DE10208248A1 - Einbauten für Rohrkühler, Drehrohröfen oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Um für Rohrkühler, Satellitenkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner oder dergleichen Einbauten zu schaffen, welche aus tunnelgewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen bestehen, die einerseits für einen guten Wärmeübergang zwischen Gas und Gutmaterial sorgen, die aber andererseits verschleißgeschützt sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Bogenelemente jeweils aus wenigstens drei Bogenteilen zusammenzusetzen, nämlich aus zwei Seitenwandteilen bzw. Fußteilen (14a, 14b) und einem diese überbrückenden Dachteil (15), das Dachteil (15) des Bogenelementes mit den Oberseiten der Fußteile (14a, 14b) lösbar zu verbinden, und das Dachteil (15) besonders verschleißfest auszubilden.

Description

• Die Erfindung betrifft Einbauten für Rohrkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner oder dergleichen zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen einem körnigen, wenigstens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklinker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft, wobei die Einbauten aus an der Rohrinnenwandung befestigten im Rohrquerschnitt gesehen tunnelgewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen bestehen, die jeweils aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind.
• Bei Zementwerken besteht die Aufgabe eines Rohrkühlers, auch Satellitenkühlers, das aus dem Drehrohrofen kommende heiße Produkt, nämlich den Zementklinker weitestgehend abzukühlen und gleichzeitig die durch den Kühler strömende Kühlluft weitestgehend aufzuheizen, bevor sie in der Regel als sogenannte Sekundärluft in den Drehrohrofen und ggf. als Tertiärluft in den Calcinator eintritt und dort jeweils als aufgeheizte Verbrennungsluft verwendet wird. Der Abkühlungsgrad hängt von der Wärmeübertragung zwischen dem heißen Produkt und der Kühlluft ab. Während die Produktmenge, die Luftmenge, die Produkttemperatur, die Lufttemperatur, jeweils bei Eintritt in den Kühler, sowie die Produkteigenschaften wie z. B. die Zementklinker-Granulometrie vom Kühler nicht zu beeinflussen sind, wird die Kühlerwirkungsweise im wesentlichen durch drei Gegebenheiten bestimmt: Größe der Wärmeübertragungsflächen, Verweilzeit des Produkts im Kühler, sowie Staubbildung und Staubkreisläufe.
• Bekannt ist, den Wirkungsgrad eines Rohrkühlers durch den Einbau von thermisch und mechanisch belastbaren Hubschaufeln oder Hubleisten zu erhöhen, die den heißen Zementklinker anheben und in den Kühlluftstrom fallen lassen, wodurch ein inniger Kontakt der Kühlluft mit dem Klinker erreicht wird. Solche das heiße Gut streuenden Drehrohreinbauten sind aber insbesondere in der Heißzone des Rohrkühlers nicht zu verwenden, weil besonders in der Heißzone ein Streuen des Gutmaterial durch den Kühlluftstrom unbedingt vermieden werden soll, da sich sonst die Kühlluft mit Staub belädt, der den Wärmeübergang in der Kühlerheißzone mindert und der in unerwünschter Weise über die Kühlluft/Sekundärluft in den Sinterofen zurücktransportiert wird, was zu einer Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses der Zementklinkerherstellung führt.
• Aus der EP-B-0 367 956 sind z. B. in Rohrkühler eingesetzte Drehrohreinbauten bekannt, welche bei Drehung des Drehrohres das darin befindliche Gutmaterial möglichst nicht in den Gasstrom streuen. Die Drehrohreinbauten bestehen hier aus etwa halbkreisförmig gewölbeartig in das Drehrohrinnere vorspringenden Bogenelementen, die in der Lage sind, aus der im Drehrohr liegenden Gesamt-Gutmaterial- Niere sich jeweils mit einem Gutmaterial-Teilstrom zu beladen und bei Weiterdrehung des Drehrohres nach etwa einer halben Drehrohrumdrehung das angehobene Gutmaterial an der gegenüberliegenden Drehrohrseite abzulegen, ohne das Gutmaterial in nennenswerter Weise zu verstreuen. Die bekannten Bogenelemente sind aus zwei Hälften zusammengesetzt, die im Bereich ihrer Scheitelwölbung durch eine Art Scharnierverbindung lösbar miteinander verbunden sind. Es hat sich aber gezeigt, dass es sich nicht vermeiden lässt, dass beim Betrieb des Drehrohrkühlers ein Teil des angehobenen heißen Zementklinkers, auch die Klinkerbrocken, von oben nach unten durch das Innere des Drehrohres fallen, wo sie mehr oder weniger fast ausschließlich konzentriert auf den oberen Scheitelbereich der sich gerade unten befindlichen Bogenelemente aufprallen, also etwa an der Stelle, an welcher die Scharnierverbindung der Bogenelemente angeordnet ist. Dies gilt insbesondere für solche Bogenelemente, die in einer anderen Zone des Rohrkühlers das Gutmaterial aufnehmen und gezielt über den Drehrohrquerschnitt gleichmäßig verteilt ausstreuen sollen. Das hat zur Folge, dass im Verschleißfalle die bekannten Drehrohreinbauten komplett ausgewechselt werden müssen, selbst wenn sie in ihrem Fußbereich, mit dem sie an der Innenwandung des Rohrkühlers befestigt sind, noch absolut funktionstüchtig sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Drehrohreinbauten in Gestalt der Bogenelemente für Rohrkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner etc. in der Weise weiter zu entwickeln, dass die Drehrohreinbauten eine möglichst lange Standzeit aufweisen und im Verschleißfall einfach zu erneuern sind, ohne die kompletten Drehrohreinbauten auswechseln zu müssen.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Drehrohreinbauten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Bei den erfindungsgemäßen als Drehrohreinbauten benutzten mehrteiligen Bogenelementen befindet sich die Trennfuge nicht in dem oberen Bereich der Bogenwölbung, sondern dieser besonders verschleißbeanspruchte obere Bereich der Bogenelemente besteht aus einem eigenen Dachteil, welches auf zwei Bogenelement-Seitenwandteile bzw. Fußteile aufgesetzt ist und diese überbrückt. Somit sind die als Drehrohreinbauten eingesetzten erfindungsgemäßen Bogenelemente aus wenigstens drei Teilen zusammengesetzt, nämlich aus den zwei Fußteilen und dem diese überbrückenden Dachteil, welch letzteres nach oben gewölbt, nach unten gewölbt oder auch flach ausgebildet sein kann. Dabei ist das Dachteil jeweils mit den Oberseiten der Fußteile lösbar verbunden, das heißt bei den erfindungsgemäßen Bogenelementen sind zwei lösbare Verbindungsstellen vorhanden, die aber beide außerhalb des oberen Scheitelbereiches der Bogenelemente liegen, der durch das von oben aufprallende Gutmaterial besonders verschleißgefährdet ist. Dieses Dachteil ist aus besonders verschleißfestem Material ausgeführt und/oder weist auf seiner Außenseite jeweils einen besonderen Verschleißschutz auf. Damit haben die erfindungsgemäßen Drehrohreinbauten eine lange Standzeit, und im Verschleißfall muss lediglich nur jeweils das Dachteil ausgetauscht werden, während die in der Regel funktionstüchtig gebliebenen beiden Fußteile verbleiben können.
• Ein weiterer Vorteil der Dreiteiligkeit der erfindungsgemäßen Bogenelemente besteht darin, dass dadurch die einzelnen Teile wie z. B. das Dachelement vergleichsweise kleinteilig werden, wodurch die Montagefreundlichkeit verbessert wird. Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden Fußteile der Bogenelemente nicht nur jeweils einteilig, sondern auch mehrteilig auszubilden. Dies hätte den Vorteil, dass z. B. drei gleiche Fußteile erzeugt werden, von denen 1 Stück auf der schmalen Seite und 2 Stück auf der breiten Seite des Bogenelements nebeneinander angeordnet werden können. Außerdem besteht die Möglichkeit, auf die beiden Fußteile der Bogenelemente jeweils je nach Bedarf auch anders geformte Dachelemente als ursprünglich vorgesehen aufzusetzen, um damit bestimmte gewünschte Wirkungen des Abkühlungsprozesses in dem mit den erfindungsgemäßen Einbauten ausgestatteten Rohrkühler etc. zu erzielen.
• Der Verschleißschutz auf der Außenseite des Dachteils der erfindungsgemäßen Bogenelemente kann aus einem verschleißfesten Feuerbeton, Keramik oder dergleichen bestehen. Es können aber auch in die Außenoberfläche des Dachteils des Bogenelementes voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt sein, derart, dass im Betrieb des Rohrkühlers etc. die Vertiefungen mit dem thermisch zu behandelnden Gutmaterial ausgefüllt bleiben und einen autogenen Verschleißschutz bilden. Die beabstandeten Vertiefungen an der Außenoberfläche des Dachteils können aber auch mit einer hochverschleißfesten feuerfesten Masse ausgefüllt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, an der Außenseite des Dachteils des Bogenelementes nach Art einer Rasterpanzerung mit Abstand voneinander nach außen vorstehende hochverschleißfeste Profilhartkörper wie z. B. Noppen oder Rippen anzubringen derart, dass im Betrieb des Rohrkühlers etc. die Zwischenräume zwischen den vorstehenden Profilhartkörpern mit dem thermisch zu behandelnden Gutmaterial als Verschleißschutz ausgefüllt bleiben. Die Profilhartkörper können dabei auf die Außenoberfläche des Dachteils aufgebracht, z. B. aufgeschweißt sein oder in Ausnehmungen wie Bohrungen des Dachteils verankert sein. Besteht das Dachteil der Bogenelemente aus einem Gusskörper, kann die o. g. Oberflächenpanzerung bei ihrer Fertigung gleich mit eingegossen werden.
• Die lösbare Verbindung zwischen dem Dachteil und den Fußteilen jedes Bogenelements kann aus einer scharnierartigen Bolzenverbindung oder auch aus einer Steckverbindung mit einer Art Nut-Federverzahnung bestehen.
• Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Es zeigt:
• Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen an der Innenwandung eines Drehrohres wie z. B. Rohrkühlers zu befestigenden Bogenelementes,
• Fig. 2 die Draufsicht auf das Bogenelement der Fig. 1,
• Fig. 3 den Vertikalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles des Bogenelementes,
• Fig. 4 die Draufsicht auf die abgewickelte Oberfläche des Bogenelementes der Fig. 3,
• Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bogenelementes und
• Fig. 6 eine Variante des Bogenelementes sowie Variante der lösbaren Verbindung zwischen Dachteil und Fußteilen des Bogenelementes.
• Fig. 1 zeigt ausschnittsweise den Querschnitt durch einen Drehrohrkühler 10, dessen Mantelrohr sich in Pfeilrichtung 11 um seine Achse dreht. In dem Kühler 10 wird z. B. heißer Zementklinker, der von einem dem Kühler vorgeschalteten Zementklinkerofen kommt, abgekühlt und gleichzeitig wird die im Gegenstrom zum Gutmaterial strömende Kühlluft aufgeheizt, bevor diese als sogenannte Sekundärluft in den Ofen eintritt. Die Hauptfließrichtung des heißen Gutmateriales auf der Innenoberfläche des Rohrkühlers 10 ist in der Draufsicht der Fig. 2 mit dem Pfeil 12 angezeigt, wobei die Fließrichtung je nach gewünschter Funktion der Drehrohreinbauten (fördernd oder stauend) auch entgegengesetzt verlaufen kann. Dieses heiße Gutmaterial liegt als sogenannte Gutmaterialniere mit schräger Oberfläche im unteren Bereich des Kühlrohres 10 auf dessen Innenwandung auf. An der Drehrohrinnenwandung sind tunnelgewölbeartig als Einbauten in das Rohrinnere vorspringende Bogenelemente 13 angeordnet, die gleichmäßig um den Drehrohrumfang verteilt an der Innenwandung lösbar und auswechselbar befestigt sind. Die im Kreis angeordneten Bogenelemente 13 benachbarter Kreise können zueinander jeweils stirnseitig versetzt angeordnet sein, derart, dass zwischen den in Rohrdrehrichtung 11 gesehen benachbarten Bogenelementen Guttransportgassen gebildet sind, die schräg zu den Zylindermantellinien des Drehrohres 10 verlaufen können.
• Das Bogenelement 13 der Fig. 1 ist aus den zwei Seitenwandteilen bzw. Fußteilen 14a, 14b und einem diese überbrückenden Dachteil 15 zusammengesetzt. Das Dachteil 15 ist mit den Oberseiten der beiden Fußteile 14a, 14b lösbar verbunden, und zwar durch eine scharnierartige Bolzenverbindung 16a und 16b. Das Dachteil 15 weist auf seiner Außenseite einen Verschleißschutz 17 auf, z. B. verschleißfester Feuerbeton, Keramik oder dergleichen. Zum Schutz der lösbaren Bolzenverbindung 16a, 16b können an die seitlichen Endbereiche des Dachteils 15 Nasen 18 angegossen sein, welche die lösbaren Verbindungsstellen und Trennfugen überdecken. Um einen gleichmäßigen Austritt des in den Zwischenraum zwischen dem Bogenelement 13 und dem Drehrohrmantel 10 eingeschöpften Gutmateriales während einer Umdrehung des Drehrohres 10 aus dem Bogenelement 13 in die Guthauptfließrichtung 12 zu erreichen, ist die hintere Stirnkante 19 des Dachelements 15 zur Drehrohrachse gesehen schräg verlaufend. Die Befestigung des Bogenelementes 13 im Drehrohr 10 erfolgt zweckmäßigerweise an gegen Verschleiß geschützten, in den Drehrohrmantel eingeschweißten Haltestücken, und zwar an zwei Punkten 20, 21 am breiteren Fußteil 14b und an einem Punkt 22 am schmäleren Fußteil 14a, so dass sich für das gesamte Bogenelement 13 eine 3-Punkt-Befestigung ergibt.
• Fig. 3 zeigt als Alternative zu Fig. 1 das Bogenelement 13a, dessen Dachelement 15a einen andersartigen Verschleißschutz aufweist. Dazu sind in die Außenoberfläche des Dachteils 15a voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt, die gemäß Draufsicht der Fig. 4 sechseckig sind, die aber auch rund, anderseckig, oval etc. sein können. Diese Vertiefungen sind mit hochverschleißfesten Massen 23 oder aus z. B. pulvermetallurgisch hergestellten harten metallischen Körpern oder z. B. Keramikkörpern ausgefüllt. Besteht das Dachteil 15a aus einem Gusskörper, können bei seiner Fertigung die an der Außenoberfläche angeordneten Vertiefungen gleich mit eingegossen werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an der zunächst glatten Außenseite des Dachteils 15a des Bogenelementes 13a nach Art einer Rasterpanzerung mit Abstand voneinander nach außen vorstehende hoch verschleißfeste Profilkörper wie Rippen und/oder Noppenbolzen anzubringen, z. B. mit Bolzenschweißgeräten, so dass zwischen den beabstandeten vorstehenden Hartkörpern Lücken verbleiben, die nachträglich mit einem anderen hochverschleißfesten Material wie z. B. Keramik ausgefüllt werden, oder im Betrieb des Rostkühlers werden diese Zwischenräume zwischen den beabstandeten vorstehenden Hartkörpern mit dem thermisch zu behandelnden Gutmaterial ausgefüllt, das als sogenannter autogener Verschleißschutz auf der verschleißgefährdeten Außenoberfläche des Dachelements 15a verbleiben kann.
• Es besteht auch die Möglichkeit, auf die zunächst glatte Oberfläche des Dachteils 15, 15a vorgefertigte biegsame hochverschleißfeste Verbundteile aufzubringen, bestehend aus einer Trägerplatte mit aufgebrachten gerippten Hartkörpern, wodurch die Biegung des Verbundteiles erleichtert wird.
• Vom Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 nur dadurch, dass dort beim Verschleißschutz des Dachelements 15b in die dortigen beabstandeten Ausnehmungen Stahl- oder Keramikkugel 24 eingebracht sind, die bereits beim Gießen des Dachteils 15b in die Gießform eingelegt und unverlierbar eingegossen werden können.
• Fig. 6 zeigt, dass das Dachteil 15c des Bogenelements 13c mit seinen Fußteilen 14c und 14d auch durch eine Steckverbindung nach Art einer Nut-Federverzahnung 25 lösbar verbunden sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Dachteil 15c des Rohrkühler-Einbauelements im Querschnitt gesehen nicht etwa halbkreisförmig gewölbt, sondern wie eine Abdeckplatte mehr flach ausgebildet. Auch hier ist die Außenseite des Dachteils 15c erfindungsgemäß mit einer Verschleißschutzschicht nach Art der Fig. 1 bis 5 ausgestattet.
• Da bei den erfindungsgemäßen Bogenelementen das Dachteil sowie die beiden Fußteile jeweils getrennt für sich hergestellt werden, insbesondere durch Stahlguss, lassen sich bei den drei Teilen pro Bogenelement je nach Bedarf Gussteile auch mit sehr unterschiedlichen Wanddicken und Werkstoffen realisieren. Eine kompaktes, verhältnismäßig kleines Dachelement lässt sich gießtechnisch einfacher und besser mit Kernen in einer Gießform versehen, z. B. für die einzugießenden Vertiefungen, als ein vergleichsweise großes Bogenoberteil. Insgesamt kann festgestellt werden, dass sich kleine modulare Bauteile schon aufgrund des niedrigeren Gewichtes einfacher herstellen, montieren und austauschen lassen.

Claims (9)

1. Einbauten für Rohrkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner oder dergleichen zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen einem körnigen, wenigstens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklinker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft, wobei die Einbauten aus an der Rohrinnenwandung befestigten im Rohrquerschnitt gesehen tunnelgewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen (13, 13a, 13b, 13c) bestehen, die jeweils aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Bogenelemente sind jeweils aus wenigstens drei Bogenteilen zusammengesetzt, nämlich aus zwei Seitenwandteilen bzw. Fußteilen (14a, 14b bzw. 14c, 14d) und einem diese überbrückenden Dachteil (15, 15a, 15b bzw. 15c),

b) das Dachteil des Bogenelementes ist mit den Oberseiten der Fußteile lösbar verbunden,

c) das Dachteil ist aus verschleißfestem Material ausgeführt und/oder weist auf seiner Außenseite einen Verschleißschutz auf.

2. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachteil (15, 15a, 15b) des Bogenelementes mit seinen Fußteilen (14a, 14b) durch eine Bolzenverbindung (16a, 16b) lösbar verbunden ist.

3. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachteil (15c) des Bogenelements mit seinen Fußteilen (14c, 14d) durch eine Steckverbindung mit einer Art Nut-Federverzahnung (25) lösbar verbunden ist.

4. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenoberfläche des Dachteils (15a, 15b) des Bogenelementes voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt sind, derart, dass im Betrieb des Rohrkühlers etc. die Vertiefungen mit dem thermisch zu behandelnden Gutmaterial ausgefüllt bleiben und einen autogenen Verschleißschutz bilden.

5. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Dachteils (15a, 15b) des Bogenelementes nach Art einer Rasterpanzerung mit Abstand voneinander nach außen vorstehende hochverschleißfeste Profilhartkörper wie Rippen und/oder Noppen (23, 24) angebracht sind, und dass ggf. im Betrieb des Rostkühlers etc. die Zwischenräume zwischen den vorstehenden Hartkörpern mit dem thermisch zu behandelnden Gutmaterial als Verschleißschutzschicht ausgefüllt bleiben.

6. Drehrohreinbauten nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen bzw. Profilkörper- Zwischenräume an der Außenoberfläche des Dachteils (15a) mit einer hochverschleißfesten feuerfesten Masse (23) ausgefüllt sind.

7. Drehrohreinbauten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Dachteil (15a, 15b, 15c) des Bogenelementes ein Gusskörper ist, und dass die Oberflächenpanzerung wie Hartmetallformkörper, Keramikelemente etc. ggf. mit eingegossen sind.

8. Drehrohreinbauten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachteil (15a, 15b, 15c) des Bogenelementes aus einem verschleißfesten z. B. ferritischen Stahlguss und die Fußteile (14a, 14b, 14c, 14d) aus einem anderen Werkstoff wie zähem z. B. austenitischen Stahlguss bestehen.

9. Drehrohreinbauten nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das auswechselbare Dachteil (15a, 15b, 15c) des Bogenelementes nach oben gewölbt, nach unten gewölbt oder flach ausgebildet ist.