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Zum Betrieb mit Inertgas ausgebildete An-
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lage, insbesondere Mahltrocknungsanlage Die Erfindung betrifft eine
zum Betrieb mit Inertgas ausgebildete Anlage, insbesondere Mahltrocknungsanlage,
deren Gasdurchtrittsstellen mit Inertgas enthaltenden Kammern umschlossen sind.
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Mahltrocknungsanlagen der genannten Kategorie werden beispielsweise
zur Herstellung von Kohlenstaub oder anderem brand- und verpuffungsgefährdetem Gut
verwendet.
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Aus Gründen des Umweltschutzes sowie der Sicherheit und des Betriebsablaufes
ergibt sich dabei die Notwendigkeit, solche Anlagen in der Weise zu betreiben, daß
an keiner Stelle staubbeladenes Gas aus dem Anlagensystem nach außen in die Umgebungsluft
gelangen kann. Aus diesem Grunde sind derartige Anlagen so konzipiert, daß im größten
Teil des Änlagensystems Unterdruck herrscht. Dies hat jedoch die nachteilige Folge,
daß an funktionsbedingt undichten Stellen der Anlage Umgebungsluft von außen als
sogenannte Falschluft in die Anlage eintritt und den Sauerstoffgehalt des Gases
im System anreichert. Solche funktionsbedingt undichten Stell-en sind im wesentlichen
übergänge zwischen bewegten und stillstehenden Anlagenteilen, beispielsweise der
Mühlen- Ein- und Auslauf, ferner Durchtritte von Betätigungsorganen sowie Ein- oder
Austrittsstellen für Material.
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Bei der Mahltrocknung von brand- und verpuffungsgefährdetem Gut in
einem gasförmigen, sauerstoffhaltigen Trägermedium besteht die Gefahr von Entzündungen,
welche zu Bränden oder Verpuffungen im Anlagensystem bzw. im nachgeschalteten Filter
führen können.
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Hiergegen wird die Anlage zur Sicherheit durch Ausbildung und
Aufrechterhaltung
einer Inertgasatmosphäre geschützt.
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Der vorerwähnte, nicht vollständig vermeidbare Einfall von Umgebungsluft
erhöht jedoch das Risiko einer Entzündung des brennbaren Anlageninhaltes sowohl
während des Betriebes als auch im Stillstand. Deshalb wurde auch schon von der Maßnahme
Gebrauch gemacht, Anlagen der genannten Kategorie an Gasdurchtrittsstellen mit Inertgas
enthaltenden Kammern zu umkleiden, um auf diese Weise den unerwünschten Einfall
sauerstoffhaltiger Umluft zu verhindern.
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Dabei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, solche Kammern stets in
ausreichendem und ausgewogenem Maße mit Inertgas zu versorgen.
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Denn die einer Kammer zugeführte Gasmenge muß möglichst weitgehend
der pro Zeiteinheit von der Anlage daraus abgesaugten Gasmenge entsprechen, weil
ein Unterangebot zum Einziehen von Frischluft, und ein Überangebot zum Austritt
von Inertgas in die Umgebung der Anlage und damit zu einer Gefährdung des Anlagenpersonals
führen würde.
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Ferner muß das Inertgas hinsichtlich seiner Beschaffenheit und Qualität,
beispielsweise hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung, sowie auf Temperatur,
Feuchtigkeitsgehalt, Reinheit etc. überprüft werden. Bei dem Bezug von Inertgas
aus einer Feuerung wurden hierin bisher große Schwierigkeiten vermutet.
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Um den. Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, wurde daher in der
Praxis die Versorgung solcherGasdurchtrittsstellen einer Anlage umgebenden, Inertgastenthaltenden
Kammern üblicherweise durch technische Gase von definiertem Qualitätsstandard sichergestellt,
beispielsweise durch Stickstoff oder Kohlendioxyd.
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Dabei erfolgte die Versorgung aus einer Vorratsbatterie von Druckgasflaschen
oder aus einer Tankanlage für technisches Gas.
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Solche Flaschenbatterien oder Tankanlagen sind jedoch vrom Standpunkt
der Investition und der Wartung äußerst aufwendig.
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Darüber hinaus verursacht die Verwendung technischer Gase außer beträchtlichen
Betriebskosten ein Nachschubproblem, welches - Je nach Standort der Anlage - als
erheblicher Nachteil empfunden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die Uberwindung der genannten Schwierigkeiten,
und insbesondere die Erfüllung der Qualitäts-Anforderungen sowie maximale Betriebssicherheit
mit einem Minimum von Aufwand.
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Die Lösung der Aufgabe besteht in einem vorzugsweise im Bereich der
Anlage angeordneten, mit den Kammern in Verbindung stehenden Versorgungs- und Verteilungssystem
für Inertgas, welches an eine Inertgas erzeugende Feuerung angeschlossen ist.
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Mit der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: a) die Investitions-
und Betriebskosten der Versorgungseinrichtung für die Versorgung der Kammern mit
Inertgas werden signifikant verringert, b) die Versorgung sowohl des Anlagensystemes
der Mahltrocknungsanlage als auch der Kammern kann aus ein- und derselben Inertgasquelle
erfolgen, c) das Bevorratungs- und Transportproblem für technisches Gas sowie die
entsprechenden Kosten entfallen, d) die Einrichtung kann bei bestehenden Anlagen
ohne Schwierigkeit nachträglich eingebaut werden.
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Dabei ist vorgesehen, daß das Versorgungs- und Verteilungssystem einen
Sammelraum aufweist, der durch eine Leitung mit einem darin angeordneten Fördergebläse
und/oder einem Regel-und Verschlußorgan an das Abgas system einer Feuerung angeschlossen
ist, und welcher durch Leitungen mit den Kammern verbunden ist, wobei in jeder dieser
Leitungen ein der jeweiligenKammer zugeordnetes Regelorgan angeordnet ist.
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Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile: e) die ständige Bereitschaft
der Inertgas-Schutzeinrichtung ist gewährleistet, f) die Inertgas-Versorgungseinrichtung
ist unkompliziert und benötigt nur sehr geringe Bedienung und Wartung.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Versorgungssystem
und/oder die Kammer mit einer Regeleinrichtung zur Aufrechterhaltung eines mindestens
annähernd konstanten Druckes ausgestattet ist.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht
ein Kontrollorgan für den Druck des Gases vor, welches mittels einer Steuerleitung
druckproportionale Regelimpulse auf das Regel- und Verschlußorgan überträgt. Weiter
ist vorgesehen, daß das Kontrollorgan durch eine Steuerleitung mit dem Fördergebläse
in Verbindung steht und druckproportionale Regelimpulse zur Regelung der Leistung
und des Förderdruckes auf dieses überträgt.
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Auf diese Weise wird unabhängig von Druckschwankungen oder Zustands-
und Leistungsänderungen der Feuerung eine Versorgung
mit Inertgas
unter konstantem Druck im Sammelraum gewährleistet, wobei mit den einer jeden Kammer
zugeordneten Regelorganen eine individuelle, auf die laufende Entnahme aus der einzelnen
Kammer abgestimmte Mengenregelung vorgenommen werden kann.
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Weiter ist vorgesehen, daß das Versorgungssystem eine Einrichtung
zur Überwachung des Inertisierungszustandes des Gases aufweist, welches folgende
Funktionselemente umfaßt.
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- ein Kontrollorgan zur Feststellung des Ist-Wertes des Inertisierungszustandes,
- eine Eingabeeinheit zur Einstellung eines Soll-Wertes für den Inertisierungszustand,
- eine Logik- und Steuereinheit zum Soll/Ist-Wertvergleich und zur Erzeugung zustandsproportionaler
Regelimpulse, - einen mit einer Ansaugleitung sowie mit einer Rauchgasleitung gasdicht
an die Anlage angeschlossenen Hilfsbrenner, - ein Verschlußorgan in der Ansaugleitung
des Hilfsbrenners, - Steuerleitungen zur Übertragung von Steuerimpulsen und zur
Verbindung der Logik- und Steuereinheit mit dem Verschlußorgan der Brenner-Ansaugleitung,
mit dem Brenner, mit dem Regel- und Verschlußorgan der Inertgas-Zuführungsleitung
sowie mit dem Fördergebläse.
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Weiter sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung eine Einrichtung
zur Konditionierung des Gases, vorzugsweise zum Abscheiden von Feuchtigkeit und/oder
Staub vor.
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Und schließlich kann mit der Erfindung zusätzlich die Maßnahme getroffen
sein, daß an das Versorgungs- und Verteilungssystem außer den Kammern weitere, mit
Inertgas zu versorgende Anlagenteile wie Rohrleitungen, Bunker etc. angeschlossen
sind.
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Dies betrifft vorzugsweise solche Anlagenteile, die obwohl zum Anlagensystem
gehörend, nicht von dem in der Anlage zirkulierenden oder befindlichen Inertgas
erreicht werden0 Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines AusfUhrungsbeispieles
in der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt das Blockschaltbild einer Luftstrom-Mahltrocknungsanlage.
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Aus einem Kohle-Vorratsbunker 1 wird Rohkohle über das gravimetrisch
dosierende Zuteilorgan 2, eine Bandwaage, in den als Doppel-Pendelklappenschleuse
3 ausgestalteten Einlauf der Rohrmühle 4 aufgegeben. In die Rohrmühle 4 mündet,
wie durch den Pfeil 5 angedeutet, das Anschlußrohr einer Heißgasqueile, welche das
Anlagensystem mit heißem Trocknungsgas, gleichzeitig als Inertgas wirkend, versorgt.
An der Stelle 6 trifft der drehhend in der Lageranordnung 7 gelagerte Mühlenhals
mit eine; ortsfesten Gegenstück der Aufgabeeinrichtung und des Heißgasrohres zusammen
und bildet eine metallisch gleitende Dichtstelle von beträchtlichem Durchmesser.
Das gleiche ist auf der Gegenseite an der Dichtstelle 8 der Fall, wo ebenfalls der
drehend gelagerte Hals des Mühlenauslaufes mit einem ortsfesten Teil der Leitung
9 zusammentrifft und eine gleitende Dichtung bildet, welche mindestens teilweise
gasdurchlässig ist, insbesondere weil an diesen beiden Stellen 6 und 8 Unterdrücke
in der Größenordnung zwischen 100 und 250 mm Wassersäule herrschen. Das Rohr 9 mündet
in den Sichter 10. Dieser ist in seinem Kopf mit einem beweglich einstellbaren Leitapparat
11, 12 ausgestattet, dessen motorisch bewegte Einstellorgane 11, 12 durch den Kopf
des Sichters herausgeführt sind0 Die Durchtrittsstellen
dieser
Einstellorgane 11 , o bilden ebenfalls Gasdurchtrittsstellen, insbesondere da an
diesen Stellen ein Unterdruck in der Größenordnung von 400 bis 450 mm Wassersäule
herrscht.
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Eine weitere Gasdurchtrittsstelle befindet sich im Bereich der Einmündung
der Hebeluftleitung 21 in das Rohrknie 9', und weitere Gasdurchtrittsstellen befinden
sich - je nach Ausgestaltung der Anlage - beispielsweise an den Materialeintrittsstellen
2' und 23' sowie an der Gutaustrittsstelle 15.
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Aus dem Sichter 10 führt die Fertiggutleitung 13 in den Abscheider
14, welcher Fertiggut durch die Zellenradschleuse 15 aus der Anlage austrägt. Diese
Zellenradschleuse 15 bildet, obwohl verhältnismäßig dicht, wegen des hohen Unterdruckes
ebenfalls eine Gasdurchtrittsstelle0 Reingas wird aus dem Abscheider 14 mit der
Leitung 16 zur Saugseite 17 des Exhaustors 18 geführt. An dieser Stelle herrscht
der höchste Unterdruck im Anlagensystem mit ca. 550 bis 600 mm Wassersäule. Durch
die Leitung 19, welche sich in die beiden Leitungsarme 20 und 21 gabelt, wird ein
Teil des aus dem System abgezogenen Gases wieder in dasselbe rezirkuliert. Ein Rest
des Gases wird mit der Abgasleitung 56 aus der Anlage abgeführt.
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Am Fuß des Sichters 10 befindet sich ein Grießaustritt 22, welcher
mit einer Doppel-Pendelschleuse ausgestattet ist. Der Grießaustritt 22 mündet in
die Transportschnecke 23, welche die Grieße in die Mühlenaufgabe 3 rezirkuliert.
Auch der Durchtritt der Betätigungsorgane der Doppel-Pendelschleuse ist eine mögliche
Gasdurchtrittsstelle der mit Unterdruck arbeitenden Luftstrom-Mahltrocknungsanlage.
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An den Gasdurchtrittsstellen ist die Mahltrocknungsanlage mit Kammern
30, 31, 32, 33, 34, 35 und 36 ummantelt. Die Kammern werden durch Inertgasleitungen
41, 43, 44, 44', 47, 48, 49, 50, 51 aus dem Sammelraum 40 mit Inertgas von konstantem
Druck versorgt. In den Inertgasleitungen sind, jeder Kammer 30 bis 36 zugeordnet,
individuell einstellbare Regelorgane 42, 45, 46, 52,
53, 54, 55
angeordnet. Diese werden so eingestellt, daß in jeder Kammer 30 bis 36 ein annähernd
gleichbleibender geringer Überdruck von ca. 2 mm Wassersäule herrscht.
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Die Versorgung des Sammelraumes 40 mit Inertgas geschieht durch die
an das Abgassystem einer nicht näher dargestellten Feuerung 77 angeschlossene Versorgungsleitung
60 mit einem darin angeordneten Verschluß- und Regelorgan 61. Von diesem führt eine
Leitung 37 zu dem Gebläse 38, welches den Sammelraum 40 über die Anschlußleitung
37' mit inertem Feuerungs-Abgas versorgt.
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In der Leitung 37' befindet sich der Gaswächter 62, welcher die Gaszusammensetzung
und insbesondere den Sauerstoffgehalt des zugeführten Inertgases ständig kontrolliert
und einen zustandsproportionalen Steuerimpuls durch die Steuerleitung 70 der Logik-
und Regeleinheit 64 aufschaltet. Diese erhält ihrerseits aus der Eingabeeinheit
63 einen Soll-Wertimpuls und vergleicht den Soll- und Istwert miteinander0 Der Sammelraum
40 weist ferner den Druckwächter 65 auf, welcher mittels einer Steuerleitung 71
sowohl mit dem Regel- und Verschlußorgan 61 als auch mit dem Gebläse 38 in Wirkungsverbindung
steht. Die Einrichtung weist ferner einen Hilfsbrenner 66 aus, welcher saugseitig
mit der Leitung 68 an die Reingasleitung 16 des Abscheiders 74 angeschlossen ist
und Rauchgas durch die Rauchgasleitung 69 in den Sammelraum 40 einleitet. In der
Leitung 68 befindet sich ein Absperrorgan 67, welches bei Stillstand des Brenners
66 geschlossen ist.
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Die Funktion der beschriebenen Einrichtung nach der Erfindung ist
folgende: Während des ungestörten Normal-Betriebes wird mit der Anschlußleitung
60 aus dem Abgas system einer nicht näher dargestellten Feuerung 77
inertes
Gas durch das geöffnete Regel- und Verschlußorgan 61 durch das Gebläse 38 angesaugt
und mit der Leitung 37' über den Gaswächter 62 an den Sammelraum 40 abgegeben. Der
Druck in der Verteilerkammer wird von dem Druckwächter 65 gemessen und in druckproportionale
Signale umgewandelt, welche die Einstellung des Regel- und Verschlußorganes 61 in
dem Sinne beeinflussen, daß dieses Regelorgan bei Drucküberschreitung den Widerstand
in der Leitung vergrößert und bei Druckunterschreitung den Widerstand in der Leitung
verringert. Zusätzlich und/ oder gleichzeitig wird der Regelimpuls des Druckwächters
65 durch die Steuerleitung 71' auf das Gebläse 38 aufgeschaltet und bewirkt bei
steigendem Druck eine Verringerung der Drehzahl und bei sinkendem Druck eine Erhöhung
der Drehzahl und damit des Förderdruckes. Auf diese Weise wird das Druckniveau des
Inertgases in dem Sammelraum 40 ständig auf annähernd gleicher Höhe gehalten.
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Im Falle einer Änderung in der Einstellung der Feuerung, beispielsweise
im Falle von Teillastbetrieb oder bei Stillsetzung stellt der Gaswächter 62 beispielsweise
einen Anstieg des Sauerstoffgehaltes im entnommenen Inertgas fest. In diesem Falle
reagiert die Logik- und Steuereinheit, indem sie den IST-Wert mit dem SOLL-Wert
vergleicht und eine unzulässige Abweichung feststellt, und übermittelt durch die
Steuerleitung 72 an das Verschluß- und Regelorgan 61 einen Steuerimpuls, der dieses
schließt. Gleichzeitig. wird das Fördergebläse 38 mit einem entsprechenden Steuerimpuls
durch die Steuerleitung 72' stillgesetzt.
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Mit der Steuerleitung 73 wird das Verschlußorgan 67 geöffnet und gleichzeitig
der Hilfsbrenner 66 in Betrieb gesetzt. Dieser entnimmt durch die Leitung 68 an
der Stelle 68' Gas aus dem Anlagensystem,
vermischt dieses mit
zugeführtem Brennstoff und verbrennt das Gemisch zu einem sauerstoffarmen Inertgas,
welches mit der Rauchgasleitung 69 in den,Sammelraum 40 eingeleitet wird. Damit
ist die weitere Belieferung des Sammelraumes 40 und der Kammern 30 bis 36 mit Inertgas
sichergestellt.
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In dem Anlagenschema nicht dargestellt, jedoch dem Fachmann auch ohne
besondere Erläuterung geläufig, ist eine Einrichtung zur Konditionierung des eingeleiteten
Inertgases, beispielsweise eine Kühlvorrichtung, wie diese schematisch mit dem Wärmetauscher
74 angedeutet wurde mit einer Einrichtung 75 zum Ablassen niedergeschlagenen Kondensates.
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Solche und ähnliche Einrichtungen, beispielsweise Einrichtungen zum
Niederschlagen von Ruß- oder Staubpartikeln, sind jedoch dem Fachmann so weitgehend
vertraut, daß diese keiner detaillierten Erläuterung oder Darstellung bedürfen.
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Während des Betriebes der Anlage stellt sich an den verschiedenen
Betriebspunkten ein mehr oder minder hoher Unterdruck ein? beispielsweise in den
Grenzen zwischen ca. 100 bis 250 mm Wassersäule im Bereich der Rohrmühle bis zu
550 bis 600 mm Wassersäule am Saugstutzen 17 des Exhaustors 18.
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Entsprechend diesen Unterdrücken wird an den nicht absolut hermetisch
dichten, funktionell bedingten Gasdurchtrittsstellen, beispielsweise bei 6 und 8,
bei 9' ebenso wie bei 22, 15, 11 und 12 sowie bei 2' und 23' Gas -von. außerhalb
der Anlage in das Innere des Anlagensystemes eingesaugt. Da jedoch die genannten
Stellen mit den Inertgas enthaltenden Kammern 30, 31, 32, 33> 34, 35, 36 umschlossen
sind, tritt anstatt sauerstoffhaltiger Umgebungsluft nunmehr sauerstoffarmes Inertgas
an den Gasdurchtrittsstellen in die Anlage ein. Dadurch bleibt das im Innern der
Anlage zirkulierende Systemgas inert eine Gefährdung
der Anlage
ist mit einfachen Mitteln vermieden und ein Höchstmaß an betrieblicher Sicherheit
dadurch erreicht.
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cr Die Erfindung ist nicht ausschließlich auf das gezeigte Beispiel
beschränkt, diese ist insbesondere auch nicht nur in ihrer Anwendung auf eine Mahltrocknungsanlage
beschränkt, vielmehr kann die Erfindung in der vorliegenden oder in ähnlicher Form
auf alle zum Betrieb mit Inertgas ausgebildeten und mindestens teilweise mit Unterdruck
fahrenden Anlagen Anwendung finden.
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Darüber hinaus ist die rein konstruktive Ausgestaltung dem Belieben
und der Erfahrung des Fachmannes, insbesondere in Anpassung an die individuelle
Ausgestaltung einer Anlage, anheimgestellt. So ist beispielsweise auch eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung die Einbeziehung von Anlagenteilen, die nicht von dem im Anlagensystem
zirkulierenden oder befindlichen Inertgas erreicht werden, wie dies beispielsweise
auf den Feinkohlenstaub enthaltenden Bunker 76 zutrifft.
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Solche und andere, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen fallen
unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüchen genügen.