DE2211264C3

DE2211264C3 - Vorrichtung zur Erhöhung der Kühlwirkung eines Drehofen-Satellitenkühlers und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE2211264C3
Application number: DE2211264A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 5261 Niederkassel Langmaack
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2211264B2; AT324194B; DK139993C; NL7303235A; TR17415A; ZA731621B; AR196918A1; CA1004851A; DK139993B; US3824069A; RO63307A; AU5301673A; IT979727B; JPS491416A; PL84318B1; CS197201B2; FR2175485A5; DE2211264A1; DD103054A5; JPS5521276B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Kühlwirkung eines Drehofen-Satellitenkühlers, bei der eine Kühlflüssigkeit direkt in die Satellitenrohre mittels Düsen eingeführt wird, wobei die einzelnen Dflien an eine gemeinsame, den Drehofen ringförmig umfassende Flüssigkeitszufuhrleitung angeschlossen sind.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.

Satellitenkühler an Drehrohrofen bestehen aus mehreren Satellitenrohren, die im Bereich des Austragsendes des Drehrohrofens gleichmäßig auf dem Drehofen-Umfang verteilt angeordnet sind und über die Durchtrittsöffnungen mit dem Drehofeninneren in Verbindung stehen. Die Satellitenrohre haben die Aufgabe, den aus dem Drehofen austretenden Gutstrom in mehrere Teilströme mit entsprechend vergrößerter

5 Oberfläche aufzuteilen, so daß durch die in das Austragsende der Satellitenrohre infolge des Ofenabzuges einströmende Kaltluft das die Satellitenrohre durchwandernde Gut im Gegenstrom abgekühlt wird. Die hierbei erhitzte Luft tritt schließlich über die

ίο Durchtrittsöffnungen in den Drehofen ein und dient als vorerhitzte Verbrennungsluft für die Drehofenfeuerung. Aufgrund dieser Tatsache ist die für die Kühlung zur Verfügung stehende Luftmenge begrenzt, so daß es insbesondere bei großen Ofeneinheiten eintreten kann,

υ daß das aus den Satellitenrohren austretende, abgekühlte Gut für die nachfolgende Weiterbehandlung noch eine zu hohe Temperatur aufweist

Nun ist es bei Drehöfen, die mit sogenannten Vorschubrostkühlern arbeiten, bereits bekannt, in dem feststehenden Kühlergehäuse oberhalb der Gutschicht mehrere Düsen anzuordnen, über die auf die Gutschicht Wasser zur Verstärkung der Kühlwirkung aufgedüst wird Aus der US-PS 27 74 587 und der DE-PS 4 79 326 ist bekannt in den einem Drehrohrofen nachgeschalteten, stationär sich drehenden Trommelkühlern über eine feststehende Düse Kühlwasser einzuspritzen. Nach der DE-PS 8 68 002 wird die temporäre Einführung von Dünnsäure oder Wasser in die Hauptreaktionszone von Drehrohr-Röstöfen bei plötzlichen Temperatursteigerangen vorgesehen, um Frittungen oder Zusammenbakkungen des Röstgutes zu verhüten. Derartige Maßnahmen, das heißt über stationäre Düsen das zu kühlende Gut mit Wasser zu besprühen, sind jedoch bei den mit dem Drehofen umlaufenden Satellitenrohren icht ohne weiteres möglich. Aus dieser Erkenntnis rührt ein mit der DD-PS 3 212 bekanntgewordener Vorschlag, die Kühlwasserzufuhr über eine in einem ringförmigen Trog speisende stationäre Rohrleitung zu bewirken, wobei der Trog mit den Satellitenrohren umläuft und

AO mit in jedes Kühlrohr hineinragendem Ablaufrohr versehen ist Nachteiligerweise kann sich bei einer solchen Anordnung in dem offenen Ringtrog kein Wasserdruck aufbauen, und es ist nicht möglich, die Kühlwasserzufuhr gezielt und regelbar zu gestalten. Das Kühlwasser kann immer nur in einem sehr eng begrenzten Bereich des Umlaufes dem einzelnen Kühlrohr zugeführt werden, nämlich dann, wenn sich die Kohlrohre durch die tiefste Stellung des Umlaufes bewegen. Ferner kl der geringere Wirkungsgrad einer solchen Flüssigkeitszugabe nachteilig und mit negativen

Einflüssen auf den Gaskreislauf im Drehofen verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und

ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen, die auch bei einem Drehofen-Satellitenkühler eine Erhöhung der Kfehlwirkung durch Aufsprühen einer Kühl* flüssigkeit, in der Regel Wasser, gestattet

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung unter Druck steht und die an sie angeschlossenen einzelnen Düsen

Μ mit geringem Abstand und etwa mittig vor den zentral in der Stirnseite befindliehen Lufteintrittsöffnungen der Satellitenrohre feststehend angeordnet sind, wobei zwischen den Düsen und der Flüssigkeitszufuhrleitung periodisch gesteuerte Ventile angeordnet sind, daß der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Ofens regelbar sind und daß die Anzahl der gleichzeitig beaufschlagbaren Düsen mindestens der

Anzahl derSatellitenkühlrohre entspricht.

Durch diese Anordnung ist es möglich, mittels stationärer Düsen Wasser auf die zu kühlende Gutschicht bis weit in das Innere der mit dem Drehofen umlaufenden Satelli tenrohre einzuspritzen, und zwar so, daß ohne Beeinträchtigung der Umgebung die gesamte eingespritzte Wassermenge innerhalb der Satellitenrohre verdampft Vor allem kann die Kühlflüssigkeit gleichzeitig in alle einzelnen Satellitenkühlrohre eingespritzt werden.

Bei einer gleichen Zahl von Düsen und Kühlrohren wird in vorteilhafter Weise eine Vereinfachung der Steuerung der Düsen dadurch erreicht, daß bei allen Ventilen der Impuls zum öffnen und Schließen gleichzeitig erfolgen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten Düsen, in Drehrichtung des Ofens gesehen, kleiner ist als der lichte Durchmesser der Lufteintrittsöffnungen der Satellitenrohre.

Diese Maßnahme gestattet eine weitgehend freie Anpassung des Kühlmittelbedarfes an die jeweiligen Temperaturverhältnisse des zu kühlenden Gutes, weil hierdurch eine praktisch kontinuierliche Wassereindüsung realisiert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Ventile elektrisch betätigbar, vorzugsweise als Magnetventile ausgebildet sind und mit einer Steuereinrichtung in Verbindung stehen, und daß mit dem Drehrohrofen ein oder mehrere, vorzugsweise elektrisch oder elektromagnetisch wirkende Impulsgeber verbunden sind, deren Impulse der Steuereinrichtung zugeführt werden.

Diese Anordnung gestattet in unkomplizierter und übersichtlicher Weise eine automatische Anpassung von Einspritzzeitpunkt und Einspritzdauer an die Ofendrehzahl.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung mit der Druckseite einer Pumpe verbunden und Teil einer K.reislaufleitung ist, die mit ihrem Abflußende unter Zwischenschaltung eines Druckminderungsventiles mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht.

Diese Maßnahme gestattet es, mit Hilfe der Pumpe in der Flüssigkeitszufuhrleitung ständig eine Flüssigkeitsströmung und einen Druck aufrechtzuerhalten, so daß die Totzeit beim öffnen der Ventile iür den Austritt der Kühlflüssigkeit praktisch vernachlässigbar klein wird, wodurch die Beschleunigung des Einspritzvorganges erheblich fordert wird.

In Ausgestaltung de? Erfindung ist schließlich ein so Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung vorgesehen, welches chrin besteht, daß die in die Satellitenrohre einzuspritzende Gesamtwassermenge in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler ermittelten Guttempera' tür nach Austritt des Gutes aus den Satellitenrohren bemessen wird.

Durch diese Maßnahme wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Flüssigkeitskühlung immer nur dann und in dem Maße eingesetzt wird, wie dies nach Maßgabe des Temperaturzustandes des zu kohlenden eo Gutes erforderlich ist.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Drehofens mit Satellitenkühler,

Fig.2 eine schematiche Ansicht entsprechend der Schnittlinie 11-11 mit einer bevorzugten Anordnung der

Zufuhrleitung.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Drehofenbauform ist der Drehofen 1 in seinen Gutaustragsbereich mit einer Verlängerung 2 versehen, so daß sowohl der Austragsbereich wie auch die Verlängerung jeweils über Laufringe 3 und 4 auf Laufrollenstationen abgestützt sind. Im Austragsbereich des Drehrohrofens sind in der Ofenwandung Durchtrittsöffnungen 5 vorgesehen, an die mittels eines Übergangsstutzens 6 die Satellitenrohre 7 angeschlossen sind. Die Satellitenrohre sind auf der Verlängerung 2 abgestützt und münden mit ihrem Austragsende in ein Austragsgehäuse 8 ein.

Auf Grund dieser Bauform ergibt sich folgende Arbeitsweise des Satellitenkühlers: Das zu kühlende Gut tritt aus dem Drehrohrofen t über die Durchtrittsöffnungen S jeweils in die gerade in der unteren Stellung befindlichen Satellitenrohre ein. Da auf diese Weise ständig heißes Ofengut in die einzelnen Satellitenrohre eintritt, bildet sich in jedem Satellitenrohr eine geschlossene Gutschicht aus, die h'jlge der Ofendrehung unter ständiger Umwälzung und Schaltung durch Hubschaufeln in Richtung auf das Austragsende jedes Satellitenrohr durchläuft

Das Austragsende eines jeden Satellitenrohres ist nun so ausgebildet, daß das abgekühlte Ofengui während der Drehbewegung über einen am Satellitenrohr befestigten Austragsrost 9 in das Austragsgehäuse 8 fallen kann. Die Kühlluft tritt infolge des Ofenzuges in jedes Satellitenrohr jeweils durch eine am Austragsende angeordnete, axial ausgerichtete Lufteintrittsöffnung iO ein. Die Kühlung des Gutes erfolgt durch die über die Gutoberfläche streichende Luft

Die angesaugte Kühlluftmenge ist nun begrenzt, da sie in etwa der erforderlichen Verbrennungsluftmenge entspricht und von der Drehzahleinstellung des dem Drehofen nachgeschalteten, im Saugzugbetrieb arbeitenden Abgasgebläses abhängt Aus diesem Grunde läßt sich das heiße Ofengut nur auf Temperaturen herunterkühlen, die noch über 100⁰C liegen. Derartige Guttemperaturen sind für den Weitertransport eine etwaige Zwischenlagerung usw. in vielen Fällen zu hoch.

Erfindungsgemäß wird nun die Kühlwirkung eines derartigen Satellitenkühlers dadurch verstärkt daß je nach der Höhe der gewünschten Gutendtemperatur zusätzlich zu der in die Satellitenrohre eintretenden kalten Luft auf die in den Satellitenrohren befindlichen Gutschicht Wasser aufgespritzt wird, so daß durch die benötigte Verdampfungswärme dem Gut weitere Wärmemengen entzogen werden. Auf Grund der Tatsache, daß sowohl am Einlaufende wie auch am Auslaufende des Drehofens die Stirnseiten nicht ohne weiteres zugänglich sind, insbesondere wegen der im Bereich des Satellitenkühlers mit dem Ofenmantel verbundenen Laufringe, ist es praktisch nicht möglich, vor den Lufteintritfsöffnungen mit dem Drehofemnan* tel fest verbundene und somit umlaufende Einspritzdüsen mit entsprechend umlaufenden Zuleitungsrohren anzuordnen. Um dennoch die Wassereinspritzung zu ermöglichen, ist entsprechend der Erfindung in dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel eine den Drehofen in etwa ringförmig umfassende Zuführleitung 11 im Bereich des Austragsgehäuses 8 stirnsrntig vor den Austragsenden der Satellitenrohre 7 angeordnet Wie Fig.2 zeigt, ist das eine Ende der Zufuhrleitung 11 an die Druckseite eine, Pumpe 12 angeschlossen, während das andere Ende Ober ein Druckminderungsventil 13 mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht. An dieser ringförmigen Leitung sind mehrere Düsen 14, denen

jeweils ein Ventil 13 vorgeschaltet ist, so angeordnet, daß ihre Strahlrichtung etwa in Achsrichtung der Satellitenrohre weist. Die Zahl der Düsen richtet sich nach der für die Kühlung des Gutes erforderlichen Wassermengen. Die Ventile sind gemäß der Erfindung -, vorzugsweise Magnetventile, da diese einerseits schnell öffnen und Schließen, andererseits steuertechnisch leicht zu betätigen sind.

Bei dieser Ausbildung wird also die Kühlflüssigkeit, in der Regel Wasser, durch die Zufuhrleitung im Kreislauf in gepumpt, so daß auch bei geschlossenen Düsen das Wasser eine entsprechende Strömungsgeschwindigkeit hat. Hierdurch wird die beim öffnen der Ventile auftretende Verzögerung, die durch die erforderliche Beschleunigung der Flüssigkeitsmengen in der Zufuhr- r, leitung und in den Zweigleitungen zu den Düsen bewirkt wird, erheblich reduziert.

In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls von Vorteil, wenn die Zweigleitungen zu den Düsen, in die bei dieser Ausführungsform auch die Ventile eingebaut sind, ;» möglichst kurz ausgebildet werden. An Stelle der dargestellten Pumpe kann jede beliebige Wasserversorgungseinrichtung, die einen ausreichenden Wasserdruck aufbringt, verwendet werden.

Um nun den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdau- r. er genau auf die Ofendrehzahl abzustimmen und so sicherstellen zu können, daß die einzudosenden Wassermengen nur in das Innere der Satellitenrohre gelangen, sind entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung ein oder mehrere Impulsgeber 16 mit dem κι Drehofenmantel verbunden, die mit einem oder mehreren Impulsaufnehmern 17 zusammenwirken. Der bzw. die Impulsaufnehmer sind an eine Steuereinrichtung 18 angeschlossen, an die auch die Steuerleitungen 19 zu den Antrieben der einzelnen Ventile 15 r> angeschlossen sind. Über den Impulsgeber wird nun die Drehzahl des Drehofens und gleichzeitig auch auf Grund einer entsprechenden Anordnung des Impulsgebers auf dem Drehofenmantel auch die zugehörige geometrische Lage der Satellitenrohre registriert. Durch eine entsprechende Einstellung der Steuereinrichtung werden infolge des oder der Impulse die den Dusch vui gcM_iiaiicten Ventile, beispielsweise Magnetventile, kurzzeitig geöffnet, wobei durch eine entsprechende Ausbildung der Steuereinrichtung die öffnungsdauer in bestimmten Grenzen einstellbar ist.

Da die Ventilöffnungsdauer entsprechend dem begrenzten Querschnitt der Lufteintrittsöffnung einerseits und der relativ hohen Umfangsgeschwindigkeit des Mittelpunktes dieser Öffnung, die beispielsweise in der so Größenordnung von 1.0 bis 13m/sec liegen kann, begrenzt ist, werden zur Verbesserung der Mengenregulierung erfindungsgemäß mehrere Düsen gruppenweise zusammengeschlossen, so daß bei entsprechender Einstellung der Steuereinrichtung die Zahl der arbeitenden Düsen gruppenweise vergrößert und verringert werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die zu Gruppen zusammengefaßten Düsen mit Bezug auf die Ofenachse sich in etwa symmetrisch gegenüberliegen, so daß die durch den Verdampfungsvorgang erfolgende Beeinflussung der Gasströmung in den mit Wasser beaufschlagten Satellitenrohren, die sich über die Durchtrittsöffnungen 5 bis in den Ofenraum hinein fortsetzt in etwa symmetrische Strömungsverhältnisse innerhalb des Ofenraumes im Bereich der Feuerung ergibt.

Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der KUhlwirkung läßt sich in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, wenn der Abstand zwischen je zwei benachbarten Düsen in Drehrichtung des Ofens gesehen kleiner ist als der lichte Durchmesser der Lufteintrittsöffnungen 10 der Satellitenrohre 7. Bei einer derart dichten Düsenanordnung läßt sich praktisch eine kontinuierliche Wassereindüsung erzielen, wenn die Steuereinrichtung über den oder die Impulsgeber so die Ventile der einzelnen Düsen schaltet, daß die gerade eben noch vor dem freien Querschnitt der Lufteintrittsöffnung befindliche, geöffnete Düse dann abgeschaltet wird, wenn die in Drehrichtung gesehen nächste Düse gerade vor den freien Querschnitt der Lufteintrittsöffnung 10 gelangt.

Zur Verbesserung der Mengenregulierung ist in Ausgestaltung der Erfindung ferner vorgesehen, wenn

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von der Gutendtemperatur nach Austritt des GuTes aus den Satellitenrohren bemessen wird. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe eines Temperaturfühlers 20, der im Bereich der Ausfallöffnung des Austragsgehäuses 8 im Ofengutstrom liegt und dessen Signal über einen entsprechenden Geber mit Sollwerteinstellung 21 der Steuereinrichtung 18 aufgeschaltet wird. Durch das Steuergerät wird dann in Abhängigkeit von der vorgegebinen Solltemperatur die Einspritzdauer der einzelnen Düsen verändert, und sofern diese mit Bezug auf die Ofengeschwindigkeit nicht mehr zu verlängern ist, die Zahl der arbeitenden Düsen erhöht, wobei die während der Öffnungsdauer von j^der Düse abgegebene Wassermenge durch den bekannten Düsenquerschnitt und den vorgegebenen Wasserdruck in der Zufuhrleitung U praktisch festgelegt ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner zweckmäßig und vorteilhaft, wenn mit Hilfe des Steuergerätes 18 in Abhängigkeit von der gemessenen Gutendtemperatur im Gutauslaufgehäuse der in der Zufuhrleitung herrschende Wasserdruck geregelt wird, um so die Durchflußmenge der einzelnen Düsen und damit die Gesamtwassermenge zu verändern. Dies läßt sich beispielsweise über eine Veränderung der Pumpendrehzahl erreichen, wobei wie in Fi g. 2 angedeutet, der Antriebsmotor 22 der Pumpe 12 über eine nicht näher dargestellte Regeleinrichtung an das Steuergerät 18 angeschlossen ist. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Kühlwirkung eine möglichst große Zahl von Einspritzdüsen vorgesehen ist, so daß die Einspritzung, wie oben beschrieben, quasi kontinuierlich erfolf*. In diesem Fall ist eine Mengenregulierung in erster Linie nur über eine Veränderung des Vordruckes der einzudosenden Flüssigkeit und im beschränkten Umfange über eine Regulierung der Einspritzdauer möglich.

Falls die Einspritzeinrichtung an eine Wasserversorgungseinrichtung mit genügendem Vordruck angeschlossen werden kann, tritt an die Stelle der Pumpe ein Regelventil zur Regelung der Gesamtwassermenge. Dieses Ventil kann ebenso wie die beschriebene Pumpe auch unmittelbar über entsprechende Umformer und Regler mit dem Temperaturfühler 20 zusammengeschaltet werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Regeleinrichtung 18.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Vorrichtung zur Erhöhung der Kühlwirkung eines Drehofen-Satellitenkühlers, bei der eine Kühlflüssigkeit direkt in die Satellitenrohre mittels Düsen eingeführt wird, wobei die einzelnen Düsen an eine gemeinsame, den Drehofen ringförmig umfassende Flüssigkeitszufuhrleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung (11) unter Druck steht und die an sie angeschlossenen einzelnen Düsen (14) mit geringem Abstand und etwa mittig vor den zentral in der Stirnseite befindlichen Lufteintrittsöffnungen (10) der Satellitenrohre (7) feststehend angeordnet sind, wobei zwischen den Düsen (14) und der Flüssigkeitszufuhrleitung (H) periodisch gesteuerte Ventile (15) angeordnet sind, daß der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Ofens regelbar sind und daß die Anzahl der gleichzeitig beaufschlagbaren Düsen (14) mindestens der Anzahl der Satellitenkühlrohre (7) entspricht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten Düsen (14) in Drehrichtung des Ofens gesehen kleiner ist als der lichte Durchmesser der Lufteintrittsöffnungen (10) der Satellitenrohre (7).
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (15) elektrisch betätigbar, vorzugsweise als Magnetventile ausgebildet sind und mit einer Steuereinrichtung (18) in Verbindung stehet' und daß mit dem Drehrohrofen (1) ein eder mehrere, vorzugsweise elektrisch oder elektromagnet)- lh wirkende Impulsgeber (16) verbunden sind, deren Impulse der Steuereinrichtung (18) zugeführt werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung (11) mit der Druckseite einer Pumpe (12) verbunden und Teil einer Kreislaufleitung ist, die mit ihrem Abflußende unter Zwischenschaltung eines Druckminderungsventils (13) mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht
5. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Sateilitenrohre einzuspritzende Gesamtwassermenge in Abhängig' keit von der am Temperaturfühler (20) ermittelten Guttemperatur nach Austritt des Gutes aus den Satellitenrohren (7) bemessen wird.