DD145628A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kühlprozesses - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Intensivierung des Zementklinker-Kühlprozesses durch einen separat vom Siateraggregat betriebenen Kühler·. Zur Erreichung des Zieles der Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit ist die Aufgabe zu lösen, zwischen Kühlgut und Kühlluft die Bedingungen derart zu verbessern, daß der Wärmeübergang intensiviert wird^ Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem· ein kurzer Drehrohr- oder Planetenkühler separat mit hoher Drehzahl angetrieben wird, wobei das heiße und noch glühende Gut zu Beginn des Kühlprozesses bei ständiger Umwälzung mit Mahloder Wälzkörpern beansprucht wird, so daß auch eine autogene Zerkleinerung stattfindet. Zur Durchführung des Verfahrens ist der Hochteaperaturbereich des Kühlers mit einer verschleißfesten und hitzebeständigen keramischen Ausmauerung versehen, auf der großVoTumige Wälzkörper aus gleichem Material abrollen. Der Hochteaperaturbereich kann sowohl an den Drehrohrkühler als auch an den Drehrohrofen oder auch separat angeordnet sein.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Intensivierung des Kühlprozesses

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Material, insbesondere zur Intensivierung des Kühlprozesses von vorzugsweise Zementklinker in einem dem Drehrohrofen nachgeschalteten und separat betriebenen Kühler·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Besonders in der Zementbrenntechnik bedarf es nach dem Brennen einer schnellen Klinkerkühlung, um einen qualitätsgerechten Klinker bzw» Zement herstellen zu können· Hierbei ist der Temperaturbereich von 1300 ° bis 500 ⁰C von "besonderem Interesse _o Es werden in dieser Zone hohe Kühlgeschwindigkeiten und damit Temperaturgradienten angestrebt, um das bei Raumtemperatur instabile Klinker- . phassngleichgewicht "einzufrieren" und hohe Festigkeiten des aus dem Klinker hergestellten Zementes zu erzielen·

Es ist eine Vorrichtung bekannt (DD-WP 19 079), bei der um ein zentrisch gelagertes Tragrohr Kühlrohre angeordnet sind und diese unabhängig vom Ofen angetrieben werden,» Hierbei wird ein Teil des Gutes durch das Tragrohr zurück in den Eintragsbereich gefördert und soll dort den

heißen Klinker mit abkühlen· ί

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Der Nachteil dieser Erfindung bestellt darin, daß ständig ein Teil des Gutes im Kreislauf gefördert wird und somit eine zusätzliche Belastung für den eigentlichen Kühlprozeß auftritt_o Die Umspülung der heißen Klinkerkörner mit Kühlluft wird durch das bereits vorgekühlte Gut wesentlich erschwert, so daß keine hohen Abkühlgradienten erreichbar sind·

Aus der BE-AS 2 056 938 ist bekannt, daß zwischen einem Drehofen und einem Planetenkühler ein Vorkühler zwischengesbhaltet ist» Der Vorkühler ist als achsparallel zum Drehofen verlaufende zylindrische Trommel ausgebildet, von deren dem Drehofen abgewandten Stirnseite sich die Kühlrohre achsparallel zur Trommel des Vorkühlers und ins Gleichstrom zur Förderrichtung des Drehofens erstrekkeno Der Vorkühler wird gegenüber dem Drehofen separat angetrieben und kann somit ohne Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehofens beschleunigt oder abgebremst werden·

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß es durch den im Drehofen anfallenden großstückigen Klinker beim Übergang su den einzelnen Kühlrohren zu Verstopfungen kommen kann·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen, um durch Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeiten in Kühlern, insbesondere Drehrohr- und Planetenkühlern, den Temperaturgradienten zu erhöhen ο

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwischen Gut und Kühlluft die Bedingungen derart zu verbessern, daß der Wärmeübergang intensiviert wird·

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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein kurzer Drehrohr- bzw. Planetenkühler, jeweils separat angetrieben, mit hoher Drehzahl angetrieben wird, wobei das aus dem Sinteraggregat kommende heiße und noch glühende Gut zu Beginn des Kühlprozesses bei ständiger Umwälzung mit Mahl- oder Wälzkörpern beansprucht und mehr oder weniger angehoben wird, so daß auch eine autogene Zerkleinerung stattfindet·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem vorzugsweise separat vom Drehofen angetriebenen Drehrohr— kühler.» Der Hochtemperaturbereich ist erweitert ausgeführt und besitzt an der Innenseite eine Ausmauerung, die für besonders hohe thermische und mechanische Beanspruchung geeignet ist₀ Dieser erweiterte Teil ist mit Mahlkörpern gefüllt_o Der nachfolgende Kühlerabschnitt ist beispielsweise mit einer Kammausmauerung oder Wellenausmauerung mit nachfolgender Hubschaufelzone ausgekleidete Zwischen erweitertem Hochtemperatmrbereich und nachfolgendem Kühlerabschnitt ist eine Stauzone angeordnet, die eine Mitnahme der Mahlkörper in den Rohrkühler verhinderte Die Stauzone bewirkt, daß im erweiterten Hochtemperaturbereich ein erhöhtes Gutbett aufgebaut wird, wodurch die Ausmauerung vor mechanischer Beanspruchung geschützt und der Zerkleinerungsprozeß verbessert wird· Vorteilhafterweise können die Mahlkörper auch als sich frei bewegende, großvoluE&ge Wälzkörper ausgebildet sein_o Diese sind in ihrer Form und Größe verschieden und stimmen überein mit der Form der Auskleidung des Hochtemperaturbereiches ο Hochtemperaturbereich und nachfolgendes Kühlrohr haben in diesem Fall einen gleichen Durchmesser· Zwischen Hochteniperaturbereich und Kühlrohr ist eine Stauzone angeordnet, die mit Auflaufschrägen versehen ist· Die Auflaufschrägen sind konzentrisch am Umfang angeordnet und bewirken, daß die großvolumigen Wälzkörper stets in den Hochtemperaturbereich verharren©

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Zur Gewährleistung des Zerkleinerungsvorganges zu Beginn des Kühlprozesses, der bei Temperaturen um + 1200 ⁰C beginnt, werden die Auskleidung des Hochtempera turbereiches und die als großvolumige Wälzkörper ausgebildeten Mahlkörper aus verschleißfestem und hitzebeständigem keramischen Material hergestellt· Die Y/älzkörper sind beispielsweise als zylindrische, ku~ gelige, doppelkegelige oder ballige rotationssymmetrische Körper mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis vorzugsweise von = 1 ausgebildet© Der kurze Drehrohrkühler hat ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 3 bis 5 und wird mit Drehzahlen betrieben, die = 50 % der kritischen Drehzahl betragen·

Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Hochtemperaturbereich vom Drehrohrkühler getrennt und zwischen dem Sinteraggregat, beispielsweise einem Drehrohrofen, mit separaten Antrieb, oder unmittelbar am Drehrohrofenauslauf, mit Antrieb durch den Drehrohrofen, angeordnete

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenο In den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigen:

Figo 1: einen Längsschnitt derschemätisch

dargestellten erfindungsgemäßen Lösungj

Pig· 2: einen Schnitt zu Figo 1 entlang der Linie I-Ij ·

Fig· 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel mit

als großvolumige Y/älzkörper ausgebildete Mahlkörper in der Einlaufzone;

Figo 4: Der Hochtemperaturbereich des Kühlers in getrennte Anordnung vom Kühler;

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Pig· 5 s Die Anordnung des Hoehtemperaturbereiches am Drehrohrofen;

Pig· 6: Einen Schnitt quer zur Drehachse des Hochtemperaturbereiches;

Pig· 7 bis 10:

verschiedene beispielhafte Formen der Wälzkörper mit der gleichermaßen ausgebildeten Ausmauerung des Hochtemperaturbereiches

Der zu kühlende Zementklinker wird im Inneren eines Kühlrohres zu Beginn des Kühlprozesses im Hochtemperaturbereich durch entsprechende Mittel während eines ständigen Umwälzvorganges zerkleinert· Dies erfolgt überwiegend durch die Beanspruchungsarten Schlag und Druck, während der Zementklinker in Richtung Gutaustrag transportiert wird· Dabei wird der als Gutschleier herabfallende Zementklinker durch den entgegen der Förderrichtung des Zementklinkers eintretenden Kühlluftstrom intensiv aufgelockert, umspült und gekühlt· Die hohen Drehzahlen begünstigen den Abkühlprozeß· ^

Zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß Fig. 1 dem Sinteraggregat über einen Fallschacfit 1 ein über Antrieb 9 separat angetriebener und auf Laufrollen 10 und 11 ruhender kurzer Drehrohrkühler 2 nachgeschaltet ο Der Drehrohrkühler 2 setzt sich aus dem erweiterten Hochtemperaturbereich 3 und einem sich daran anschließenden verjüngten Kühlrohr zusammenο Die Innenwandung des Hochtemperaturbereiches 3 ist mit einer wärmeisolierenden Ausmauerung 5 und darüber mit Verschleißplatten 6 versehen

und mit Mahlkörpern 4 gefüllte Das sick anschließende, verjüngte Kühlrohr ist mit einer hinter dem Hoch^emperaturbereich angeordneten Stauzone 8 versehen, die ein evtl·

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Austreten der Mahlkörper aus dem erweiterten Bereich verhindern soll« Der übrige Teil des Kühlrohres ist bis zum Kühlerende mit einer Kamm- oder Wellenausmauerung 7 (Fig· 2) und einer Hubschaufelzone 14 bekannter Art versehen· Der Drehrohrkühler weist ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 3 bis 5 auf wird mit Drehzahlen im Bereich von vorzugsweise β 50 % der kritischen Drehzahl betrieben· Der aus dem Sinteraggregat austretende heiße und glühende Zementklinker gelangt über den Fallschacht 1 in den erweiterten Eochtemperaturbereich 3 des Drehrohrkühlers 2· Durch die hohe Drehzahl des Drehrohrkühlers wird das Gut durch Umwälzung derart intensiv in Bewegung gesetzt, daß eine autogene Zerkleinerung, besonders der großen Brocken, stattfindet» Hierdurch vergrößert sich die zu kühlende Oberfläche, wodurch die Abkühlung schneller und intensiver erfolgt.

Die Zerkleinerung im Hochtemperaturbereich 3 wird durch Mahlkörper 4 unterstützt, die mit dem Zementklinker umwälzeno Das Gut unterliegt dabei in erster Linie einer Druckbeanspruchung ο Diese erhöht sich, wenn als Mahlkörper 4 sich frei bewegende, großvolumige Wälzkörper 12 mit hohem Eigengewicht verwendet werden, von denen einige Formen in den Fig© 3 bis 8 dargestellt sind· Der Hochtemperaturbereich 3 und das Kühlrohr des Drehrohrkühlers 2 haben bei dieser Ausgestaltung der Mahlkörper, wie in Fig. 3 ersichtlich, gleichen Durchmesser₀ Die Form der Auskleidung 5 des Hochtemperaturbereiches 3 entspricht der Form der großvolumigen Wälzkörper 12_O Die sich in Richtung Kühlrohr verengende Auskleidung 5 des Hochtemperaturbereiches 3 bildet am Übergang zum Kühlrohr eine Stauzone 8, die mit Auflaufschrägen 13 versehen istο

Das über den Fallschacht 1 in &3-B Hochtemperaturbereich 3 des Drehrohrkühlers 2 eintretende Gut gelangt unter die auf der Auskleidung 5 abrollenden Wälzkörper 12 und wird hier durch Druckbeanspruchung zerkleinert· Die Stausone 8 verhindert ein vorzeitiges Übertreten des Gu-

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tes bzw· größerer Stücke des Gutes in das Kühlrohr und bewirkt gleichzeitig den Aufbau eines Mahlbettes· Die an der Stauzone 8 angeordneten Auflaufschrägen 13 verhindern ein Austreten der Wälzkörper 12 in das Kühlrohr· Das Kühlrohr ist mit einer Kamm-:jd der We Ilen ausmauerung 7 und mit Hubeinbauten 14 versehen, die das zerkleinerte Gut umwälzen, "anheben und über den freien Kühlrohr querschnitt abwerfen©

Die Ausgestaltung der Mahlkörper 4 als Wälzkörper 12 ermöglicht es, diese und die Ausküdung 5 des Hochtemperaturbereiches 3 aus verschleißfestem und hitzebeständigem keramischen Material herzustellen· Die Form der Wälzkörper 12 wird entsprechend den verfahrenstechnischen und technologischen Bedingungen des Kühl- und Zerkleinerungsprozesses sowie des Herstellungsprozesses der Fälzkörper 12 doppelkegelig (Fig. 3 und 8), zylindrisch (Fig· 7), ballig (Fig. 9) oder kugelig (Fig· 10) ausgebildet, denen die Form der Auskleidung 5 des Hochtemperaturbereiches 3 angepaßt ist·

Zur Realisierung der Druckbeanspruchung sind die Wälzkörper 12 nicht nur großvolumig, sondern von hohem Bigengewicht und in einem Längen-Durchmesserr*Verhältnis vorzugsweise von S= 1 hergestellt· , In Figo 6 ist der Bewegungsablauf der Wälzkörper 12 im Hochtemperaturbereich 3 entgegen der Drehrichtung des Kühlrohres dargestellt·

Die Möglichkeit der Trennung des HoÖÄemperaturbereiches 3 vom Drehrohrkühler 2 ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt· Gemäß Fig· 4 ist der Hochtemperatürbereich 3 zwischen dem Sinteraggregat -15 und dem Drehrohrkühler 2 oder einem anderen Kühlaggregat 16 angeordnet und wird separat angetrieben·

Nach Fig· 5 ist der Hochtemperaturbereich 3 unmittelbar an das Sinteraggregat 15, in diesem Fall ein Drehrohrofen, angeordnet und wird von diesem mit angetrieben·

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Dreh-

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Zahlsteigerung im Hochtemperaturbereich es zu einer deutlichen Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit kommt. Ein weiterer Vorteil ist, daß durch die Verringerung des Korndürchmessers, hervorgerufen durch den Zerkleinerungsprozeß, die Abkühlzeit wesentlich verkürzt werden· Desweiteren wird durch die hohe Drehzahl das Gut durch Umwälzung so intensiv in Bewegung gesetzt, daß eine zusätzliche Kornzerkleinerung durch autogene Zerkleinerungseffekte stattfindet· IHirch die Verwendung großvolumiger Wälzkörper wird die Zerkleinerung des heißen Gutes weiter erhöht ₉ was sich positiv auf die Kühlzeit auswirkt,, Sie ermöglicht gleichzeitig den Einsatz eines verschleißfesten und hitzebeständigen keramischen Materials für die stark thermisch belasteten Mahlkörper und Auskleidungsplatten in der Einlaufzone· Hierdurch wird ihre Standzeit erhöht und somit die reparatur- und wartungsfreie Laufzeit des Kühlers verlängert, wodurch seine Verfügbarkeit steigt·

Claims (1)

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   Erfindungsansprüche

   1· Verfahren zum Kühlen von Material, insbesondere zur Intensivierung des Kühlprozesses, vorzugsweise von Zementklinker, in einem dem Sinteraggregat, vorzugsweise einem Drehrohrofen nachgeschalteten separat betriebenen Kühler, beispielsweise Drehrohr- oder Planetenkühler, gekennzeichnet dadurch, daß das zu kühlende Material durch hohe Drehzahlen des Kühlrohres ganz oder teilweise angehoben wird, durch den freien Rohr querschnitt zurückfällt, im Materialbett des Hochtemperaturbereiches ständig umgewälzt und zerkleinert wird·

   2· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus einem den Sinteraggregat nachgesckalteten Drehrohrkühler mit separaten Antrieb, gekennzeichnet dadurch, daß der Drehrohrkühler (2) einen erweiterten Hochtemperaturbereich (3:)" besitzt, an dessen Innenwandung eine Auskleidung (5) und darüber Verschleißplatten (6) angeordnet sind und der vorzugsweise mit Mahlkörper (4) gefüllt ist, die Innenwandung des sich anschließenden Kühlrohres als Kamm- oder Wellenausmauerung (7) ausgestaltet ist, der sich Hubeinbauten 14 anschließen und zwischen Hochtemperaturbereich (3) und Kühlrohr eine Stauzone (8) angeordnet ist.

   ^: . —10- '

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   3· Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet d a d ure h , daß die Mahlkörper (4) als großvolumige Wälzkörper (12) verschiedener Form und Größe ausgebildet und frei beweglich sind und ihre Form mit der der Auskleidung (5) des Hochteniperaturbereiches (3) übereinstimmt, wobei Hochtemperaturbereich (3) und das nachfolgende Kühlrohr vorzugsweise gleichen Durchmesser besitzen und zwischen beiden eine Stauzone (8) mit Auflaufschrägen (13) angeordnet ist·

   4· Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet d a d u r c h , daß der Hochtemperaturbereich (3) vom Drehrohrkühler (2) getrennt und mit einem separaten Antrieb versehen zwischen Sinteraggregat (15) und Kühlaggregat (16) angeordnet ist·

   5· Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet d a d u r c h , daß der H_ochtemperaturbereich A3) des Kühlers unmittelbar an das als Drehrohrofen ausgebildete Sinteraggregat (15) angeordnet ist und durch dieses mit eingetrieben wird*

   6· Vorrichtung nach den Punkten 2 bis 5» gekennzeichnet d a ü u r c h , daß die Auskleidung (5) des H_ochtemperaturbereicb.es (3) und die Mahlkörper (4) bzw« Wälzkörper (12) aus verschleißfestem und hitzebestandi-

   • gem keramischen Material bestehen· -

   7· Vorrichtung nach den Punkten 3 bis 6, gekennzeichnet da du r c h , daß die Wälzkörper (12) rotationssymmetrische Körper von beispielsweise zylindrischer, kegeliger, doppelkegeliger, kugeliger oder balliger Form sind und ein Längen-Durchmesser-Verhäl"fcnis von s 1 besitzen ο

   8« Vorrichtung nach den Punkten 2, 3» 6 und 7, gekennzeichnet d a d u r c h , daß der Drehrohrkühler (2) ein

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   Längen-Durchmesser-Verhältnis von 3 bis 5 besitzt und mit hohen Drehzahlen, die vorzugsweise im Bereich & 50 % der kritischen Drehzahl liegen, betrieben wirdo

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