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Die
Erfindung betrifft eine Wälzmühle gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
ist bekannt, Wälzmühlen zur
Vermahlung unterschiedlichster Materialien einzusetzen. Die Wälzmühlen weisen
in konstruktiver und regelungstechnischer Hinsicht sowie in Bezug
auf den Energieverbrauch, das Umweltverhalten und die Gesamtwirtschaftlichkeit
erhebliche Vorteile auf.
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In
der Zementindustrie werden Wälzmühlen sowohl
zur Herstellung von Zementrohmehl als auch zur Klinkervermahlung
und Kohlevermahlung eingesetzt. Wenn Rohmaterialmahlanlagen im Verbund
mit Drehrohröfen
und einer Kalzinieranlage betrieben werden, können die Ofenabgase aus dem
Wärmetauscher
und Klinkerkühler-Prozess
zur Mahltrocknung und zum pneumatischen Transport des gemahlenen
Zementrohmaterials bzw. der Kohle genutzt werden.
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Die
Herstellung von Zement in einem Verbundsystem mit einer vertikalen
Luftstrom-Wälzmühle des
Loesche-Typs zur Mahltrocknung einer Rohmaterialmischung ist in
DE 198 36 323 C2 beschrieben.
Aus
DE AS 23 61 060 ist
neben einer Mahltrocknung von Rohmehl in einer Luftstrom-Wälzmühle eine
Kühlungsmahlung
von Zementklinker in einer einem Drehrohrofen nachgeschalteten Luftstrom-Wälzmühle bekannt.
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In
der Regel werden Zwei-, Drei- und Vier-Walzen-Mühlen, welche nach dem Modulsystem aufgebaut
sind, eingesetzt. Für
die Vermahlung von Schlacken und Mischzementen haben sich außerdem modifizierte
Wälzmühlen des
Loesche-Systems bewährt,
welche als 2 + 2 Walzen-Mühlen
oder 3 + 3 Walzen-Mühlen
bezeichnet werden. Bei diesen 2 + 2 bzw. 3 + 3 Walzen-Mühlen werden
Walzenpaare, bestehend jeweils aus einer Vor verdichtwalze, auch S-Walze
(Slave-roller) genannt, und einer Mahlwalze, auch M-Walze (Master-roller)
genannt, eingesetzt. Bei einer 3 + 3 Walzen-Mühle sind somit drei Mahlwalzen
und drei Vorverdichtwalzen angeordnet, wobei jeweils eine Vorverdichtwalze
einer Mahlwalze zugeordnet ist. Durch eine Präparierung und gezielte, gleichmäßige Mahlbettbildung
wird ein vibrationsarmer Mühlenbetrieb
erreicht, wodurch höhere
spezifische Mahlkräfte
möglich
sind, welche zu einer verbesserten Produktqualität führen (
EP 0 406 644 B1 ).
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Um
die erforderliche Betriebssicherheit eines Zementwerkes bei einem
kontinuierlichen Betrieb des Drehrohrofens durch eine entsprechende
Mühlenleistung
zu gewährleisten,
sind Sicherheitskonzepte bekannt.
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Nach
einem herkömmlichen
Sicherheitskonzept werden für
die Rohmehlverarbeitung bei großen Ofenleistungen
zwei parallele Wälzmühlen mit
einem Drehrohrofen kombiniert. Nachteilig sind hierbei unter anderem
die wesentlich höheren
Investitionskosten (ca. 20 bis 40 %) im Vergleich zur Kombination mit
einer Wälzmühle bzw.
einer Rohmaterialmahlanlage.
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Grundsätzlich lässt die
hohe Verfügbarkeit der
Wälzmühle in der
Zementindustrie die wirtschaftlichste Kombination von einem Drehrohrofen
mit einer Wälzmühle zu.
Bei Vier-Walzen-Mühlen
mit individuell in Schwinghebeln geführten Walzen nach dem Loesche-System
kann in Verbindung mit einem ausreichend hohen Volumenstrom, worunter
ein technisch notwendiger Gasvolumenstrom zu verstehen ist, ein
Zwei-Walzen-Notbetrieb
gefahren werden, bei dem ca. 55 bis 60 oder auch bis 65 % der Volllast-Produktrate erreicht
wird. Bei Zwei- oder Drei-Walzen-Mühlen ist der Stillstand der
Mahlanlagen zwangsläufig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Wälzmühle, insbesondere zur Zementherstellung
zu schaffen, welche ein wesentlich verbessertes Sicherheitssystem
ermöglicht
und mit einem relativ geringen Investitionsaufwand eine außerordentlich hohe
Betriebssicherheit, insbesondere der Zementwerke, gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
und in der Figurenbeschreibung enthalten.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, eine Wälzmühle zu schaffen,
welche derart modifiziert und ausgelegt werden kann, dass sie mit etwa
80 % der Volllast eine erforderliche Mühlen-Produktrate erreicht.
Unter "Auslegung" soll dabei verstanden
werden, dass die Wälzmühle durch
Aktivierung der installierten Leistungsreserven unter den Bedingungen
eines erhöhten
Gas-/Mahlgutverhältnisses
80 % ihrer projektierten Mahlkapazität bzw. des Normaldurchsatzes
erreicht. Grundsätzlich
wird für
die Auslegung der erforderlichen Mahlkapazität eine durchschnittliche Betriebszeit
von 20 h/d bei einer Mühle,
insbesondere für
die Rohmehlerzeugung angesetzt. Unter Verlängerung der Laufzeit der Mühlen auf
24 h/d kann eine 100 %ige Rohmehlkapazität erreicht werden.
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In
Bezug auf die Verwendung einer Wälzmühle, z.B.
zur Vermahlung einer Rohmaterial-Mischung,
bedeutet dies, dass die Zementrohmaterialanlage bzw. die Rohmehlmühle so ausgelegt
wird, dass sie mit etwa 80 % der Volllast in 24 Stunden den Betrieb
des Drehrohrofens gewährleistet,
das heißt, eine
100 % Rohmehlkapazität
erreicht.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Wälzmühle ist
ein Sicherheitssystem vorgesehen, welches eine ständige Verfügbarkeit
von wenigstens vier Mahlwalzen durch die Anordnung von fünf, sechs
oder mehr Mahlwalzen sichert, wobei vier Mahlwalzen etwa 80 % der
vollen Mühlenleistung
in einem Vier-Walzen-Betrieb erbringen.
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Bevorzugt
werden sechs Mahlwalzen angeordnet und etwa 80 % der vollen Mühlenleistung
in einem Vier-Walzen-Betrieb erreicht, so dass mahlwalzenseitig
eine Redundanz gewährleistet
ist, z.B. zur Erreichung der Aufrechterhaltung des Ofenbetriebs einer
Zementanlage im Verbundbetrieb eine 100 %ige Rohmehlkapazität bereitgestellt
werden kann.
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Zweckmäßigerweise
ist jede Mahlwalze aus einer Betriebsposition in eine Serviceposition
ausschwenkbar und das Mühlengehäuse derart
abgedichtet, dass bei ausgeschwenkten Mahlwalzen der Vier-Walzen-Betrieb
gewährleistet
ist.
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Vorteilhafterweise
werden die insbesondere sechs Mahlwalzen nach dem an sich bekannten
Modulsystem angeordnet. Dieses Modulsystem sieht vor, dass jeweils
ein Ständer
und ein Schwinghebel zur Führung
einer Mahlwalze sowie ein hydropneumatisches Federungssystem für ein Mahlwalzenpaar angeordnet
sind, so dass bei sechs Mahlwalzen eine 3 × 2 Walzenmühle ausgebildet ist.
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Dadurch
besteht die vorteilhafte Möglichkeit, dass
die Wälzmühle bei
Betriebsstörungen
oder Beschädigungen
der Mahlwalzen, Schwinghebel oder Federungssysteme nach einem kurzen
Anhalten und Ausschwenken eines Mahlwalzenpaares mit vier Mahlwalzen
Weiterbetrieben werden kann, so dass 80 % der vollen Mühlenleistung
erreicht werden können.
Während
dieser Zeit können
die ausgeschwenkten Mahlwalzen repariert bzw. ersetzt werden.
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Die
erfindungsgemäße Wälzmühle gewährleistet
ständig
eine volle Leistung nachgeschalteter Vorrichtungen, beispielsweise
eines Drehrohrofens, durch eine entsprechende Leistung der Wälzmühle.
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Im
Vergleich zu den bisherigen Sicherheitskonzepten ist das erfindungsgemäße Wälzmühlen-Sicherheitssystem
außerordentlich
wirtschaftlich und sicher. Die signifikante Wirtschaftlichkeit zeigt sich
insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Wälzmühle in einer
Zementanlage, welche im Verbundbetrieb geschaltet ist. Grundsätzlich kann
die Wälzmühle und
das Sicherheitskonzept bei allen Mahlverfahren und auch in einer
Zentral-Mahlanlage Anwendung finden.
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Bei
der Herstellung von Zement in einer Verbundanlage, bei welcher in
einer Zementrohmaterialanlage Zementrohmaterial in einer Wälzmühle mit Hilfe
von auf einer rotierenden Mahlbahn abrollenden Mahlwalzen unter
Zufuhr von Abgasen aus einem Wärmetauscher-
oder Kühler-Prozess
einer Mahltrocknung unterzogen wird und nach einer Sichtung und
Abscheidung des Rohmehls aus der Rohmehl-Abgas-Mischung in einem
Filter und/oder Zyklon einem Vorwärmer und Vorkalzinierer und/oder Drehrohrofen
aufgegeben wird, kann vorteilhaft eine Wälzmühle eingesetzt werden, welche
für eine
mahlwalzenseitige Redundanz fünf,
sechs oder mehr Mahlwalzen, bevorzugt sechs Mahlwalzen, aufweist. Die
Wälzmühle wird
derart ausgelegt, dass 80 % der vollen Mühlenleistung durch vier Mahlwalzen
erbracht werden, wobei dies unter Verlängerung der täglichen
Laufzeit der Mühle
erfolgt, um eine 100 %ige Rohmehlkapazität bereitzustellen.
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Um
eine außerordentlich
hohe Betriebssicherheit bei der Zementherstellung zu gewährleisten, werden
vorteilhaft sechs Mahlwalzen zu einer 3 × 2 Walzenmühle angeordnet und das Rohmehl
einer Mahltrocknung unterzogen. Entsprechend dem Modul-System besteht
die Möglichkeit,
dass bei Betriebsstörungen
oder Schadensfällen
an Walzen und Schwinghebeln oder an der hydropneumatischen Federung
sowie an Verschleißteilen
der Walzen die Wälzmühle kurz
angehalten und ein Walzenpaar ausgeschwenkt wird. Die Wälzmühle kann
dann unmittelbar mit vier Mahlwalzen Weiterbetrieben werden, während die
ausgeschwenkten Mahlwalzen repariert, beispielsweise der Walzenmantel
ersetzt wird.
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Die
erfindungsgemäße Wälzmühle, insbesondere
eine Sechs-Walzen-Mühle,
welche als eine 3 × 2
Walzenmühle
ausgebildet ist, ist für
alle Einsatzgebiete und Mahlprozesse anwendbar, welche eine definierte
Mahlleistung einer Wälzmühle für nachfolgende
Prozesse erfordern, beispielsweise auch in der Kohlevermahlung für Kohlestaubförderungen
etc.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in
dieser zeigen in einer stark schematisierten Darstellung
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1 eine
Wälzmühle mit
einer ausgeschwenkten Mahlwalze;
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2 eine
Draufsicht auf einen Mahlteller mit sechs Mahlwalzen einer erfindungsgemäßen Wälzmühle und
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3 ein
Anlagenschema einer Zementanlage zum bevorzugten Einsatzgebiet der
erfindungsgemäßen Wälzmühle.
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In 1 ist
in einer stark schematisierten Darstellung als eine Wälzmühle 2 eine
vertikale Luftstrom-Wälzmühle des
Loesche-Typs mit einem Mahlraum 3, einem rotierenden Mahlteller 4 mit
einer Mahlbahn 5 und darauf abrollenden Mahlwalzen 6a bis 6f,
einem Sichter 7 und einem Rohmehl-Abgas-Auslass 8 dargestellt.
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Die
Mahlwalzen 6a bis 6f sind nach dem Modulsystem
angeordnet, welches für
jede Mahlwalze 6a bis 6f einen Ständer 9 und
einen Schwinghebel 10 zur Führung einer Mahlwalze 6a bis 6f sowie
ein hydropneumatisches Federungssystem 11 für ein Walzenpaar 6a, 6d; 6b, 6e; 6c, 6f aufweist,
so dass eine 3 × 2
Walzenmühle
gebildet ist.
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Durch
die Anordnung von sechs Mahlwalzen und Auslegung der Wälzmühle 2 derart,
dass etwa 80 % der vollen Mühlenleistung
von vier Mahlwalzen erreicht werden, ist ein Sicherheitssystem mahlwalzenseitig
erreicht, welches eine nahezu 100 %ige Redundanz, das heißt, die
Aufrechterhaltung des Ofenbetriebs und der Klinkerproduktion durch
vier Mahlwalzen im 24-Stunden-Betrieb durch eine 100 %ige Rohmehlkapazität gewährleistet.
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Bei
Einsatz einer Wälzmühle 2 zur
Mahltrocknung von Zementrohmaterial bzw. eines Rohmaterialgemisches,
welches mit Anfangsfeuchten bis zu 23 % ohne Vortrocknung der Wälzmühle 2,
insbesondere durch eine zentrale Aufgabeeinrichtung (nicht dargestellt),
aufgegeben werden kann, wird ein Heißgas, beispielsweise ein Abgas 12 aus
einem Klinkerkühler
bzw. einer Wärmetauschereinheit 42 und/oder
einem Kühler 32,
als Trocknungs- und Trägergas
für das
Rohmehl eingesetzt (siehe 3). Das
Abgas 12 aus der Wärmetauschereinheit 42 strömt aus einem
Zuführkanal
(nicht dargestellt) über einen
Leitschaufelkranz 13 bzw. Düsenring in den Mahlraum 3 (siehe 1)
und fördert
das von den Mahlwalzen 6a bis 6f vermahlene Rohmehl
in den Sichter 7 und über
den Rohmehl-Abgas-Auslass 8 zu einem Filter 28 (siehe
auch 3).
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In
strichpunktierter Darstellung ist in 1 eine ausgeschwenkte
Mahlwalze 6a gezeigt. Durch die paarweise Zuordnung des
hydropneumatischen Federungssystems 11 wird die gegenüberliegende Mahlwalze 6d (siehe 2)
mit herausgeschwenkt, so dass ein Vier-Walzen-Betrieb aufrechterhalten wird.
In der in 1 strichpunktiert gezeigten
Serviceposition der Mahlwalze 6a – die gegenüberliegende Mahlwalze 6d dieses
Mahlwalzenpaares ist nicht gezeigt – können die herausgeschwenkten
Mahlwalzen repariert werden, während
der Mahlprozess mit etwa 80 % der vollen Mühlenleistung durchgeführt wird.
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2 zeigt
in einer Draufsicht einen Mahlteller 4 mit Mahlbahn 5 der
erfindungsgemäßen Wälzmühle mit
mehr als vier Mahlwalzen. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Mahlwalzen 6a bis 6f vorgesehen,
und der Mahlteller 4 mit der Mahlbahn 5 sowie
ein ausreichend hoher Volumenstrom ermöglichen eine Mahlleistung,
welche etwa 80 % der Vollleistung der Wälzmühle beträgt, wenn von den sechs Mahlwalzen 6a bis 6f zwei
Mahlwalzen 6a, 6d oder 6b, 6e oder 6c, 6f ausgeschwenkt
sind.
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3 zeigt
beispielhaft ein Anlagenschema einer Zementanlage als bevorzugtes
Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Wälzmühle. Die
Wälzmühle 2 ist
gemäß 1 und 2 ausgebildet
und dient der Vermahlung einer Rohmaterialmischung 23 aus Einzelkomponenten,
welche aus Bunkern 21 über Wiegebänder 20 einem
Aufgabeband 22 zugeführt und
der Wälzmühle 2 über eine
seitliche Aufgabeeinrichtung 15 aufgegeben wird.
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In
der Wälzmühle 2 abgeschiedenes
Grobmaterial 16 wird über
eine Fördereinrichtung 17 der Rohmaterialmischung 23 wenigstens
teilweise zugemischt und der Wälzmühle 2 wieder
zugeführt.
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Zur
Mahltrocknung der Rohmaterialmischung 23 werden die Abgase 12 aus
einer Wärmetauschereinheit 42,
welcher je nach Technologie einem Drehrohrofen 40 mit oder
ohne Vorkalzinierer 41 vorgeschaltet ist, verwendet. Die
Wärmetauscherabgase 12 werden
nach dem Wärmetauschergebläse 35 zur
Wälzmühle 2 geführt. Je
nach Aufgabenfeuchte der Rohmaterialmischung 23 werden
die Abgase 12 direkt zur Wälzmühle 2 geleitet (nicht
dargestellt) oder durch einen Kühlturm 32 auf
die Bedarfstemperatur der Wälzmühle 2 konditioniert.
Bei Wärmemangel
kann auch durch Kühlerabgas
oder mit Hilfe eines Heißgaserzeugers 37 die
fehlende Wärmemenge
zugeführt
werden.
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Eine
Rohmehl-Abgasrohrleitung 19 führt von der Wälzmühle 2 zu
einer Zykloneinheit 27, welcher ein Filter 28 nachgeschaltet
ist, und das in dem Filter 28 anfallende Rohmehl 30 gelangt
direkt oder über ein
Silo mit geringem Fassungsvermögen
(nicht dargestellt) über
die Wärmetauschereinheit 42 und
den Vorkalzinierer 41 in den Drehrohrofen 40.
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3 vermittelt
das Sicherheitssystem der erfindungsgemäßen Wälzmühle zur Sicherung der erforderlichen
Mühlenleistung
im Hinblick auf einen störungsfreien
Brennprozess bei größtmöglicher Auslastung
des Drehrohrofens 40. Zu diesem Zweck weist die Wälzmühle 2 mehr
als vier Mahlwalzen, insbesondere sechs Mahlwalzen 6a bis 6f gemäß 2 auf.