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Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem feinkörnigen
Gut und einem Gas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem feinkörnigen Gut und einem Gas, bestehend aus einem mindestens angenähert kreiszylindrischen Behälter, der mit mindestens einer tangential am Aussenumfang mündenden Gaszuleitung und mit einem zentralen Auslass für das Gas versehen ist, und aussermittig in der Nähe des zentralen Auslasses eine Gutaufgabevorrichtung enthält.
Bei der Herstellung von Zementklinker ist es bekannt, Drehöfen mit nachgeschalteten VorwärmeZyklonstufen zu verwenden. In diesen Zyklonstufen, von denen zumeist etwa vier vorgesehen sind, wird das feinkörnige Gut, z. B. Rohmehl, durch Ofenabgase bis auf eine Temperatur von etwa 8500C unter teilweiser Kalzination vorgewärmt, wobei sich die Ofenabgase bis auf etwa 350 C abkühlen.
Trotz der durch das Zyklonsystem erreichten erheblichen Wärmeersparnis geht mit den Abgasen noch eine nutzbare Wärmemenge verloren, sofern sie nicht für andere Zwecke, z. B. für die Trocknung des Rohmehls, verwertet werden kann. Eine solche Verkoppelung von zwei verschiedenen Prozessen ist aber nicht immer möglich.
Eine merkliche Verbesserung der Wärmeübertragung und damit eine weitere Abkühlung der Ofenab- gase könnte beim System der hintereinandergeschalteten Zyklonstufen nur durch beträchtliche Vermehrung der Stufenzahl erzielt werden. Eine solche Vergrösserung der Anlage wäre aber baulich und in bezug auf den Energieverbrauch unwirtschaftlich.
Es ist eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch oder zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen Medien verschiedenen Aggregatzustandes im Gegenstrom bekannt, bei welcher das zu behandelnde Medium axial zugeführt wird, während das zur Behandlung dienende Medium tangential in die Kammer eingeleitet wird und diese axial wieder verlässt. Die Vorrichtung wird insbesondere zum Vorwärmen von Zementrohgut durch die Abgase dieser Vorrichtung nach der österr. Patentschrift Nr. 228172 ist vorgese-
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Kammerbreite. Ferner ist eine zentral angeordnete Guteinbringevorrichtung vorgesehen, die an ihrem Ende eine rotierende Verteil-bzw. Streuvorrichtung aufweist, deren Achse koaxial zum zylindrischen Behälter verläuft. Das schwere Gut wird hiebei mit Geschwindigkeit Null aufgegeben.
Zwei Gasaustritts- öffnungen sind auf entgegengesetzten Seiten, u. zw. in den beiden Kammerstirnwänden in der Mitte, angeordnet, während der Kammermantel mit einer oder mehreren Gutaustrittsöffnungen versehen ist.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen befindet sich das nach beiden Seiten abströmende Gas im Bereich der Guteinbringevorrichtung in einem labilen Bewegungszustand, bei dem einerseits nichts ausgeschlossen ist, dass ein Teil des Gutes unmittelbar in die Gasaustrittsöffnungen gelangt, anderseits aber mit Sicherheit durch Schwerkrafteinfluss im unteren Teil der Kammer eine stärkere Anreicherung mit Partikeln des zu behandelnden Mediums eintritt, was wieder bedeutet, dass sich der Wärmeübergang im wesentlichen in diesem Bereich vollzieht, während die im oberen Kammerteil strömenden Gase infolge der geringeren Konzentration des zu behandelnden Mediums auch in geringerem Masse zum Wärmeaus-
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Heizgas über eine Leitung --24-- vom Ofen --21-- her zugeleitet werden.
Die Gaszuleitung --23-- ist somit derart ausgelegt, dass sie das Gas mit einer Drehbewegung um die Behälterachse über den Ringka- nel --221¯- in den Behälter --22-- einleitet. Der Behälter --22-- ist ferner mit einem zentralen Aus- laps--25-- four das Gas versehen. Aus dem Auslass --25-- wird das Gas durch ein nicht gezeigtes Gebläse abgesaugt.
Im Innern des Behälters --22-- in der Nähe des Auslasses --25-- ist eine an einem Ringraum anschliessende Aufgabevorrichtung --26-- für das durch das Heissgas aufzuwärmende feinkörnige Gut angeordnet. Die Aufgabevorrichtung --26-- mündet von oben in den Behälter --22--, wobei die Einmündung aus einer zu diesem koaxialen Ringdüse --27-- besteht. Das Gut wird durch eine Leitung --28-der Aufgabevorrichtung-26-- zugeführt. Die Einmündung --27-- der Aufgabevorrichtung --26-- be- sitzt von der Behälterachse der Vorrichtung einen grösseren Abstand,
als der äussere Radius des Flügelra- des --31-- beträgt. Der Ringkanal --221¯- ist unten offen und bildet so eine Austrittsöffnung für das im Behälter --22-- infolge der Drehbewegung des Gases ausgeschleuderte und entgegen der nach innen gerichteten Gasströmung nach aussen gelangte feinkörnige Gut. Ein an die Austrittsöffnung anschliessender Trichter --29-- mit Abschlusskappe --30-- sammelt darauf das nach unten fallende Gut.
Das mit Drehbewegung um die Achse des Behälters --22-- aus der Gaszuleitung --23-- in den Ringkanal--221-- eintretende Gas strömt in dieser zwischen deren Aussenwand und einem konzentrischen Leitkörper --38-- entgegen dem nach unten fallenden, erhitzten feinkörnigen Gut nach oben, um dann im Behälter --22-- unter Aufrechterhaltung der Drehbewegung nach innen gegen den zentralen Gasauslass --25-- zu gelangen. Zwischen der Aufgabevorrichtung --26-- für das feinkörnige Gut und dem Gas- auslass --25-- ist ein koaxiales Flügelrad --31-- angeordnet, das über eine Kupplung --32-- mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden ist.
Das Flügelrad --31-- wird 1m Sinne der Gaszuleitung angetrieben, d. h. so wie sich das von der Gaszuleitung --23-- kommende Gas um die Behälterachse dreht. Es wird so über der ganzen Behälterhöhe eine gleichmässige Drehbewegung des Gases aufrecht erhalten und vermieden, dass von der Aufgabevorrichtung --26-- in den Behälter --22-- eintretende Gut sich im Eintrittsbereich ansammeln oder gar in den zentralen Auslass --25-- gelangen kann. Radial ausserhalb der Aufgabevorrichtung --27-- sind im Behälter --22-- auf zwei konzentrischen Kreisen einzelne zwischeneinander Öffnungen freilassende Leitsegmente --33 bzw. 34-- angeordnet, die sich überdecken.
Die Strömung des Gases ist durch strichlierte Pfeile und jene des feinkörnigen Gutes durch voll aufgezogene Pfeile angedeutet. Die an den Überdeckungsstellen gebildeten Spalte --35 und 36-dienen für den Durchlass des nach innen strömenden Gases bzw. des nach aussen geschleuderten Gutes.
Zwei oder mehrere Wärmeaustauscher der beschriebenen Art lassen sich auch für den stufenweisen Wärmeübergang von Gas an das feinkörnige Gut oder umgekehrt in Reihenschaltung verwenden. Die Apparate können dabei übereinander angeordnet werden, wobei der Trichter --29-- so zu gestalten wäre, dass er das aufgefangene feinkörnige Gut in den Ringraum --26-- des darunter liegenden Apparates leitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem feinkörnigen Gut und einem Gas, bestehend aus einem mindestens angenähert kreiszylindrischen Behälter, der mit mindestens einer tangential am Aussenumfang mündenden Gaszuleitung und mit einem zentralen Auslass für das Gas versehen ist, und
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dem zentralen Auslass (25) und der Aufgabevorrichtung befindlichen kreisringförmigen Raum angeordnetes, den zentralen Auslass umschliessendes Flügelrad (31) vorgesehen ist, wobei die Einmündung (27) der Aufgabevorrichtung (26) einen grösseren Abstand von der Behälterachse der Vorrichtung besitzt, als der äussere Radius des Flügelrades (31) beträgt.
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