DE4328301A1 - Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem keramischen Brennofen für den Brand von Keramik, insbesondere Tunnelofen für Ziegel sowie Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem keramischen Brennofen für Keramik, insbesondere Tun­ nelofen für Ziegel, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa­ tentanspruchs 1 sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Ver­ fahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 10.

Bei einem Tunnelofen für das Brennen von Ziegeln ist es bekannt, heiße Abluft aus der Kühlzone nahe der Brennzone zu entnehmen und der Trocknerei der Anlage zuzuführen. Eine Rückgewinnung von edler Energie, nämlich elektrischer Energie ist nicht vorgese­ hen.

In Hüttenwerken, Arbeitsmaschinen oder dgl. ist es bekannt, aus Abgasen mit hoher Temperatur Energie zurückzugewinnen. Unter an­ derem wird hierbei auch über bekannte Abhitzekessel und Turboge­ neratoren elektrische Energie gewonnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ge­ winnung von Energie aus einem Brennofen für Keramik zu schaffen, bei dem die Umwandlung der nach dem Brennvorgang im Brenngut noch gespeicherten Wärmeenergie des Brennofens in edle Energie­ formen, z. B. auch elektrische Energie, möglich ist. Außerdem soll erreicht werden, daß die Umwandlung unter Rückgewinnung eines Energieanteils aus den Rauchgasen erfolgt.

Die Erfindung löst die Hauptaufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 14.

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 eige­ ne Produktionsanlage benutzt oder an das öffentliche Netz abge­ geben.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die zum Kamin ge­ führten Rauchgase über einen Wärmetauscher geleitet und die auf­ geheizte Abluft des Wärmetauschers wird zur Kühlung des Brenngu­ tes in den Brennofen zugeführt. Hierbei wird die Energieumwand­ lung dadurch erreicht, daß Wärmeenergie mit höherer Temperatur durch Wärmeenergie geringerer Temperatur aber gleichen Wärmein­ halts kompensiert wird. Die in den Feuerungsabgasen aus dem Tun­ nelofen enthaltene Wärmeenergie, welche bisher ungenutzt in die Atmosphäre abgeleitet wurde, wird ausgenutzt. Somit tritt eine Einsparung an Primärenergie ein.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind darauf gerichtet, daß Energieanteile aus der Gewinnung der elektrischen Energie, aber auch aus der Kühlzone des Brennofens in die Trocknerei gegeben werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschema einer Keramikbrennanlage.

Die Keramikbrennanlage 1 verwendet vorzugsweise zum Brennen von Ziegeln oder anderer Keramik einen Tunnelofen 2. Nahe dem Ein­ gang 3 desselben werden Rauchgase über eine angedeutete Haube 4 mittels eines Ventilators 5 über die Leitung 6 abgezogen. Die Rauchgase werden über den Kamin 7 nach außen abgegeben.

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-PS 36 41 205 Verwen­ dung.

Einer solchen Reinigungsanlage ist ein Wärmetauscher 10 vorge­ schaltet. Die durchströmenden Rauchgase werden aufeine 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 (22)

1. Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem keramischen Brennofen für den Brand von Keramik, insbesondere Tunnelofen für Ziegel,
bei dem heiße Abluft aus der Kühlzone, nahe der Brennzone des Brennofens entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abluft aus der Kühlzone zur Erzeugung von Heißdampf einem Abhitzekessel (20) zugeführt und
der erzeugte Heißdampf einer thermodynamischen Arbeitsma­ schine (32) zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die thermodynamische Arbeitsmaschine (32) einen elektrischen Generator (33) antreibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermodynamische Arbeitsmaschine (32) Arbeitsgeräte oder Maschinen antreibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kamin (7) geführten Rauchgase über einen Wärmetauscher (10) geleitet und die Abluft 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 Sturz­ kühlzone des Brennofens (2) und/oder nahe dem Ausgangsende der Kühlzone (45) zugeleitet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ableitung der Rauchgase nach dem Wärmetauscher (10) eine Rauchgasreinigungsanlage (8) eingeschaltet wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die der Kühlzone (45) zugeleitete erwärmte Abluft des Wärmetauschers (10) für die Rauchgase im wesentlichen die abgezogene Energie ersetzt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft des Abhitzekessels (20) der Abluft des Wärme­ tauschers (10) für das Rauchgas zugemischt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdampf der thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) einem Kondensator (36) zugeleitet wird, dessen Kondensat einem Speisewasserbehälter (41) zugeführt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, 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 gekennzeichnet, 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 Wär­ meverbraucher zugeführt wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Brennofen (2) nahe des Ofenausgangs (25) Warm­ luft entnommen und zur Trocknerei geführt wird.

14. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder meh­ reren der Ansprüche 1-13, mit einem Brennofen für Keramik, einer Abzugsvorrichtung für Abluft aus der Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtung (18) für Abluft aus der Kühlzone (45) über eine Leitung (19) mit einem Ab­ hitzekessel (20) verbunden ist und daß der Abhitzekessel (20) über eine Leitung (31) mit einer thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) verbunden ist.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ableitung (6) für die Rauchgase eine Wärmetauscher (10) ein­ geschaltet ist, dessen Eingang (9) an die Raumluft ange­ schlossen und dessen Ausgang (16) an die Kühlzone (45) der Brennanlage (2) angeschlossen ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (16) des Wärmetauschers (10) für die Rauchgase an eine Abgabevorrichtung (13) in der Sturzkühlzone und/oder nahe dem Ausgang der Brennanlage (2) angeschlossen ist.

17. Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Abhitzekessels (20) über eine Leitung (22) mit dem Ausgang des Wärmetauschers (10) für die Rauchgase verbunden ist.

18. Anlage nach Anspruch 14 mit einer Ableitungsvorrichtung für warme Abluft für die Trocknerei aus der Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der thermodynamischen Ar­ beitsmaschine (32) über eine Leitung (35) mit einem Konden­ sator (36) verbunden ist, dessen Kondensatableitung (40) an einen Speisewasserbehälter (41) angeschlossen ist.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Kondensators (36) an die Raumluft angeschlossen und der Ausgang über die Leitung (39) mit der Trocknerei, dem Brennofen (2) oder einem sonstigen Wärmeverbraucher ver­ bunden ist.

20. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14-19, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Rauchgasleitung (6) nach­ geordnet dem Wärmetauscher (10) für die Rauchgase eine Rauchgasreinigungsanlage (8) eingeschaltet ist.

21. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserbehälter (41) über eine Pumpe (43) mit dem Ab­ hitzkessel (20) verbunden ist.

22. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ dampfausgang der thermodynamischen Arbeitsmaschine (32) an einen Wärmeverbraucher angeschlossen ist.