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Drehtrommel als Wärmeaustauscher für Anlagen zum Brennen von Zement, Erdalkali- verbindungen u. dgl.
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für Anlagen zum Brennen von Zement, Erdalkaliverbindungen, wie Magnesit und Dolomit, u. dgl.
Um die Wärmewirtschaft solcher Anlagen so günstig wie möglich zu gestalten, ist es von Wichtigkeit, dass das gebrannte Gut mit möglichst tiefer Temperatur die Anlage verlässt. Um dieses Ziel mit Mitteln von gedrängtem und daher billigem Aufbau zu erreichen, ist es notwendig, die Wärmeübertragung durch Konvektion zwischen einem Wärme aufnehmenden Medium und dem Wärme abgebenden, gebrannten Gut möglichst innig zu gestalten. Es muss daher danach getrachtet werden, das Gut mit dem Medium unmittelbar in Berührung zu bringen und eine grosse, relative Geschwindigkeit zwischen Medium und Gut zu schaffen, da ja der Wärme- übergang bekanntlich proportional etwa der 0'75ten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit ist.
Mit Rücksicht auf diese Erfordernisse ist bereits vorgeschlagen worden, in einen als Drehtrommel ausgebildeten Klinkerkühler Hubschaufeln einzubauen, durch die das Gut hochgehoben wird und danach im freien Fall in innige
Berührung mit einem die Trommel durch- querenden Luftstrom kommt.
Um Verluste durch fühlbare Wärme möglichst
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Dadurch, dass in einem Wärmeaustauscher nach der Erfindung gleichzeitig die zwei an sich bekannten Massnahmen : l. Hochheben des Gutes durch Hubschaufeln, um es nachher im freien Fall in innige Berührung mit der Wärme abgebenden bzw. Wärme aufnehmenden Gasströmung zu bringen, und 2. Verlängerung der Bahn der den Wärmeaustauscher durchquerenden Gasströmung, zur Anwendung kommen, wird ein Wärmeaustausch von bisher nicht erreichter Intensität erzielt. Dabei lässt sich in einem solchen Wärmeaustauscher mit einer verhältnismässig kleinen axialen Strömungskomponente der Gase auskommen, wobei trotzdem wegen der von den Leitschaufeln erzwungenen Drallbewegung im Innern der Trommel die Relativgeschwindigkeit der Gasströmung gegen das Gut hoch ist.
Diese hohe Relativgeschwindigkeit besteht aber nicht
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in einer regellosen Wirbelbewegung und verursacht deshalb auch nur verhältnismässig wenig Staubverluste, weil allenfalls aufgewirbelter Staub infolge der grossen Umfangsgeschwindigkeit der Gasströmung von dieser gegen die Wandung geschleudert und dort niedergeschlagen wird.
Als Folge von all dem lässt sich bei Anwendung der Erfindung für den Austausch einer bestimmten Wärmemenge mit einem Wärmeaustauscher kleinerer Abmessung und daher von geringerem Herstellungspreis als bisher auskommen.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt : Fig. 1 einen axialen Schnitt eines als Vorwärmer oder Kühler verwendbaren Wärmeaustauschers, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 zeigt einen axialen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, Fig. 6 einen
Schnitt nach der Linie VU-XI der Fig. 5 und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5.
In den Fig. 1-4 bezeichnet 1 eine drehbar angeordnete und gegen Wärmeverlust isolierte Trommel eines Wärmeaustauschers. In dieser Trommel sind drei Einbautengruppen vorgesehen, die sich über den ganzen Innenumfang der Trommel 1 erstrecken. Jede Einbauten- gruppe besteht aus einer Leitvorrichtung 2 und
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schaufeln 4. Die Schaufeln 3 der Leitvorrichtung 2 bestehen aus Blech oder können gegossen sein und sie weisen eine solche Form auf, dass sie einer durchgehenden Gasströmung einen Drall aufzwingen, so dass die aufzuheizenden oder abzukühlenden Gase gezwungen werden, eine schraubenförmige Bahn zu beschreiben. Die Hubschaufeln 4 heben das an der Innenfläche der Trommel 1 sich absetzende Gut hoch, damit es in innige und wiederholte Berührung mit der genannten Strömung kommt. Diese kann somit z.
B. die gesamte Klinkerwärme bis zur Grenze ihrer Wärmeaufhahmefähigkeit aufnehmen bzw. die Strömung wird möglichst viel Wärme an das vorzuwärmende Rohgut abgeben.
Die in den Fig. 5-7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebe- nen dadurch, dass jede Leitvorrichtung einer
Gruppe sechs um die Längsachse des Wärme- austauschers angeordnete Einzelleitvorrichtungen5 aufweist, und dass die Hubschaufeln jeder Gruppe sechs Untersätze 6 bilden. Die sechs Untersätze 6 jeder Gruppe sind gleichfalls um die Längsachse des Wärmeaustauschers angeordnet und die
Schaufeln jedes Untersatzes 6 sind ihrerseits um eine gemeinsame Achse angeordnet. Die Einbauten erstrecken sich nicht über den ganzen Querschnitt der Trommel.
Wärmeaustauscher der beschriebenen Bauart können auch mehr oder weniger Gruppen von Einbauten aufweisen, als in den Figuren veranschaulicht ist.
Es hat sich gezeigt, dass besonders gute Wärmeaustauschergebnisse erzielbar sind, wenn die Leitschaufeln, die aus Blech bestehen oder eingegossen sind, der aufzuheizenden bzw. abzukühlenden Gasströmung eine Drehbewegung v" etwa 6-8 mes. Umfangsgeschwindigkeit erteilen, indem sich dann eine axiale Strömungskomponente von etwa 2 meek. erhalten lässt.
Hat einer der dargestellten Wärmeaustauscher als Vorwärmer für das zu behandelnde Gut zu dienen, so kann er in an sich bekannter Weise getrennt von einem Drehrohrofen angeordnet werden, oder er kann eine unmittelbare Fortsetzung des Ofenrohres bilden, wie ebenfalls bekannt. Hat ein solcher Wärmeaustauscher dagegen als Klinkerkühler zu dienen, so kann er z. B. in üblicher Weise unterhalb des Drehrohrofens aufgestellt oder gleichachsig um mindestens einen Teil des auslaufseitigen Endes des Ofens angeordnet werden.
Wärmeaustauscher sind meist für eine bestimmte Leistung, z. B. 5 t/h, und eine bestimmte Drehzahl, z. B. 1'5 U/min. gebaut. Als Vorwärmer ausgebildete Wärmeaustauscher werden meist für eine maximale Gaseintrittstemperatur, z. B. von 900 C, und einen maximalen Feuchtigkeits- gehalt des eintretenden Gutes, z. B. von 13%, gebaut bzw. berechnet, während ein als Klinker- kühler zu dienen bestimmter Wärmeaustauscher für eine höchste Eintrittstemperatur des Klinkers, z. B. von 1400 C, gebaut ist.
Zweckmässig lässt man nun die Einbauten am
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nicht mehr als 12% beträgt, und ferner lässt man sie sich bis dorthin erstrecken, wo sich die Temperatur der Einbauten noch unter 700 C halten lässt. In einem Klinkerkühler lässt man die Einbauten am eintrittsseitigen Ende zweckmässig erst dort anfangen, wo sich deren Temperatur ebenfalls etwa unter 700 C halten lässt.