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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von feuchtem Gut mit einem Trocknungsgas in einem Trockner, wobei das Trocknungsgas durch Mischen eines Sekundärgases mit einem Warmgas, welches in einem Warmgaserzeuger erzeugt wird, gebildet wird, wobei die Temperatur des Trocknungsgases gemessen und abhangig von der Trocknungsgastemperatur die Zumischung des Sekundargases gesteuert wird und wobei das Trocknungsgas den Trockner als feuchtes Abgas verlasst, wobei die Taupunkttemperatur und die Temperatur des Abgases gemessen wird,
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Bei vielen heutzutage grossindustriell eingesetzten Trocknungsverfahren erfolgt die Regelung des zur Produktion des Trocknungsgases verwendeten Heissgaserzeugers durch eine Kontrolle der Temperatur des den Trockner verlassenden Abgases und daraus abgeleiteten indirekten Regelgrössen für den Heissgaserzeuger und fur Geblase Der Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, dass dem Trockner gasseitig nachgeschaltete Anlagenteile nicht oder nur schwer vor einer Taupunktunterschreitung des Abgases und daraus resultierenden Anbackungen und Blockagen geschützt werden können Im Besonderen ist dieses Problem dann zu vermeiden, wenn zur Entstaubung des Abgasstromes Filter eingesetzt werden, wobei alle mechanisch arbeitenden Filter von einer solchen Taupunktunterschreitung in ihrem Betrieb negativ beeinflusst werden.
Eine Taupunktunterschreitung fuhrt auch zu Kondensatbildungen in Rohrleitungssystemen, mit all den damit verbundenen Problemen, wie Ablagerungen und Korrosionserscheinungen Das oben angefuhrte Regelungsverfahren kann nur dann störungsfrei zum Einsatz gelangen, wenn sowohl das zu trocknende Gut, als auch das Heissgas, sowie ein gegebenenfalls dem Heissgas zugemischte Sekundärgas eine über die Zeit im wesentlichen konstante Feuchte aufweisen.
Demzufolge muss bei schwankenden oder erhöhten Feuchtegehalten des zu trocknenden Gutes das Abgas aus Sicherheitsgründen von vorneherein eine wesentlich höhere Temperatur aufweisen, um eine Taupunktunterschreitung, welche schwerwiegende Betriebsstörungen verursachen kann, zu vermeiden
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Da als Sekundärgas ublicherweise Umgebungsluft verwendet wird und auch das Warmgas entweder von erwarmter Luft oder von - durch eine Verbrennung von Brennstoff mit Luft erzeugten - Verbrennungsgasen gebildet wird, ist auch bei konstanter Feuchte des zu trocknenden Gutes der Feuchtegehalt des Abgases Schwankungen unterworfen und daher die Sicherheitsspanne, um welche die Abgastemperatur über der im Mittel auftretenden Taupunkttemperatur zu liegen hat, dementsprechend grosszügig zu bemessen Der zur Trocknung eingesetzte Energieaufwand ist daher stets grösser,
als er zur Erzielung des gewunschten Trocknungsgrades und zur Vermeidung von Taupunktunterschreitungen notig ware Ausserdem kann bei geringen Feuchtegehalten von trocknendem Gut und/oder Warmgas und/oder Sekundargas eine Übertrocknung und gegebenenfalls sogar eine Schädigung des zu trocknenden Gutes, wie zum Beispiel eine Selbstentzündung bei brennbarem Gut, auftreten, falls keine oder keine rechtzeitige Neueinstellung des Abgastemperatur-Sollwertes erfolgt In der JP-A 09-061059 ist weiters eine Vorrichtung zum Trocknen von Einsatzstoffen für die Eisenherstellung, wie Eisenerz oder Koks, offenbart.
Dabei wird Brennstoff in einer Brennkammer verbrannt, die Verbrennungsgase in einer Mischkammer mit Umgebungsluft vermischt und die Einsatzstoffe mittels dieses Mischgases in einem Trockner getrocknet Das den Trockner verlassende Abgas wird ein weiteres Mal mit Umgebungsluft vermischt, um den Feuchtegehalt des Abgases zu senken und um die Lebensdauer einer nachfolgenden Entstaubungseinrichtung zu verlängern.
Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass durch Zugabe von Tertiärluft zum Abgas das Abgasvolumen insgesamt stark erhöht wird, wodurch eine entsprechend gross dimensionierte, teuer zu errichtende und zu betreibende Entstaubungseinrichtung erforderlich ist. Darüber hinaus ist keine Möglichkeit eines energiesparenden Betriebsmodus der Brennkammer vorgesehen Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches auf energiesparende Weise eine schonende Trocknung von feuchtem Gut ermöglicht und bei welchem eine Unterschreitung der Taupunkttemperatur des Abgases ausgeschlossen ist und somit von Blockagen nachgeschalteter Entstaubungseinrichtungen verursachte Betriebsstörungen verhindert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Abgastemperatur und/oder der Volumenstrom des Abgases in Abhangigkeit von einer Abweichung bzw einer eine Toleranzschwelle überschreitenden Abweichung der Abgastemperatur von einer Abgassolltemperatur erhöht oder verringert werden, wobei die Abgassolltemperatur aus der gemessenen Taupunkttemperatur durch Hinzuaddieren einer Sicherheitsspanne bestimmt wird.
Unterschreitet also die Abgastemperatur die von der Summe aus Taupunkttemperatur und Sicherheitsspanne gebildete Abgassolltemperatur, wird der Volumenstrom und/oder die Temperatur des Warmgases erhöht. Die eingestellte Trocknungsgassolltemperatur andert sich nicht, so dass durch das weiterhin erfolgende Zumischen des Sekundärgases zum Warmgas nur der resultierende Trocknungsgasvolumenstrom variiert wird Mittels des erfindungsgemassen Verfahrens ist es möglich, eine Unterschreitung der Taupunkttemperatur des Abgases von vorneherein zu verhindern.
Dadurch werden auch alle damit verbundenen Probleme, wie Ablagerungen und Anbackungen in nachgeschalteten Filteranlagen, sowie Kondensatbildung in Rohrleitungssystemen vermieden Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass sich andernde Trocknungsparameter, wie Feuchte des zu trocknenden Gutes, eventuelle Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit, sowie, bei der Verwendung einer Brennkammer als Warmgaserzeuger - Heizwertschwankungen des Brennstoffes, selbstregelnd ausgeglichen werden.
Durch diesen selbstregelnden Effekt ist es weiters möglich, den Sollwert der Abgastemperatur niedriger als bei früheren Verfahren zu halten, womit zum einen eine Schonung des zu trocknenden Gutes gegen Überhitzung, als auch das Vermeiden einer unerwünschten Übertrocknung gewährleistet ist. Dadurch ergibt sich auch eine energiesparende Fahrweise des Warmgaserzeugers Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders zum Trocknen von festen Einsatzstoffen für die Huttenindustrie, insbesondere Erze, Kohle, Koks und Sintermischung, geeignet Auch weitere, feste Einsatzstoffe für die Hüttenindustrie, können vorteilhaft als feuchtes Gut fur das erfindungsgemässe Verfahren verwendet werden.
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Als Warmgas werden erfindungsgemäss in vorteilhafterweise Weise erwarmte Luft, erwarmter Stickstoff, warme Verbrennungsabgase oder Mischungen dieser Gase verwendet Ebenso werden als Sekundärgas in vorteilhafterweise Weise Luft, Stickstoff, Verrennungsabgase oder Mischungen dieser Gase verwendet Sekundargas weist dabei eine niedrigere Temperatur als die gewünschte Trocknungsgastemperatur auf, so dass durch Mischen von Sekundär- und Warmgas Trocknungsgas mit der gewünschten Temperatur hergestellt wird Die jeweilige Temperatur des Trocknungsgases ist in an sich bekannter Weise von der Art und Menge des zu trocknenden Gutes, der Feuchte des zu trocknenden Gutes, vom gewunschten Trocknungsgrad, sowie von der vom Warmgas ohnehin mitgefuhrten Feuchte abhangig So ist es beispielsweise bei zu trocknender Kohle erforderlich, die Temperatur des Trocknungsgases nicht zu hoch zu wählen,
da sonst flüchtige Kohlenwasserstoffe aus der Kohle ausgetrieben werden.
Die Auswahl des als Warmgas und Sekundärgas verwendeten Gases ist in erster Linie von der Trocknungsaufgabe, also Art, Menge, Feuchte, sowie zu erzielender Restfeuchte des zu trocknenden Gutes, bestimmt. So können beispielsweise feuchte Erze und Kohlen in vorteilhafter Weise von mit Luft vermischten warmen bzw. heissen Verbrennungsabgasen getrocknet werden, fur die Trocknung von beispielsweise Kunststoffgranulaten bietet sich Luft als Trocknungsgas an.
Ein weiteres Kriterium bei der Auswahl von Warm- und Sekundargas stellt deren Verfügbarkeit dar Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird bei einer Abweichung der Abgastemperatur von der Abgassolltemperatur nur der Volumenstrom des Warmgases variiert Diese Massnahme tragt wesentlich zu einer regelungstechnischen Einfachheit des erfindungsgemässen Verfahrens bei.
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Gemäss eines weiteren vorteilhaften Merkmals wird eine Regelung des Volumenstroms und/oder der Temperatur des Warmgases erst dann vorgenommen, wenn die Abweichung der Abgastemperatur von der Abgassolltemperatur eine Toleranzschwelle uberschreitet, wobei die Toleranzschwelle maximal 20% der Sicherheitsspanne beträgt Dadurch kann ein standiger regelnder Eingriff in den Betrieb des Warmgaserzeugers vermieden werden Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Gut, mit einem Trockner, dem das feuchte Gut zufuhrbar und aus dem getrocknetes Gut abführbar ist und dem ein Trocknungsgas zufuhrbar und als feuchtes Abgas abfuhrbar ist, mit einem Warmgaserzeuger zum Erzeugen eines Warmgases, mit einer Gasmischvorrichtung zur Herstellung des Troknungsgases,
wobei der Gasmischvorrichtung das Warmgas und ein Sekundärgas zufuhrbar sind und das daraus gemischte Trocknungsgas dem Trockner zufuhrbar ist, wobei eine Kontrollvorrichtung vorgesehen ist, welcher ein Trocknungsgastemperatur-Sollwert zuführbar ist und welche mit einer Temperaturmesseinrichtung - zum Messen des Trocknungsgastemperatur-Istwertes und Liefern eines entsprechenden Signals an die Kontrollvorrichtung - verbunden ist und wobei durch die Kontrollvorrichtung in Abhangigkeit von einem Trocknungsgastemperatur- Ist/Sollwert-Vergleichs eine Dosier- und/oder Fördervorrichtung zum Regeln des Volumenstromes des Sekundärgases steuerbar ist Zur Lösung der erfindungsgemäss gestellten Aufgabe ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist,
die mit Messeinrichtungen - zum Messen der Abgas-Taupunkttemperatur und des Abgastemperatur-Istwertes und zum Liefern entsprechender Signale an die Steuervorrichtung - verbunden ist, wobei der Steuervorrichtung eine Sicherheitsspanne zufuhrbar ist und wobei durch eine Summenbildung aus der Taupunkttemperatur und der Sicherheitsspanne ein Abgastemperatur-Sollwert ermittelbar ist,
und wobei durch die Steuervorrichtung in Abhangigkeit von einem Abgastemperatur-Ist/Sollwert-Vergleich der Warmgaserzeuger - insbesondere die pro Zeiteinheit erzeugte Menge des Warmgases und/oder seine Temperatur - und/oder der der Kontrollvorrichtung zuzufuhrende Trocknungsgastemperatur-Sollwert steuerbar ist
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Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Trockner als Gleichstrom- oder Gegenstrom- oder Kreuzstrom- oder Wirbelschichttrockner ausgebildet Nach einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der Warmgaserzeuger von einer Verbrennungskammer gebildet, wobei der Verbrennungskammer Brennstoff, beispielsweise Erdgas, Heizöl oder ein CO- und/oder Hz- hältiges Reduktionsgas, und ein sauerstoffhältiges Gas, also Luft und/oder Sauerstoff,
zuführbar sind Mittels der Steuervorrichtung sind dabei die Brennstoffzuführung und/oder die Zuführung des sauerstoffhältigen Gases mittels regelbarer Dosier- und/oder Fordereinrichtungen, beispielsweise Ventile, Pumpen oder Gebläse, steuerbar Nach einer weiteren vorteilhaften Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der Warmgaserzeuger von einem Wärmetauscher gebildet, wobei dem Warmetauscher ein Wärmetauschfluid, beispielsweise Dampf, Heisswasser, heisse Verbrennungsabgase oder Prozessgase, und ein zu erwärmendes Gas zuführbar sind.
Mittels der Steuervorrichtung sind dabei die Zuführung des Wärmetauschfluids und/oder die Zuführung des zu erwärmenden Gases mittels regelbarer Dosier- und/oder Fördereinrichtungen steuerbar Als Prozessgas im oben angefuhrten Sinne gilt beispielsweise ein teilweise oder völlig verbrauchtes Reduktionsgas, das aus einem Reduktionsofen zur Erzreduktion abgezogen wurde Die erfindungsgemässe Vorrichtung, sowie das erfindungsgemässe Verfahren werden nachfolgend anhand des in den Zeichnung Fig. 1 und Fig 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig 1 zeigt die Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Gut. Durchgezogene Linien stellen dabei jeweils Anlagenteile bzw. Materialströme dar, strichlierte Linien bezeichnen Signalwege.
Fig 2 stellt in Diagrammform das erfindungsgemässe Regel- und Steuerverfahren dar Einem Trockner 1 wird feuchtes Gut 2 aufgegeben. Dem Trockner 1 wird weiters ein Trocknungsgas 3 zugeführt, das feuchte Gut 2 wird im Trockner 1 getrocknet und als
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trockenes Gut 4 aus dem Trockner 1 abgeführt Das Trocknungsgas 3 wird aus dem Trockner als nunmehr feuchtes Abgas 5 abgezogen.
Dem Trockner 1 ist eine Gasmischvorrichtung 6 vorgeordnet, welcher ein Warmgas 7 und ein Sekundärgas 8 zugefuhrt werden In der Gasmischvorrichtung 6 werden Warmgas 7 und Sekundargas 8 zu Trockengas 3 gemischt (Warmgastemperatur > Trocknungsgastemperatur > Sekundärgastemperatur, beispielsweise 1000 C > 200 C > 100 C), welches dann dem Trockner 1 zugeführt wird Der Gasmischvorrichtung 6 ist ein Warmgaserzeuger 9 für die Erzeugung des Warmgases 7 vorgeordnet Der Warmgaserzeuger 9 ist hier als Brennkammer ausgebildet, welcher ein sauerstoffhaltiges Gas 10, etwa Luft, und Brennstoff 11, beispielsweise Erdgas oder Heizol, zugeführt werden Der Brennstoff 11wird in der Brennkammer verbrannt und das gebildete Warmgas 7 der Gasmischvorrichtung 6 zugeführt.
Im Strom des feuchten Abgases 5 nach dem Trockner 1 sind eine Messeinrichtung 12 zum Messen der Abgas-Taupunkttemperatur und eine Messeinrichtung 13 zum Messen des Abgastemperatur-Istwertes angeordnet. Die Messeinrichtungen 12,13 liefern entsprechende Signale an eine Steuervorrichtung 14. Der Steuervorrichtung 14 wird weiters eine Sicherheitsspanne 15 vorgegeben, wobei aus der gemessenen Taupunkttemperatur und der Sicherheitsspanne 15 durch Summenbildung der Abgastemperatur-Sollwert ermittelt wird.
Von der Steuervorrichtung 14 wird nun ein Abgastemperatur-Ist/Sollwert-Vergleich durchgeführt. In Abhängigkeit von diesem Ist/Sollwertvergleich wird der Betriebsmodus des Warmgaserzeugers 9 gesteuert und zwar bevorzugterweise die pro Zeiteinheit erzeugte Menge des Warmgases Dazu sind regelbare Dosier- und/oder Fördereinrichtungen 16, beispielsweise Geblase, vorgesehen, mittels derer sauerstoffhältiges Gas 10 und Brennstoff 11 dem Warmgaserzeuger 9 zugeführt werden. Die Steuervorrichtung 14 regelt in Abhangigkeit vom Abgastemperatur-Ist/Sollwert-Vergleich den Betrieb der Dosier- und/oder Fordereinrichtungen 16, so dass beispielsweise bei einer Abweichung des Abgastemperatur- Istwertes gegenüber dem Abgastemperatur-Sollwert nach unten eine grössere Menge des Warmgases 7 pro Zeiteinheit erzeugt wird.
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Zur Steuerung des Betriebes der Gasmischvorrichtung 6 ist im Strom des Trocknungsgases 3 eine Temperaturmesseinrichtung 17 zum Messen des Trocknungsgastemperatur-Istwertes vorgesehen, wobei ein entsprechendes Signal an eine Kontrollvorrichtung 18 geliefert wird Der Kontrollvorrichtung 18 ist weiters ein Trocknungsgastemperatur-Sollwert 19 vorgebbar In Abhängigkeit von einem Trocknungsgastemperatur-Ist/Sollwert-Vergleich wird von der Kontrollvorrichtung 18 eine Dosier- und/oder Fördereinrichtung 20, beispielsweise wiederum ein Geblase, geregelt, wobei die Dosier- und/oder Fordereinrichtung 20 die Zufuhr von Sekundargas 8 zu der Gasmischvorrichtung 6 steuert.
Bei dem im Diagramm Fig 2 dargestellten Funktionsprinzip des erfindungsgemassen Verfahrens ist auf der Abszisse die Feuchte und auf der Ordinate die Temperatur aufgetragen Messpunkt 21 entspricht der gemessenen Temperatur des feuchten Abgases, Messpunkt 23 seiner Taupunkttemperatur und Punkt 22 der entsprechenden absoluten Feuchte.
Zu dieser Taupunkttemperatur wird eine Sicherheitsspanne 24 addiert und dadurch ein Abgastemperatur-Sollwert gebildet Abgastemperatur-Ist- und-Sollwert weichen hier zunächst nicht voneinander ab, die Abgas- Isttemperatur liegt um den Wert der Sicherheitsspanne 24 über der Taupunkttemperatur, so dass fur die gesamte Anlage keine Taupunktunterschreitung zu befürchten ist Wenn nun das zu trocknende feuchte Gut eine höhere Feuchte als zu Beginn aufweist, so steigt zunachst nur die absolute Feuchte des Abgases, beispielsweise auf einen Wert 25 Zu der neuen Taupunkttemperatur 26 wird wiederum die Sicherheitsspanne 24 addiert und so ein neuer Abgastemperatur-Sollwert 28 gebildet.
Von der Steuervorrichtung 14 kann nun entweder der Betrieb des Warmgaserzeugers 9 so gesteuert werden, dass eine grössere Menge des Warmgases produziert wird, oder der der Kontrollvorrichtung 18 zuzuführende Trocknungsgastemperatur-Sollwert 19 erhöht werden. Im ersten Fall wird in der Gasmischvorrichtung 6 durch Zumischen von Sekundärgas 8 wieder die ursprüngliche Trocknungsgastemperatur eingestellt, allerdings bei erhöhtem Volumenstrom des Trocknungsgases Dadurch sinkt auch die Feuchte des Abgases wieder auf einen niedrigeren Wert als bei Messpunkt 25 Im zweiten Fall wird mit der Temperatur des Trocknungsgases auch die Abgas-Isttemperatur steigen und zwar letztlich soweit bis Abgastemperatur-Istwert und-Sollwert wieder übereinstimmen.
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Zur Anpassung an extreme Feuchte- oder Mengenschwankungen des zu trocknenden Gutes kann die Steuervorrichtung 14 auch gleichzeitig in den Betrieb von Warmgaserzeuger 9 und Kontrollvorrichtung 18 eingreifen Dasselbe beschriebene Regelungsverfahren wird entsprechend auch bei einem Absinken der Feuchte auf einen niedrigeren Wert 27 angewandt Die Erfindung beschrankt sich nicht auf das in den Zeichnungen Fig. 1 und Fig 2 dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur Ausfuhrung der Erfindung herangezogen werden konnen