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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage in Gasströmungsrichtung mindestens einen Klinkerkühler, mindestens einen Drehrohrofen, mindestens einen Calcinator, mindestens einen Wärmetauscherstrang, bestehend aus Wärmetauscherzyklonen, und mindestens eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Rohmehl und/oder Zementklinker als Anlagenaggregate aufweist, und eine dazu korrespondierende Anlage zur Herstellung von Zementklinker.
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Moderne Anlagen zur Herstellung von Zementklinker werden in einem Oxy-Fuel-Verfahren betrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Großteil oder die gesamte stickstoffhaltige Trägerluft ersetzt durch Kohlendioxid (CO2), das aus der Verbrennung zur Wärmebehandlung des zur Herstellung als Rohmaterial eingesetzten Rohmehls stammt. Sinn und Zweck dieser anderen Verfahrensführung ist es, ein stickstoffarmes bis stickstofffreies Abgas zu erhalten, das größtenteils aus Kohlendioxid (CO2) besteht. Dieses an Kohlendioxid (CO2) reiche Abgas kann sodann unter Tage verpresst werden. Die Abwesenheit von Stickstoff erspart dabei eine unnötige Kompressionsarbeit. Ein angenehmer Nebeneffekt der anderen Gaszusammensetzung ist der zwangsläufig damit einhergehende Schwund des Ausstoßes von Nitrosen Gasen, das kein Stickstoff zur Bildung von Nitrosen gasen mehr anwesend ist. Bei dieser anderen Verfahrensführung ergibt sich bei älteren und umgerüsteten Anlagen das Problem, dass an manchen Stellen der Anlage durch hohe Gasströmungsgeschwindigkeiten atmosphärische Falschluft in die Anlage eingesogen wird. Diese atmosphärische Falschluft kann je nach Eintragsort in die Anlage dazu führen, dass sich nun nitrose Gase bilden. Auch erhöht die eingetragene Falschluft die später zum Verpressen benötigte Kompressionsarbeit. Bei umgerüsteten Anlagen, die wegen der anderen Verfahrensführung keine Maßnahmen zur Vermeidung von nitrosen Gasen mehr aufweisen, ist der Falschlufteintrag besonders unerwünscht, da die Stickoxidbildung nun ungehemmt stattfinden könnte.
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Eine gattungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zementklinker ist beispielsweise in der als
EP 2 786 974 A1 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung offenbart. Des Weiteren wird in dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2022 104 257 U1 eine falschluftfeste Flanschdichtung für einen Drehrohrofen gezeigt. In der europäischen Patentschrift
EP 2 870 116 B1 wird eine Anlage offenbart, in welcher ein Oxy-Fuel-Verfahren angewendet wird. Schließlich wird in der internationalen Patentanmeldung
WO 2017 / 063 911 A1 ein doppelwandiges Rohr für einen Drehrohrofen bekannt gemacht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Falschlufteintrag an allen erdenklichen Stellen der Anlage zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Eine dazu korrespondierende Anlage zur Herstellung von Zementklinker wird in Anspruch 6 beansprucht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 6 angegeben.
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Nach dem Gedanken der Erfindung ist also vorgesehen ein Einhausen mindestens einen Anlagenaggregats, wodurch das Anlagenaggregat eine zweite Hülle gegenüber der Atmosphäre aufweist, und wobei die Einhausung als Hülle über einem Verdichter mit Prozessgas beaufschlagt wird. Es sind prinzipiell zwei versorgungsarten möglich. Bei einer ersten Versorgungsart ist vorgesehen, dass das Prozessgas unmittelbar vor Eintritt in das Anlagenaggregat aus der Anlage entnommen wird. Das ist möglich an solchen Stellen, an denen die Temperatur des Prozessgases nicht zu hoch ist, so dass das entnommene Prozessgas durch einen Verdichter verdichtet werden kann, ohne dass der Verdichter durch die hohe Gastemperatur Schaden nimmt oder zu früh getauscht werden muss. Bei einer anderen Versorgungsart kann vorgesehen sein, das Prozessgas an geeigneter, zentraler Stelle aus der Anlage zu entnehmen. Geeignete Stellen sind dort, wo das Prozessgas schon etwas abgekühlt ist, also in den in Gasströmungsrichtung gesehen etwas stromabwärts gelegenen Wärmetauscherzyklonen. Auch staubarme Stellen in der Anlage können als Prozessgasquelle dienen. Dieses Prozessgas muss dann nicht stark gefiltert werden. Je nach Analgenaggregat kann die Hülle recht dünn auftragen und wie eine Hülle in Hülle aufgebaut sein. Es ist aber auch möglich, das Analgenaggregat wie in einer kleinen Halle oder in einem kleinen Container unterzubringen, so dass die Halle oder der Container die Hülle zum Einhausen sind. Um den Überdruck zu stabilisieren, kann eine Regelung des Verdichters vorgesehen sein. Der Druck kann auch konstant gehalten werden durch Regelung eines Ablassventils.
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Als einzuhausende Anlagenaggregate kommen in Betracht Sichter, Klassierer, Vertikalmühlen, Prallhammermühlen, Klinkerbrecher am Ausgang eines Klinkerkühlers, Rohrmühlen, Becherwerke, Förderbänder, Sicherkombinationen aus einem Stabkorbsicher und einem V-förmigen Kaskadensichter, Wärmetauscherzyklone und auch Verdichter. Auch Feuerungsanlagen auf der zugänglichen Seite können mit Prozessgas umhaust werden. Dabei ist es möglich, den Anlagenprozessgasdruck mit zwischen 10 mbar über 50 mbar oder mit bis zu 70 mbar unterhalb des Atmosphärendrucks zu betreiben. Die Einhausung hingegen wird durch Verdichten des gegenüber der Atmosphäre unter Unterdruck gehaltenen Prozessgases auf einen Druck von 1 mbar über 2 mbar bis hin zu 5 mbar unterhalb des Atmosphärendrucks zu betreiben. Die Betriebsweise im Unterdruck stellt sicher, dass kein Prozessgas in die Atmosphäre gelangen kann. Jedoch hat der Betrieb im Unterdruck zur Folge, dass atmosphärische Falschluft eingesogen werden kann. Die Einhausungen sorgen dafür, dass unerwünscht eingesogene Falschluft aus dem Prozessgas selbst stammt. Alternativ ist es möglich, die Anlage mit Prozessgasüberdruck zu betreiben. Stellen, an denen Falschluft eingesogen werden kann, sind Stellen, an denen aufgrund von hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Prozessgases ein Bernoulli-Unterdruck entsteht, der trotz des gleichwohl geringen Anlagenüberdrucks zum Ansaugen von Falschluft führen kann. Durch die Einhausung wird sichergestellt, dass die dann unerwünscht angesogene Falschluft aus dem Prozessgas selbst besteht.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Ansicht auf eine Kugelmühle einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus dem STAND DER TECHNIK,
- 2 die Kugelmühle aus 1, die mit einer Einhausung versehen ist,
- 3 eine Prinzipskizze eines Anlagenaggregats einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, das nach einer ersten Ausgestaltung mit einer zentralen Prozessgasversorgung versehen ist,
- 4 eine Prinzipskizze eines Anlagenaggregats einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, das nach einer zweiten Ausgestaltung mit einer nahen Prozessgasversorgung versehen ist,
- 5 eine Prinzipskizze eines Anlagenaggregats einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, das nach einer dritten Ausgestaltung mit einer nahen Prozessgasversorgung versehen ist,
- 6 ein Wärmetauscherzyklon einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus dem STAND DER TECHNIK,
- 7 ein Wärmetauscherzyklon einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, der mit einer Einhausung versehen ist,
- 8 eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit teilweise eingehausten Anlagenaggregaten.
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In 1 ist eine Ansicht auf eine Kugelmühle 161 einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker aus dem STAND DER TECHNIK gezeigt. Die hier dargestellte Kugelmühle 161 steht frei oder unter einem Dach zum Schutz vor Witterung. Zum Betrieb wird die Kugelmühle 161 von links pneumatisch mit Mahlgut M beaufschlagt, das in Prozessgas P suspendiert ist. Innerhalb der Kugelmühle 161 wird das Mahlgut M zerkleinert und verlässt als Staub die Kugelmühle 161 mit der austretenden Prozessgas P auf der rechten Seite, wobei der Staub aus dem Mahlgut M in dem Prozessgas P suspendiert ist. Wenngleich Kugelmühlen durch die pneumatische Beschickung unter geringfügigem Überdruck gegenüber der freien Atmosphäre betrieben werden, so kann sich durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten in den Zuleitungsrohren ein Bernoulli-Unterdruck bilden, der atmosphärische Luft L ansaugt und so das Prozessgas P mit Falschluft vermischt. Die Vermischung dem Prozessgas P mit atmosphärischer Luft L findet an den Übergängen der Kugelmühle 161 mit statischen Rohrleitungen für das Prozessgas P statt. Diese Stellen sind mit einem gewellten Pfeil markiert. Zur Verdeutlichung der Größenordnung einer solchen Kugelmühle 161 ist rechts neben der Kugelmühle ein Mensch im etwa gleichen Maßstab gezeigt.
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In 2 ist die Kugelmühle 161 aus 1 dargestellt, die mit einer Hülle 200 als Einhausung versehen ist. Die Kugelmühle 161 ist vollständig durch die Hülle 200 umhaust, wobei das Prozessgas P mit dem darin suspendierten Mahlgut M durch die Hülle 200 auf der linken Seite hindurchgeführt ist. Auch auf der rechten Seite ist der Abgang des Prozessgases P durch die Hülle 200 hindurchgeführt. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass anderes Prozessgas P von einer zentralen Stelle 220 der Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker über eine hier rechts oben gezeigte Sickenleitung in die Hülle 200 einleitet und dort einen Überdruck gegenüber dem Gasdruck in der Kugelmühle 161 aufrechterhält. Es ist nicht vorgesehen, dass das Prozessgas P aus der Hülle 200 ausströmt. Es bilden sich vielmehr Leckagen, durch die das unter Überdruck eingeleitete Prozessgas P aus der Hülle 200 abströmt. Der Gedanke der Erfindung ist es nun, dass an den Stellen, an denen zum Beispiel durch Bildung eines Bernoulli-Unterdrucks Falschluft in die Kugelmühle 161 gezogen wird, nun Prozessgas P eingesaugt wird. Dadurch wird das Prozessgas P in der Kugelmühle 161 nicht mit Falschluft verdorben. In dieser Skizze ist ebenfalls ein Mensch rechts neben der eingehausten Kugelmühle eingezeichnet, der vor einer geöffneten Revisionstür steht. Im geöffneten Zustand signalisiert eine darüber angeordnete Signallampe und ein Signalhorn den geöffneten und daher gefährlichen Zustand der Revisionstür, durch den Prozessgas P an Stellen geleitet werden kann, an dem frische Atemluft für dort befindliches Personal vonnöten ist.
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In 3 ist eine Prinzipskizze eines Anlagenaggregats AG einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker skizziert, das nach einer ersten Ausgestaltung mit einer zentralen Prozessgasversorgung versehen ist. In dieser ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Prozessgas P von einer zentralen Stelle herangeführt ist, das über einen lokalen Verdichter 210 verdichtet wird und in die das Anlagenaggregat AG einhüllenden Hülle 200 geleitet wird. Um den Überdruck in der Hülle konstant zu halten, ist nach dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Regler 260 den Verdichter 210 steuert. Dabei erhöht der Regler 260 die Verdichterleistung, wenn der Überdruck in der Hülle 200 gegenüber dem Druck des Prozessgases P in dem Anlagenaggregat AG abfällt und umgekehrt. Speziell bei der zentralen Versorgung mit Prozessgas P ist eine lokale Verdichtung des Prozessgases P unmittelbar vor der Hülle 200 vorteilhaft, um Regelschwankungen in dem zugrunde liegenden Gasversorgungsnetzwerk zu vermeiden. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass derselbe oder ein zweiter Regler 161 ein Ablassventil 250 steuert, dessen Öffnungsweite vom Regler 161 so eingestellt wird, dass bei steigendem Überdruck die Öffnungsweite vergrößert wird und umgekehrt.
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In 4 ist eine weitere Prinzipskizze eines Anlagenaggregats AG einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker wiedergegeben, das nach einer zweiten Ausgestaltung mit einer nahen Prozessgasversorgung versehen ist. In der hier gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hülle möglichst wenig aufträgt und das ursprüngliche Anlagenaggregat sehr eng umschließt. Die durch Ausbuchtungen angedeuteten Sicken der Hülle 200 und hier nicht ausdrücklich dargestellte Abstandshalter halten die Hülle stabil. Prozessgas P wird aus dem Anlagenaggregat AG selbst bezogen und mit einem lokalen Verdichter 210 verdichtet und in die eigene Hülle 200 des Anlagenaggregat AG geleitet. Zur Konstanthaltung des Überdrucks des Prozessgases P in der Hülle 200 kann ein Regler 260 die Verdichterleistung des Verdichters 210 so regeln, dass bei einem Anstieg des Überdrucks in der Hülle 200 die Verdichterleistung heruntergefahren wird und umgekehrt.
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In 5 ist noch eine weitere Prinzipskizze eines Anlagenaggregats AG einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker wiedergegeben, das nach einer dritten Ausgestaltung mit einer nahen Prozessgasversorgung versehen ist. In der hier gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hülle möglichst wenig aufträgt und das ursprüngliche Anlagenaggregat sehr eng umschließt. Die durch Ausbuchtungen angedeuteten Sicken der Hülle 200 und hier nicht ausdrücklich dargestellte Abstandshalter halten die Hülle stabil. Prozessgas P wird aus dem Prozess gasstromabwärts zum Anlagenaggregat AG bezogen und mit einem lokalen Verdichter 210 verdichtet und in die eigene Hülle 200 des Anlagenaggregat AG geleitet. Zur Konstanthaltung des Überdrucks des Prozessgases P in der Hülle 200 kann ein Regler 260 die Verdichterleistung des Verdichters 210 so regeln, dass bei einem Anstieg des Überdrucks in der Hülle 200 die Verdichterleistung heruntergefahren wird und umgekehrt. Bei der hier gezeugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das gasstromabwärts entnommene Prozessgas wieder der Gaseingangsseite des Anlagenaggregats zugeführt wird, wobei das Prozessgas in der Einhausung in dieser Ausgestattung den Druck des gasstromaufwärts gelegenen Prozessgasdrucks hat.
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6 zeigt einen Wärmetauscherzyklon 150 einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker aus dem STAND DER TECHNIK. Wärmetauscherzyklone einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker können selbst eine Höhe von bis zu 10 m erreichen. Zur Darstellung der Größenverhältnisse ist ein Mensch auf einer Ebene eines Wärmetauscherstrangs rechts neben dem Wärmetauscherzyklon 150 gezeigt. In Wärmetauscherzyklonen werden bewusst hohe Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt, um die Durchmischung des Rohmehls mit dem entgegenkommenden Prozessgas zu intensivieren. Durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann auch hier an undichten Stellen durch einen Bernoulli-Unterdruck Falschluft in den Wärmetauscherzyklon 150 eingesogen werden. Undichtigkeiten sind nicht vollständig zu verhindern bei einer Anlage 100, die durch Schwankungen im Prozessgasdruck „arbeitet“ und sich durch wechselnde Temperaturen ausdehnt und wieder zusammenzieht. Zusammen mit der dort herrschenden, hohen Temperatur können Stellen durch Korrosion oder durch Überbeanspruchung kleine Öffnungen bilden, die durch den Falschlufteintrag schnell so groß werden können, dass der Falschlufteintrag nicht mehr vernachlässigbar ist.
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7 zeigt gegenüber 5 einen Wärmetauscherzyklon 150 einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker, der mit einer Hülle 200 als Einhausung versehen ist. Der gesamte Wärmetauscherzyklon 150 ist in der Hülle 200 angeordnet und die Hülle 200 wird mit einem lokalen Verdichter 210, der auf der Etage des Wärmetauscherzyklon 150 steht, mit Prozessgas P versorgt. Sollten nun ungewollte Undichtigkeiten im Wärmetauscherzyklon 150 entstehen, so würde als Falschluft nur das Prozessgas P eingesaugt, die dem Wärmetauscherzyklon 150 unmittelbar vor Eintritt des Prozessgases P in den Wärmetauscherzyklon 150 entnommen worden ist. Auch hier kann eine Regelung vorgesehen sein, wie sie für die abstrakten Ausführungsformen zu 3 und 4 erläutert worden ist. Die Regelung kann eine Regelung der Verdichterleistung sein und/oder die Regelung eines Ablassventils 250.
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In 8 ist schließlich eine Skizze einer Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker mit teilweise eingehausten Anlagenaggregaten AG abgebildet. Die Anlagenaggregate können ausgesucht sein aus der Gruppe bestehend aus dem Klinkerkühler 110, dem Drehrohrofen 120, dem Calcinator 140, den einzelnen Wärmetauscherzyklone 150, 151 und 152 eines Wärmetauscherstrangs und auch eine Kugelmühle oder einer Vertikalmühle, wie sie hier als Anlage 160 zur Zerkleinerung dargestellt ist. Auch Hochdruckwalzenpressen kommen für eine Einhausung durch eine Hülle 200 in Betracht.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Anlage
- 110
- Klinkerkühler
- 120
- Drehrohrofen
- 130
- Calcinator
- 140
- Wärmetauscherstrang
- 150
- Wärmetauscherzyklon
- 151
- Wärmetauscherzyklon
- 152
- Wärmetauscherzyklon
- 160
- Vorrichtung zur Zerkleinerung
- 161
- Kugelmühle
- 200
- Hülle
- 210
- Verdichter
- 220
- zentrale Stelle
- 250
- Ablassventil
- 260
- Regler
- A
- Abluft
- AG
- Anlagenaggregat
- B
- Brennstoff
- L
- Luft
- M
- Mahlgut
- P
- Prozessgas
- R
- Rohmehl
- Z
- Zementklinker
