DE2845980B2

DE2845980B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystemes

Info

Publication number: DE2845980B2
Application number: DE2845980A
Authority: DE
Inventors: Jakob Dipl.-Ing. Ansen; Helmut 5000 Köln Duill; Heinz 4150 Krefeld Fasbender; Rupprecht Dipl.-Ing. 5000 Köln Graf
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-10-21
Filing date: 1978-10-21
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2845980A1; US4270466A; JPS5559842A; FR2439028A1; FR2439028B1; DK441279A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystems, insbesondere einer Mahlanlage, wobei die Zusammensetzung des im System befindlichen Gases bis zur Erreichung eines außerhalb der Zündgrenzen liegenden Inertisierungszustands 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 7 20 507; 7 48 140).
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 unterwünschter Weise so weit an, daß es bei Wiederinbetriebnahme der Anlage beispielsweise durch Aufwirbelung von Schwelnestern zu Verpuffungen und Bränden kommen

■to 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 Gasinhalt kann 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 Anlagensystems außerhalb der Betriebs- und/oder Produktionsphase, insbesondere zur Vorbereitung des Anfahrvorgangs 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

Die Aufgabe soll mit dem geringstmöglichen Aufwand an technischen Einrichtungen und Kosten lösbar, und mit Rücksicht auf Übersichtlichkeit, Funktionsbereitschaft und Wartung mit ι nkomplizierten 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 Brennluf* aus der Anlage entnommen und Rauchgas an die Anlage abgegeben wird.

Dabei sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Verbrennung so gssteuert 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 Anlagensystems werden keine fremdbezogenen Inertisierungsgase benötigt.

b) Das Verfahren ist kostensparend.

c) Die Inertisierung ist unabhängig von Abgasquellen, weiche nur in der Betriebsphase zur Verfügung stehen.

d) Die Standortbestimmung der Anlage ist u nabhängig von externen Inertgasquellen.

e) Das Anlagensystem kann außerhalb der Betriebs- und/oder Produktionsphase über längere Zeitr äume hinweg ohne nennenswerten Aufwand an Kosten und Betriebsstoffen im inertisierten Zustand gehalten werden.

0 Die Vorrichtung ist mit handelsüblichen Geräten ^j3

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 Temperatur 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 Luftentnahmestelle und der Rauchgaseinführungsstelle in unkomplizierter Weise verhindert.

Das Verfahren sieht weiter vor, daß das Rauchgas an einer möglichst tiefen Stelle des Anlagensystems eingeleitet wird.

Diese Maßnahem 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 sieht 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 sieht 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, wobei 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

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht ein geschlossenes Brennersystem vor, dessen Luftansaugleitung und Rauchgasleitung gasdicht an die Anlage angeschlossen sind und den dazwischenliegenden 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 Mahltrocknungsanlage mit Heißgaserzeuger zusätzlich zu 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 Sekundärluftbedarfs. Das Gebläse kann aber erst in Gang gesetzt werden, wenn sich die Anlage im Zustand der Inertisierung befindet. Daher ist der für die "roduktionsphase vorgesehene Heißgaserzeuger in aller Regel nicht geeignet, für die Inertisierung notwendiges sauerstoffarmes Gas außerhalb der Betriebs- und/oder Produktions-Phase zu liefern. Infolge-

dessen ist die Maßnahme, daß das 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 Brennersystems 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 Ausführungsbeispicics näher erläutert und dabei deren Funktion beschrieben.

Bei dem dargestellten Anlagensystem handelt es sich um eine Mahltrocknungsanlage, beispielsweise zur Herstellung von Kohlenstaub. Die Rohkohle wird aus dem Bunker 1 fiber ein dosierendes Austragsorgan 2 durch eine allseitig geschlossene Fördereinrichtung 3 zu dem Eintrag 4 der Mühle S gefördert Bei dem Förderorgan 3 kann es sich beispielsweise um einen Kratzförderer, eine Förderschnecke oder um ein geschlossenes Vibro-Förderrohr handeln. Das Eintragsorgan 4 der Mühle S 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 der Staubabscheiders 11 ist mit der Rohrleitung 15 an die Saugseite des Ventilators 16 angeschlossen, an 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 Feniggut 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 Hebehifüeitung 29 zum Krümmer 30, welcher den Mfihlenaustrag 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.

An die Hebehrftleitung 29 ist der mit der Erfindung vorgesehene zusätzliche Brenner 31 gasdicht angeschlossen, und zwar frischhiftseitig mit der AnschhiBleitung 32 and abgassatig mit der Leitung 33. In der Leitung 32 befindet sich das Absperrorgan 34, während die Lotung 33 mit dem Absperrorgan 35 ausgestattet ist Zwischen der Anschlußstelle 36 der Leitung 32 und der Anschlußstelle 37 der Rohrleitung 33 ist in dem damit überbrückten Rohrstück 38 der Hebehrftlertung 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 Rohrleitung 15, dem Ventilator 16 sowie den Leitungen 18, 22 und 24 sowie im

to Heißgaserzeuger 23 ein sauerstoffhaltiges Luft/Gasgemisch, wie dies weiter oben ausführlich beschrieben wurde und welches davon herrührt, daß während der Betriebsphase die entsprechenden Räume mit einem Gasgemisch aus Wasserdampf, gegebenenfalls flüchti-

!5 gen Bestandteilen der Kohle, Abgas des HeiBgaserzeugers 23 sowie Luft bei einer Betriebstemperatur dicht unterhalb 100° C gefüllt sind, dessen Volumen nach Stillsetzung und Abkühlen der Anlage durch Kondensation und Kontraktion erheblich reduziert und dabei

Vi durch Frischlufteinfall 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 Gaszusammensetzung im Inneren des Anlagensystems mit Hilfe der Sonde 41 überprüft, mit der er durch die Steuerieitung

jo 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

J5 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 Systemluft verbrennt diese mit zugeführtem Brennstoff 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 inertisie rendem 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 Inertisiening

« erreicht hat

Daraufhin erteilt der Gaswächter 40 über die Logik-Einheit 44 und das Schaltorgan 46 den Befehl zum Abstellen des Brenners 31 und zum Schließen der Verschhißorgane 34 und 35 sowie zum Offnen der

VerschluBklappe39.

Der elektronischen Überwachungseinrichtung 41,40, 43, 44, 45, 46, 47, kann mit der Erfindung auch ein TemperatuTüberwachungsorgan 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Inertisierung eines brennbares Gut enthaltenden Anlagensystems, insbesondere einer Mahlanlage, wobei die Zusammensetzung des im System befindlichen Gases bis zur Erreichung eines außerhalb der Zündgrenzen liegenden Inertisierungszustands 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 Abstrahlleistung der Anlage bei einer vorherbestimmten Temperatur im Gleichgewicht steht

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 1 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), dessen Luftansaugleitung (32) und Rauchgasleitung (33) gasdicht an die Anlage angeschlossen sind und den dazwischenliegenden Teil (38) der Anlage im Bypass überbrücken, wobei der überbrückte Teil (38) mit einem Absperrorgan (39) ausgestattet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Luftansaugleitung (32) als auch in der Rauchgasleitung (33) je ein Absperrorgan (34,35) angeordnet ist.

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 Heißgaser

zeuger (23) zusätzlich zu diesem angeordnet ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Brennersystems (31) und der abhängigen Absperrorgane (34,35,39) eine automatische Überwachungseinrichtung (40,41,44,46) vorgesehen ist