DE102004062670A1

DE102004062670A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Zement

Info

Publication number: DE102004062670A1
Application number: DE102004062670A
Authority: DE
Inventors: Dieter Reichel; Erich Lindner
Original assignee: Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
Current assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: DE102004062670B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Kühlung eines geförderten Kornhaufwerkes, insbesondere von Zement, wird dieses als Förderstrom durch eine Förderleitung (2) gefördert und zur Kühlung mit einem Kühlmittel in Kontakt gebracht. Der Förderstrom wird in der Förderleitung (2) von dem Kühlmittel umgeben. Eine Vorrichtung zur Kühlung von gefördertem Kornhaufwerk, insbesondere von Zement in einer Förderleitung (2) zum Fördern eines Förderstroms, weist einen Anschluß für die Zuführung eines Kühlmittels in die Förderleitung (2) auf. Der Anschluß (8) für die Zuführung des Kühlmittels ist mit einem die Förderleitung (2) umgebenden Auslaß verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines geförderten Kornhaufwerkes, insbesondere von Zement, das als Förderstrom durch eine Förderleitung gefördert wird und zur Kühlung mit einem Kühlmittel in Kontakt gebracht wird, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Kühlung von geförderten Kornhaufwerken, insbesondere von Zement, wobei die Vorrichtung einen Anschluß für die Zuführung des Kühlmittels aufweist.
Bei bekannten Verfahren zum Kühlen von Zement wird ein kaltes Medium, vorzugsweise Stickstoff, mit dem zu kühlenden Feststoff Zement in direkten Kontakt gebracht wird. Dies erfolgt entweder in einem separaten Behälter oder wie in der DE 40 10 045 C2 mittels einer Venturidüse. Dabei wird Zement aus einem Lieferfahrzeug pneumatisch in ein Silo eingespeist. Der Stickstoff wird über eine Leitung durch einen Durchflußmesser zu einem Steuerventil geleitet, das durch eine Steuereinheit geregelt wird. Eine genau dosierte Menge flüssigen Stickstoffes gelangt vom Steuerventil zur Förderleitung, wo der flüssige Stickstoff durch die Venturidüse in die Förderleitung eingedüst wird.
Bei allen bekannten Verfahren kommt es durch den direkten und schlagartigen Kontakt der beiden Medien zu einer hohen Gasentwicklung an der Kontaktstelle beim Phasenübergang des flüssigen Kälteträgers in den gasförmigen Zustand. Dieser Phasenübergang hat eine kurzzeitige Absperrung des Förderstromes des Feststoffes zur Folge. Bleibt der Feststoff aus, so verdampft erheblich weniger Kälteträger und es wird erneut Feststoff an dieser Kontaktstelle vorbeigefördert. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend. Sichtbar wird dieser Vorgang durch das impulsartige Abblasen von Stäuben über die Abgaseinrichtung der Lagersilos. Dieses Abblasen der Feststoffe beim Einsatz von Systemen zur Kühlung der Feststoffe ist ein entscheidender Nachteil aller bekannten Verfahren. Es kommt zu einer Belastung der Luft und der das Silo umgebenden Flächen mit dem Feststoff, zum Beispiel dem Zement. Dadurch geht zum einen Feststoff verloren und zum anderen findet eine Belastung von Mitarbeitern und Umwelt statt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von geförderten Kornhaufwerken, insbesondere von Zement zu schaffen, bei welchem der Förderstrom gleichmäßig gekühlt und gefördert wird ohne die oben genannten Nachteile aufzuweisen.
Die Erfindung wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung von geförderten Kornhaufwerken, insbesondere von Zement, aber auch von anderen körnigen oder pulverförmigen Feststoffen, wird der als Förderstrom durch eine Förderleitung geförderte Kornhaufen zur Kühlung mit einem Kühlmittel in Kontakt gebracht. Der Förderstrom wird dabei in der Förderleitung von dem Kühlmittel umgeben. In der Förderleitung wird das Kornhaufwerk, insbesondere der Zement pneumatisch mit üblicherweise etwa 3 bis 4 bar gefördert. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem versucht wird das Kornhaufwerk möglichst schnell mit dem Kühlmittel zu vermischen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Kühlmittel dem Förderstrom nur allmählich zugeführt. Der Förderstrom bewegt sich dabei innerhalb des den Förderstrom umgebenden Kühlmittelstromes. Der Förderstrom wird innerhalb der Gasströmung gehalten, wodurch eine relativ langsame Vermischung beider Stoffströme erzeugt wird. Somit wird der Phasenübergang des Kälteträgers verlängert. Es kommt zu keinem schlagartigen Übergang von flüssig zu gasförmig und somit zum Absperren des Feststoffstromes in der Zuleitung zum Lagersilo. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zum einen eine gleichmäßige Abkühlung des Feststoffstromes ohne kurzzeitige Veränderung der Förderleistung ermöglicht.
Vorteilhafterweise wird das Kühlmittel über eine Ringspaltdüse um den Förderstrom herum zugeführt. Mittels der Ringspaltdüse ist ein gleichmäßiges Umgeben des Förderstromes mit dem Kühlmittelstrom zu erreichen. Es wird dadurch sicher gestellt, daß eine gleichmäßige allmähliche Vermischung erfolgen kann.
Wird der Förderstrom im Bereich der Ringspaltdüse komprimiert, so ist ein Umgeben des Förderstromes mit dem Kühlmittelstrom einerseits und andererseits durch das anschließende Wiederaufweiten des Förderstromes eine allmähliche Vermischung der beiden Ströme sehr gut zu erzielen.
Wird das Kühlmittel allmählich vom flüssigen bzw. festen in einen gasförmigen Zustand überführt, so wird eine besonders gute Homogenisierung des Kornhaufwerkes bzw. des Zements erzielt. Nachdem kein schlagartiger Übergang von der einen zu der anderen Phase erfolgt, wird der Feststoffstrom in der Zuleitung nicht abgesperrt, sondern kann kontinuierlich strömen.
Als Kühlmittel hat sich als besonders vorteilhaft Kohlendioxid erwiesen. Kohlendioxid hat im Gegensatz zu Stickstoff eine Sublimationsenthalpie, welche mehr als doppelt so groß ist. Es wird daher durch das Kohlendioxid wesentlich mehr Kälteenergie freigesetzt, die zum Kühlen des Kornhaufwerkes bzw. des Zements genutzt wird, als bei Stickstoff, wodurch der Einsatz von Kohlendioxid wirtschaftlich erfolgen kann. Kohlendioxid wird im flüssigen Zustand an des System angeliefert und über beispielsweise eine Ringspaltdüse mit einem Druck von über 10 bar in den Förderstrom eingesprüht. Beim Eindüsen wird das flüssige Kohlendioxid entspannt, wodurch es in einen festen Zustand, beispielsweise Schnee bzw. Trockeneis übergeht.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung von gefördertem Kornhaufwerk, insbesondere von Zement ist ein Anschluß für die Zuführung eines Kühlmittels in die Förderleitung vorgesehen. Der Anschluß ist erfindungsgemäß mit einem den Förderkanal umgebenden Auslaß für die Zuführung des Kühlmittels in den äußeren Randbereich des Förderkanals in der Förderleitung verbunden. Der Auslaß kann beispielsweise aus einzelnen Düsen bestehen, welche ringförmig um den Förderstrom angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Auslaß aus einem Ringspalt besteht. Durch den Ringspalt wird bewirkt, daß sich der Kühlmittelstrom nicht schlagartig sondern allmählich entspannt und dadurch der Phasenübergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand meist über eine feste Phase in Form von Schnee oder Trockeneis erfolgt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Förderung Kornhaufwerkes bzw. des Zements in der Förderleitung bewirkt. Ein Aufstauen des Förderstromes, wie er im Stand der Technik üblich ist, wird hierdurch vermieden.
Sind die Strömungsrichtungen des Förderstromes und des Kühlmittelstromes gleichgerichtet, so wird eine allmähliche Vermischung zwischen dem Zement und dem Kühlmittel erreicht. Die Kühlung des Kornhaufwerkes erfolgt langsam aber gleichmäßig, wodurch die Kälteenergie des Kühlmittels optimal ausgenutzt werden kann.
Ist die Förderleitung für den Förderstrom im Bereich des Ringspaltes in Strömungsrichtung verjüngt ausgeführt, so wird der Förderstrom vor dem Zusammentreffen mit dem Kühlmittel etwas komprimiert und vermischt sich anschließend bei seiner erneuten Ausdehnung intensiv mit dem Kühlmittel.
Ist das Kühlmittel Kohlendioxid, so ist ein besonders intensives Kühlen des Zements möglich. Das Kohlendioxid, das mit einem Druck von über 10 bar und einer Temperatur von etwa –78°C der Förderleitung zugeführt wird, nimmt aufgrund der allmählichen Ausdehnung zuerst einen festen Zustand in Form von Schnee oder Trockeneis an. Erst dann wird dieser feste Zustand zu einem gasförmigen Zustand. Dieser verzögerte Übergang in den gasförmigen Zustand bewirkt die allmähliche und sehr intensive Übertragung der Kälteenergie von dem Kohlendioxid auf das Kornhaufwerk bzw. den Zement.
Um das Kühlmittel gleichmäßig um den Förderstrom herumführen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn mehrere Anschlüsse für die Zuführung des Kühlmittels an dem Förderkanal angeordnet sind. Das Kühlmittel kann hierdurch gleichmäßig aus dem Ringspalt oder gegebenenfalls aus den am Umfang des Förderkanals angeordneten Düsen in den Förderkanal strömen, ohne eine zu starke Verwirbelung des Kornhaufwerkes hervorrufen.
Die Vorrichtung ist insbesondere so ausgeführt, daß sie in eine bestehende Förderleitung nachträglich einbaubar ist. Damit können auch bestehende Förderleitungen nachgerüstet werden und auch dort ein optimales Kühlen des Förderstromes bewirkt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Anlage zum Kühlen von Zement und
2 eine Ringspaltdüse.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel an Hand der Förderung von Zement. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Feststoff beschränkt, sondern betrifft auch andere Feststoffe in körniger oder pulverförmiger Form, wie beispielsweise Kunststoffgranulate, Getreide oder Milchpulver, die gekühlt werden sollen.
In 1 ist eine Anlage schematisch dargestellt, in welcher Zement gekühlt wird. Dabei wird der Zement aus einem Fahrzeug 1 über eine Förderleitung 2 in ein Silo 3 pneumatisch gefördert. Von dort kann der gekühlte Zement zur Herstellung von Beton entnommen werden. In dem Fahrzeug 1 befindet sich ein Kompressor, welcher mit einem Überdruck von etwa 3–4 bar den Zement durch die Förderleitung 2 hindurch fördert. In der Förderleitung 2 ist eine Ringspaltdüse 4 angeordnet. In die Ringspaltdüse 4 mündet eine Zuführleitung 5, welche Kühlmittel aus einem Kühlmittelbehälter 6 der Ringspaltdüse 4 zuführt. Das Kühlmittel geht in der Ringspaltdüse 4 und der Förderleitung 2 in den gasförmigen Zustand über und gibt dabei Kälteenergie an den Zement ab. Wird der gekühlte Zement zur Herstellung von Frischbeton verwendet, so können insbesondere bei größeren Bauwerken oder bei Bauten, welche in den Sommermonaten bei großer Hitze durchgeführt werden müssen, die Betonierarbeiten erfolgen, ohne daß sich der Beton in unzulässiger Weise erwärmt.
Die Volumenströme Zement und Kältemittel können in Abhängigkeit vom Abgasstrom des Silos 3, der Zementtemperatur beim Eintritt in das Silo 3 und der Staubbeladung des Abgasstromes geregelt werden. Hierzu sind nicht dargestellte Reguliereinrichtungen, beispielsweise in Form von Ventilen und entsprechende Meßeinrichtungen an den Leitungen 2 und 5 sowie an dem Silo 3 angeordnet.
In 2 ist eine Ringspaltdüse 4 detailliert dargestellt. Die Ringspaltdüse 4 ist in der Förderleitung 2 angeordnet. In Förderrichtung des Zements verjüngt sich die Förderleitung 2 zu einem Konus 7. Im Bereich des Konus 7 sind zwei Anschlüsse 8 vorgesehen, an welche die Zuführleitung 5 für das Kühlmittel anschließbar sind. Der Zement wird in Pfeilrichtung Z durch die Ringspaltdüse 4 hindurchgeleitet. Das Kühlmittel wird in Pfeilrichtung K in die Ringspaltdüse 4 eingeleitet und tritt zwischen dem Konus 7 und der Förderleitung 2 in einem Ringspalt 9 in die Förderleitung 2 ein. Die Strömungsrichtungen von dem Zement und dem Kühlmittel sind sodann gleichgerichtet. Es findet hierdurch eine allmähliche Vermischung zwischen Kühlmittel und Zement statt, wodurch der Zement gleichmäßig gekühlt wird.
Die Ringspaltdüse 4 kann an den Förderleitungen 2 Anschlüsse aufweisen, mit welchen sie in eine Förderleitung 2 integriert werden kann. Die Ringspaltdüse 4 kann somit als separates Bauteil bei Bedarf in die Förderleitung 2 eingebaut werden und mit Hilfe des zugeführten Kühlmittels den Zement kühlen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche fallen in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims

Verfahren zur Kühlung eines geförderten Kornhaufwerkes, insbesondere von Zement, das als Förderstrom durch eine Förderleitung (2) gefördert wird und zur Kühlung mit einem Kühlmittel in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom in der Förderleitung (2) von dem Kühlmittel umgeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel über eine Ringspaltdüse (4) um den Förderstrom herum zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom im Bereich der Ringspaltdüse (4) komprimiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom und der Kühlmittelstrom allmählich miteinander vermischt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel allmählich vom flüssigen bzw. festen in einen gasförmigen Zustand überführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kornhaufwerk, insbesondere der Zement pneumatisch gefördert wird.
Verwendung von Kohlendioxid als Kühlmittel zur Kühlung von Kornhaufwerk, insbesondere von Zement in einer Förderleitung (2).
Vorrichtung zur Kühlung von gefördertem Kornhaufwerk, insbesondere von Zement in einer Förderleitung (2) zum Fördern eines Förderstroms, wobei die Vorrichtung einen Anschluß für die Zuführung eines Kühlmittels in die Förderleitung (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (8) für die Zuführung des Kühlmittels mit einem die Förderleitung (2) umgebenden Auslaß verbunden ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß ein Ringspalt (9) ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtungen des Förderstromes und des Kühlmittels in der Förderleitung (2) gleichgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (2) für den Förderstrom im Bereich des Ringspalts (9) in Strömungsrichtung verjüngt ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Kohlendioxid ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichmäßigen Umgebung des Förderstromes mit Kühlmittel mehrere Anschlüsse (8) für die Zuführung des Kühlmittels an die Förderleitung (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in eine bestehende Förderleitung (2) nachträglich einbaubar ist.