DE2313900C3 - Wärmetauscher für Stück- und Kornmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Stück- und Kornmaterial, bestehend aus einem Beschickungsschacht, einem unter diesem angeordneten Verteiler, der das y.ugeführte Material in einen run.d um den Verteiler angeordneten Kühlschacht leitet, einer unter dem Verteiler angeordneten, mit öffnungen für die Zufuhr von Arbeitsgas in das Material versehenen Gaskammer, einem Sammelkanal für die Abfuhr des aus dem Material austretenden Arbeitsgases, und einer im unteren Bereich des Kühlschachtes angeordneten Austrittsöffnung für das gekühlte Material.

Bei einem bekannten nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmetauscher (DT-OS 20 35 040) besteht die Gaskammer unter dem Verteiler aus mehreren waagerechten Scheiben, auf die von der Seite her das zu kühlende Material einfällt. Es wird dann durch eine besondere Austragevorrichtung abgeführt. Das Arbeitsgas wird seitlich im unteren Bereich der Kühlkammer bzw. seitlich der Gaskammer eingeführt.

Die besondere Austragevorrichtung in der Kühlzone führt zu einer höheren Störanfälligkeit der Kühlvorrichtung und zu höheren Anschaffungs- und Betriebskosten. Bei einer Anordnung mit mehreren Kühlschächten erhöhen sich insbesondere die Anschaffungskosten durch die komplizierte Konstruktion und die großen Abmessungen, mit denen auch höhere Wärmeverluste durch die Wände und höhere Betriebskosten verbunden sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher dor eingangs erwähnten Gattung so weiterzubilden, daß die ihm anhaftenden Nachteile vermieden werden und ein Wärmetauscher ohne jegliche beweglichen Teile, von kleinstmöglichen Abmessungen und geringstmöglichen Herstellungskosten geschaffen wird, bei dem auch die laufenden Betriebskosten niedrig sind und bei dem der Wirkungsgrad wesentlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im unteren Teil des Kühlschachtes hohle, nach unten offene Leitkörper so angeordnet sind, daß die Verbindungsfläche ihrer unteren Kanten annähernd parallel zur Oberfläche des sich unter seinem Schüttwinkel im Kühlschacht sammelnden Materials verläuft, daß die Leitkörper mit Stutzen für die Zufuhr von Arbeitsgas aus der sonst in diesem Bereich geschlossenen Gaskammer zusammenwirken, daß unterhalb der Leiitkörper Ein- und Auslässe für den Durchstrom von Querluft vorgesehen sind und daß im oberen Bereich des Beschickungsschachtes ein querliegender luftdurchströmter Rost angeordnet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Beim Gegenstand der Erfindung ist der Aufbau wesentlich vereinfacht. Der Durchsatz des Arbeitsgases ist auch bei Fortfall jeglicher bewegten Teile sichergestellt. Die Wärme des zugeführten Materials kann mit höchstmöglichem Wirkungsgrad zurückgewonnen werden. Eine Brückenbildung des Materials ist praktisch ausgeschlossen, und durch die Möglichkeit einer Nachkühlung ist jede gewünschte Temperatur des abzuführenden Materials erzielbar.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers zum Kühlen von Schüttgut ist in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellt.

Den oberen Teil des Kühlers bildet ein Beschickungsschacht 1, der mit Material gefüllt ist, so daß hier ein Luftverschluß gebildet wird. Der Beschickungsschacht 1, dessen Boden ein Verteiler 3 für das Material bildet, ist mit seinem unteren Teil an einen Kühlschacht 2 angeschlossen. Im unteren Teil des Kühlschachtes 2 sind hohle, nach unten offene Leitkörper 4 vorgesehen, die mit Stutzen 6 für die Zufuhr von Kühlluft zusammenwirken. Die Leitkörper 4 sind so angeordnet, daß durch deren Unterkanten eine Fläche gelegt werden kann, die annähernd gleichläufig zur Oberfläche des Materials im Kühlschacht 2 ist, das sich hier gemäß dem Schüttwinkel aus dem Beschickungsschacht 1 gesammelt hat. Die gegenseitige Lage der zusammenwirkenden Stutzen 6 und der Leitkörper 4 ist vorteilhaft in Richtung ihrer Längsachse einstellbar. Am unteren Teil der Leitkörper

sind Schieber 8 vorgesehen, die längs der Seitenwände der Leitkörper verschiebbar sind und ermöglichen, die Höhe des aktiven Teiles der Schicht des gekühlten Materials zu ändern. Im Raum eines im unteren Teil des Kühlschachtes 2 vorgesehenen Sammlers 9 sind flache Führungselemente 7 flacher Form angeordnet. Der untere Teil des Verteilers 3 besitzt öffnungen 13 für die Luftzufuhr in den Innenraum des Kühlschachtes 2. Für die Zufuhr der Kühlluft ist der Kühler unten mit einem Stutzen 10 versehen, der in eine gemeinsame Luftkammer 5 mündet, an welche die Stutzen 6 angeschlossen sind. Im oberen Teil des Kühlschachtes 2 ist oberhalb der Materialschicht ein ringförmiger Sammelkanal 11 vorgesehen, an den ein vertikaler Kanal 12 für die Abfuhr der Brüden angeschlossen ist. Im oberen Teil des Beschickungsschachtes 1 befindet sich ein geneigter, aus hohlen Elementen bestehender Rost 14. Er besitzt öffnungen für die Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmediums, z. B. Luft, die zur besseren Wärmenutzung als vorgewärmte Brennluft in den Verbrennungsraum eines vorgeschalteten Brennaggregates geführt werden kann. Im unteren Teil des Kühlers sind an den Sammler 9 des behandelten Materials aus dem Kühlschacht 2 Austrittsstutzen 15 angeschlossen. Sie sind nach unten und nach radial außen des Kühlers geneigt. Die Austrittsstutzen 15 des Materials besitzen öffnungen 16 für den Eintritt und Stutzen 17 für den Austritt zusätzlicher Kühlluft. Unterhalb der Austrittstutzen 17 sind Austragsvorrichtungen 18 vorgesehen.

Das heiße körnige Material fällt aus einem Ofen, z. B. aus einem Drehrohrofen, in den Beschickungsschacht 1 über den Rost 14, der größere Materialklumpen od. dgl. vom Kühler abhält. Der Verteiler 3, dessen auf ihm ruhendes Material in den Beschickungsschacht hineinragt, dient zum Gleichrichten des Materialsstromes vor dem Eintritt in den Kühlschacht 2.

Während des Betriebes der Austragsvorrichtungen 18 bewegt sich das Material aus dem Beschickungsschacht 1 durch sein Eigengewicht in den Kühlschacht 2 nach unten gegen den Kühlluftstrom und gelangt durch den ^₀ Raum zwischen den Leitkörpern 4 in den Sammler 9, wobei die Führungselemente 7 den Materialstrom gleichrichten. Aus dem Sammier 9 fließt das abgekühlte Material in die Austrittstutzen 15, die zusammen mit dem Material einen Druckverschluß bilden, der ein Entweichen der Kühlluft verhütet. Durch die Austrittstutzen 15 gelangt das Material entlang geneigter Flächen weg von der Mitte des Kühlers. Die eigentlichen Austragsvorrichtungen 18, die das abgekühlte Material austragen, können voneinander unabhängig arbeiten und mit einer Leistung gesteuert werden, die ein Gleichgewicht zwischen der Menge des durchfließenden Materials, der Luftmenge und der Materialtemperatur an dieser Stelle aufrechterhält. Dadurch wird einem ungleichmäßigen Kühlen vorgebeugt, falls ein Sortieren des Materials nach der Korngröße beim Eintritt in den Kühler zustandekommt.

Die Kühlluft wird über einen Stutzen 10 in die gemeinsame Kammer 5 zugeführt, aus welcher sie einerseits in die Stutzen 6 und von hier in die Räume unterhalb der Leitkörper 4, sowie andererseits in den Raum unterhalb des Verteilerkörpers 3 strömt. Die Kühlluft durchströmt das Material in dem Sammelkanal 11 im Gegenstrom, aus welchem sie über den Kanal 12 zu weiterer Nutzung abgezogen wird. In die Austrittstutzen 15 wird über die Offnungen 16 zusätzliche Kühlluft angesaugt, die nach dem Durchgang durch das Material durch Stutzen 17 abgesaugt wird.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ermöglicht eine gegenseitige Bewegung des Materials und der Luft im Gegenstrom im gesamten Querschnittsbereich des Kühlschachtes, ein gleichmäßiges Verteilen der Luft in der Materialschicht in einem einzigen Kühlschacht ohne bewegliche Teile, wodurch eine intensive Wärmebehandlung des körnigen Materials in verhältnismäßig kleinem Raum erzielt wird. Sie ermöglicht ferner ein Herabsetzen von Anschaffungs- und Betriebskosten für eine Materialeinheit und ein Erhöhen der Verläßlichkeit des Betriebes.

Es ist selbstverständlich, daß dieselbe Anordnung auch zum Erwärmen von Schüttgut verwendet werden kann und daß anstatt Luft ein anderes gasförmiges Medium zum Kühlen oder Erwärmen Verwendung finden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher für Stück- und Kornmaterial, bestehend aus einem Beschickungsschaft, einem unter diesem angeordneten Verteiler, der das zugeführte Material in einen rund um den Verteiler angeordneten Kühlschacht leitet, einer unter dem Verteiler angeordneten, mit öffnungen für die Zufuhr von Arbeitsgas in das Material versehenen Gaskammer, einem Sammelkanal für die Abfuhr des aus dem Material austretenden Arbeitsgases, und einer im unteren Bereich des Kühlschachtes angeordneten Austrittsöffnung für das gekühlte Material, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Kühlschachtes (2) hohle, nach unten offene Leitkörper (4) so angeordnet sind, daß die Verbindungsfläche ihrer unteren Kanten annähernd parallel zur Oberfläche des sich unter seinem Schüttwinkel im Kühlschacht (2) sammelnden Materials verläuft, daß die Leitkörper (4) mit Stutzen (6) für die Zufuhr von Arbeitsgas aus der sonst in diesem Bereich geschlossenen Gaskammer (5) zusammenwirken, daß unterhalb der Leitkörper (4) Ein- und Auslässe (16; 17) für den Durchstrom von Querluft vorgesehen sind und daß im oberen Bereich des Beschickungsschachtes ein querliegender luftdurchströmter Rost (14) angeordnet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Teil der Leitkörper (4) Schieber (8) vorgesehen sind, die entlang der Seitenwände der Leitkörper (4) verschiebbar sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen (6) für die Gaszufuhr und die Leitkörper (4) gegenseitig in Richtung ihrer Längsachse einstellbar sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Leitkörper (4) Führungselemente (7) vorgesehen sind.

5. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Austrittsöffnung für das gekühlte Material aus dem Kühlschacht (2) Austrittsstutzen (15) vorgesehen sind, die in ihrem oberen Teil nach unten und weg von der Mitte des Wärmetauschers geneigt sind.

6. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einige selbständige Austragsvorrichtungen (18) für das gekühlte Material an den Austrittsstutzen (15) vorgesehen sind, wobei die Leistung jeder Austragsvorrichtung (18) gemäß der Temperatur des an dieser Stelle ausgetragenen Materials einstellbar ist.