DD208304A1 - Vorrichtung zum vorwaermen oder kuehlen von feinkoernigem gut - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwaermen oder Kuehlen von feinkoernigem Gut, vorzugsweise Zementrohmehl, bei gleichzeitiger Trennung des Materials aus dem Gasstrom. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die Bauhoehe und damit die Investkosten der Vorrichtung zu senken, die thermische Effektivitaet der Vorrichtung bei Einsatz als Vorwaermer oder Kuehler bei hohem Abscheidegrad und niedrigem Druckverlust zu verbessern. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass die Vorrichtung aus einem Eintrittskanal, der tangential in einem konus- oder zylinderfoermigen Waermetauscherteil einmuendet, besteht. Der untere Teil des Waermetauscherteils ragt in einen Abscheider,dessen oberer Teil zylinderfoermig und der Unterteil konusfoermig ausgebildet ist. Der zylindrische Teil des Abscheiders besitzt einen ringfoermigen, in das Innere des Abscheideraumes hineinraagenden Abschluss, an dem ein zylindrischer Teil angeordnet ist, der den Waermetauscherteil mit einem Abstand umhuellt. An dem zylindrischen Teil ist tangential der Austrittskanal angeordnet.

Description

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Vorrichtung zum Vorwärmen oder Kühlen von feinkörnigem Gut

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen oder Kühlen von feinkörnigem Gut, vorzugsweise Zementrohmehl, bei gleichzeitiger Trennung des Materials aus dem Gasstrom·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, beim Wärmetausch zwischen einem feinkörnigen Material und einem Gasstrom Zyklone zu verwenden· Zyklone werden zur Vorwärmung und zur Kühlung eingesetzt, wobei das mehlförmige Gut durch Vermischung mit einem heißen bzw, kalten Gasstrom stufenweise erhitzt bzw. gekühlt und vom Gas getrennt wird« Nachteilig ist, daß bei derartigen, aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonstufen bestehenden Anlagen insgesamt ein hoher Druckverlust entsteht und die Gesamthöhe wegen der senkrecht angeordneten Zyklone sehr hoch ist.

Zur Verminderung der Bauhöhe und des Druckverlustes ist es bekannt, die Wirbelkammer- des Zentrifugalabscheiders

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als zylinder- oder kege!stumpfförmiges Gehäuse auszubilden, dessen Ende mit einer Spirale in Verbindung steht, die sich über die "Hälfte des Gehäuseurnfanges erstreckt. Dabei ist der Gaseinlaß und der erste Teilchenauslaß in vertikaler Richtung an jeweils ein Ende der Spirale angeschlossen und der Gasauslaß ist koaxial zu dem Gehäuse an dessen anderem Ende angeordnet. Eine ändere Art einer solchen Vorrichtung ist als zylindrische Trennkammer ausgebildet, deren Mittelachse horizontal verläuft und ein Zustrom- und ein Abstromrohr aufweist. Dabei ist das Zustrom- und das Abstromrohr derart mit der Wandung der Trennkammer verbunden, daß der Gasstrom zwecks Bildung eines Wirbe!stromes tangential einströmt und tangential zu diesem Wirbel abströmt. Unterhalb der Trennkammer ist eine Auffangkammer für die abgeschiedenen Peststoffpartikel angeordnet.

Weiterhin wurde eine aus Zylinder- und Kegelstumpf kombinierte Vorrichtung vorgeschlagen, die als zweite Kalzinierstufe arbeitet und gleichzeitig den Feststoff vom Gas trennt. Dabei treten Gas, Feststoff und die in der ersten Kalzinierstufe nicht verbrauchte Verbrennungsluft im oberen Bereich des zylinderförmigen Teils gemeinsam tangential in die Vorrichtung ein. Der Brennstoff , der ebenfalls im oberen Bereich des zylinderförmigen Teils eingetragen wird, verbrennt mit der im Gas enthaltenen Restluft. Die dadurch frei werdende Wärmemenge dekarbonisiert das Gut.in.einer abwärts gerichteten Drallströmung. Im unteren 3ereich des zylinderföraigen Teils wird durch einen in die Vorrichtungsmitte hinein ragenden Kanal das nahezu staubfreie Gas abgezogen, während das sich im Wandbereich abwärts bewegende Gut über einen Materialsammeltrichter aus der Vorrichtung ausgetragen wird. Der Nachteil besteht darin, daß bei unvermeidbarer Ansatzbildung die Gasabzugsöffnung zunehmend in den Bereich hoher Materialkonzentration gerät und sich somit der Abscheidegrad verschlechtert.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es," die thermische Effektivität der Vorrichtung bei Einsatz als Kühler oder Vorwärmer zu verbessern und gleichzeitig die Investitionskosten zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vorwärmen oder Kühlen von feinkörnigen! Gut und gleichzeitigem Abscheiden des Feststoffes aus der Gasphase bei hohem Abscheidegrad und niedrigem Druckverlust und Verringerung der Bauhöhe zu schaffen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Vorrichtung aus einer Kombination von zylinder- und konusförmigen Teilen besteht. Der Eintrittskanal für den mit Material beladenen Gasstrom mündet tangential in einen konischen oder zylinderförmigen Wärmetauscherteil. Der Wärmetauscher mündet im unteren Bereich in einen Abscheideraum und ragt in diesen hinein· Dabei ist der Durchmesser des Abscheideraumes größer als der des Wärmetauschers*

Ein Rücktrag des Materials aus dem Abscheideraum wird durch ein in das Innere des oberen Teils des Abscheideraumes ,hineinragenden ringförmigen Abschluß verhindert. Der Austrag des vom Material getrennten Gasstromes erfolgt über eine Kreisringfläche, die oberhalb des ringförmigen Abschlusses zwischen der Außenwand des Wärme- . tauschers und einen ihm im Abstand umgebenden zylinderförmigen Teil angeordnet ist. An dem zylinderförmigen Teil ist tangential der Austrittskanal angeordnet, Durch die Verschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen wird ein mehrstufiger Vorwärmer oder Kühler aufgebaut. Dabei ist bei zwei in einer horizontalen Ebene liegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung die Höhe des Wärmetaus.cherteils der jeweils als erste vom Gas-

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Materialstrom der darunterliegenden Ebene durchströmten Vorrichtung kleiner als die Höhe des gasseitig nachgeschalteten Wärmetausch erteils,

Bei der Anordnung von mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen als Vorwärmer wird die unterste Stufe vor dem Brennaggregat als Kalzinator ausgebildet₅ indem im oberen Teil des Wärmetauscherteils ein oder mehrere Brenner und ein Kanal für die Kühlersekundärluft angeordnet 3ind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung

Pig· 2 die Verschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen zu einem mehrstufigen Wärmetauscher

In der Zeichnung ist der Gasweg bandförmig und der Materialweg gestrichelt dargestellt« Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Eintrittskanal 1, der vorzugsweise tangential in einem konus- oder zylinderförmigen Wärmetauscherteil 2 ein mündet. Der untere Teil 13 des Wärmetauscherteils 2 ragt in einen Abscheider 3, dessen oberer Teil zylinderförmig und der Unterteil konusförmig ausgebildet ist» Dabei ist der Durchmesser des zylindrischen Teils des Abscheiders 3 größer als der des Wärmetauschers 2. Der zylindrische Teil des Abscheiders 3 besitzt einen ringförmigen, in das Innere des Abscheideraumes hineinragenden Abschluß 4* An dem ringförmigen Abschluß 4 des Abscheiders 3 ist ein zylindrischer Teil 5 angeordnet, der den Wärmetauscherteil 2 mit einem Abstand umhüllt. An dem zylindrischen Teil 5 ist tangential der Austritts-

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kanal 9 für das vom Material getrennte Gas angeordnet. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an Hand einer Vorwärmerstufe beschrieben. Die Wirkungsweise der Vorrichtung als Kühler ist äquivalent.

Das vorzuwärmende Material wird zusammen mit dem heißen Gasstrom als Material-Gasstromgemisch über den Eintrittskanal 1 tangential dem Wärmetauscherteil 2 zugeführt. In einer drallartig abwärts gerichteten Strömung erfolgt während der gemeinsamen Bewegung ein Wärmeaustausch zwischen dem heißen Gasstrom und dem Material. Die Drallströmung bewirkt eine spiralförmige Bewegungsbahn des Gutteilchens und führt somit zu höheren Verweilzeiten als bei reiner Axialströmung. Nach Austritt des Material-Gasstromes aus dem Wärmetauscherteil 2, der wegen des Hineinragens seines unteren Teils 13 i-Q den Abscheider im Inneren des Abscheiders 3 erfolgt, wird das Material an die zylinderförmige Innenwand des Abscheiders 3 geschleudert» Der ringförmige Abschluß 4 verhindert einen Rücktrag des Materials in den zylinderförmigen Teil 5 des Gasaustrittskanals 9· Durch die Drallbewegung sammelt sich das Gut im· konusförmigen Materialsammelbehälter 6 und verläßt über den Materialaustrag 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Gas, das gemeinsam mit dem Material aus dem unteren Teil 13 des Wärmetauscherteils 2 austritt, wird über den zwischen Wärmetauscheraußenwand 8 und ringförmigen Abschluß 4 des Abscheiders 3 befindlichen freien Raum abgezogen und verläßt nahezu staubfrei die erfindungsgemäße Vorrichtung über den Austrittskanal 9* Zwischen dem unteren Teil des Wärmetauscherteils 2 und dem zylinderförmigen Teil 5 des Austrittskanals 9 erfährt das Gas eine Umkehrung der Strömungsrichtung die auf kurze Strecke.begrenzt ist. Beim Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kalzinator wird Brennstoff über die Brenner 11 eingetragen, der mit Hilfe einer über Kanal 12 zugeführten heißen Kühlersekundärluftmenge verbrannt wird* Die Kühlersekundärluft kann auch im Abgas enthalten sein, das mit über den Sintrittskanal 1 einströmt*

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Figur 2 zeigt die Verschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen au einem mehrstufigen Disperionswärmetauscher. Die Anordnung der Eintrittskanäle 1 und der Ausirittskanäle 9 ermöglicht es, jeweils zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen auf einem Höhenniveau anzuordnen. Dadurch ist für jeweils zwei Zyklone nur ein langes Steigrohr erforderlich. Bei zwei in einer horizontalen Ebene liegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt die Höhe des Wärmetauscherteils 2 der jeweils als erste vom Gas-Materialstrom der darunterliegenden Ebene durchströmte Vorrichtung das O,3-0,7fache der 'Höhe des gasseitig nachgeschalteten ?/ärme tauschert ei Is 2.

Gemäß Pig. 2 tritt das den Drehrohrofen 14 verlassende und über das Steigrohr 15 geführte Abgas mit dem Material aus der vorletzten Stufe 18 über den Eintrittskanal 1 tangential in die unterste Stufe 17 ein. Nach, erfolgtem Wärmetausch und Abscheidung des Materials verläßt das Abgas die unterste Stufe 17 und durchströmt die Stufen 18, 19 und 16 in gleicher Weise, um über den Austrittskanal 9 den Wärme tauscher zu verlassen. Das in den Eintrittskanal 1 der Stufe 16 eingetragene Material wird vom Gas in den Wärmetauscherteil 2 der Stufe 16 transportiert, erwärmt und über den konusförmigen Teil der Stufe 16 in die Gasleitung 10 geführt. Von da aus gelangt das Gut über die Stufen 19» 18 und 17, in denen die gleichen 7/ärmetausch- und Abscheidevorgänge wie in der Stufe 16 ablaufen, in den Drehrohrofen 14, in dem eine weitere thermische Behandlung erfolgt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß durch die Anordnung des tangentialen Eintrittskanals und des konus- oder zylinderförmigen Wärmetauscherteils eine Drsllströmung erzeugt wird, die zu höheren Verweilzeiten des Materials im Gasstrom führt. Das hat zur 5¹OIge, daß der Wärmeaustausch zwischen den Medien und damit die "thermische Effektivität

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der Vorrichtung beim Einsatz als Vorwärmer oder 'Kühler verbessert wird. Die Erhöhung der Verweilzeit hat gleichfalls eine Verringerung der Bauhöhe der Vorrichtung zur Folge. Bei Verschaltung mehrerer erflndungsgemaßer Vorrichtungen miteinander wird die Bauhöhe der Gesamtanlage ebenfalls verringert, da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Ga3austritt tiefer liegt als der Gaseintritt.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht in der Reduzierung des Druckverlustes, der durch die Umkehrung der Strömungsrichtung im Bereich zwischen dem Wärmetauscheraustritt und dem Gasaustrittskanal auf eine kurze Strecke begrenzt ist. Trotz Reduzierung des Druckverlustes weist die erfindungsgeosäße Vorrichtung einen hohen Trenngrad zwischen Gas und Material auf₀

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch

   1· Vorrichtung zum Vorwärmen oder Kühlen Von feinkörnigem Gut, vorzugsweise Zementrohciehl, "bei gleichzeitiger Trennung des Materials aus dem Gasstrom, gekennzeichnet dadurch, daß ein Sintrittskanal (1) vorzugsweise tangential in einem konus- oder zylinderformigen Wärmetauscherteil (2) einmündet, dessen unteres Teil (13) in einem Abscheider (3) mit zylinderförmig ausgebildeten oberen und konusförmig ausgebildeten unteren Teil, hineinragt, wobei der Durchmesser des zylinderförmigen Teils des Abscheiders (3) größer ist als der des Wärmetauschers (2) und daß der zylinderförmige Teil des Abscheiders (3) einen ringförmigen Abschluß (4) besitzt an dem ein zylinderförmiger Teil (5) mit tangentialem Austrittskanal (9) angeordnet ist, wobei der zylinderförmige Teil (5) den mittleren Teil des Wärmetauscherteils (2) mit einem Abstand umhüllt*
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei zwei in einer horizontalen Ebene liegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils die als erste vom Gas-Materialstrom der

   darunterliegenden Ebene durchströmte Vorrichtung die

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   Höhe des Wäraetauscherteils (2) das 0,3 - 0,7fache der Höhe dee gasseitig nachgeschalteten Wärmetauscherteila beträgt.

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verblendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kalainator im oberen Teil des Wärmetauscherteils (2) ein oder mehrere Brenner (11) und ein Kanal (12) für die Kühlersekundärluft angeordnet ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen