EP3877553A1 - Anlage zur trockengranulierung von schlacke und verfahren zum betreiben einer solchen anlage - Google Patents

Anlage zur trockengranulierung von schlacke und verfahren zum betreiben einer solchen anlage

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EP3877553A1
EP3877553A1 EP19789998.2A EP19789998A EP3877553A1 EP 3877553 A1 EP3877553 A1 EP 3877553A1 EP 19789998 A EP19789998 A EP 19789998A EP 3877553 A1 EP3877553 A1 EP 3877553A1
Authority
EP
European Patent Office
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air
granulator
exhaust air
control device
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
EP19789998.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Fenzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP3877553A1 publication Critical patent/EP3877553A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/026—Methods of cooling or quenching molten slag using air, inert gases or removable conductive bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/028—Methods of cooling or quenching molten slag with the permanent addition of cooled slag or other solids
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/052—Apparatus features including rotating parts
    • C21B2400/054—Disc-shaped or conical parts for cooling, dispersing or atomising of molten slag rotating along vertical axis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/066—Receptacle features where the slag is treated
    • C21B2400/068—Receptacle features where the slag is treated with a sealed or controlled environment

Definitions

  • the invention relates to a plant for dry granulation of slag, comprising
  • An air supply for the granulator comprising one
  • the device for treating the exhaust air at least one device for coarse separation and one
  • Air supply to the granulator includes.
  • a device for fine dedusting is provided after the device for heat recovery.
  • the invention also relates to a method for operating a plant for dry granulation of slag and a corresponding computer program product.
  • dry means that the
  • the granulator is a container that has a slag supply, an air supply for the process air and an exhaust air duct for heated ones
  • Liquid slag is applied in the granulator to a rapidly rotating unit, the rotary atomizer. Due to the forces that occur, the liquid slag is broken up into fine drops and outwards
  • Granules The granulate falls down into a granulate bed in the granulator and is made from it from the granulator
  • the granulator may include means to form a fluidized bed of granules with the process air.
  • the process air heats up in the granulator and can be used, for example, for the production of steam, electricity or for other preheating purposes.
  • the exhaust air from the dry granulation has a temperature of around 400 - 700 ° C and is contaminated according to the granulation process.
  • Dry granulation is the recovery of heat from the exhaust air from the granulator. The recovery should
  • Dust content of the exhaust air should not be exceeded and the necessary conditions for the process air, which are necessary for cooling the granulate in the granulator, should be observed, i.e. the flow rate, the temperature, the pressure and the purity.
  • the exhaust air is cleaned, cooled and partly fed back into the granulator as process air.
  • the hot, contaminated exhaust air from the granulator is pre-cleaned or coarsely cleaned, for example in a cyclone, drum separator, Failure container or other methods.
  • the heat is then recovered from the exhaust air by transferring the energy to another medium via a heat exchanger.
  • the exhaust air from the heat exchanger is then cleaned again to meet the requirements for discharging the exhaust air through a chimney into the environment.
  • Devices for treating the exhaust air and the heat exchangers are, as a rule by means of an induced draft fan, with an air pressure on the suction side below the ambient pressure
  • the air pressure in the granulator is controlled by this induced draft fan and is preferably at or just below the level of the ambient pressure.
  • the induced draft fan is usually arranged after the final cleaning systems for the exhaust air and the device for heat recovery.
  • the temperature of the exhaust air after the heat recovery and after the induced draft fan is above the ambient temperature.
  • the energy of this exhaust air can be used to return it to the granulator as process air instead of fresh air.
  • the return of warm exhaust air instead of cool fresh air means, however, that more air is required for cooling in the granulator if you do the same after the granulator
  • Exhaust air temperature wants to reach as with fresh air or the same granulate discharge temperature as with fresh air.
  • the system i.e. the pelletizer, the air supply and the air supply (e.g. by a blower) into the pelletizer, would have to be larger if the exhaust air was continuously recirculated
  • Dry granulation of slag according to claim 1, comprising
  • An air supply for the granulator comprising a fresh air line for supplying fresh air in the
  • the device for treating the exhaust air at least one device for coarse separation, one
  • Control device which is designed for the air supply, the proportion of fresh air from the
  • the acute capacity of the granulator means the amount of slag that the granulator has to process at a certain point in time.
  • controlling the amount of recirculated exhaust air offers the following options: Slag flow does not return warm exhaust air to the granulator, but fresh air is used for cooling. This requires good cooling, less process air is used and the system can be dimensioned smaller. When the slag flow is low, warm exhaust air is returned to the granulator, the granulator generates - compared to cooling with fresh air - a higher thermal energy in the exhaust air and more energy can be recovered from the exhaust air.
  • Process air preferably supplied by a blower.
  • the volume flow is controlled with this fan.
  • the blower can draw in both cool fresh air and warm recirculated exhaust air, in both extreme cases only cool fresh air or only warm recirculated exhaust air.
  • the desired temperature of the intake air is
  • the flap for recirculated exhaust air is arranged in the recirculation line for exhaust air.
  • Invention consist in that the control device and at least one adjustable flap in the fresh air line
  • a 3-way flap can also be provided, in which both the
  • the return line and the fresh air line open.
  • This 3-way flap ensures the desired temperature of the intake air in the air supply for the granulator and thus in the granulator.
  • the exhaust air temperature is usually regulated with the volume flow of the process air during normal operation of the granulator.
  • the mixing ratio of fresh air to exhaust air is set in accordance with the currently determined slag flow into the granulator, thus on the basis of the current capacity of the
  • the measurement of the exhaust air temperature after the pelletizer can show that it is either too high, ie above a predetermined upper threshold value, or too low, ie below a predetermined lower threshold value.
  • One embodiment of the invention in the case of excessively high exhaust air temperature is that the control device is connected to a temperature measuring unit which serves to measure the exhaust air temperature in the exhaust gas line after the granulator, usually before the device for coarse separation , wherein the control device is designed to first increase the power of a blower arranged in the air supply and thus the process air flow when the exhaust air temperature is above a predetermined threshold value. In this way it can be ensured that the exhaust air temperature is as large as possible
  • Heat recovery is as large as possible, but on the other hand the specified maximum temperature of the exhaust air is not exceeded.
  • Control device is designed to then reduce the proportion of recirculated exhaust air in the air supply when the maximum output of the blower or the predetermined maximum process air flow through the granulator is reached.
  • One embodiment of the invention in the event of the exhaust air temperature being too low is that the control device is designed to first increase the proportion of recirculated exhaust air in the air supply when the exhaust air temperature is below a predetermined threshold value. In this way it can again be ensured that the exhaust air temperature is as high as possible with a view to the greatest possible heat recovery.
  • Control device is connected to a pressure measuring unit for measuring the pressure of the process air in the granulator, and the control device is designed to control a suction fan arranged in the device for treating the exhaust air in such a way that the pressure of the process air in the granulator is equal to or below the ambient pressure .
  • Ambient pressure usually means that the pressure of the process air is a maximum of 3% below the ambient pressure.
  • the invention also includes a method for operating a plant for dry granulation of slag, in particular a plant according to the invention, comprising the plant
  • An air supply for the granulator comprising one
  • the device for treating the exhaust air at least one device for coarse separation and one
  • the Device for heat recovery and a return line for returning cleaned and cooled exhaust air into the air supply to the granulator It is provided that for the air supply the proportion of fresh air from the fresh air line and the proportion of recirculated exhaust air from the return line based on the exhaust air temperature after the granulator and the current capacity of the granulator (i.e. the current slag flow into the granulator) by means of a Control device can be set.
  • One embodiment of the method consists in first increasing the output of a blower arranged in the air supply and thus the process air flow when the exhaust air temperature is above a predetermined threshold value.
  • the proportion of recirculated exhaust air in the air supply is then reduced when the maximum output of the blower or the predetermined maximum process air flow through the granulator has been reached. If the exhaust air temperature is too low, it can be provided that the proportion of recirculated exhaust air in the
  • Air supply is increased when the exhaust air temperature is below a predetermined threshold. Furthermore can
  • Granulator is not undercut.
  • Induced draft fan is controlled so that the pressure of the
  • Process air in the granulator is the same as or below the
  • Dry granulation of slag is usually computer-aided.
  • the invention also includes a computer program product, which comprises a program and can be loaded directly into a memory of a control device of a plant for dry granulation of slag, with program means to control the plant according to one of the method claims when the program is from the control device
  • the program means therefore control the system in such a way that the proportion for the air supply
  • Capacity of the granulator (ie the current flow of slag into the granulator) can be set by means of the control device.
  • the computer program product can, for example, be a
  • Computer program is stored, or it can be a signal or data stream that is connected via a data link in the
  • Processor of a control device for a switching device can be loaded.
  • Fig. 1 is a schematic view of a system for treatment
  • Fig. 2 is a flow chart for an inventive
  • Figure 1 shows a plant for dry granulation
  • the granulator 1 is a container that has a slag supply, an air supply 11 for the
  • Granules 15 The process air heats up.
  • the granulate 15 falls down in the granulator 1 into a granulate bed 16.
  • the granulator 1 contains devices to form a fluidized bed of granulate 15 with the process air. In the sense of a multi-stage fluidized bed system, several can
  • Granulate beds 16 may be provided.
  • the exhaust air from the granulator 1 has a temperature of about 400-700 ° C and a high level of contamination by solids, due to the granulation process.
  • Coarse separation device 3 e.g. in a cyclone, a waste container, a drum separator, etc., first roughly cleaned. Then in the device 4 for
  • Heat recovery Heat is recovered from the exhaust air. Then the exhaust air is finely dedusted in a device 5 for fine dust removal in order to meet the conditions for the discharge of the exhaust air through a chimney 7 into the environment.
  • the device for treating the exhaust air is by means of an induced draft fan 6 with an air pressure in the range of
  • the air pressure in the granulator 1 is controlled by this induced draft fan 6 and is preferably also below the ambient pressure.
  • the induced draft fan 6 is arranged after the device 5 for fine dedusting.
  • the temperature of the exhaust air after the induced draft fan 6 is above the ambient temperature.
  • the energy of this exhaust air can be used to return it to the granulator 1 as process air instead of fresh air.
  • a pressure measuring unit PC is arranged in granulator 1. The measured pressure is used to adjust the performance of the
  • Suction fan 6 so to increase or decrease the air flow and suction pressure. This serves to maintain the required pressure in the granulator 1.
  • Flow meter FC is provided to determine the amount of process air supplied.
  • the blower 10 is adjusted in order to provide the required amount of process air within predetermined limit values, in particular also to
  • Process air can be increased or decreased within specified limits in order to - within specified limits
  • a temperature measuring unit TC in the exhaust air line 2 of the granulator 1 controls the power of the
  • the fresh air is usually ambient air.
  • the recirculated exhaust air from the granulator 1 is cleaned and cooled by the heat recovery device.
  • the recirculated air can either be sucked into the blower 10 or released into the environment via a chimney 7.
  • the recirculated exhaust air has a temperature of approx. 100-250 ° C significantly higher temperature than fresh air.
  • the flap 13 in the fresh air line 9 is opened and the flap 12 in the return line 8 is closed.
  • the flap 13 in the fresh air line 9 is closed and the flap 12 in the return line 8 is opened.
  • the starting point is the measurement of the exhaust gas temperature T (2) after the pelletizer 1, that is to say in the exhaust air line 2 directly after the pelletizer 1. If this is above a predetermined upper threshold value, ie “HI”, the power P (10) of the fan 10 increased (increase in
  • the process air volume is kept within specified limits. This also allows a good quality of the fluidized bed to be achieved, which is generally formed in the granulator 1 by the process air from the granulate 15.
  • the exhaust air temperature of the exhaust air from the granulator 1 is kept as high as possible, but is kept within predetermined limits. This results in high efficiency in recovering the energy from the exhaust air.
  • the energy yield from the granulator 1 can be maximized, which in turn results in a high recovery of the energy from the slag.
  • the air pressure in the granulator 1, particularly important in the area of the rotating unit 14, can be slightly below the
  • Ambient pressure are kept so that no exhaust air can escape through the slag feed and only a little false air is sucked into the granulator 1 through the slag feed.

Landscapes

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Abstract

Gezeigt wird eine Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke, umfassend - einen Granulator (1), - eine Luftzuführung (11) für den Granulator, umfassend eine Frischluftleitung (9) zum Zuführen von Frischluft in den Granulator, und - eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung (3) zur Grobabscheidung und eine Einrichtung (4) zur Wärmerückgewinnung sowie eine Rückführleitung (8) zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die Luftzuführung (11) des Granulators (1) umfasst. Dabei ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, für die Luftzuführung (11) den Anteil an Frischluft aus der Frischluftleitung (9) und den Anteil an rückgeführter Abluft aus der Rückführleitung (8) auf Basis der Abluft-Temperatur nach dem Granulator (1) und der aktuellen Kapazität des Granulators (1) einzustellen.

Description

Beschreibung
ANLAGE ZUR TROCKENGRANULIERUNG VON SCHLACKE UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SOLCHEN ANLAGE
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke, umfassend
- einen Granulator,
- eine Luftzuführung für den Granulator, umfassend eine
Frischluftleitung zum Zuführen von Frischluft in den
Granulator, und
- eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem
Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung zur Grobabscheidung und eine
Einrichtung zur Wärmerückgewinnung sowie eine Rückführleitung zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die
Luftzuführung des Granulators umfasst. In der Regel ist nach der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung eine Einrichtung zur Feinentstaubung vorgesehen. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Die Trockengranulierung von Hochofenschlacke (eng. dry slag granulation, DSG) ist eine in Entwicklung befindliche
Technologie, um flüssige Hochofenschlacke zu behandeln.
Trocken bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei der
Behandlung von Schlacke im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahren kein Wasser verwendet wird. Der Granulator ist ein Behälter, der über eine Schlackenzuführung, eine Luftzuführung für die Prozessluft und eine Abluftleitung für erwärmte
Prozessluft verfügt. Flüssige Schlacke wird in den Granulator auf eine schnell rotierende Einheit, den Rotationszerstäuber, aufgebracht. Durch die auftretenden Kräfte wird die flüssige Schlacke in feine Tropfen zerrissen und nach außen
geschleudert. Diese Tropfen werden hauptsächlich mit der Prozessluft im Granulator gekühlt und es entsteht ein
Granulat. Das Granulat fällt im Granulator nach unten in ein Granulatbett und wird aus diesem aus dem Granulator
ausgetragen. Der Granulator kann Einrichtungen enthalten, um mit der Prozessluft ein fluidisiertes Bett aus Granulat zu bilden. Die Prozessluft erwärmt sich im Granulator und kann beispielsweise für die Produktion von Dampf, Strom oder für andere Vorwärmzwecke verwendet werden.
Die Abluft aus der Trockengranulierung hat eine Temperatur von etwa 400 - 700°C und ist entsprechend dem Granulationsprozess verunreinigt .
Ein wesentliches Ziel bei der Umsetzung einer
Trockengranulierung ist die Rückgewinnung der Wärme aus der Abluft des Granulators. Die Rückgewinnung sollte
energieeffizient sein, es sollte dabei der zulässige
Staubgehalt der Abluft nicht überschritten werden und es sollten die notwendigen Bedingungen für die Prozessluft, die für das Kühlen des Granulats im Granulator notwendig sind, eingehalten werden, also der Durchfluss, die Temperatur, der Druck und die Reinheit.
Zu diesem Zweck wird die Abluft gereinigt, gekühlt und teilweise wieder dem Granulator als Prozessluft zugeführt. Die heiße, verunreinigte Abluft aus dem Granulator wird dabei vor- oder grobgereinigt, z.B. in einem Zyklon, Trommelabscheider, Ausfallbehälter oder über andere Verfahren. Anschließend wird die Wärme aus der Abluft rückgewonnen indem die Energie über einen Wärmetauscher auf ein anderes Medium übertragen wird.
Die Abluft des Wärmetauschers wird im Anschluss nochmals gereinigt, um die Anforderungen für die Ableitung der Abluft durch einen Kamin in die Umgebung zu erfüllen. Die
Vorrichtungen zur Behandlung der Abluft und der Wärmetauscher werden, in der Regel mittels eines Saugzuggebläses, mit einem saugseitigem Luftdruck unterhalb des Umgebungsdrucks
betrieben. Der Luftdruck im Granulator wird durch dieses Saugzuggebläse gesteuert und liegt vorzugsweise auf Niveau des Umgebungsdrucks bzw. knapp darunter. Das Saugzuggebläse ist in der Regel nach den finalen Abreinigungsanlagen der Abluft und der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung angeordnet.
Die Temperatur der Abluft nach der Wärmerückgewinnung und nach dem Saugzuggebläse liegt über der Umgebungstemperatur. Die Energie dieser Abluft kann genützt werden, um diese - statt Frischluft - als Prozessluft in den Granulator rückzuführen. Die Rückführung von warmer Abluft statt kühler Frischluft bedeutet aber, dass mehr Luft für die Kühlung im Granulator benötigt wird, wenn man nach dem Granulator die gleiche
Ablufttemperatur erreichen will wie mit Frischluft bzw. die gleiche Granulataustragstemperatur wie mit Frischluft. Die Anlage, also etwa der Granulator, die Luftzuführung und die Luftförderung (z.B. durch ein Gebläse) in den Granulator, müsste bei dauernder Rückführung von Abluft größer
dimensioniert werden als wenn man nur mit Frischluft als Prozessluft arbeiten würde.
Aufgabe der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuereinrichtung anzugeben, mit welcher die Zufuhr von Prozessluft in den Granulator gesteuert werden kann, wenn sowohl Frischluft als auch rückgeführte Abluft zur Verfügung steht .
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage zur
Trockengranulierung von Schlacke gemäß Anspruch 1, umfassend
- einen Granulator,
- eine Luftzuführung für den Granulator, umfassend eine Frischluftleitung zum Zuführen von Frischluft in den
Granulator, und
- eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem
Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung zur Grobabscheidung, eine
Einrichtung zur Wärmerückgewinnung sowie eine Rückführleitung zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die Luftzuführung des Granulators umfasst. Dabei ist eine
Steuereinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, für die Luftzuführung den Anteil an Frischluft aus der
Frischluftleitung und den Anteil an rückgeführter Abluft aus der Rückführleitung auf Basis der Abluft-Temperatur nach dem Granulator und der aktuellen Kapazität des Granulators einzustellen. Mit der akuteilen Kapazität des Granulators ist die Menge an Schlacke gemeint, die der Granulator zu einem bestimmten Zeitpunkt zu verarbeiten hat.
Da die Schlackemenge des Hochofens über die Zeit
prozessbedingt schwankt, bietet die Steuerung der Menge an rückgeführter Abluft die folgenden Möglichkeiten: Bei großem Schlackenfluss wird keine warme Abluft in den Granulator rückgeführt, sondern wird Frischluft zur Kühlung verwendet. Dies bedingt eine gute Kühlung, es wird weniger Prozessluft gebraucht, die Anlage kann kleiner dimensioniert werden. Bei niedrigem Schlackenfluss wird warme Abluft in den Granulator rückgeführt, der Granulator erzeugt - im Vergleich zur Kühlung mit Frischluft - eine höhere Wärmeenergie in der Abluft und es kann mehr Energie aus der Abluft rückgewonnen werden.
Dazu wird dem Granulator die erforderliche Menge an
Prozessluft vorzugsweise durch ein Gebläse zugeführt. Bei diesem Gebläse wird der Volumenstrom gesteuert. Das Gebläse kann sowohl kühle Frischluft als auch warme rückgeführte Abluft ansaugen, in den beiden Extremfällen auch nur kühle Frischluft oder nur warme rückgeführte Abluft.
Die gewünschte Temperatur der angesaugten Luft wird
beispielsweise durch zwei Klappen gesteuert, eine für
Frischluft, die andere für rückgeführt Abluft. Die Klappe für rückgeführte Abluft wird in der Rückführleitung für Abluft angeordnet. Insofern kann eine Ausführungsvariante der
Erfindung darin bestehen, dass die Steuereinrichtung zumindest eine einstellbare Klappe in der Frischluftleitung und
zumindest eine einstellbare Klappe in der Rückführleitung aufweist .
Statt zweier getrennter einstellbarer Klappen kann auch eine 3-Wege-Klappe vorgesehen sein, in welche sowohl die
Rückführleitung als auch die Frischluftleitung münden. Mit dieser 3-Wege-Klappe wird die gewünschte Temperatur der angesaugten Luft in der Luftzuführung für den Granulator und damit im Granulator sichergestellt. Die Ablufttemperatur wird im Normalbetrieb des Granulators gewöhnlich mit dem Volumenstrom der Prozessluft geregelt. Die Einstellung des Mischungsverhältnisses Frischluft zu Abluft erfolgt gemäß dem aktuell ermittelten Schlackenfluss in den Granulator, somit anhand der aktuellen Kapazität des
Granulators .
Grundsätzlich kann die Messung der Abluft-Temperatur nach dem Granulator ergeben, dass diese entweder zu hoch ist, also über einem vorgegebenen oberen Schwellwert, oder zu niedrig ist, also unter einem vorgegebenen unteren Schwellwert.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht für den Fall der zu hohen Abluft-Temperatur darin, dass die Steuereinrichtung mit einer Temperaturmesseinheit verbunden ist, welche der Messung der Abluft-Temperatur in der Abgasleitung nach dem Granulator, dabei in der Regel vor der Einrichtung zur Grobabscheidung, dient, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, zuerst die Leistung eines in der LuftZuführung angeordneten Gebläses und damit den Prozessluftdurchfluss zu erhöhen, wenn die Abluft- Temperatur über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Abluft- Temperatur im Hinblick auf eine möglichst große
Wärmerückgewinnung möglichst groß ist, andererseits aber die vorgegebene Maximaltemperatur der Abluft nicht überschritten wird .
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die
Steuereinrichtung ausgebildet ist, anschließend den Anteil an rückgeführter Abluft in der Luftzuführung zu verringern, wenn die maximale Leistung des Gebläses oder der vorgegebene maximale Prozessluftdurchfluss durch den Granulator erreicht ist . Eine Ausführungsform der Erfindung besteht für den Fall der zu niedrigen Abluft-Temperatur darin, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, zuerst den Anteil an rückgeführter Abluft in der LuftZuführung zu erhöhen, wenn die Abluft-Temperatur unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Auf diese Weise kann wieder sichergestellt werden, dass die Abluft-Temperatur im Hinblick auf eine möglichst große Wärmerückgewinnung möglichst groß ist.
Falls diese Maßnahme nicht ausreichend ist, um die Abluft- Temperatur über den vorgegebenen Schwellwert zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, anschließend die Leistung des Gebläses und damit den
Prozessluftdurchfluss zu minimieren, wenn bereits die gesamte Abluft rückgeführt wird, wobei mittels eines, insbesondere in der LuftZuführung angeordneten, Durchflussmessers
sichergestellt wird, dass ein vorgegebener minimaler
Prozessluftdurchfluss durch den Granulator nicht
unterschritten wird. Auf diese Weise wird gleichzeitig sichergestellt, dass die Menge an Prozessluft, die durch das Gebläse in den Granulator gefördert wird, ausreichend ist, um die benötigten Bedingungen im Granulator sicherzustellen, z.B. um das Fließbett des Granulats im Granulator aufrecht zu erhalten .
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die
Steuereinrichtung mit einer Druckmesseinheit zur Messung des Drucks der Prozessluft im Granulator verbunden ist, und die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein in der Vorrichtung zur Behandlung der Abluft angeordnetes Saugzuggebläse so zu steuern, dass der Druck der Prozessluft im Granulator gleich ist dem oder unter dem Umgebungsdruck liegt. Unter dem Umgebungsdruck liegen bedeutet in der Regel, dass der Druck der Prozessluft maximal 3% unter dem Umgebungsdruck liegt.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke, insbesondere einer erfindungsgemäßen Anlage, die Anlage umfassend
- einen Granulator,
- eine Luftzuführung für den Granulator, umfassend eine
Frischluftleitung zum Zuführen von Frischluft in den
Granulator, und
- eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem
Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung zur Grobabscheidung und eine
Einrichtung zur Wärmerückgewinnung sowie eine Rückführleitung zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die Luftzuführung des Granulators umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass für die Luftzuführung der Anteil an Frischluft aus der Frischluftleitung und der Anteil an rückgeführter Abluft aus der Rückführleitung auf Basis der Abluft-Temperatur nach dem Granulator und der aktuellen Kapazität des Granulators (also dem aktuellen Schlackenfluss in den Granulator) mittels einer Steuereinrichtung eingestellt werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass zuerst die Leistung eines in der Luftzuführung angeordneten Gebläses und damit der Prozessluftdurchfluss erhöht wird, wenn die Abluft-Temperatur über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Weiters kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass anschließend der Anteil an rückgeführter Abluft in der Luftzuführung verringert wird, wenn die maximale Leistung des Gebläses oder der vorgegebene maximale Prozessluftdurchfluss durch den Granulator erreicht ist. Im Fall zu niedriger Abluft-Temperatur kann vorgesehen sein, dass zuerst der Anteil an rückgeführter Abluft in der
Luftzuführung erhöht wird, wenn die Abluft-Temperatur unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Weiters kann
diesbezüglich vorgesehen sein, dass anschließend die Leistung des Gebläses und damit den Prozessluftdurchfluss minimiert wird, wenn bereits die gesamte Abluft rückgeführt wird, wobei mittels Durchflussmessung sichergestellt wird, dass ein vorgegebener minimaler Prozessluftdurchfluss durch den
Granulator nicht unterschritten wird.
Eine Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass ein in der Vorrichtung zur Behandlung der Abluft angeordnetes
Saugzuggebläse so gesteuert wird, dass der Druck der
Prozessluft im Granulator gleich ist dem oder unter dem
Umgebungsdruck liegt.
Die mit den Ausführungsvarianten des Verfahrens verbundenen Vorteile können weiter oben den Ausführungen zur
erfindungsgemäßen Anlage entnommen werden.
Die Steuerung von komplexen Anlagen, wie Anlagen zur
Trockengranulierung von Schlacke, erfolgt in der Regel computerunterstützt. Entsprechend umfasst die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke ladbar ist, mit Programm- Mitteln, um die Anlage gemäß einem der Verfahrensansprüche zu steuern, wenn das Programm von der Steuereinrichtung
ausgeführt wird. Es steuern die Programm-Mittel die Anlage folglich so, dass für die Luftzuführung der Anteil an
Frischluft aus der Frischluftleitung und der Anteil an rückgeführter Abluft aus der Rückführleitung auf Basis der Abluft-Temperatur nach dem Granulator und der aktuellen
Kapazität des Granulators (also dem aktuellen Schlackenfluss in den Granulator) mittels der Steuereinrichtung eingestellt werden .
Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise ein
Datenträger sein, auf welchem ein entsprechendes
Computerprogramm gespeichert ist, oder es kann ein Signal oder Datenstrom sein, der über eine Datenverbindung in den
Prozessor einer Steuereinrichtung für eine Schalteinrichtung geladen werden kann.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Behandlung, Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine erfindungsgemäße
Steuereinrichtung .
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Anlage zur Trockengranulierung von
Hochofenschlacke. Der Granulator 1 ist ein Behälter, der über eine Schlackenzuführung, eine Luftzuführung 11 für die
Prozessluft und eine Abluftleitung 2 für erwärmte Prozessluft verfügt. Flüssige Schlacke wird auf eine schnell rotierende Einheit 14, den Rotationszerstäuber, aufgebracht. Durch die auftretenden Kräfte wird die flüssige Schlacke in feine
Tropfen zerrissen und nach außen geschleudert. Diese Tropfen werden mit der Prozessluft gekühlt und es entsteht ein
Granulat 15. Die Prozessluft erwärmt sich dabei. Das Granulat 15 fällt im Granulator 1 nach unten in ein Granulatbett 16.
Der Granulator 1 enthält Einrichtungen, um mit der Prozessluft ein Fließbett aus Granulat 15 zu bilden. Im Sinne einer mehrstufigen Wirbelschichtanlage können auch mehrere
Granulatbetten 16 vorgesehen sein.
Die Abluft aus dem Granulator 1 hat eine Temperatur von etwa 400-700°C und eine hohe Verunreinigung durch Feststoffe, bedingt durch den Granulationsprozess. Die heiße,
verunreinigte Abluft aus dem Granulator 1 wird in einer
Einrichtung 3 zur Grobabscheidung, z.B. in einem Zyklon, einem Ausfallbehälter, einem Trommelabscheider, etc., zuerst grob gereinigt. Anschließend wird in der Einrichtung 4 zur
Wärmerückgewinnung Wärme aus der Abluft rückgewonnen. Dann wird die Abluft in einer Einrichtung 5 zur Feinentstaubung noch fein entstaubt, um die Bedingungen für die Ableitung der Abluft durch einen Kamin 7 in die Umgebung zu erfüllen. Die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft wird mittels eines Saugzuggebläses 6 mit einem Luftdruck im Bereich des
Umgebungsdrucks bzw. knapp unterhalb des Umgebungsdrucks betrieben. Der Luftdruck im Granulator 1 wird durch dieses Saugzuggebläse 6 gesteuert und liegt vorzugsweise ebenfalls unter dem Umgebungsdruck. Das Saugzuggebläse 6 ist nach der Einrichtung 5 zur Feinentstaubung angeordnet. Die Temperatur der Abluft nach dem Saugzuggebläse 6 liegt über der Umgebungstemperatur. Die Energie dieser Abluft kann genützt werden, um diese - statt Frischluft - als Prozessluft in den Granulator 1 rückzuführen. Im Granulator 1 oder in der Abluftleitung 2 nach dem
Granulator 1 ist eine Druckmesseinheit PC angeordnet. Der gemessene Druck dient der Einstellung der Leistung des
Saugzuggebläses 6, also um den Luftstrom und den Saugdruck zu erhöhen oder zu erniedrigen. Dies dient dazu, den benötigten Druck im Granulator 1 zu halten.
In der Luftzuführung 11 für den Granulator 1 ist ein
Durchflussmesser FC vorgesehen, um die zugeführte Menge an Prozessluft zu bestimmen. Das Gebläse 10 wird eingestellt, um die benötigte Menge an Prozessluft innerhalb vorgegebener Grenzwerte bereitzustellen, insbesondere auch, um
gegebenenfalls ein Fließbett aus Granulat 15 im Granulator 1 aufrecht zu erhalten. In Abhängigkeit vom momentanen Zufluss von Schlacke in den Granulator 1 kann der Luftstrom der
Prozessluft in vorgegebenen Grenzen erhöht oder verringert werden, um - innerhalb vorgegebener Grenzwerte - die
gewünschte Ablufttemperatur zu erreichen.
Eine Temperaturmesseinheit TC in der Abluftleitung 2 des Granulators 1 steuert die Leistung des bzw. den
Prozessluftdurchfluss durch das Gebläse (s) 10, wenn der
Prozessluftdurchfluss sich in den vorgegebenen Grenzen bewegt. Auf der Saugseite des Gebläses 10 sind Klappen 12, 13
eingebaut, welche die Einstellung des Verhältnisses von
Frischluft zu rückgeführter Abluft in der vom Gebläse 10 eingesaugten Luft erlauben. Die Frischluft ist in der Regel Umgebungsluft. Die rückgeführte Abluft aus dem Granulator 1 ist gereinigt und durch die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung gekühlt. Die rückgeführte Luft kann entweder in das Gebläse 10 gesaugt oder über einen Kamin 7 in die Umgebung entlassen werden. Die rückgeführte Abluft hat mit ca. 100-250°C eine signifikant höhere Temperatur als Frischluft. Um den Anteil der Frischluft in der LuftZuführung zu erhöhen, wird die Klappe 13 in der Frischluftleitung 9 geöffnet und die Klappe 12 in der Rückführleitung 8 geschlossen. Um den Anteil der rückgeführten Abluft zu erhöhen, wird die Klappe 13 in der Frischluftleitung 9 geschlossen und die Klappe 12 in der Rückführleitung 8 geöffnet.
In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm für die Steuerung gemäß der Erfindung dargestellt. Ausgangspunkt ist die Messung der Abgas-Temperatur T(2) nach dem Granulator 1, also etwa in der Abluftleitung 2 direkt nach dem Granulator 1. Ist diese über einem vorgegebenen oberen Schwellwert, also „HI", dann wird die Leistung P(10) des Gebläses 10 erhöht (Erhöhung des
Prozessluftdurchflusses) . Wird dabei die maximale Leistung P_MAX(10) des Gebläses 10 erreicht, muss die Menge an durch die Rückführleitung 8 rückgeführter Abluft reduziert werden. Die Menge an durch die Rückführleitung 8 rückgeführter Abluft muss auch reduziert werden, wenn der maximale Durchfluss F_MAX(1) an Prozessluft durch den Granulator 1 erreicht wird.
Ist die Abgas-Temperatur T(2) nach dem Granulator 1, also etwa in der Abluftleitung 2 direkt nach dem Granulator 1, unter einen vorgegebenen unteren Schwellwert, also „LO", dann wird zuerst der Anteil an durch die Rückführleitung 8 rückgeführter Abluft erhöht. Ist das Maximum MAX (8) an rückgeführter Abluft erreicht, wird also nur rückgeführte Abluft in den Granulator 1 eingebracht und keine Frischluft über Frischluftleitung 9, dann wird die Leistung P(10) des Gebläses 10 reduziert
(Reduzierung des Prozessluftdurchflusses) . Wird dabei der minimal zulässige Durchfluss F_MIN(1) an Prozessluft durch den Granulator 1 erreicht, kann nur mit reduzierter Abgas- Temperatur T(2)_RED nach dem Granulator 1 gearbeitet werden. Es steht dann also eine Abluft unter der Zieltemperatur für die Einrichtung 4 zur Wärmerückgewinnung zur Verfügung.
Folgende Aufgaben können durch die erfindungsgemäße
Steuereinrichtung gelöst werden:
Die Prozessluftmenge wird innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten. Damit kann auch eine gute Qualität des Fließbetts erzielt werden, das in der Regel im Granulator 1 durch die Prozessluft aus dem Granulat 15 gebildet wird.
Die Ablufttemperatur der Abluft aus dem Granulator 1 wird möglichst hoch, aber innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten. Dadurch ergibt sich eine hohe Effizienz bei der Rückgewinnung der Energie aus der Abluft.
Der Energieertrag aus dem Granulator 1 kann maximiert werden, was wiederum eine hohe Rückgewinnung der Energie aus der Schlacke ergibt.
Der Luftdruck im Granulator 1, insbesondere wichtig im Bereich der rotierenden Einheit 14, kann leicht unterhalb des
Umgebungsdrucks gehalten werden, sodass keine Abluft durch die Schlackezuführung entweichen kann und nur wenig Falschluft durch die Schlackezuführung in den Granulator 1 eingesaugt wird .
Bezugszeichenliste :
1 Granulator
2 Abluftleitung
3 Einrichtung zur Grobabscheidung 4 Einrichtung zur Wärmerückgewinnung
5 Einrichtung zur Feinentstaubung
6 Saugzuggebläse
7 Kamin
8 Rückführleitung
9 Frischluftleitung
10 Gebläse
11 LuftZuführung
12 Klappe für rückgeführte Abluft 13 Klappe für Frischluft
14 Rotationszerstäuber
15 Granulat
16 Granulatbett FC Durchflussmesser
M Antrieb
PC Druckmesseinheit
TC Temperaturmesseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke, umfassend
- einen Granulator (1),
- eine Luftzuführung (11) für den Granulator, umfassend eine Frischluftleitung (9) zum Zuführen von Frischluft in den Granulator, und
- eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung (3) zur Grobabscheidung und eine Einrichtung (4) zur Wärmerückgewinnung sowie eine Rückführleitung (8) zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die Luftzuführung (11) des Granulators (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, für die LuftZuführung (11) den Anteil an Frischluft aus der Frischluftleitung (9) und den Anteil an rückgeführter Abluft aus der Rückführleitung (8) auf Basis der Abluft- Temperatur nach dem Granulator (1) und der aktuellen Kapazität des Granulators (1) einzustellen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zumindest eine einstellbare Klappe (13) in der Frischluftleitung (9) und zumindest eine
einstellbare Klappe (12) in der Rückführleitung (8) aufweist .
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine 3-Wege-Klappe vorgesehen ist, in welche sowohl die
Rückführleitung (8) als auch die Frischluftleitung (9) münden .
4 Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Temperaturmesseinheit (TC) verbunden ist, welche der Messung der Abluft-Temperatur in der Abgasleitung nach dem Granulator dient, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, zuerst die Leistung eines in der Luftzuführung angeordneten Gebläses (10) und damit den
Prozessluftdurchfluss zu erhöhen, wenn die Abluft- Temperatur über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
5 Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, anschließend den Anteil an rückgeführter Abluft in der LuftZuführung (11) zu verringern, wenn die maximale Leistung des Gebläses (10) oder der vorgegebene maximale Prozessluftdurchfluss durch den Granulator (1) erreicht ist.
6 Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, zuerst den Anteil an rückgeführter Abluft in der Luftzuführung (11) zu erhöhen, wenn die Abluft-Temperatur unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, anschließend die Leistung des Gebläses (10) und damit den
Prozessluftdurchfluss zu minimieren, wenn bereits die gesamte Abluft rückgeführt wird, wobei mittels eines, insbesondere in der Luftzuführung (11) angeordneten, Durchflussmessers (FC) sichergestellt wird, dass ein vorgegebener minimaler Prozessluftdurchfluss durch den Granulator (1) nicht unterschritten wird.
8 Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Druckmesseinheit (PC) zur Messung des Drucks der
Prozessluft im Granulator (1) verbunden ist, und die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein in der Vorrichtung zur Behandlung der Abluft angeordnetes Saugzuggebläse (6) so zu steuern, dass der Druck der Prozessluft im
Granulator (1) gleich ist dem oder unter dem
Umgebungsdruck liegt.
9 Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur
Trockengranulierung von Schlacke, insbesondere einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend
- einen Granulator (1),
- eine Luftzuführung (11) für den Granulator, umfassend eine Frischluftleitung (9) zum Zuführen von Frischluft in den Granulator, und
- eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft aus dem Granulator, wobei die Vorrichtung zur Behandlung der Abluft zumindest eine Einrichtung (3) zur Grobabscheidung und eine Einrichtung (4) zur Wärmerückgewinnung sowie eine
Rückführleitung (8) zum Rückführen von gereinigter und gekühlter Abluft in die Luftzuführung (11) des Granulators (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass für die
Luftzuführung (11) der Anteil an Frischluft aus der
Frischluftleitung (9) und der Anteil an rückgeführter
Abluft aus der Rückführleitung (8) auf Basis der Abluft- Temperatur nach dem Granulator (1) und der aktuellen Kapazität des Granulators (1) mittels einer
Steuereinrichtung eingestellt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die Leistung eines in der Luftzuführung
angeordneten Gebläses (10) und damit der
Prozessluftdurchfluss erhöht wird, wenn die Abluft- Temperatur über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend der Anteil an rückgeführter Abluft in der Luftzuführung (11) verringert wird, wenn die maximale
Leistung des Gebläses (10) oder der vorgegebene maximale Prozessluftdurchfluss durch den Granulator (11) erreicht ist .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass zuerst der Anteil an rückgeführter Abluft in der Luftzuführung (11) erhöht wird, wenn die
Abluft-Temperatur unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend die Leistung des Gebläses (10) und damit der Prozessluftdurchfluss minimiert wird, wenn bereits die gesamte Abluft rückgeführt wird, wobei mittels
Durchflussmessung sichergestellt wird, dass ein
vorgegebener minimaler Prozessluftdurchfluss durch den Granulator (1) nicht unterschritten wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass ein in der Vorrichtung zur Behandlung der Abluft angeordnetes Saugzuggebläse (6) so gesteuert wird, dass der Druck der Prozessluft im Granulator (1) gleich ist dem oder unter dem Umgebungsdruck liegt.
15. Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Anlage zur Trockengranulierung von Schlacke ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Anlage entsprechend einem der Ansprüche 9 bis 14 zu steuern, wenn das Programm von der
Steuereinrichtung ausgeführt wird.
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