DE2106287A1

DE2106287A1 - Vorrichtung zum Kühlen von Zementklinker oder ähnlichem Material

Info

Publication number: DE2106287A1
Application number: DE19712106287
Authority: DE
Inventors: Rene Lille; Capiau Andre Faches Thumesnil; Dron Leon Emile Wattignies; Durinck (Frankreich). P
Original assignee: FICES LILLE CAIL SOC
Current assignee: FICES LILLE CAIL SOC
Priority date: 1970-02-10
Filing date: 1971-02-10
Publication date: 1972-01-27
Also published as: ZA71844B; AU2528071A; ES387846A1; FR2079693A5; BE762121A; DE2106287B2; GB1329897A

Description

Patentanwälte ₁₀ ^_{ebruar 19?1}

DipUng. A. WEDDE Dipl.-Ing. K. EMPL München27,Schumannetr.2 Akte: PGm 7015

Society lives Lille-Cail

7, Hue Montalivet

5-75 Paris 8e/lrankreich

Vorrichtung zum. Kühlen von Zementklinker oder ähnlichem Material

Die Erfindung betrifft rotierende Kühlvorriohtungen, zur Abkühlung von körnigem, aus einem Ofen austretendem Material, insbesondere Zementklinker durch Luftzirkulation auf eine geeignete Temperatur, die gleichzeitig eine Bückgewinnung des größten Teils der in diesem Material enthaltenen Wärme dadurch erlauben, daß mindestens ein Teil der Zirkulationsluft als Nebenluft für den Ofen verwendet wird.

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Die "bekannten rotierenden Kühlvorrichtungen sind als eine um ihre Achse drehbare Trommel ausgebildet, die horizontal oder zur Horizontalen leicht geneigt angeordnet ist, wobei das zu kühlende Material und die Kühlluft im (Jegenstrom zirkulieren.

Diese Kühlvorrichtungen sind robuster und für höhere Tem- * peraturen geeignet, als andere bekannte Kühlvorrichtungen, insbesondere Eostkühler, so daß Nebenluft mit höherer Temperatur gewonnen werden kann. Auch die Eegelung rotierender Kühlvorrichtungen ist einfach. Dagegen beanspruchen sie mehr Platz und erreichen nicht den Wirkungsgrad wie die auch im Betrieb anpassungsfähigeren anderen Kühlvorrichtungen.

Bei den meisten bekannten Kühlvorrichtungen liegt ein wesentlich höherer Bedarf an Kühlluft als an Nebenluft vor, so daß die zur Atmosphäre austretende luft vorher entstaubt werden muß. Dies ist insbesondere bei Zementherstellungsanlagen im Trockenverfahren der Fall und erfordert kostspielige Ents taubungsanlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit einer rotierenden Kühlvorrichtung zu schaffen, die einen

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besseren Wirkungsgrad besitzt, im Betrieb anpassungsfähiger als die bekannten Kühlvorrichtungen ist, und c die keine Entstaubung der überschüssiger kühlluft erfordert.

Zu diesem äweck wird vorgeschlagen, zur Kühlung direkten und indirekten Wärmeaustausch zu verwenden, wobei für den ersteren nur der als Nebenluft im Ofen verwendete Kühlluftanteil eingesetzt wird, der im Inneren des Kühlers zirkuliert und mit dem Material in Berührung kommt und dessen Menge nur abhängig vom Bedarf des Ofens geregelt wird, während der Betrieb der Kühlvorrichtung nur durch Beeinflussung des indirekten Wärmeaustausches geregelt wird.

Biese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zum Kühlen von aus einem Ofen austretendem Zementklinker oder ähnlichem Material mit einer zylindrischen, sich um ihre horizontal oder leiaht geneigt angeordnete Achse drehenden Trommel, die mit einem Ende mit dem Auslaß des Ofens verbunden ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das andere Ende der Kühltrommel geschlossen ist und um die Trommel herum angeordnete Kammern trägt, die mit der Trommel dergestalt verbunden sind, daß das den Ofen verlassende Material zuerst in der Trommel zirkuliert,

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dann In die Kammern gelangt, während die als STebenluft im Ofen zu verwendende Kühlluft im entgegengesetzten ümlaufsinn zirkuliert, wobei die Wandung der Kammern und evtl. die Wandung des angrenzenden Teiles der Trommel gut wärmeleitend ausgebildet sind und einen Wärmeaustausch zwischen dem in den Kammern enthaltenen Material und diesem Teil der Trommel und der Umgebung ermöglichen.

Zur Begelung der Kühlung der Außenfläche der Kammern und evtl. eines Teiles der Trommel können diese Teile in ein, gegebeneres wärmeisolierendes Gehäuse einschließen und die Luftzirkulation zwischen dem Gehäuseinneren und der Außenluft regulieren. Dazu können regelbare Offnungen vorgesehen werden, die das Gehäuse mit der Außenluft verbinden, und Ventilatoren, die im Inneren des Gehäuses einen Luftumlauf erzeugen.

Wenn immer ein Überschuß an freier Wärmemenge des Materials vorhanden ist, wie es beispielsweise bei der Zementfabrikation im Trockenverfahren der Fall ist, kann das Gehäuse teilweise, ja sogar vollständig geöffnet sein, um eine Ventilation des Bereiches der indirekten Wärmeaustausches der Kühlvorrichtung zu begünstigen.

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Jbiwenctung der Kammern schafft größere Flächen für den direkten und indirekten Wärme&us tausche s, als bei den bekannten Trommeln, wobei eine .Anlage kürzerer Baulänge bei gleicher JKapazität erhalten wird.

Diese erfindungsgemäße Anlage ermöglicht, am Ausgang der Kühlvorrichtung die höchstmögliche Temperatur der Nebenluft zu erreichen, denn nur diese luft wird in direkten Kontakt mit dem Material gebracht, und der indirekte Wärmeaustausch wird in der Weise geregelt, daß nur die Wärmemenge abgeführt wird, die gerade erforderlich ist, um die Temperatur des Materials auf den vorgewählten Wert zu senken.

Im Übrigen ist diese Anlage im Betrieb anpassungsfähiger als bekannte drehbare Kühlvorrichtungen und läßt sich an verschiedenen Anwendungszwecke anpassen, wobei die erforderliche Nebenluftmenge im Ofen bei gleicher in dem den Ofen verlassenden Material enthaltenen Wärmemenge betrachtlich variieren kann.

Insbesondere bei der Zementklinkerherstellung ändert sich die Menge der erforderlichen Nebenluft im Verhältnis 1,5 bis 1, je nachdem, ob es sich um ein Trocken- oder ein Naßbrennverfahren handelt. Das Studium des thermischen Wirkungsgrades zeigt, daß

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im ersten Pall der indirekte Wärmeaustausch so gering wie möglich sein muß, um die Nebenluft auf einem hohem Temperaturniveau zu halten, wobei immer noch das Material ausreichend abgekühlt wird. Erfindungsgemäß wird dies durch das Gehäuse verwirklicht, durch welches diejenigen Teile der Kühlvorrichtung von der Außenluft ■&& isoliert werden, die den indirekten Wärmeaustausch vollziehen. Im zweiten Pail, bei dem die Nebenluft das höchstmögliche Temperaturniveau aufweist, ist der indirekte Wärmeaustausch wichtig, um die Überschußwärme des Materials abzuleiten und es ausreichend zu kühlen. Dazu erhöht man den indirekten Wärmeaustausch, indem die Belüftung der Außenfläche der Kammern und evtl. eines Teiles der Trommel verstärkt wird.

Die Verwendung kranzartig an einem Ofen angebauter Kammern als Kühlvorrichtungen ist bekannt. Eei diesen bekannten Vorrichtunfc gen sind die Kammern jedoch hohen Temperaturen ausgesetzt, insbesondere stellen die Verbindungsteile zum Ofen eine Quelle von Schadensfällen dar. Im Falle der Erfindung 3ind die Kammern viel niedrigeren Temperaturen ausgesetzt und erhalten eine Kühlung durch äußere Belüftung, wenn die Nebenluftmenge nicht ausreicht, das Material genügend zu kühlen. Im Übrigen haben die am Ofen angebauten Kammern zwangsweise dieselbe Drehge-

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schwindigkeit wie der Ofen und es besteht daher keine Möglichkeit, diesen Parameter zu beeinflußen, wie es bei der Begelung der Kühlung beider erfindungsgemäßen Anlage der Fall ist.

Ein nJnkj^tnt-inTTT'HnTnwAiag Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig.1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zum Kühlen von Zementklinker, wobei die verschiedenen Bestandteile im Schnitt gezeigt sind;

Fig.2 einen Längsschnitt eines Anschluß-Teiles zur Verbindung einer Kammer mit der Trommel;

Fig.3 ein Querschnitt dieses Teiles; und

Fig.4 die Kammern, teils im Schnitt, teils als Ansicht.

Die in Figur 1 gezeigte Anlage dient zur Kühlung des aus einem Drehofen 2 austretenden Zementklinkers und enthält im wesentlichen eine drehbare Vorrichtung, deren Achse zur Horizontalen leicht geneigt ist. Diese Vorrichtung besteht aus einer zylindrischen Trommel 1, deren Inneres durch eine dichtend in der

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Trommel "befestigte, querverlaufende Trennwand 1;i in zwei Abschnitte unterteilt ist, und Kammern 8, die - um den vom Ofen abgelegenen Teil der Trommel verteilt angeordnet sind und von diesem getragen werden.

Der Teil 4 der Trommel ist mit der Wärmesehutzkappe des Ofens durch eine Dichtung 19 verbunden. Ausgehend von seinem an den Ofen 2 angrenzenden Ende ist der Teil 4 der Trommel an der Innenfläche in den höchsten Temperaturen ausgesetzten Zonen hitzebeständig ausgekleidet. Das andere Ende dieses Trommelteiles weist keinen Wärmeschutz auf und ist mit Aufnehmern 7^V versehen, deren Aufgabe es ist, einerseits das Material zur Verbesserung des Wärmeaustausches durchzurühren und andererseits die großen Blöcke anzuheben, um sie durch Selbst-Zerkleinerung zu zerteilen.

Das eine Ende der Kammern ist an den Teil 4 der Trommel durch Übergangskästen 15 (vergl. Fig,2 und 3) angeschlossen und steht mit dem Trommelinneren durch vor der Trennwand 13 angeordnete Öffnungen 9 in Verbindung. Diese sind mit Gitterrosten versehen, die als Siebe wirken.

Zwischen der Trennwand 13 und den Öffnungen 9 ist eine Zer-

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kleinerungseinrichtung angeordnet, die einen Hammer 11 enthält, der auf einer zur Trommelachse koaxialen Achse drehbar ist und von einem an der Trommel befestigten Daumen in Drehung versetzt wird, und an der Trommel befestigte Ambosse aufweist. Diese Einrichtung zerkleinert Materialstücke, die zu groß sind, um die die Öffnungen 9 bedeckenden Gitterroste zu passieren.

Die Kammern sind innen nicht mit einer hitzebeständigen Verkleidung versehen und enthalten Aufnehmer 16, deren Form und Anordnung so gewählt ist, daß während der Drehbewegung ein ständiges Herabrieseln des Materials gesichert ist.

An ihrem anderen Ende weisen die Kammern eine seitliche, oberhalb einer Abtransportrichtung 18 beschickenden Aufnahmetrichters 17 gelegene Öffnung 20 auf.

Der nicht ausgekleidete Teil der Trommel 4^ und der heiße Teil der Kammern sind von einem feststehendem Gehäuse 30^v umgeschlossen, das wärmeisoliert werden kann. An seinem unteren und an seinem oberen Teil ist das Gehäuse mit Offnungen versehen, die eine luftzirkulation in seinem inneren ermöglichen,

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die durch eine einstellbare Klappe 32 geregelt werden kann. Ventilatoren 31 erlauben erforderlichenfalls eine Verstärkung der Luftzirkulation, insbesondere, wenn der Ofen 2 im Trockenverfahren arbeitet.

An ihren Enden ist die Trommel 1 mit zwei Laufringen versehen, vermittels derer die ganze Einheit auf vier Bollen ruht. Durch einen in der Zeichnung nicht gezeigten mechanischen Antrieb kann die Einheit in Drehung versetzt werden.

Der heiße, den Ofen 2 verlassende Klinker fällt auf einen geneigten Tisch 3, der ihn zum Einlaß der Trommel weiterleitet. Unter der gemeinsamen Wirkung von Drehung und Gefälle wird der Klinker in der Längsrichtung der Trommel weiterbewegt, bis er durch die Öffnungen 9 in die Kammern fällt (Pfeil H). Auf fe den die Öffnungen bedeckenden Gitterrosten wird die Materie gesiebt und der Bückstand wird durch den Hammer 11 zerkleinert. Die hierdurch erhaltenen Materialteilchen fallen ebenfalls durch die Gitterroste in die Kammern. Die Anschlußkästen 15 sind so ausgebildet, daß eine Bückkehr des Materials in den Trommelteil 4 vermieden wird.

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Die vom Ventilator des Ofens angesaugte Kühlluft dringt durch die Öffnungen 20 in die Kammern ein und gelangt im Gegenstrom zum Klinker sum Ofen, wo sie als Nebenluft verwendet wird. Diese Luftmenge wird nur abhängig vom Eedarf des Ofens geregelt.

Für den Fall, daß der Ofen im Naßverfahren arbeitet, ist die Menge der erforderlichen Nebenluft so groß, daß sie die vollständige Kühlung des Klinkers sichert. Es ist also der indirekte Wärmeaustausch durch die Wandung der Kammern und den nicht ausgekleideten Teil der Trommel hindurch auf ein Minimum zu reduziert, denn diese Teile besitzen wegen der fehjfelnden Auskleidung eine gute Wärmeleitfähigkeit. Deswegen trennt man diese Teile von der Außenluft ab, indem die Klappe 32 und evtl. die anderen im Gehäuse vorgesehenen Öffnungen geschlossen werden und die Ventilatoren 31 unbenutzt bleiben. Wenn die Kühlvorrichtung an einen ausschließlich im Naßverfahren arbeitenden Ofen angeschlossen ist, können die Ventilatoren vollständig entfallen.

Wenn der Ofen im Trockenverfahren arbeitet, reicht die erforderliche 8frb«Jiluftmenge nicht aus, um den Klinker genügend zu kühlen. Die überschüssigen Wärmemengen müssen daher durch die Wandung der Kammern und den nicht ausgekleideten Teil 4 der

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Trommel hindurch entfernt werden, indem die Außenflächen dieser Elemente mit Hilfe der Ventilatoren 31 abkühlt werden. In diesem Falle kann das Gehäuse 30 offen sein und auf einzelne Führungsbleche beschränkt werden, die die Kühlluft zu den Kammern und der Trommel führen.

Bs ist zu bemerken, daß in jedem Fall die zur Atmosphäre austretende Luft nur zum indirekten Wärmeaustausch verwendet wurde und daher eine Entstaubung unterbleiben kann.

Die Anlage enthält weiterhin eine Segeleinrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Vorrichtung und des indirekten Wärmeaustausches, so daß die Temperatur der in den Ofen eintretenden Nebenluft auf einem vom ^Regelsystem des Ofens vorgegebenen festen Wert gehalten wird und die Temperatur des Materials am Ausgang des Kühlers in den zulässigen Grenzen bleibt.

Der indirekte Wärmeaustausch wird durch Begelung der Öffnung der Klappe 32 oder der Fördermenge der Ventilatoren 31 gesteuert, kontinierlich oder durch stufen schalten der Ventilatoren erfolgen kann.

steuert, kontinierlich oder durch stufenweises Aus- oder Ein

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Die Eegelung erfolgt gemäß nachstehendem Prinzip: Sobald sich eine Störung, beispielsweise ein plötzliches Eutschen des Materials, ereignet, ergibt sich ein Wärmeüberschuß in der Kühlvorrichtung. Dieser Überschuß kann nicht durch die Hebenluft beseitigt werden, da der Bedarf des Ofens an Höhenluft in dem auf die Störung folgenden Zeitpunkt nicht von der frei werdenden Wärmemenge abhängig ist, die also in ihren überschüssigen Teil durch einen verstärkten indirekten Wärmeaustausch beseitigt werden muß. Dieser Vorgang muß sich jedoch über eine gewisse Zeitdauer hinziehen, wenn man die vorgeschriebenen Anweisungen für die Temperaturen des Materials und der Nebenluft berücksichtigen will.

Nach dem Butschvorgarig steigt die Temperatur der fi&fcenluft an und überschreitet die festgelegten Grenzen. Eine erste Begeleinrichtung verringert dann die Drehgeschwindigkeit der Kühlvorrichtungen. Dies hat zur Folge, daß sich der Wärmeaustauschkoeffizient zwischen der Nebenluft und dem Material verringert und sich die Aufenthaltszeit des Materials verlängert. Die Temperatur der Nebenluft sinkt daher in erwünschter V/eise. Inzwischen ist aus demselben Anlaß die Temperatur des Materials über die normale Betriebstemperatur hinaus gestiegen. Bin

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Temperaturwäcliter, der beispielsweise auf Infrarotstrahlung anspricht und im Bereich der Öffnungen 9 angeordnet ist, zeigt diese Temperaturerhöhung in der Vorrichtung an. Eine zweite Bege!einrichtung bewirkt dann eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Kühlvorrichtung und eine Verstärkung der Belüftung ^ von außen.

Jedoch hat die Wirkung dieser zweiten Segeleinrichtung nicht den Vorrang vor der vorstehend beschriebenen ersten, da vor allem die Temperatur der Nebenlufttemperatur konstant gehalten werden muß.

Unter der Voraussetzung, daß die von den beiden Einrichtungen gelieferten Steuersignale nicht gegensinnig sind, führt die von der zweiten Einrichtung ausgelöste Geschwindigkeitser- ψ höhung zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges im Kühler und die Temperatur des Materials sinkt folglich. Die zweite Segeleinrichtung verstärkt auch die Belüftung im Inneren des Gehäuses, wodurch ein Ansteigen der Temperatur der Nebenluft vermieden wird.

Unter der entgegengesetzten Voraussetzung (Signale gegensätzlich) wird die Drehgeschwindigkeit verringert, während

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die Belüftung im Gehäuse verstärkt wird. Die Temperatur der Nebenluft sinkt dann zwangsläufig unter der Wirkung der beiden Vorgänge bis zu dem Augenblick, in dem -e4e& die erste Voraussetzung eintrifft.

Die gemeinsame Wirkung der beiden Regeleinrichtungen ermöglicht also, die Störeinflüsse zu unterdrücken. An dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung könnten durch Anwendung gleichwertiger technischer Mittel zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, die selbstverständlich in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

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Claims

Ab 10. Februar 1971

Akte; PGm 7015

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Kühlen von aus einem Ofen austretendem Zementklinker oder ähnlichem Material mit einer zylindrischen, sich um ihre horizontal· oder leicht geneigt angeordnete Achse drehenden Trommel, die mit einem Ende mit dem Auslaß des Ofens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dais das andere Ende der Trommel geschlossen ist und um die Trommel herum angeordnete Kammern trägt, die mit der Trommel dergestalt verbunden sind, daß das <len Ofen verlassende Material zuerst in der Trommel zirkuliert, dann in die Kammern gelangt, wärirend die als Hebenluft im Ofen zu verwendende Kühlluft im entgegengesetzten Umlaufsinn zirkuliert, wobei die Wandung der Kammern und evtl. die Wandung des angrenzenden Teiles der Trommel gut

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^wärmeleitend aiisgeMläe-t siaä oma einen Wärmeaustausch zwischen dem im -den Ka:roier.n sniibaltenem Material und diesem IeXl der T^ommeX und der Umgebung ermöglichen.

2·) ¥orriehtung »ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern vmd der angrenzende Teil der Trommel in einen Gehäuse eingeschlossen sind, und daß Einrichtungen Torgesehen sind, um die Luftzirkulation im Inneren de© gehäuses zu regeln.

5·) Vorrichtung nach ,Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern und der angrenzende Teil der Trommel durch Yentilatoren gekühlt werden, welche kalte Luft atif die Außenseite der Kammern und des angrenzenden Teiles der Trommel blasen.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Höhe der Anschlußstellen der Kammern an die Trommel eine Zerkleinerungseinrichtung und eine Siebeinrichtung in der Trommel angeordnet sind.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trommel über das Ende der Kammern hinaus erstreckt und an ihren beiden Enden auf Bollen drehbar gelagert ist.

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