DE4328301C2 - Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Tunnelofen für den Brand von Keramik, insbesondere für Ziegel sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Tunnelofen für den Brand von Keramik, insbesondere für Ziegel sowie Anlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie
aus einem Tunnelofen für den Brand von Keramik, insbesondere
für Ziegel, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan
spruches 1 sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfah
rens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches
15.
Nach der DE 26 27 050 C2 ist ein Tunnelofen für das reduzie
rende Brennen von Vormauerziegeln bekannt, wobei heiße Abluft
aus der Kühlzone nahe der Brennzone entnommen und über einen
Wärmetauscher zurückgeführt wird. Diese Rückführung dient im
wesentlichen dazu, die der Brennzone zugeführte Heißluft zu
reduzieren. Um die Heißluft abzukühlen und abgekühlt zurückzu
leiten, ist dem Wärmetauscher ein Kühlmedium zuzuleiten. Das
normalerweise angewendete Gegenstrom-Wärmetauscher-Prinzip des
normalen Tunnelofens ist hier außer Wirkung gesetzt. Aus die
ser Druckschrift ist auch bereits ein Hinweis dafür zu entneh
men, daß Heißluft aus der Kühlzone zum Trockner abgezogen
wird. Bei diesem bekannten Brennverfahren wird ein spezieller
Vormauerziegel unter reduzierendem Brennen hergestellt. Die
Rückführung der Heißluft in einem Teilbereich der Kühlzone
dient lediglich dazu, die der Brennzone zuzuleitende Heißluft
menge zu reduzieren. Eine Energierückgewinnung ist für den
Fachmann nicht erkennbar angestrebt.
Aus der. EP 0 027 787 A (= US 4,351,633) ist es beim Kühlen von
Brammen bekannt, eine tunnelförmige Kühlkammer anzuwenden, bei
der an der Eintrittsseite Heißluft in einen Abluftkessel ge
leitet wird und über eine Turbine und einen elektrischen Gene
rator elektrische Energie erzeugt wird. Ein solcher Abluftkes
sel zur Gewinnung von Energie ist seit langer Zeit z. B. in der
Hüttentechnik bekannt. Eine Übertragung auf die Brenntechnik
von Keramik ist nicht erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Gewinnung von Energie aus einem Tunnelofen für den Brand von
Keramik zu schaffen, bei dem die Umwandlung der nach dem
Brennvorgang im Brenngut gespeicherten Wärmeenergie auch in
edle Energieformen, z. B. elektrische Energie, möglich ist.
Zudem soll erreicht werden, daß die Rückgewinnung eines Ener
gieanteils aus den über den Kamin abzuleitenden Rauchgasen
erfolgt. Außerdem soll es möglich werden, die zum Trocknen von
Keramik zu verwendende Trocknerluft in der Temperatur zu erhö
hen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 15.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß beim Brennen von Keramik
edlere Energie in Form von mechanischer oder elektrischer
Energie aus Wärme des Brennofens gewonnen wird. Diese wird für
die eigene Produktionsanlage genutzt oder an das öffentliche
Netz abgegeben.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die zum Kamin
geführten Rauchgase über einen Wärmetauscher geleitet und die
aufgeheizte Abluft des Wärmetauschers wird zur Kühlung des
Brenngutes in den Tunnelofen geführt. Hierdurch wird eine
optimale Energierückgewinnung erreicht, wobei Wärmeenergie mit
höherer Temperatur durch Wärmeenergie geringerer Temperatur,
aber gleichen Wärmeinhalts, kompensiert wird. Die in den Feue
rungsabgasen aus dem Tunnelofen enthaltene Wärmeenergie, wel
che bisher ungenutzt in die Atmosphäre abgeleitet wurde, wird
ausgenutzt. Somit tritt eine Einsparung an Primärenergie ein.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die aufge
heizte Abluft des Wärmetauschers, über den die Rauchgase ge
führt werden, der Kühlzone über eine Abzugsvorrichtung für die
Warmluft für die Trocknerei nachgeordnet zugeleitet. Hierdurch
wird erreicht, daß die zugeführte Warmluft nochmals entspre
chend dem Gegenstrom zur temperaturmäßig höher gelegenen Ab
zugsvorrichtung für die Trocknerluft geführt wird. Diese zu
geleitete Warmluft wird dadurch auf eine höhere Temperatur
gebracht, so daß der Trockenvorgang verbessert werden kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschema einer Keramikbrennanla
ge.
Die Keramikbrennanlage 1 verwendet vorzugsweise zum Brennen
von Ziegeln oder anderer Keramik einen Tunnelofen 2. Nahe dem
Eingang 3 desselben werden Rauchgase über eine angedeutete
Haube 4 mittels eines Ventilators 5 über die Leitung 6 abgezo
gen. Die Rauchgase werden über den Kamin 7 nach außen abgege
ben.
Die in Pfeilrichtung abgezogenen Rauchgase mit ca. 250°C werden
über eine Rauchgasreinigungsanlage 8 in vorgeschriebenem Maße
gereinigt. Hierdurch werden dem Rauchgas gasförmige und staub
förmige Luftschadstoffe entzogen. Beispielsweise findet hierfür
eine Rauchgasreinigungsanlage nach der DE 36 41 205 C Verwen
dung.
Einer solchen Reinigungsanlage ist ein Wärmetauscher 10 vorge
schaltet. Die durchströmenden Rauchgase werden auf eine Tempera
tur von ca. 100°C vermindert.
Die mit dem Brenngut, z. B. Ziegeln bestückten Wagen werden im
Tunnelofen 2 in der angegebenen Fahrtrichtung kontinuierlich
oder absatzweise, zeitmäßig gesteuert bewegt. Sie durchlaufen
die Brennzone 11 mit den dort angeordneten Brennern, z. B. Gas
brennern 12. Die Keramik, z. B. Ziegel werden dort einer Brenn
temperatur von ca. 950°-1100°C ausgesetzt.
Am Ende der Brennzone, nämlich der sog. Sturzkühlzone, wird zur
Teilkühlung eine bereits vorgewärmte Luft über eine Haube 13
zugeleitet.
Die Haube 13 ist an eine Leitung 14 angeschlossen, in die ein
Ventilator 15 eingeschaltet ist. Die Leitung 14 ist an den Aus
gang 16 des Wärmetauschers 10 angeschlossen, dessen Eingang 9
über einen Ventilator 17 Raumluft mit etwa Raumtemperatur, ca.
30°C zufördert.
Die über die Haube 13 mit ca. 150°C zugeleitete Kühlluft dient
zum Teilkühlen der aus der Brennzone austretenden Keramik.
Nahe der Brennzone 11 und der Haube 13 ist eine weitere Haube 18
für heiße Abluft von ca. 800°C angeordnet. Die Haube 18 ist mit
einer Leitung 19 verbunden, welche die heiße Abluft in der ange
gebenen Pfeilrichtung einem Abhitzekessel 20 zuleitet. Die auf
eine Temperatur von ca. 150°C verminderte Abluft des Abhitze
kessels 20 wird über einen Ventilator 21 und die Leitung 22 zur
Verzweigungsstelle 23 geleitet, an der die Zumischung zur Abluft
des Wärmetauschers 10 erfolgt.
Eine Teilenergiemenge, welche dem Brennofen 2 über die Haube 18
entzogen wird, wird somit wieder über die Haube 13 in den Brenn
ofen 2 zurückgeführt.
Nahe dem Ausgang 25 des Brennofens 2 ist eine Haube 26 im Brenn
ofen 2 angeordnet, über die mittels eines Ventilators 27 und der
Leitung 28 Kühlluft von der Verzweigungsstelle 29 der Leitung 14
zugeleitet wird. Diese zugeleitete Kühlluft besitzt ca. 150°C.
Außerdem ist nahe dem Ausgang 25 des Brennofens 2 ein Zutritt 50
für kalte Kühlluft, wie üblich vorhanden.
Der Heißdampfausgang 30 des Abhitzekessels 20 liefert Heißdampf
von ca. 380°C/45 bar und führt diese über die Leitung 31 einer
thermodynamischen Arbeitsmaschine, vorzugsweise einer Turbine 32
zu, die mit einem Generator 33 gekoppelt ist. Die über die elek
trischen Leitungen 34 abgegebene elektrische Energie kann zum
Betrieb elektrischer Geräte der Produktionsanlage verwendet oder
an das öffentliche Netz abgegeben werden.
Der aus der thermodynamischen Arbeitsmaschine, z. B. der Turbine
32 austretende Abdampf besitzt ca. 180°C/6 bar. Dieser Abdampf
wird über eine Leitung 35 einem Wärmetauscher 36 zugeleitet. Es
kann bei Bedarf eine Abdampfteilmenge zur Erzeugung von Ge
brauchswärme oder für andere Wärmeverbraucher abgegeben werden.
Diesem Wärmetauscher 36 wird Raumluft von ca. 30°C über einen
Ventilator 37 und die Leitung 38 zugeleitet. Die heiße Abluft,
welche am Ausgang des Wärmetauschers 36 austritt, besitzt ca.
150°C. Sie wird über die Leitung 39 an eine nicht näher darge
stellte Trocknerei, dem Brennofen 2 oder zur Raumheizung der
Produktionsanlage abgegeben.
Das Kondensat des Wärmetauschers 36 wird mit ca. 104°C über die
Leitung 40 an einen Speisewasserbehälter 41 mit Entgaser abgege
ben. Der an eine Speisewasseraufbereitungsanlage 48 mit Rohwas
serpumpe 49 angeschlossene Speisewasserbehälter 41 gibt über
eine Leitung 42 und eine Pumpe 43 Wasser zurück an den Abhitze
kessel 20.
In der Kühlzone 45 der Brennanlage 2 ist zwischen den Hauben 18
und 26 eine Absaugvorrichtung 46 angeordnet, über welche Warm
luft in der angegebenen Pfeilrichtung über die Leitung 47 zur
Verzweigungsstelle 48 mit der Leitung 39 geführt wird.
Bei einer beispielsweisen Brennanlage für Ziegel werden über die
Haube 18 dem Tunnelofen 2 ca. 8700 KW entnommen. Aus dem Abdampf
der thermodynamischen Arbeitsmaschine, z. B. Turbine 32 werden
über den Wärmetauscher 36 ca. 5000 KW bei einer Temperatur von
150°C zurückgewonnen. Diese werden über die Leitung 39 an die
Trocknerei oder andere Verbraucher abgegeben. Die Differenz von
ca. 3700 KW werden unter Berücksichtigung des thermodynamischen
Wirkungsgrades über den thermodynamische Arbeitsmaschine 32 in
in ein mechanisches Drehmoment umgesetzt.
Über den Wärmetauscher 10 werden aus den Rauchgasen 7600 KW bei
einer Temperatur von ca. 150°C entnommen und durch die Hauben 13
und 26 an den Brennofen 2 zurückgeführt.
Die Gewinnung elektrischer Energie über den Turbogenerator 32,
33 erfolgt damit bei einem weitgehendst kompensierten Energie
haushalt.
Claims (24)
1. Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Tunnel
ofen für den Brand von Keramik, insbesondere für Zie
gel,
bei dem die Rauchgase im Gegenstrom zur Bewegung des Brenngutes nahe dem Brennofeneingang zum Kamin abgege ben werden und
bei dem heiße Abluft aus der Kühlzone, nahe der Brenn zone des Brennofens entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abluft aus der Kühlzone zur Erzeugung von Heiß dampf einem Abhitzekessel (20) zugeführt und
der erzeugte Heißdampf einer thermodynamischen Ar beitsmaschine (32) zugeleitet wird.
bei dem die Rauchgase im Gegenstrom zur Bewegung des Brenngutes nahe dem Brennofeneingang zum Kamin abgege ben werden und
bei dem heiße Abluft aus der Kühlzone, nahe der Brenn zone des Brennofens entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abluft aus der Kühlzone zur Erzeugung von Heiß dampf einem Abhitzekessel (20) zugeführt und
der erzeugte Heißdampf einer thermodynamischen Ar beitsmaschine (32) zugeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß
die thermodynamische Arbeitsmaschine (32) einen elek
trischen Generator (33) antreibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die thermodynamische Arbeitsmaschine (32) Arbeitsgerä
te oder Maschinen antreibt.
4. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zum Kamin (7) geführten Rauchga
se über einen Wärmetauscher (10) geleitet und die Ab
luft desselben zur Teilkühlung des Brenngutes in den
Brennofen (2) geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abluft des Wärmetauschers (10) für Rauchgase in
die Sturzkühlzone des Brennofens (2) und/oder nahe dem
Ausgangsende der Kühlzone (45) zugeleitet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rauchgase nach dem Wärmetauscher
(10) durch eine Rauchgasreinigungsanlage (8) geleitet
werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die der Kühlzone (45) zugeleitete
erwärmte Abluft des Wärmetauschers (10) für die Rauch
gase im wesentlichen so bemessen wird, daß die abgezo
gene Energie ersetzt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abluft des Abhitzekessels (20) der
Abluft des Wärmetauschers (10) für das Rauchgas zuge
mischt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abdampf der thermodynamischen Arbeitsmaschine (32)
einem Kondensator (36) zugeleitet wird, dessen Konden
sat einem Speisewasserbehälter (41) zugeführt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die warme Abluft des Kondensators
(36) zum Trockner für die Keramik, dem Brennofen (2)
oder einer Raumheizung geführt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Wasser aus dem Speisewasserbehälter
(41) mittels einer Pumpe (43) in den Abhitzekessel
(20) zurückgeleitet wird.
12. Verfahren nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abdampf der thermischen Arbeitsmaschine (32)
einem Wärmeverbraucher zugeführt wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Brennofen (2) nahe des Ofenausgangs
(25) Warmluft entnommen und zur Trocknerei geführt
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entnahme der Warmluft für die Trocknerei zwi
schen der Zuleitung der Warmluft vom Wärmetauscher
(10) und dem Ende der Brennzone (2) erfolgt.
15. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-14, mit einem Brennofen für
Keramik, mit einer Ausleitung der Rauchgase zum Kamin
nahe dem Eingang des Brennofens und einer Abzugsvor
richtung für Abluft aus der Kühlzone, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abzugsvorrichtung (18) für Abluft
aus der Kühlzone (45) über eine Leitung (19) mit einem
Abhitzekessel (20) verbunden ist und
daß der Abhitzekessel (20) über eine Leitung (31) mit einer thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) verbunden ist.
daß der Abhitzekessel (20) über eine Leitung (31) mit einer thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) verbunden ist.
16. Anlage insbesondere nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Ableitung (6) für die Rauchgase
ein Wärmetauscher (10) eingeschaltet ist, dessen Ein
gang (9) an die Raumluft angeschlossen und dessen Aus
gang (16) an die Kühlzone (45) der Brennanlage (2)
angeschlossen ist.
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang (16) des Wärmetauschers (10) für die
Rauchgase an eine Abgabevorrichtung (13) in der Sturz
kühlzone und/oder nahe dem Ausgang der Brennanlage (2)
angeschlossen ist.
18. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang des Abhitzekessels (20) über eine Leitung
(22) mit dem Ausgang des Wärmetauschers (10) für die
Rauchgase verbunden ist.
19. Anlage nach Anspruch 15 mit einer Ableitungsvorrich
tung für warme Abluft für die Trocknerei aus der Kühl
zone, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der
thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) über eine Lei
tung (35) mit einem Kondensator (36) verbunden ist,
dessen Kondensatableitung (40) an einen Speisewasser
behälter (41) angeschlossen ist.
20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Eingang des Kondensators (36) an die Raumluft an
geschlossen und der Ausgang über die Leitung (39) mit
der Trocknerei, dem Brennofen (2) oder einem sonstigen
Wärmeverbraucher verbunden ist.
21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 15-20,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Rauchgasleitung (6)
nachgeordnet dem Wärmetauscher (10) für die Rauchgase
eine Rauchgasreinigungsanlage (8) eingeschaltet ist.
22. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Speisewasserbehälter (41) über eine Pumpe (43) mit
dem Abhitzekessel (20) verbunden ist.
23. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abdampfausgang der thermodynamischen Arbeitsma
schine (32) an einen Wärmeverbraucher angeschlossen
ist.
24. Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet daß die
Absaugvorrichtung (46) für die der Trocknerei zuzufüh
rende Warmluft in der Kühlzone (45) zwischen einer
Haube (26) in der Kühlzone für die Abluft vom Wärme
tauscher (10) in die Rauchgasleitung (6) und dem Ende
der Brennzone (2) angeordnet ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934328301 DE4328301C2 (de) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem Tunnelofen für den Brand von Keramik, insbesondere für Ziegel sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
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ID=6495802
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