DE1501369B2

DE1501369B2 - Schachtförmiger Wärmetauscher

Info

Publication number: DE1501369B2
Application number: DE1501369A
Authority: DE
Inventors: Vaclav Dipl.-Ing. Olomouc Hubacek; Olderich Kostelec U Holesova Kucerik; Josef Dipl.-Ing. Perov Plsek; Jaroslav Dipl.-Ing. Prerov Pospisil
Original assignee: Ckd Praha, Oborovy Podnik, Prag
Priority date: 1965-10-21
Filing date: 1966-10-19
Publication date: 1975-01-23
Also published as: GB1139224A; DE1501369C3; DK113099B; AT298531B; BR6683921D0; DE1501369A1; US3413733A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur thermischen Behandlung schüttfähigen Gutes bestehend aus einem vertikalen, sich teilweise trichterförmig verengenden Schacht, in den stückiges Gut von oben her aufgegeben wird, aus einem zentral angeordneten, als schräge von der vertikalen Schachtachse wegführende Rutsche ausgebildeten Leitkörper, unter welchem eine axiale Gaszuführung von unten her vorgesehen ist, aus einer weiteren Gaszuführung an den Seiten des Schachtes in Höhe des zentral angeordneten Leitkörpers und einer oberhalb der Gaszuführungen angeordneten Gasabführung.

Insbesondere dann, wenn ein derartiger Wärmetauscher zur Abkühlung von heißem Schüttgut benutzt werden soll, werden niedrige Bauhöhen für derartige Wärmetauscher gefordert, damit nach Möglichkeit das heiße Schüttgut direkt aus dem Ofen über schräge Rutschen in den Wärmetauscher geschüttet werden kann. — Derartig niedrige Bauhöhen sind bei schachtförmigen Wärmetauschern, welche zur Erwärmung von Schüttgut durch heiße Gase dienen, im allgemeinen

nicht notwendig.

Bei solchen Wärmetauschern ist es bekannt, einen Schüttgutstrom durch einen rotierenden Verteiler gleichmäßig in einem Schacht zu verteilen, welcher zwei übereinander angeordnete kegelförmige Verteilungskörper aufweist und welcher unter dem oberen Verteilungskörper eine trichterförmige Verengung aufweist. Der Schüttgutstrom wird durch eine oberhalb des unteren Verteilungskörpers angeordnete Ringblende, welche vertikal verschiebbar ist, geregelt. Die heißen Gase werden hier durch ein Rohr unterhalb der mit durchlochten Kegelmänteln versehenen kegelförmigen Verteiler geführt und strömen durch die Öffnungen in den Kegelmänteln in das Schüttgut. Bei einem derartigen Wärmetauscher ist eine Brückenbildung des Schüttgutes zu erwarten, wenn die kegelförmigen Verteilungskörper nicht rotieren. Diese Brückenbildung ist aber nicht so nachteilig wie bei Wärmetauschern sehr geringer Bauhöhe, weil hier das Gas einerseits durch recht lange Abschnitte von einem parallelwandigen Schacht geführt ist und weil der Gasstrom zweimal hintereinander durch das Schüttgut geführt wird.

Bekanntgeworden ist auch eine Vorrichtung zum Kühlen heißer Gase mittels im Kreislauf wandernder Wärmeträger, bei der die heißen wärmeabgebenden und zu reinigenden Gase hintereinander zwei Teilströme der Wärmeträger durchströmen, und zwar den ersten Teilstrom im Gleich- oder Querstrom und den zweiten Teilstrom im Gegenstrom. Da auch hier die Bauhöhe keine Rolle spielt, können Brückenbildungen innerhalb des Schüttgutes keine stark nachteiligen Wirkungen ausüben.

Schachtförmige Wärmetauscher zur Behandlung von stückigen Materialien werden aus Gründen einer guten und gleichmäßigen Materialzuführung derart angeordnet, daß in den inneren Raum ein Schüttkörper eingreift, der gegenüber einem Leitkörper angeordnet ist, welcher das zum Vorwärmen aufgegebene Material gleichmäßig in den Behandlungsraum des Schachtes verteilt. An der inneren Wand des schachtförmigen Wärmetauschers ist ein Materialsammler befestigt, der in den inneren Raum des Schüttkörpers eingreift. In der Wand des Wärmetauschers gegenüber dem Materialsammler mündet das Zuleitungsrohr für die Abgase ein, die das Material in Kreuzströmen durchdringen. Zwischen der Wand des Schüttkörpers und den Wänden des schachtförmigen Wärmetauschers ist ein Kanal ausgebildet, durch den die abgekühlten Gase aus dem Behandlungsraum des schachtförmigen Wärmetauschers abziehen.

Bei der beschriebenen Sammleranordnung türmen sich die Materialmassen zwischen den Wänden der Sammler und den anliegenden Kanten des Leitkörpers auf, was leicht, falls eine größere Materialmenge behandelt wird, zu Wölbungen und Brücken führt, die den Materialaustritt aus den Ausscheidern verhindern. Diese Mängel würden sich ungünstig besonders bei den Austauschern für höhere Leistungen bemerkbar machen, wo die Kontinuität des Betriebes für die anschließenden Prozesse von Belang ist. Bei einer Anpassung der bestehenden Schachtaustauscher an höhere Leistungen würden diese Austauscher übermäßig schwer und aufwendig ausfallen. Dadurch, daß die heißen Gase im Kontakt mit dem Material nach dem Prinzip des Kreuzstromes arbeiten, wird die Wärmewirksamkeit des Schachtaustauscher herabgesetzt, was vom ökonomischen Standpunkt aus unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

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recht einfach aufgebauten schachtförmigen Wärmetauscher zu schaffen, bei welchem trotz einer sehr niedrigen Bauhöhe und trotz des Fehlens rotierender Verteiler eine Brückenbildung des Schüttgutes sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schacht oberhalb des Raumes zwischen dem zentral angeordneten Leitkörper und der an den Seiten des Schachtes angebrachten Gaszuführung ein hohler, den Gutaufgabeschacht unterteilender, die Gasabfuhröffnungen aufweisender Verteilerkörper vorgesehen ist, dessen Wandungen durch an sich bekannte vertikal bewegbare Schieber verlängerbar ist. Hierdurch wird eine niedrige Bauhöhe erreicht. Eine Brükkenbildung des Schüttgutes wird sicher vermieden. Außerdem ist eine gleichmäßige Erwärmung der Gase und eine gleichmäßige Kühlung des Schüttgutes bei einem sehr guten Wärmetauschgrad gewährleistet.

Zur Erreichung einer niedrigen Bauhöhe ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der trichterförmige Schacht zwei Rutschen aufweist, zwischen denen sich die seitliche Gaszuführung befindet.

Sehr günstige Bauformen lassen sich dadurch erreichen, daß entweder bei einer im Grundriß viereckigen Ausbildung des vertikalen Schachtes der hohle Verteilungskörper zwischen den Wänden des senkrechten Schachtes an diesen Schachtwänden befestigt ist oder daß bei einer im Grundriß runden Ausbildung des vertikalen Schachtes der zentrale Leitkörper kegelförmig und der hohle Verteilungskörper ringförmig ist.

Für einen einfachen Aufbau ist es zweckmäßig, wenn der Leitkörper nach unten hin einen Ansatz aufweist, unter dem sich der Gaseintritt befindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch den schachtförmigen Wärmetauscher.

Der schachtförmige Wärmetauscher ist als senkrechter Schacht 1 ausgebildet, in dessen Schüttraum ein hohler Verteiler 2 gelagert ist. Die Außenabmessung des hohlen Verteilers 2 ist kleiner als das Ausmaß des Raumes zwischen den inneren Wänden 3 des senkrechten Schachtes 1. In der Stirnwand des hohlen Verteilers 2 sind Öffnungen 4 zur Abführung der abgekühlten Gase aus dem Behandlungsraum des senkrechten Schachtes 1 vorgesehen. An der unteren Wand des hohlen Verteilers 2 ist der Schieber 5 einstellbar angebracht. Unter dem hohlen Verteiler 2 ist in dem Behandlungsraum des senkrechten Schachtes 1 der Leitkörper 7 für das Material angeordnet. Der hohle Verteiler 2 wird durch Längskörper ausgebildet, die in einem senkrechten rechteckigen Schacht als Vierflächner ausgeführt oder als Ring in einem zylinderförmigen senkrechten Schacht 1 angeordnet sind. Die Wand 3 des senkrechten Schachtes 1 ist in dem unteren Teil als zu seiner vertikalen Achse geneigte Rutsche 6 ausgeführt. Unter dieser Rutsche 6 der Wand 3 des senkrechten Schachtes 1 ist eine weitere Wand 8 des senkrechten Schachtes 1 mit einem Gaszuführungsrohr 9 angeordnet. Diese Wand 8 ist von kleinerem Durchmesser als die Wand 3 gegenüber dem in dem Schüttraum angebrachten hohlen Verteiler 2. Die Wand 8 von kleinerem Durchmesser mit dem Gaszuführungsrohr 9 verläuft parallel mit der vertikalen Achse des Wärmetauschers. Unter dieser Wand 8 des senkrechten Schachtes 1 mit dem Gaszuführungsrohr 9 ist eine weitere geneigte Rutsche 10 angeordnet, deren untere Wand am Materialentleerungskörper 11 befestigt ist. In dem senkrechten Schacht 1 unter dem Leitkörper 7 ist ein Zylinder 12 gelagert, der in den Raum des Entleerungskörpers 11 eingreift. Der Leitkörper 7 für das Material ist mit einem Ansatz 13 versehen, der seiner vertikalen Achse zugeneigt ist. Der Ansatz 13 des Leitkörpers 7 ist an dessen unterer Wand rechtwinklig befestigt und seine Höhe, die zum Führen des aufgegebenen Materials dient, ist die gleiche oder größere als die Entfernung zwischen der Wand dieses Ansatzes 13 und der gegenüberliegenden Wand des inneren Zylinders 12 des Entleerungskörpers 11. Zwecks kontinuierlicher Materialaüfgabe verlaufen der Ansatz 13 des Leitkörpers 7, die schräge Rutsche 6 der Wand 3 des vertikalen Schachtes 1 gegenüber dem hohlen Verteiler 2 und die schräge Rutsche 10 der Wand 8 von kleinerem Ausmaß des senkrechten Schachtes 1 parallel.

Der in dem senkrechten ringförmigen Schacht 1 gelagerte Leitkörper 7 unter dem Ring ist als Kegel angeordnet.

Das zu behandelnde Material wird dem Schacht 1 durch den Schüttraum zwischen den inneren Wänden des hohlen Verteilers 2 und durch den Ring-Raum zwischen den Außenwänden dieses hohlen Verteilers 2 und den gegenüberliegenden Wänden 3 des Schachtes 1 zugeführt. Die Gutaufgabe in dem Schüttraum ist in der Zeichnung mit Doppelpfeilen veranschaulicht. Beim Abwärtsgang des Materials wird dieses derweise verteilt, daß der Materialstrom im Räume unter den Wänden des hohlen Verteilers 2 im Schnitt die Form eines umgekehrten Daches besitzt. An der Wand des Leitkörpers 7 und der Rutsche 6 der Wand 3 des senkrechten Schachtes 1 gleitet das Material infolge seines eigenen Gewichtes in den verengten Stutzen zwischen der unteren Kante des Leitkörpers 7 und der unteren Kante der Rutsche 6 der Wand 3 des senkrechten Schachtes 1 herab. Am Ausgang aus diesem Stutzen wird das Material auf die Rutsche 10 der Wand 8 kleineren Durchmessers des Schachtes 1 mit Gaszuführungsrohr 9 und weiter an die Wand des Zylinders 12 im Entleerungskörper 11 geleitet. Die Gase treten in die Materialschicht aus dem Raum zwischen den Wänden des Leitkörpers 7 durch den Kanal, der zwischen dem Ansatz 13 und der diesem Ansatz 13 zugewandten Wand des Zylinders 12 und weiter durch das Rohr 9 in der Wand 8 von kleinerem Durchmesser des senkrechten Schachtes 1 ein. Die Gase durchstreichen das Material im ganzen Querschnitt des Schachtes und treten abgekühlt in den Raum des hohlen Verteilers 2 ein, von wo sie durch die öffnungen 4 aus dem Raum des senkrechten Schachtes 1 abgezogen werden.

Mit dem schachtförmigen Wärmetauscher nach der Erfindung wird ein Wärmetausch im Gegenstrom erreicht, bei dem der Temperaturverbrauch pro Einheit des behandelten Materials herabgesetzt wird, was vom ökonomischen Standpunkt aus von Vorteil ist.

Infolge des im Gegenstrom ausgeübten Wärmetausches wird die Effektivität des Wärmetauschers erhöht und die Austrittstemperatur der abziehenden Gase herabgesetzt.

Der Wärmetauscher der Erfindung ist besonders für höhere Leistungen geeignet, wobei seine Abmessung im Vergleich mit den bestehenden Wärmetauschern für die gegebenen Leistungen kleiner sind und die Erzeugungs- und Betriebskosten niedriger sind. Demzufolge sind auch die Investitionskosten niedriger, und der eigentliche Betrieb wird wesentlich vereinfacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Ol Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zur thermischen Behandlung schüttfähigen Gutes, bestehend aus einem vertikalen, sich teilweise trichterförmig verengenden Schacht, in den stückiges Gut von oben her aufgegeben wird, aus einem zentral angeordneten, als Schräge von der vertikalen Schachtachse führende Rutsche ausgebildeten Leitkörper, unter welchem eine axiale Gaszuführung von unten her vorgesehen ist, aus einer weiteren Gaszuführung von den Seiten des Schachtes in Höhe des zentral angeordneten Leitkörpers und einer oberhalb der Gaszuführungen angeordneten Gasabführungen, dadurch gekennzeichnet, daß im Schacht (1) oberhalb des Raumes zwischen dem zentral angeordneten Leitkörper (7) und der an den Seiten des Schachtes

(1) angebrachten Gaszuführung (9) ein hohler, den Gutaufgabeschacht (1) unterteilender, die Gasabführöffnungen (4) aufweisender Verteilungskörper

(2) vorgesehen ist, dessen Wandungen durch an sich bekannte vertikal bewegbare Schieber (5) verlängerbar sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterförmige Schacht (1) zwei Rutschen (6, 10) aufweist, zwischen denen sich die seitliche Gaszuführung (9) befindet.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer im Grundriß viereckigen Ausbildung des vertikalen Schachtes (1) der hohle Verteilungskörper (2) zwischen den Wänden (3) des senkrechten Schachtes (1) an diesen Schachtwänden (3) befestigt ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer im Grundriß runden Ausbildung des vertikalen Schachtes (1) der zentrale Leitkörper (7) kegelförmig und der hohle Verteilungskörper (2) ringförmig ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (7) nach unten hin einen Ansatz (13) aufweist, unter dem sich der Gaseintritt befindet.