DE102019215735A1

DE102019215735A1 - Kühler zum Kühlen von Schüttgut mit einer Stufe

Info

Publication number: DE102019215735A1
Application number: DE102019215735.1A
Authority: DE
Inventors: Eike Willms; Michael Streffing; Stefanie Richter; Jochen Altfeld
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler (10) zum Kühlen von Schüttgut (12), insbesondere Zementklinker, aufweisend einen statischen Rost (16) und einen sich an den statischen Rost (16) anschließenden dynamischen Rost (26), der eine Fördereinheit mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) bewegbaren Förderelementen zum Transport des Schüttguts (12) in Förderrichtung (F) aufweist, wobei zwischen dem statischen Rost (16) und dem dynamischen Rost (26) eine vertikale Stufe (22) ausgebildet ist, die eine Höhe von mindestens 700mm bis 1200mm, vorzugsweise mindestens 900mm bis 1100mm, insbesondere 1000mm aufweist..

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler zum Kühlen von Schüttgut mit einer vertikalen Stufe zwischen einem statischen und einem dynamischen Rost.
Zur Kühlung von heißem Schüttgut, wie beispielsweise Zementklinker, ist es bekannt, dass das Schüttgut auf einen von einem Kühlmedium, wie beispielsweise Kühlgas durchströmbaren Belüftungsboden eines Kühlers aufgegeben wird. Das heiße Schüttgut wird anschließend zur Kühlung von einem Ende des Kühlers zum anderen Ende bewegt und dabei von Kühlgas durchströmt.
Für den Transport des Schüttgutes vom Kühleranfang zum Kühlerende sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Bei einem sogenannten Schubrostkühler erfolgt der Transport des Schüttgutes durch bewegbare Förderelemente, die sich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegen. Die Förderelemente weisen eine Schubkante auf, die das Material in Förderrichtung transportieren.
Aus der DE 100 18 142 B4 ist ein Kühler bekannt, der eine Mehrzahl von sich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Förderelementen aufweist. Jedes der Förderelemente ist über ein Trägerelement mit geeigneten Transportmechanismen verbunden, das die Förderelemente bewegbar an einer Maschinenrahmenstruktur lagert. Durch ein geeignetes Bewegungsmuster im Vor- und Rückhub wird das Material in Förderrichtung transportiert.
Aus der EP 2021692 B2 ist ein Kühler bekannt, der eine Mehrzahl von sich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Förderelementen aufweist. Die Förderelemente sind an einer Rahmenstruktur angebracht, die über Lager an dem Maschinenrahmen gelagert sind. Die Förderelemente weisen eine Form auf, die das transportieren in Förderrichtung ermöglichen.
Üblicherweise weisen Kühler einen sich an den Ofen anschließenden statischen Rost und einen dynamischen Rost auf. Der zu kühlende Klinker liegt üblicherweise dem statischen und dem dynamischen Rost des Kühlers auf, wobei die Materialschichtdicke bei klassisch betriebenen Klinkerkühlern üblicherweise 400-800mm beträgt. Es ist erstrebenswert, eine höhere Materialschichtdicke zu erzielen, da somit die Effizienz des Kühlers gesteigert wird. Bisher war es nicht möglich, eine höhere Materialschichtdicke zu erzielen und gleichzeitig die gewünschte Kühlung des Klinkers zu erreichen.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühler bereitzustellen, der eine Förderung von hohen Materialschichtdicken ermöglicht ohne einen Verlust der Kühlleistung zu erfahren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Kühler zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Zementklinker, umfasst nach einem ersten Aspekt einen statischen Rost und einen sich an den statischen Rost anschließenden dynamischen Rost, der eine Fördereinheit mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Förderelementen zum Transport des Schüttguts in Förderrichtung. Zwischen dem statischen Rost und dem dynamischen Rost ist eine vertikale Stufe ausgebildet, die eine Höhe von mindestens 700mm bis 1200mm, vorzugsweise mindestens 900mm bis 1100mm, insbesondere 1000mm aufweist.
Bei dem Kühler handelt es sich vorzugsweise um einen Klinkerkühler, der beispielsweise im Anschluss an einen Ofen, insbesondere Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker angeordnet ist.
Der Kühler ist beispielsweise Teil eines Separationskühlers, in dem Feingut und Grobgut im Wesentlichen getrennt voneinander gekühlt werden. Der Separationskühler weist vorzugsweise einen Kühlereinlass zum Einlassen von zu kühlendem Schüttgut in den Separationskühler, einen in Förderrichtung des Schüttguts hinter dem Kühlereinlass angeordneten Separationsbereich zum Separieren von Grobgut und Feingut, einen sich an den Separationsbereich anschließenden Grobgutkühler zum Kühlen des Grobguts und einen sich an den Separationsbereich anschließenden und parallel zum Grobgutkühler geschalteten Feingutkühler zum Kühlen des Feinguts auf. Dem Separationskühler ist insbesondere ein Ofen zum Brennen von Zementklinker vorgeschaltet, wobei der gebrannte Zementklinker aus dem Ofen durch den Materialeinlass in den Separationskühler fällt.
An den Materialeinlass schließt sich beispielsweise der Kühlereinlaufbereich an und weist beispielsweise einen statischen Rost auf, der unterhalb des Ofenauslaufs angeordnet ist, sodass das aus dem Ofen austretende Schüttgut schwerkraftbedingt auf den statischen Rost fällt. Bei dem statischen Rost handelt es sich beispielsweise um ein in einem Winkel zur Horizontalen von 10° bis 35°, vorzugsweise 12° bis 33°, insbesondere 13° bis 21° angestellten Rost, der von unten mit Kühlluft durchströmt wird.
In Strömungsrichtung des zu kühlenden Schüttguts schließt sich beispielsweise direkt an den Materialeinlass oder an den statischen Rost des Kühlereinlaufbereichs der Separationsbereich an, in dem das Feingut und das Grobgut des Schüttguts separiert werden und anschließend getrennt voneinander gekühlt werden. Der Separationsbereich weist beispielsweise einen statischen oder einen dynamischen Rost auf. Zusätzlich umfasst der Separationsbereich Mittel zum Separieren des Feinguts von dem Grobgut des Schüttguts.
Bei dem Feingut handelt es sich beispielsweise um Schüttgut mit einer Korngröße von etwa 10^-5 mm bis 4mm, vorzugsweise 10^-5 mm bis 2mm, wobei es sich bei dem Grobgut um Schüttgut mit einer Korngröße von 4mm bis 100mm, vorzugsweise 2mm bis 100mm handelt. Der Trennschnitt zwischen dem Grobgut und dem Feingut liegt vorzugsweise bei einer Korngröße von 2mm. Vorzugsweise umfasst das Feingut einen Anteil von 90% bis 95% an Schüttgut der Korngröße von 10^-5 mm bis 4mm, vorzugsweise 10^-5 mm bis 2mm, wobei es sich bei 5% bis 10% des Feinguts um Schüttgut mit einer Korngröße von mehr als 2mm, vorzugsweise mehr als 4mm handeln kann. Vorzugsweise umfasst das Grobgut einen Anteil von 90 bis 95% an Schüttgut der Korngröße von 2mm bis 100mm, vorzugsweise 4mm bis 100mm, wobei es sich bei 5% bis 10% des Grobguts um Schüttgut mit einer Korngröße von weniger als 2mm, vorzugsweise weniger als 4mm handeln kann. Eventuell kann das Grobgut auch Materialbrocken enthalten, die größer als 100mm Korngröße aufweisen.
An den Separationsbereich schließen sich vorzugsweise der Feingutkühler und der Grobgutkühler an, wobei diese parallel zueinander angeordnet sind. Die parallele Anordnung des Feingutkühlers und des Grobgutkühlers ist nicht geometrisch, sondern prozesstechnisch zu verstehen. Der Feingutkühler kann auch im geometrischen Sinn parallel zu dem Grobgutkühler angeordnet sein. Der Feingutkühler ist vorzugsweise in Förderrichtung des Schüttguts parallel zu dem Grobgutkühler geschaltet. Der Feingutkühler und der Grobgutkühler weisen vorzugsweise jeweils einen dynamischen Rost auf, die jeweils mit einem Kühlmedium zum Kühlen des auf dem dynamischen Rost aufliegenden Schüttguts durchströmt werden. Bei dem Kühlmedium handelt es sich beispielsweise um Kühlluft, die mittels Ventilatoren durch den Fein- und Grobgutkühler geblasen wird.
Zwischen dem Separationsbereich und dem Feingutkühler ist beispielsweise ein Separationsmittel angeordnet, wobei sich das Separationsmittel vollständig oder teilweise entlang einer Längsseite des Separationsbereichs erstreckt. Vorzugsweise ist das Separationsmittel als Wand ausgebildet und erstreckt sich das Separationsmittel vollständig in Förderrichtung des Schüttguts.
Das Separationsmittel weist insbesondere einen Feingutauslass zum Auslassen des Feinguts aus dem Separationsbereich in den Feingutkühler auf, wobei der Feingutauslass vorzugsweise vollständig oberhalb des Belüftungsbodens des Separationsbereichs angeordnet ist. Der Feingutauslass des Separationsbereichs stellt vorzugsweise den Feinguteinlass in den Feingutkühler dar, wobei sich der Feingutkühler beispielsweise direkt oder über ein Transportmittel zum Transport des Feinguts an den Separationsbereich anschließt. Das Grobgut liegt vorzugsweise in dem unteren Bereich des Schüttguts des Separationsbereichs vor, wobei das Feingut in dem oberen Bereich auf dem Grobgut aufliegt. Der Separationsbereich weist daher einen oberen Feingutbereich und einen sich darunter direkt anschließenden Grobgutbereich auf, der sich an den Belüftungsboden des Separationsbereichs anschließt. Ein Feingutauslass zum Auslassen von Feingut von dem Separationsbereich in den Feingutkühler oberhalb des Belüftungsbodens des Separationsbereichs ermöglicht, das vorzugsweise Feingut in den Feingutkühler gelangt. Vorzugsweise ist der Feingutauslass in dem Feingutbereich des Separationsbereichs angeordnet, in dem ausschließlich oder hauptsächlich Feingut vorhanden ist. Der Grobgutbereich, in dem hauptsächlich oder ausschließlich Grobgut vorhanden ist, ist vorzugsweise vollständig oder teilweise unterhalb des Feingutauslasses angeordnet, sodass dieses nicht schwerkraftbedingt durch den Feingutauslass in den Feingutkühler gelangen kann. Vorzugsweise wird durch eine solche Ausführung erreicht, dass weniger als 10% bis 30%, insbesondere 15% bis 25%, vorzugsweise 20%, des eintretenden Materials einer Partikelgröße größer 4mm, vorzugsweise größer als 2mm, in den Feingutkühler gelangt. Beispielsweise bildet das als Wand ausgebildete Separationsmittel eine Seitenwand des Separationsbereichs und beispielsweise gleichzeitig eine Seitenwand des Grobgutkühlers.
Bei dem Kühler kann es sich beispielsweise um den Feingutkühler, den Grobgutkühler und/ oder den Separationsbereich des voran beschriebenen Separationskühlers handeln.
Der Kühler weist einen dynamischen Rost mit einer Fördereinheit zum Transport des Materials in Förderrichtung auf, wobei die Fördereinheit beispielsweise einen von Kühlgas durchstömbaren Belüftungsboden mit einer Mehrzahl von Durchlassöffnungen zum Einlassen von Kühlluft aufweist. Die Kühlluft wird beispielsweise von unterhalb des Belüftungsbodens angeordneten Ventilatoren bereitgestellt, sodass das zu kühlende Schüttgut im Querstrom zur Förderrichtung mit Kühlluft durchströmt wird. Der Belüftungsboden bildet vorzugsweise eine Ebene aus, auf der das Schüttgut aufliegt. Vorzugsweise wird der Belüftungsboden teilweise oder vollständig durch die Förderelemente ausgebildet, die nebeneinander angeordnet, eine Ebene zur Aufnahme des Schüttguts ausbilden.
Bei dem statischen Rost handelt es sich beispielsweise um ein in einem Winkel zur Horizontalen von 10° bis 35°, vorzugsweise 12° bis 33°, insbesondere 13° bis 21° angestellten Rost, der von unten mit Kühlluft durchströmt wird. Vorzugsweise ist der statische Rost fluchtend mit dem Ofenauslauf unterhalb des Ofenauslaufs angeordnet, sodass das Schüttgut aus dem Ofenauslauf direkt auf den statischen Rost fällt und auf diesem in Förderrichtung entlang gleitet.
An den statischen Rost schließt sich direkt die vertikale Stufe an, sodass der statische Rost in einem der Stufe entsprechenden vertikalen Abstand zu dem dynamischen Rost, insbesondere dem Ende des dynamischen Rosts, angeordnet ist. Unter der Stufe ist ein, insbesondere vertikaler, Versatz zwischen dem statischen Rost und dem dynamischen Rost zu verstehen. Nach einer Erkenntnis der Erfinder sorgt eine vertikale Stufe zwischen dem statischen Rost und dem dynamischen Rost dafür, dass das Schüttgut eine Auflockerung erfährt, welche eine verbesserte Durchströmbarkeit des Schüttguts mit Kühlluft hervorruft. Das Schüttgut strömt von dem statischen Rost auf den dynamischen Rost und führt dabei eine vertikal nach unten gerichtete Fallbewegung aus. Diese Bewegung des Schüttguts sorgt für eine Auflockerung des Schüttguts und eine damit einhergehende bessere Durchströmbarkeit des Schüttguts mit Kühlluft. Eine bessere Durchströmbarkeit des Schüttguts führt dazu, dass höhere Schüttgutschichtdicken auf den dynamischen Rost aufgegeben werden können und gleichzeitig die gewünschte Kühlung des Materials auf vorzugsweise weniger als 100°C erreicht werden kann, ohne den dynamischen Rost zu verlängern. Die auf dem dynamischen Rost aufliegende Schüttgutschicht beträgt beispielsweise etwa 300mm bis 1100mm, vorzugsweise 700 bis 1000mm, höchstvorzugshalber 900mm. Beispielsweise lagert sich bei der Belüftung von großen Schüttgutschichten die Feingutfraktion des Schüttguts an dem oberen Bereich und die Grobgutfraktion an dem unteren Bereich des Schüttguts an. Dies sorgt wesentlich für eine bessere Durchströmbarkeit des Schüttguts, wobei die zwischen den Grobgutkörnern liegenden Feingutanteile in die obere Schüttgutschicht strömen und somit eine bessere Kühlung der Grobgutfraktion ermöglichen. Des Weiteren sorgt eine voran beschriebene Stufe zwischen dem dynamischen und dem statischen Rost für eine einfache sich daran beispielsweise anschließende Separation des Schüttguts in einen Feingutanteil und einen Grobgutanteil. Bei dem Feingut handelt es sich beispielsweise um Schüttgut mit einer Korngröße von etwa 10^-5 mm bis 4mm, vorzugsweise 10^-5 mm bis 2mm, wobei es sich bei dem Grobgut um Schüttgut mit einer Korngröße von 4mm bis 100mm, vorzugsweise 2mm bis 100mm handelt. Der Trennschnitt zwischen dem Grobgut und dem Feingut liegt vorzugsweise bei einer Korngröße von 2mm. Vorzugsweise umfasst das Feingut einen Anteil von 90% bis 95% an Schüttgut der Korngröße von 10^-5 mm bis 4mm, vorzugsweise 10^-5 mm bis 2mm, wobei es sich bei 5% bis 10% des Feinguts um Schüttgut mit einer Korngröße von mehr als 2mm, vorzugsweise mehr als 4mm handeln kann. Vorzugsweise umfasst das Grobgut einen Anteil von 90 bis 95% an Schüttgut der Korngröße von 2mm bis 100mm, vorzugsweise 4mm bis 100mm, wobei es sich bei 5% bis 10% des Grobguts um Schüttgut mit einer Korngröße von weniger als 2mm, vorzugsweise weniger als 4mm handeln kann. Eventuell kann das Grobgut auch Materialbrocken enthalten, die größer als 100mm Korngröße aufweisen.
Beispielsweise sind in der Stufe eine Mehrzahl von Kühllufteinlässe vorgesehen, die beispielsweise in einer Wand, die sich insbesondere über die gesamte oder nur einen Teil der Stufe erstreckt, ausgebildet sind und zum Einlassen von Kühlluft in das Schüttgut dienen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist in der Stufe ein Transportmittel zum Transport des Schüttguts in Förderrichtung angeordnet, das zumindest teilweise einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost bildet. Das Transportmittel ist zwischen dem statischen Rost und dem dynamischen Rost angeordnet. Ein Transportmittel innerhalb der Stufe sorgt für einen aktiven Transport des Schüttguts in Förderrichtung während sich dieses in der Stufe zwischen dem dynamischen und dem statischen Rost befindet. Durch die Transportmittel wird der Förderwirkungsgrad des Kühlers, insbesondere des dynamischen Rosts erhöht. Des Weiteren ist es möglich mittels des Transportmittels die Schüttguthöhe auf dem dynamischen Rost einzustellen. Eine Förderung des Schüttguts innerhalb der Stufe sorgt zusätzlich für eine Schüttgutauflockerung und eine höhere Aufschüttung.
Das Transportmittel erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Höhe der Stufe. Insbesondere weist das Transportmittel eine Oberfläche auf, die mit dem Schüttgut in Kontakt steht. Insbesondere liegt das Schüttgut auf dieser Oberfläche auf, wobei diese Oberfläche des Transportmittels einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost bildet. Der dynamische Rost erstreckt sich vorzugsweise horizontal, insbesondere in einem Winkel von +-10°, vorzugsweise +-5° zur Horizontalen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt sich das Transportmittel direkt an den statischen Rost an, wobei sich der dynamische Rost direkt an das Transportmittel anschließt. Das Transportmittel ist gemäß einer weiteren Ausführungsform in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung des Schüttguts bewegbar. Vorzugsweise ist das Transportmittel ausschließlich oder zumindest teilweise in Förderrichtung bewegbar in der Stufe angebracht. Beispielsweise ist an dem Transportmittel ein Antrieb angebracht durch welchen das Transportmittel in Förderrichtung bewegt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Transportmittel Einlässe zum Einlassen von Kühlluft in das Schüttgut auf. Insbesondere umfasst das Transportmittel eine Platte, die sich zumindest teilweise oder vollständig über die Stufe erstreckt und mit den Einlässen versehen ist. Die Platte ist beispielsweise mittels eines Antriebs in Förderrichtung bewegbar und insbesondere als Schieber ausgebildet. Kühllufteinlässe in dem Transportmittel sorgen für eine Kühlung des Materials beim Durchfließen der Stufe, wobei dies gleichzeitig in Förderrichtung transportiert wird. Das Einlassen von Kühlluft in der Stufe lockert außerdem das Schüttgut beim Durchfließen der Stufe zusätzlich auf, sodass eine bessere Durchlüftung des Materials auf dem dynamischen Rost erzielt werden kann.
Das Transportmittel weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine statische Wand und zumindest ein Förderelement aufweist, das relativ zu der statischen Wand in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung des Schüttguts bewegbar ist. Insbesondere erstreckt sich die statische Wand über die gesamte Höhe der Stufe, wobei sich das Förderelement zumindest teilweise durch die Wand hindurch erstreckt. In der statischen Wand sind insbesondere eine Mehrzahl von Einlässen zum Einlassen von Kühlluft in den Kühler ausgebildet. Das Fördermittel ist beispielsweise Schieber, der ausschließlich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung des Schüttguts bewegbar ist. Das Fördermittel ist beispielsweise entlang der statischen Wand bewegbar, wobei die statische Wand einen Winkel von 20 - 80°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zur ersten Fördereinheit bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die statische Wand einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost aus.
Das Förderelement erstreckt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform durch eine Öffnung in der statischen Wand hindurch. Dies stellt eine platzsparende Anordnung des Förderelements und der Wand dar, wobei die Wand gleichzeitig als Aufnahme des Förderelements dient.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Transportmittel ein in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbarer Rost, der sich in einem Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost erstreckt. Der bewegbare Rost ist gemäß einer weiteren Ausführungsform aus einer Mehrzahl von sich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Rostplanken gebildet. Vorzugsweise sind die Rostplanken gemäß dem vorangehend beschriebenen „walking-floor-Prinzip“ bewegbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Transportmittel in Förderrichtung des Schüttguts ein Fördermittel mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Förderelementen zum Transport des Schüttguts in Förderrichtung und ein Wandelement auf. Das Wandelement ist beispielsweise statisch oder in Förderrichtung bewegbar ausgebildet. Das Fördermittel erstreckt sich beispielsweise horizontal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt sich das Wandelement Ausführungsform in Förderrichtung an das Fördermittel an und ist in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbar angebracht. Das Wandelement erstreckt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost.
Figurenliste
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen Kühler zum Kühlen von Schüttgut gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 bis 5 zeigen jeweils einen Kühler zum Kühlen von Schüttgut gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

1 zeigt einen Kühler 10 zum Kühlen von Schüttgut 12, wie beispielsweise Zementklinker. Der Kühler weist einen ersten Bereich 14, vorzugsweise einen Einlaufbereich des Kühlers 10, auf, der sich direkt an einen in 1 nicht dargestellten Ofen anschließt, aus dem das Schüttgut 12 in den Kühler 10 eintritt. Der Einlaufbereich 14 des Kühlers 10 weist einen statischen Rost 16 auf, der das aus dem Ofen austretende Schüttgut aufnimmt. Der statische Rost 16 ist insbesondere vollständig in dem Einlaufbereich 14 des Kühlers 10 angeordnet. Vorzugsweise fällt das Schüttgut 12 aus dem Ofen direkt auf den statischen Rost 16. Der statische Rost 16 erstreckt sich vorzugsweise vollständig in einem Winkel von 10° bis 35°, vorzugsweise 14° bis 33°, insbesondere 21 - 25 zur Horizontalen, sodass das Schüttgut 12 in Förderrichtung entlang des statischen Rostes 16 auf diesem gleitet. Der Schüttwinkel von grobem Klinker (unbelüftet) liegt beispielsweise in einem Bereich von 33° bis 35°, so dass in einer bevorzugten Variante, der statische Rost 16 einen Winkel von 33° bis 35° zur Horizontalen aufweist. An den ersten Bereich 14, den Einlaufbereich, schließt sich ein zweiter Bereich 28 des Kühlers 10 an. In dem ersten Bereich 14 des Kühlers 10 wird das Schüttgut 12 insbesondere auf eine Temperatur von weniger als 1100°C abgekühlt, wobei die Abkühlung derart erfolgt, dass ein vollständiges Erstarren von in dem Schüttgut 12 vorhandenen flüssigen Phasen in feste Phasen erfolgt. Beim Verlassen des ersten Bereichs 14 des Kühlers 10 liegt das Schüttgut 12 vorzugsweise vollständig in der festen Phase und einer Temperatur von maximal 1100°C vor. In dem zweiten Bereich 28 des Kühlers 10 wird das Schüttgut weiter abgekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 100°C, wobei das Abkühlen in dem ersten Bereich 14 schneller erfolgt als in dem zweiten Bereich 28.
Der statische Rost 16 weist Durchlässe 18 auf, durch welche Kühlluft in den Kühler 10 und das Schüttgut 12 eintritt. Die Kühlluft wird beispielsweise durch wenigstens einen unterhalb des statischen Rosts 16 angeordneten Ventilator 20 erzeugt, sodass Kühlluft von unten durch den statischen Rost 16 strömt. Innerhalb des Kühlers 10 wird das zu kühlende Schüttgut 12 in Förderrichtung F bewegt. Der Einlaufbereich 14 des Kühlers 10 weist des Weiteren eine Stufe 22 auf, die sich vorzugsweise direkt in Förderrichtung F an den statischen Rost 16 anschließt. Der zweite Bereich 28 weist einen dynamischen, insbesondere bewegbaren, Rost 26 auf, der sich in Förderrichtung F an den statischen Rost 18 anschließt. Der dynamische Rost 26 weist insbesondere eine Fördereinheit auf, die das Schüttgut 12 in Förderrichtung F transportiert. Bei der Fördereinheit handelt es sich beispielsweise um einen Schubbodenförderer, der eine Mehrzahl von Förderelementen zum Transport des Schüttguts aufweist. Bei den Förderelementen handelt es sich bei einem Schubbodenförderer um eine Mehrzahl von Planken, vorzugsweise Rostplanken, die einen Belüftungsboden ausbilden. Die Förderelemente sind nebeneinander angeordnet und in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar. Die als Förderplanken oder Rostplanken ausgebildeten Förderelemente sind vorzugsweise von Kühlluft durchströmbar, über die gesamte Länge des zweiten Bereichs 28 des Kühlers 10 angeordnet und bilden die Oberfläche aus, auf der das Schüttgut 12 aufliegt. Die Fördereinheit kann auch ein Schubförderer sein, wobei die Fördereinheit einen stationären von Kühlluft durchströmbaren Belüftungsboden und eine Mehrzahl von relativ zu dem Belüftungsboden bewegbaren Förderelementen aufweist. Die Förderelemente des Schubförderers sind vorzugsweise oberhalb des Belüftungsbodens angeordnet und weisen quer zur Förderrichtung verlaufende Mitnehmer auf. Zum Transport des Schüttguts 12 entlang des Belüftungsbodens sind die Förderelemente in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar. Die Förderelemente des Schubförderers und des Schubbodenförderers sind nach dem „walking-floor-Prinzip“ bewegbar, wobei die Förderelemente alle gleichzeitig in Förderrichtung und ungleichzeitig entgegen der Förderrichtung bewegt werden. Alternativ dazu sind auch andere Förderprinzipien aus der Schüttguttechnik denkbar.
Unterhalb des dynamischen Rosts 26 sind beispielhaft eine Mehrzahl von Ventilatoren 30 angeordnet, mittels welcher Kühlluft von unten durch den dynamischen Rost 26 geblasen wird.
Bei der Stufe 22 handelt es sich beispielweise um einen vertikalen Höhenversatz zwischen dem statischen Rost 16 und den sich in Förderrichtung F an den statischen Rost 16 anschließenden dynamischen Rost 26. Vorzugsweise beträgt die Höhe der Stufe mindestens 700 - 1200mm, vorzugsweise 800 - 1100mm, insbesondere 900 - 1000mm. Die Stufe 22 ist vorzugsweise maximal 3000mm hoch. Innerhalb der Stufe 22 ist beispielhaft ein Transportmittel 24 angeordnet. Das Transportmittel 24 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Höhe der Stufe 22. In dem Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich bei dem Transportmittel 24 beispielhaft um eine Platte mit Durchlässen, zum Einlassen von Kühlluft in den Kühler 10. Das Transportmittel 24 ist vorzugsweise ein Rost. Insbesondere umfasst das Transportmittel 24 genau eine oder eine Mehrzahl von mit Durchlässen ausgebildeten Platten. Zum Transport des Schüttguts 12 ist das Transportmittel 24 in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar angeordnet. Vorzugsweise weist der Kühler 10 einen nicht dargestellten Antrieb auf, der mit dem Transportmittel 24 in Verbindung steht und diesen in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegt. Vorzugsweise ist das Transportmittel 24 ausschließlich in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F, vorzugsweise entlang der Oberfläche des dynamischen Rosts 26, bewegbar angebracht. Das Transportmittel 24, vorzugsweise die Platte, erstreckt sich in dem Ausführungsbeispiel der 1 beispielhaft in vertikaler Richtung, vorzugsweise senkrecht zu dem dynamischen Rost 26. Beispielsweise wird das als Platte ausgebildete Transportmittel 24 mittels eines Antriebs, wie beispielsweise ein Linearmotor, in Förderrichtung F zumindest teilweise entlang des dynamischen Rosts 16 bewegt. Bei dem Transportmittel kann es sich in anderen nicht dargestellten Varianten auch beispielsweise um eine Förderschnecke handeln, die mit einem Ende in der Stufe und mit dem anderen Ende in dem Schüttgut 12 angeordnet ist. Beispielsweise weist das Transportmittel Luftdurchlässe zum Einlassen von Kühlluft in das Schüttgut auf. Die Kühlluft wird in das Schüttgut eingeblasen und sorgt zumindest teilweise für einen Transport des Schüttguts 12 in Förderrichtung F. Beispielsweise umfasst das Transportmittel 24 zumindest ein oder mehrere Vibrationselemente, insbesondere Vibrationsplatten, die insbesondere für eine Reduzierung der Reibung zwischen dem Schüttgut und dem Transportmittel 24 sorgen. In der Stufe 22 sind beispielsweise eine Mehrzahl von Transportmitteln 24 angebracht, die unabhängig voneinander in und entgegen der Förderrichtung F bewegbar sind.
Im Betrieb des Kühlers 10 fällt Schüttgut 12 von einem Ofenauslass in den Einlaufbereich 14 des Kühlers 10. In dem Einlaufbereich 14 wird das Schüttgut 12 auf eine Temperatur von weniger als 1100°C abgekühlt, wobei eine vorzugsweise vollständige Erstarrung der flüssigen Phase des zu kühlenden Schüttguts 12 stattfindet. Die Verweilzeit des Schüttguts auf dem statischen Rost 16 des Einlaufbereichs 14 beträgt vorzugsweise etwa 100 bis 300 Sekunden. Auf dem statischen Rost 16 sind sowohl Grobgut mit einer Partikelgröße von 0,5 mm bis 200 mm, in Ausnahmefällen auch bis zu maximal 1500mm als auch Feingut mit einer Partikelgröße von 0,1 mm bis 2 mm vorhanden und beispielsweise über die Höhe und Länge des Schüttgutbetts 12 verteilt. Es ist auch denkbar, dass in der oberen Schüttgutschicht ein höherer Feingutanteil als in der unteren Schüttgutschicht ist. Um eine vollständige Erstarrung der flüssigen Phase des Schüttguts 12 in dem Einlaufbereich 14 zu erreichen beträgt die Höhe des Schüttgutbetts 12 beispielsweise 300 - 700m, vorzugsweise 600mm. Die Stufe 22 zwischen dem statischen Rost 16 und dem dynamischen Rost 26 bewirkt, dass das Schüttgut 12 von dem statischen Rost 18 auf den dynamischen Rost 26 fließt, sodass eine Auflockerung des Schüttguts 12 erfolgt, wobei sich das Grobgut vorzugsweise im unteren Bereich des Schüttgutbetts 12 und das Feingut im oberen Bereich des Schüttgutbetts 12 absetzt. Insbesondere die durch das Transportmittel 24 strömende Kühlluft sorgt für eine Trennung des Grobguts und des Feinguts. Zusätzlich wird das Schüttgut durch die strömende Kühlluft lokal aufgelockert, wodurch die durch das Schüttgut strömende Kühlgasmenge erhöht wird. Dies fördert zusätzlich den Effekt der Separierung des Fein- und Grobguts des Schüttguts 12. Das Transportmittel 24 sorgt für ein Zusammenschieben des Schüttgutbetts 12, sodass die Höhe des Schüttgutbetts 12 erhöht wird. Vorzugsweise weist das Schüttgutbett 12 in dem zweiten Bereich 28 des Kühlers 10 eine Höhe von beispielsweise 1000 - 1700mm, insbesondere 1200 - 1600mm, vorzugsweise 1500mm auf. Der Kühler 10 wird vorzugsweise derart betrieben, dass das Schüttgutbett auf dem statischen Rost 16 des ersten Bereichs 14 eine geringere Höhe aufweist als auf dem dynamischen Rost 26.
Vorzugsweise ist das Schüttgutbett 12 in dem zweiten Bereich 28 zumindest doppelt so hoch wie im ersten Bereich 14. Ein höheres Schüttgutbett 12 in dem zweiten Bereich 28 ermöglicht es, die Länge des Kühlers 10 insgesamt, vorzugsweise die Länge des zweiten Bereichs 28 des Kühlers 10 zu reduzieren.
An den dynamischen Rost 26 des zweiten Bereichs 28 schließt sich in 1 beispielhaft eine Zerkleinerungseinrichtung 32 an. Bei der Zerkleinerungseinrichtung 32 handelt es sich beispielsweise um eine Mühle oder einen Brecher mit zumindest zwei gegenläufig rotierbaren Mahlwalzen und einem zwischen diesen ausgebildeten Mahlspalt, in dem die Zerkleinerung des Materials stattfindet. An die Zerkleinerungseinrichtung 32 kann sich beispielsweise ein nicht dargestellter dritter Bereich des Kühlers 10 zum weiteren Kühlen des Schüttguts 12 anschließen. Vorzugsweise weist bei einer solchen Ausgestaltung das Schüttgut bei Eintritt in den dritten Bereich des Kühlers 10 eine Temperatur von mehr als 100°C auf. Vorzugsweise weist das Schüttgut beim Verlassen des Kühlers 10 eine Temperatur von 100°C oder weniger auf.
Bei dem Kühler 10 handelt es sich beispielsweise um einen Separationskühler, wobei das Grobgut und das Feingut zumindest teilweise voneinander getrennt wird und anschließend in einem jeweils separaten Grobgutkühler und Feingutkühler des Kühlers 10 gekühlt wird.
2 zeigt einen Kühler 10, der im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Kühler 10 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zur 1 weist das Transportmittel 24 des Kühlers 10 ein Förderelement 34 auf, das beispielsweise in Förderrichtung F bewegbar ist. Das Transportmittel 24 umfasst des Weiteren eine statische Wand, die beispielsweise als Rost ausgebildet ist und sich über die gesamte Stufe 22 erstreckt. Die statische Wand erstreckt sich vorzugsweise vertikal, insbesondere senkrecht zu dem dynamischen Rost 26. Das Förderelement 34 ist vorzugsweise relativ zu der statischen Wand 24 in und entgegen der Förderrichtung F bewegbar angebracht. Beispielsweise weist das Transportmittel 24 eine Mehrzahl solcher Förderelemente 34 auf, die vorzugsweise relativ zueinander gleichzeitig oder ungleichzeitig bewegbar sind. Bei den Förderelementen 34 handelt es sich beispielsweise um sich in Förderrichtung erstreckenden Planken, vorzugsweise Stempel oder Schieber, die eine vertikale Stirnfläche aufweisen, die bei einer Bewegung in Förderrichtung F das Schüttgut 12 in Förderrichtung F bewegt. Die Förderelemente 34 erstrecken sich vorzugsweise durch Öffnungen in der statischen Wand in Förderrichtung F durch die statische Wand hindurch.
Die Bewegung der Förderelemente 34 des Transportmittels 24 in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewirken ein intervallmäßiges Zusammenschieben des Schüttgutbetts 12, sodass die Höhe des Schüttgutbetts 12 erhöht wird und sich vorzugweise die voran mit Bezug auf 1 beschriebenen unterschiedlichen Höhen des Schüttgutsbetts 12 in dem ersten und dem zweiten Bereich 14, 28 des Kühlers 10 einstellen. Insbesondere wird durch das Transportmittel 24 die Schüttgutbetthöhe auf dem statischen Rost 16 eingestellt.
3 zeigt einen Kühler 10, der im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Kühler 10 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zur 1 erstreckt sich das Transportmittel 24 des Kühlers 10 der 3 in einem Winkel von 40° - 80°, vorzugsweise 50° - 70°, insbesondere 60° zur Horizontalen. Das Transportmittel 24 ist vorzugsweise ausschließlich in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar angebracht und ist beispielsweise eine Platte oder ein Rost. Die Platte oder der Rost können ganzteilig oder segmentiert sein. Bei einer Bewegung in Förderrichtung F wird das auf dem Transportmittel 24 liegende Schüttgut 12 in Förderrichtung F und gleichzeitig in vertikaler Richtung bewegt. Der Anstellwinkel des Transportmittels 24 bewirkt daher eine Vereinfachung des Zusammenschiebens des Schüttguts 12 in dem zweiten Bereich 28 des Kühlers 10, um dort eine voran beschriebene Schüttgutsbetthöhe zu erreichen.
4 zeigt einen Kühler 10, der im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Kühler 10 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zur 1 umfasst das Transportmittel 24 ein Fördermittel 36 und ein Wandelement 38, das vorzugsweise eine Mehrzahl von Kühlluftdurchlässen aufweist und beispielsweise als Rost ausgebildet ist. Das Fördermittel 36 weist beispielsweise einen weiteren dynamischen Rost auf, der als Schubförderer oder Schubbodenförderer, wie mit Bezug auf den dynamischen Rost 26 beschreiben, ausgebildet sein kann. Vorzugsweise erstreckt sich das Fördermittel 36 in horizontaler Richtung, insbesondere in Förderrichtung F. Eine geneigte Anordnung des Fördermittels 36 ist ebenfalls denkbar. Das Wandelement 38 schließt sich direkt an das Fördermittel 36 in Förderrichtung F an, sodass das Schüttgut 12 von dem Fördermittel 36 auf das Wandelement 38 fließt. Das Wandelement 38 ist beispielsweise statisch oder dynamisch ausgebildet, wobei das dynamische Wandelement 38 in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar angebracht ist. Vorzugsweise weist der Kühler 10 einen nicht dargestellten Antrieb auf, der mit dem dynamischen Wandelement 38 in Verbindung steht und dieses in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F antreibt. Das Wandelement 38 erstreckt sich beispielsweise in vertikaler Richtung oder in einem Winkel von etwa 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zur Horizontalen, vorzugsweise zu dem dynamischen Rost 26, sodass das Schüttgut 12 in Förderrichtung F entlang des Wandelements 38 gleitet. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Wandelement 38 gemäß dem mit Bezug auf 2 beschriebenen Transportmittel 24 ausgebildet ist. Bei dem Transportmittel handelt es sich dabei beispielsweise um Schieberelemente, Plattenelemente, Stangenelemente oder beispielsweise Förderschnecken mit einem freien Ende in der Schüttung.
Im Betrieb des in 4 dargestellten Kühlers 10 bildet sich in dem ersten Bereich 14 des Kühlers 10 auf dem statischen Rost 16 eine Schüttgutbetthöhe H1 aus, die zwischen 300mm bis 1000mm beträgt. Auf dem Transportmittel 24, vorzugsweise dem Fördermittel 36 weist das Schüttgutbett insbesondere eine Höhe H2 von 300mm bis 1000mm auf. Die Höhe H3 des Schüttgutbetts 12 auf dem dynamischen Rost 26 des zweiten Bereichs 28 des Kühlers 10 ist vorzugsweise 300mm bis 1000mm. Insbesondere die Bewegung des Fördermittels 36, beispielsweise zusammen mit der Bewegung des dynamischen Wandelements 38 ermöglicht das Erreichen der voran genannten unterschiedlichen Höhen des Schüttgutbetts 12, wobei insbesondere die Höhe des Schüttgutbetts 12 in dem zweiten Kühlerbereich 28 für eine geringere Länge und somit eine Kostenersparnis des Kühlers 10 sorgt. Beispielsweise ist der Anteil der aus statischem Rost und dem Fördermittel 36 der Stufe 22 austretenden Luftmenge (Rekuperationsluftmenge) zwischen 25% und 80%, vorzugsweise zwischen 35% und 50% bezogen auf die gesamte durch den Kühler 10 strömende Luftmenge.
Vorzugsweise beziehen sich diese Werte auf eine gesamte durch den Kühler 10 strömende Luftmenge von 0,8Nm3/kg Klinker.
5 zeigt einen Kühler 10, der im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Kühler 10 entspricht. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zur 1 ist das Transportmittel 24 eine Fördereinheit, wie beispielsweise einen Schubförderer oder einen Schubbodenförderer, wie vorangehend beschrieben. Das Transportmittel 24 weist einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost 26 auf, das sich vorzugsweise direkt in Förderrichtung an das Transportmittel 24 anschließt. Es ist ebenfalls denkbar, dass zwischen dem statischen Rost 16 und der Fördereinheit ein sich horizontal erstreckender Rost angeordnet ist, der beispielsweise in Förderrichtung F und entgegen der Förderrichtung F bewegbar ist und an den sich direkt der Schubförderer oder Schubbodenförderer anschließt. Auf dem statischen Rost 16 bildet sich im Betrieb des Kühlers 10 der 5 eine Schüttgutbetthöhe H1 aus, die zwischen 300mm bis 1000mm beträgt. Die Höhe H3 des Schüttgutbetts 12 auf dem dynamischen Rost 26 des zweiten Bereichs 28 des Kühlers 10 ist vorzugsweise 300mm bis 1000mm, wobei auf dem Transportmittel 24 ein Schüttgutbett 12 mit einer Höhe H2 von 500mm bis 900mm ausgebildet wird.
Bezugszeichenliste

10: Kühler
12: Schüttgut
14: Einlaufbereich
16: statischer Rost
18: Durchlässe
20: Ventilator
22: Stufe
24: Transportmittel
26: dynamischer Rost
28: zweiter Bereich
30: Ventilator
32: Zerkleinerungseinrichtung
34: Förderelement
36: Fördermittel
38: Wandelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10018142 B4 [0004]
EP 2021692 B2 [0005]

Claims

Kühler (10) zum Kühlen von Schüttgut (12), insbesondere Zementklinker, aufweisend einen statischen Rost (16) und einen sich an den statischen Rost (16) anschließenden dynamischen Rost (26), der eine Fördereinheit mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) bewegbaren Förderelementen zum Transport des Schüttguts (12) in Förderrichtung (F) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem statischen Rost (16) und dem dynamischen Rost (26) eine vertikale Stufe (22) ausgebildet ist, die eine Höhe von mindestens 700mm bis 1200mm, vorzugsweise mindestens 900mm bis 1100mm, insbesondere 1000mm aufweist.
Kühler (10) nach Anspruch 1, wobei in der Stufe (22) ein Transportmittel (24) zum Transport des Schüttguts (12) in Förderrichtung (F) angeordnet ist, das zumindest teilweise einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost (26) bildet.
Kühler (10) nach Anspruch 2, wobei sich das Transportmittel (24) direkt an den statischen Rost (16) und der dynamische Rost (26) sich direkt an das Transportmittel (24) anschließt.
Kühler (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Transportmittel (24) in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) des Schüttguts (12) bewegbar ist.
Kühler (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Transportmittel (24) Einlässe zum Einlassen von Kühlluft in das Schüttgut (12) aufweist.
Kühler (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Transportmittel (24) eine statische Wand und zumindest ein Förderelement (34) aufweist, das relativ zu der statischen Wand in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) des Schüttguts (12) bewegbar ist.
Kühler (10) nach Anspruch 6, wobei die statische Wand einen Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost (26) bildet.
Kühler (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei sich das Förderelement (34) durch eine Öffnung in der statischen Wand hindurch erstreckt.
Kühler (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Transportmittel (24) ein in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) bewegbarer Rost ist, der sich in einem Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost erstreckt.
Kühler (10) nach Anspruch 9, wobei der bewegbare Rost aus einer Mehrzahl von sich in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbaren Rostplanken gebildet ist.
Kühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Transportmittel (24) in Förderrichtung (F) des Schüttguts (12) ein Fördermittel (36) mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) bewegbaren Förderelementen zum Transport des Schüttguts (12) in Förderrichtung (F) und ein Wandelement (38) aufweist.
Kühler (10) nach Anspruch 11, wobei sich das Wandelement (38) in Förderrichtung (F) an das Fördermittel (36) anschließt und in Förderrichtung (F) und entgegen der Förderrichtung (F) bewegbar angebracht ist.
Kühler (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei sich das Wandelement (38) in einem Winkel von 20 - 90°, vorzugsweise 40 - 60°, insbesondere 45° zu dem dynamischen Rost (26) erstreckt.