantially in that a combustion device 144 is provided.
  • This combustion device 144 essentially serves to design the catalytic converter device 130 under the lower operating temperature, which is better adapted for selective catalytic NOx reduction and CO oxidation, with a maximum outlet temperature of 420 ° C. and thus better utilization of the released energy above the latter
  • the combustion device 144 is designed in particular as a regenerative thermal combustion device 146.
  • the combustion device 144 preferably includes two heat storage sections 148, between which a combustion chamber 150 with a burner device 152 is disposed.
  • a switching device 154 allows the combustion device 144 to flow through in opposite directions.
  • the switching device 154 can be selected in particular, which of the two heat storage sections 148 of the discharged from the catalyst device 130 gas stream is supplied. The clean gas flow is then removed via the respective other heat storage section 148.
  • the alternating flow through the combustion device 144 serves, in particular, to provide the high temperatures prevailing in the combustion chamber 150 during operation of the combustion device 144 as energy-efficiently as possible.
  • the heat contained in the outflowing gas stream is at least partially stored in a heat storage section 148. This heat is then transferred to the inflowing gas stream after a switching operation by means of the switching device 154, in order to preheat this prior to its supply to the combustion chamber 150.
  • the combustion device 144 is used in particular for the combustion of hydrocarbons, for example methane.
  • the combustion device 144 is preferably controlled depending on a determined methane concentration.
  • a control of the cleaning device 118 may be provided for varying the additive supplied by means of the feed device 138.
  • the feed of the additive may be controlled depending on a concentration of nitrogen oxide upstream and / or downstream of the catalyst device 130.
  • a desired temperature at the inlet of the catalyst device 130 can preferably be set.
  • FIGS. 3 and 4 the embodiment of a cleaning device 118 illustrated in FIGS. 3 and 4 is identical in construction and function to the one shown in FIG. 2 embodiment, so that on the above
  • the heat exchanger 132 may comprise at least one bypass line.
  • "having a bypass line” should both be understood that the heat exchanger 132 itself has this bypass line or is provided with this, in particular that the bypass line on or in
  • Heat exchanger is designed or arranged, as well as that of
  • Heat exchanger 132 by a the input side gas supply 126 with the output side raw gas guide connecting or the input side clean gas duct with the output side gas discharge 128, from
  • Heat exchanger 132 separated bypass line can at least be flowed around by a part of the incoming raw or clean gas.
  • the bypass line ensures in particular that the flowing through them part of the Raw or clean gas stream can not participate in the heat exchange process in the heat exchanger 132 or participates.
  • the at least one bypass line is designed to be controllable and / or controllable with regard to a flow.
  • the bypass line may include at least one flow restriction means, e.g. an adjustable flap, throttle, orifice and / or valve as passive with respect to the flow of the actuating means and / or a fan or fan as the active actuating means, have.
  • the heat exchange process can be set in the heat exchanger 132 in a simple manner and advantageously a cleaning performance of the cleaning device 118, in particular the
  • Catalyst device 130 can be optimized.

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Abstract

Um eine Reinigungsvorrichtung, welche insbesondere in einer Kalzinieranlage zum Reinigen eines Abgasstroms zum Einsatz kommen kann, zu schaffen, mittels welcher ein mit Verunreinigungen beladener Rohgasstrom effizient und vorzugsweise im Wesentlichen ohne Zufuhr externen Brennstoffs reinigbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Reinigungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Katalysatorvorrichtung zur Behandlung des Rohgasstroms; eine Gaszuführung, mittels welcher ein zu reinigender Rohgasstrom zu der Katalysatorvorrichtung zuführbar ist; eine Gasabführung, mittels welcher ein durch Behandlung des Rohgasstroms erhältlicher Reingasstrom abführbar ist, wobei die Reinigungsvorrichtung einen Wärmeübertrager umfasst, welcher die Gaszuführung und die Gasabführung thermisch miteinander koppelt, so dass Wärme, insbesondere in der Reinigungsvorrichtung freigesetzte Wärme, von dem Reingasstrom auf den Rohgasstrom übertragbar ist.

Description

Reinigungsvorrichtung, Kalzinieranlage und Verfahren zum Reinigen eines Rohgasstroms
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung, welche insbesondere in einer Kalzinieranlage zum Reinigen eines Abgasstroms zum Einsatz kommen kann. Beispielsweise beim Kalziniervorgang zur Herstellung von Zementklinker können durch die Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere kostengünstigen alternativen Brennstoffen, und/oder durch den eigentlichen Kalziniervorgang Schadstoffe entstehen oder freigesetzt werden, insbesondere oxidierbare Schadstoffe, wie beispielsweise Kohlenstoffmonooxid (CO) und/oder leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe (volatile organic Compound, VOC), und Stickoxide (NOx). Diese Schadstoffe werden vorzugsweise mittels einer Reinigungsvorrichtung autotherm aus dem Abgasstrom entfernt, bevor der Abgasstrom an die Umgebung abgegeben wird .
Eine Reinigung des Rohgasstroms (Abgasstroms) kann beispielsweise mittels selektiver nicht-katalytischer Reduktion, selektiver katalytischer Reduktion, katalytischer Oxidation und/oder einer Verbrennungsvorrichtung erfolgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, mittels welcher ein mit Verunreinigungen beladener Rohgasstrom effizient und bevorzugt ohne Aufwendung oder zumindest geringer Mengen externer Energie reinigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines Rohgasstroms, insbesondere eines Abgasstroms einer Kalzinieranlage, gelöst, wobei die Reinigungsvorrichtung Folgendes umfasst:
eine Katalysatorvorrichtung zur Behandlung des Rohgasstroms;
eine Gaszuführung, mittels welcher ein zu reinigender Rohgasstrom zu der Katalysatorvorrichtung zuführbar ist; eine Gasabführung, mittels welcher ein durch Behandlung des Rohgasstroms erhältlicher Reingasstrom abführbar ist,
wobei die Reinigungsvorrichtung einen Wärmeübertrager umfasst, welcher die Gaszuführung und die Gasabführung thermisch miteinander koppelt, so dass Wärme von dem Reingasstrom auf den Rohgasstrom übertragbar ist. Insbesondere kann mittels des Wärmeübertragers eine während der Behandlung des Rohgasstroms in der Reinigungsvorrichtung zugeführte, entstehende und/oder freigesetzte und zumindest teilweise vom Reingasstrom mitgeführte Wärmeenergie auf den Rohgasstrom übertragen werden. In bevorzugter Ausführung kann zumindest ein Teil der durch zumindest teilweise Oxidation der oxidierbaren Bestandteile des Rohgasstroms, insbesondere der im Rohgasstrom mitgeführten oxidierbaren Schadstoffe, freigesetzten und vom Reingasstrom mitgeführten Reaktionswärme zumindest teilweise auf den Rohgasstrom übertragen werden. Durch die gezielte Wiederverwertung der durch Oxidation der oxidierbaren Schadstoffe des Rohgasstroms freigesetzten Energie ermöglicht die Reinigungsvorrichtung die Anwendung alternativer und kostengünstiger Brennstoffe für die Durchführung des Kalzinierprozesses trotz potentiell erhöhter und ggf. fluktuierender Emission oxidierbarer Schadstoffe im Rohgasstrom bzw. Abgasstrom.
Die Reinigungsvorrichtung dient vorzugsweise zur Reinigung von Rauchgas, insbesondere entstaubtem Rauchgas im Niedertemperaturbereich,
insbesondere in einem sogenannten Tailend System. Unter einem„Tailend System" wird dabei insbesondere die Anordnung der Reinigungsvorrichtung stromabwärts einer Entstaubungsanlage, insbesondere einer Staubfilteranlage (z. B. einer Gewebe-, Tuch- oder Papierfilterstation) in der Abgasführung einer Anlage verstanden. Durch die gezielte Wiederverwertung der durch eine Oxidation der oxidierbaren Schadstoffe des Rohgas- bzw. Abgastroms freigesetzten Energie verbindet die Reinigungsvorrichtung die Vorzüge einer langen Laufzeit und geringem Reinigungsaufwand eines Katalysators mit dem geringen Investitionsaufwand für ein moderates Katalysatorvolumen durch den Betrieb in einem reaktionsoptimierten Temperaturbereich zwischen 250 - 600°C, bevorzugt zwischen 320 - 420°C und vermeidet dadurch insbesondere niedertemperaturbedingte Nebenreaktionen von im Rauchgas enthaltener Stoffen mit anderen im Rauchgas enthaltenen oder dem Rauchgas zugeführten Stoffen.
Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung eine Rauchgasreinigungsvor- richtung .
Vorzugsweise ist die im Rauchgas enthaltene Energie durch Oxidation von oxi- dierbaren Stoffen und durch nachfolgende Wärmekopplung nutzbar, insbesondere zum Erhitzen eines durch Rauchgas gebildeten Rohgasstroms,
insbesondere im Abfluss eines Gewebefilters.
Der Rohgasstrom ist vorzugsweise Rauchgas, insbesondere entstaubtes Rauchgas. Die Entstaubung des Rauchgases wird üblicherweise mit einem handelsüblichen Gewebefilter erzielt. Ein typischer Temperaturbereich für handelsübliche Gewebefilter liegt je nach Betriebsweise zwischen 100 - 280°C, insbesondere zwischen 150 - 250°C, bevorzugt zwischen 180 - 220°C.
Dadurch, dass die Reinigungsvorrichtung einen Wärmeübertrager zur thermischen Kopplung der Gaszuführung mit der Gasabführung umfasst, kann die Reinigungsvorrichtung vorzugsweise energieeffizient betrieben werden, insbesondere um letztlich den mit Verunreinigungen beladenen Rohgasstrom effizient und ohne Zufuhr externer Energie zu reinigen.
Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Zuführvorrichtung zum Zuführen eines Zusatzstoffes zu dem Rohgasstrom umfasst.
Der Zusatzstoff kann beispielsweise Ammoniak (NH3) sein oder Ammoniak (NH3) oder ein Ammoniak-bildendes Material (z. B. Harnstoff) umfassen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Zusatzstoff ein Ammoniak-Luft-Gemisch und/oder ein Ammoniak-Wasser-Gemisch umfasst oder durch ein solches gebildet ist. Die Zuführvorrichtung ist vorzugsweise stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung angeordnet.
Mittels der Zuführvorrichtung zugeführter Zusatzstoff ist somit insbesondere gemischt zusammen mit dem Rohgasstrom zu der Katalysatorvorrichtung zuführbar.
Die Zuführvorrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Düsen zum Einspritzen oder sonstigen Zuführen des Zusatzstoffes zu dem Rohgasstrom umfassen. Die Düsen können beispielsweise matrixförmig angeordnet sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zuführvorrichtung ein Düsengitter umfasst.
Die Katalysatorvorrichtung umfasst vorzugsweise einen DeNOx-Katalysator zur Stickoxidreduktion. Ein DeNOx-Katalysator kann beispielsweise Titandioxid, Vanadiumpentoxid, Wolframdioxid und/oder Zeolith zur Reduktion von Stickoxiden (NOx) umfassen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die
Katalysatorvorrichtung einen Oxidations-Katalysator zur Oxidation von
Verunreinigungen im Rohgasstrom umfasst.
Beispielsweise kann die Katalysatorvorrichtung einen Oxidations-Katalysator zur Oxidation von Kohlenstoffmonooxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HC) umfassen.
Kohlenwasserstoffe (HC) sind insbesondere leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC).
Ein Oxidations-Katalysator der Katalysatorvorrichtung ist vorzugsweise stromabwärts eines DeNOx-Katalysators der Katalysatorvorrichtung angeordnet. Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Mischvorrichtung umfasst.
Mittels der Mischvorrichtung ist vorzugsweise ein stromaufwärts der
Katalysatorvorrichtung geführter Gasstrom mischbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gasstrom den Rohgasstrom, einen oder mehrere Zusatzstoffe und/oder Luft umfasst und mittels der Mischvorrichtung mischbar ist.
Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung sowohl eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von Ammoniak, Ammoniak-bildendem und/oder Ammoniak-freisetzendem Material zu dem Rohgasstrom als auch einen
DeNOx-Katalysator zur Stickoxidreduktion umfasst. Die Reinigungsvorrichtung umfasst dann insbesondere eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die
Reinigungsvorrichtung eine Vorrichtung zur selektiven nicht-katalytischen Reduktion umfasst, welche beispielsweise durch eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von Ammoniak, Ammoniak-bildendem und/oder Ammoniakfreisetzendem Material zu dem Rohgasstrom und eine
Verbrennungsvorrichtung umfasst.
Bei einer Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion erfolgt die Stickoxidreduktion vorzugsweise an einer Katalysatoroberfläche. Bei einer Vorrichtung zur selektiven nicht-katalytischen Reduktion erfolgt die
Stickoxidreduktion insbesondere in einem Brennraum der
Verbrennungsvorrichtung . Ammoniak dient dabei vorzugsweise als Hilfsmittel zur Stickoxidreduktion.
In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird zur
Stickoxidreduktion insbesondere auf Ammoniak Bezug genommen. Es können jedoch auch alternative Zusatzstoffe vorgesehen sein, welche beispielsweise Harnstoff (CH4N20), Koffein (C8H i0N4O2) und/oder andere stickstoffhaltige Reduktionsmittel enthalten .
Die erfind ungsgemäße Reinigungsvorrichtung ermögl icht vorzugsweise eine Brennwertnutzu ng, bei welcher ein Energ ieinhalt von im Rohgasstrom enthaltenen Stoffen zum Betrieb der Reinigungsvorrichtung, insbesondere zur Beheizung eines oder mehrerer Emissionsminderungsprozesse, nutzbar ist.
Vorteil haft kann es sein , wenn d ie Reinig ungsvorrichtung eine Verd ünnungsvorrichtung zur Verdünnung des Rohgasstroms mit Luft umfasst.
Die Verd ünnungsvorrichtung ist vorzugsweise stromaufwärts der
Katalysatorvorrichtung angeord net.
Vorzugsweise ist d ie Verdünnu ngsvorrichtung stromabwärts einer Zufü hrvorrichtung zum Zuführen eines Zusatzstoffes zu dem Rohgasstrom angeordnet.
Die Begriffe "stromaufwärts" und "stromabwärts" beziehen sich insbesondere auf d ie Strömungsrichtung des Rohgasstroms oder des d urch Reinigung des Rohgasstroms erhältl ichen Reingasstroms innerhalb der Reinigungsvorrichtung und/oder der gesamten Kalzinieranlage.
Günstig kann es sein, wenn d ie Reinigu ngsvorrichtung eine Mischvorrichtung umfasst.
Die M ischvorrichtung ist beispielsweise ein durch mehrere Prall platten, U mlenkelemente und/oder sonstige Turbulenzerzeuger gebildeter Gasmischer.
Vorteil haft kann es sein, wenn d ie M ischvorrichtung stromabwärts einer Zuführvorrichtung und/oder einer Verdünnungsvorrichtung der Reinig ungsvorrichtu ng angeord net ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Mischvorrichtung stromaufwärts einer Katalysatorvorrichtung der Reinigungsvorrichtung angeordnet ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur
Behandlung kurzkettiger, katalytisch schwer oxidierbarer Bestandteile des Rohgasstroms, wie z.B. Methan, die Reinigungsvorrichtung eine
Verbrennungsvorrichtung umfasst. Diese Verbrennungsvorrichtung ermöglicht den Betrieb der Reinigungsvorrichtung auf einem energetisch effizienteren, niedrigeren Temperaturniveau.
Die Verbrennungsvorrichtung kann beispielsweise eine regenerative thermische Verbrennungsvorrichtung (RTO) umfassen.
Die Verbrennungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Heizvorrichtung, mittels welcher der zu behandelnde Gasstrom unter Verwendung von zusätzlichem Brennstoff erhitzbar ist, insbesondere auf Temperaturen von mindestens ungefähr 800 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 900 °C.
Die Verbrennungsvorrichtung ist vorzugsweise stromabwärts der
Katalysatorvorrichtung der Reinigungsvorrichtung angeordnet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungsvorrichtung stromaufwärts eines Wärmeübertragers der Reinigungsvorrichtung angeordnet ist.
Günstig kann es sein, wenn die Verbrennungsvorrichtung zwei Wärmespeicherabschnitte umfasst, zwischen welchen insbesondere ein Brennraum der Verbrennungsvorrichtung angeordnet ist.
Die Wärmespeicherabschnitte umfassen vorzugsweise einen Formkörper oder eine Schüttung aus einem Medium mit hoher Wärmespeicherkapazität, beispielsweise Keramik. Vorzugsweise ist die Verbrennungsvorrichtung in einem Umkehrbetrieb betreibbar, so dass die Wärmespeicherabschnitte und der zwischen den Wärmespeicherabschnitten angeordnete Brennraum zeitlich variierend wahlweise in einander entgegengesetzten Durchströmungsrichtungen durchströmbar sind .
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungsvorrichtung eine Umschaltvorrichtung umfasst oder dass der Verbrennungsvorrichtung eine Umschaltvorrichtung zugeordnet ist. Mittels einer Umschaltvorrichtung kann insbesondere bei Bedarf die Durchströmungsrichtung der Verbrennungsvorrichtung umgekehrt werden .
Die Verbrennungsvorrichtung dient vorzugsweise der Verbrennung von Verunreinigungen, beispielsweise Methan.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Kalzinieranlage, insbesondere zur oder bei Anwendung alternativer günstiger Brennstoffe mit erhöhten Rohemissionen als
Primärenergiequelle für den Kalzinierprozess.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Kalzinieranlage, insbesondere zur Zementherstellung, welche eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung umfasst.
Die Reinigungsvorrichtung dient insbesondere der Reinigung von Abgas der Kalzinieranlage vor der Abgabe desselben an eine Umgebung.
Die Reinigungsvorrichtung ist dabei vorzugsweise bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgases zwischen einer Abscheidevorrichtung, beispielsweise einem Gewebefilter, und einem Schornstein oder Kamin der Kalzinieranlage angeordnet. Die Kalzinieranlage umfasst vorzugsweise einen Zementkalzinierofen (Kalzinierer) und eine Vorkalziniervorrichtung (Vorkalzinierer).
Ein Kalzinierer ist insbesondere ein Drehrohrofen, bei welchem ein Zementrohstoff, insbesondere Kalkstein, Sand, Eisenerz und/oder Gips zu Zementklinker gebrannt wird .
Ein Vorkalzinierer umfasst insbesondere einen oder mehrere beheizte Sichter zur Vorbehandlung und/oder zum Trocknen der Rohstoffe.
In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ist das Kalzinieren am Beispiel der Zementherstellung erläutert.
Grundsätzlich ist unter "Kalzinieren" oder "Kalzinierung" das Erhitzen von festen Stoffen zur Entwässerung und/oder zum Zersetzen derselben zu verstehen. Die Kalzinierung kann dabei beispielsweise zur Herstellung von
Zement, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Petrolkoks, etc. vorgesehen sein.
Vorzugsweise wird ein Kalzinierprozess im Gegenstrom durchgeführt. Ein zum Erhitzen des Feststoffs genutzter Heißgasstrom wird hierbei vorzugsweise entgegen einer Förderrichtung des Feststoffs geführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen eines Rohgasstroms bereitzustellen, welches effizient und vorzugsweise im Wesentlichen ohne Zuführung externer Energie durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Reinigen eines Rohgasstroms, insbesondere eines Abgasstroms einer Kalzinieranlage, gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Zuführen eines zu reinigenden Rohgasstroms zu einer Katalysatorvorrichtung; Behandeln des Rohgasstroms mittels der Katalysatorvorrichtung, so dass ein Reingasstrom erhalten wird; Übertragen von Wärme mittels eines Wärmeübertragers von dem Reingasstrom auf den der Katalysatorvorrichtung zuzuführenden Rohgasstrom.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Kalzinieranlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Ferner weist vorzugsweise die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kalzinieranlage und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es insbesondere, dass der
Kalzinieranlage zur Durchführung eines Kalzinierprozesses alternative, kostengünstigeren Brennstoffe als Primärenergiequelle bereitgestellt oder zugeführt werden und/oder ein Prozess zur Bereitstellung der thermischen Energie zur Durchführung eines Kalzinierprozesses derart betrieben wird, dass ein aus der Kalzinieranlage abströmender Rohgas- oder Abgasstrom eine derart erhöhte und/oder fluktuierenden Konzentration von oxidierbaren Bestandteilen bzw. Schadstoffen aufweisen können, welche vor einer
Freisetzung in eine Umgebungsluft eine Reinigungsmaßnahme in einer
Reinigungsvorrichtung angeraten oder gar erforderlich werden lassen können, wodurch die laufenden Betriebskosten der Kalzinieranlage vorteilhaft gesenkt werden können.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Kalzinieranlage einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweist. Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung und/oder die Kalzinieranlage so ausgebildet und eingerichtet ist, dass das erfindungsgemäße
Verfahren durchführbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung und/oder die Kalzinieranlage eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher die
Reinigungsvorrichtung bzw. die Kalzinieranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuerbar ist.
Günstig kann es sein, wenn die Temperatur des Rohgasstroms, welcher mittels der Gaszuführung zu der Katalysatorvorrichtung zugeführt wird, stromaufwärts des Wärmeübertragers eine Temperatur von weniger als 320 °C aufweist.
Günstig kann es sein, wenn der zu reinigende Rohgasstrom mittels des
Wärmeübertragers auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 250 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 300 °C, insbesondere mindestens ungefähr 320 °C, erhitzt wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der zu reinigende Rohgasstrom mittels des Wärmeübertragers auf eine Temperatur von höchstens ungefähr 500 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 450 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 420 °C, erhitzt wird.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Zusatzstoff zu dem Rohgasstrom zugeführt wird . Eine Menge des zugeführten Zusatzstoffs wird dabei vorzugsweise geregelt in Abhängigkeit von einer Stickoxidkonzentration des die Katalysatorvorrichtung zuströmenden Rohgasstroms, sowie bevorzugt von einer
Stickoxid- und Ammoniakkonzentration des die Katalysatorvorrichtung verlassenden Gasstroms.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Durchflussmenge des
Gasstroms und/oder eine Stickoxidkonzentration des in die Katalysatorvor- richtung einströmenden Gasstroms gemessen und mit einem oder mehreren Sollwerten verglichen wird.
Insbesondere kann ein Vergleich von Istwerten und Sollwerten an einem Einlassbereich der Katalysatorvorrichtung und/oder an einem Auslassbereich der Katalysatorvorrichtung vorgesehen sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Verdünnungsluft zu dem Rohgasstrom zugeführt wird. Eine Menge der zugeführten Verdünnungsluft wird dabei vorzugsweise geregelt in Abhängigkeit von einer Temperatur des die Katalysatorvorrichtung verlassenden Gasstroms.
Insbesondere ist eine Temperatur von höchstens ungefähr 420°C, in
besonderen Fällen 500°C, an einem Auslassbereich der Katalysatorvorrichtung vorgesehen.
Der Gasstrom wird vorzugsweise mittels einer Mischvorrichtung gemischt, insbesondere stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung.
Günstig kann es sein, wenn der Zusatzstoff und/oder die Verdünnungsluft unter Verwendung von Wärme aus der Katalysatorvorrichtung vorgeheizt wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Zusatzstoff und/oder die Verdünnungsluft unter Verwendung von Wärme aus einer Verbrennungsvorrichtung, insbesondere einer regenerativen thermischen Verbrennungsvorrichtung, vorgeheizt wird .
Günstig kann es sein, wenn der die Katalysatorvorrichtung verlassende
Gasstrom einer Verbrennungsvorrichtung, insbesondere einer regenerativen thermischen Verbrennungsvorrichtung, zugeführt und vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 750 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 900 °C, erhitzt wird. Auf diese Weise kann insbesondere eine zuverlässige Methanabreicherung bei energieeffizienter Betriebstemperatur der Reinigungseinrichtung erzielt werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Rohgasstrom ein Abgasstrom eines oder mehrerer Vorkalzinierer einer Kalzinieranlage ist.
Günstig kann es sein, wenn der Rohgasstrom vor der Zuführung zu der Reinigungsvorrichtung, insbesondere vor der Zuführung zu dem Wärmeübertrager, mittels einer Abscheidevorrichtung gereinigt, beispielsweise von Staub und Schwebstoffen befreit, wird. Die Abscheidevorrichtung kann beispielsweise eine Filtervorrichtung, insbesondere ein Gewebefilter, sein oder umfassen.
Günstig kann es sein, wenn der mittels der Reinigungsvorrichtung zu reinigende Rohgasstrom vor der Zuführung zu der Reinigungsvorrichtung vorgereinigt wird, insbesondere bei einer Temperatur von weniger als ungefähr 350 °C, beispielsweise weniger als ungefähr 320 °C.
Der mittels der Reinigungsvorrichtung zu reinigende Rohgasstrom umfasst vorzugsweise im Wesentlichen ausschließlich gasförmige Verunreinigungen, welche mittels der Reinigungsvorrichtung entfernt und/oder umgewandelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insbesondere auf einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung durchführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ferner können die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung, die erfindungsgemäße Kalzinieranlage und/oder das erfindungsgemäße Verfahren einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen :
Die Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise im Nachlauf eines Vorkalzinierers angeordnet.
Der zu reinigende Rohgasstrom umfasst vorzugsweise Kohlenstoffmonooxid (CO), welches zum Erhitzen des Rohgasstroms umsetzbar ist, insbesondere mittels des Oxidations-Katalysators.
Der DeNOx-Katalysator dient vorzugsweise der chemischen Umsetzung von Stickoxiden mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser, insbesondere
Wasserdampf.
Der Oxidations-Katalysator dient vorzugsweise zur Umsetzung von Kohlenstoffmonooxid mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hierbei wird insbesondere Wärme frei, welche zum Betrieb der Reinigungsvorrichtung nutzbar ist, insbesondere um die Energieeffizienz der Reinigungsvorrichtung zu erhöhen und einen Betrieb ohne Zufuhr von externem Brennstoff zu ermöglichen.
Vorzugsweise wird durch katalytische Oxidation von Kohlenstoffmonooxid (CO) Wärme erzeugt, welche mittels des Wärmeübertragers auf den in die Reinigungsvorrichtung einströmenden Rohgasstrom übertragbar ist.
Vorzugsweise beträgt eine optimale Eintrittstemperatur des Rohgasstroms am Eintritt der Katalysatorvorrichtung zwischen ungefähr 320 °C und ungefähr 420 °C.
Die Austrittstemperatur beträgt vorzugsweise ungefähr 420 °C.
Eine Temperaturerhöhung innerhalb der Katalysatorvorrichtung resultiert vorzugsweise durch exotherme katalytische Umsetzung von Schadstoffen des Rohgasstroms, insbesondere Kohlenstoffmonooxid (CO). Die in der Reinigungsvorrichtung erzeugte Wärme, insbesondere eine durch katalytische Oxidation des Kohlenstoffmonooxids freigesetzte Restenergie, kann beispielsweise in einem Energieverwertungsprozess, insbesondere einem Organic Rankine Cycle- oder Kalina-Prozess zur Verstromung genutzt werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Nutzung der Wärme zur Vorheizung der Verdünnungsluft vorgesehen sein.
Die Erfindung ist insbesondere umsetzbar unter Vermeidung aufwendiger Um- bauarbeiten an einer bereits bestehenden Kalzinieranlage.
Vorzugsweise ist ein Brennstoffbedarf der Reinigungsvorrichtung und/oder der Kalzinieranlage reduzierbar, indem im Rohgasstrom enthaltene Energie genutzt wird.
Vorzugsweise kann die emittierte Kohlenstoffdioxidmenge durch Reduktion der benötigten Brennstoffmenge verringert werden.
Die Wärme zum Aufheizen des Rohgasstroms ist vorzugsweise in einem
Reaktor (insbesondere in der Katalysatorvorrichtung) bereitstellbar.
Günstig kann es sein, wenn eine Eintrittstemperatur der Katalysatorvorrichtung durch Variation und/oder zur Variation des Kohlenstoffmonooxidgehalts des Rohgasstroms anpassbar ist.
Die Erfindung ermöglicht vorzugsweise die Einsparung von Investitionskosten sowie die Reduktion des Treibhausgases Methan.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen . In den Zeichnungen zeigen :
Fig . 1 eine schematische Darstellung einer Kalzinieranlage zur Zementherstellung;
Fig . 2 eine schematische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung der
Kalzinieranlage;
Fig . 3 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung, bei welcher eine Verbrennungsvorrichtung vorgesehen ist; und
Fig . 4 eine der Fig. 3 entsprechende schematische Darstellung der
Reinigungsvorrichtung aus Fig . 3, wobei eine alternative
Strömungsführung vorgesehen ist.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig . 1 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Kalzinieranlage dient beispielsweise der Herstellung von Zement.
Die Kalzinieranlage 100 umfasst hierzu eine Mühlenvorrichtung 102 (auch Rohmühle genannt) zum Vermählen von Rohmaterialien, beispielsweise Kalkstein, Ton, Sand, Eisenerz und/oder Gips. Die Kalzinieranlage 100 umfasst ferner einen Vorkalzinierer 104, welcher aus mehreren Sichtern 106 gebildet ist, und einen Kalzinierer 108, welcher insbesondere durch einen Drehrohrofen 110 gebildet ist.
Die Kalzinieranlage 100 umfasst ferner eine Kühlvorrichtung 112 sowie eine Abscheidevorrichtung 114 und einen Kamin 116. Die Kühlvorrichtung 112 dient der Abkühlung des mittels des Vorkalzinierers 104 und des Kalzinierers 108 behandelten Materials.
Die Abscheidevorrichtung 114 dient der Abscheidung von Verunreinigungen, insbesondere Feststoffen, aus einem Abgasstrom der Kalzinieranlage 100.
Der Kamin 116 dient der Abgabe des gereinigten Abgasstroms an die Umgebung.
Die Kalzinieranlage 100 umfasst ferner eine Reinigungsvorrichtung 118 zur zusätzlichen Reinigung des Abgasstroms.
Auf die Reinigungsvorrichtung 118 wird nachfolgend mit Hinblick auf die Fig . 2 bis 4 näher eingegangen.
Die Kalzinieranlage 100 funktioniert insbesondere wie folgt:
Über die Mühlenvorrichtung 102 werden Rohmaterialien zugeführt. Diese Rohmaterialien werden dann über eine Feststoffleitung 120 der Kalzinieranlage 100 nach und nach dem Vorkalzinierer 104, dem Kalzinierer 108 und schließlich der Kühlvorrichtung 112 zugeführt. Dabei werden die Rohmaterialien durch Hitzeeinwirkung umgewandelt, so dass Zementklinker entsteht, welcher schließlich mittels der Kühlvorrichtung 112 heruntergekühlt wird . Die
Hitzeeinwirkung zur Umwandlung der Rohmaterialien in Zementklinker kann dazu beispielsweise durch Verbrennen von Brennstoffen, vorzugsweise von alternativen, kostengünstigen Brennstoffen, erzeugt werden.
Mittels einer Gasleitung 122 der Kalzinieranlage 100 wird ein Gasstrom, insbesondere Luft, im Wesentlichen entgegen einer Förderrichtung der zu behandelnden Materialien durch die Kalzinieranlage 100 hindurchgeführt.
Insbesondere wird ein Gasstrom durch die Kühlvorrichtung 112, den Drehrohrofen 110, den Vorkalzinierer 104 und/oder die Mühlenvorrichtung 102 hin- durchgeführt. Der Gasstrom wird dabei mit Verunreinigungen beladen, welche abgeschieden oder umgewandelt werden müssen, um eine Abgabe des
Gasstroms an die Umgebung zu ermöglichen.
Insbesondere werden mittels der Abscheidevorrichtung 114, welche beispielsweise eine Filtervorrichtung 124 umfasst, Feststoffe aus dem Gasstrom abgeschieden.
Eine weitere Reinigung des Gasstroms wird mittels einer Reinigungsvorrichtung 118 durchgeführt.
Eine Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 118 ist beispielsweise in Fig . 2 dargestellt.
Der mittels der Reinigungsvorrichtung 118 zu reinigende Gasstrom wird nachfolgend als Rohgasstrom bezeichnet.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, umfasst die Reinigungsvorrichtung 118 eine Gaszuführung 126, eine Gasabführung 128 und eine Katalysatorvorrichtung 130.
Mittels der Gaszuführung 126 ist der Rohgasstrom zu der Katalysatorvorrichtung 130 zuführbar.
Mittels der Katalysatorvorrichtung 130 ist der Rohgasstrom reinigbar, so dass ein Reingasstrom erhältlich ist, welcher mittels der Gasabführung 128 abführbar, insbesondere dem Kamin 116 zuführbar, ist.
Die Gaszuführung 126 und die Gasabführung 128 sind mittels eines Wärmeübertragers 132 thermisch miteinander gekoppelt, so dass Wärme von der Gasabführung 128 auf die Gaszuführung 126 übertragbar ist. Insbesondere ist somit der über die Gaszuführung 126 zugeführte Rohgasstrom unter Verwendung von Wärme aus dem mittels der Gasabführung 128 abgeführten Reingasstrom erhitzbar.
Die Katalysatorvorrichtung 130 der Reinigungsvorrichtung 118 umfasst einen oder mehrere Katalysatoren.
Insbesondere umfasst die Katalysatorvorrichtung 130 vorzugsweise einen DeNOx-Katalysator 134 und/oder einen Oxidations-Katalysator 136.
Der DeNOx-Katalysator 134 dient insbesondere der Stickoxidreduktion.
Hierzu arbeitet der DeNOx-Katalysator 134 mit einer Zuführvorrichtung 138 zur Zuführung von Ammoniak oder Harnstoff zusammen.
Die Zuführvorrichtung 138 ist bezüglich einer Strömungsrichtung des
Gasstroms in der Reinigungsvorrichtung 118 stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung 130 angeordnet.
Beispielsweise umfasst die Zuführvorrichtung 138 ein Düsengitter zum Ein- düsen eines Ammoniak-Luft-Gemisches oder eines Ammoniak-Wasser- Gemisches in den Rohgasstrom.
Eine Katalysatorbeschichtung des DeNOx-Katalysators 134 ermöglicht eine chemische Reaktion des Ammoniaks oder Harnstoffs mit dem in dem Rohgasstrom enthaltenen Stickoxid, wodurch sich eine Umwandlung in Stickstoff und Wasser ergibt.
Der Oxidations-Katalysator 136 dient insbesondere der Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und anderen kohlenstoffhaltigen oder anderen
brennbaren Substanzen. Vorzugsweise dient der Oxidations-Katalysator 136 der Umwandlung von Kohlenstoffmonooxid in Kohlenstoffdioxid. Diese Reaktion ist exotherm, so dass mittels des Oxidations-Katalysators 136 Wärme bereitgestellt werden kann.
Die Reinigungsvorrichtung 118 umfasst ferner vorzugsweise eine Verdünnungsvorrichtung 140, mittels welcher insbesondere Luft zu dem
Rohgasstrom zuführbar ist.
Die Verdünnungsvorrichtung 140 ist insbesondere stromabwärts der Zuführvorrichtung 138 und stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung 130 angeordnet.
Schließlich umfasst die Reinigungsvorrichtung 118 noch eine Mischvorrichtung 142, mittels welcher der zugeführte Zusatzstoff, die zugeführte Verdünnungsluft und/oder der Rohgasstrom miteinander vermischbar sind.
Die Mischvorrichtung 142 ist insbesondere stromabwärts der Verdünnungsvorrichtung 140 und vorzugsweise der Zuführvorrichtung 138 sowie
stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung 130 angeordnet.
Die Reinigungsvorrichtung 118 funktioniert wie folgt:
Der mittels der Reinigungsvorrichtung 118 zu reinigende Rohgasstrom wird vorzugsweise mit geringer Temperatur, insbesondere weniger als 320 °C, über die Gaszuführung 126 zugeführt. Diese geringe Temperatur ergibt sich insbesondere durch die vorherige Reinigung mittels der Abscheidevorrichtung 114, da hierbei eine geringe Temperatur wünschenswert sein kann.
Zur effizienten Reinigung des Rohgasstroms mittels der Reinigungsvorrichtung 118 ist eine höhere Temperatur zu bevorzugen. Insbesondere ist eine
Temperatur von mindestens ungefähr 320 °C am Einlass der Katalysatorvor- richtung 130 zu erzielen, um die gewünschten katalytischen Prozesse zu gewährleisten und vorzugsweise unerwünsche Nebenreaktionen zu vermeiden.
Der folglich zunächst zu kalte Rohgasstrom muss daher vor dessen Zuführung zu der Katalysatorvorrichtung 130 erhitzt werden. Dies erfolgt insbesondere mittels des Wärmeübertragers 132 unter Nutzung von Wärme des Reingasstroms.
Im laufenden Betrieb der Reinigungsvorrichtung 118 liegt die Eingangstemperatur der Katalysatorvorrichtung 130 oberhalb von 320 °C, so dass die katalytischen Prozesse stattfinden und insbesondere Kohlenstoffmonooxid mittels des Oxidations-Katalysators 136 unter Wärmeabgabe umgewandelt wird . Diese Wärmeabgabe führt zu einer Temperaturerhöhung des durch die Katalysatorvorrichtung 130 hindurchgeführten Gasstroms, so dass der Reingasstrom, welcher über die Gasabführung 128 abgeführt wird, eine höhere Temperatur aufweisen kann als der über die Gaszuführung 126 zugeführte Rohgasstrom.
Mittels des Wärmeübertragers 132 kann somit die durch die exotherme Reaktion von Kohlenstoffmonooxid frei gewordene Wärme zum Aufheizen des zugeführten Rohgasstroms genutzt werden.
Zur Inbetriebnahme der Reinigungsvorrichtung 118 kann eine separate (nicht dargestellte) Brennervorrichtung vorgesehen sein, insbesondere um den Rohgasstrom anfänglich zu erwärmen und die katalytischen Prozesse zu starten, bis der Prozess selbsterhaltend fortgeführt werden kann.
Zur Abreicherung von Methan kann die Reinigungsvorrichtung 118 auf eine für den Oxidationskatalysator notwendige höhere Betriebstemperatur von vorzugsweise 500°C gebracht werden. Für diese Betriebsauslegung wird für die NOx Reduzierung vorzugsweise ein dafür geeigneter Katalysator eingesetzt. Eine in den Fig . 3 und 4 dargestellte alternative Ausgestaltung einer Reinigungsvorrichtung 118 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass eine Verbrennungsvorrichtung 144 vorgesehen ist. Diese Verbrennungseinrichtung 144 dient im Wesentlichen einer Ausgestaltung der Katalysatorvorrichtung 130 unter der für die selektive katalytische NOx Reduktion und CO Oxidation besser angepassten niedrigeren Betriebstemperatur mit einer maximalen Austrittstemperatur von 420°C und damit einer besseren Ausnutzung der freigesetzten Energie über dem
Oxidationskatalysator.
Die Verbrennungsvorrichtung 144 ist insbesondere als eine regenerative thermische Verbrennungsvorrichtung 146 ausgebildet.
Die Verbrennungsvorrichtung 144 umfasst vorzugsweise zwei Wärmespeicherabschnitte 148, zwischen welchen eine Brennkammer 150 mit einer Brennervorrichtung 152 angeordnet ist.
Eine Umschaltvorrichtung 154 ermöglicht ein Durchströmen der Verbrennungsvorrichtung 144 in einander entgegengesetzten Richtungen. Mittels der Umschaltvorrichtung 154 kann insbesondere gewählt werden, welchem der beiden Wärmespeicherabschnitte 148 der aus der Katalysatorvorrichtung 130 abgeführte Gasstrom zugeführt wird . Über den jeweils anderen Wärmespeicherabschnitt 148 wird dann der Reingasstrom abgeführt.
Die alternierende Durchströmung der Verbrennungsvorrichtung 144 dient insbesondere dazu, die im Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 144 in der Brennkammer 150 herrschenden hohen Temperaturen möglichst energieeffizient bereitzustellen. Hierfür wird die im ausströmenden Gasstrom enthaltende Wärme zumindest teilweise in einem Wärmespeicherabschnitt 148 gespeichert. Diese Wärme wird dann nach einem Umschaltvorgang mittels der Umschaltvorrichtung 154 auf den einströmenden Gasstrom übertragen, um diesen vor dessen Zuführung zu der Brennkammer 150 vorzuheizen. Die Verbrennungsvorrichtung 144 dient insbesondere der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Methan.
Die Verbrennungsvorrichtung 144 wird vorzugsweise abhängig von einer ermittelten Methankonzentration gesteuert. Zudem kann eine Steuerung der Reinigungsvorrichtung 118 zur Variation des mittels der Zuführvorrichtung 138 zugeführten Zusatzstoffes vorgesehen sein. Insbesondere kann die Zuführung des Zusatzstoffes abhängig von einer Stickoxidkonzentration stromaufwärts und/oder stromabwärts der Katalysatorvorrichtung 130 gesteuert werden.
Mittels einer Steuerung der Verdünnungsvorrichtung 140 kann zudem vorzugsweise eine gewünschte Temperatur am Eintritt der Katalysatorvorrichtung 130 eingestellt werden.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 118 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 2 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende
Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
In einer in den Fig . 2 bis 4 nicht explizit dargestellten besonderen
Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 118 kann der Wärmeübertrager 132 mindestens eine Bypass-Leitung aufweisen. Dabei soll unter„eine Bypass-Leitung aufweisen" sowohl verstanden werden, dass der Wärmeübertrager 132 selbst diese Bypass-Leitung aufweist oder mit dieser versehen ist, insbesondere dass die Bypass-Leitung am oder im
Wärmeübertrager ausgebildet oder angeordnet ist, als auch dass der
Wärmeübertrager 132 durch eine die eingangseitige Gaszuführung 126 mit der ausgangsseitigen Rohgasführung verbindenden bzw. die eingangsseitige Reingasführung mit der ausgangsseitigen Gasabführung 128, vom
Wärmeübertrager 132 separierte Bypass-Leitung zumindest von einem Teil des anströmenden Roh- bzw. Reingas umströmt werden kann. Die Bypass- Leitung sorgt so insbesondere dafür, dass der durch sie strömende Teil des Roh- bzw. Reingasstrom nicht am Wärmeaustauschprozess im Wärmeübertrager 132 teilnehmen kann oder teilnimmt.
In einer bevorzugten Variante ist die mindestens eine Bypass-Leitung hinsichtlich einer Durchströmung Steuer- und/oder regelbar ausgebildet. Dazu kann die Bypass-Leitung mindestens ein Durchflussbegrenzungsmittel, z.B. eine einstellbare Klappe, Drossel, Blende und/oder Ventil als hinsichtlich der Strömung passive Stellmittel und/oder ein Gebläse oder Lüfter als aktive Stellmittel, aufweisen. In dieser Variante kann der Wärmeaustauschprozess im Wärmeübertrager 132 auf einfache Weise eingestellt und vorteilhaft eine Reinigungsleistung der Reinigungsvorrichtung 118, insbesondere der
Katalysatorvorrichtung 130 optimiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungsvorrichtung (118) zum Reinigen eines Rohgasstroms, insbesondere eines Abgasstroms einer Kalzinieranlage (100), wobei die Reinigungsvorrichtung (118) Folgendes umfasst:
eine Katalysatorvorrichtung (130) zur Behandlung des Rohgasstroms;
eine Gaszuführung (126), mittels welcher ein zu reinigender Rohgasstrom zu der Katalysatorvorrichtung (130) zuführbar ist;
eine Gasabführung (128), mittels welcher ein durch Behandlung des Rohgasstroms erhältlicher Reingasstrom abführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reinigungsvorrichtung (118) einen Wärmeübertrager (132) umfasst, welcher die Gaszuführung (126) und die Gasabführung (128) thermisch miteinander koppelt, so dass Wärme von dem Reingasstrom auf den Rohgasstrom übertragbar ist.
2. Reinigungsvorrichtung (118) zum Reinigen eines Abgasstroms einer Kalzinieranlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (118) die Nutzung von alternativen, kostengünstigeren Brennstoffen für die Kalzinieranlage (100) begünstigt oder ermöglicht, insbesondere ein Kalzinierer (108, 110) der
Kalzinieranlage (100) mit alternativen, kostengünstigeren Brennstoffen, betreibbar ist oder betrieben wird, die eine unvollständigere
Verbrennung aufweisen können und eine erhöhte und/oder
fluktuierende Konzentration oxidierbarer Bestandteile bzw. Schadstoffe im Abgasstrom der Kalizinieranlage (100), insbesondere des Kalzinierers (108, 110) erwarten lassen oder aufweisen können.
3. Reinigungsvorrichtung (118) nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Gaszuführung (126) der Reinigungsvorrichtung (118) zugeführte Rohgasstrom eine erste
Konzentration oxidierbarer Bestandteile bzw. Schadstoffe sowie eine Eingangstemperatur von bis zu 280°C aufweist, und die
Reinigungseinrichtung (118) eine in den oxidierbaren Bestandteilen bzw. Schadstoffen des Rohgasstroms in der Gaszuführung (126) durch deren chemische Umsetzung, insbesondere Oxidation, freigesetzte
Reaktionswärme nutzt, um mittels des Wärmeübertragers (132) die Temperatur des Rohgasstroms an einer Eingangsseite der
Katalysatorvorrichtung (130) auf eine für eine katalytische Umsetzung der Schadstoffe des Rohgasstroms günstige
Katalysatoreintrittstemperatur einzustellen, wobei der Wärmeübertrager (132) mittels des die Katalysatorvorrichtung (130) verlassenden, katalytisch gereinigten Gasstroms derart gespeist wird, so dass die Reinigungsvorrichtung (118) im Wesentlichen ohne Zufuhr externer Energie betrieben werden kann oder wird.
4. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (132) zumindest eine, vorzugsweise in einer Durchströmung Steuer- oder regelbare Bypass-Leitung aufweist oder damit versehen ist, so dass ein Teil des über die Gaszuführung (126) anströmenden Rohgasstroms und/oder ein Teil des über die Gasabführung (128) abströmenden Reingasstroms den Wärmeübertrager (132) derart passieren kann, dass der jeweilige Teil des Rohgasstroms und/oder des Reingasstroms nicht an einem Wärmeaustauschprozess im Wärmeübertrager (132)
teilnehmen kann oder teilnimmt.
5. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (118) eine Zuführvorrichtung (138) zum Zuführen eines Zusatzstoffes, insbesondere Ammoniak (NH3), zu dem Rohgasstrom umfasst.
6. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorvorrichtung (130) einen DeNOx-Katalysator (134) zur Stickoxidreduktion und/oder einen Oxi- dations-Katalysator (136) zur Oxidation von Kohlenstoffmonooxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und/oder anderen brennbaren Stoffen umfasst.
7. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (118) eine Verdünnungsvorrichtung (140) zur Verdünnung des Rohgasstroms mit Luft umfasst.
8. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (118) eine Mischvorrichtung (142) umfasst, mittels welcher Folgendes vermischbar ist: mindestens ein Zusatzstoff, Verdünnungsluft und/oder der Rohgasstrom.
9. Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (118) eine Verbrennungsvorrichtung (144), insbesondere eine regenerative thermische Verbrennungsvorrichtung (RTO) (146), umfasst.
10. Kalzinieranlage (100), insbesondere zur Zementherstellung, umfassend eine Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verfahren zum Reinigen eines Rohgasstroms, insbesondere eines
Abgasstroms einer Kalzinieranlage (100), wobei das Verfahren
Folgendes umfasst:
Zuführen eines zu reinigenden Rohgasstroms zu einer Katalysatorvorrichtung (130);
Behandeln des Rohgasstroms mittels der Katalysatorvorrichtung (130), so dass ein Reingasstrom erhalten wird; Übertragen von Wärme mittels eines Wärmeübertragers (132) von dem Reingasstrom auf den der Katalysatorvorrichtung (130) zuzuführenden Rohgasstrom.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kalzinieranlage (100) zur Durchführung eines Kalzinierprozesses alternative, kostengünstigeren Brennstoffe als Primärenergiequelle bereitgestellt oder zugeführt werden und/oder ein Prozess zur
Bereitstellung der thermischen Energie zur Durchführung eines
Kalzinierprozesses derart betrieben wird, dass ein aus der
Kalzinieranlage abströmender Rohgas- oder Abgasstrom eine derart erhöhte und/oder fluktuierenden Konzentration von oxidierbaren
Bestandteilen bzw. Schadstoffen aufweist, dass vor einer Freisetzung eine Umgebungsluft eine Reinigungsmaßnahme in einer
Reinigungsvorrichtung (118) erforderlich werden kann.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (118) eine in den oxidierbaren Bestandteilen oder Schadstoffen des Rohgasstroms in der Gaszuführung (126) freigesetzte Reaktionswärme nutzt und im
Wesentlichen ohne Zufuhr externer Energie betrieben wird .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass der zu reinigende Rohgasstrom mittels des Wärmeübertragers (132) auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 320 °C und/oder auf eine Temperatur von höchstens ungefähr 420 °C erhitzt wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Zusatzstoff zu dem Rohgasstrom zugeführt wird, wobei eine Menge des zugeführten Zusatzstoffes vorzugsweise geregelt wird in Abhängigkeit von einer Stickoxidkonzentration des die Katalysatorvorrichtung (130) verlassenden Gasstroms.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Verdünnungsluft zu dem Rohgasstrom zugeführt wird, wobei eine Menge der zugeführten Verdünnungsluft vorzugsweise geregelt wird in Abhängigkeit von einer Temperatur des die
Katalysatorvorrichtung (130) verlassenden Gasstroms.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Zusatzstoff und/oder Verdünnungsluft und/oder der Rohgasstrom mittels einer Mischvorrichtung (142) miteinander vermischt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff und/oder die Verdünnungsluft unter Verwendung von Wärme aus der Katalysatorvorrichtung (130) vorgeheizt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff und/oder die Verdünnungsluft unter Verwendung von Wärme aus einer Verbrennungsvorrichtung (144), insbesondere einer regenerativen thermischen
Verbrennungsvorrichtung (146), vorgeheizt wird .
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass der die Katalysatorvorrichtung (130) verlassende Gasstrom einer Verbrennungsvorrichtung (144), insbesondere einer regenerativen thermischen Verbrennungsvorrichtung (146), zugeführt und vorzugsweise auf mindestens ungefähr 900 °C erhitzt wird .
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rohgasstrom ein Abgasstrom eines
Vorkalzinierers (104) einer Kalzinieranlage (100) ist.
22. Verwendung einer Reinigungsvorrichtung (118) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 21.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 21 zum Betrieb einer Kalzinieranlage (100) , insbesondere nach Anspruch 10.
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