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Selbstansaugende Schlagradmühle, insbesondere für Rohbraunkohle Die
Erfindung betrifft eine Schlagradmühle für leicht mahlbare Stoffe, insbesondere
Rohbraunkohle. Ihre Eigenart besteht darin, daß der Mahlkörper, das Schlagrad, schematisiert
aus einer horizontalen zylindrischen Trommel besteht, bei der die zylindrische Wand
durch im Abstand von einander radial und achsparallel zu einer durchgehenden Umdrehungswelle
angeordneten Schlagplatten gebildet wird. Als neu und patentfähig ist es in der
Hauptsache betrachtet, daß das mit Mahlgut beladene Gas, wie es bei Querstromgebläsen
bei reiner Gasförderung bekannt ist, quer durch das Schlagrad gefördert und dabei
in mehrfachem Zerkleinerungsvorgang verinahlen wird, wobei gleichzeitig eine sehr
intensive Trocknung erreichbar ist.
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Querstromgebläse sind seit Jahrzehnten bekannt. Ihrer Bezeichnung
nach finden sie bisher grundsätzlich und ausschließlich Verwendung für den Durchsatz
von Medien in gasförmigem Aggregatzustand, z. B. insbesondere Luft, zum Zwecke der
Erzeugung von Druckgefällen bzw. Kompression.
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Den ursprünglichen Ausführungen mit stromlenkenden Einbauten sind
mit fortschreitender Entwicklung einbaufreie Bauarten gefolgt. Bei solchen sind
nach den Forschungserkenntnissen an die Stelle von festen, stationären oder beweglichen
Einbauten Strömungswirbel mit gleicher oder verbesserter Wirkungsweise getreten.
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Das Studium der Durchströmungsvorgänge erbrachte den Erfindungsgedanken
in der Form, daß leicht mahlbare Stoffe, z.B. Rohbraunkohle, ebenfalls nach Art
des Querstromgebläses durch eine Gitterkonstruktion durchsetzbar sein müßten. Daß
dabei ein hoher Zerkleinerungseffekt durch die Eigenart des Mahldurchsatzes erfolgen
würde, war der Anreiz zu Modellversuchen, welche die Richtigkeit der überlegungen
erwiesen.
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Es könnte zunächst als wenig glaubwürdig erscheinen, daß auch bei
Durchsatz von Rohbraunkohle die Strrömungsweise der Querstromgebläse bestehenbleibt.
Es hat sich jedoch erwiesen, daß die Vermutung, eine erhebliche Menge von unzerkleinertem
Material werde beim ersten Auftreffen des Mahlgutes auf die rotierenden Schlagelemente
übrigbleiben, und daß die Massenkräfte des Mahlgutes die Strömungskräfte noch erheblich
überwiegen würden, nicht zutrifft. Der Anteil der beim ersten Anprall nicht für
einen Transport durch die Störaungskräfte genügend leichten Stoffe ist sehr gering.
Bei Durchsatz spezifisch schwererer und schwerer mahlbarer Stoffe mag der Gedanke
dieses Einwandes zum Teil zutreffen, keinesfalls aber bei der leicht vermahlbaren
Rohbraunkohle, für deren Zerkleinerung die Konstruktion der Erfindung vorgesehen
ist.
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Es erwies sich darüber hinaus auch, daß in dem Querstromschlagrad
sich mit der Verinahlung ein optimaler Trocknungsprozeß vereinigen läßt.
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Es sind bereits Schlagradmühlen bekanntgeworden, die selbsttätig heiße
Gase, z. B. aus dem Feuerraum, ansaugen, damit den Brennstoff beim Vermahlen trocknen
und zusammen mit den Gasen über Brenner in den Feuerraum von Dampfkesselanlagen
od. dgl. einblasen.
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Diese Schlagradmühlen, bei denen das Schlagrad wie das Flügelrad eines
Radialventilators ausgebildet ist, saugen die Rauchgase axial an, fördern sie radial
durch das Schlagrad und stoßen sie über ein Spiralgehäuse tangential zum Schlagrad
der Mühle aus.
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Der Brennstoff wird mit dem Rauchgasstrom axial aufgegeben und beim
Passieren des Rades zerkleinert. Das Schlagrad ist entweder fliegend oder auch beidseitig
gelagert, wobei im letzteren Falle die Welle zwangläufig durch den Saugstutzen geführt
werden muß, der von heißen Rauchgasen durchströmt wird.
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Zu dem letzterwähnten Nachteil kommen jedoch bei den beschriebenen
bekannten Schlagradmühlen-Bauarten noch weitere hinzu.
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So erfährt das Mahlgut z. B. eine Reihe von Umlenkungen, besonders
im Spiralgehäuse, wodurch eine Entmischung in Staub und Rauchgas verursacht wird.
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Die Folge ist eine einseitige Kohlenstaubkonzentration am Mühlenaustritt,
andererseits eine Gaskonzentration, was eine gleichmäßige Beaufschlagung der Brenner
erschwert, so daß eventuell - egalisierende Mischvorrichtungen erforderlich
sind.
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Außerdem konzentriert sich das Mahlgut schon im Schlagrad auf der
dem Einlauf gegenüberliegenden
Seite, wodurch ein einseitiger Schlagplattenverschluß
begünstigt wird. Hieraus resultiert eine verkürzte Reisezeit.
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Die mit dem Mahlgut aufgegebenen Fremdkörper müssen das Schlagrad
passieren, und schließlich ist bei den bekannten Schlagradmühlen die Ausmahlung
relativ grob.
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Grundsätzlich ist bei den neuzeitlichen Zerkleinerungsmaschinen im
Falle des Erfordernisses, insbesondere bei Kohlenstaubmahlanlagen, mit dem Vermahlen
die Trocknung zur sogenannten Mahltrocknung vereinigt. Das gilt sowohl für die als
bekannt beschriebenen Bauarten als auch für die Bauart gemäß der Erfindung, die
speziell auf die Vermahlung von Rohbraunkohle zugeschnitten ist, die bekanntlich
sehr hohe Feuchtigkeitsgehalte aufweist.
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Bei so beschaffener Kohle ist die Trocknung die vordringlichste Aufgabe,
zu der möglichst große Trockengasmengen herangeführt werden müssen. Dazu eignen
sich rotierende Körper, wie die Mahltrommeln der Erfindung, gut. Auch der große
Querschnitt des Zulaufschachtes ist dabei vorteilhaft. Die Trocknung erfolgt durch
aus dem Wärmeerzeugungsraum oder dem Feuergasweg des Dampfkessels abgesaugte heiße
Rauchgase oder auch unter Benutzung von abgezweigten Luftströmen aus Verbrennungshiftvorwärmern.
Die Zuführung erfolgt irgendwo innerhalb des Zuleitungsschachtes des unvermahlenen
Gutes. Die trocknenden Gase dienen weiter als Trägergasstrom für den Durchsatz durch
die Mahlanlage und den Weitertransport des vermahlenen Gutes zu den Brennern, eventuell
mit Benutzung geeigneter Zusatzströme. Der Trägergasstrom wird zum Teil wie auch
bei der erfmdungsgemüßen Ausführung - und hier ganz - selbst angesaugt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung des Prinzips
der Querstromgebläse eine Mahltrocknungsanlage zu bauen, die sich besonders für
die Verniahlung von Rohbraunkohle eignet, die oben beschriebenen Nachteile vermeidet,
einen besonders guten Trocknungseffekt hat und eine feinere Ausmahlung erreicht.
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Die Schlagradmühlenkonstraktion gemäß der Erfindung hat die folgenden
Eigenschaften: Der Schacht, durch den das unvermahlene Gut zusammen mit dem
heißen, von dem rotierenden Schlagrad selbst angesaugten Trägergasstrom zugeführt
wird, hat einen rechteckigen Querschnitt. Dieser verengt sich erst in Höhe des Schlagrades
durch eine schräg nach innen verlaufende Plattenwand, die gleichzeitig abnehinbar
ausgebildet ist, um im Reparaturfalle das Schlagrad komplett nach außerhalb des
Mühlengehäuses zu bringen.
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Der rechteckige Querschnitt ist dadurch hervorgerufen, daß sich das
Schlagrad, vom Zuführungs-Schacht aus gesehen, wie eine zyadrische Trommel mit achsparallel
verlaufenden Schlagplatten über die ganze Breite darbietet (Fig. 1).
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Die rechteckige Querschnittsgestalt bietet darüber hinaus den Vorteil,
daß die über die ganze Breite des Schlagrades gleichmäßig starke Ansaugekraft keine
entmischende Verteilungsbewegung des ankommenden Mahlgut-Trägergas-Stromes zuläßt.
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Das Mahlgut tritt mit dem gleichzeitig der Trocknung dienenden Trägergas
über die ganze Breite des Schlagrades ein. Beim Eintritt wird es zunächst von der
Außenkante und beim Austritt zunächst von der Innenkante der Schlagplatten erfaßt.
Beim Durchströmen des Schlagrades passiert das Mahlgut damit zweimal die Schlagplatten,
wodurch eine besonders große spezifische Mahlleistung bei sehr feiner Ausmahlung
und geringem Bauvolumen der Mühle erreicht wird.
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Trägergas und Mahlgut werden in fortbestehendem und im Mischungsverhältnis
unverändertem Kontakt miteinander radial durch das Schlagrad geführt. Im Innenraum
des Schlagrades erfolgt eine Intensivierung der Trocknungsgasberührung mit den Staubteilchen
nach dem Eintritt durch die konvergierend-divergierende Strömungscharakteristik
des Durchsatzstranges, d. h., in der Eintrittshälfte des runden Schlagradquerschnittes
schmälert und verdichtet sich der Mahlgutstrom durch die zentripetale und in der
Austrittshälfte des Querschnittes verbreitert er sich durch die zentrifugale Eigenbewegung.
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Bei dieser Art der Durchführung durch das Schlagrad werden unnötige
und entmischende Umlenkungen oder Rückströmungen des Mahlgutes verhindert. Wirbel,
die innerhalb des Schlagrades an den Grenzschichten des Querstromes entstehen, fördern
Mahlfeinheit und Trocknung sowie die Durchströmrichtung eher, als sie hinderlich
sind. Sie ersetzen im weiten Sinne die beim Querstromgebläse ursprünglich lenkenden
Einbauten.
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Die Welle des Schlagrades liegt entgegen der Vermutung nicht im Kein
des durchgesetzten Mahlgutstromes, weil die Rotation des Schlagrades den Strom nach
dem Eintritt in das Schlagradinnere in Richtung zum Raum unterhalb der Welle abbieA
um ihn von dem dortigen Tiefpunkt immer noch im Abstand von der Welle, nach oben
umlenkend, zu führen. Dadurch ist einerseits die Welle durch von oberhalb wirbelnde,
bereits gekühlte Trocknungsgase relativ stärker als vom Mahlstromkern berührt und
wird gleichfalls gekühlt. Beim Eintritt der Rauchgase in das Schlagrad tritt durch
die innige Vermischung mit dem feuchten Mahlgut ein Temperatursturz ein, so daß
die Welle keiner außergewöhnlichenWärmebeansprachung ausgesetzt ist. Außerdem ist
andererseits die schmirgelnde Verschleißwirkung des vollen Mahlgutstromes erheblich
reduziert.
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An der Welle tritt damit ein verminderter Verschleiß ein, und an den
Schlagplatten ergibt sich ein gleichmäßiger Verschleiß dadurch, daß Außen- und Innenkanten
je mit der gleichen Mahlgutmenge gleich häufig in Berührung kommen. Beide
Umstände bedeuten eine Verlängerung der Reisezeit, verglichen mit den oben beschriebenen
Bauarten, sowie einen geringeren Kostenaufwand für die Unterhaltung. In Verbindung
mit dem vergleichsweise geringen Bauvolumen einer kompletten Mühle bringt die Bauart
der Erfindung weiterhin wesentliche Ersparnisse an Investitionskosten. Es werden
mit einfachem Aufbau, geringeni Materialaufwand und niederen Herstellungskosten
hohe Durchsatz- und Mahlleistungen wirtschaftlich erzielt.
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Die in der Analogie zu den Querstromgebläsen begründeten Vorteile,
wie hohe Schluck- und Druckziffern, tragen we3entlich zum kompakten Bauvolumen bei.
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Gegen Fremdkörper ist die vorgeschlagene Mühle sehr unempfindlich,
weil die Fremdkörper an dem Schlagrad vorbei direkt in den Sumpf fallen oder vom
Rad abgewiesen und in den Sumpf befördert werden.
Durch eine zweiseitige
Lagerung der Welle des Schlagrades wird ein ruhiger Lauf und eine bessere Beherrschung
von Unwuchten erreicht.
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An der Austrittsseite für das vermahlene Gut ergibt sich aus dem gleichen
Grunde wie für die Eintrittsseite wiederum ein rechteckiger Querschnitt des Ableitungsschachtes.
Dieser Schacht erweitert sich kurz hinter der Austrittsstelle diffusorartig. Das
Gas-Staub-Gemisch steigt aus der Schlagradrotation leicht zu den Verwendungsstellen,
z. B. Sichtern, Zwischenbunkern oder direkt zu den Brennern, hoch. Spiralige Ausläufe
erhöhen die Gefahr stärkerer Entmischung des Gas-Staub-Gemisches. Beim rechteckigen
Querschnitt der erfindungsgemäßen Ausführung ist diese Gefahr gering.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es
zeigt Abb. 1 einen Axialschnitt durch die Schlagradmühle, Abb. 2 einen Querschnitt
durch die Schlagradmühle nach der Linie A-B in Abb. 1.
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Die Schlagradmühle besteht aus dem Gehäuse 1,
dem Grundrahmen
2, den Lagerböcken 3, auf denen die Wellenlager 4 angebracht sind. Angetrieben
wird die Mühle durch einen nicht dargestellten Elektromotor über die Mühlenwelle
5. Auf der Mühlenwelle sitzt das Schlagrad, bestehend aus Nabenscheiben
6,
welche mit der Nabe 7 auf der Mühlenwelle aufmontiert sind. Zwischen
den Nabenscheiben sind die Schlagplatten 8 angeordnet, die in Ausnehmungen
der Nabenscheiben gelagert sind. Die Schlagplatten ragen seitlich über die Nabenscheiben
hinaus. Es wird dadurch bei laufender Mühle in dem Raum 18
Unterdruck entstehen,
wodurch der Austritt von Rauchgas-Staub-Gemisch durch die Wellenabdichtung
9 vermieden wird. An der Durchtrittsstelle der Mühlenwelle durch das Mühlengehäuse
wird die Mühle nach außen mittels der Wellenabdichtung 9
abgedichtet. Ausgebaut
wird der komplette Schlägerrotor durch die Mühlengehäusetür 10. Die Drehrichtung
des Schlägerrotors zeigt der Pfeil 11 an.
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Brennstoff und Rauchgase werden an der mit 12 bezeichneten Stelle,
an der die Schlagplatten sich abwärts bewegen, über die gesamte Mühlenbreite eingeführt,
treten an der durch den Pfeil 13 gekennzeichneten Stelle in den Rotor ein,
durchströmen diesen radial, um an der entgegengesetzten Seite bei 14 als gemahlenes
Brennstoff-Gas-Gemisch aus dem Rotor auszutreten und über Auslaß 15 die Mühle
zu verlassen.
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Die mit dem Brennstoff in die Mühle gelangten Fremdkörper fallen in
den Sumpf 16 und können durch die Sumpföffnung 17 entfernt werden.