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DE102008023899A1 - Plant manufacturing cement clinker, includes separate preheaters for raw materials rich and low in lime, connected individually to hot gas outlet lines from kiln and furnace - Google Patents

Plant manufacturing cement clinker, includes separate preheaters for raw materials rich and low in lime, connected individually to hot gas outlet lines from kiln and furnace Download PDF

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Abstract

A first preheater (1) is fed with a lime-rich component. A further preheater (3) is fed with a component low in lime. The first preheater is connected to an outlet gas line (5a) from the kiln (5). The second preheater is connected to an outlet gas line (6a) from the furnace (6). The kiln is equipped with a feed system (14) supplying fuel (15) and pure oxygen. Each preheater has an outlet for preheated material. Both outlets are connected to the kiln, to feed it with the preheated raw material components. A recirculation system (18) returns gases (17) leaving the first preheater to the kiln. These gases are further heated by a heat exchanger (18a) connected to a tertiary air (20) line (19) of the fired-clinker cooler (9). A filter (21) removing dust is included in the first preheater. The filter is followed by a system removing moisture (22) from the effluent gases. Each preheater has a separate filter for dust extraction. Tertiary air leaving the heat exchanger is used to dry material and/or for power generation. An independent claim IS INCLUDED FOR the corresponding method of manufacturing cement clinker.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker, wobei Rohmaterial vorgewärmt, calciniert und anschließend in einem Ofen zu Zementklinker gebrannt wird, der nachfolgend in einem Kühler abgekühlt wird.The The invention relates to an apparatus and a method for the production of cement clinker, wherein raw material preheated, calcined and then in a kiln is fired into cement clinker, the following in a cooler chilled becomes.

Bei der Herstellung von Zementklinker entstehen ca. 0,53 t CO2/t Klinker aus der Entsäuerung des Kalksteins und ca. 0,28 t CO2/t Klinker aus der Brennstoffverbrennung im Brennprozess. Diese Kohlendioxidmengen (0,81t CO2/t Klinker) werden bisher über das Abgas in die Atmosphäre emittiert, wenngleich die klimaschädliche Wirkung des Kohlendioxids allgemein bekannt ist.The production of cement clinker produces approx. 0.53 t CO 2 / t clinker from the deacidification of the limestone and approx. 0.28 t CO 2 / t clinker from burning fuel in the firing process. These amounts of carbon dioxide (0.81 t CO 2 / t clinker) are so far emitted via the exhaust gas into the atmosphere, although the climate-damaging effect of carbon dioxide is well known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die CO2-Emissionen bei der Zementklinkerherstellung drastisch zu reduzieren.The invention is therefore based on the object drastically reduce the CO 2 emissions in cement clinker production.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.According to the invention this Problem solved by the features of claims 1 and 9.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker besteht im Wesentlichen aus einem ersten Vorwärmer zum Vorwärmen einer kalkreichen Materialkomponente und einem zweiten Vorwärmer zum Vorwärmen einer kalkarmen Materialkomponente, einem Calcinator zur Calcination der vorgewärmten Materialkomponente, einem Ofen zum Brennen der calcinierten Materialkomponenten zu Zementklinker sowie einem Kühler zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers. Der erste Vorwärmer ist dabei an eine Abgasleitung des Calcinators und der zweite Vorwärmer an eine Abgasleitung des Ofens angeschlossen. Der Calcinator weist weiterhin Mittel zum Zuführen von Brennstoff und Mittel zum Zuführen von reinem Sauerstoff auf.The inventive plant for the production of cement clinker consists essentially of a first preheater to preheat a lime-rich material component and a second preheater for preheat a low-lime material component, a calciner for calcination the preheated Material component, an oven for firing the calcined material components Cement clinker and a cooler for cooling the fired cement clinker. The first preheater is connected to an exhaust pipe of the calciner and the second preheater to an exhaust pipe of the furnace connected. The calciner further comprises means for feeding Fuel and means for feeding of pure oxygen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker wird eine kalkreiche und eine kalkarme Materialkomponente in separaten Vorwärmern vorgewärmt. Anschließend werden die Materialkomponenten in einem Calcinator calciniert und in einem Ofen zu Zementklinker gebrannt, der nachfolgend in einem Kühler abgekühlt wird. Die Abgase des Calcinators werden dabei im Vorwärmer für die kalkreiche Materialkomponente und die Abgase des Ofens im Vorwärmer für die kalkarme Materialkomponente genutzt. Dem Calcinator wird für die Verbrennung von Brennstoff außerdem reiner Sauerstoff zugeführt.At the inventive method For the production of cement clinker is a calcareous and a Low-lime material component preheated in separate preheaters. Then be calcined the material components in a calciner and in a Kiln burned to cement clinker, which is subsequently cooled in a cooler. The exhaust gases of the calciner are doing in the preheater for the calcareous material component and the exhaust gases of the furnace in the preheater for the used lime-poor material component. The calciner is used for combustion of fuel as well supplied pure oxygen.

Bei der kalkarmen Materialkomponente handelt es sich insbesondere um Ton der keinen bzw. einen zu vernachlässigenden Anteil an CO2 enthält. Durch die Verbrennung des Brennstoffs mit reinem Sauerstoff im Calcinator entsteht ein Calcinatorabgas, welches im Wesentlichen nur Kohlendioxid und Wasser enthält. Nach der Entstaubung und Entwässerung dieses Abgases besteht das Abgas zu mehr als 95% aus Kohlendioxid und kann dadurch mit vergleichsweise geringem Aufwand separat entsorgt werden.The low-lime material component is, in particular, clay which contains no or negligible amount of CO 2 . The combustion of the fuel with pure oxygen in the calciner produces a calciner exhaust gas which essentially contains only carbon dioxide and water. After the dedusting and dewatering of this exhaust gas, the exhaust gas consists of more than 95% of carbon dioxide and can be disposed of separately with relatively little effort.

Der Ofen wird üblicherweise mit Luft betrieben, sodass das Abgas unter anderem auch Luftstickstoff enthält. Darüber hinaus entsteht die dreifache Abgasmenge, sodass eine separate Entsorgung nicht mehr wirtschaftlich wäre.Of the Oven is usually operated with air, so that the exhaust among other things also nitrogen contains. About that In addition, the triple amount of exhaust gas is produced, so that a separate disposal is not would be more economical.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Vorwärmer jeweils einen Materialausgang zum Abführen der vorgewärmten Materialkomponenten auf, wobei die Materialausgänge mit dem Calcinator zum Zuführen der vorgewärmten Materialkomponenten und zur gemeinsamen Calcination in Verbindung stehen.According to one preferred embodiment show the two preheaters each a material outlet for discharging the preheated material components on, with the material outputs with the calciner for feeding the preheated material components and related to common calcination.

Weiterhin sind Mittel zum Rezirkulieren wenigstens eines Teils der Abgases des ersten Vorwärmers zum Calcinator vorgesehen. Calcinatoren bei der Zementherstellung sind üblicherweise so ausgebildet, dass das zugeführte vorgewärmte Material mit einem heißen Gasstrom in Kontakt kommt, der zum einen die Wärmebehandlung und zum anderen den Transport des feinkörnigen Gutes gewährleistet. Üblicherweise werden hierzu die Abgase des Ofens dem Calcinator zugeführt. Damit die Abgase des Calcinators nicht durch den in den Abgasen des Ofens enthaltenen Luftstickstoff verunreinigt werden, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen, wenigstens einen Teil der Abgase des ersten Vorwärmers zum Calcinator zu rezirkulieren.Farther are means for recirculating at least part of the exhaust gas of the first preheater provided to the calciner. Calcinators in cement production are common designed so that the supplied preheated Material with a hot Gas flow comes into contact, on the one hand, the heat treatment and on the other the transport of the fine-grained Good guaranteed. Usually For this purpose, the exhaust gases of the furnace are fed to the calciner. In order to the exhaust gases of the calciner are not contained by that in the exhaust gases of the furnace Air nitrogen are contaminated, according to a preferred embodiment proposed to at least part of the exhaust gases of the first preheater for Recirculate calciner.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Mittel zum Rezirkulieren einen Wärmetauscher zum Aufheizen des Abgases umfassen. Dieser Wärmetauscher kann insbesondere mit der Tertiärluft des Kühlers betrieben werden.there it is advantageous if the means for recirculating a heat exchanger for heating the exhaust gas. This heat exchanger can in particular with the tertiary air the radiator operate.

Dem ersten Vorwärmer ist weiterhin ein Filter zur Entstaubung und ein Entfeuchter zur Entwässerung des Abgases nachgeschaltet. Auch der zweite Vorwärmer weist einen separaten Filter zur Entstaubung auf.the first preheater is also a filter for dedusting and a dehumidifier for drainage downstream of the exhaust gas. The second preheater has a separate Filter for dedusting on.

Nachdem dem Entfeuchter weist das Abgas einen Gehalt von mehr als 95% CO2 auf. Dieses Abgas kann dann in geeigneter Art und Weise, insbesondere nach einer Verdichtung, einem Endlager zugeführt werden. Mit der erfindungsgemäßen Anlage bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Anteil des emittierten Kohlendioxids nur noch 0,15 t CO2/t Klinker, dies entspricht eine Emissionsminderung von über 80% gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik.After the dehumidifier, the exhaust gas has a content of more than 95% CO 2 . This exhaust gas can then be supplied in a suitable manner, in particular after compression, a repository. With the system according to the invention or the method according to the invention, the proportion of emitted carbon dioxide is only 0.15 t CO 2 / t clinker, which corresponds to an emission reduction of more than 80% compared to the current one State of the art.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.Further Advantages and embodiments of the invention will be described below the description and the drawings explained in more detail.

In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker dargestellt.In The drawing is a block diagram of a plant for the production represented by cement clinker.

Die Anlage besteht im Wesentlichen aus einem ersten Vorwärmer 1 zum Vorwärmen einer kalkreichen Materialkomponente 2, einem zweiten Vorwärmer 3 zum Vorwärmen einer kalkarmen Materialkomponente 4, einem Calcinator 5 zum Calcinieren der beiden vorgewärmten Materialkomponenten 2', 4', einem Ofen 6 zum Brennen des calcinierten Rohmaterials 7 zu Zementklinker 8 sowie einem Kühler 9 zum Kühlen des gebrannten Zementklinkers.The plant consists essentially of a first preheater 1 for preheating a calcareous material component 2 , a second preheater 3 for preheating a low-lime material component 4 , a calciner 5 for calcining the two preheated material components 2 ' . 4 ' , a stove 6 for firing the calcined raw material 7 to cement clinker 8th as well as a cooler 9 for cooling the fired cement clinker.

Der erste Vorwärmer 1 steht mit einer Abgasleitung 5a des Calcinators 5 in Verbindung, während der zweite Vorwärmer 3 an eine Abgasleitung 6a des Ofens 6 angeschlossen ist.The first preheater 1 stands with an exhaust pipe 5a of the calciner 5 in connection while the second preheater 3 to an exhaust pipe 6a of the oven 6 connected.

Der gebrannte Zementklinker 8 wird im Kühler üblicherweise mit Luft 10 gekühlt. Der gekühlte Zementklinker 11 verlässt den Kühler und wird einer entsprechenden Weiterverarbeitung zugeführt. Das heiße Abgas des Kühlers, insbesondere die Tertiärluft 12 wird dem Ofen als Verbrennungsluft für den dort über Mittel 13 ebenfalls eingeführten Brennstoff zugeführt.The fired cement clinker 8th is usually in the cooler with air 10 cooled. The cooled cement clinker 11 leaves the cooler and is fed to a corresponding processing. The hot exhaust gas of the radiator, especially the tertiary air 12 is the furnace as combustion air for the over there means 13 also introduced fuel supplied.

Der Calcinator 5 weist Mittel 14 zum Zuführen von Brennstoff, Mittel 15 zum Zuführen von reinem Sauerstoff für die Verbrennung sowie Mittel 16 zum Zuführen eines Trägergases auf. Weiterhin werden dem Calcinator die zu calcinierenden, in den beiden Vorwärmern 1, 3 vorgewärmten Materialkomponenten 2', 4' aufgegeben. Am Ende des Calcinators wird das calcinierte Rohmaterial 7 vom Abgas des Calcinators getrennt und dem Ofen 6 zugeführt. Das Abgas, welches aufgrund der Verbrennung des Brennstoffs mit reinem Sauerstoff im Wesentlichen nur Kohlendioxid und Wasserdampf enthält, wird als Vorwärmergas dem ersten Vorwärmer 1 zugeführt.The calciner 5 has funds 14 for supplying fuel, means 15 for supplying pure oxygen for combustion as well as medium 16 for supplying a carrier gas. Furthermore, the calciner to be calcined, in the two preheaters 1 . 3 preheated material components 2 ' . 4 ' given up. At the end of the calciner becomes the calcined raw material 7 separated from the exhaust of the calciner and the furnace 6 fed. The exhaust gas, which contains substantially only carbon dioxide and water vapor due to the combustion of the fuel with pure oxygen, becomes the first preheater as preheater gas 1 fed.

Das Abgas 17 des Vorwärmers 1 wird über Mittel 18 zumindest teilweise als Wälzgas zum Calcinator rezirkuliert, um dort über die Mittel 16 als Trägergas aufgegeben zu werden. Die Mittel 18 zum Rezirkulieren des Abgases 17 weisen ferner einen Wärmetauscher 18a auf, der an eine Tertiärluftleitung 19 des Kühlers 9 angeschlossen ist. Die den Wärmetauscher 18a verlassende Tertiärluft 20 kann gegebenenfalls mit einem Teil der Abgase des Ofens zu Trocknungszwecken oder anderweitigen Abwärmenutzung (zum Beispiel zur Stromerzeugung) verwendet werden.The exhaust 17 of the preheater 1 is about means 18 at least partially recirculated as a rolling gas to the calciner to over there the means 16 as a carrier gas to be abandoned. The means 18 for recirculating the exhaust gas 17 also have a heat exchanger 18a on, attached to a tertiary air duct 19 the radiator 9 connected. The the heat exchanger 18a leaving tertiary air 20 may optionally be used with part of the exhaust gases from the kiln for drying purposes or other waste heat recovery (for example for power generation).

Durch die Zugabe des Sauerstoffs im Bereich des Calcinators ist es erforderlich, dass immer wieder ein Teil des Abgases des ersten Vorwärmers 1 ausgeschleust und einem Filter 21 zur Entstaubung zugeführt wird. Das entstaubte Abgas wird nachfolgend in einem Entfeuchter 22 entwässert. Das entstaubte und entwässerte Abgas 23 enthält dann mehr als 95% CO2 und kann in geeigneter Weise entsorgt werden.Due to the addition of oxygen in the area of the calciner, it is necessary that again and again part of the exhaust gas of the first preheater 1 discharged and a filter 21 for dedusting is supplied. The dedusted exhaust gas is subsequently in a dehumidifier 22 dewatered. The dedusted and dewatered exhaust 23 then contains more than 95% CO 2 and can be disposed of properly.

Auch dem zweiten Vorwärmer 3 ist ein Filter 24 zur Entstaubung des Vorwärmerabgases nachgeschaltet. Diese Abgas enthält aber nur noch einen Bestandteil von etwa 0,15 t CO2/t Klinker.Also the second preheater 3 is a filter 24 downstream of dedusting the preheater exhaust gas. However, this exhaust gas contains only a part of about 0.15 t CO 2 / t clinker.

Über einen Bypass 26 können Schadstoffe aus dem Ofensystem ausgeschleust werden.About a bypass 26 Pollutants can be discharged from the furnace system.

Mit der oben beschriebenen Anlage lässt sich somit eine Emissionsminderung von über 80% erreichen. Eine weitere Reduzierung lässt sich dann erreichen, wenn für den Brennstoff im Ofen Wasserstoff verwendet wird.With The system described above can be thus achieve an emission reduction of more than 80%. Another Reduction leaves then reach, if for the fuel is used in the furnace hydrogen.

Claims (14)

Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit – wenigstens einem Vorwärmer (1, 2) zum Vorwärmen von Rohmaterial, – einem Calcinator (5) zur Calcination des vorgewärmten Rohmaterials, – einem Ofen (6) zum Brennen des calcinierten Rohmaterials (7) zu Zementklinker sowie – einem Kühler zum (9) Kühlen des gebrannten Zementklinkers (8), dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Vorwärmer (1) für eine kalkreiche Materialkomponente (2) und ein zweiter Vorwärmer (3) für eine kalkarme Materialkomponente (4) vorgesehen sind, wobei der erste Vorwärmer (1) an eine Abgasleitung (5a) des Calcinators (5) und der zweite Vorwärmer (3) an eine Abgasleitung (6a) des Ofens (6) angeschlossen ist und der Calcinator Mittel (14) zum Zuführen von Brennstoff und Mittel (15) zum Zuführen von reinem Sauerstoff aufweist.Plant for the production of cement clinker with - at least one preheater ( 1 . 2 ) for preheating raw material, - a calciner ( 5 ) for the calcination of the preheated raw material, - an oven ( 6 ) for firing the calcined raw material ( 7 ) to cement clinker and - a cooler for ( 9 ) Cooling the fired cement clinker ( 8th ), characterized in that a first preheater ( 1 ) for a calcareous material component ( 2 ) and a second preheater ( 3 ) for a low-calcium material component ( 4 ), the first preheater ( 1 ) to an exhaust pipe ( 5a ) of the calciner ( 5 ) and the second preheater ( 3 ) to an exhaust pipe ( 6a ) of the furnace ( 6 ) and the calciner means ( 14 ) for supplying fuel and means ( 15 ) for supplying pure oxygen. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Vorwärmer (1, 3) jeweils einen Materialausgang zum Abführen der vorgewärmten Materialkomponenten (2', 4') aufweisen, wobei die beiden Materialausgänge mit dem Calcinator (5) zum Zuführen der vorgewärmten Materialkomponenten in Verbindung stehen.Plant according to claim 1, characterized in that the two preheaters ( 1 . 3 ) each have a material outlet for discharging the preheated material components ( 2 ' . 4 ' ), wherein the two material outlets with the calciner ( 5 ) for supplying the preheated material components in connection. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (18) zum Rezirkulieren wenigstens eines Teils der Abgase (17) des ersten Vorwärmers (1) zum Calcinator (5) vorgesehen sind.Plant according to claim 1, characterized in that the means ( 18 ) for recirculating at least part of the exhaust gases ( 17 ) of the first preheater ( 1 ) to the calciner ( 5 ) are provided. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Mittel (18) zum Rezirkulieren wenigstens eines Teils der Abgase (17) des ersten Vorwärmers (1) einen Wärmetauscher (18a) zum Aufheizen des Abgases umfassen.Plant according to claim 3, characterized gekenn draws that the funds ( 18 ) for recirculating at least part of the exhaust gases ( 17 ) of the first preheater ( 1 ) a heat exchanger ( 18a ) for heating the exhaust gas. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18a) an eine Tertiärluftleitung (19) des Kühlers (9) angeschlossen ist.Plant according to claim 4, characterized in that the heat exchanger ( 18a ) to a tertiary air line ( 19 ) of the radiator ( 9 ) connected. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Vorwärmer (1) ein Filter (21) zur Entstaubung nachgeschaltet ist.Plant according to claim 1, characterized in that the first preheater ( 1 ) a filter ( 21 ) is connected downstream for dedusting. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filter (1) ein Entfeuchter (22) zur Entwässerung des Abgases nachgeschaltet ist.Plant according to claim 6, characterized in that the filter ( 1 ) a dehumidifier ( 22 ) is connected downstream of the dewatering of the exhaust gas. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Vorwärmern (1, 3) jeweils ein separater Filter (21, 24) zur Entstaubung nachgeschaltet ist.Plant according to claim 1, characterized in that the two preheaters ( 1 . 3 ) each have a separate filter ( 21 . 24 ) is connected downstream for dedusting. Verfahren zur Herstellung von Zementklinker, wobei Rohmaterial in wenigstens einem Vorwärmer (1, 3) vorgewärmt, einem Calcinator (5) calciniert und anschließend in einem Ofen (6) zu Zementklinker (8) gebrannt wird, der nachfolgend in einem Kühler (9) abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine kalkreiche und eine kalkarme Materialkomponente in separaten Vorwärmern (1, 3) vorgewärmt wird, wobei die Abgase des Calcinators (5) im Vorwärmer (1) für die kalkreiche Materialkomponente und die Abgase des Ofens (6) im Vorwärmer (3) für die kalkarme Materialkomponente genutzt werden und dem Calcinator (5) für die Verbrennung von Brennstoff reiner Sauerstoff zugeführt wird.Process for the production of cement clinker, wherein raw material in at least one preheater ( 1 . 3 ) preheated, a calciner ( 5 ) and then calcined in an oven ( 6 ) to cement clinker ( 8th ), which is subsequently heated in a cooler ( 9 ) is cooled, characterized in that a lime-rich and a lime-poor material component in separate preheaters ( 1 . 3 ) is preheated, the exhaust gases of the calciner ( 5 ) in the preheater ( 1 ) for the lime-rich material component and the exhaust gases of the furnace ( 6 ) in the preheater ( 3 ) are used for the lime-lean material component and the calciner ( 5 ) is supplied to the combustion of fuel pure oxygen. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vorgewärmten Materialkomponenten gemeinsam im Calcinator (5) calciniert werden.A method according to claim 9, characterized in that the two preheated material components together in the calciner ( 5 ) are calcined. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase (17) des Vorwärmers (1) für die kalkreiche Materialkomponente zumindest teilweise zum Calcinator (5) rezirkuliert und dort als Trägergas aufgegeben werden.Method according to claim 9, characterized in that the exhaust gases ( 17 ) of the preheater ( 1 ) for the lime-rich material component at least partially to the calciner ( 5 ) are recirculated and abandoned there as a carrier gas. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Abgases (17) des Vorwärmers für die kalkreiche Materialkomponente entstaubt und entfeuchtet wird.Method according to claim 9, characterized in that a part of the exhaust gas ( 17 ) of the preheater for the lime-rich material component is dedusted and dehumidified. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Calcinator (5) rezirkulierte Abgas des Vorwärmers (1) in einem Wärmetauscher (18a) mit Tertiärluft des Kühlers (9) aufgeheizt wird.A method according to claim 9, characterized in that the calcinator ( 5 ) recirculated exhaust gas of the preheater ( 1 ) in a heat exchanger ( 18a ) with tertiary air of the radiator ( 9 ) is heated. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tertiärluft (20) nach dem Wärmetauscher (18a) zur Trocknung von Material und/oder zur Stromerzeugung verwendet wird.Method according to claim 9, characterized in that the tertiary air ( 20 ) after the heat exchanger ( 18a ) is used for drying material and / or for power generation.
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