DE2119006A1

DE2119006A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von in einem Ofensystem gebranntem Material, insbesondere von Zementklinker

Info

Publication number: DE2119006A1
Application number: DE19712119006
Authority: DE
Inventors: Otto; Schefer Manfred; 4722 Ennigerloh; Schößler Werner; Philipp Rainer; 4730 Ahlen. MP B22d 11-08 Heinemann
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1971-04-20
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1972-11-02
Also published as: JPS5310606B1; IT949438B; DE2119006B2; GB1355288A; DE2119006C3; FR2136497A5; DK131062B; DK131062C; US3745667A

Description

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Polysius AG, Neubeckum

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von in einem Ofensystem gebranntem Material, insbesondere von Zementklinker

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von in einem Ofensystem gebranntem Material, insbesondere von Zementklinker, in einer Primärkühlstufe und einer Sekundärkühlstufe, mittels Luft, die dem Ofensystem als Sekundärluft zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Um beispielsweise den aus einem Ofensystem austretenden gebrannten Zementklinker auf eine geeignete Endtemperatur abkühlen zu können, ist es allgemein bekannt, eine verhältnismäßig große Kühlluftmenge (im wesentlichen im Gegenstrom zum Material) durch den Klinker hindurchzuführen. Von der dabei erwärmten Kühlluft kann jedoch nur ein Teil als Sekundärluft in das Ofensystem geleitet werden, während der andere Teil vielfach ins Freie abgeführt wird. Bevor dieser zweite Teil jedoch ins Freie abgeführt werden kann, muß die Luft weitgehend staubfrei gemacht werden, wozu wegen der großen Erwärmung der Luft besonders umfangreiche und kostspielige Einrichtungen erforderlich sind.

Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt, bei dem der gebrannte Klinker in ununterbrochener Folge zunächst eine Primärkühlstufe und dann eine Sekundärkühlstufe durchsetzt und dabei gekühlt wird. In der Primärkühlstufe wird der Klinker dattel'"'"dTre'kt mit Kühlluft in Berührung gebracht, die dann im wesentlichen als Sekundärluft in das Ofensystem geleitet wird; in der Sekundärkühlstufe erfolgt die Kühlung des Klinkers dagegen auf indirekte Weise und/oder durch

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Wärmeabstrahlung. Um bei diesem bekannten Verfahren eine ausreichende Abkühlung des Klinkers auf die gewünschte Endtemperatur zu erreichen, muß entweder der Primärkühlstufe eine relativ große Luftmenge zugeführt werden oder die Sekundärkühlstufe muß eine verhältnismäßig große Wärmeableitfläche aufweisen. Da jedoch die in der Primärkühlstufe erwärmte Luft als Sekundärluft dem Ofensystem zugeleitet werden soll und dieses Ofensystem nur eine begrenzte Sekundärluftmenge benötigt, muß also die Sekundärkühlstufe verhältnismäßig groß ausgelegt, d.h. mit einer sehr großen Wärmeableitfläche versehen werden, was zu einem unerwünscht hohen Aufwand führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu entwickeln, wodurch eine äußerst wirksame Abkühlung des gebrannten Materiales auf die gewünschte Endtemperatur bei einem relativ geringen Raumbedarf und ohne Ableitung von Kühlluft ins Freie gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Gesamtmenge der in der Sekundärkühlstufe zur direkten Kühlung des Materiales benutzten Kühlluft nach Durchströmen der Primärkühlstufe dem Ofensystem zugeführt wird und daß die Kühlluftmenge in Abhängigkeit vom Luftdruck in der Primärkühlstufe und der Austrag der Sekundärkühlstufe im Sinne einer gleichmäßigen Materialfüllung der Sekundärkühlstufe und der Einhaltung der gewünschten Materialendtemperatur gesteuert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also der

Luftdruck in der Primärkühlstufe, die Materialfüllung in

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der Sekundäricühlstufe sowie die Endtemperatur des gekühlten Materiales überwacht. Durch die ständige überwachung der

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genannten Werte sowie durch die damit zusammenhängende entsprechende Steuerung des abzuziehenden, gekühlten Materiales und der zuzuführenden Kühlluft kann eine besonders wirksame Kühlung des Materiales erzielt werden; dabei wird den beiden Kühlstufen insgesamt nur eine so große Luftmenge zugeführt,, wie sie im Ofensystem als Sekundärluft verwendet werden kann. Es braucht somit keine beim Kühlen erwärmte Luft ins Freie abgeleitet zu werden, wodurch aufwendige Entstaubungseinrichtungen entfallen. Da das zu kühlende Material bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch in der Sekundärkühlstufe direkt gekühlt wird und bis zu seinem Austrag so lange in dieser Sekundärkühlstufe gehalten werden kann, bis es seine gewünschte Endtemperatur besitzt, kann eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung mit einer verhältnismäßig günstigen Raumausnutzung ausgeführt werden.

Eine derartige Vorrichtung zur Durchführung des er-· findungsgemäßen Verfahrens enthält einen Primärkühler und einen Sekundärkühler, die einem Ofensystem nachgeschaltet sind, dem Kühlerabluft als Sekundärluft zugeführt wird. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es zweckmäßig, wenn der dem Primärkühler nachgeschaltete Sekundärkühler an eine die gesamte Kühlluftmenge heranfÖfdernde Leitung angeschlossen ist, deren Drosselklappe mit einer durch den Luftdruck im Primärkühler betätigbaren Steuereinrichtung verbunden ist, und wenn der Sekundäfkühle? mehrere absperrbare Auslaufe aufweist, die durch eine Tempeiäturmeßeinrichtung und eine Füilstandsmeßeinrichtüng steuerbar sind*

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Temperaturmeßeinrichtung und die FUlI^ standsmeßeinrichtüng Über ein ZeitgÜed miteinander verbunden, durch das die Temperaturmeßeinflchtung bei maximaler Mäterialfüllung des Sekundärkühlers äbschältbar ist» Hier-

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durch können insbesondere eventuell auftretende größere Materialstöße' durch den Sekundärkühler verarbeitet werden, ohne daß der Sekundärkühler übermäßig groß ausgelegt werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie zwei zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen seien im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Drehrohrofen-Satellitenkühler (im Querschnitt)

h und einem darunter angeordneten Sekundär

kühler (im Längsschnitt);

Fig.2 einen Querschnitt des Sekunäärkühlers entlang der Linie H-II in Pig.l;

Fig.3 eine ebenfalls schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, mit einem Rostkühler und einem darunter angeordneten Sekundärkühler* ■

Die Pig.l und 2 veranschaulichen in rein schematischer Darstellung eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer ™ Vorrichtung zum Kühlen von Material, das in einem Ofensystem gebrannt ist; diese Vorrichtung dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das im Anschluß an die Vorrichtung beschrieben wird.

Wie aus Pig.l ersichtlich ist., wird der Primärkühler dieser Ausführungsform durch einen Satellitenkühler 1"herkömmlicher Bauart gebildet, dessen einzelne Kühlrohre, z.B. la/Ib und Ic, kreisringförmig und konzentrisch um das auslauf seitige Ende eines Drehrohrofens 2 angeordnet sind. An das Auslaufgehäuse 3 dieses Satellitenkühlers 1 schließt sich

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unten ein Sekundärkühler k an.

Der Sekundärkühler 4 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren parallelgeschalteten und gleichartig ausgebildeten Abteilen 5,6,7 und 8, die zum Satellitenkühler 1 bzw. zu dessen Auslauf 3 hin offen sind. Oberhalb der einzelnen Abteile 5···8, die in einer Reihe hintereinander liegen, befindet sich im Sekundärkühler *J^!/ein Materialzuführraum 91 der die Abteile miteinander verbindet. Im oberen Teil des Materialzuführraumes 9 ist eine Schleppkette lcT angeordnet, deren unteres Trum das vom Primärkühler 1 ausfallende Material gleichmäßig auf die einzelnen Sekundärkühlerabteile 5....8 verteilt. Jedes Sekundärkühlerabteil 5...8 weist mehrere Ausläufe 5a, 6a,7a bzw. 8a auf, die durch Absperrelemente (beispielsweise Pendelklappen) verschlossen bzw. geöffnet werden können.

Im unteren Bereich des Sekundärkühlers ¹I bzw. in dessen Abteilen 5...'.8 sind gleichmäßig verteilt Dächer 11 angeordnet, die den Sekundärkühler in Querrichtung durchsetzen (vgl. Fig.2). Diese Dächer 11 sind an eine gemeinsame Zuführleitung 12 angeschlossen, die mit e:j.nem den Kühlluftstrom erzeugenden Ventilator verbunden ist. In die Leitung 12'ist

eine Drosselklappe 14 eingesetzt, die mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden ist, die zur Steuerung der Drosselklappe Ik dient und durch den Luftdruck im Satellitenkühler bzw. Primärkühler 1 betätigt werden kann. Zu diesem Zweck sind im Satellitenkühler 1 an mehreren Stellen Druckluftmeßelemente 16 angeordnet, deren Meßergebnisse zwecks Auswertung und somit zwecks Steuerung der Kühlluftzufuhr der Steuereinrichtung 15 zugeleitet werden.

Dem Sekundärkühler ¹J ist ferner eine Füllstandsmeßeinrichtung 17 zugeordnet, die einerseits mit Füllstandsmeßelementen 18 und andererseits mit den einzelnen Absperrelementen der Sekundärkühlerausläufe verbunden ist. Die Füllstandsmeßelemente i8 sind zweckmäßig so angebracht, daß sie

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beim maximalen Füllstand und beim minimalen Füllstand ansprechen, wodurch über die Meßeinrichtung 17 die Absperrelemente der Sekundärkühlerausläufe 5a, 6a, 7a und 8a entsprechend geöffnet oder geschlossen werden können.

Weiterhin ist im Bereich eines Jeden Sekundärkühlerauslaufes 5a, 6a, 7a und 8a je ein Temperaturmeßelement 19 angebracht, dessen Meßergebnis einer Temperaturmeßeinrichtung 20 zugeleitet wird, die Je nach der ermittelten Materialtemperatur ebenfalls die zugehörigen Absperrelemente der Sekundärkühlerausläüfe öffnen oder schließen kann.

Die Püllstandsmeßeinrichtung 17 und die Temperaturmeßeinrichtung 20 sind weiterhin durch ein Zeitglied 21 miteinander verbunden, durch das die Temperaturmeßeinrichtung 20 abgeschaltet werden kann, wenn eine maximale Füllung des Sekundärkühlers 4 erreicht bzw. überschritten wird.

Der Sekundärkühler 4 selbst wird im allgemeinen so groß ausgelegt, daß eine relativ langsame Abkühlung des Klinkers durch direkte Zuführung von Kühlluft erzielt wird.

Bei der Konstruktion des Satellitenkühlers 1 wird es in der Regel zweckmäßig sein, wenn im Bereich des Materialaustritts aus den einzelnen Kühlrohren eine Art Zerkleinerungseinrichtung vorgesehen Ist. Aus diesem Grunde weist der Kühler 1 einen schräg gestellten Rost 22 mit einem In dessen unteren Bereich darüber angeordneten, rotierenden Zerklelnerungselement 23'auf.

Der Verfahrensablauf beim Kühlen von beispielsweise Zementklinker mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendermaßen (hierbei Ist die Luftführung allgemein durch Pfeile 2k und der Zementklinker durch Bezugszeichen 25 bezeichnet):

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Die gesarate zum Kühlen des Zementklinkers verwendete Luftmenge wird durch den Ventilator 13 erzeugt und über die Kühlluftζufuhrleitung 12 den Dächern 11 im unteren Teil des Sekundärkühlers H zugeleitet. Von hier tritt die Kühlluft weitgehend verteilt direkt in den hier angesammelten Zementklinker (25) ein. Die gesamte Kühlluft durchströmt den Sekundärkühler 4 nach oben hin, tritt zunächst in das Primärkühlergehäuse 3 ein und wird dann, nachdem sie die Kühlrohre des Satellitenkühlers 1 durchsetzt hat, als Sekundärluft in den Drehrohrofen 2 geführt. Es braucht also keine vorgewärmte Kühlluft als Abluft abgezweigt und mit großem Aufwand entstaubt zu werden.

In ungefährem Gegenstrom zu der Kühlluft (Pfeile 24) bewegt sich der zu kühlende Zementklinker (25). Der Zementklinker tritt aus dem auslaufseitigen Ende des Drehrohrofens 2 aus, wird in bekannter Weise im Satellitenkühler 1 gekühlt und gelangt dann über das Auslaufgehäuse 3 (in dem noch eine Zerkleinerung erfolgt) in den Sekundärkühler Ί. über den Materiälzuführraum 9 sowie mit Hilfe der Schleppkette 10 wird der Zementklinker gleichmäßig auf die einzelnen Abteile 5,6,7 und 8 des Sekundärkühlers H verteilt. Damit die zugeführte Kühlluft In allen Sekundärkühlerabteilen gleichmäßig wirksam sein kann, bleiben die Absperrelemente der Sekundärkühlerausläufe so lange geschlossen, bis ein Mindestfüllstand erreicht ist, der durch das entsprechende Füllstandselement 18 angezeigt wird. Erst wenn dann die gewünschte

Klinkerendtemperatur erreicht ist, werden einige oder alle Absperrelemente durch die Steuerung der.,Füllstandsmeßeinrichtung 17 bzw. der Temperaturmeßeinrichtung 20 geöffnet. In der Regel wird diese Steuerung im Sinne einer gleichmäßigen Materialfüllung des Sekundärkühlers und der Einhaltung der gewünschten Materialendtemperatur beim Betrieb dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ausreichen. Um jedoch

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einer eventuellen überfüllung des Sekundärkühlers 4 vorzubeugen (was durch größere Stoßbelastungen hervorgerufen werden könnte), sind die Temperaturmeßeinrichtung und die Füllstandsmeßeinrichtung über das Zeitglied 21 derart miteinander verbunden, daß die Temperaturmeßeinrichtung 20 abgeschaltet werden kann, wenn der maximale Zustand des Sekundärkühlers erreicht bzw. überschritten wird; der Sekundärkühler 4 kann in diesem Ausnahmefall etwas schneller entleeren, ohne daß die Klinkerendtemperatur erreicht ist.

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, bei der sowohl im Sekundärkühler 4 als auch im Primärkühler direkt mit Luft gekühlt und diese Luft vollkommen als Sekundärluft dem Drehrohrofen 2 zugeführt wird, ist es besonders wichtig, daß dem Sekundärkühler 4 nur soviel Luft zugeführt wird, wie sie im Drehrohrofen 2 als Sekundärluft benötigt wird. Diesem Zweck dient die Steuereinrichtung 15, die mit ihren Druckluftmeßelementen ständig den Luftdruck im Primärkühler 1 überwacht und dementsprechend die Luftzufuhr zum Sekundärkühler ¹I steuert. Das bedeutet, daß die Kühlluftzuführung durch die Leitung 12 über die Drosselklappe 14 gedrosselt wird, wenn der Luftdruck im Primärkühler 1 ansteigt (wenn also dem Drehrohrofen 2 etwas zuviel Sekundärluft zugeführt wird) und umgekehrt.

Bei dem in Fig.3 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Primärkühler ein Rostkühler 26 vorgesehen, der von einem Gehäuse 27 umgeben ist. Der Auslauf des Gehäuses 27 ist mit dem Materialzuführraum 9' eines Sekundärkühlers 4¹ verbunden, der in der gleichen Weise ausgeführt ist wie beim ersten Beispiel der Fig.l und 2.

Auch diese erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von gebranntem Material, insbesondere Zementklinker, kann einem Drehrohrofen oder irgend einem geeigneten anderen Ofensystem nachgeschaltet sein. In gleicher Weise wie beim ersten Aus-

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führungsbeispiel sind auch hier eine Steuereinrichtung 15 (zur Steuerung der Gesamtkühlluftzufuhr zum Sekundärkühler in Abhängigkeit vom Luftdruck im Primärkühler) sowie eine Temperaturmeßeinrichtung und eine Füllstandsmeßeinrichtung .(nicht näher dargestellt) vorgesehen, durch die der Sekundärkühler V (Sekundärkühlstufe) im Sinne einer gleichmäßigen Mater!alfüllung und der Einhaltung der gewünschten Klinkerendtemperatur gesteuert wird; die Temperaturmeßeinrichtung und die Füllstandsmeßeinrichtung sind wiederum über ein Zeitglied miteinander verbunden, damit die Temperaturmeßeinrichtung bei maximaler Materialfüllung des Sekundärkühlers 4· abgeschaltet werden kann.

Die Funktion dieser Vorrichtung entspricht ansonsten der, wie sie anhand der Fig.l und 2 für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Zur Ausführung des Sekundärkühlers sei allgemein noch bemerkt, daß sich seine Länge 2¹ aus der Addition einer beliebigen, den jeweiligen Erfordernissen entsprechenden Anzahl von einzelnen Abteilen (mit je einer Länge L) zusammensetzt. Die Absperrelemente der einzelnen Sekundärkühlerauslaufe können - bei Steuerung durch die Füllstandsmeßeinrichtung - ggf. gemeinsam durch den Motor M betätigt werden. Das ausgetragene Material wird durch eine geeignete Fördereinrichtung abtransportiert (vgl. Fig.2 und 3)·

Es versteht sich schließlich von selbst, daß alle geeigneten Kühler als Primärkühler einem Ofensystem nachgeschaltet sein können.

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Claims

Patent afosprü ehe

1.) Verfahren zum Kühlen von in einem Ofensystem gebranntem Material, insbesondere von Zementklinker, in einer Primärkühlstufe und einer Sekundärkühlstufe, mittels Luft, die dem Ofensystem als Sekundärluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der in der Sekundärkühlstufe zur direkten Kühlung des Materiales benutzten Kühlluft nach Durchströmen der Primärkühlstufe dem Ofensystem zugeführt wird und daß die Kühlluftmenge in Abhängigkeit jfe vom Luftdruck in der Primärkühlstufe und der Austrag der Sekundärkühlstufe im Sinne einer gleichmäßigen Materialfüllung der Sekundärkühlstufe und der Einhaltung der gewünschten Materialendtemperatur gesteuert werden. _:

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft in den unteren Zonen der Sekundärkühlstufe an mehreren Stellen gleichmäßig verteilt direkt in das Material eingeführt wird.

3.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

1, mit einem Primärkühler und einem Sekundärkühler, die P einem Ofensystem nachgeschaltet sind, dem Kühlerabluft als Sekundärluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Primärkühler (1 bzw. 26) nachgeordnete Sekundärkühler (4 bzw, iJ¹) an eine die gesamte Kühlluftmenge heranführende Leitung (12) angeschlossen ist, deren Drosselklappe mit einer durch -den Luftdruck im Primärkühler betätigbaren Steuereinrichtung (15) verbunden ist, und daß der Sekundärkühler (4 bzw. 4») mehrere absperrbare Ausläufe (5a, 6a, 7a und 8a) aufweist, die durch eine Temperaturmeßeinrichtung (20) und eine Füllstandsmeßeinrichtung (17) steuerbar sind.

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4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Sekundärkühler (¹IjV) mehrere parallelgeschaltete, gleichartig ausgebildete Abteile (5,6,7 und 8) aufweist, die zum Primärkühler (1 bzw. 26)hin offen sind.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abteile (5,6₃7 und 8) des Sekundärkühlers (4,4') hin-' tereinander liegen und über einen gemeinsamen, mit einer Schleppkette (10) versehenen Materialzuführraum (9) verbunden sind.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sekundärkühlerabteil (5,6,7 und 8) mehrere Ausläufe (5a, 6a, 7a und 8a) besitzt, deren Absperrelemente über d ie Temperaturmeßeinrichtung (20) und die Füllstandsmeßeinrichtung (17) einzeln steuerbar sind.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung (20) und die Füllstandsmeßeinrichtung (17) über ein Zeitglied (21) miteinander verbunden sind, durch das die Temperaturmeßeinrichtung bei maximaler Materialfüllung des Sekundärkühlers (4,4') abstellbar sind.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Primärkühler (1,26) und dem Sekundärkühler (4,4·) eine Materialzerkleinerungseinrichtung (22,23 bzw. 22',23') vorgesehen ist.

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L e e r s e i t e