DE1943757A1 - Vorrichtung zum Kuehlen von teilchenfoermigen festen Stoffen - Google Patents

Vorrichtung zum Kuehlen von teilchenfoermigen festen Stoffen

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cooling
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Decker Erwin Louis
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Description

PATENTANWALT
..,-. D|PL-|N0· Λ 2ο. August 1969
HELMUT GÖRTt Gzy/HaT
6 Frankfurt am Main 7U Sehnedcenhofch·. 27-Tel.61 7079
Fuller Company, 124 Bridge Street, Catasauqua, Pennsylvania,USA
Vorrichtung zum Kühlen von teilchenförmigen festen Stoffen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von teilchenförmigen festen Stoffen im \7irbelbett, insbesondere von fein gemahlenem Portlandzement.
Durch die USA-Patentschrift Έο. 3 253 65o ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Sie enthält ein zylindrisches Gefäß mit einem gasdurchlässigen Boden und Reihen von senkrecht herabhängenden ',/arme austauschenden Rohren, deren Enden kurz über dem gasdurchlässigen Boden enden. Jedes dieser Rohre hat mehrere radial hervorragende Flossen entlang seiner ganzen Länge. Das zu kühlende Material tcLtt oben ein und fließt entlang den Kühlrohren bis auf den gasdurchlässigen Boden herab, der gegen den Auslaß hin geneigt ist.
jj±e Erfindung bringt eine Verbesserung gegenüber der Vorrichtung nach der USA-Patentschrift 3?53 65o mit sich." Sie beseitigt gewisse Schwierigkeiten, die bei dem erwähnten bekannten Kühler und auch bei anderen Kühlern auftreten. Die Vorrichtung kann insbesondere in Kombination mit anderen Bestandteilen'eines Kreislaufen verwendet werden, wie weiter unten beschrieben ist.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in einem Kreislaufsystem.
Pig. 2 ist ein senkrechter Schnitt eines erfindungsgemäßen Kühlers.
Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt entlang der Linie 3-3 w nach Pig. 2.
Pig. 4 zeigt im Teilschnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Pig. 5 zeigt in vergrößertem LIaßstäbe einen Schnitt entlang der Linie 5-5 nach Pig. 2.
Pig. 6 zeigt in vergrößertem LIaß stäbe einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Kühlrohrs.
Pig. 7 zeigt im senkrechten Schnitt eine andere Porm des ^ gasdurchlässigen Bodens.
Pig. 8 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 8-3 nach Pig. 7.
Bei der Herstellung von Zement wird Zementklinker aus verschie denen Rohstoffen in einem Drehrohrofen oder dergleichen hergestellt, und aus diesem bei einer Temperatur von etwa 11oo bis 14oo°G entnommen. Der Klinker wird dann schnell auf e.twa 65°G in einem Kühler abgekühlt, wie er beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 137 158 beschrieben ist. Dann wird der Klinker fein vermählen, und zwar in der Regel in einer Kugelmühle. Wäh rend des Mahlens steigt die Temperatur des Materials durch die
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Reibung zwischen den einzelnen Llaterialteilchen und den Kugeln in der iüühle. uhne entsprechende Kühlung erhält der Zement hierbei eine temperatur von etwa 12o°J, was eine Entwässerung und ein falsches Abbinden,, daher ein schlechtes Endorodukt ver-
scnon *
Ursachen würde. Man hat auf verschiedene Art versucht, die iem-· peratur des Materials in der lüülile zu senken, z.B. durch Aufsprühen von 7/asser und dergleichen. Am wirksamsten hierbei ist
Beim
aber das Kühlen im Kreislauf. Kühlen im Kreislauf nach I?ig. 1 wird der gesamte Ausstois aus der Mühle gekühlt und es werden etwa 2/3 dieses Ausstoßes in, die Liüiile zurückgeführt. Dadurch wird die Temperatur des I.;aterialß*in der Llühle annehmbar niedrig gehalten.
Die Pig. t zeigt eine oerartige Hreinlaufanlage rat einer Zementmühle 2, einem Jr-.iihler 4 entcprechend der Erfindung und einem Abscheider 6.
Der mit Gips gerdsehte fc.lir.icer gelärmt durch die Leitung c in die I.fiihle. Von dort "kommt daa gemahlene i.'.aterial durch die i.eitung 1o in einer. Kühler, v;o es aiii' etwa ti" j abgekühli wird, was die maximale Tenipex%atur i":;r de:- fertiger. Zement ist. Der Ausstoß aus dem Kühler komr.it durch die leitung 12 sum Abscheider 4, der beispielsweise mit Luft nach dem in der U3A-ratentschrift 2 975 ce1 beschriebener- Prinzip arbeitet, Hierbe" strömt ein Gas, in der Regel Luft, aufwärts durch das Gefäß, reiit die feinen Teilchen mit eich und fördert sie über ein Leitblech und durch die Leitung 14-, Die schwereren Seilehen gelangen durch, die Schwerkraft zur Entladungsleitung 16. ίbliche nicht abgebildete Gebläse führen diese gröberen !Teilchen von dem Abscheider durch die Leitung 16 zurück in die !!üiile. Scharfkantige Teilchen und andere zu grobe Teilchen werden in dem Kühler in einer Falle
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gesammelt» die weiter unten genauer beschrieben ist. Von dort gelangen sie über die Leitung 18 kontinuierlich zurück in die Mühle 2, _
Die Pig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Kühlers 4. Ein Einlaß 2o erhält^heißes Material von der Leitung 1o aus der Mühle. Aus dem Auslaß 22 gelar$ gekühltes Material in die Leitung 12. Ein Leitblech 24, vorzugsweise eine Stahlplatte, erstreckt sich quer über die volle Breite des Gefäßes 4 und ragt abwärts über einen Teil der GesamthöJie des Gefäßes, so daß das Gefäß in zwei Abteile 26 und 28 unterteilt wird. Das Leitblech 24 endet kurz über den unteren Enden der V/ärmeaustauschrohre 3o. An den unteren Enden dieser Rohre fließt also ein gewisser Anteil des Materials in Querrichtung in beiden Abteilen.
Innerhalb ,"jedes der Abteile 26 und 28 sind Reihen von Wärme austauschenden Rohren 3o angeordnet. Diese können aus üblichen Stahlrohren bestehen. Sie können aber auch aus anderen Stoffen hergestellt sein, was abhängig ist von der Art der Herstellung^ der gewünschten 'wärmeübertragung und anderen Umständen. -Wie die Fig. 2 und 4 es zeigen, sind die Rohre angeschweißt an eine Trägerplatte 32, die ihrerseits von wenigstens 2 Kniestegen 34 gehalten wird, welche einander gegenüber angeordnet sind und jeweils 9o° von dem Leitblech 24 entfernt sind.
Die Kühlrohre sind im allgemeinen parallel zueinander angeordnet. Die Enden benachbarter Kühlrohre sind miteinander verbunden durch Kniestücke 36, so daß ein einziger Strom der Kühlflüssigkeit durch mehrere Rohre fließen kann. Bei der Ausführungsform nach Pig. 4 gibt es in jedem Abteil acht Kombinationen von mehreren zusammengefaßten Kühlrohren. Diese Zahl kann natürlich geändert·
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werden, was auch von dem Druckfall in den Kühlrohren abhängt. Am oberen Ende" des Gefäßes 4 ist eine Entlüftung 38 vorgesehen.
Im unteren Teil des Kühlers 4 befindet sich ein für Gas durchlässiger Boden 4©, der in Richtung des Einlasses 2o geneigt ist. Diese Neigungsrichtung wird bevorzugt, da die scharfkantigen Anteile direkt auf diesen Teil des Bodens fallen, welcher der weiter unten beschriebenen Falle am nächsten liegt. Das direkte Herabfallen der scharfkantigen und gröberen Teilchen wird auch noch gefördert durch die senkrechte Richtung der Kühlrohre 3o im Abteil 26. Bei einer Neigung des Bodens in der entgegengesetzten Richtung könnten die scharfkantigen Teilchen sich auf dem Boden ansammeln und dadurch den Luftdurchtritt durch den Boden beeinflussen. In manchen Fällen könnten sie auch den Boden beschädigen, wenn er z.B. aus einem Gewebe besteht. Die oben erwähnte Materialfalle 42 hat eine Auslaßleitung 44 mit einem üblichen Schieber 46. Im vorliegenden Falle ist dieser Schieber senkrecht dargestellt und wird mittels einer Zahnstange und eines Zahnrades eingestellt, die vom Motor 48 angetrieben werden. Der Abfluß der scharfkantigen Teilchen wird dadurch geregelt. Die Materialfalle enthält ferner ein regelbares Auslaßventil, das aus zwei in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Schiebern 5o und 52 mit einem Zylinder 54 zwischen , ihnen besteht. Derartige Vorrichtungen sind handelsüblich. Die beiden Schieber 5o und 52 schließen und öffnen abwechselnd, so daß der Kühler-dauernd verschlossen ist und gleichzeitig kontinuierlich Material durch die Leitung 18 zur Mühle 2 zurückgeführt werden kann. Es kann aber auch ein Kotierendes Ventil verwendet werden, wie es beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 681 748 beschrieben ist. In diesem Falle muß man allerdings dafür sorgen, daß das Material nicht den rotierenden Schaufeln und den Wandungen des Zylinders anhaftet.
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Der .Boden 4o nach den Figuren 2 und 3 ist im wesentlichen V-förmig und besteht aus drei einzelnen Abschnitten 56, 58 und 6o aus gasdurchlässigem Gewebe. Anstelle des Gewebes können auch poröse Steine und andere Mittel verwendet werden. Jeder Abschnitt wird von den Trägern 62 gehalten, welche auch die Wandungen von getrennten Verteilerkammern 64 bilden können. Luft oder ein anderes aufwirbelndes Gas wird von einem Gebläse 68 durch die Leitungen 66 .in die Kammern gefördert. Man kann damit den Zustrom des Gases zu jeder· Verteilerkammer regeln. Im Betriebe ist es erwünscht, das Material im Abteil 58 in Form eines Wirbelbettes geringerer Fluidation zu halten, als im Abteil 26. Auch ein geringer Unterschied der Höhe zwischen dem Einlaß 2o und dem Auslaß 22 dient dazu, den Strom des Materials durch den Kühler zu fördern.
Die Figuren 2 und 5 zeigen, daß es vorteilhaft ist,, gewisse Kühlrohre 3o mit einzelnen Schutzplatten 7o zu versehen. Dies geschieht insbesondere bei denjenigen Kühlrohren, die dem Einlaß 2o benachbart sind, da sie von dem durch den Einlaß herabfallenden Material besonders stark angegriffen werden. Diese Schutzplatte braucht nur entlang einer gewissen Länge des Rohres unter dem Einlaß 2o sich zu erstrecken. Wenn diese Schutzplatten abgenutzt sind, können sie. leicht ersetzt werden, ohne daß das ganze Kühlrohr ausgetauscht zu werden braucht, wie es bisher erforderlich war.
Die Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform eines er findung s ge,-mäßen Kühlrohres. Bekanntlich haftet das zu kühlende Material A leicht in größeren Mengen an den Kühlrohren, was den Temperaturgradienten herabsetzt und damit die Wirksamkeit des Kühlers beeinträchtigt. Dieser Umstand tritt auch bei Kühlrohren mit Flossen nach der USAj-Pat ent schrift 3 253 65o auf. Trotz der Verringe^ rung des Temperaturgradienten ist aber bei diesen Kühlern die
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Kühlfläche soweit vergrößert, daß trotz des Anhaftens von Material eine gewisse Kühlwirkung erreicht wird. Bei Kühlrohren gemäß der Erfindung wird eine andere Lösung dieser Schwierigkeiten angestrebt. An erfindungsgemäßen Kühlrohren, selbst wenn sie aus üblichen Stahlrohren mit 5 cm Durchmesser bestehen1, haftet kein Material'an.
Diese Tatsache kann vielleicht dadurch erklärt werden, daß durch Einwirkung des Leitbleches 24 die Strömungsgeschwindigkeit des Materials erhöht wird, so daß es dieselbe Anzahl von Rühlrohren und dieselbe Oberfläche passiert,.aber bei einer doppelten Strömungsgeschwindigkeit.
Es wurde ferner gefunden, daß es in manchen Fällen vorteilhaft ist, die äußeren Seiten der Kühlrohre mit einem Überzug 7o zu versehen, z.B. aus Polytetrafluorethylen und dergleichen, wodurch ebenfalls das Anhaften von Material an den Rohren wesentlich verringert wird. Versuche haben gezeigt, daß eine bestimmte Beziehung besteht zwischen dem Anhaften des Materials und seiner Strömungsgeschwindigkeit, der Glätte der Kühlrohre und der Richtung des Materialstromes. Bei der Erfindung kann es vorzuziehen sein, die Oberfläche der Kühlrohre mit Polytetrafluorethylen oder dergleichen nur in der Gegend der Unterkante des Leitbleches \ 24 zu überziehen, wo eine Querströmung des zu kühlenden LIaterials in den Abteilen 26 und 28 stattfindet.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform des Verteilers und des Bodens. Hierbei ist der Boden in waagerechte Abschnitte 74 unterteilt, die den Boden unterhalb des Abteils 28 bilden. Unterhalb des Abteils 26 ist der Boden V-förmig. Die letztere Bodenhälfte besteht aus zwei nach innen und abwärts geneigten Oberflächen 76 und 78, die zu einem in Richtung des
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Einlasses geneigten Bodenteil 18 zusammenlaufen, ebenso wie bei dem Boden nach den -Figuren 2 und 3.
Unterhalb jedes Bodenabschnittes 74, 76, 78 und 8o können Einzelverteiler 82 angeordnet sein. In jede dieser Verteilerkammern können Luft oder ein anderes Gas durch die Leitungen 84 eingeleitet werden. Alle diese Leitungen können mit einer gemeinsamen quelle verbunden sein. Eine derartige Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der liaum für den Kühler möglichst klein gehalten werden soll. Gröbere Teile und spitzkantige Teilchen fallen auf die geneigte Oberfläche des Bodens und gelangen zur Uaterialfalle, Wenn die LJtrömungsrichtung des Materials beim Übergang aus dem Abteil 26 in das Abteil 28 umgekehrt wird. Die Materialfalle kann dieselbe sein, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Im vorliegenden fall ist nur die Auslaßleitung 44 abgebildet. Scharfkantige Teilohen, die sich auf dem Abschnitt 74 des Bodens ansammeln und den Lufteinlaß stören können, werden nach Öffnen der Tür 86 abgekratzt.
Bei allen dargestellten Böden ist es wichtig, daß sie geneigt sind, vorzugsweise in Richtung des Einlasses für den Kühler, und zu einer Haterialfalle für das kontinuierliche Entfernen von scharfkantigen Teilen und ihre Rückführung zu der Mühle führen. Allerdings kann auch ein ebener Boden vorgesehen sein, wenn der Einlaß zu der Materialfalle so weit ist, daß scharfkantige. Teilchen ohne Anhäufung an den Jeiten des Kühlers dorthin gelangen können.
Beim Betriebe gelangt das Material aus der Mühle durch die Leitung 1o in den Einlaß 2ο und fällt durch Schwerkraft durch das Abteil 26 herab. Ein fluidisierendes Gas wird durch Einzelleitungen in die Verteilerkammern geführt und von diesen durch
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den Boden 4o nach oben. Dieser Boden 4o hat vorzugsweise eine gleichmäßige Durchlässigkeit für das Gas in jedem seiner Abschnitte. Durch die Einwirkung des Gases wird das Material im Abteil 26 aufgewirbelt und verhält sich so, wie eine-Flüssigkeit. Beim Vorbeigang an den Kühlrohren 3o gibt es seine Wärme ab. Dann strömt es um die Unterkante des Leitbleches 24 und aufwärts durch das Abteil 28 bis zum Auslaß 22.
In beiden Abteilen 26 und 28 befindet sich etwa die gleiche Anzahl von Kühlrohren. Jedes dieser Abteile hat vorzugsweise den gleichen Querschnitt. Der Abstand zwischen dem Leitblech 24 und dem Boden ist so groß, daß das Material bequem hindurchströmen kann. Der Querschnitt zwischen der Unterkante des Leitbleches und dem Boden ist etwa gleich dem Querschnitt der Abteile 26 und 28. Deshalb strömt das Material gleichmäßig und wallt nicht hin und her. Das ist einer der wichtigsten Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung gegenüber dem Stande der Technik. Er erlaubt einen wirksamen Kreislauf des Materials, wobei' die Leistungsfähigkeit des Abscheiders in einem großen Ausmaße abhängig ist von der gleichmäßigen Materialströmung durch den Kühler. Ohne diese Tatsache würde der Abscheider entweder eine übermäßig große Menge von Feinmaterial zu der Mühle zurückführen, oder es würde zu viel von grobem Material in den Abscheider 14 gelangen.
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Claims (9)

  1. - 1o Patentansprüche:
    Vorrichtung zum Kühlen von teilchenförmigen festen Stoffen im Wirbelbett, gekennzeichnet durch eine Kühlkammer mit einem' Einlaß und einem Auslaß, mit einem gasdurchlässigen Boden gegenüber dem Einlaß, einem unter dem Boden angeordneten Verteiler für das durch den Boden zu leitende Gas, mit Mitteln zum Einführen von Gas in den Verteiler, mit in der Kühlkammer angeordneten Mitteln zur Führung der festen Stoffe vom Einlaß zum Auslaß, und mit in der Kühlkammer angeordneten Mitteln zum Wärmeaustausch.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kühlkammer angeordneten Mittel zur Führung der festen Stoffe vom Einlaß zum Auslaß aus einer senkrechten Scheidewand bestehen, die von der Decke der Kühlkammer herabragt, mit den Seitenwänden verbunden ist, und über dem Boden der Kühlkammer endet.
  3. 3. Torrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand die Kühlkammer in Abteile von praktisch gleichem Querschnitt unterteilt.
  4. k 4. Voirichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kühlkammer angeordneten Mittel zum Wärmeaustausclrrsenkrecht verlaufenden Kühlrohren bestehen, durch welche eine Kühlflüssigkeit strömt, und die gruppenweise miteinander verbunden sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die f Kühlrohre wenigstens teilweise außen mit einem Kunststoff überzogen sind.
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  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unter dem Boden angeordnete Verteiler aus mehreren Kammern besteht, in welche getrennt und geregelt Gas eingeführt werden kann.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kühlkammer wenigstens zu einem Teil-V-förmig gestaltet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kühlkammer gegen die Seite des Einlasses. geneLgt ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine an der nach unten geneigten Seite dec Bodens angeordnete Falle zum kontinuierlichen Abziehen von groben oder scharfkantigem Material.
    1o. Die Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Kreislaufsystem, das außerdem noch eine Mahlvorrichtung für festes Gut und einen Abscheider für gekühltes
    Peingut enthält.
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