DE2845980A1 - Verfahren und vorrichtung zur inertisierung eines brennbares gut enthaltenden anlagensystemes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur inertisierung eines brennbares gut enthaltenden anlagensystemesInfo
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Description
Anlage zum Patentgesuch - 4 - H 78/74
der KLÖCKNER HUMBOLDT Gr/Schie.
Aktiengesellschaft
Verfahren und Vorrichtung zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystemes .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystemes,
insbesondere dner Mahlanlage, wobei die Zusammensetzung des im System befindlichen Gases bis zur Erreichung eines außerhalb
der Zündgrenzen liegenden Inertisierungszustandes verändert wird.
Es ist bereits bei Anlagen der genannten Kategorie vorgeschlagen
worden, beim Trocknen und Mahlen brennbaren Gutes die ganze Anlage mit inertem, sauerstoffarmem Gas zu erfüllen. Dies wird
bei bekannten Anlagen dadurch erreicht, daß der in der Anlage befindlichen Umluft Abgase einer Feuerung zugesetzt werden. Dies
trifft besonders auf sogenannte Mahltrocknungsanlagen zu, bei welchen die Anlage an eine Heißgasquelle angeschlossen ist, wobei
in vielen Fällen der Abgaskanal einer Feuerungsanlage angezapft wird.(DE-PS 720 507; 748 l40).
Wenn eine solche Anlage stillgesetzt wird und von Betriebstemperatur
bis zur Umgebungstemperatur abkühlt, dann verliert das im Kreislauf befindliche Gas, welches ein Gemisch von
Wasserdampf, flüchtigen Anteilen der Kohle, Abgasen und Luft enthält, durch Abkühlung und Kondensation erheblich an Volumen,
welches durch Frischluft ersetzt wird. Dadurch steigt der Sauerstoffgehalt im Anlagensystem in unerwünschter Weise soweit an,
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daß es bei Wiederinbetriebnahme der Anlage beispielsweise durch Aufwirbelung von Schwelnestern zu Verpuffungen und Bränden kommen
kann.
Es ist schon vorgeschlagen worden, beispielsweise bei der Befüllung
von Bunkern, diese mit Inertisierungs-Gas wie beispielsweise
Stickstoff oder Kohlendioxyd zu befluten, um der Gefahr von Verpuffungen zu begegnen.
Denn die Aufwirbelung von Ablagerungen im Anfahrzustand, insbesondere
bei noch nicht inertisiertem Gasinhaltl die Entstehung
eines Zündfunkens beispielsweise durch elektrostatische Aufladungsvorgänge oder sonstige Zündvorgänge verursachen und dadurch
zu Verpuffungen und Bränden in der Anlage führen. Dies muß jedoch unter allen Umständen verhindert werden.
Die Inertisierung umfangreicher Anlagensysteme durch Einleiten von inertisierenden Gasen, beispielsweise Stickstoff, CO2, Helium
etc. ist aus wirtschaftlichen Gründen in vielen Fällen jedoch
nicht vertretbar, ganz abgesehen davon, daß bei wiederholter Flutung einer solchen Anlage außer den Kosten ein Nachschub-
und Transportproblem entsteht, das je nach Standort der Anlage zu beträchtlichen Schwierigkeiten führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystemes außerhalb der Betriebs- und/
oder Produktionsphase, insbesondere zuy*Vorbereitung des Anfahrvorganges
zu ermöglichen, ohne daß hierfür teure oder schwer zu beschaffende Inertisierungsgase benötigt werden, insbesondere
auch dann, wenn die Anzapfung einer Abgasquelle außerhalb der Betriebsphase nicht im Bereich der Möglichkeit liegt.
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Die Aufgabe soll mit dem geringstmöglichen Aufwand an technischen
Einrichtungen und Kosten lösbar, und mit Rücksicht auf Übersichtlichkeit, Funktionsbereitschaft und Wartung mit
unkomplizierten Mitteln durchgeführt sein.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß außerhalb der Betriebs- und/oder Produktionsphase der Anlage mindestens ein Teil des
Gases unter Zuhilfenahme von Brennstoff verbrannt und die zur Verbrennung benötigte Brennluft aus der Anlage entnommen und
Rauchgas an die Anlage abgegeben wird.
Dabei sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Verbrennung
so gesteuert wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Anlagensystem unterhalb einer gegenüber abgelagertem
brennbaren Gut Schleppkräfte hervorrufenden Geschwindigkeit gehalten wird. Zweckmäßigerweise wird die Geschwindigkeit
zwischen 1 und 5 m/sec, vorzugsweise zwischen 2 und 3 m/sec. gehalten.
Mit der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
a) Zur Inertisierung des Anlagensystemes werden keine fremdbezogenen Inertisierungsgase benötigt.
b) Das Verfahren ist kostensparend.
c) Die Inertisierung ist unabhängig von Abgasquellen, welche nur in der Betriebsphase zur Verfügung stehen.
d) Die Standortbestimmung der Anlage ist unabhängig von externen Inertgasquellen.
e) Das Anlagensystem kann außerhalb der Betriebs- und/ oder Pro-
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duktionsphase über längere Zeiträume hinweg ohne nennenswerten
Aufwand an Kosten und Betriebsstoffen im inertisierten
Zustand gehalten werden.
f) Die Vorrichtung ist mit handelsüblichen Geräten wirtschaftlich
durchführbar.
g) Der Aufwand für Schalt- und Regelorgane ist verhältnismäßig gering.
h) Vollautomatische Steuerung ist möglich.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Wärmezufuhr zur Anlage mit der Verbrennung in der Weise geregelt wird,
daß diese mit der Abstrahlleistung der Anlage bei einer vorherbestimmten I'emperatur im Gleichgewicht steht.
Hierdurch wird mit Vorteil eine örtliche oder weitergehende Aufheizung von Anlagenteilen vermieden, auch kann mittels
thermostatischer Temperaturüberwachung einer oder mehrerer bevorzugter Stellen der Anlage die Verbrennung ohne großen
Aufwand so geregelt werden, daß an keiner Stelle ein unerwünschter Temperaturanstieg stattfindet.
Weiter sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß während der Verbrennung eine Verbindung zwischen der Luftentnahmestelle
und der Rauchgaseinführungsstelle verschlossen wird.
Mit dieser Maßnahme wird eine Kurzschluß-Strömung zwischen der Luftentnahmesteile und der Rauchgaseinführungsstelle in
unkomp-
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lizierter Weise verhindert.
Das Verfahren sieht weiter vor, daß das Rauchgas an einer möglichst
tiefen Stelle des Anlagensystems eingeleitet wird.
Diese Maßnahme ist deshalb von Vorteil, weil warmes Rauchgas in der Anlage bevorzugt nach oben steigt und dabei die kalte,
sauerstoffhaltige Luft verdrängt, wobei in verhältnismäßig kurzer
Zeit der Inertisierungszustand erreicht wird.
Eine weitere VerfahrensVariante siäit vor, daß das Rauchgas vor
Einführung in die Anlage gekühlt wird.
Diese Maßnahme ist dann vorteilhaft, wenn es sich beispielsweise um eine Anlage handelt, in welcher temperaturempfindliches
Gut verarbeitet, das heißt beispielsweise gekühlt, getrocknet, abgesiebt oder einem anderen beliebigen Verfahrensprozeß unterzogen
wird.
Und schließlich 3ieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß die Verbrennung während der Betriebs- und/oder Produktions-Phase
der Anlage unterbrochen wird.
Generell gilt für die Erfindung.daß die Anwendung der darin
enthaltenen technischen Lehre keineswegs auf Mahlanlagen beschränkt ist. Vielmehr eignet sich die Erfindung grundsätzlich für alle
geschlossenen, Anlagensysteme, welche brand- und/oder explosionsgefährdet: sind,.,
Vwobei der in der Anlage durchgeführte Verfahrensprozess im Zusammenhang
mit dem durch die Erfindung zu lösenden Problem der Inertisierung, insbesondere in der Anfahr-Phase, praktisch keine
Rolle spielt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht ein geschlossenes Brennersystem vor, dessen Luftansaugleitung
und Rauchgasleitung gasdicht an die Anlage angeschlossen sind und den dazwischen liegenden Teil der Anlage im Bypass überbrücken,
wobei der überbrückte Teil mit einem Absperrorgan ausgestattet ist.
Der signifikante Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß diese unkompliziert, preisgünstig, mit handelsüblichen
Geräten durchführbar, übersichtlich und funktionell zuverlässig ist.
Dazu werden nicht, wie im Falle der Anwendung von Inertisierungsgas,
Batterien von Gasflaschen oder Gas-Tanks mit aufwendigen, ständige Kontrolle erfordernden Behältern,
Rohrleitungen, Ventilen, Schaltorganen etc. benötigt, sondern lediglich ein .relativ kleiner, handelsüblicher Brenner mit
verhältnismäßig geringer Leistung, ein Brennstoffbehälter sowie einige handelsübliche Absperr- und Regelorgane.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß sowohl in der Luftansaugleitung als auch in der Rauchgasleitung je ein
Absperrorgan angeordnet ist. Diese schützen den Brenner vor Verschmutzung während der Betriebs- und/oder Produktionsphase der Anlage.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Rauchgasleitung in einem von Ablagerungen weitgehend
freien Bereich der Anlage, beispielsweise an einem senkrechten Rohr und vorzugsweise an einer tiefen Stelle desselben angeordnet
ist.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß das Brennersystem bei einer Mahltrocknungsaniage mit Heißgaserzeuger zusätzlich zu
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diesem angeordnet ist.
Denn ein in das System einer Mahltrocknungsanlage integrierter Heißgaserzeuger entnimmt im Gegensatz zum Brenner nach der Erfindung
die zur Aufbereitung des Brennstoff-Luftgemisches benötigte Primärluft der Umgebung und nicht der Anlage.
Darüber hinaus ist ein solcher Heißgaserzeuger nur betriebsbereit nach Ingangsetzung des Umluftgebläses, insbesondere zur
Deckung des Sekundärluftbedarfes. Das Gebläse kann aber erst
in Gang gesetzt werden, wenn sich die Anlage im Zustand der Inertisierung befindet. Daher ist der für die Produktionsphase vorgesehene Heißgaserzeuger in aller Regel nicht geeignet,
für die Inertisierung notwendiges sauerstoffarmes Gas außerhalb der Betriebs- und/oder Produktions-Phase zu liefern.
Infolgedessen ist die Maßnahme, daß da? Brennersystem nach der
Erfindung bei einer Mahltrocknungsanlage mit Heißgaserzeuger zusätzlich zu diesem angeordnet ist, für die Erfindung von
wesentlicher Bedeutung.
Und schließlich besteht eine vorzugsweise, weil besonders vorteilhafte
Ausgestaltung der Vorrichtung darin, daß zur Steuerung des Brennersystemes und der funktionsabhängigen Absperrorgane
eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um einen Gaswächter, um einen Temperaturwächter
oder um eine Kombination der beiden Einrichtungen handeln.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert
und dabei deren Funktion beschrieben.
Bei dem dargestellten Anlagensystem handelt es sich um eine Mahltrocknunganlage, beispielsweise zur Herstellung von Kohlenstaub
. Die Rohkohle wird aus""'dem" "Bunker 1 über- ein
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dosierendes Austragsorgan 2 durch eine allseitig
geschlossene Fördereinrichtung 3 zu dem Eintrag 4 der Mühle 5 gefördert. Bei dem Pörderorgan 3 kann es sich beispielsweise
um einen Kratzförderer, eine Förderschnecke oder um ein geschlossenes
Vibro-Förderrohr handeln* Das Eintragsorgan 4 der Mühle 5 ist im gezeigten Beispiel als Doppelklappenschleuse
ausgebildet. An den Mühlenaustrag 6 schließt sich das Steigrohr 7 an, welches in den Sichter 8 mündet. Der Austrag
9 des Sichters 8 ist durch ein Verbindungsrohr 10 mit dem Staubabscheider 11 verbunden, welchem das abgeschiedene
Fertiggut durch die gasdichte Zellenradschleuse 12 und das Förderorgan 13 entnommen und der weiteren Bestimmung
zugeführt wird. Der Austrag 14 des Staubabscheiders 1st mit der Rohrleitung15 an die Saugseite des Ventilators 16
angeschlossen^"» dessen mit einer Klappe 17 versehenen Druckstutzen
einerseits die Abgasleitung 18 mit dem Filter 19 und dem Kamin 20 angeschlossen ist. Im Filter 19 anfallendes Feingut
wird durch das Austragsorgan 21 aus der Anlage ausgetragen und dem Fertiggut zugeschlagen.
Andererseits ist an den Druckstutzen des Ventilators 16 die Umluftleitung 22 angeschlossen, in deren Verlauf der Heißgaserzeuger
23 angeordnet ist. Dieser erzeugt das zum Trocknen des Mahlgutes benötigte heiße Trocknungsgas, welches über die Verbindungsleitung
24 in den Mühlenkreislauf eingeführt wird. Vom Sichter 8 führt ein Gries-Austrag 25 über eine gasdichte
Zellenradschleuse 26 zu einem geschlossenen Förderorgan 27, durch welches ausgeschiedene Griese an der Stelle 28 in den
Mühlenkreislauf wieder eingeführt werden.
Von der annähernd höchsten Stelle der Umluftleitung 22 führt eine Hebeluftleitung 29 zum Krümmer 30, welcher den Mühlenaustrag
6 mit der Steigleitung 7 verbindet. Die Hebeluftleitung 29 sorgt im Normalbetrieb der Mahlanlage dafür, daß sich im
Bereich des Krümmers 30 keine nennenswerten Kohlenstaubablagerungen bilden können.
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An die Hebeluftleitung 29 ist der mit der Erfindung vorgesehene
zusätzliche Brenner 31 gasdicht angeschlossen, und zwar frisc-hluftseitig mit der Anschlußleitung 32 und abgasseitig mit der
Leitung 33. In der Leitung 32 befindet sich das Absperrorgan 34, während die Leitung 33 mit dem Absperrorgan 35 ausgestattet ist.
Zwischen der Anschlußstelle 36 der Leitung 32 und der Anschluß-'
stelle 37 der Rohrleitung 33 ist in dem damit überbrückten Rohrstück 38 der Hebeluftleitung 29 ein Regel- und Absperrorgan
39 angeordnet.
Die Funktion der Einrichtung läßt sich wie folgt beschreiben:
Bei Stillstand der Anlage befindet sich im gesamten System der Mahlanlage,· insbesondere in der Mühle 5, dem austragsseitigen
Krümmer 30 der Steigleitung 7, dem Sichter 8, der Verbindungsleitung 10, dem Abscheider 11, der R©hrleitung15, dem
Ventilator 16 sowie den Leitungen 18, 22 und 24 sowie im Heißgaserzeuger
23 ein sauerstoffhaltiges Luft/Gasgemisch, wie dies weiter oben ausführlich beschrieben wurde und welche^davon
herrührt, daß während der Betriebsphase die entsprechenden Räume mit einem Gasgemisch aus Wasserdampf, gegebenenfalls
flüchtigen Bestandteilen der Kohle, Abgas des Heißgaserzeugers 23 sowie Luft bei einer Betriebstemperatur dicht unterhalb
100 0C gefüllt sind, dessen Volumen nach Stillsetzung und Abkühlen
der Anlage durch Kondensation und Kontraktion erheblich reduziert und dabei durch Frischluf teinf all ersetzt wird.
Während der Betriebs- und/oder Produktionsphase der Anlage sind die Verschlußorgane 34 und 35 in den Leitungen 32 und 33 zum
Brenner 31 geschlossen. Das Regelorgan 39 in der Hebeluftleitung 29 ist mindestens teilweise geöffnet. Nach Stillsetzung
der Anlage nimmt wie beschrieben der Sauerstoffgehalt im Anlagensystem zu. Ein Gaswächter 40, welcher die Gaszusammen-
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setzung im Inneren des Anlagensystems mit Hilfe der Sonde 41
überprüft, mit der er durch die Steuerleitung 42 verbunden ist, gibt die ermittelten Gaswerte über die Steuerleitung 43
an eine Logikeinheit 44 weiter, welche den mit einer Eingabeeinheit 45 aufgeschalteten Sollwert mit dem gemeldeten Istwert
vergleicht und bei Über- bzw. Unterschreitung eines Sollwertes der Recheneinheit 46 einen Impuls aufschaltet,
welche daraufhin über die Steuerleitung 47 an die Absperrorgane 34 und 35 den Befehl zum Öffnen überträgt und gleichzeitig
den Brenner 31 in Betrieb setzt, während ebenfalls gleichzeitig das Absperr- und Regelorgan 39 in dem Rohrabschnitt
38 der Hebeluftleitung 29 geschlossen wird. Nach Ingangsetzung des Brenners 31 entnimmt dieser aus dem aufwärts
führenden Ast der Hebeluftleitung 29 Systernluft, verbrennt diese mit zugeführtem Brennsco.fr und gibt Rauchgas
über die Leitung 33 an den abwärtsführenden Ast der Hebeluftleitung 29 ab.
Durch diesen und den Krümmer 30 gelangt das heiße Rauchgas in die Steigleitung 7, danach in den Sichter 8 und füllt diese
Leitungs- und Systemteile mit inertisierendem Rauchgas, wobei die Systemluft durch die Leitungen 10, 15, 18, 22 anteilig
verdrängt wird. Die erzwungene Bewegung des Inertisierungsgases aus dem Brenner 31 füllt schließlich auch den Heißgaserzeuger
23, die Anschlußleitung 24 und die Mühle 5 sowie das Filter 19 mit Inertisierungsgas. Dabei entweicht die verdrängte
Luft durch die Rohrleitung 18 und das Filter 19 in den Kamin 20, wobei auch diese Anlagenteile nach und nach mit
Abgas aus dem Brenner 31 erfüllt werden, bis die gesamte Anlage den Zustand der Inertisierung erreicht hat.
Daraufhin erteilt der Gaswächter 40 über die Logik-Einheit und das Schaltorgan 46 den Befehl zum Abstellen des Brenners
31 und zum Schließen der Verschlußorgane 34 und 35 sowie zum Öffnen der Verschlußklappe 39.
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Der elektronischen Überwachungseinrichtung 41, 40, 43, 44, 45,
46, 47, kann mit der Erfindung auch ein Temperaturüberwachungsorgan
aufgeschaltet sein. Eine solche thermostatische Einrichtung liegt Jedoch im Ermessen des Durchschnittsfachmannes
und wurde daher zur Vermeidung unnötiger Verkomplizierungen in der beispielhaft dargestellten Anlage nicht berücksichtigt.
Die Darstellung der Erfindung im Rahmen einer Kohlenstaub-Mahlanlage
ist lediglich als ein mögliches Beispiel für deren Ausführung aufzufassen. Wie bereits gesagt, ist die Erfindung
außer in Mahlanlagen für Kohle beispielsweise auch in Getreidemühlen und anderen Mahlanlagen für brennbares Gut anwendbar.
Darüber hinaus ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Mahlanlagen
beschränkt, sondern grundsätzlich in allen brand- und/ oder explosionsgefährdeten Anlagensystemen anwendbar, beispielsweise
in Anlagen zum Sichten, Trocknen, Mahltrocknen, Sieben oder zur Durchführung anderer Prozesse.
Solche im Ermessen des Fachmannes liegenden Anwendungen und/ oder Ausgestaltungen gehören zur Erfindung, sofern sie einem
der geltenden Patentansprüche genügen.
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Claims (13)
- 28A598QK II Ü HPatentansprüche(ι* Verfahren zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystemes, insbesondere einer Mahlanlage, wobei die Zusammensetzung des im System befindlichen Gases bis zur Erreichung eines außerhalb der Zündgrenzen liegenden Inertisierungszustandes verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Betriebs- und/oder Produktionsphase der Anlage mindestens ein Teil des Gases unter Zuhilfenahme von Brennstoff verbrannt und die zur Verbrennung benötigte Brennluft aus der Anlage entnommen und Rauchgas an die Anlage abgegeben wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung so gesteuert wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Anlagensystem unterhalb einer gegenüber abgelagertem Gut Schleppkräfte hervorrufenden Geschwindigkeit gehalten wird.
- 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Gases zwischen 1 und 5 m/sec vorzugsweise zwischen 2 und 3 m/sec. gehalten wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zur Anlage mit der Verbrennung in der Weise geregelt wird, daß diese mit der Abstnahlleistung der Anlage bei einer vorherbestimmten Temperatur im Gleichgewicht steht.- 2 030017/0532ORIGINAL INSPECTEPH 78/74
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verbrennung eine Verbindung zwischen der Luftentnahmestelle und der Rauchgaseinführungsstelle unterbrochen wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas an einer möglichst tiefen Stelle des Anlagensystems eingeleitet wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas vor Einführung in die Anlage gekühlt wird.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung während der Betriebs- und/oder Produktions-Phase der Anlage unterbrochen wird.
- 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Brennersystem (31)3 dessen Luftansaugleitung (32) und Rauchgasleitung (33) gasdicht an die Anlage angeschlossen sind und den dazwischenliegenden Teil (38) der Anlage im By-pass überbrücken, wobei der überbrückte Teil (38) mit einem Absperrorgan (39) ausgestattet ist.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9S dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Luftansaugleitung (32) als auch in der Rauchgasleitung (33) je ein Absperrorgan (3^,35) angeordnet ist.- 3 ~ 030017/0532284598Q
- 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasleitung (33) in einem von Ablagerungen weitgehend freien Bereich der Anlage, beispielsweise an einem senkrechten Rohr (7) und vorzugsweise an einer tiefen Stelle desselben angeordnet ist.
- 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennersystem (31) bei einer Mahltrocknungsanlage mit Heißgaserzeuger (23) zusätzlich zu diesem angeordnet ist.
- 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Brennersystemes (31) und der abhängigen Absperrorgane (34, 35» 39) eine automatische überwachungseinrichtung (40, 4l, 44, 46) vorgesehen ist.030017/0 5 32
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