Ausgangssituation

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In Deutschland werden ~85 % des Zementklinkers nach dem Trockenverfahren.
in Drehrohröfen mit Zyklonvorwärmern erzeugt. Moderne Zyklonvorwärmer sind
neben der Primärfeuerung zusätzlich mit einer Sekundärfeuerung mit gesondertem
Verbrennungsraum – dem Calcinator– ausgestattet. Die Klinkerkapazität
deutscher Zementwerke mit Zyklonvorwärmeröfen mit (n = 32) oder ohne
Calcinator (n = 13) beträgt 71.300 und 34.800 t/d und ihr Anteil an der Gesamtklinkerkapazität
in Deutschland damit etwa 85 % [42]. An zweiter Stelle (n = 18)
folgen die Drehrohröfen mit Rostvormwärmern, die Lepol-Öfen, mit einer Klinkerkapazität
von 18.610 t/d (14,7 %).
Beim Trockenverfahren werden die Rohmaterialien – Kalk (CaCO3), Sand (SiO2),
Ton (Al2O3) und Eisen (Fe2O3) – zunächst in einer Mahltrocknung getrocknet und
staubfein aufgemahlen. Das so entstandene Rohmehl wird im Zyklonvorwärmer
oben aufgegeben und im Gegenstrom unter Nutzung der Energie der Abgase
des Drehrohrofens auf etwa 850 bis 1.000°C aufgeheizt, dabei getrocknet, entwässert
und das CO2 aus dem Kalkstein (CaCO3) ausgetrieben. Der Vorgang der
Entsäuerung des Calciumcarbonats wird auch als Calcinierung und eine als
Brennraum ausgelegte Gasleitung zwischen Drehrohrofen und die untere Stufe
des Zyklonvorwärmers als Calcinator bezeichnet.
Zur Unterstützung der Vorwärmung und insbesondere der Calcinierung, die
überwiegend in den unteren Zyklonstufen abläuft, können zusätzliche Brennstoffe
über die Sekundärfeuerung zugeführt werden.
Im Anschluß daran wird das aufgeheizte Rohmehl (Heißmehl) bei 1.000°C dem
Drehrohrofen aufgegeben und durch dessen Rotation durch den Ofen transportiert.
Dabei wird es innig vermischt, und über einen mehrstufigen Reaktionsprozess
entsteht der Zementklinker. Am Ofenauslauf befindet sich die Primärfeuerung.
Durch deren über 2.000 o C heiße Verbrennungsgase wird der Klinker bei
1.450°C fertiggebrannt, wobei verschiedene Klinkermineralphasen entstehen.
Diese befinden sich noch in einem instabilen hochreaktiven Zustand und müssen
schnell abgekühlt werden. Dies passiert in der Vorkühlzone am Ende des Drehofens
sowie im Klinkerkühler. Anschließend wird der Zementklinker unter Zusatz
von u.a. Calciumsulfat (Gips/Anhydrit) und/oder REA-Gips zu Zement gemahlen.
Die Abgasreinigung besteht bei Zementwerken in der Regel nur aus einer Staubabscheidung.
Ein Großteil der persistenten Schadstoffe der Ofenabgase wie
Schwermetalle lagert sich im Vorwärmer und in der Mahltrocknung an das kalkhaltige
Rohmehl an, das somit wie eine trockensorptive Rauchgasreinigung fungiert.
Der mit dem Ofenabgas ausgetragene Rohmehlstaub wird über Staubfilter
abgeschieden und zur Rohmehlmahlanlage zurückgeführt und anteilig auch zur
Zementmühle geführt. Im Verbundbetrieb wird das Abgas nach dem Vorwärmer
zum Trocknen des Mahlgutes verwendet und anschließend entstaubt. Im Direkt-