DE2705566A1

DE2705566A1 - Anlage und verfahren zur waermebehandlung von feinkoernigem gut, insbesondere von zementrohmehl

Info

Publication number: DE2705566A1
Application number: DE19772705566
Authority: DE
Inventors: Horst Herchenbach
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DK58778A; FR2380517B1; GB1591553A; FR2380517A1; BR7800578A; DK151873C; JPS5399222A; US4334860A; ES466640A1; DE2705566C2; US4218210A; DK151873B

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 77/14 Klöckner-Humboldt-Deutz S" Va/Wr Aktiengesellschaft

vom 3. Febr. 1977

Anlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl in mehreren Stufen, bestehend aus parallel zueinander angeordneten, vorzugsweise mehrere Zyklonabscheider aufweisende Schwebegaswärmetauscher, die einem Brennofen vorgeschaltet sind, dem seinerseits ein Gutkühler nachgeschaltet ist, wobei ein Wärmetauscher mit dem Brennofen und der andere Wärmetauscher mit dem Gutktihler verbunden ist und eine gesonderte Brenneinrichtung für die Verbrennung des Gutes vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben dieser Anlage.

Bei bisher bekannten konventionellen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl wurde das Rohmehl in Schwebegaswärmetauschern vorgewärmt und dabei nur unwesentlich kalziniert und anschließend in einen Drehofen zur Sinterung geleitet, wobei rund die Hälfte des nachgeschalteten Drehofens für die Kalzinierung des Rohmehles verwendet werden mußte, während in der anderen Hälfte des Drehofens die Sinterung erfolgte. Diese Anlagen waren für mittlere Durchsatzleistungen bis ca. 2.000 tato hinsichtlich der Verteilung

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der Wärmearbeit auf den Schwebegaswärmetauscher und den Sinterofen durchaus wirtschaftlich.

Dem Trend zu höheren Durchsatzleistungen konnte nur durch eine Weiterentwicklung der konventionellen Wärmetauscher gefolgt werden, wobei die Kalzinierung des Rohmehles mit Hilfe einer gesonderten Brenneinrichtung in den Wärmetauscher hinein verlagert wurde, so daß im Drehofen ausschließlich die Sinterung des Rohmehles vorgenommen werden konnte und eine erheblich thermische Entlastung des Drehofens erreicht wurde. Hierdurch konnten die Durchsatzleistungen neuer Anlagen erhöht werden, wobei die Leistungssteigerung ohne nennenswerte Vergrößerungen der Abmessungen beziehungsweise der Investitionskosten für den Drehofen erzielt wurde. Mit dieser Weiterentwicklung des Schwebegaswärmetauscher-Drehofensystemes war es jedoch auch möglich, bereits bestehende Anlagen mit mittleren Durchsätzen zu Anlagen mit hoher Durchsat ziel stung umzubauen.

Aus der DT-AS 22 62 213 ist bekannt, daß bei einer aus Zyklonwärmetauscher und Drehofen bestehenden Anlage mit einer Klinkerleistung von 1.500 t pro Tag die Leistung dadurch erhöht wurde, daß an der Anlage ein zusätzlicher Zyklon-Wärmetauscher angeordnet wurde, der mit der Abluft des Klinkerkühlers beauf-

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schlagt wurde, wobei in diesem Wärmetauscher der endotherme Prozeß der vollständigen Kalzination des Zementrohmehles erfolgte. Beide Wärmetauscher bestehen gleichgestuft aus vier Zyklonstufen. Das Rohmaterial, das in den Wärmetauscher aufgegeben wird, dem die Abgase des Drehofens zugeführt werden, wird nach Durchlaufen dieses Wärmetauschers anschließend dem mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauscher zugeführt. Die gesamte Rohmehlmenge beider Wärmetauscher wird vor der untersten Stufe des mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauschers zur vollständigen Vorkalzinierung einer zusätzlichen Wärmebehandlung unterzogen.

Bei dieser Anlage ist jedoch der verfahrenstechnische Ablauf der Vorkalzinierung des Rohmehles nur unter ungünstigen Verhältnissen erreichbar, da bei gleicher Anzahl von Wärmetauscherstufen in den parallel geschalteten Wärmetauschern der von der Heißluft des KlinkerkUhlers beaufschlagte und mit einer Kalzinationseinrichtung versehene Wärmetauscher mit erheblich höheren Abgasverlusten betrieben werden muß als der andere von den Abgasen des Ofens beaufschlagte. Dieser erhöhte Abgasverlust kann auch dadurch nicht ausgeglichen werden, daß dem mit der Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauscher eine vergleichsweise höhere Rohmehlmenge aufgegeben wird. Es werden sich lediglich gleiche Abgastemperaturen auf einem höheren Niveau einstellen lassen.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anlage der eingangs genannten Bauart mit konstruktiv einfachen Mitteln und geringen Investitionskosten so zu gestalten, daß dem Ofen ein gleichmäßig hochgradig vorkalziniertes Rohmehl aufgegeben wird und die Abgasverluste gegenüber den bisherigen bekannten Anlagen gering bleiben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mit dem Brennofen verbundene Wärmetauscher mindestens eine Zyklonstufe weniger aufweist als der mit dem Gutkühler verbundene Wärmetauscher und daß mit letzteren in an sich bekannter Weise die gesonderte Brenneinrichtung verbunden ist. Hierdurch können die heißen Brennofengase, die nur ca. 1/3 der gesamten Abgasmenge der Anlage ausmachen, ihren Wärmeinhalt bei minimalsten Abgasverlusten auf eine festeingestellte Rohmehlteilmenge abgeben. Die heißen Verbrennungsabgase aus der gesonderten Brenneinrichtung, die ca. 2/3 der gesamten Abgasmenge ausmachen, geben ihren Wärmeinhalt ebenfalls bei minimalsten Abgasverlusten in dem höher gestuften Gutkühler-Wärmetauscher an die andere größere und festeingestellte Rohmehlteilmenge ab. Die im Brennofen-Wärmetauscher vorgewärmte Rohmehlteilmenge und die im Gutkühler-Wärmetauscher vorgewärmte Rohmehlteilmenge sind so eingestellt, daß die Wärmetauscherabgase gleiches Temperaturniveau aufweisen. Beide

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Wärmetauscher werden dadurch thermisch gleichmäßig belastet und weisen gleich niedrige Abgastemperaturen vor den Saugzuggebläsen auf. Die Abgasverlustwärme ist überaus niedrig.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wärmetauscher in Durchsatzrichtung des Gutes gesehen nach der Jeweils vorletzten Zyklonstufe in Reihe geschaltet sind. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die gesonderte Brenneinrichtung zwischen dem Gutkühler und der letzten Zyklonstufe dieses Wärmetauschers angeordnet ist. Das gesamte Rohmehl wird vereinigt, bevor es durch die letzten und heißesten Zyklonstufen beider Wärmetauscher geführt wird. Die Gesamtmenge des Rohmehles kann so in den nachfolgenden Zyklonstufen überaus gleichmäßig und vollständig kalziniert werden. Der Einsatz von sogenannten Kurzdrehöfen oder sonstigen, nur zur Sinterung dienenden Apparaturen ist damit ohne weiteres möglich.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Jeweils vorletzten Zyklonstufen gutaustragsseitig auf die letzte Zyklonstufe des Brennofen-Wärmetauschers geschaltet sind, die ihrerseits gutaustragsseitig in Reihe über die gesonderte Brenneinrichtung und die letzte Zyklonstufe des Gutkühler-Wärmetauschers mit dem Brennofen in Verbindung steht. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß das

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gesamte Rohmehl der vorletzten Wärmetauscherstufen die heißen Ofenabgase soweit kühlt, daß der verbleibende Wärmeinhalt der Ofenabgase ausreicht, um das Rohmehl in dem weniger gestuften Wärmetauscher ohne Abgasverluste vorzuwärmen. Auch wird das Temperaturniveau des gesamten Rohmehles gleichmäßig weiter stabilisiert, bevor dieses der Brenneinrichtung zugeführt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die jeweils vorletzten Zyklonstufen gutaustragsseitig auf die gesonderte Brenneinrichtung geschaltet sind, die wiederum in Reihe über die letzten Zyklonstufen der Wärmetauscher mit dem Brennofen in Verbindung steht. Diese Rohmehlführung ist an sich aus der DT-AS 23 56 221 bekannt. Die Wärmetauscheranlage dieser bekannten Bauart besteht jedoch ebenfalls aus zwei parallel zueinander angeordneten Zyklonwärmetauschern mit je vier Zyklonstufen. Hierbei ist jedoch erfordeäich, daß zur gleichmäßigen thermischen Belastung der Wärmetauscherstränge die Abgastemperaturen aus den jeweils heißesten Zyklonstufen auch gleiches Temperaturniveau aufweisen. Das bedeutet andererseits wiederum, daß in die gesonderte Brenneinrichtung nur so viel zugefeuert werden darf, daß diese Bedingungen auch eingehalten werden können. Dann ist aber eine vollständige Entsäuerung des Rohmehles im Wärmetauschersystem nicht möglich. Sollte dennoch eine vollständige Roh-

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mehlkalzinierung im Wärmetauschersystem angestrebt werden» so muß auch mehr Brennstoff in die gesonderte Brenneinrichtung eingeführt werden. Dies führt jedoch wieder zu unterschiedlichen Temperaturen an dieser Stelle und zu höheren Abgasverlusten· Diese Schwierigkeiten werden mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauschersystem und der hier aufgezeigten Rohmehlführung vollständig vermieden. Das in der gesonderten Brenneinrichtung nahezu vollständig kalzinierte Rohmehl wird durch Verlängerung der Verweilzeit bei hohem Temperaturniveau in der heißesten Stufe des mit Ofenabgas beaufschlagten Wärmetauschers so nachkalziniert, daß vollständig kalziniertes Rohmehl zur ausschließlichen Sinterung in den Drehofen geführt werden kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Zementanlage· Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Gutes in dem mit den Ofenabgasen beaufschlagten Wärmetauscher weniger gestuft verläuft und daß in dem mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauscher in an sich bekannter Weise die Verbrennung des Gutes erfolgt und daß die heißen Gase beim Austritt aus der heißesten Stufe dieses Wärmetauschers eine vorzugsweise um wenigstens 100° C höher liegende Temperatur gegenüber den heißen Gasen an gleicher Stelle beim anderen Wärmetauscher aufweisen. Die Verbrennungsgase der gesonderten Brennein-

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richtung können daher ihren Wärmeinhalt mit Sicherheit in einem um mindestens eine Stufe erweiterten Wärmetauscher auf einen Teil der Rohmehlmenge abgeben. Hierdurch werden die Abgastemperaturen hinter beiden Wärmetauschern auf niedrigem Niveau gleich gehalten, was den spezifischen Wärmeverbrauch der Anlage verringert.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt die Figurendarstellung:

eine Zementherstellungsanlage mit einem fünfstufigen und einem vierstufigen parallel zueinander angeordneten Wärmetauscher.

Einem Drehrohrofen als Brennofen 1 ist ein aus zwei zueinander parallel angeordneten Wärmetauschern 2, 3 bestehendes Wärmetauschersystem vorgeschaltet, das aus einer Mehrzahl abgasseitig hintereinander geschalteter Abscheidezyklone 4 besteht, wobei das thermisch zu behandelnde feinkörnige Gut wie Zementrohmehl über die die Abscheidezyklone verbindenden Abgasleitungen 5 stufenweise entgegen der Strömungsrichtung der heißen Behandlungsgase geführt und vorgewärmt wird. Dem Brennofen 1 ist ein Gutkühler 6 nachgeschaltet·

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Erfindungsgemäß weist der mit dem Brennofen 1 verbundene Schwebegaswärmetauscher 2 vier Zyklonstufen 4.1 bis 4.4 auf, während der mit dem Gutkühler 6 verbundene Schwebegaswärmetauscher 3 fünf Zyklonstufen 4.1 bis 4.V aufweist, wobei die Jeweils oberste Zyklonstufe 4.1; 41 als Doppelzyklon ausgebildet ist.

In Durchsatzrichtung des Gutes gesehen sind die Zyklonstufen 4.4j 4V der beiden Wärmetauscher 2,3 in Reihe geschaltet, wobei die jeweils vorletzten Zyklonstufen 4.3; 4.IV gutaustragsseitig verbunden sind und auf die letzte Zyklonstufe 4.4 des Brennofen-Wärmetauschers 2 geschaltet sind. Die letzte Zyklonstufe des Brennofen-Wärmetauschers 2 ist gutaustragsseitig mit der gesonderten Brenneinrichtung 7 verbunden, die in der vom Gutkühler 6 zur untersten Zyklonstufe des Gutkühler-Wärmetauschers geführten Gasleitung 8 angeordnet ist und eine gesonderte Brennstoffzufuhr 9 aufweist. Die letzte Zyklonstufe 4.V des Gutkühler-Wärmetauschers 3 ist dann austragsseitig mit dem Brennofen 1 verbunden.

Im Betrieb wird den beiden Wärmetauschern 2, 3 eine fest zugeordnete Zementrohmehlteilmenge aufgegeben, wobei dem Wärmetauscher 3 die größere Teilmenge (ca. 2/3 - 3/5)aufgegeben wird. Die Zufuhr des kalten Rohmehles erfolgt in den

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oberen Bereichen der Wärmetauscher bei 11 und der Abzug der Gase wird über die Ventilatoren 12 vorgenommen, so daß insgesamt gesehen das Rohmehl die heißen Gase im Gegenstrom durchsetzt. Das Rohmehl durchströmt die Wärmetauscher 2, 3 gesondert bis zur Jeweils vorletzten Zyklonstufe 4.3; 4IV. Die Rohmehlteilmengen, die beim Austritt aus der Zyklonstufe 4.3 und der Zyklon 4.IV etwa das gleiche Temperaturniveau aufweisen, werden vereinigt und die gesamte Rohmehlmenge in die vom Brennofen 1 zur letzten Zyklonstufe 4.4 des Brennofen-Wärmetauschers 2 führende Ofenabgasleitung 10 aufgegeben. Hier geben die heißen Ofenabgase, die ca. 1/3 der gesamten Abgasmenge ausmachen, ihren Wärmeinhalt optimal auf das gesamte Rohmehl ab, so daß diese Heißgase am Gasaustritt dieser letzten Zyklonstufe Temperaturen um ca. 800° C aufweisen. Das in dieser Zyklonstufe 4.4 abgeschiedene Rohmehl wird in die gesonderte Brenneinrichtung 7 eingeführt, in der unter entsprechend hoher Brennstoffzufuhr bei 9 das Zementrohmehl fast vollständig kalziniert wird und anschließend in der heißesten Zyklonstufe 4.V des Gutkühler-Wärmetauschers 3 abgeschieden und danach in den Brennofen eingeführt wird. Die Abgase der der gesonderten Brenneinrichtung 7 nachgeschalteten Zyklonstufe 4.V, die ca. 2/3 der gesamten Abgasmenge ausmachen, weisen dann eine Temperatur von ca. 900 C auf, die also um etwa 100 C über der Abgastemperatur der Zyklonstufe 4.4 an gleicher Stelle beim anderen Wärmetauscher liegt. Der Wärme-

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inhalt dieser Gasmenge wird vierfach gestuft in optimaler Weise an den dem Gutkühler-Wärmetauscher 3 aufgegebenen Teil der Rohmehlmenge abgegeben. Der Wärmeinhalt der 800-grädigen Abgasmenge der letzten Zyklonstufe 4.4 des Brennofen-Wärmetauschers 2 wird dreifach gestuft an den diesem Wärmetauscher aufgegebenen anderen Teil der Rohmehlmenge abgegeben. Die Rohmehlteilmengen in jedem Wärmetauscher sind so gewählt, daß die Abgastemperatur in den Wärmetauschersträngen auf niedrigem Niveau gleich ist, was den spezifischen Wärmeverbrauch der Anlage durch geringste Abgasverluste optimiert.

Das erfindungsgemäße Wärmetauschersystem ist nicht nur auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß der Brennofen-Wärmetauscher beispielsweise nur dreistufig ausgebildet ist, während der Gutkühler-Wärmetauscher vier Stufen mit einer Vorkai zina tion aufweist. Ebenso können im Unterschied zur dargestellten Wärmetauscheranlage die Jeweils vorletzten Zyklonstufen 4.3; 4IV unmittelbar der Brenneinrichtung 7 aufgeschaltet und die letzte Zyklonstufe 4.V des Gutkühler-Wärmetauschers 3 austragsseitig mit der vom Brennofen 1 zur letzten Zyklonstufe 4.4 des Brennofen-Wärmetauschers führenden Abgasleitung 10 verbunden sein. Diese Zyklonstufe mündet austragsseitig in den Brennofen 1 ein. Ebenso vorteilhaft kann ausschließlich die letzte Zyklonstufe 4.V des Gutkühler-Wärmetauschers 3t bezogen auf die Gutdurchlaufrichtung in Reihe geschaltet sein.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

,1. Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl in mehreren Stufen, bestehend aus parallel zueinander angeordneten, vorzugsweise mehrere Zyklonabscheider aufweisende Schwebegaswärmetauscher, die einem Brennofen vorgeschaltet sind, dem seinerseits ein Gutkühler nachgeschaltet ist, wobei ein Wärmetauscher mit dem Brennofen und der andere Wärmetauscher mit dem Gutkühler verbunden ist und eine gesonderte Brenneinrichtung für die Vorbrennung des Gutes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Brennofen (1) verbundene Wärmetauscher (2) mindestens eine Zyklonstufe (4) weniger aufweist als der mit dem Gutkühler (6) verbundene Wärmetauscher (3) und daß mit letzterem in an sich bekannter Weise die gesonderte Brenneinrichtung (7) verbunden ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonstufe (4.4) und die Zyklonstufe (4.V) der Wärmetauscher (2, 3) in Durchsatzrichtung des Gutes gesehen nach der jeweils vorletzten Zyklonstufe (4.3; 4 IV) in Reihe geschaltet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vorletzten Zyklonstufen (4.3; 4.IV) gutaustrags-

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seitig auf die letzte Zyklonstufe (4.4) des Brennofen-Wärmetauschers (2) geschaltet sind, die ihrerseits gutaustragsseitig in Reihe über die gesonderte Brenneinrichtung (7) und die letzte Zyklonstufe (4.V) des Gutkühler-Wärmetauschers (3) mit dem Brennofen (1) in Verbindung steht.
4. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vorletzten Zyklonstufen (4.3; 4.IV) gutaustragsseitig auf die gesonderte Brenneinrichtung (7) geschaltet sind, die wiederum in Reihe über die letzten Zyklonstufen (4.V; 4o4) der Wärmetauscher (3, 2) mit dem Brennofen (1) in Verbindung steht.
5# Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Zyklonstufe (4.4) des Brennofen-Wärmetauschers (2) und die vorletzte Zyklonstufe des Gutkühler-Wärmetauschers gutaustragsseitig auf die gesonderte Brenneinrichtung (7) geschaltet sind, die wiederum über die letzte Zyklonstufe des Gutkühler-Wärmetauschers (3) mit dem Brennofen (1) in Verbindung stehtο
6. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Gutes in dem mit den Ofenabgasen beaufschlagten Wärmetauscher weniger gestuft verläuft und daß in dem mit

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Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauscher in an sich bekannter Weise die Vorbrennung des Gutes erfolgt und daß die heißen Gase beim Austritt aus der heißesten Stufe dieses Wärmetauschers vorzugsweise eine um wenigstens 100° C höher liegende Temperatur gegenüber den heißen Gasen an gleicher Stelle beim anderen Wärmetauscher aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut auf die Wärmetauscher so aufgeteilt wird, daß das Temperaturniveau der Wärmetauscherabgase beim Austritt aus den Wärmetauschern gleich ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut aus den vorletzten Stufen beider Wärmetauscher durch die heißeste Stufe des mit Ofenabgasen beaufschlagten Wärmetauschers geleitet wird und anschließend gesondert vorgebrannt wird und daß das vorgebrannte Gut durch die heißeste Stufe des mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauschers geleitet und danach fertiggebrannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut aus den vorletzten Stufen beider Wärmetauscher vor Aufgabe in die heißeste Stufe des mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauschers gesondert vorgebrannt und aus der heißesten Stufe dieses Wärmetauschers in die heißeste Stufe des mit Ofenabgasen beaufschlagten Wärmetauschers geführt und danach fertiggebrannt wird. „ 15 «.

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10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut aus der heißesten Stufe des mit Ofenabgasen beaufschlagten Wärmetauschers und das Gut aus der vorletzten Stufe des mit Kühlerabluft beaufschlagten Wärmetauschers vor Aufgabe in die heißeste Stufe des letzteren vorgebrannt und danach fertiggebrannt wird.

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