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

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.

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.

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.