DE10343218B4 - Sicherheitssystem für eine Wälzmühle und Verfahren zur Herstellung von Zement - Google Patents
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Abstract
Sicherheitssystem
für eine
Wälzmühle (2),
welche einen Mahlraum (3) mit einer rotierenden Mahlbahn (5) und
darauf abrollenden Mahlwalzen (6a bis 6f) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine ständige Verfügbarkeit
von wenigstens vier Mahlwalzen durch die Anordnung von mehr als
vier Mahlwalzen (6a bis 6f) gesichert ist und vier Mahlwalzen in
einem Vier-Walzen-Betrieb etwa 80 % der vollen Mahlleistung der
Wälzmühle (2)
erbringen, wobei die Mahlwalzen (6a und 6d; 6b und 6e; 6c und 6f)
paarweise gegenüberliegend
angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für eine Wälzmühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung von Zement gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 6.
- Es ist bekannt, Wälzmühlen zur Vermahlung unterschiedlichster Materialien einzusetzen. Aus
DE 153 958 C ist eine Kegelmühle bekannt, bei welcher auf einem umlaufenden Mahlteller acht Mahlkegel unter Federdruck liegen und außerhalb des Mahltellers gelagert sind. Die Kegelmühle ist insbesondere zum Vermahlen von Erz und Kohle, welche in verhältnismäßig kleinen Stücken zugeführt werden, geeignet. - Die in
DE 198 26 324 C1 beschriebene Walzenschüsselmühle weist auf einem Mahlteller mit Mahlbahn laufende Mahlwalzen und die Mahlwalzen führenden und belastenden Halterungen auf. Die Halterungen sind mehrteilig ausgebildet, und an einem Halterungsteil sind jeweils zwei Mahlwalzen in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet. Da die Mahlarbeit von mehreren Mahlwalzen, beispielsweise sechs Mahlwalzen, geleistet wird, können die einzelnen Mahlwalzen mit einem geringeren Gewicht ausgeführt werden. Das Mahlgut wird mit geringerer Intensität, jedoch häufiger überrollt, wodurch eine verbesserte Zerkleinerung erreicht werden soll. - Wälzmühlen weisen in konstruktiver und regelungstechnischer Hinsicht sowie in Bezug auf den Energieverbrauch, das Umweltverhalten und die Gesamtwirtschaftlichkeit erhebliche Vorteile auf.
- In der Zementindustrie werden Wälzmühlen sowohl zur Herstellung von Zementrohmehl als auch zur Klinkervermahlung und Kohlevermahlung eingesetzt. Wenn Rohmaterialmahlanlagen im Verbund mit Drehrohröfen und einer Kalzinieranlage betrieben werden, können die Ofenabgase aus dem Wärmetauscher- und Klinkerkühler-Prozess zur Mahltrockung und zum pneumatischen Transport des gemahlenen Zementrohmaterials bzw. der Kohle genutzt werden.
- Verfahren zur Herstellung von Zement in einem Verbundsystem mit einer vertikalen Luftstrom-Wälzmühle des Loesche-Typs zur Mahltrocknung einer Rohmaterialmischung sind in der
DE 198 36 323 C2 beschrieben. Aus derDE 23 61 060 A1 ist ne ben einer Mahltrocknung von Rohmehl in einer Luftstrom-Wälzmühle eine Kühlungsmahlung von Zementklinker in einer einem Drehrohrofen nachgeschalteten Luftstrom-Wälzmühle bekannt. - In der Regel werden Zwei-, Drei- und Vier-Walzen-Mühlen, welche nach dem Modulsystem aufgebaut sind, eingesetzt. Eine Luftstrom-Wälzmühle in Modulbauweise, welche eine rotierende Mahlschüssel mit abrollenden Mahlwalzen sowie Ständer aufweist, an denen die Mahlwalzen über Schwinghebel gelagert sind, ist aus
DE 196 03 655 A1 bekannt. - Für die Vermahlung von Schlacken und Mischzementen haben sich außerdem modifizierte Wälzmühlen des Loesche-Systems bewährt, welche als 2 + 2 Walzen-Mühlen oder 3 + 3 WalzenMühlen bezeichnet werden. Bei diesen 2 + 2 bzw. 3 + 3 Walzen-Mühlen werden Walzenpaare, bestehend jeweils aus einer Vorverdichtwalze, auch S-Walze (Slave-roller) genannt, und einer Mahlwalze, auch M-Walze (Master-roller) genannt, eingesetzt. Bei einer 3 + 3 Walzen-Mühle sind somit drei Mahlwalzen und drei Vorverdichtwalzen angeordnet, wobei jeweils eine Vorverdichtwalze einer Mahlwalze zugeordnet ist. Durch eine Präparierung und gezielte, gleichmäßige Mahlbettbildung wird ein vibrationsarmer Mühlenbetrieb erreicht, wodurch höhere spezifische Mahlkräfte möglich sind, welche zu einer verbesserten Produktqualität führen (
EP 0 406 644 B1 ). - Um die erforderliche Betriebssicherheit eines Zementwerkes bei einem kontinuierlichen Betrieb des Drehrohrofens durch eine entsprechende Mühlenleistung zu gewährleisten, sind Sicherheitskonzepte bekannt.
- Nach einem herkömmlichen Sicherheitskonzept werden für die Rohmehlverarbeitung bei großen Ofenleistungen zwei parallele Wälzmühlen mit einem Drehrohrofen kombiniert. Hierbei fallen wesentlich höhere Investitionskosten (ca. 20 bis 40 %) im Vergleich zur Kombination mit nur einer Wälzmühle bzw. Rohmaterialmahlanlage an.
- Grundsätzlich lässt die hohe Verfügbarkeit der Wälzmühle in der Zementindustrie die wirtschaftlichste Kombination von einem Drehrohrofen mit einer Wälzmühle zu. Bei Vier-Walzen-Mühlen mit individuell in Schwinghebeln geführten Walzen nach dem Loesche-System kann in Verbindung mit einem ausreichend hohen Volumenstrom ein Zwei-Walzen-Notbetrieb gefahren werden, bei dem ca. 55 bis 60 % der Volllast-Produktrate und eine entsprechend reduzierte Ofenleistung erreicht werden. Bei Zwei- oder Drei-Walzen-Mühlen ist der Stillstand der Mahlanlagen zwangsläufig.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wesentlich verbessertes Sicherheitssystem für eine Wälzmühle sowie ein Verfahren zur Zementherstellung auf der Basis eines derartigen Wälzmühlen-Sicherheitssystems zu schaffen und mit einem relativ geringen Investitionsaufwand eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit der Zementwerke zu gewährleisten.
- In Bezug auf das Wälzmühlen-Sicherheitssystem wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und in Bezug auf die Zementherstellung durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Figurenbeschreibung enthalten.
- Ein Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, eine Wälzmühle derart auszulegen, dass sie mit etwa 80 % der Volllast eine erforderliche Mühlen-Produktrate erreicht.
- In Bezug auf die Verwendung einer Wälzmühle, z.B. zur Vermahlung einer Rohmaterial-Mischung, bedeutet dies, dass die Zementrohmaterialanlage bzw. die Rohmehlmühle so ausgelegt wird, dass sie mit etwa 80 % der Volllast den 24-Stunden-Betrieb des Drehrohrofens gewährleistet.
- Gemäß dem erfindungsgemäßen Wälzmühlen-Sicherheitssystem ist vorgesehen, eine ständige Verfügbarkeit von wenigstens vier Mahlwalzen durch die Anordnung von mehr als vier Mahlwalzen zu sichern, wobei die Mahlwalzen paarweise gegenüberliegend angeordnet sind und vier Mahlwalzen etwa 80 % der vollen Mühlenleistung in einem Vier-Walzen-Betrieb erbringen.
- Bevorzugt werden sechs Mahlwalzen angeordnet und etwa 80 % der vollen Mühlenleistung in einem Vier-Walzen-Betrieb erreicht, so dass mahlwalzenseitig eine nahezu 100 %ige Redundanz gewährleistet ist.
- Zweckmäßigerweise ist jede Mahlwalze aus einer Betriebsposition in eine Serviceposition ausschwenkbar und das Mühlengehäuse derart abgedichtet, dass bei ausgeschwenkten Mahlwalzen der Vier-Walzen-Betrieb gewährleistet ist.
- Vorteilhafterweise werden die insbesondere sechs Mahlwalzen nach dem an sich bekannten Modulsystem angeordnet. Dieses Modulsystem sieht vor, dass jeweils ein Ständer und ein Schwinghebel zur Führung einer Mahlwalze sowie ein hydropneumatisches Federungssystem für ein Mahlwalzenpaar angeordnet sind, so dass bei sechs Mahlwalzen eine 3 × 2 Walzenmühle ausgebildet ist.
- Dadurch besteht die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Wälzmühle bei Betriebsstörungen oder Beschädigungen der Mahlwalzen, Schwinghebel oder Federungssysteme nach einem kurzen Anhalten und Ausschwenken eines Mahlwalzenpaares mit vier Mahlwalzen weiterbetrieben werden kann, so dass 80 % der vollen Mühlenleistung erreicht werden können. Während dieser Zeit können die ausgeschwenkten Mahlwalzen repariert bzw. ersetzt werden.
- Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem der Wälzmühle gewährleistet ständig eine volle Leistung nachgeschalteter Vorrichtungen, beispielsweise eines Drehrohrofens, durch eine entsprechende Leistung der Wälzmühle.
- Im Vergleich zu den bisherigen Sicherheitskonzepten ist das erfindungsgemäße Wälzmühlen-Sicherheitssystem außerordentlich wirtschaftlich und sicher. Die signifikante Wirtschaftlichkeit zeigt sich insbesondere bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems in einer Zementanlage, welche im Verbundbetrieb geschaltet ist. Grundsätzlich kann es bei allen Mahlverfahren und auch in einer Zentral-Mahlanlage Anwendung finden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Zement in einer Verbundanlage, bei welcher in einer Zementrohmaterialanlage Zementrohmaterial in einer Wälzmühle mit Hilfe von auf einer rotierenden Mahlbahn abrollenden Mahlwalzen unter Zufuhr von Abgasen aus einem Wärmetauscher- oder Kühler-Prozess einer Mahltrocknung unterzogen wird und nach einer Sichtung und Abscheidung des Rohmehls aus der Rohmehl-Abgas-Mischung in einem Filter und/oder Zyklon einem Vorwärmer und Vorkalzinierer und/oder Drehrohrofen aufgegeben wird, sieht eine Wälzmühle vor, welche für eine mahlwalzenseitige, nahezu 100 %ige Redundanz mehr als vier Mahlwalzen aufweist. Die Wälzmühle wird derart ausgelegt, dass 80 % der vollen Mühlenleistung durch vier Mahlwalzen erbracht werden.
- Um eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit bei der Zementherstellung zu gewährleisten, werden vorteilhaft sechs Mahlwalzen zu einer 3 × 2 Walzenmühle angeordnet und das Rohmehl einer Mahltrocknung unterzogen. Entsprechend dem Mo dul-System besteht die Möglichkeit, dass bei Betriebsstörungen oder Schadensfällen an Walzen und Schwinghebeln oder an der hydropneumatischen Federung sowie an Verschleißteilen der Walzen die Wälzmühle kurz angehalten und ein Walzenpaar ausgeschwenkt wird. Die Wälzmühle kann dann unmittelbar mit vier Mahlwalzen weiterbetrieben werden, während die ausgeschwenkten Mahlwalzen repariert, beispielsweise der Walzenmantel ersetzt wird.
- Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem und eine Sechs-Walzen-Mühle, insbesondere eine 3 × 2 Walzenmühle, sind für alle Einsatzgebiete und Mahlprozesse anwendbar, welche eine definierte Mahlleistung einer Wälzmühle für nachfolgende Prozesse erfordern, beispielsweise auch in der Kohlevermahlung für Kohlestaubförderungen etc.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigt in einer stark schematisierten Darstellung
-
1 eine Wälzmühle mit einer ausgeschwenkten Mahlwalze; -
2 eine Draufsicht auf einen Mahlteller mit sechs Mahlwalzen einer Wälzmühle gemäß dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem und -
3 ein Anlagenschema einer Zementanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
1 ist in einer stark schematisierten Darstellung als eine Wälzmühle2 eine vertikale Luftstrom-Wälzmühle des Loesche-Typs mit einem Mahlraum3 , einem rotierenden Mahlteller4 mit einer Mahlbahn5 und darauf abrollenden Mahlwalzen6a bis6f , einem Sichter7 und einem Rohmehl-Abgas-Auslass8 dargestellt. - Die Mahlwalzen
6a bis6f sind nach dem Modulsystem angeordnet, welches für jede Mahlwalze6a bis6f einen Ständer9 und einen Schwinghebel10 zur Führung einer Mahlwalze6a bis6f sowie ein hydropneumatisches Federungssystem11 für ein Walzenpaar6a ,6d ;6b ,6e ;6c ,6f aufweist, so dass eine 3 × 2 Walzenmühle gebildet ist. - Durch die Anordnung von sechs Mahlwalzen und Auslegung der Wälzmühle
2 derart, dass etwa 80 % der vollen Mühlenleistung von vier Mahlwalzen erreicht werden, ist ein Sicherheitssystem mahlwalzenseitig erreicht, welches eine nahezu 100 %ige Redundanz gewährleistet. - Bei Einsatz einer Wälzmühle
2 zur Mahltrocknung von Zementrohmaterial bzw. eines Rohmaterialgemisches, welches mit Anfangsfeuchten bis zu 23 % ohne Vortrockung der Wälzmühle2 , insbesondere durch eine zentrale Aufgabeeinrichtung (nicht dargestellt), aufgegeben werden kann, wird ein Heißgas, beispielsweise ein Abgas12 aus einem Klinkerkühler bzw. einer Wärmetauschereinheit42 und/oder einem Kühler32 , als Trocknungs- und Trägergas für das Rohmehl eingesetzt (siehe3 ). Das Abgas12 aus der Wärmetauschereinheit42 strömt aus einem Zuführkanal (nicht dargestellt) über einen Leitschaufelkranz13 bzw. Düsenring in den Mahlraum3 (siehe1 ) und fördert das von den Mahlwalzen6a bis6f vermahlene Rohmehl in den Sichter7 und über den Rohmehl-Abgas-Auslass8 zu einem Filter28 (siehe auch3 ). - In strichpunktierter Darstellung ist in
1 eine ausgeschwenkte Mahlwalze6a gezeigt. Durch die paarweise Zuordnung des hydropneumatischen Federungssystems11 wird die gegenüberliegende Mahlwalze6d (siehe2 ) mit herausgeschwenkt, so dass ein Vier-Walzen-Betrieb aufrechterhalten wird. In der in1 strichpunktiert gezeigten Serviceposition der Mahlwalze6a – die gegenüberliegende Mahlwalze6d dieses Mahlwalzenpaares ist nicht gezeigt – können die herausgeschwenkten Mahlwalzen repariert werden, während der Mahlprozess mit etwa 80 % der vollen Mühlenleistung durchgeführt wird. -
2 zeigt in einer Draufsicht auf einen Mahlteller4 mit Mahlbahn5 das erfindungsgemäße Sicherheitssystem für Wälzmühlen mit mehr als vier Mahlwalzen. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Mahlwalzen6a bis6f vorgesehen, und der Mahlteller4 mit der Mahlbahn5 sowie ein ausreichend hoher Volumenstrom ermöglichen eine Mahlleistung, welche etwa 80 % der Vollleistung der Wälzmühle beträgt, wenn von den sechs Mahlwalzen6a bis6f zwei Mahlwalzen6a ,6d oder6b ,6e oder6c ,6f ausgeschwenkt sind. -
3 zeigt beispielhaft ein Anlagenschema einer Zementanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Wälzmühle2 ist gemäß1 und2 ausgebildet und dient der Vermahlung einer Rohmaterialmischung23 aus Einzelkomponenten, welche aus Bunkern21 über Wiegebänder20 einem Aufgabeband22 zugeführt und der Wälzmühle2 über eine seitliche Aufgabeeinrichtung15 aufgegeben wird. - In der Wälzmühle
2 abgeschiedenes Grobmaterial16 wird über eine Fördereinrichtung17 der Rohmaterialmischung23 wenigstens teilweise zugemischt und der Wälzmühle2 wieder zugeführt. - Zur Mahltrocknung der Rohmaterialmischung
23 werden die Abgase12 aus einer Wärmetauschereinheit42 , welcher je nach Technologie einem Drehrohrofen40 mit oder ohne Vorkalzinierer41 vorgeschaltet ist, verwendet. Die Wärmetauscherabgase12 werden nach dem Wärmetauschergebläse35 zur Wälzmühle2 geführt. Je nach Aufgabenfeuchte der Rohmaterialmischung23 werden die Abgase12 direkt zur Wälzmühle2 geleitet (nicht dargestellt) oder durch einen Kühlturm32 auf die Bedarfstemperatur der Wälzmühle2 konditioniert. Bei Wärmemangel kann auch durch Kühlerabgas oder mit Hilfe eines Heißgaserzeugers37 die fehlende Wärmemenge zugeführt werden. - Eine Rohmehl-Abgasrohrleitung
19 führt von der Wälzmühle2 zu einer Zykloneinheit27 , welcher ein Filter28 nachgeschaltet ist, und das in dem Filter28 anfallende Rohmehl30 gelangt direkt oder über ein Silo mit geringem Fassungsvermögen (nicht dargestellt) über die Wärmetauschereinheit42 und den Vorkalzinierer41 in den Drehrohrofen40 . -
3 vermittelt das erfindungsgemäße Sicherheitssystem zur Sicherung der erforderlichen Mühlenleistung im Hinblick auf einen störungsfreien Brennprozess bei größtmöglicher Auslastung des Drehrohrofens40 . Zu diesem Zweck weist die Wälzmühle2 mehr als vier Mahlwalzen, insbesondere sechs Mahlwalzen6a bis6f gemäß2 auf.
Claims (9)
- Sicherheitssystem für eine Wälzmühle (
2 ), welche einen Mahlraum (3 ) mit einer rotierenden Mahlbahn (5 ) und darauf abrollenden Mahlwalzen (6a bis6f ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine ständige Verfügbarkeit von wenigstens vier Mahlwalzen durch die Anordnung von mehr als vier Mahlwalzen (6a bis6f ) gesichert ist und vier Mahlwalzen in einem Vier-Walzen-Betrieb etwa 80 % der vollen Mahlleistung der Wälzmühle (2 ) erbringen, wobei die Mahlwalzen (6a und6d ;6b und6e ;6c und6f ) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. - Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Mahlwalzen (
6a bis6f ) angeordnet sind und für einen Vier-Walzen-Betrieb mahlwalzenseitig eine nahezu 100 %ige Redundanz besteht. - Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mahlwalze (
6a bis6f ) aus einer Betriebsposition in eine Serviceposition ausschwenkbar ist und bei ausgeschwenkten Mahlwalzen (6a ,6d oder6b ,6e oder6c ,6f ) der Vier-Walzen-Betrieb gesichert ist. - Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Mahlwalzen (
6a bis6f ) nach dem an sich bekannten Modulsystem, bei welchem jeweils ein Ständer (9 ) und ein Schwinghebel (10 ) zur Führung einer Mahlwalze (6a bis6f ) sowie ein hydropneumatisches Federungssystem (11 ) für ein Mahlwalzenpaar (6a ,6d ;6b ,6e ;6c ,6f ) vorgesehen ist, angeordnet sind und eine 3 × 2 Walzenmühle gebildet ist. - Sicherheitssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzmühle (
2 ) bei Betriebsstörungen oder Beschädigungen der Mahlwalzen (6a bis6f ), Schwinghebel (10 ) oder Federungssysteme (11 ) nach einem kurzen Anhalten und Ausschwenken eines Mahlwalzenpaares (6a ,6d oder6b ,6e oder6c ,6f ) zwecks Reparatur mit vier Mahlwalzen (6b ,6e ,6c ,6f oder6a ,6d ,6c ,6f oder6a ,6d ,6b ,6e ) ) und 80 % der vollen Mühlenleistung betreibbar ist. - Verfahren zur Herstellung von Zement in einer Verbundanlage, bei welcher in einer Zementrohmaterialanlage Zementrohmaterial (
23 ) in einer Wälzmühle (2 ) mit Hilfe von auf einer rotierenden Mahlbahn (5 ) abrollenden Mahlwalzen (6a bis6f ) unter Zufuhr von Heißgasen, insbesondere von Abgasen (12 ) aus einer Wärmetauschereinheit (42 ) und einem Kühlturm (32 ), einer Mahltrocknung unterzogen wird und nach einer Sichtung und Abscheidung des Rohmehls (30 ) aus der Rohmehl-Abgas-Mischung (19 ) in einer Zykloneinheit (27 ) und/oder einem Filter (28 ) über eine Wärmetauschereinheit (42 ) einem Vorkalzinierer (41 ) und/oder Drehrohrofen (40 ) aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für eine mahlwalzenseitige, nahezu 100 %ige Redundanz mehr als vier Mahlwalzen (6a bis6f ) in der Wälzmühle (2 ) angeordnet werden und die Wälzmühle (2 ) derart ausgelegt wird, dass 80 % der vollen Mühlenleistung durch vier Mahlwalzen (6a ,6d ,6b ,6e oder6b ,6e ,6c ,6f oder6a ,6d ,6c ,6f ) erbracht werden. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Mahltrocknung des Zementrohmaterials (
23 ) sechs Mahlwalzen (6a bis6f ) zu einer 3 × 2 Wälzmühle angeordnet werden. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Mahlwalzen (
6a bis6f ) nach dem an sich bekannten Modulsystem angeordnet werden, wobei ein Modul jeweils von einem Ständer (9 ) mit einem Schwinghebel (10 ), einer Mahlwalze (6a bis6f ) und einer hydropneumatischen Federung (11 ) gebildet wird, und dass bei einer Betriebsstörung oder Beschädigung einer Mahlwalze (6a bis6f ), eines Schwinghebels (10 ) oder eines hydropneumatischen Federungssystems (11 ) oder von Verschleißteilen der Mahlwalzen (6a bis6e ) die Wälzmühle (2 ) angehalten wird, eine Schwinghebel-Mahlwalzen-Einheit paarweise von der Betriebsposition in eine Serviceposition ausgeschwenkt wird und die Wälzmühle (2 ) mit den verbleibenden vier Mahlwalzen weiterbetrieben wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Serviceposition ausgeschwenkten Schwinghebel-Mahlwalzen-Einheiten während des Vier-Walzen-Betriebes der Wälzmühle (
2 ) repariert werden.
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