DE102019112376A1 - Wärmetauscherzyklon - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscherzyklon (1) zum Tauschen von Wärme zwischen einem staubförmigen- bis körnigem Gut (2) und einem Gas (3), aufweisend einen Einlass (4) für Gas (3), einen Auslass (5) für Gas (3), einen Einlass (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2), einem Auslass (7) für das staubförmige bis körnige Gut (2), wobei der Wärmetauscherzyklon des Weiteren einen zylindrischen Trennraum (8) aufweist, an den sich nach unten ein konischer Trennraum (9) anschließt, wobei der zylindrische Trennraum (8) und der konische Trennraum (9) ineinander übergehen, und wobei ein Tauchrohr (10) für das Gas (3) in den gemeinsamen Trennraum (8, 9) ragt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einlass (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2) als zweiter Einlass getrennt ist vom Einlass (4) für das Gas als erster Einlass.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscherzyklon zum Tauschen von Wärme zwischen einem staubförmigen bis körnigem Gut und einem Gas, aufweisend einen Einlass für Gas, einen Auslass für Gas, einen Einlass für das staubförmige bis körnige Gut, einem Auslass für das staubförmige bis körnige Gut, wobei der Wärmetauscherzyklon des Weiteren einen zylindrischen Trennraum aufweist, an den sich nach unten ein konischer Trennraum anschließt, wobei der zylindrische Trennraum und der konische Trennraum ineinander übergehen, und wobei ein Tauchrohr für das Gas in den gemeinsamen Trennraum ragt.
  • Bei der Herstellung von Zementklinker aus einer Mischung aus gemahlenem, kalkhaltigem Gestein und gemahlenem und silikathaltigem Gestein wird das sogenannte Rohmehl in der Staubphase einer Wärmebehandlung in einem Gasstrom unterzogen und danach in einem Drehrohrofen gesintert. Das Rohmehl befindet sich dabei in einem großen Teil der Anlage in einem heißen Gas suspendiert vor. Einer typischen Anlage zur Herstellung von Zementklinker werden täglich zwischen 1.000 t und 10.000 t Zementklinker hergestellt, wobei der Zementklinker innerhalb der Anlage in Gas suspendiert durch einen Zyklonwärmetauscher transportiert wird.
  • Durch die großen Mengen an Zementklinker, die in der Anlage transportiert werden, ist man daran interessiert, nicht nur die Wärme zur Wärmebehandlung, sondern auch noch Druckverluste beim pneumatischen Transport möglichst gering zu halten. Die Suspendierung des Rohmehls in der Luft erfordert ein Mehrfaches der Energie zum mechanischen Heben des Staubs mit Gas als wenn dieser mit einem Aufzug oder mit einem Transportband gehoben würde. In Folge dessen werden die zum Einsatz gebrachten Wärmetauscherzyklone strömungsoptimiert. Am gasströmungsseitig oberen Ende eines Zyklonwärmetauschers, der aus mehreren in Reihe geschalteten Wärmetauscherzyklonen besteht, befindet sich zum Abtrennen des Heißgases von dem im Wärmetauscher suspendierten Gas ein Staubabscheider, die in der Regel als parallellaufende Zwillingsabscheider geschaltet sind. Staubabscheider sind dafür ausgelegt, aus einem Gasstrom darin suspendierte Staubteilchen von weniger als 100 µm oder körnige Substanzen mit einem Durchmesser von bis zu 500 µm aus dem Gasstrom abzuscheiden, Staubabscheider, die nach dem Zyklonprinzip arbeiten, führen einen gemeinsamen Gas und Staub- und Partikelstrom dem Zyklon zu und trennen den gemeinsamen Staub-/Partikel und Gasstrom in einen vereinzelten Staub-/Partikelstrom und in einen Gasstrom auf. Das Abscheideprinzip wird in einem Zyklonwärmetauscher zum Wärmetauschen verwendet. Dabei wird der stets in vereinzelte Ströme aufgeteilte Staub-/Partikelstrom stets wieder mit dem Gaststrom vereint und erneut getrennt.
  • Der in Materialstromrichtung erste Zyklon arbeitet auch nach diesem Prinzip. Die Aufgabe des Rohmehls in den zuvor genannten Mengen von 1.000 t bis 10.000 t pro Tag in den im Zyklonwärmetauscher ersten Zyklon führt zu einem erheblichen Druckverlust, der durch entsprechende Ventilatoren ausgeglichen werden muss, wobei der Ausgleich des Druckverlustes nicht unerhebliche Mengen nicht rekuperierbare elektrische Energie verzehrt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscherzyklon für einen Zyklonwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, dessen Druckverlustkennzahl gegenüber Wärmetauscherzyklonen aus dem Stand der Technik verringert ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscherzyklon mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Wärmetauscherzyklon insgesamt mindestens vier ein- und Ausgänge aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Einlass für das staubförmige bis körnige Gut als zweiter Einlass getrennt ist vom Einlass für das Gas als erster Einlass. Anders als es im Stand der Technik vorgesehen ist, nämlich Zyklonen, die seit über 100 Jahren verbaut werden, ist nach der Erfindung vorgesehen, den Einlass für den Gasstrom und den Staub-/Partikelstrom aufzutrennen in zwei unterschiedliche Einlassströme. Da in einem Wärmetauscherzyklon nicht das vorrangige Ziel ist, eine Stab-/Partikel-Gas-Suspension aufzutrennen und dabei möglichst staub-/partikelfreies Gas zu erhalten, sondern vorrangig vorgesehen ist, die Wärme von dem Gas auf den Staub / die Partikel zu übertragen, ist hier eine andere Führung des Gasstroms und des Staub-Partikelstroms vorgesehen.
  • In erster Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Einlass für das Gas in den Wärmetauscherzyklon als tangentiale Öffnung im Teil der Wandung des zylindrischen Teils des gemeinsamen Trennraums ausgebildet ist. Durch die tangentiale Öffnung wird eine Ringströmung im Wärmetauscherzyklon erzeugt, die hilft, trotz guter Wärmeübertragung zu einer Trennung von Gas und staubförmigem bis körnigem Gut führt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Einlass für das staubförmige bis körnige Gut am Dach des zylindrischen Trennraums angeordnet ist, wobei unterhalb des zweiten Einlasses für das staubförmige bis körnige Gut ein Konus und/oder ein konvexer Körper angeordnet ist, über welchen das staubförmige bis körnige Gut in den gemeinsamen Trennraum rutscht. Der Konus und/oder der konvexe Körper hilft, das staubförmige bis körnige Gut gleichmäßig im zylindrischen Teil des gemeinsamen Trennraums zu verteilen.
  • In vorteilhafter Weise ist der Konus und/oder der konvexe Körper als Dach des Tauchrohres ausgebildet ist. Der Konus beziehungsweise der konvexe Körper kann durch das Tauchrohr in Position gehalten werden.
  • In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Konus und/oder der konvexe Körper als doppelte Dachfläche ausgebildet sind, wobei die zwei Dachflächen voneinander beabstandet sind und als obere Dachfläche und untere Dachfläche zwischen sich eine konische Ringspaltdüse ausbilden, und wobei eine von außen in die Ringspaltdüse einmündende Zuleitung Fördergas Gas in die konische Ringspaltdüse führt, wobei die obere Dachfläche als Rutsche für das staubförmige bis körnige Gut wirkt, und wobei die Ringspaltdüse das aus ihr austretende verdichtete Gas gleichmäßig im gemeinsamen Trennraum verteilt, wodurch das verdichtete Gas das staubförmige bis körnige Gut mit sich mitreisst und ebenfalls im gemeinsamen Trennraum verteilt. Die durch die zwei beabstandeten Dachflächen erzeugte Düse verteilt durchströmendes Gas gleichmäßig zu allen Seiten in den zylindrischen Trennraum, so das mitgerissenes staubförmiges bis körniges Gut gleichmäßig im Trennraum verteilt wird und so eine bestmögliche Wärmeübertragung stattfindet.
  • Um in dem austretenden Gas einen Drall zu erzeugen ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den zwei beiden Dachflächen mindestens ein spiralförmiges Leitblech angeordnet ist, welches das verdichtete Gas mit einer radialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Trennraum leitet. Das austretende gas tritt somit mit einer radialen Richtungskomponente in den zylindrischen Trennraum des gemeinsamen Trennraums und erzeugt so eine Kreisbahn des Gases und des staubförmigen bis körnigen Gutes. Die Kreisbahn unterstützt eine optimale Trennwirkung des Zyklons.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Auslass für Gas zum Auslassen des Gases aus dem Wärmetauscherzyklon als erster Auslass am unteren Ende des Tauchrohrs angeordnet ist, wobei das Tauchrohr aus der Wandung des konischen Trennraums aus dem gemeinsamen Trennraum herausgeführt ist. Anders als im Stand der Technik ist es vorgesehen, dass das Gas den Zyklon nach unten verlässt und nicht durch ein Tauchrohr nach oben geleitet wird. Diese Ausführung erlaubt einen noch größeren Querschnitt für das Tauchrohr als dies üblicherweise in Zyklonen zu finden ist, wodurch der Druckverlust des Wärmetauscherzyklons verringert wird. Die wesentliche Verringerung des Druckverlustes wird jedoch dadurch erzielt, dass die Hebearbeit für das Rohmehl durch das Fördergas in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscherzyklon entfällt.
  • Für eine druckverlustarme Gasführung kann vorgesehen sein, dass das Tauchrohr mindestens eine radiale Einmündungsöffnung aufweist, welches über ein optionales, mindestens ein korrespondierendes Leitblech das Gas aus dem Trennraum in tangentialer Richtung in das Tauchrohr führt, wobei die radiale Einmündungsöffnung in dem zylindrischen Trennraum des gemeinsamen Trennraums angeordnet ist. Der obere zylindrische Trennraum bietet mehr Platz, so dass eine größere Öffnung für das Gas vorgesehen sein kann.
  • In besonderer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherzyklon als Zwillingszyklon mit gegenläufiger Rotationrichtung des einströmenden Gases ausgebildet ist.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine perspektivische Außenansicht auf einen erfindungsgemäßen Wärm etauscherzyklon,
    • 2 der Wärmetauscherzyklon aus 1 in einer durchbrochenen Ansicht,
    • 3 der Wärmetauscherzyklon aus 2 in einer isometrischen Seitenansicht,
    • 4 eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetauscherzyklons,
    • 5 der Wärmetauscherzyklon aus 4 in einer durchbrochenen Ansicht,
    • 6 eine Detaildarstellung aus 5,
    • 7 die Detaildarstellung aus 6 in einer Ansicht von oben,
    • 8 ein erfindungsgemäßer Wärmetauscherzyklon in einer ersten Ausgestaltung der Gutaufgabe mit drei Einlässen für das Gut,
    • 9 ein erfindungsgemäßer Wärmetauscherzyklon in einer zweiten Ausgestaltung der Gutaufgabe mit vier Einlässen für das Gut,
    • 10 ein erfindungsgemäßer Wärmetauscherzyklon in einer dritten Ausgestaltung der Gutaufgabe mit einem ringförmigen Einlass für das Gut,
    • 11 ein erfindungsgemäßer Wärmetaucherzyklon als Doppel- oder Zwillingszyklon in einer durchbrochenen Ansicht,
    • 12 der erfindungsgemäße Wärmetaucherzyklon aus 11,
    • 13 eine Anlage zur Herstellung von Zement, in dem der Wärmetauscherzyklon Einsatz findet,
    • 14 ein Staubabscheider als Wärmetauscherzyklon aus dem STAND DER TECHNIK,
    • 6 eine Skizze der Staubabscheiders aus 14 in durchbrochener Ansicht aus dem STAND DER TECHNIK.
  • In 1 ist eine perspektivische Außenansicht auf einen erfindungsgemäßen Wärmetauscherzyklon 1 dargestellt. In den Wärmetauscherzyklon 1 strömt staubförmges (Korngröße bis maximal 100 µm), partikuläres oder körniges (Korngröße bis 500µm) Gut 2 und heißes Gas 3 in voneinander verschiedene Einlässe 5 und 6 ein. Das abgekühlte Gas 3 verlässt den Wärmetauscherzyklon 1 über einen Auslass 4 für Gas, hingegen verlässt das staubförmige, partikuläre oder körnige Gut 2 den Wärmetauscherzyklon 1 über einen Auslass 7 nach unten. Der Wärmetauscherzyklon 1 selbst weist einen zylindrischen Trennraum 8 und einen konischen Trennraum 9 auf, die ineinander übergehen. Der Einlass 5 für das Gas befindet sich im Teil der Wandung 19 des zylindrischen Trennraums 8 als tangentiale Öffnung 18. Strömt das Gas 3 tangential in den zylindrischen Trennraum 8 ein, so bildet sich in dem zylindrischen Trennraum ein Wirbel, entlang der Außenwand, auch Zyklon genannt. Diese Wirbel- oder zyklonartige Strömung hilft, Gut 2 und Gas 3 wieder voneinander zu trennen. Das Dach 11 des hier dargestellten Wärmetauscherzyklons ist konisch ausgeführt, kann aber auch als ebenes Dach ausgeführt sein.
  • In der Zeichnung ist zu sehen, dass aus dem konischen Trennraum 9 ein Tauchrohr 10 heraustritt, welches bis in den zylindrischen Trennraum des Wärmetauscherzyklons 1 hineinreicht und durch welchen das Gas 3 den Wärmetauscherzyklon wieder verlässt.
  • Die Funktion des Wärmetauscherzyklons 1 wird anhand der nächsten Figur, 2 erläutert.
  • In 2 ist der der Wärmetauscherzyklon 1 aus 1 in einer durchbrochenen Ansicht dargestellt, aus dem die inneren Bestandteile des Wärmetauscherzyklons 1 erkennbar sind. Das in den Wärmetauscherzyklon 1 eintretende staubförmige, partikuläre oder körnige Gut 2 fällt durch den Einlass 6 auf einen Konus 12, der hier in dieser Ausführungsform unmittelbar unterhalb des Dachs 11 des Wärmetauscherzyklon 1 als Dach des Tauchrohres 10 ausgebildet ist. Das in den Wärmetauscherzyklon 1 eintretende staubförmige, partikuläre oder körnige Gut 2 rutscht dabei gleichmäßig in verschiedene radiale Richtungen und wird ringförmig in den zylindrischen Trennraum 8 geleitet, wo es von dem heißen Gas 3, das über die tangentiale Öffnung 18 des Einlasses 5 für Gas in den Wärmetauscherzyklon 1 eintritt, in den zylindrischen Trennraum 8 getragen und auf eine spiralförmige Bahn gelenkt, die durch die Summe der Ringströmung des Gases und der irdischen Schwerkraft erzeugt wird. Die spiralförmige Bahn ist in 3 als Bahn des Guts 2 skizziert. Das heiße Gas 3 tritt aus dem zylindrischen Trennraum 8 durch eine Einmündungsöffnung 15 als Einlass 15 in das Tauchrohr 10 ein. Dabei helfen optional vorhandene tangentiale Leitbleche 17 das Gas 3 in das Tauchrohr 10 zu leiten. Das auf der Kreisbahn befindliche, staubförmige bis körnige Gut 2 kann aufgrund der Zentrifugalkraft, die bei der spiralförmigen Bahn entsteht, nicht nach innen strömen, so dass eine Auftrennung zwischen staubförmigem, partikulärem oder körnigem Gut 2 und Gas 3 entsteht. Scherkraftbedingt fällt dabei das Gut 2 nach unten, wo es aufgrund der konischen Form des konischen Trennraums 9 bei seiner enger werdenden Kreisbahn eine Beschleunigung seiner Winkelgeschwindigkeit erfährt und nach unten, an Boden 20 des konischen Trennraums 9 ausfällt. Das Gas 3 hingegen verlässt den Wärmetauscherzyklon 1 über den Auslass 4 im Tauchrohr 10, das in der Schnittzeichnung in den 2 und 3 zu erkennen ist.
  • In 3 eine isometrische Ansicht auf den durchbrochenen Wärmetauscherzyklon 1 in 2 dargestellt, wobei jedoch von oben durch den Einlass 6 hineinfallendes Gut 2 eingezeichnet ist. Das Gut 2 fällt auf den Konus 12, der in dieser Ausführungsform des Wärmetauscherzyklons 1 unmittelbar unterhalb des Dachs 11 des Wärmetauscherzyklons 1 als Dach des von unten in den Wärmetauscherzyklon 1 eintretenden Tauchrohres 10 ausgebildet ist. Das Gut 2 rutscht über den Konus 12 in verschiedene Richtungen in den zylindrischen Trennraum 8, wo es wie beschrieben auf eine Kreisbahn vom Gas 3 mitgerissen wird. Der Weg des Guts 2 ist durch das schräg verlaufende Band dargestellt, das das Tauchrohr 10 zu umrunden scheint. Unten am Boden 20 des konischen Trennraums 9 ist gezeigt, wie das Gut 2 den Wärmetauscherzyklon 1 wieder verlässt. Das Tauchrohr 10 durchstößt die Wandung 14 des konischen Trennraums 9.
  • Zur Darstellung, an welcher Stelle innerhalb einer Anlage von Rohmehl der Wärmetauscherzyklon 1 eingesetzt werden könnte, ist in 13 eine Prinzip-Skizze einer solchen Anlage dargestellt. Rohmehl aus kalkhaltigem Gestein und aus silikathaltigem Gestein wird über einen Entstauber 301 auf einen Zyklonwärmetauscher 302 aufgegeben, wo das Rohmehl von entgegenströmenden heißen Abgasen erwärmt wird. Über eine hier nicht dargestellte Leitung fließt das erwärmte Rohmehl in den Calcinator 304 ein und wird dort im aufsteigenden heißen Abgas des Drehrohrofens 306 mitgerissen und über eine Wirbelkammer dem untersten Zyklon des Zyklonwärmetauschers 302 zugeführt. Dort wird das Rohmehl ausgekoppelt und über die Drehrohrofeneinlaufkammer 305 dem Drehrohrofen 306 zugeführt, wo das Rohmehl zu Zementklinker sintert. Im Anschluss an den Drehrohrofen wird der Zementklinker in einem Kühler 307 gekühlt. Der erfindungsgemäße Wärmetauscherzyklon 1 soll seinen Einsatz finden als Ersatz für die Entstauber 301 dieser Anlage.
  • In 14 ist der Entstauber 301 als Wärmetauscherzyklon aus dem STAND DER TECHNIK mehr im Detail skizziert. Zur Aufgabe des kalten Rohmehls wird das Rohmehl in die Gaszufuhr zum Entstauber in der Rohmehlaufgabe 311 in die Gasleitung 310 aufgegeben. Zusammen mit dem Gas tritt das Rohmehl in die beiden Entstauber 301 über den gemeinsamen Einlass 312 für Staub und Gas ein und wird dort wieder vom Gas getrennt, wobei sich das Rohmehl erstmalig erwärmt. Das Gas tritt dabei über die Abluftleistung 314 aus dem Entstauber 314 aus.
  • In 15 ist schließlich eine Prinzip-Skizze zur Darstellung der Funktionsweise eines Entstaubers 301 als erster Wärmetauscherzyklon in einem Zyklonwärmetauscher 302 dargestellt. Über einem gemeinsamen Einlass für Gas und Staub tritt das Gas und der Staub in den Zyklon ein und wird dort durch die tangentiale Einführung auf eine Kreisbahn geführt. Auf dem Weg nach unten verjüngt sich der Zyklon und das Tauchrohr 320 umlaufende Gas / Staub-gemisch erhöht dabei seine Winkelgeschwindigkeit, wodurch sich der Staub mit höherer Dichte an der Wand des Konus anreichert und nach unten hin als Rohmehl austritt. Das Gas hingegen strömt durch das zentrale Tauchrohr 320 nach oben aus dem Zyklon heraus. Der erfindungsgemäße Wärmetauscherzyklon soll diesen ersten Zyklon des Zyklonwärmetauschers 302 ersetzen. Dabei ist vorgesehen, dass das Rohmehl nicht zusammen mit dem Gas in den Wärmetauscherzyklon eintritt, sondern getrennt voneinander über verschiedene Einlässe in den Wärmetauscherzyklon 1 eintritt. Durch die andere Bauweise wird erreicht, dass der Druckverlust dieser ersten Stufe erheblich verringert wird.
  • In 4 ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers dargestellt. Aus der Gasleitung 130 wird über einen Bypass 140 Gas abgezogen, das durch einen hier nur als skizziertes Element dargestellten Ventilator 141 gefördert wird. Die Größenverhältnisse sind hier zur Wahrung der Skizzenfunktion nicht einheitlich. Das durch Ventilator 141 geförderte Gas 166 strömt durch die Zuleitung 115 in eine Ringdüse 114, der doppelten Dachfläche 111, die aus zwei beanstandeten Dachflächen 112 und 113 besteht. Das Gut 2 fällt dabei durch eine ringförmige Öffnung, die die Zuleitung 115 umgibt, auf die obere Dachfläche 112 der doppelten Dachfläche 111. Zwischen den beiden Dachflächen 112 und 113 sind Leitbleche 117 angeordnet, die das einströmende, verdichtete Gas 116 auf eine tangentiale Bahn leiten und somit die Ausbildung eines Zyklons im Wärmetauscherzyklon unterstützen. Das aus der doppelten Dachfläche 111 aus Ringdüse 114 austretende verdichtete Gas hilft, das Gut 2 möglichst rasch im Wärmetauscherzyklon zu verteilen und in dem Gas 116 zu suspendieren, wie es in 5 in der durchbrochenen Ansicht skizziert ist. eingezeichnet ist der Weg des verdichteten Gases 116 das ringförmig mit einer Tangentialkomponente in den zylindrischen Trennraum gelangt. Die doppelte Dachfläche, die auf dem Tauchrohr 10 aufsitzt, ist in 6 vergrößert und vereinzelt dargestellt. In 5 ist dargestellt, dass das verdichtete Gas 116 in die Zuleitung 115 eintritt und zwischen der oberen Dachfläche und der unteren Dachfläche 113 ringförmig austritt, dargestellt durch die Pfeile 116. Dabei sorgt mindestens ein Leitblech 117 für eine Strömungslenkung in eine tangentiale Umfangsrichtung des verdichteten Gases 116.
  • In 7 ist die doppelte Dachfläche mit Blick auf die obere Dachfläche 112 skizziert. Die Spirallinien entsprechendem Verlauf der Leitbleche 117, die hier in einer Mehrzahl angeordnet sind.
  • In den Figuren 8, 9 und 10 sind drei verschiedene Varianten einer Gutaufgabe skizziert. In Figur geschieht die Gutaufgabe für Gut 2 durch auf einem Kreis angeordnete Zuleitungen, durch die Gut 2 in den Wärmetauscherzyklon aufgegeben wird. In Figur ist eine Ausgestaltung des Wärmetauscherzyklons dargestellt, der vier Zuleitungen. Schließlich ist in 10 dargestellt, dass die Gutaufgabe auch durch eine ringförmige Zuleitung für Gut 2 geschehen kann.
  • In 11 ist schließlich eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetauscherzyklons dargestellt, in dem zwei wie zuvor beschriebene Wärmetauscherzyklone als Zwilling zusammengeschaltet sind und eine gemeinsame zentrale Gaszufuhr aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zyklonwärmetauscher
    2
    Gut
    3
    Gas
    4
    Auslass für Gas
    5
    Einlass für Gas
    6
    Einlass für Gut
    7
    Auslass für Gut
    8
    zylindrischer Trennraum
    9
    konischer Trennraum
    10
    Tauchrohr
    11
    Dach
    12
    Konus
    14
    Wandung
    15
    Einlass in Tauchrohr
    16
    Einmündungsöffnung
    17
    Leitblech
    18
    tangentiale Öffnung
    19
    Wandung
    20
    Boden
    111
    doppelte Dachfläche
    112
    obere Dachfläche
    113
    untere Dachfläche
    114
    Ringspaltdüse
    115
    Zuleitung
    116
    gefördertes Gas
    117
    Leitblech
    118
    tangentiale Öffnung
    130
    Gasleitung
    140
    Bypass
    141
    Ventilator
    200
    Zwillingszyklon
    300
    Anlage zur Herstellung von Zementklinker
    301
    Staubabscheider
    302
    Wärmetauscher
    303
    Wirbelkammer
    304
    Calcinator
    305
    Drehrohrofeneinlaufkammer
    306
    Drehrohrofen
    307
    Klinkerkühler
    310
    Gasleitung
    311
    Rohmehlaufgabe
    312
    Einlass für Staub und Gas
    314
    Abluftleitung
    315
    Konus
    320
    Tauchrohr

Claims (10)

  1. Wärmetauscherzyklon (1) zum Tauschen von Wärme zwischen einem staubförmigen- bis körnigem Gut (2) und einem Gas (3), aufweisend - einen Einlass (5) für Gas (3), - einen Auslass (4) für Gas (3), - einen Einlass (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2), - einem Auslass (7) für das staubförmige bis körnige Gut (2), wobei der Wärmetauscherzyklon des Weiteren - einen zylindrischen Trennraum (8) aufweist, an den sich nach unten ein konischer Trennraum (9) anschließt, wobei der zylindrische Trennraum (8) und der konische Trennraum (9) ineinander übergehen, und wobei ein Tauchrohr (10) für das Gas (3) in den gemeinsamen Trennraum (8, 9) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (5) für das Gas als erster Einlass getrennt ist vom Einlass (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2) als zweiter Einlass.
  2. Wärmetauscherzyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlass (5) für das Gas (3) in den Wärmetauscherzyklon (1) als tangentiale Öffnung (18) Teil der Wandung (19) des zylindrischen Teils (8) des gemeinsamen Trennraums (8, 9) ausgebildet ist.
  3. Wärmetauscherzyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einlass (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2) am Dach (11) des zylindrischen Trennraums (8) angeordnet ist, wobei unterhalb des zweiten Einlasses (6) für das staubförmige bis körnige Gut (2) ein Konus (12) und/oder ein konvexer Körper angeordnet ist, über welchen das staubförmige bis körnige Gut (2) in den gemeinsamen Trennraum (8, 9) rutscht.
  4. Wärmetauscherzyklon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (12) und/oder der konvexe Körper als Dach des Tauchrohres (10) ausgebildet ist.
  5. Wärmetauscherzyklon nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (12) und/oder der konvexe Körper als doppelte Dachfläche (111) ausgebildet sind, wobei die zwei Dachflächen (112, 113) voneinander beabstandet sind und als obere Dachfläche (112) und untere Dachfläche (113) zwischen sich eine konische Ringspaltdüse (114) ausbilden, und wobei eine von außen in die Ringspaltdüse (114) einmündende Zuleitung (115) verdichtetes Gas (116) in die konische Ringspaltdüse (114) führt, wobei die obere Dachfläche (112) als Rutsche für das staubförmige bis körnige Gut (2) wirkt, und wobei die Ringspaltdüse (114) das aus ihr austretende Gas (116) gleichmäßig im gemeinsamen Trennraum (8, 9) verteilt, wodurch das verdichtete Gas (116) das staubförmige bis körnige Gut (2) mit sich mitreisst und ebenfalls im gemeinsamen Trennraum (8, 9) verteilt.
  6. Wärmetauscherzyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei beiden Dachflächen (112, 113) mindestens ein spiralförmiges Leitblech (117) angeordnet ist, welches das geförderte Gas (116) mit einer radialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Trennraum (8, 9) leitet.
  7. Wärmetauscherzyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (4) für Gas (3) zum Auslassen des Gases (3) aus dem Wärmetauscherzyklon (1) als erster Auslass am unteren Ende des Tauchrohrs (10) angeordnet ist, wobei das Tauchrohr (10) aus der Wandung (14) des konischen Trennraums (9) aus dem gemeinsamen Trennraum (8, 9) herausgeführt ist.
  8. Wärmetauscherzyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (7) für staubförmiges bis körniges Gut (2) zum Auslassen des staubförmigen bis körnigen Guts (2) als zweiter Auslass aus dem Wärmetauscherzyklon (1) am Boden (20) und damit an der Spitze des konusförmigen Trennraums (9) angeordnet ist.
  9. Wärmetauscherzyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (10) mindestens eine radiale Einmündungsöffnung (16) aufweist, welches über ein optionales, mindestens ein korrespondierendes Leitblech (17) das Gas (2) aus dem Trennraum (8,9) in tangentialer Richtung in das Tauchrohr (10) führt, wobei die radiale Einmündungsöffnung (16) in dem zylindrischen Trennraum (8) des gemeinsamen Trennraums (8, 9) angeordnet ist.
  10. Wärmetauscherzyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Zwillingszyklon (200) mit gegenläufiger Rotationrichtung des einströmenden Gases (3) ausgebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3908094A1 (de) 2020-05-08 2021-11-10 TenneT TSO GmbH Vorrichtung zur kühlung elektrischer elemente sowie ein mit einer solchen vorrichtung ausgestattetes elektrisches element

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115215052B (zh) * 2022-06-21 2023-11-03 立达超微科技(安徽青阳)有限公司 一种颗粒料输送转运装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB300841A (en) * 1928-02-25 1928-11-22 William Alexander Improvements in apparatus for purifying steam, vapours and gases centrifugally
DE68902919T2 (de) * 1988-03-08 1993-02-18 Smidth & Co As F L Waermetauscher.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH404510A (de) * 1963-10-14 1965-12-15 Walter Dipl Ing Isler Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen einem feinkörnigen Gut und einem Gasstrom, und Wärmeaustauscher zur Durchführung des Verfahrens
DE1558569A1 (de) * 1967-02-02 1970-04-02 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Vorrichtung zur Vorerhitzung von Zementrohmehl mit Hilfe heisser Ofenabgase
DK163745C (da) * 1988-03-08 1992-09-07 Smidth & Co As F L Varmeveksler
CN108139158B (zh) * 2015-10-08 2020-04-21 Fl史密斯公司 多级水泥煅烧设备悬挂预热器
CN106440843B (zh) * 2016-12-20 2018-05-29 北京建筑材料科学研究总院有限公司 一种从回转窑取风取热协同除氯的方法及其系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB300841A (en) * 1928-02-25 1928-11-22 William Alexander Improvements in apparatus for purifying steam, vapours and gases centrifugally
DE68902919T2 (de) * 1988-03-08 1993-02-18 Smidth & Co As F L Waermetauscher.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3908094A1 (de) 2020-05-08 2021-11-10 TenneT TSO GmbH Vorrichtung zur kühlung elektrischer elemente sowie ein mit einer solchen vorrichtung ausgestattetes elektrisches element
DE102020112554A1 (de) 2020-05-08 2021-11-11 TenneT TSO GmbH Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente sowie ein mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes elektrisches Element
DE102020112554B4 (de) 2020-05-08 2022-08-18 TenneT TSO GmbH Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente sowie ein mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes elektrisches Element

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