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Anordnung zur Abgasverwertung und Entstaubung und Verfahren zum Betrieb
einer Anlage zum Brennen von Zementklinker Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zur Abgasverwertung und Entstaubung und ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum
Brennen von Zementklinker, die eine Drehofen-Wärmetauschereinheit für das zu brennende
-Gut, einen Kühlturm-und eine Entstaubungsanlage mit nachgeschaltetem Entstaubungsgebläse
für die Abgase, sowie eine von Abgasen durchs-trömte Mahltrocknungsanlage für das
zu brennende Gut aufweist.
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Eine Drehofenanlage mit Kohmehlvorwärmer liefert Abgase relativ hoher
Temperaturen. Es gehört zum Stand der Technik, den Wärmeinhalt dieser Abgase in
einer Mahitrocknungsanlagen für das zu brennende Rohmaterial zu verwerten und die
dabei anfallenden Gesamtabgase einer Entstaubungsanlage zuzuleiten.
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Es ist weiterhin bekannt, in jenen Fällen, wo die Feuchtigkeit des
Rohmaterials sehr niedrig ist, oder dann, wenn die
Mahltrocknungsanlage
selbst nicht betrieben wird, die Wärmetauscherabgase durch einen Kühlturm zu leiten,
wo sie in der flegel mit Wasser konditioniert werden, bevor sie von einem Abgasgebläse
an der Mahltrocknungsanlage vorbei direkt der Entstaubungsanlage zugeführt werden,
von wo aus sie über ein Entstaubungsgebläse abgezogen werden.
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Diese Anordnung ist dann technisch und wir-tschaf-tlich seirr nachteilig,
wenn für den Betrieb der Mahltrocknungsanlage ein hoher Unterdruck erforderlich
ist, der praktisch mit dem Entstaubungsgebläse erzeugt werden muß. Solche Mahlanlagen
sind bekannt und benötigen Unterdrücke am Entstaubungsgebläse bis über 1000 mm WS.
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Die bekannte Anordnung ist insbesondere dann ungünstig und unwirtschaftlich,
wenn das Abgasgebläse oder sein Antrieb ausgefallen sind und repariert werden müssen,
weil dann die Ofenanlage nicht weiter betrieben werden kann und ein entsprechender
Produktionsausfall arii Drehrohrofen ej-itsteht. Sie ist ferner dann ungünstig,
wenn die Mahltrocknungsanlage außer Betrieb ist. In diesem Fall braucht das Entstaubungsgebläse
nur jenen Widerstand zu überwinden, den die Rohrleitungen vom Abgasgebläse bis zur
Entstaubung und die Entstaubung
selbst verursachen. Dieser Widerstand
ist sehr niedrig und liegt je nach Ausführung der Anlage gelegentlich unter 100
rnm WS. In diesem Fall ist es schwierig und mit hohen Energieverlusten verbunden,
das für die Erzeugung einer Druckhö'ne von über 1000 mm WS gebaute Entstaubungsgebläse
auf die Erzeugung von einer Druckhöhe von nur 100 mm WS oder weniger herunterzuregeln.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, für eine Anlage zum Brennen
von Zementklinker eine Anordnung zur Abgasverwertung und -entstaubung zu treffen,
wonach diese Verbundanlage in verschiedenen Betriebszuständen optimal zu betreiben
ist und die nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden. Dies geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß der Gasaustritt des Wärmetauschers über eine Rohrleitungsverzweigung
mit der Mahltrocknungsanlage und mit dem Kühlturm verbunden ist, und ein Gebläse
unmittelbar hinter dem Kühlturm vorgesehen ist, dessen Drallregler und/oder dessen
regelbarer Antrieb zwecks Konstanthaltung des Druckes an einer Stelle zwischen Wärmetauscher
und Rohrleitungsverzweigung mit einer dort angeschlossenen Regeleinrichtung verbunden
ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß neben einem Gebläse für die
Wärmetauschereinheit
ein solches an dem parallel zu den Mahlanlagen
angeordneten Kühlturm vorgesehen ist, dessen Steuerung so ausgelegt wird, daß alle
ofenbetriebsbedingten und aus der Verbundanlage kommenden Abgas stöße vom Kühl turm
aufgenommen und vor den Mahlanlagen ferngehalten werden können. Damit ist eine wesentliche
Vereinfachung des h-eriebes und eine gleichmäßige stoßfreie Heißgaszuleitung zu
den Mahltrocknungsanlagen möglich. Außerdem braucht das Filterabgasgebläse nur noch
so bemessen werden, daß es den Strömungswiderstand der Entstaubungsanlage selbst
deckt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum
Betrieb einer Anordnung vorgesehen, gemäß dem ständig zumindest ein Teilstrom der
Wärmetausch-Abgase durch den Kühlturm geleitet wird, dessen Menge bei Betriebsänderungen
der Mahlanlagen so gesteuert wird, daß zwischen Wärmetauscher und Rohrleitungsverzweigung
ein konstanter Druck eingehalten wird. Das hat den Vorteil, daß der Kühlturm bei
jedem Betriebszustand ständig warm bleibt und bei Umschaltungen bz.B. bei Ausfall
einer Mahlanlage ohne längeren Anlauf sofort die Abgase übernehmen und konditionieren
kann, ohne daß die Filter verschlammen. Es werden Kondensatbildungen, wie sie beim
kalten Anfahren des Kühlturmes auftreten
würden, mit allen dabei
auftretenden Folgeerscheinungen mit Sicherheit vermieden. Reparaturen und Inspekttionen
an den Mahlanlagen können auf diese Weise ohne Ofenstillstand überbruckt werden.
Durch die Einregelung eines konstanten Druckes werden vom Drehofenbetrieb her auftretende
Abgasstöße durch das Kühlturmgebläse übernommen und von den empfindlichen Mahlanlagen
ferngehalten, ebenso Abgasäderungen der Mahlanlage vom Ofensystem. Daraus ergibt
sich : jede Schwankung der Abgasmenge, welche durch Änderungen in der Betriebsführung
der Ofenanlage oder der Mahlanlage eintritt, wird durch das Druckerhöhungsgebläse
nach dem Kühlturm über den Regler, welcher den Druck nach dem WT-Gebläse konstant
hält, ausgeglichen. Daraus resultiert, daß sich trotz Verbundbetrieb keine gegenseitige
nachteilige Beeinflußung der einzelnen Anlagen ergibt, sondern diese immer optimal
betrieben werden können. Unter dem Schutz dieser flexiblen Regelung können raumsparende
Tellermühlen in den Mahlanlagen verwendet und die Silokapazität sowie die Ersatzteilhaltung
erheblich reduziert werden. Schließlich spielt aber auch der verminderte Energiebedarf
durch Verwendung kleinerer Geblässeinheiten für die Betriebsilanz eine Rolle.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
daß des Filterabgasgebläse hinsichtlich seiner Förderleistung mittels einer an die
Zuleitung zur Entstaubungsanlage angeschlossenen Regeleinrichtung auf kondensanten
Druck vor dem Filter gesteuert wird. Auf diese Weise werden vorteilhart die sonst
anfallenden Abdichtungsprobleme und Falschlufteiubrüche, wie sie bei Betrieb mit
hohem Untedruck auftreten können, vermieden. Es entfallen kostspielige @bdichtungsprobleme
und die gesamte Filterkonstruktion kann konstruktiv viel leichter ausgelegt werden,
weil sie @ur auf Belastung durch konstanten Unterdruck und nicht auf zusätzliche
beanspruchung dimensioniert werden braucht.
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In vorteilhafter Weise wird weiter vorgesehen, daß das Filterabgasgebläse
für Direktbetrieb durch eine Umschalteinrichtung und die Regeleinrichtungen auf
Konstanthaltung des Druckes hinter dem Wärmetauschergebläse gesteuert wird. Auf
diese Weise wird es möglich, im Falle von Störungen am Kühlturmgebläse und bei den
Mahlanlagen den Ofenbetrieb über einen Bypaß kontinuierlich weiterzuführen, indem
die Ofenabgase vom Wärmetauscher durch den Kühlturm und eine Umgehungsleitung zum
Rühlturmgeblase direkt in die Entstaubungsanlage geleitet werden. Der Drehofenbetrieb
kann so ohne
Beeinflußung der Umwelt während einer an sich nachhaltigen
Störung an wesentlichen Betriebsteilen aufrechterhalten werden, ohne daß an sich
notwendige Invesitionen an Reserve erforderlich wären. notfalls kann so auch eine
Reparatur am Kühlturmgebläse ohne Betriebsunterbrechung auf der Ofenseite durchgeführt
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung der Anlage werden
anhand eines Fließschemas in der Zeichnung näher erliutert.
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Die in der schematischen Darstellung gezeigte Verbundanlage weist
einen Drehofen 1, den Wärmetauscher 2, ein nachgeordnetes Ofenabgasgebläse 3, eine
Mahltrocknungsanlage 4, eine zweite parallel geschaltete Mahltrocknungsanlage 5,
sowie die Gebläse 6 und 7 zu den beiden Mahltrocknungsanlagen auf.
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Bin Kühlturm 8 mit einem Druckerhöhungsgebläse 9 mit Dra1lregler 9'
und einem drehzahlregelbaren j'4otor 9" vorgesehen, ferner eine Entstaubungsanlage
10 und ein Filterabgasgebläse 11.
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Ein Steuergerät 12 steht einerseits über eine strichliniert dargestellte
Steuerleitung mit dem Drallregler 9.! und dem drehzahlregelbaren Rotor 9" des Druckerhöhungsgebläses
9 am Kühlturm 3 in Verbindung andererseits ist es über eine weitere
Steuerleitung
mit den Gebläsereglern 15' und 15 und dessen Umschaltvorrichtung verbunden. Die
Regler 1« und 14 für die Mahltrocknungsanlage sowie der Filterabgasgebläseregler
15 sind Je durch eine gepunktete gezeichnete Steuerleitung mit ihrem Meßpunkt in
den Gaszuleitungen verbunden.
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Vor der Rohrleitungsverzweigung 16 ist eine Klappe 24, in den Ofenabsgasleitungen
zu den Mahlanlagen 4 und 5 sind die Absperrklappen 18 und 19, im Zweig zum Kühlturm
ist die Klappe 25 vorgesehen. Die Zuleitung 17 zur Entstaubungsanlage kann durch
die Klappe 20 auch direkten Anschluß zum Wärmetauscher 2, unter Umgehung der Mahlanlagen
und des Kühlturmes erhalten. notfalls kann auf diesem ee das Ofenabgasgeblase für
kurze Zeit direkt an die Entstaubungsanlage angeschlossen werden. Ein Bypaß 8' zur
Umgehung des Kühlturmgeblase 9 ist für Direktbetrieb ohne Mahlanlagen bei Schäden
oder Zwecks Inspektion des Kühlturmgebläses 9 vorgesehen und strichpunktiert dargestellt.
Nach den Kahlanlagen angeordnete Absperrklappen 21 und 22 und die Klappe 23 nach
dem Kühlturmgebläse 9 geben die jeweils benötigten Leitungsabschnitte zur Entstaubungsanlage,
zu 17 hin, frei.
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Die im Wärmetauscher 2 abgekühlten Ofenabgase werden durch die bei
zeöffneter Klappe 24 freigebene Gasleitung zur Rohrleitungsverzweigung 16 und weiter
zu den Fahltrocknungsanlagen 4 und 5 und über die Leitung mit Klappe 25 den Kühlturm
8 zugeführt. Bei Betrieb beider Nahlanlagen Übernimmt der Kühlturm S eine über den
Fühlenbedarf hinaus anfallende geringe Ofenabgasmenge. Bei Abschaltung einer Mahlanlage
wird die zuvor uoer die geleitete Ofengasmenge sofort vom Kühlturm 8 durch Anhebung
von Kühlturmgeblöse 9 angesaugten Fördermenge übernommen. Zu Umschaltung des Kühlturmgebläses
9 dient die Druck-Regeleinrichtung 12, die hinter dem Ofenabgasgebläse 3 an der
Leitung angeschlossenen ist. Sie bewirkt eine Öffnung der Rohrleitung durch Betätigung
des Drallreglers 9' und/oder Beschleunigung des Gebläseantriebes 9" am Kühlturmgebläse
9 in dem Maße, bis die Gasleitung am Wärmetauscherabgang und damit auch die Zuleitung
zu den beiden Mahltrocknungsanlagen 4 und 5 wieder den vorgegebenen konstanden Druck
erreicht. Die Druckkonstanz in der Gasleitung ist für den Kühlenbetrieb wesentlich,
und es ist erst aufgrund der genauen Konstanthaltung von Druck und Gasmenge möglich,
raum- und energiesparende Walzenschlüsselmühlen einzusetzen.
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Die Mahlanlagen 4 und 5 sind, mit ihrer nicht dargestellten, Umluftslentern
und den Gebläses 6 und 7 ausgerüstet, durch die bei Bedarf zusätzlich zu dem warmen
Ofengas noch Trägergas aus der Atmosphäre oder von anderen Quellen in den Kühlen-Kreislauf
gegeben wird. Durch die Steuer- und Regeleinrichtung 15 und 14 wird ferner die Rohgutaufgabe
dosiert und konditioniert und der gesamte Mahlvorgang automatisch gesteuert.
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Bei Ausfall oder Abschaltung einer oder beider Kühlen werden zur Vermeidung
von Falschluiteintritt in die Zu- oder Abgasleitungen die Klappen 1@ und 21 sowie
19 und 22 geschlossen, beim Wiederanfahren zum Gaseintritt geöffnet. Der geschlossene
Arbeits- und Steuerkreis einer Kahltrocknungsanlage ist ohne kostspieligen @ehraufwand
nicht in der Lage, den ungleichnäßigen Abgasanfall vom Drehofen zu verarbeiten,
weil er schon vom @ohgut her sich ständig ändernde, insbesondere vom Feuchtigkeitsgehalt
bedingte Komponenten, die unabhängig vom Ofenabgasanfall schwanken, zu bewältigen
hat.
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Außerdem sind die sichter und Sichtgutförderer empfindlich gegen Luftmengenschwankungen,
es ist daher sehr vorteilhaft, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung zu treffen
und die Verbundanlage nach dem vorgeschlagenen Verfahren durch einen den @ahlanlagen
4 und 5 parallel geschalteten Kühlturm 8 mit eigenem Gebläse 9 auf konstantem Druck
geregelt zu fahren.
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Das Kühlturmgebläse 9 hat dab-ei nur den geringen im Kühlturm anfallenden
Druckverlust in der Größenordnung von 20 bis 50 mm WS aufzubringen.
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Auch bei Betrieb beider Mahltrocknungsanlagen wird der Kühlturm 8
mit einem Abgasanteil beaufschlagt, damit er bei Störungen im Mühlenweg sofort die
freiwerdenden Abgasmengen aufnehmen und konditionieren kann, ohne daß durch Kondensatanfall
eine Verschlammung und Filterstörungt eintritt.
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Normalerweise muß bei Projektierung der Drehofenanlage eine umfangreiche
Rohmehlsilokapazität in der Größenordnung des geschätzten Mahlanlagenstillstandes
vorgesehen werden, damit Qer Ofenbetrieb durchgehend gefahren werden kann. Das vorliegende
Verfahren sichert aber auch den Betrieb der empfindlichen Mahlanlagen, wodurch hier
kleinere und wirtschaftlichere Zerkleinerungseinrichtungen wie Tellermühlen verwendet
werden können. Außerdem bewirkt die schnelle Umschaltmöglichkeit der Verbundanlage
die Ausfallzeiten durch Störungen zu vermeiden, somit ist es möglich, die Silokapazität
und gleichlaufend auch die Ersatzteilbereitstellungskosten erheblich zu senken.
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Die im Arbeitsschema dargestellte Verbundanlage muß für zwei ßetriebsfälle,
nämlich 1. Mahlbetrieb und 2. Direktbetrieb schaltbar sein.
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Betriebsfäll 1 - ein oder zwei Rohmühlen in Betrieb: Das Steuergerät
12 steht mit dem Druckerhöhungsgebläse 9 nach dem Kühlturm 8 mit dem Drallregler
9', bzw. regelbarem Motor 9" in Verbindung und der Druck nach dem WT-Gebläse 3 wird
über das Steuergerät 12 mit Hilfe des Druckerhöhungsgebläses 9 konstant gehalten.
Gleichzeitig hält das Steuergerät 15 unabhängig von der Gasmenge den Druck in der
Verbindungsleitung 17 vor dem Elektrofilter 10 konstant.
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betriebsfall 2 - beide Rohmühlen und Kühlturmgebläse außer Betrieb
(virektbetrieb): Das Steuergerät 12 nach dem WT-Gebläse 3 wird durch Umschaltung
auf das Steuergerät 15' auf die Regelung des Filterabgasgebläses 11 geschaltet und
es häit in diesem betriebsfall das Abgasgebläse 11 den Druck hinter WT-Gebläse 3
konstant.
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Die Regler 136 und 14 sind ausschließlich zugehörig zu den jeweiligen
Mahlanlagen und daher ist deren Regelkreis auch in der Zeichnung anders, nämlich
als punktierte Verbindungslinie dargestellt worden.
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Das Arbeitsprinzip der Anlage stellt sich danach wie folgt dar: Bei
Betrieb einer oder zwei Rohrmühlen 4, 5 wird der Druck nach dem Wärmetauschergebläse
5 durch das Gebläse 9 nach dem Kühlturm 8 konstant gehalten. Jede Gasmengenschwankung
übernimmt daher des Gebläse 9 ohne die Wahlanlagen 4, 5 zu beeinflussen. Der Druck
nach dem Gebläse 9 wird durch das Filterabgasgebläse 11 konstant gehalten, dieses
Übernimmt daher über seine Regelstrecke ebenfalls die Mengensschwankungen des Abgases.
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Bei Direktbetrieb übernimmt ausschließlich das Filterabgasgeblase
11 die Konstanthaltung des Druckes nach derm Wärmetauschergebläse 5. Die Gebläse
6, 7 der Kühlen und 9 nach dem Kühlturm sind in diesem Falle außer Betrieb und können
ohne Störung des Ofenbetriebes einer Reparatur oder Revision unterzonen werden.
Zu @erstellung des Direktbetriebes wird das gestrichelt gezeichnete Absperrorgan
in Bypab 8' geöffnet und 23 geschlossen, ebene sind die Klappen 20 bis 22 sowie
18 und 19 gesperrt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß einerseits die Ofenabgase
nicht ungereinigt abgeblasen werden und andererseits der Ofenbetrieb trotz Stillstand
in der Verbundanlage weiter laufen kann.
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Die bei laufenden Ofenbetrieb ständig benötigte @ntstaubungsanlage
ist bei dem verschiedenen Betriebsmöglicheiten der Verbundanlage, nämlich bei Verbindung
einer Mahlanlage mit Kühlturm, oder bei Kahlanlagen mit Kühlturm und des Kühlturmes
ohne @ahlanlagen mit etwa der gleichen Gasmenge beaufschlagt. @ur im @otfall bei
direktem Anschluß an das Ofenababgebläse müssen die Abgasmengenschwankungen vom
Drehovenbetrieb her mittels Steuergerät 15 und 15', wobei die Steuerleistung aus
Steuergerät 12 nach dem Wärmetauschersystem umgeschaltet ist, am Filterabgasgebläse
11 ausgeregelt werden.
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Die hierbei anfallenden geringen Verluste in Kühlturm 8 vermag des
Entstaubungsgebläse 11 aufzubringen.
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In Vergleich zu anderen Verfahren und Anordnungen ist die @ntstausumgsanlage
10 in vorteilhafter Weise durch eine konstruktiv leichtere Ausführung erstellbar.
@eben den in der Mahltrocknungsanlage erzielten Vorteilen trägt dies zur Optimierung
der Betriebsführung in der Verbundanlage bei.
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Patentansprüche