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CN109477686B - 用于制造矿物建筑材料的设备组和用于操作该设备组的方法 - Google Patents

用于制造矿物建筑材料的设备组和用于操作该设备组的方法 Download PDF

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CN109477686B CN201780032217.2A CN201780032217A CN109477686B CN 109477686 B CN109477686 B CN 109477686B CN 201780032217 A CN201780032217 A CN 201780032217A CN 109477686 B CN109477686 B CN 109477686B
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Abstract

本发明涉及一种用于生产矿物建筑材料的设备组，该设备组包括用于生产矿物建筑材料的炉(1)、用于冷却矿物建筑材料的冷却器(2)、用于在制造矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统(3)、该设备组具有连接至气体传导系统的化学设备(4)和/或生物技术设备(5)、并且气体传导系统(3)具有用于分配供应至化学设备(4)和/或生物技术设备(5)的气体体积流的至少一个可控气体组合器/分离器(6)，该设备组包括用于产生氢的设备(7)和用于由用于产生氢的设备(7)释放的含氢的气体体积流的H2气体传导系统。气体传导系统在可控气体组合器/分离器(6)的沿流动方向的上游和/或下游经由混合装置连接至H2气体传导系统(8)，混合装置用于制造包含由制造矿物建筑材料产生的气体和由用于产生氢的设备(7)产生的气体的混合气体。

Description

用于制造矿物建筑材料的设备组和用于操作该设备组的方法
背景技术
本发明涉及用于制造矿物建筑材料的设备组和用于操作该设备组的方法。
包括用于生产矿物建筑材料的炉和用于对矿物建筑材料进行冷却的冷却器的用于制造矿物建筑材料的设备在现有技术中以各种实现方式而被知晓。特别地，水泥厂可以是这种设备或这种设备的一部分。在水泥厂中，通常从采石场开采并且通过破碎机而尺寸已经减小的原材料在例如生料磨机中被一起研磨并且同时被干燥；所述原材料比如为特别是作为氧化钙来源的石灰石、特别是作为二氧化硅和二氧化铝的来源的粘土、例如作为二氧化硅和铁矿石的来源、特别是作为氧化铁(III)的来源的的沙。接着在炉、例如用于生产矿物建筑材料的旋转炉中以大约1400℃至1450℃的温度将所得的所谓的生料烧制成所谓的熟料。随后将熟料在冷却器中冷却至低于200℃的温度。在该制造过程期间，特别地，包含在原料和燃料中的碳被转化成二氧化碳并被释放。二氧化碳(CO2)是一种温室气体，并且一旦二氧化碳到达大气层，就会成为放大温室效应的主要因素之一。在这种情况下，一些国家对温室气体排放征收CO2税。
因此，本发明的目的在于进一步提高整个工艺的可持续性、特别是经济和生态条件，并且特别地在于提供用于制造矿物建筑材料的设备组，利用该设备组可以减少与矿物建筑材料的生产和使用相关的释放到大气中的二氧化碳和/或可以减少用于生产和/或使用矿物建筑材料的成本。另一目标在于减少矿物建筑材料生产期间的二氧化碳排放。此外，意图在于进一步提高整个工艺的经济效率。
发明内容
与常规设备相比，根据本发明的设备组提供的益处在于单独的设备被组合成设备组并且可以在一个组中地对物质流、特别是气体体积流、热能和能量流进行管理。另外，在二氧化碳释放到大气中之前可以对二氧化碳进行进一步利用和/或处理。以此方式，减少了对环境的影响和/或提高了制造矿物建筑材料的经济效率和/或对于设备组实现了在经济和/或生态生产和/或矿物建筑材料的使用方面的总体最优。
本发明的主题在于一种用于生产矿物建筑材料的设备组，该设备组包括：
用于生产矿物建筑材料的炉，
用于冷却所述矿物建筑材料的冷却器，以及
用于在制造所述矿物建筑材料期间所产生的气体的气体传导系统，所述设备组包括连接至所述气体传导系统的化学设备和/或生物技术设备，并且所述气体传导系统包括用于分配供应至所述化学设备和/或所述生物技术设备的所述气体体积流的至少一个可控气体组合器/分离器和用于产生氢的设备以及用于从所述用于产生氢的设备排放的含有氢的气体体积流的H2气体传导系统，其中，气体传导系统在可控气体组合器/分离器的沿流动方向的上游和/或下游经由混合装置连接至H2气体传导系统，所述混合装置用于制造包含从制造所述造矿物建筑材料产生的气体和从用于产生氢的设备产生的气体的混合气体。
本发明的另一主题在于一种操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法，该设备组包括用于生产矿物建筑材料的炉、用于对矿物建筑材料进行冷却的冷却器、用于在制造矿物建筑材料的期间产生的气体的气体传导系统、连接至气体传导系统的化学设备和/或生物技术设备、连接至气体传导系统以用于对供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流进行分配的至少一个可控气体组合器/分离器、作为用于产生氢的设备的用于电解水的电解设备、以及用于从用于电解水的电解设备排放的含氢的气体体积流的H2气体传导系统，其中，
a)将在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分与
b)由用于电解水的电解设备产生的含氢气体的至少一部分
d)混合，以及
d)其中，所混合的气体用作用以操作化学设备和/或生物技术设备的有用气体，
e)其中，从用于电解水的电解设备产生的含氧气体的至少一部分被用在用于制造矿物建筑材料的设备组中，特别地，被给送回至用于生产矿物建筑材料的炉。
在本发明的上下文中，矿物建筑材料应被解释为基于矿物组合的建筑材料。这样的实例包括含钙建筑材料比如水泥、石灰、石膏和煅烧粘土以及来自生产过程、尤其是来自金属生产、特别是钢铁生产的预处理残余物比如炉渣及它们的组合。
在化学设备中，化学产品可以由分别包含最终产品的成分的所供应的气体体积流和/或有用气体和/或合成气来制造。根据本发明的方法生产的合成气涉及可用于合成的气体混合物。术语“合成气”包含例如用于合成氨的N2和H2的混合物并且尤其包含主要含有CO和H2、或者CO2和H2、或者CO、CO2和H2的气体混合物。在化学设备中，分别包含离析物的成分的化学产品可以由合成气产生。化学产品例如可以是氨或甲醇或甚至其它烃类化合物。
为了产生氨，必须提供包含正确比例的氮气和氢气的合成气。作为氮气源，可以提供另外的空气分离设备以用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体。作为氢气源，可以例如提供另外的用于产生氢的设备，例如用于电解水的设备。为了产生烃类化合物、例如甲醇，必须提供包含正确比例的一氧化碳和/或二氧化碳和氢气成分的基本上由CO和/或CO2和H2组成的合成气。该比例通常由模块(H2-CO2)/(CO+CO2)来描述。例如，氢可以由用于产生氢的另外的设备来提供。CO可以由另外的逆向水煤气转换反应器(RWGS反应器)来提供。在制造过程期间释放的二氧化碳可以用作CO2源。
然而，在上述概念中，由于存在氢缺乏，因而在制造矿物建筑材料期间产生的气体的C含量不能得到完全利用。为了充分利用在制造矿物建筑材料期间产生的气体的C含量来产生化学产品，根据本发明，添加了在用于生产氢的设备中产生的氢。氢优选地通过水的电解产生，其中，水的电解方便地使用由可再生能源产生的电力进行。水的电解还产生氧气，氧气可以用在炉中来生产矿物建筑材料。氧气的添加也被称为氧气-燃料处理，通过该处理可以实现特别高的火焰温度。特别地，氧气-燃料处理可以与气体燃料以及液体燃料和固体燃料一起使用。
在本发明的上下文中，可以附加于用于从供应的气体体积流和/或有用气体和/或合成气来制造产品的化学设备或者替代所述化学设备而使用生物技术设备。在这种情况下，生物技术设备将是用于发酵上述气体的设备。供应的气体体积流和/或有用气体和/或合成气通过发酵被生化利用，其中，可以产生诸如醇(乙醇、丁醇)、丙酮或有机酸类的产物。通过合成气的发酵而产生的这些产物在本例中也仅作为实例提及。
然而，当使用生化处理时，氢主要来自在发酵期间用作介质的水。CO可以由另外的逆向水煤气转换反应器(RWGS反应器)来提供。因此，使用生物技术处理可以产生含有以下元素的产物：来自生产矿物建筑材料期间产生的原料气的CO和/或CO2馏分的碳和来自发酵过程期间使用的水的氢。
化学设备或生物技术设备的输出是基于供应至该设备的气体体积流、尤其是有用气体和/或合成气而被控制的。对于化学设备的主要挑战是与改变设备负载相关联的动态操作模式。在改变设备负载下进行的操作可以特别地通过将化学设备配置为并联连接的多个小单元来实现，所述多个小单元可以根据可用的有用气体体积流独立地连接或断开连接。
在负载改变时动态控制化学设备在技术上是复杂的。根据本发明，最初，仅生物技术设备的输出响应于负载改变而被修改。本发明的教导利用了下述事实：生物技术设备在负载改变方面比化学设备灵活得多。
根据本发明的另一实施方案，该设备组包括具有二氧化碳源的生产设备和用于来自具有二氧化碳源的生产设备的含有二氧化碳的至少一个气体体积流的CO2气体传导系统，其中，CO2气体传导系统连接至气体传导系统。具有二氧化碳源的生产设备例如是发电厂、生物乙醇设备、钢厂/冶炼厂和/或用于制造矿物建筑材料的其他设备或它们的组合。
在本发明的上下文，可控气体组合器/分离器被理解为能够对供应至设置在该组中的设备的气体的体积进行控制的装置。例如，可以基于某些要求，特别是可用的气体体积、气体组成、能量和电力根据需要提供该设备组中的一个和/或若干个设备。
可选地，该设备组还可以包括在该组中的供氧装置，该供氧装置连接至用于生产矿物建筑材料的炉。例如，供氧装置可以是管线、喷嘴或它们的组合的出口。通过将氧气经由供氧装置供应至炉，可以实现特别高的火焰温度。也例如被称为氧气-燃料处理的该方法可以与气体燃料以及液体燃料和固体燃料一起使用。特别地，用于供氧装置的氧气可以从用于电解水的电解设备和/或空气分离系统提供。
根据本发明的另一实施方案，该设备组还包括用于从由具有二氧化碳源的生产设备产生的含有二氧化碳的气体和/或从制造矿物建筑材料期间产生的气体分离CO2的设备。
根据本发明的另一实施方案，用于从由具有二氧化碳源的生产设备产生的至少一个含二氧化碳的气体体积流分离CO2的CO2分离设备包括吸收装置和位于吸收装置下游的解吸装置。
根据本发明的另一实施方案，设备组还包括用于CO2清洁的设备和/或用于CO2调节的设备，其中，用于CO2清洁的设备和/或用于CO2调节的设备连接至具有二氧化碳源的生产设备和/或CO2分离设备。在本发明的上下文中，气体清洁、特别是CO2清洁和气体调节、特别是CO2调节应理解为制备用于该设备组的下游的处理设备的气体。例如，用于CO2清洁的设备可以包括用以分离CO2的CO2洗涤器。
根据本发明的另一实施方案，设备组还包括用于浓缩CO2馏分的气化设备，其中，气化设备位于CO2洗涤器的上游，CO2洗涤器用于从由具有二氧化碳源的生产设备产生的至少一个含二氧化碳的气体体积流分离将CO2。
在本发明的另一实施方案中，设备组还包括用于从由具有二氧化碳源的生产设备产生的至少一个含二氧化碳的气体体积流分离SO2的SO2分离设备，特别地，SO2分离设备包括冷却设备。
根据本发明的另一实施方案，设备组还包括水蒸气分离设备。
根据本发明的另一实施方案，设备组另外包括CO2分离设备、特别是膜过滤器。
在本发明的另一实施方案中，设备组还包括用以对由具有二氧化碳源的生产设备产生的含二氧化碳的气体和/或在制造矿物建筑材料期间产生的气体进行压缩的CO2压缩机。
在本发明的另一优选实施方案中，设备组还包括用于产生氢的设备和用于由用于产生氢的装置产生的含氢气体体积流的H2气体传导系统。
例如，用于产生氢的设备可以是用于电解水的电解设备。用于电解水的电解设备借助于氧气返回管线连接至供氧装置。在电解水期间产生的氧气可以例如经由氧气返回管线和供氧装置供应至用于生产矿物建筑材料的炉。优选地，水电解设备电连接至能量存储装置，并且电解水所需的电能的至少一部分从能量存储装置抽取。可以另外使用优选地从再生源获得的外部电力。
根据本发明的另一优选实施方案，气体传导系统在可控气体组合器/分离器的沿流动方向的下游通过混合装置连接至H2气体传导系统，混合装置用于从由具有二氧化碳源的生产设备产生的气体和/或在制造矿物建筑材料期间产生的气体以及由用于产生氢的设备产生的含氢气体产生混合气体，并且供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流可以经由可控气体组合器/分离器来控制。
根据本发明的另一优选实施方案，H2气体传导系统包括可控H2气体组合器/分离器，并且供应至化学设备和/或生物技术设备的含氢气体体积流能够经由可控H2气体组合器/分离器来控制。
在本发明的上下文中，可控H2气体组合器/分离器被理解为可以用来对供应至该组中的设备的H2气体的体积进行控制的装置。例如，可以基于某些要求根据需要对设备组中的一个和/或若干个设备供应H2。
此外，设备组还可以包括用于存储由用于产生氢的设备排放的含氢气体的至少一部分的H2存储装置，其中，H2存储装置连接至H2气体传导系统。
根据本发明的另一实施方案，设备组还包括能量存储装置、特别是用于满足设备组的至少一部分电力需求的电化学存储装置。
根据本发明的另一实施方案，设备组还包括空气分离装置，空气分离设备用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体，并且空气分离设备具有传导含氧气体的管线和传导含氮气体的管线。此外，传导含氧气体的管线经由氧气返回管线连接至供氧装置。传导含氧气体的管线中的含氧气体可以例如经由氧气返回管线和供氧装置供应至用于生产矿物建筑材料的炉。传导含氮气体的管线中的含氮气体可以特别地用作氮源并且被供应至设备组的下游的设备，例如化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的另一实施方案，传导含氮气体的管线借助于混合装置、特别是用于产生氨的混合装置连接至H2气体传导系统。
在本发明的另一优选实施方案中，设备组还包括逆向水煤气转换反应器和用于由逆向水煤气转换反应器产生的含有一氧化碳的气体体积流的CO气体传导系统，其中，逆向水煤气转换反应器在可控气体组合器/分离器的沿流动方向的下游连接至气体传导系统和H2气体传导系统，并且供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流可以经由可控气体组合器/分离器来控制。在本发明的上下文中，逆向水煤气转换反应器应理解为下述反应器：该反应器通过逆向水-煤气转换反应
Figure GDA0002909234550000061
将来自二氧化碳馏分的含二氧化碳的气体体积流、特别是在制造矿物建筑材料期间产生的气体至少部分地转化成一氧化碳。例如，反应所需的氢可以由用于产生氢的设备提供。
根据本发明的另一优选实施方案，CO气体传导系统包括可控CO气体组合器/分离器，并且供应至化学设备和/或生物技术设备的含一氧化碳的气体体积流可以经由可控CO气体组合器/分离器来控制。
在本发明的上下文中，可控CO气体组合器/分离器被理解为可以用来对供应至该组中的设备的CO气体的体积进行控制的装置。例如，可以基于某些要求根据需要对设备组中的一个和/或若干个设备供应CO。
在本发明的另一实施方案中，设备组还包括用于存储生物质、特别是来自生物技术设备的生物质的生物质存储设备，其中，生物质的至少一部分从生物质存储设备和/或生物技术设备被供应至设备组的二次燃料供应系统。
在本发明的另一实施方案中，设备组还包括材料储存装置。材料储存装置的实例为甲醇储存装置、SNG(合成天然气或代用天然气)储存装置、FT燃料(Fischer-Tropsch合成燃料)储存装置、乙醇储存装置。
根据本发明的方法的另一实施方案，氧气流另外通过供氧装置被供应至设备组、特别是用于生产矿物建筑材料的炉。
在根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案中，设备组包括用于生产矿物建筑材料的炉、用于对矿物建筑材料进行冷却的冷却器、用于在制造矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统、连接至气体传导系统的生物技术设备、以及通过使用二次燃料来操作设备组的至少一部分、特别是操作用于生产矿物建筑材料的炉的二次燃料供应系统，其中，制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分被用作用于操作生物技术设备的有用气体。
根据本发明的方法的另一实施方案，将在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分与来自用于产生氢的设备的含氢气体的至少一部分混合，并且所混合的气体被用作用于操作化学设备和/或生物技术设备的有用气体。
在根据本发明的方法的另一实施方案中，有用气体的至少一部分在气体调节和/或气体清洁之后被用作用于产生化学产品的合成气来和/或被供应至生物技术设备并用于生化处理。
根据本发明的方法的另一实施方案，合成气由在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分在气体调节和/或气体清洁之后产生。
在根据本发明的方法的另一实施方案中，在气体调节和/或气体清洁之后获得的合成气的至少一部分被用于产生化学产品并且被供应至生物技术设备并用于生化处理。
在根据本发明的方法的另一实施方案中，化学设备和/或生物技术设备的输出是基于供应至该设备/这些设备的有用气体的体积来控制的。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，该设备组包括用于制造矿物建筑材料的炉、用于对矿物建筑材料进行冷却的冷却器、用于在制造矿物建筑材料的期间产生的气体的气体传导系统、连接至气体传导系统的化学设备和/或生物技术设备、连接至气体传导系统以用于对供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流进行分配的至少一个可控气体组合器/分离器、作为用于产生氢的设备的用于电解水的电解设备、以及用于从用于电解水的电解设备排放的含有氢气的气体体积流的H2气体传导系统，
a)将在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分与
b)由用于电解水的电解设备产生的含氢气体的至少一部分
d)混合，以及
d)其中，所混合的气体用作用以操作化学设备和/或生物技术设备的有用气体，
e)其中，从用于电解水的电解设备产生的含氧气体的至少一部分被用在用于制造矿物建筑材料的设备组中，特别地，被给送回至用于生产矿物建筑材料的炉。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，设备组还包括空气分离装置，该空气分离设备用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体，并且空气分离设备具有传导含氧气体的管线和传导含氮气体的管线，来自空气分离设备的含有至少一些氧气的气体的至少一部分被用在用于制造矿物建筑材料的设备组中、特别地被给送回至用于生产矿物建筑材料的炉和/或来自空气分离设备的含有至少一些氮气的气体的至少一部分与从用于电解水的电解设备排放的含氢气体的至少一部分混合以特别地用于生产氨。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，所述组包括用于生产矿物建筑材料的炉、用于冷却矿物建筑材料的冷却器、用于在制造矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统、连接至气体传导系统的化学设备和/或生物技术设备、连接至气体传导系统的用于分配供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流的至少一个可控气体组合器/分离器、用于产生氢的设备、用于从用于产生氢的设备排放的含氢的气体体积流的H2气体传导系统，其中，气体传导系统在可控气体组合器/分离器的沿流动方向的下游经由H2混合装置连接至H2气体传导系统，H2混合装置用于产生包含在制造矿物建筑材料期间产生的气体和由用于产生氢的设备产生的含氢的气体的混合气体，设备组包括逆向水煤气转换反应器和用于由逆向水煤气转换反应器排放的含一氧化碳的气体体积流的CO气体传导系统，其中，逆向水煤气转换反应器在可控气体组合器/分离器的沿流动方向的下游连接至气体传导系统和/或H2气体传导系统，并且供应至化学设备和/或生物技术设备的气体体积流能够经由可控气体组合器/分离器来控制，其中，
a)在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分，和/或
b)由逆向水煤气转换反应器产生含一氧化碳的气体的至少一部分，和/或
c)由用于电解水的电解设备产生的含氢的气体的至少一部分，
d)混合，并且
其中，所混合的气体用作混合的有用气体以操作化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，
a)在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分与
b)由用于电解水的电解设备产生的含氢的气体的至少一部分
c)混合，并且
d)其中，所混合的气体用作CO2-H2有用气体和/或CO-H2有用气体和/或CO2-CO-H2有用气体，以操作化学设备和/或生物技术设备，和/或
e)其中，由逆向水煤气转换反应器产生的含一氧化碳的气体的至少一部分用作CO有用气体，以操作化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，CO2–H2有用气体流和/或CO-H2有用气体流和/或CO2-CO-H2有用气体流的氢含量设定为在相关的有用气体流的总体积的5体积％的至95体积％的范围内的比。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，
a)由逆向水煤气转换反应器产生的含一氧化碳的气体的至少一部分和
b)由用于电解水的电解设备产生的含氢的气体的至少一部分
c)混合，并且
d)其中，所混合的气体用作CO-H2有用气体和/或CO-H2有用气体和/或CO2-CO-H2有用气体，以操作化学设备和/或生物技术设备，和/或
e)其中，由逆向水煤气转换反应器产生的含一氧化碳的气体的至少一部分用作CO有用气体，以操作化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，CO-H2有用气体流和/或CO-H2有用气体流和/或CO2-CO-H2的氢含量设定为在相关联的有用气体流的总体积的5体积％至95体积％范围内的比。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，对所混合的有用气体和/或CO2有用气体和/或CO2-H2有用气体和/或CO有用气体和/或CO-H2有用气体和/或CO-CO2-H2有用气体进行处理，其中，该处理包括气体清洁和/或气体调节。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，对所混合的有用气体和/或CO2有用气体和/或CO2-H2有用气体和/或CO有用气体和/或CO-H2有用气体和/或CO-CO2-H2有用气体进行处理，其中，该处理包括压缩。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，化学设备和/或生物技术设备的输出基于供应至该设备/这些设备的所混合的有用气体和/或CO2有用气体和/或CO2-H2有用气体和/或CO有用气体和/或CO-H2有用气体和/或CO-CO2-H2有用气体的有用气体体积来控制。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一实施方案，所述设备组包括用于生产矿物建筑材料的炉、用于冷却矿物建筑材料的冷却器、用于在制造矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统、以及连接至气体传导系统的化学设备和/或生物技术设备，并且该设备组包括具有二氧化碳源的生产设备和CO2气体传导系统，CO2气体传导系统用于由具有二氧化碳源的生产设备产生的至少一个含有二氧化碳的气体体积流，其中，在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分和/或由具有二氧化碳源的生产设备产生的含有二氧化碳的气体的至少一部分用作有用气体以操作化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，还通过供氧气装置向该设备、尤其是用于生产矿物建筑材料的炉供应氧气流。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，所述设备组还包括用于产生氢的设备和用于由用于产生氢的设备产生的含氢的气体体积流的H2气体传导系统，在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分和/或由具有二氧化碳源的生产设备产生的含有二氧化碳的气体的至少一部分与由用于产生氢的设备产生的含氢气体的至少一部分混合，所混合的气体用作有用气体以操作化学设备和/或生物技术设备。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，在气体调节和/或气体清洁之后使用有用气体的至少一部分作为用于生产化学产品的合成气，和/或有用气体的至少一部分供应至生物技术设备并用于生化过程。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，在气体调节和/或气体清洁之后，从在制造矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分和/或从由具有二氧化碳源的生产设备产生的含有二氧化碳的气体产生合成气。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，在气体调节和/或气体清洁之后，所产生的合成气的至少一部分用于生产化学产品、或供应至生物技术设备并用于生化过程。
根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法的另一个实施方案，在生物技术设备中产生的生物质的至少一部分作为二次燃料经由二次燃料供应系统供应至该设备组、尤其供应至用于生产矿物建筑材料的炉，和/或该设备组还包括用于储存生物质、尤其是来自生物技术设备的生物质的生物质储存设备，其中，储存在生物质储存设备中的生物质的至少一部分作为二次燃料经由二次燃料供应系统供应至该设备组、尤其供应至用于生产矿物建筑材料的炉。
在根据本发明的操作用于制造矿物建筑材料的设备组的另一个实施方案中，在生物技术设备中产生的生物质的至少一部分和/或储存在生物质储存设备中的生物质的至少一部分作为二次燃料经由二次燃料供应系统给送至设备组、尤其给送至用于生产矿物建筑材料的炉基于生物质的热值来控制。
根据本发明，可以在所有设备处设置压缩机以压缩气体/混合气体。
本发明的主题还包括上述实施方案的所有组合，特别是设备组中的设备的组合。
附图说明
使用附图来解释根据本发明的用于制造矿物建筑材料的设备组。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造矿物建筑材料的设备组的示意性高度简化的框图。
在图1中，提供了用于制造矿物建筑材料的设备组的概况。该设备组包括用于生产矿物建筑材料的炉1、用于冷却矿物建筑材料的冷却器2和用于在矿物建筑材料的制造期间产生的气体的气体传导系统3。化学设备4和生物技术设备5连接至气体传导系统3。气体传导系统3包括分配供应至化学设备4和/或生物技术设备5的气体体积流的可控气体组合器/分离器6。另外，示出了供氧装置(oxygen supply provision)14，经由该供氧装置14，具有增加了氧气含量的空气和/或氧气可以被供应至炉1。此外，设备组可以包括用于产生氢的设备7、7’和用于由用于产生氢的设备7、7’产生的含氢的气体体积流的H2气体传导系统8。气体传导系统3可以经由混合装置连接至H2气体传导系统8，该混合装置特别地位于可控气体组合器/分离器6的沿流动方向的下游。以这种方式，包括在制造矿物建筑材料期间产生的气体以及由用于产生氢的设备7、7’产生的含氢气体的混合气体可以混合并供应至化学设备4和/或生物技术设备5。此外，H2气体传导系统8可以包括可控H2气体组合器/分离器9，其中，供应至化学设备4和/或生物技术设备5的含氢气体体积流可以经由可控的H2气体组合器/分离器9控制。同样地，H2气体传导系统8可以包括H2储存设备10，以储存由用于产生氢的设备7、7’产生的含氢气体的至少一部分，其中，H2储存装置10连接至H2气体传导系统8。用于产生氢的设备7、7’也可以设计为用于电解水的电解设备7‘，其中，用于电解水的电解设备7‘经由氧气返回管线15连接至供氧装置14。此外，设备组可以包括逆向水煤气转换反应器11(RWGS反应器)和用于由逆向水煤气转换反应器11产生的含一氧化碳的气体体积流的CO气体传导系统12。优选地，逆向水煤气转换反应器11在可控气体组合器/分离器6的沿流动方向的下游连接至气体传导系统3和H2气体传导系统8。此外，设备组可以包括用于从在制造矿物建筑材料期间产生的气体分离CO2的设备16。设备组还可以包括用于CO2清洁的设备17、7’和/或用于CO2调节的设备18，其中，用于CO2清洁的设备17、7’和/或用于CO2调节的设备18连接至用于CO2分离的设备16。CO气体传导系统12可以包括可控CO气体组合器/分离器13，其中，供应至化学设备4和/或生物技术设备5的含一氧化碳的气体体积流可以经由可控CO气体组合器/分离器13来控制。设备组还可以包括能量储存装置19，特别是用于满足设备组的电力需求的至少一部分的电化学储存装置。此外，设备组可以包括空气分离设备20，空气分离设备20具有传导含氧的气体的管线和传导含氮的气体的管线25，用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体，其中，传导含氧的气体的管线连接至供氧装置14。此外，设备组可以包括用于产生氨的设备26，该设备26经由传导含氮的气体的管线25连接至设备组。通过H2气体传导系统8将含氢气体给送至用于产生氨的设备26。另外，设备组可以包括具有二氧化碳源的生产设备21和CO2气体传导系统22，CO2气体传导系统22用于来自具有二氧化碳源的生产设备21的含有二氧化碳的至少一个气体体积流，其中，CO2气体传导系统连接至气体传导系统3。设备组还可以包括二次燃料供应系统23，以为设备组的至少部分操作、特别是炉1的操作供应生物质，以通过使用二次燃料来生产矿物建筑材料。设备组还可以包括用于储存生物质、尤其是来自生物技术设备5的生物质的生物质储存设备24，其中，来自生物质储存设备24和/或生物技术设备5的生物质的至少一部分可以作为二次燃料经由二次燃料供应系统23向炉1供应以用于生产矿物建筑材料。通过示例示出的等边梯形元件是用于压缩气体的压缩机。
工业适用性
上述设备组中的设备用于制造矿物建筑材料。
参考标记列表
1 ＝炉
2 ＝冷却器
3 ＝气体传导系统
4 ＝化学设备
5 ＝生物技术设备
6 ＝气体组合器/分离器
7 ＝用于产生氢的设备
7’ ＝用于电解水的电解设备
8 ＝H2气体传导系统
9 ＝H2气体组合器/分离器
10 ＝H2储存设备
11 ＝逆向水煤气转换反应器(RWGS)
12 ＝CO气体传导系统
13 ＝CO气体组合器/分离器
14 ＝供氧装置
15 ＝氧气返回管线
16 ＝CO2分离设备
17 ＝用于CO2清洁的设备
18 ＝用于CO2调节的设备
19 ＝能量储存装置
20 ＝空气分离设备
21 ＝具有二氧化碳源的生产设备
22 ＝CO2气体传导系统
23 ＝二次燃料供应系统
24 ＝生物质储存设备
25 ＝传导含氮气的管线
26 ＝用于产生氨的设备
I ＝二次燃料
II ＝电力
III ＝可再生能源
IV ＝产品

Claims (21)

1.一种用于生产矿物建筑材料的设备组，所述设备组包括：
用于生产矿物建筑材料的炉(1)，
用于冷却所述矿物建筑材料的冷却器(2)，以及
用于在制造所述矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统(3)，
其特征在于，
所述设备组包括连接至所述气体传导系统(3)的其中从所供应的气体体积流生产化学产品的化学设备(4)和/或其中使所述气体发酵的生物技术设备(5)，其中所述气体体积流包含最终产品的组分，并且所述气体传导系统(3)包括用于分配供应至所述化学设备(4)和/或所述生物技术设备(5)的气体体积流的至少一个可控气体组合器/分离器(6)，并且所述设备组包括用于产生氢的设备(7)和用于由所述用于产生氢的设备(7)排放的含氢的气体体积流的H2气体传导系统(8)，其中，所述气体传导系统(3)在所述可控气体组合器/分离器(6)的沿流动方向的上游和/或下游经由混合装置连接至所述H2气体传导系统(8)，所述混合装置用于制造包括从制造所述矿物建筑材料产生的气体和从所述用于产生氢的设备(7)产生的气体的混合气体；
所述设备组还包括用于对在制造所述矿物建筑材料期间产生的气体进行CO2分离的设备(16)，以及
逆向水煤气转换反应器。
2.根据权利要求1所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括供氧装置(14)，所述供氧装置(14)连接至所述用于生产矿物建筑材料的炉(1)。
3.根据权利要求1所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括用于CO2清洁的设备(17)和/或用于CO2调节的设备(18)，其中，所述用于CO2清洁的设备(17)和/或用于所述CO2调节的设备(18)连接至所述用于CO2分离的设备(16)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括用于储存从所述用于产生氢的设备(7)产生的含氢的气体的至少一部分的H2储存装置(10)，其中，所述H2储存装置(10)连接至所述H2气体传导系统(8)。
5.根据权利要求2所述的设备组，其特征在于，所述用于产生氢的设备(7)包括用于电解水的电解设备。
6.根据权利要求5所述的设备组，其特征在于，所述用于电解水的电解设备借助于氧气返回管线(15)连接至所述供氧装置(14)。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括能量储存装置(19)。
8.根据权利要求6所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括空气分离设备(20)，所述空气分离设备(20)用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体，并且所述空气分离设备(20)具有传导含氧的气体的管线和传导含氮的气体的管线。
9.根据权利要求8所述的设备组，其特征在于，所述传导含氧的气体的管线借助于所述氧气返回管线(15)连接至所述供氧装置(14)。
10.根据权利要求8所述的设备组，其特征在于，所述传导含氮的气体的管线借助于混合装置连接至所述H2气体传导系统(8)。
11.根据权利要求7所述的设备组，其特征在于，所述能量储存装置(19)是用于满足所述设备组的电力需求的至少一部分的电化学储存装置。
12.根据权利要求10所述的设备组，其特征在于，所述混合装置是用于产生氨的装置。
13.一种操作用于制造矿物建筑材料的设备组的方法，所述设备组包括用于生产所述矿物建筑材料的炉(1)、用于冷却所述矿物建筑材料的冷却器(2)、用于在制造所述矿物建筑材料期间产生的气体的气体传导系统(3)、连接至所述气体传导系统(3)的其中从所供应的包含最终产品的组分的气体体积流生产化学产品的化学设备(4)和/或其中使气体发酵的生物技术设备(5)、连接至所述气体传导系统(3)的用于分配供应至所述化学设备(4)和/或所述生物技术设备(5)的气体体积流的至少一个可控气体组合器/分离器(6)、用于产生氢的设备(7)、以及用于从用于电解水的电解设备排放的含氢的气体体积流的H2气体传导系统(8)，其中，
a)在制造所述矿物建筑材料期间产生的气体的至少一部分与
b)由所述用于电解水的电解设备产生的含氢的气体的至少一部分，
c)混合，并且
d)其中，所混合的气体用作用以操作所述化学设备(4)和/或所述生物技术设备(5)的有用气体；
所述设备组还包括用于对在制造所述矿物建筑材料期间产生的气体进行CO2分离的设备(16)，以及
逆向水煤气转换反应器。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述用于产生氢的设备(7)包括用于电解水的电解设备。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，由所述用于产生氢的设备(7)排放的含氧的气体的至少一部分在用于制造所述矿物建筑材料的所述设备组中使用。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述设备组还包括空气分离设备(20)，所述空气分离设备(20)具有传导含氧的气体的管线和传导含氮的气体的管线，用于将环境空气至少部分地分离成含有至少一些氧气的气体和含有至少一些氮气的气体，其中，来自所述空气分离设备(20)的所述含有至少一些氧气的气体的至少一部分在用于制造所述矿物建筑材料的所述设备组中使用，和/或来自所述空气分离设备(20)的所述含有至少一些氮气的气体的至少一部分与从所述用于产生氢的设备(7)排放的所述含氢的气体的至少一部分混合。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述用于产生氢的设备(7)包括用于电解水的电解设备。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述含氧的气体的至少一部分被给送回至所述用于生产矿物建筑材料的炉(1)。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，来自所述空气分离设备(20)的所述含有至少一些氧气的气体的至少一部分被给送回至所述用于生产所述矿物建筑材料的炉(1)。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，来自所述空气分离设备(20)的所述含有至少一些氮气的气体的至少一部分与从所述用于电解水的电解设备排放的所述含氢的气体的至少一部分混合。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，来自所述空气分离设备(20)的所述含有至少一些氮气的气体的至少一部分与从所述用于电解水的电解设备排放的所述含氢的气体的至少一部分混合，用于生产氨。
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