DE102006044766B3

DE102006044766B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gipsprodukten

Info

Publication number: DE102006044766B3
Application number: DE102006044766A
Authority: DE
Inventors: Hanno Garbe; Paul Dr. Girbig; Andreas Kemna
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: WO2008034861A1

Abstract

In einer Gipsproduktherstellungsanlage (1) wird mittels einer Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) zur Gipsproduktherstellung nutzbare elektrische Energie sowie Heißgas erzeugt, wobei die in Form des Heißgases gelieferte Energie in einer Anlagenkomponente (5, 6, 7), insbesondere in einem Gipskocher (5) und/oder in einer eine Plattentrocknungsanlage (7) einschließenden Plattenformungsanlage (6), der Gipsproduktherstellungsanlage (1) genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten, nämlich Gipskartonplatten, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Aus der DE 197 04 041 A1 ist eine ein Kaliumsulfat-Halbhydrat enthaltende Bauplatte bekannt, deren Herstellung vorzugsweise auf üblichen Anlagen zur Herstellung von Gipskartonplatten vorgesehen ist.
Aus der DD 263 048 B3 ist ein Verfahren zur Dehydratation von Gipsbihydrat zum Gipshalbhydrat bekannt. Dieses Verfahren wird in einem indirekt beheizten Röhrentrockner bei Temperaturen von 120°C bis 180°C durchgeführt. Hierbei wird Gipsbihydrat mit einer Korngröße von kleiner 1 mm auf die Rohre eines indirekt mit Wasserdampf beheizten Röhrentrockners verteilt. Durch Abstimmung von Heizflächentemperatur und Verweilzeit des Gutes in den Trockenrohren sollen verschiedene Gipshalbhydratqualitäten auch unter den Bedingungen der vorteilhaften Kraft-Wärme-Kopplung gezielt herstellbar sein.
Eine von der Danogips GmbH + Co. KG, Große Rosenstraße 21, D-34117 Kassel, herausgegebene Broschüre, die auf den Zusammenschluss der Firmen Norgips GmbH + Co. KG, D-34117 Kassel, und Danogips GmbH, D-40549 Düsseldorf, im Jahr 2005 Bezug nimmt, trägt den Titel „Die starke Verknüpfung zweier Kräfte...". In dieser Broschüre ist im Zusammenhang mit der Geschichte der genannten Unternehmen ausgeführt, mit der Entwicklung der Kraftwärmekopplung sei ein Meilenstein bei der Gipsplattenherstellung gesetzt worden.
Die Herstellung von Gipsprodukten wie Gipskartonplatten erfordert in erheblichem Umfang sowohl elektrische Energie als auch Prozesswärme. Insbesondere wird thermische Energie für die Erzeugung von Calciumsulfat-Halbhydrat und Anhydrit sowie für die Trocknung von Gipskartonplatten benötigt. Mechanische Energie ist beispielsweise für den Betrieb eines Rührers im Gipskocher erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gipsprodukte, insbesondere Gipskartonplatten, mit einem besonders effektiven Energieeinsatz herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläuterten Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
In einer Gipsproduktherstellungsanlage, nämlich Gipsplattenherstellungsanlage, wird mittels einer Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage bei der Gipsproduktherstellung nutzbare elektrische Energie sowie Heißgas erzeugt, wobei die in Form des Heißgases gelieferte thermische Energie direkt oder in Form weitergewandelter Wärme in einer Anlagenkomponente der Gipsproduktherstellungsanlage genutzt wird. Darüber hinaus ist optional auch eine Nutzung von mittels der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage erzeugter thermischer Energie außerhalb der Gipsproduktherstellungsanlage möglich. Die in der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage generierte elektrische Energie ist beliebigen Verbrauchern innerhalb und/oder außerhalb der Gipsproduktherstellungsanlage zuführbar.
Als Anlagenkomponenten der Gipsproduktherstellungsanlage werden ein Gipskocher und eine Plattenformungsanlage einschließlich einer zur Trocknung von Gipskartonplatten vorgesehenen Plattentrocknungsanlage durch die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage mit thermischer Energie versorgt, wobei der Gipskocher insbesondere der Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat dient. Der Gipskocher ist vorzugsweise als indirekter Kocher ausgebildet, wobei eine Beheizung des Produktes mit Abgasen erfolgt, die mit dem Produkt nicht in Berührung kommen. Ein im Gipskocher erzeugtes Zwischenprodukt wird vorzugsweise durch eine Zwischenproduktleitung direkt in einen Behälter der Plattenformungsanlage eingeleitet.
In verschiedenen Ausführungsformen der Gipsproduktherstellungsanlage kann diese einen Drehofen, eine Mahlbrennanlage (zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat), ein Rostband (zur Herstellung von Anhydrit) oder Anlagen, die nach anderen thermischen Brennverfahren arbeiten, umfassen. Es wird in diesem Zusammenhang auf das "Gips-Datenbuch" (Herausgeber: Bundesverband der Gipsindustrie e.V., Birkenweg 13, 64295 Darmstadt, Frühjahr 2003) verwiesen. Gemeinsam ist allen Ausführungsformen ein erheblicher Bedarf an thermischer Energie bei der Gipsverarbeitung. Unter einem "Gipskocher" wird im Folgenden allgemein eine Anlage zur thermischen Behandlung eines Gipsmaterials, insbesondere eines Zwischenproduktes in der Gipsproduktherstellung, verstanden, wobei das Gipsmaterial, welches im Gipskocher entwässert wird, in diesem nicht als Endprodukt in einer starren Form, etwa in Plattenform, vorliegt.
Bei der Gipsproduktherstellungsanlage handelt es sich um eine Anlage zur Herstellung von Stuckgips enthaltenden Gipskartonplatten, insbesondere nach DIN 18180. Stuckgips umfasst Dehydratationsprodukte des Calciumsulfat-Dihydrats, vorwiegend β-Halbhydrat. Ferner kann die Gipsproduktherstellungsanlage zur Produktion von Putz- oder Hochbrandgips (Anhydrit II) vorgesehen sein, wobei in diesem Fall als Vorstufe Stuckgips entsteht, der jedoch weiter gebrannt wird.
Die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage arbeitet beispielsweise mit einer Gasturbine oder mit einer Hubkolbenmaschine zur kombinierten Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie. Auch eine Ausführung der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage mit mehreren Brennkraftmaschinen, welche an verschiedenen Orten aufgestellt sein können, ist möglich. Unabhängig davon, welche Art von Brennkraftmaschine oder Brennkraftmaschinen in der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage Verwendung findet, wird das damit erzeugte Heißgas zumindest zum Teil dem Gipskocher zugeleitet. Ein zusätzlich zur Beheizung des Gipskochers vorgesehener Brenner ist vorzugsweise ebenfalls verfahrenstechnisch mit der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage gekoppelt:
Eine das Abgas von der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage abführende Heißgasleitung spaltet sich auf in eine erste Leitung, welche direkt, ohne weitere Behandlung des Abgases, das heißt des Heißgases, zum Gipskocher geführt ist, und eine zweite Leitung, welche ebenfalls zum Gipskocher geführt ist, jedoch eine weitere Aufheizung des darin strömenden Gases mittels eines Brenners ermöglicht. Die beiden Leitungen sind vor dem Anschluss an den Gipskocher wieder zusammengeführt, so dass in den Gipskocher ein Heißgas geleitet wird, dessen Temperatur sich aus der Mischung der beiden in den Leitungen geführten Teilströme des Heißgases ergibt. Durch die zusätzliche Aufheizung des in den Gipskocher geleiteten Gasstroms mittels des Brenners ist es, aufgrund von Zufuhr frischer Verbrennungsluft zum Brenner, möglich, den Massenstrom des in den Gipskocher strömenden Heißgases höher einzustellen als den Massenstrom des aus der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage ausgestoßenen Heißgases. Je nach Betriebsbedingungen der Gipsplattenherstellungsanlage kann auch ein beliebiger Anteil des Abgases der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage ohne weitere Nutzung in einer Komponente der Gipsplattenherstellungsanlage emittiert werden. In der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage erzeugte thermische Energie ist nicht nur in Form von Heißgas nutzbar, sondern alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch einem in der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage aufgeheizten Dampf- oder Warmwasserstrom entnehmbar.
Ein Abgasstrom des Gipskochers wird zur Prozesswärmeversorgung der Plattentrocknungsanlage genutzt. Hierbei wird der Abgasstrom des Gipskochers zumindest teilweise einem Dampferzeuger zugeleitet, welcher Prozessdampf für die Plattentrocknungsanlage erzeugt. Zur Versorgung der Plattentrocknungsanlage mit thermischer Energie kann diese auch mit tels einer Heißgasleitung direkt an die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage angeschlossen sein.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird auch die Notstromversorgung der Gipsplattenherstellungsanlage durch die bevorzugt mit einem flüssigen Brennstoff betriebene Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage bereitgestellt. Somit wird das für die Notstromversorgung vorgesehene Aggregat nicht, wie ansonsten üblich, weitestgehend ungenutzt vorgehalten, sondern im bestimmungsgemäßen Betrieb der Gipsplattenherstellungsanlage permanent, nämlich zur Erzeugung von Strom und Prozesswärme, genutzt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1 eine Anlage zur Herstellung von Gipskartonplatten mit Kraft-Wärme-Kopplung, und
2 eine Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage sowie eine Gipsplattenformungs- und Trocknungsanlage.
Eine in 1 in der Art eines Fließbildes dargestellte Gipsplattenherstellungsanlage 1 umfasst eine Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage 2 mit einer Gasturbine 3 und einem von dieser angetriebenen Generator 4 sowie als wesentliche Anlagenkomponenten zur Herstellung von Gipskartonplatten einen Gipskocher 5 und eine Plattenformungsanlage 6 einschließlich einer Plattentrocknungsanlage 7.
Das in der Gasturbine 3 erzeugte Abgas, auch als Heißgas bezeichnet, wird durch eine Heißgasleitung 8 abgeführt. Ein einstellbarer Teil des Heißgasstroms ist direkt dem Gipskocher 5 zuführbar. Ein weiterer Teil des durch die Heißgasleitung 8 strömenden Heißgasstroms wird abgezweigt in eine Leitung 9, die eine abschnittsweise Umgehung der Heißgasleitung 8 bildet und vor der Einmündung in den Gipskocher 5 wieder mit dieser zusammengeführt ist. Das durch die Leitung 9 strömende Heißgas wird zur weiteren Aufheizung einem Brenner 10 zugeführt. Diesem wird Frischluft mittels eines Frischluftgebläses 11 zugeleitet. Dem mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betriebenen Brenner 10 ist ein Prozessluftgebläse 12 nachgeschaltet, welches den Heißgasstrom weiter zum Gipskocher 5 fördert. In nicht dargestellter Weise kann bei Bedarf ein weiteres Gebläse vor dem Eintritt des Heißgases in den Gipskocher 5 angeordnet sein.
Dem Gipskocher 5 wird ein Vorprodukt (Hydrat) über eine Gipszuleitung 13 zugeführt, welche in einen einen Rührer 15 beinhaltender Rührbehälter 16 mündet. Das im Gipskocher 5 erzeugte Zwischenprodukt wird über einen Auslass 14 in eine Zwischenproduktleitung 23 gefördert, welche das Zwischenprodukt in ein Gipssilo 26 (2) leitet.
Aus dem Gipskocher 5 austretendes Abgas wird durch eine Abgasleitung 17 geführt, in der ein Abgasgebläse 18 angeordnet ist. Das Abgas ist zu einem beliebigen Anteil einem Dampferzeuger 19 zuführbar, von wo aus es mittels eines Gebläses 20 weitergefördert wird. Im Dampferzeuger 19 wird über eine Kondensatleitung 21 zugeführtes Wasser verdampft. Der somit erzeugte Dampf wird durch eine Prozessdampfleitung 22 zur Plattentrocknungsanlage 7 geleitet. Auf diese Weise wird die Plattentrocknungsanlage 7 von der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage 2 aus mittelbar, nämlich über den Gipskocher 5, mit thermischer Energie versorgt.
Bezüglich des genaueren Aufbaus der die Plattentrocknungsanlage 7 umfassenden Plattenformungsanlage 6 wird auf 2 verwiesen. In Abwandlung der Anordnung nach 1 ist hierbei eine Heißgasleitung 24 zur direkten Zuführung von aus der Gasturbine 3 ausgestoßenem Gas zur Plattentrocknungsanlage 7 vorgesehen. Im Übrigen stimmt die Anordnung nach 2 mit der Anordnung nach 1 überein.
Die Herstellung der Gipskartonplatten mittels der Plattenformungsanlage 6 geht aus von einem zu einer Rolle aufgewickelten Ansichtsseitenkarton 25, auf den diverse Materialien aufgetragen werden. Im Einzelnen sind dies in einem Gipssilo 26 bevorratete Ausgangsstoffe, welche mittels einer Dosiervorrichtung 27 dosiert werden, sowie in Zusatzbehältern 28 bereitgestellte Zusätze. Hinzu kommt in einem Wasserbehälter 29 befindliches Wasser, welches in einem Mischer 30 mit den vorgenannten Ausgangsstoffen gemischt wird, bevor die hergestellte Mischung auf den Ansichtsseitenkarton 25 aufgebracht wird.
Mit Hilfe von in einem Leimbehälter 31 bereitgehaltenem Leim wird anschließend in einer Formstation 32 ein Rückseitenkarton 33 aufgeklebt und damit der Aufbau der zu produzierenden Gipskartonplatten, welche hier noch eine zusammenhängende Bahn bilden, vervollständigt. Mit Gummibändern 34, die als Förderband fungieren, wird die Bahn zu einer Schere 35 trans portiert. Nach der Schere 35 werden die vereinzelten Gipskartonplatten nicht mehr in ihrer Längsrichtung, sondern in ihrer Querrichtung weitergefördert und gelangen so zu einem Wendetisch 36.
Die gewendeten Gipskartonplatten werden, nunmehr wieder in ihrer Längsrichtung, über einen Trocknereintrag 37 in einen Trockner 38 eingebracht. Die getrockneten Gipskartonplatten verlassen den Trockner 38 über einen Trockneraustrag 39. Der Trockner 38 bildet zusammen mit den Ein- und Austragsvorrichtungen 37, 39 die Plattentrocknungsanlage 7.
Der Plattentrocknungsanlage 7 schließt sich eine Bündelanlage 40 an. Die gebündelten Gipskartonplatten werden schließlich auf einem Stapeltisch 41 zum Abtransport bereitgestellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten, nämlich Gipskartonplatten, wobei mittels einer Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) elektrische Energie sowie Heißgas erzeugt wird und die in Form des Heißgases gelieferte Energie in mindestens einer Anlagenkomponente (5, 6, 7) einer Gipsproduktherstellungsanlage (1) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Heißgases einem Gipskocher (5) als Anlagenkomponente zugeleitet wird und ein Abgasstrom des Gipskochers (5) zur Prozesswärmeversorgung einer eine Plattentrocknungsanlage (7) einschließenden Plattenformungsanlage (6) als weiterer Anlagenkomponente genutzt wird, wobei der Abgasstrom des Gipskochers (5) zumindest teilweise einem Dampferzeuger (19) zugeleitet wird, welcher Prozessdampf für die Plattentrocknungsanlage (7) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Gipskocher (5) erzeugtes Zwischenprodukt durch eine Zwischenproduktleitung (23) der Plattenformungsanlage (6) zugeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gipskocher (5) zusätzlich mittels eines Brenners (10) beheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (10) in der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) erzeugtes Heißgas weiter aufheizt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Heißgas aus der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) der Plattentrocknungsanlage (7) zugeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) erzeugte elektrische Energie zur Notstromversorgung der Gipsproduktherstellungsanlage (1) genutzt wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Gipsprodukten, nämlich Gipskartonplatten, mit einer zur Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie vorgesehenen Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) sowie mit mehreren zur Gipsverarbeitung vorgesehenen Anlagenkomponenten (5, 6, 7), wobei die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) zur Zuleitung thermischer Energie zu mindestens einer Anlagenkomponente (5, 6, 7) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Gipskocher (5) als mittels der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) mit thermischer Energie versorgte Anlagenkomponente, sowie durch eine eine Plattentrocknungsanlage (7) einschließende Plattenformungsanlage (6) als mittels der Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) mit thermischer Energie versorgte Anlagenkomponente, wobei ein Dampferzeuger (19), welchem der Abgasstrom des Gipskochers (5) zumindest teilweise zugeleitet wird, zur Erzeugung von Prozessdampf für die Plattentrocknungsanlage (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) mit dem Gipskocher (5) verbindende Heißgasleitung (8).
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine von der Heißgasleitung (8) abzweigende, ebenfalls mit dem Gipskocher (5) verbundene Leitung (9), wobei zur weiteren Erhitzung des durch diese Leitung (9) strömenden Gases ein Brenner (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine die Kraft-Wärme-Erzeugungsanlage (2) direkt mit der Plattentrocknungsanlage (7) verbindende Heißgasleitung (24).