<Desc/Clms Page number 1>
Zweistufiger Kühler für Brenngut
Die Erfindung bezieht sich auf einen zweistufigen Kühler für grobstückig aus einem Brennofen austretendes Brenngut, insbesondere Zementklinker.
Als Klinkerkühler werden meist wegen ihres vergleichsweise einfachen, robusten und übersichtlichen Aufbaues Rostkühler bevorzugt, also direkt wirkenden Kühler, bei denen die als Kühlmedium eingesetzte Luft den Klinker unmittelbar durchströmt. Es sind zwar Rostkühler bekannt, bei denen die gesamte Kühlluft wiederholt durch das Kühlbett geleitet wird und schliesslich als Verbrennungsluft dem Brennofen zugeführt wird, jedoch wird meist der Einfachheit halber denjenigen Bauarten der Vorzug gegeben, bei denen nur diejenige Luft als Verbrennungsluft dem Ofen zugeführt wird, die einen ersten, heissen Rostabschnitt durchströmt hat, während die übrige Kühlluft, die etwa zwei Drittel der gesamten Kühlluftmenge ausmacht, nach Erwärmung um einige 1000C in die Atmosphäre entlassen wird.
Die gesetzlichen Vorschriften verlangen sehr weitgehende Entstaubung dieser Abluft, die meist von Zyklonen nicht erreicht werden kann. Es müssen deshalb Entstaubungseinrichtungen, wie Glasgewebefilter, Kiesbettfilter oder elektrostatische Filter, eingesetzt werden, die hohe Investitions- und Betriebskosten verursachen. Während etwa zwei Drittel des gesamten Temperaturgefälles bei der Kühlung von Zementklinker, nämlich von 1350 auf etwa 500 C, mit nur einem Drittel des gesamten Luftdurchsatzes und geringem maschinellem Aufwand erreicht wird, erfordert das letzte Drittel des gesamten Temperaturgefälles von etwa 500 bis unter 1000C zwei Drittel des Luftdurchsatzes und erheblichen apparativen Aufwand und Energieaufwand zur Entstaubung dieses Luftanteiles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler zu schaffen, der einen geringeren Kostenaufwand für die zweite Kühlerstufe verlangt.
Die erfindungsgemässe Lösung besteht in der Kombination der folgenden, zum Teil an sich bekannten Merkmale : a) die erste Kühlerstufe ist ein direkt wirkender Kühler, dessen Kühlluft dem Ofen als
Verbrennungsluft zugeführt ist und der nicht wesentlich grösser bemessen ist, als es für die
Vorwärmung der Verbrennungsluft erforderlich ist ; b) die zweite Kühlerstufe ist ein ausschliesslich indirekt wirkender Schachtkühler mit einem oberen Guteinlass, einem unteren Gutauslass und einer Vielzahl von Guteinhss und
Gutauslass verbindenen Kühlwegen für das Kühlgut, die von stark geneigten Kühlflächen begrenzt sind, so dass das die Kühlwege dicht füllende Gut ohne pneumatische
Auflockerung die Kühlwege zu passieren vermag ;
c) die zweite Kühlerstufe ist mit einer Regelungseinrichtung versehen, die den Guteinlass und den Gutauslass abhängig voneinander in der Weise regelt, dass der Schachtkühler ständig gefüllt ist :
<Desc/Clms Page number 2>
d) zwischen der ersten und der zweiten Kühlerstufe ist ein Brecher vorgesehen, der das zu kühlende Gut auf eine maximale Korngrösse bringt, welche geringer als der geringste
Abstand der Kühlflächen in der zweiten Kühlerstufe ist.
Während man bislang der Ansicht war, dass die direkte Kühlung für Zementklinker die einfachste und wirtschaftlichste Kühlweise sei, weil nicht nur ein guter Wärmeübergang zwischen dem Klinkerkorn und dem daran vorbeistreichenden Kühlmedium möglich ist, sondern auch einfache, robuste
Kühlerbauarten gewählt werden können, zeigt die Erfindung überraschenderweise, dass die indirekte
Kühlung in der zweiten Kühlerstufe effektvoll und wirtschaftlich ist, weil das Kühlmedium nicht entstaubt zu werden braucht.
Es sind zwar indirekte Kühler zum Kühlen von Brenngut bekannt, aber nur für staubförmiges und feinkörniges Material, das durch Belüftung an den Kühlflächen vorbeigewirbelt werden kann oder wenigstens in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand versetzt werden kann, wodurch es der Behandlung in
Wärmetauschern zugänglich wird, die im wesentlichen nach dem bekannten Prinzip von Wärmetauschern für flüssige oder gasförmige Medien aufgebaut sind. Derartige Wärmeaustauscher hielt man für das grobe
Klinkermaterial nicht für anwendbar, weil die Möglichkeit fehlt, durch Fluidisation den Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlenden Gut und den Kühlflächen zu intensivieren.
In der Tat sind die für die
Kühlung staubförmiger Güter bekannten indirekten Kühler für Zementklinker auch nicht brauchbar, weil dieser grobstückig ist und auch nicht wirtschaftlich im noch heissen Zustand auf den Feinheitsgrad gebracht werden kann, der zur pneumatischen Fluidisierung erforderlich wäre.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass entgegen dieser bisherigen Ansicht eine bestimmte
Wärmetauscherbauart sehr wohl für Klinker geeignet ist und sogar eine besonders wirtschaftliche Arbe tsweise erlaubt, nämlich die oben gekennzeichnete Bauart, bei der der gebrochene Klinker ausschliesslich auf Grund der Schwerkraftwirkung an den vorzugsweise versetzt angeordneten
Kühlflächen sich vorbeibewegt, allerdings unter völlig andern Bewegungsverhältnissen als sie von den
Wärmetauschern für staubförmiges oder jedenfalls fluidisierbare Gut bekannt sind. Die Geschwindigkeit der Klinkerteile gegenüber den Kühlflächen ist nämlich nur äusserst gering, so dass in der verhältnismässig grossen Verweilzeit jedes Klinkerteiles an einer Kühlfläche eine ausreichende Abkühlung gewährleistet ist.
Vorbedingung ist allerdings, dass der Klinker vor der zweiten Kühlstufe auf eine bestimmte
Maximalkörnung gebrochen ist. Vorteilhafterweise sind, damit jeder Klinkerteil die Kühlflächen einmal erreicht oder ihnen ausreichend nahekommt, die Abstände zwischen den Kühlflächen von einer
Grössenordnung, die nicht wesentlich über der Grössenordnung, der grössten Klinkerteile liegt. Genauer gesprochen, soll der Abstand der Kühlflächen etwa zwei- bis achtmal so gross sein wie der Durchmesser der grössten Klinkerpartikel, damit einerseits günstiger Wärmeaustausch gewährleistet und anderseits die Gefahr des Hängenbleibens jedenfalls vermieden wird.
Damit auch diejenigen Partikel, die etwa in der Mitte zwischen zwei Kühlflächen gelegen haben, Gelegenheit zur Berührung einer Kühlfläche erhalten, sind die die Kühlflächen bildenden Kühlmittelkanäle zweckmässigerweise in einer Vielzahl längs des Weges des Klinkers durch den Kühler versetzt zueinander angeordnet.
Dem Brecher wird vorteilhafterweise ein Sieb nachgeschaltet, damit keinesfalls Korn zu grossen Durchmessers in den Kühler gelangt. Der Siebrückstand kann dem Brecher wieder zugeführt werden.
Der Schachtkühler, der die zweite Kühlerstufe darstellt, kann von einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Kühlschächte gebildet sein, damit separat montierbare und gegebenenfalls auch reparierbare Elemente entstehen. Die Hintereinanderanordnung empfiehlt sich nicht nur deshalb, damit die quer angeordneten Kühlflächen von den Seiten her herausnehmbar bzw. einsetzbar sind, sondern auch wegen einer nach der Erfindung besonders vorteilhaften Aufgabeweise, die durch eine Aufgabevorrichtung ermöglicht wird, welche einen oberhalb des Schachtes bzw. der Schächte horizontal sich erstreckenden Förderer umfasst, der das Gut jeweils dort erfasst und weiterfördert, wo es einen vorbestimmten Füllstand des Schachtes bzw. der Schächte übersteigt.
Mit andern Worten bedeutet dies, dass das an einem Ende aufgegebene Gut von dem Förderer nur dann weitergetragen wird, wenn der Pegel den Förderer erreicht. Diese Aufgabemethode hat den Vorteil, dass der Schacht über seine ganze Länge bzw. sämtliche Schächte stets vollständig gefüllt sind bis auf einen kleinen, letzten Abschnitt der Förderstrecke. Die Regelung des Füllstandes wird zweckmässigerweise in der Form vorgenommen, dass die Niveaumesseinrichtung in diesem letzten Abschnitt angeordnet ist und dass diese Messeinrichtung die Abzugsgeschwindigkeit des Kühlers regelt. Beim Unterschreiten eines bestimmten Pegels wird die Abzugsgeschwindigkeit verlangsamt, während sie beim Überschreiten eines bestimmten Pegels erhöht wird.
Selbstverständlich könnte man auch daran denken, die Gutzufuhr zu regeln, was jedoch in Anbetracht des Ofenbetriebes weniger ratsam erscheint. Die Niveaumesseinrichtung ist in dem beschriebenen Beispiel ein einfacher Füllstandsmesser. Es versteht sich, dass stattdessen jede andere
<Desc/Clms Page number 3>
Einrichtung verwendet werden kann, die nur geeignet ist, das Niveau in dem Schacht bzw. den
Schächten festzustellen.
Die in dem Kühlerschacht im wesentlichen horizontal und parallel zueinander angeordneten, die
Kühlflächen bildenden Kühlmittelkanäle haben zweckmässigerweise eine oben und/oder unten spitz zulaufende Querschnittsform mit vertikaler Längsachse. Diese Querschnittsform hat den Vorteil, dass einerseits die Reibung des Gutes an den Kühlmittelkanälen minimal ist und anderseits das
Widerstandsmoment jedes Kanals gegenüber der durch das reibende Gut auf den Kanal ausgeübten
Biegebeanspruchung maximal ist. Des weiteren hat diese Querschnittsform den besonderen Vorteil, dass die Kühlmittelkanäle so zueinander angeordnet werden können, dass der zwischen ihnen gebildete
Strömungsweg für das zu kühlende Gut etwa konstant bleibenden Querschnitt besitzt.
Exakt lässt sich dies für die Rautenform verwirklichen ; jedoch besitzen diesen Vorteil in hinreichendem Masse auch noch der Rautenform angenäherte Querschnittsformen, beispielsweise eine besonders vorteilhafte
Querschnittsform, die durch ein Paar von Kreisbögen an den Seiten begrenzt ist.
Die im zweiten Kühlerabschnitt aufgewärmte staubfreie Kühlluft kann, wie es an sich bekannt ist, der ersten Stufe als Kühlmedium zugeführt werden. Im vorliegenden Zusammenhang ist eine solche
Anordnung besonders vorteilhaft, weil die staubfreie Luft ohne weiteres über einen Ventilator der ersten Kühlstufe zugeführt werden kann, ohne dass Schäden am Ventilator oder in den Luftleitungen infolge des in der Luft enthaltenen Staubes befürchtet zu werden brauchen.
Selbstverständlich lässt sich aber auch ein flüssiges Kühlmittel mit grossem Vorteil verwenden, weil dadurch die Kühlintensität gegebenenfalls vergrössert und damit die Baugrösse verringert werden kann.
In manchen Fällen wird auch die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels aus wärmewirtschaftlichen
Gründen bevorzugt, wenn beispielsweise die in dem Kühler von dem Brenngut abgegebene Wärme zu
Heizzwecken oder zur Vorwärmung des zu brennenden Gutes verwendet werden soll.
Als Kühlmittel bietet sich in erster Linie Wasser an, das in bekannter Weise derart behandelt bzw. gereinigt sein soll, dass Ablagerungen und Schäden an den Kühlmittelkanälen vermieden werden.
Zweckmässig ist dabei eine Durchströmung der übereinander angeordneten Kühlmittelkanäle nacheinander von unten nach oben, wodurch sich eine Gegenstromwirkung ergibt. Die
Kühlmittelkanäle, die als quer zur Bewegungsrichtung des Brenngutes sich erstreckende Rohrkörper ausgebildet sind, steigen zweckmässigerweise von der Einlauf- zur Auslaufseite hin an. Dadurch wird erreicht, dass sie vollständig entleerbar sind, dass keine Ablagerungen darin verbleiben oder dass Ablagerungen wenigstens leichter entfernbar sind und dass auch Gase oder Dampf weniger leicht zu örtlicher überhitzung führen können. Wenn die Zirkulation des Kühlmittels im Naturumlauf erfolgt, begünstigt die geneigte Verlegung der Kühlmittelkanäle ausserdem das Ingangkommen der Strömung.
Selbstverständlich kann die Zirkulation aber auch mittels geeeigneter Pumpen herbeigeführt werden.
Wenn mehrere Rohrgruppen mit jeweils einer Mehrzahl von unter sich parallelgeschalteten, in unterschiedlicher Höhe liegenden Kühlmittelkanälen hintereinander geschaltet sind, werden vorteilhafterweise jeweils die innerhalb einer Gruppe tiefer bzw. höher liegenden Kühlmittelkanäle mit in der folgenden Gruppe höher bzw. tiefer liegenden Kühlmittelkanälen verbunden, damit die parallelgeschalteten Flüssigkeitsströme möglichst gleiche Wärmemengen aufnehmen, bevor sie sich am Ende des Kühlers wieder vereinigen.
Es kann vorgesehen sein, dass nicht sämtliche Kühlmittelkanäle des Kühlers von dem flüssigen Kühlmittel beaufschlagt sind. Vielmehr kann teilweise gasförmiges und teilweise flüssiges Kühlmittel Verwendung finden, wobei vorzugsweise der obere Teil des Kühlers mit einem gasförmigen und der untere mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt ist. Letzteres ist deshalb zweckmässig, weil das flüssige Kühlmittel bei den im unteren Teil herrschenden geringeren Temperaturdifferenzen einen besseren Kühleffekt erbringt.
Wenn das zu kühlende Gut im obersten Teil des Kühlers rasch gekühlt werden soll, ist die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels speziell dort vorteilhaft.
Die Kühlmittelkanäle können so ausgebildet sein, dass sie wahlweise mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gekühlt werden können. Je nach den gewünschten Temperaturverhältnissen lässt sich auf diese Weise der Anteil der gas-bzw. flüssigkeitsgekühlten Anteile des Kühlers beliebig variieren.
Damit der infolge der hohen Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kühlerstufe stark belastete Brecher von dem Gut entlastet wird, welches schon einen ausreichenden Feinheitsgrad hat, kann dem Brecher ein Sieb vorgeschaltet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, bei der die erste Kühlerstufe von einem Rostkühler mit relativ zueinander bewegten Rostelementen gebildet ist, ist diese erste Kühlerstufe ganz oder wenigstens in ihrem letzten Teil als Sieb ausgebildet. Man nutzt auf diese Weise die in dem Rost
<Desc/Clms Page number 4>
ohnehin vorhandene Bewegung und auch die dabei bis zu einem gewissen Grad auftretende Lockerungsund Quetschwirkung, vorteilhaft für die Siebfunktion, aus, ohne einen besonderen Bauteil vorsehen zu müssen.
Das Gut soll in allen Querschnittsbereichen des Schachtes möglichst gleiche Sinkgeschwindigkeit haben, damit die Verweilzeit aller Partikel möglichst gleich ist. Da die Sinkgeschwindigkeit eine Funktion des Abzuges ist, muss also, wenn dieser Zweck erreicht werden soll, die Wirkung der Abzugsvorrichtung in allen Querschnittsbereichen etwa gleich sein. Um dieses Ziel zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass sich die Abzugsvorrichtung über die volle oder nahezu volle horizontale Länge des Schachtes erstreckt.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen : Fig. l einen schematischen Längsschnitt durch die gesamte Anlage, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Kühlschacht in grösserem Massstab, und Fig. 3 einen Querschnitt durch einen solchen Schacht mit anderer Abzugsvorrichtung.
An den Drehrohrofen --1-- schliesst sich in bekannter Weise die erste Kühlerstufe --2-- mit Schrägrost--3--an, der von Kühlluft durchströmt wird, die anschliessend unmittelbar dem Ofen --l-- als Verbrennungsluft zugeführt wird. Am Ende des Rostes--3--ist der Brecher--4--
EMI4.1
Das nach oben geförderte Gut gelangt zu einer Siebvorrichtung--8--, deren Siebrückstand über die Leitung--9--in den Brecher zurückfällt. Der Siebdurchsatz gelangt in den ersten Schacht--11-einer Reihe von Kühlschächten --11, 12,13, 14--, die ohne Zwischenraum aneinander anschliessend geradlinig hintereinander angeordnet sind und deren Köpfe derart miteinander verbunden sind, dass eine Schrapperkette--15--das bei--10--auf den ersten Schacht aufgeworfene Gut, sofern dieser gefüllt ist, zu den folgenden Schächten weiterführt. Dadurch werden sämtliche Schächte bis auf den letzten Schacht --14-- ständig gefüllt gehalten.
In dem letzten Schacht sind zwei Füllstandsanzeiger angeordnet, die auf eine Kugelvorrichtung für die Geschwindigkeit der in vereinfachter Weise als Förderband-18-in Fig. l dargestellten Abzugseinrichtung wirken.
Im Schacht--13--sind schematisch die Kühlmittelkanäle--19--angedeutet, die in einer Vielzahl versetzt zueinander vorgesehen sind. Im Vorbeistreichen an der Oberfläche dieser Kanäle kühlt sich das Klinkergut ab. Die Kanäle sind zweckmässigerweise in solcher Folge miteinander verbunden,
EMI4.2
derartige Verbindungsanordnung der Kanäle veranschaulicht ist.
Aus Fig. 2 erkennt man die durch Zusammensetzung zweier Kreisbögen angenäherte Rautenform des Querschnittes der Kanäle, wobei sich die Kanäle so zueinander anordnen lassen, dass der zwischen ihnen verbleibende Strömungsweg etwa konstante Weite hat. Unvermeidbare Querschnittsänderungen sollen so gering sein und an solchen Stellen liegen, dass sich kein Stau ergeben kann, der die Gefahr von Brückenbildung heraufbeschwören könnte.
EMI4.3
Verhältnis der Öffnungen im oberen Boden--46--zu denen im unteren Boden --48-- ein anderes. Die Abzugsgeschwindigkeit lässt sich somit durch Einstellung des zweiten Bodens einstellen.
Wenn Brückenbildung befürchtet wird, kann der Boden--48--auch in hin- und hergehende Bewegung um eine einstellbare Mittellage versetzt werden.
Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine Möglichkeit für die Anordnung der Kühlmittelkanäle --19-- und der Zuführung-, Verbindungs- und Abführungskanäle. Im oberen Teil des Schachtes - ist-entsprechend den zu übertragenden Wärmemengen - eine geringere Zahl von Kühlmittelkanälen an eine Kühlmittelquelle (beispielsweise Gebläse) angeschlossen als im unteren Teil. Die den Kühler verlassende erhitzte Kühlluft kann, da sie nicht mit dem Kühlgut in Verbindung gekommen ist, ohne weiteres in die Atmosphäre abgeblasen oder zur Wärmerückgewinnung Wärmeaustauschern zugeführt werden.
Entstaubung ist nicht erforderlich.
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
obersten Kühlkörper der Gruppe-33-, der zweitunterste Kühlkörper der Gruppe --32-- mit dem zweitobersten Kühlkörper der Gruppe --33-- usw. verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine möglichst gleichmässige Aufheizung der parallelgeschalteten Flüssigkeitsströme. Die Kühlkörpergruppen - 35 und 36--sind luftdurchströmt. Auch die Kühlkörper dieser Gruppen sind ansteigend verlegt und ebenso ausgebildet wie die der unteren Gruppen, so dass man ohne erheblichen Aufwand auch in diesem Bereich Wasserkühlung vorsehen kann.
Selbstverständlich können an Stelle von Wasser auch andere Kühlflüssigkeiten, beispielsweise Öl, Verwendung finden.
Wenigstens die gasdurchströmten Kühlmittelkanäle können innen Rippen aufweisen, die den Wärmeübergang verbessern. Auch aussen können gegebenenfalls Rippen vorgesehen werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 endet der Schacht unten in zwei wannenartigen, über die horizontale Schachtlänge gleichen Querschnitt bewahrenden Trichtern--20--, von denen jeder eine
EMI5.2
eine Achse --63-- schwenkbar und einstellbar ist. In horizontaler Stellung (Fig. 3 links) reichen die Schüttflächen des sich auf dem Tisch abböschenden Gutes nicht über dessen Kanten hinaus, die zweckmässigerweise von hochstehenden Rändern-64-gebildet werden, die nach Verschleiss leicht ersetzt werden können und deren Höhenänderung bei Verschleiss auch keine erhebliche Änderung der geometrischen Verhältnisse und damit der Auslaufcharakteristiken verursacht.
Wird ein solcher Kipptisch schräg gestellt (Fig. 3 rechts), so kann Material ausfliessen.
Durchschiessen des Materials wird sicher verhindert und gleichmässiger Auslauf über die gesamte Länge wird erreicht. Wenn der Tisch in leicht schwingender Bewegung um die Achse --63-- gehalten wird. Die Auslaufgeschwindigkeit kann durch Veränderung des Kippwinkels und/oder der Schwingungsamplitude und/oder der Schwingungsfrequenz und/oder der Nullage erfolgen, um die herum die Schwingung stattfindet. Der Begriff Schwingung schliesst dabei den Fall ein, dass der Tisch periodisch stillsteht und bewegt wird.
Das auslaufende Gut fällt, wie im Fall der Fig. l und 2 in einen Behälter-25--, der in diesem Fall stationär angeordnet sein kann und das Gut auf das Förderband-18-lenkt. Es können auch ein oder mehrere Förderbänder unmittelbar im Schüttbereich der Kipptische angeordnet sein. Wenn Förderung in zwei unterschiedliche Richtungen in Betracht kommt, kann beiderseits unter jedem Kipptisch je ein Förderband angeordnet sein. Die Kipprichtung der Kipptische bestimmt dann, auf welches Band das Gut fällt. Die Kipptische brauchen nicht unbedingt eben zu sein. Sie können auch auf der Oberseite teilzylindrisch ausgeführt sein.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.