In Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das Verbrennungskonzept Oxyfuel, bei dem die Verbrennung in einer O2/CO2-Atmosphäre anstelle von Luft stattfindet, im Hinblick auf seine Anwendung in Zementöfen untersucht. Pilotversuche an einer 500 kWth-Verbrennungsanlage und numerische Simulationen wurden eingesetzt, um den Einfluss des hohen CO2-Anteils in der Gasatmosphäre und der Brennerkonfiguration auf das Verbrennungsverhalten ausgewählter Brennstoffe zu untersuchen. Um die Oxyfuel-Verbrennung unter relevanten Zementherstellungsbedingungen zu untersuchen, wurde ein moderner Ofenbrenner verkleinert und als Prototyp in der Versuchsanlage eingesetzt. Durchgeführte Untersuchungen im Pilotmaßstab zeigen, dass die Sauerstoffkonzentration im Oxyfuel-Betrieb eine wichtige Rolle bei der Erreichung eines luft-befeuerten Temperaturprofils spielt. Die Flammenlänge wird auch im Oxyfuel-Betrieb beeinflusst. Mit zunehmender Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsgas verkürzt sich die Flammenlänge und die CO-Konzentration steigt im brennernahen Bereich durch den Einfluss von heterogenen und homogenen Reaktionen mit CO2. Darüber hinaus eröffnet der Betrieb im Oxyfuel die Möglichkeit, den Sauerstoffmassenstrom im Primär- und Sekundärgasstrom zur Optimierung des Verbrennungsverhaltens neu zu verteilen. Nach den durchgeführten Tests nimmt bei Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Primärgas (mit entsprechendem Rückgang des Sekundärgases) die CO-Erzeugung im Brennernahbereich deutlich ab. Schließlich zeigen CFD-Simulationen eines industriellen Zementofens, dass die Ergebnisse im Pilotmaßstab angewendet werden können, um ein ähnliches Temperaturprofil wie bei der Verbrennung mit Luftströmung zu erreichen, wobei es einen leichten Anstieg der Strahlungswärmeflüsse zur Wand gibt. Gemäß diesen Ergebnissen kann der Prototypbrenner für eine Nach-rüstung eines Zementofens eingesetzt werden.