DE2010601B2

DE2010601B2 - Zweistufiger kuehler fuer grobstueckiges brenngut wie zementklinker

Info

Publication number: DE2010601B2
Application number: DE19702010601
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 2000 Hamburg Kayatz
Original assignee: Claudius Peters Ag, 2000 Hamburg
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1976-02-12
Also published as: US3705620A; DE2010601A1; CA934547A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Vorrichtung zum Kühlen von grobstückigem, aus einem Brennofen austretendem Brenngut wie Zementklinker, dessen Kühlluft nur zum Teil dem Brennofen als Verbrennungsluft zugeführt wird, mit einer ersten, direkt wirkenden Kühlerstufe (beispielsweise einem Rostkühler) und einem zwischen der ersten und einer zweiten Stufe angeordneten Brecher.

Bei einem bekannten Kühler dieser Art sind beide Kürilerstufen als Rostkühler ausgebildet. Die Zerkleinerung grober Stücke im Brecher verbessert die Kühlverhältnisse im zweiten Rostabschnitt.

Als Klinkerkühler werden bislang wegen ihres vergleichsweise einfachen, robusten und übersichtlichen Aufbaus Rostkühler bevorzugt, also direkt wirkende Kühler, bei denen die als Kühlmedium eingesetzte Luft den Klinker unmittelbar durchströmt. Es sind zwar Rostkühler bekannt, bei denen die gesamte Kühlluft, die wiederholt durch das Kühlbett geleitet wird, als Verbrennungsluft dem Brennofen zugeführt wird, jedoch wird meist der Einfachheit halber denjenigen Bauarten der Vorzug gegeben, bei denen nur diejenige Luft als Verbrennungsluft vorgewärmt und dem Ofen zugeführt wird, die einen ersten, heißen Rostabschnitt durchströmt hat, während die restliche Kühlluft, die etwa zwei Drittel des gesamten Kühlluftdurchsatzes ausmacht, nach Erwärmung um einige 100⁰C in die Atmosphäre entlassen wird. Die gesitzlichen Vorschriften verlangen sehr weitgehende Entstaubung dieser Abluft, die meist von Zyklonen nicht erreicht werden kann. Es müssen deshalb bezüglich der Investitionen und des Betriebs kostspielige Entstaubungseinrichtungen wie Glasgewebefilter. Kiesbettfilter oder elektrostatische Filter eingesetzt werden. Während bei der Kühlung von Zementklinker etwa zwei Drittel des gesamten Temperaturgefälles, nämlich die Kühlung von 1350 auf etwa 500"C, mit nur einem Drittel des gesamten Luftdurchsatzes und geringem maschinellen Aufwand erreicht wird, erfordert das letzte Drittel des gesamten Temperaturgefälles von etwa 500 bis unter 100⁰C zwei Drittel des Luftdurchsatzes und erheblichen apparativen Aufwand sowie Energieaufwand zur Entstaubung dieses Luftanteils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler zu schaffen, der einen geringeren Kostenaufwand für die zweite Kühlerstufe verlangt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die zweite Stufe ein indirekt wirkender Kühler ist der aus einem Schacht mit einer Vielzahl von quer darin angeordneten, luftdurchströmten Kühlflächen besteht, der ausschließlich auf Grund von Schwerkraftwirkungen

von dem auf eine bestimmte Maximalkörnung gebrochenen Klinker durchsetzt wird und mit den Durchsatz regelnden Niveaumeßeinrichtungen versehen ist, wobei die erste Kühlerstufe nicht wesentlich größer ist, als es für die Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Brennofen erforderlich ist

Während man bislang der Ansicht war, daß die direkte Kühlung für Zementklinker die einfachste und wirtschaftlichste Kühlweise sei, weil nichi nur ein guter Wärmeübergang zwischen dem Klinkerkorn und dem daran vorbeistreichenden Kühlmedium möglich ist, sondern auch einfache, robuste Kühlerbauarten gewählt werden können, zeigt die Erfindung überraschenderweise, daß die indirekte Kühlung in der zweiten Kühlerstufe effektvoll und wirtschaftlicher ist, weil das Kühlmedium nicht entstaubt zu werden braucht.

Es sind zwar indirekte Kühler zum Kühlen von Brenngut bekannt, aber nur bei staubförmigem und feinkörnigem Material, das durch Belüftung an Kühlflächen vorbeigewirbelt werden kann oder wenigsiens in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand versetzt werden kann, wodurch es der Behandlung in Wärmetauschern zugänglich wird, die im wesentlichen nach dem bekannten Prinzip von Wärmetauschern für flüssige oder gasförmige Medien aufgebaut sind. Derartige Wärmeaustauscher hielt man für das grobe Klinkermaterial nicht für anwendbar, weil die Möglichkeit fehlt, durch Fluidisation den Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlenden Gut und den Kühlflächen zu intensivieren. In der Tat sind die für die Kühlung staubförmiger Güter bekannten indirekten Kühler für Zementklinker auch nicht brauchbar, weil dieser nicht wirtschaftlich im noch heißen Zustand auf den Feinheitsgrad gebracht werden kann, der zur pneumatischen Fluidisierung erforderlich wäre. Hingegen erlaubt der im Zusammenhang der Erfindung vorgeschlagene indirekte Wärmeaustauscher in dem sich der gebrochene Klinker ausschließlich auf Grund der Schwerkraftwirkung an den vorzugsweise versetzt angeordneten Kühlflächen vorbeibewegt, eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise. Die Geschwindigkeit der Klinkerteile gegenüber den Kühlflächen ist nämlich äußerst gering, so daß in der verhältnismäßig großen Verweilzeit jedes Klinkerteils an einer Kühlfläche eine ausreichende Auskühlung gewährleistet ist.

Vorteilhafterweise sind, damit jeder Klinkerteil die Kühlflächen einmal erreicht oder ihnen ausreichend nahekommt, die Abstände zwischen den Kühlflächen von einer Größenordnung, die nicht wesentlich über der Größenordnung der größten Klinkerteile liegt. Genauer gesprochen soll der Abstand der Kühlflächen etwa zwei- bis achtmal so groli sein wie der Durchmesser der größten Klinkerpartikeln, damit einerseits günstiger Wärmeaustausch gewährleistet und andererseits die Gefahr des Hängenbleibens jedenfalls vermieden wird. Damit auch diejenigen Partikeln, die etwa in der Mitte zwischen zwei Kühlflächen gelegen haben, Gelegenheit zur Berührung einer Kühlfläche erhalten, sind die die Kühlflächen tragenden Kühlerteiie zweckmäßigerweise in einer Vielzahl längs des Wegs des Klin- (<c kers durch den Kühler versetzt zueinander angeordnet. Aus der US-PS 17 37 061 ist eine ähnliche Bauart eines Klinkerkühlers bekannt. Innerhalb eines Schachts enthält er eine Vielzahl dachartiger, versetzt zueinander angeordneter Rutschflächen. Der oben in den <>'. Schacht eingefüllte Klinker, der unten langsam abgezogen wird, bildet auf den Rutschflächen Schichten begrenzter Dicke. Da der Schacht seitlich offen ist, streicht der Wind über diese Schichten und kühlt sie. Im Gegensatz zu der zweiten Kühlerstufe gemäß der Erfindung handelt es sich bei der bekannten Bauart also um einen direkt wirkenden Kühler mit dem Nachteil der Staubentwicklung.

Dem Brecher wird vorteilhafterweise ein Sieb nachgeschaltet, damit keinesfalls Korn zu großen Durchmessers in den Kühler gelangt. Der Siebrückstand kann dem Brecher wieder zugeführt werden.

Nach der Erfindung kann die zweite Kühlerstufe von einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Kühlschächte gebildet sein, damit separat montierbare und gegebenenfalls auch reparierbare Elemente entstehen. Die Hintereinanderanordnung empfiehlt sich nicht nur deshalb, damit die quer angeordneten Kühlflächen nach den Seiten zu herausnehmbar bzw. einsetzbar sind, sondern auch wegen einer nach der Erfindung besonders vorteilhaften Aufgabeweise, die durch eine Aufgabevorrichtung ermöglicht wird, welche einen oberhalb des Schachts bzw. der Schächte horizontal sich erstrekkenden Förderer umfaßt, der das Gut jeweils dort erfaßt und weiterfördert, wo es einen vorbestimmten Füllstand des Schachts bzw. der Schächte übersteigt. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das an einem Ende aufgegebene Gut von dem Förderer nur dann weitergetragen wird, wenn der Pegel den Förderer erreicht. Diese Aufgabenmethode hat den Vorteil, daß der Schacht über seine ganze Länge bzw. sämtliche Schächte stets vollständig gefüllt sind bis auf einen kleinen, letzten Abschnitt des Schachts bzw. bis auf den innerhalb einer Gruppe letzten Schacht. Die Regelung des Füllstands wird zweckmäßigerweise in der Form vorgenommen, daß die Niveaumeßeinrichtung in diesem letzten Teil angeordnet ist und daß diese Meßeinrichtung die Abzugsgeschwindigkeit des Kühlers regelt. Beim Unterschreiten eines bestimmten Pegels wird die Abzugsgeschwindigkeit verlangsamt, während sie beim Überschreiten eines bestimmten Pegels erhöht wird. Selbstverständlich könnte man auch daran denken, die Gutzufuhr zu regeln, was jedoch in Anbetracht des Ofenbetriebs weniger ratsam erscheint. Die Niveaumeßeinrichtung ist in dem beschriebenen Beispiel ein einfacher Füllstandsmesser. Es versteht sich, daß statt dessen jede andere Einrichtung verwendet werden kann, die nur geeignet ist, das Niveau in dem Schacht bzw. den Schächten festzustellen. Ein Maß dafür ist beispielsweise auch die von dem Förderer aufgenommenen Leistung. Bei zu geringer Füllung des Schachts bzw. der Schächte erreicht der Füllstand den Förderer nämlich nur in einem kleinen Teil, so daß die von ihm aufgenommene Leistung entsprechend gering ist, während sie im umgekehrten Fall groß ist.

Die in dem Kühlerschacht quer angeordneten Kühlflächen werden nach der Erfindung von im Querschnitt näherungsweise rautenförmigen, mit der längeren Querschnittsachse vertikal stehenden Kanälen gebildet. Diese Querschnittsform hat den Vorteil, daß einerseits die Reibung des Guts an ihnen minimal ist und andererseits das Widerstandsmoment gegenüber den durch das 1 reibende Gut ausgeübten Kräften maximal ist. Des weiteren hat diese Querschnittsform den besonderen Vorteil, daß die Kanäle so zueinander angeordnet werden können, daß der zwischen ihnen gebildete Strömungsweg für das zu kühlende Gut etwa konstant bleibenden 5 Querschnitt besitzt. Exakt läßt sich dies für die Rautenform verwirklichen; jedoch besitzen diesen Vorteil in hinreichendem Maße auch noch der Rautenform angenäherte Querschnittsformen, beispielsweise eine nach

ier Erfindung besonders vorteilhafte Querschnittsform, )ei der je ein Paar seitliche Rautenflächen durch eine Bogenfläche ersetzt ist.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die gesamte Anlage,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Kühlschacht in größerem Maßstab und

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen solchen Schacht mit anderer Abzugsvorrichtung.

An den Drehrohrofen 1 schließt sich in bekannter Weise die erste Kühlerstufe 2 mit Schrägrost 3 an, der von durch das Gebläse 4a gefördeter Kühlluft durchströmt wird, die nach dem Beströmen des Klinkerbetts unmittelbar dem Ofen 1 als Verbrennungsluft zugeführt wird. Am Ende des Rosts 3 ist der Brecher 4 angeordnet. Das gebrochene Gut gelangt über den Schacht 5 und die Kratzerkette 6, die auch den Rostdurchfall fördert, zu einem Aufzug 7, der als Brecherwerk oder in beliebiger anderer Weise ausgeführt sein kann. Das hochgeförderte Gut gelangt zu einer Siebvorrichtung 8, deren Siebrückstand über die Leitung 9 in den Brecher zurückfällt. Der Siebdurchsatz gelangt in den ersten Schacht 11 einer Reihe von Kühlschächten 11, 12, 13, 14, die ohne Zwischenraum aneinander anschließend gradlinig hintereinander angeordnet sind und deren Köpfe derart miteinander verbunden sind, daß eine Schrapperkette 15 das bei 10 auf den ersten Schacht " aufgeworfene Gut, sofern dieser gefüllt ist, zu den folgenden Schächten weiterführt Dadurch werden sämtliche Schächte bis auf den letzten Schacht 14 ständig gefüllt gehalten, in welchem zwei Füllstandsanzeiger angeordnet sind, von denen aus die Geschwindigkeit der in vereinfachter Weise als Förderband 18 in F i g. 1 dargestellten Abzugseinrichtung gesteuert wird.

Im Schacht 13 sind schematisch die Querkanäle 19 angeordnet die in einer Vielzahl versetzt vorgesehen sind. Im Vorbeistreichen an der Oberfläche dieser Kanäle kühlt sich das Klinkergut ab. Die Kanäle sind zweckmäßigerweise in solcher Folge miteinander verbunden, daß die Kühlluft zunächst die unteren und erst danach die oberen Kanäle durchströmt d. h, daß sich _4S eine Gegenstromwirkung ergibt Schacht 14 ist teilweise in Ansicht dargestellt, in der eine derartige Verbindung der Kanäle vorausgesetzt ist.

Aus dem Schnitt der F i g. 2 erkennt man die durch Zusammensetzung zweier Kreisbögen angenäherte Rautenform des Querschnitts der Kanäle, wobei sich die Kanäle so zueinander anordnen lassen, daß der zwischen ihnen verbleibende Strömungsweg etwa konstante Weite hat Unvermeidbare Querschnittsänderungen sollen so gering sein und an solchen Stellen liegen, daß sich kein die Gefahr von Brückenbildung heraufbeschwörender Stau ergeben kann.

Am Boden 20 des Schachts sind Auslaßquerschnitte gebildet, die zum Zwecke der Auslaßregelung verstellbar sind. Von da aus fällt das Gut auf das Förderband 18.

Der Querschnitt der F i g. 3 läßt im oberen Teil die Schrapperkette 15 erkennen. Seitlich davon fällt das Gut von dem Sieb 8 her ein, das von der Schrapperkette 15 in die weiter entfernt gelegenen Bereiche des Kühlers gebracht wird.

Des weiteren erkennt man, daß die Kanäle 17 an den Enden in den Seitenwänden des Schachts befestigt sind und dort mit Zuführungs-, Verbindungs- oder Abführungskanälen 21, 22 bzw. 23 in Verbindung stehen. Es geht aus der Figur weiterhin hervor, daß - entsprechend den zu übertragenden Wärmemengen - im oberen Teil eine geringere Zahl von Kanälen im Vergleich mit einer größeren Zahl im unteren Bereich von je einem Ventilator 24 versorgt wird. Im unteren Teil der Darstellung erkennt man wiederum den mit Dosierungsorganen versehenen Boden 20 des Schachts, von dem aus das Gut dem Förderband 18 zugeführt wird.

Die den Kühler verlassende, erhitzte Kühlluft kann, da sie nicht mit dem Kühlgut in Verbindung gekommen ist, ohne weiteres in die Atmosphäre abgeblasen oder zur Wärmerückgewinnung Wärmetauschern zugeführt werden. Entstaubung ist nicht erforderlich.

Selbstverständlich kann an Stelle des Rostkühlers auch eine andere direkt wirkende Kühlerbauart als erste Stufe gewählt werden, beispielsweise der als sogenannter Satellitenkühler in der einschlägigen Technik bekannte Kühler. - Der Kühlerschacht bzw. die Kühlerschächte können gegebenenfalls unmittelbar auf einen Vorratssilo oder eine Mehrzahl von Vorratssilos aufgesetzt werden, so daß das gekühlte Gut unmittel bar in den bzw. die Silos fällt. — Schließlich sei be merkt, daß der oben beschriebene, indirekt wirkende Kühler gegebenenfalls auch ohne direkt wirkende Vor stufe verwendbar ist. Er könnte beispielsweise zur Kühlung von feinkörnig aus dem Brennofen austretenden Gut, von Tonerde od. dgl., unmittelbar an den Ofen angeschlossen werden.

Die im zweiten Kühlerabschnitt aufgewärmte staubfreie Kühlluft kann, wie es an sich bekannt ist der ersten Stufe ah Kühlmedium zugeführt werden. Im vorliegenden Zusammenhang ist eine solche Anordnung besonders vorteilhaft weil die staubfreie Luft ohn = weiteres über einen Ventilator der ersten Kühlstufe zugeführt werden kann, ohne daß Schäden am Ventilatoi oder Kühlteile in den Luftzuführungen infolge des ir der Luft enthaltenen Staubs befürchtet zu werden brau chen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

'S Patentansprüche:

1. Zweistufige Vorrichtung zum Kühlen von grobstückigem, aus einem Brennofen austretendem Brenngut wie Zementklinker, dessen Kühlluft nur zum Teil dem Brennofen als Verbrennungsluft zugeführt wird, mit einer ersten, direkt wirkenden Kühlerstufe (beispielsweise einem Rostkühler) und einem zwischen der ersten und einer zweiten Stufe angeordneten Brecher, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe in an sich bekannter Weise ein indirekt wirkender Kühler (11, 12,13,14) ist, der aus einem Schacht mit einer Vielzahl von quer darin angeordneten, luftdurchströmten Kühlflächen besteht, aer ausschließlich auf Grund von Schwerkraftwirkung von cem auf eine bestimmte Maximalkörnung gebrochenen und auf konstanten Füllstand gehaltenen Klinker durchsetzt ist, wobei die erste Kühlerstufe (2) nicht wesentlich größer ist, als es für die Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Brennofen (1) erforderlich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlflächen tragenden Kühlerteile (19) der zweiten Stufe in einer Vielzahl längs des Wegs des Klinkers durch den Kühler versetzt zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Kühlflächen voneinander nicht wesentlich über der Größenordnung der größten Klinkerteile liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brecher (4) ein Sieb (8) nachgeschalxet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlerstufe von einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Kühlschächte (11,12,13,14) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die gleichmäßige Aufgabe des gebrochenen Klinkers auf den Schacht bzw. die Schächte gewährleistende Aufgabevorrichtung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabevorrichtung einen sich oberhalb des Schachts bzw. der Schächte horizontal erstreckenden Förderer (15) umfaßt, der das Gut jeweils dort erfaßt und in einer Richtung weiterfördert, wo und insoweit es einen vorbestimmten Füllstand des Schachts bzw. der Schächte übersteigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer einen Schrapper oder eine Förderschnecke umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Abzug regelnd wirkende Niveaumeßeinrichtung (16, 17) in dem in Förderrichtung hinten liegenden Teil des Schachts bzw. im letzten Schacht angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung die Abzugsgeschwindigkeit des Kühlers regelt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Kühlerschacht quer angeordneten Kühlflächen von im Querschnitt näherungsweise rautenförmigen, mit der längeren Querschnittsachse vertikal stehenden Kanälen (19) gebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle derart angeordnet sind, daß der zwischen ihnen gebildete Strömungsweg für das zu kühlende Gut einen etwa konstant bleibenden Querschnitt besitzt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle nacheinander im Gegenstrom zum Klinker von der Kühlluft durchströmt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die die zweite Kühlerstufe durchströmte Kühlluft ganz oder teilweise als Kühlmedium der ersten Stufe vermittels eines Gebläses zugeführt ist.