DE2404086C3

DE2404086C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material

Info

Publication number: DE2404086C3
Application number: DE2404086A
Authority: DE
Inventors: Charles Joseph Bethlehem Pa. Dick (V.St.A.)
Original assignee: Fuller Co
Current assignee: Fuller Co
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1979-11-22
Also published as: FR2215596B1; FR2215596A1; JPS49107021A; US3839803A; DE2404086B2; CA1004459A; JPS5246255B2; DE2404086A1; GB1395860A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material, wobei als Kühlmittel ein Gas und eine Flüssigkeit verwendet werden und wobei in einen: ersten Verfahrensschritt durch das zu kühlende Material Kühlgas geleitet wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die DE-AS 10 22 958 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Gut und besteht aus einer Leitungseinrichtung für das Kühlgut, aus mehreren mit Fördereinrichtung ausgestatteten Wärmeaustauschzonen, aus Einrichtungen zum Zuführen von Kaltluft und Wasser, aus Einrichtungen, um erhitzte Luft dem Brennofen zuzuführen und aus einer Brechvorrichtung zum Zerkleinern des Materials,

Die Vorrichtung weist an ihrem dem Drehrohrofen entgegengesetzten Ende einen Luftaustrittsschacht auf. Da andererseits die oberen Bereiche der Wärmetauscherzonen nicht getrennt sind und die Kühlflüssigkeit und die Kühlluft im ersten Bereich gleichzeitig zugeführt werden, ist es bei der Vorrichtung nicht möglich, daß die gesamte Kühlluft dem Drehrohrofen zugeführt wird. Auch kann durch die gemeinsame

Zuführung von Kühlluft und Kühlflüssigkeit nicht vermieden werden, daß dem Luftaustrittsschacht Kühlgas zugeführt wird. Aus diesem Grunde ist bei dieser Vorrichtung eine Staubfangeinrichtung vorgesehen, damit die im Gasstrom mitgeführten Staub- bzw. Zementteilchen aufgefangen werden können.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 85 673 geht hervor, daß ein Brecher zwischen zwei luftgekühlten Einrichtungen angeordnet ist Diese Vorrichtung weist dieselben Nachteile auf, wie sie bereits in der DE-AS to 10 22 958 beschrieben wurden.

Die deutsche Offenlegungsschrift 15 51 414 offenbart ein Verfahren zur Änderung der Temperatur von festem oder flüssigem Gut durch strömendes Gas. Das Verfahren ermöglicht einen schnelleren Wärmeübergang zwischen dem Behandlungsgas und dem festen oder flüssigen Gut dadurch, daß das Gut nacheinander über eine Reihe von Beschleunigungsbetten geführt wird, die in der ebenfalls offenbarten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben ist

Kühler der Wärme-Rekuperativ-Bauart, wh sie zum Kühlen von Zementklinker verwendet werden, der aus einem Drehrohrofen abgegeben wird, sind allgemein bekannt (US-PS 21 37 158 und 28 46 778). Bei derartigen Vorrichtungen wird das Materia¹ von dem Brennofen auf eine Fördereinrichtung abgegeben, beispielsweise einen sich hin- und herbewegenden Gitterförderer, der das Material durch den Kühler bewegt. Die Kühlluft wird nach oben durch das Materialbett hindurchgeblasen und kühlt das Material. Während das Material gekühlt wird, wird die Luft durch das heiße Material erhitzt und dem Brennofen oder Drehrohrofen als Verbrennungsluft zugeführt Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß der Brennstoffverbrauch des Ofens verringert wird, indem vorgewärmte Verbrennungsluft verwendet wird.

Ein Nachteil der Materialkühler mit hin- und herbewegtem Gitter liegt jedoch darin, daß zur Verringeruni? der Materialtemperatur auf eine annehmbare Höhe mehr Kühlluft durch das heiße Material geleitet werden muß, als von dem Ofen verwendet werden kann. Beispielsweise wird bei der Zementherstellung der Zementklinker von einer Temperatur von ungefähr 137PC auf 66⁰C abgekühlt Um diese Abkühlung durch e'nen direkten WäTnetausch mit der -ι=; Luft zu erreichen, ist ungefähr dreimal soviel Luft für die Kühlung erforderlich, wie beim Brennen des Zementklinkers verwendet werden kann. Die zwei Drittel, die nicht in dem Brennofen verv/endet werden können, müssen in die Atmosphäre abgegeben werden. Wenn die Kühlluft durch das Zementklinkerbett streicht, nimmt sie Staub und feine Zementklinkerteilchen auf. Diese feinen Zementklinkerteilchen sind wertvoll und sollten deshalb aufgefangen werden, indem die Überschußluft durch eine Staubfangeinrichtung mit hohem Wirkungsgrad geleitet wird. Derartige Staubfangeinrichtungen erhöhen die Kosten des Materialkühlsystems; es wäre von Vorteil, ihre Größe zu verringern oder sie überflüssig zu machen.

Es sind schon viele Versuche unternommen worden, bo dieses Problem des Abblasens von großen Luftmengen in die Atmosphäre zu überwinden, um damit auf die Verwendung von teuren und hochwirksamen Staubfangeinrichtungen zu verzichten. Einige dieser Versuche sind in den US-PS 35 67 133 und 37 04 525 dargestellt, b-> wobei die überschüssige Kühlluft durch einen Wärmetauscher geleitet und dann dem Materialkühler wieder zugeführt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Anordnung für viele Anwendungsfälle nicht verwendbar ist, insbesondere wenn große Mengen von körnige/n Material gekühlt werden müssen. Es sind andere Versuche unternommen worden, das Problem des Abblasens von überschüssiger Luft dadurch zu überwinden, daß einem direkten Wärmetauscher ein indirekter Wärmetauscher nachgeschaltet wurde, wobei der direkte Wärmetauscher nur für Wärme-Rekuperativ-Zwecke verwendet wird. Diese Versuche sind in den US-PS 37 05 460 und 37 05 620 beschrieben. Diese Materialkühler arbeiten zwar zufriedenstellend, sie stellen jedoch noch keine optimale und ausreichende Lösung für Anwendungsfälle dar, wo große Materialmengen gekühlt werden müssen.

Es sind auch schon Versuche unternommen worden, die zum Kühlen des heißen Materials erforderliche Luftmengen dadurch zu verringern, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, um entweder das aus der Rekuperationszone des Kühlers abgegebene Material oder das Kühlgas zu kühlen, das von einem 1 dl des Gaswärmetauschers abgegeben wird, und dann dieses Gas zur Kühlung des heißesten Materials in dem Kühler zu verwenden. Bekannte Vorrichtungen, bei denen das heiße Material direkt durch eine Flüssigkeit gekühlt wird, nachdem es bus der Rekuperationszone des Kühlers abgegeben wird, haben den Nachteil, daß man ein nasses Erzeugnis erhält Dann muß das Erzeugnis durch eine zusätzliche Einrichtung getrocknet werden, bevor es weiterverarbeitet werden kann.

In einer Zementfabrik würde dies erfordern, daß das Material zuerst getrocknet werden muß, bevor es einer Mühle für den endgültigen Mahlvorgang zugeführt wird.

Man hat auch schon versucht, die aus den Kühlzonen des Gaswärmetauschers abgegebene Luft zu kühlen und diese gekühlte Luft den heißeren Zonen des Gaswärmetauschers wieder zuzuführen. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 36 86 773 beschrieben. Diese Vorrichtung hat sich jedoch nicht als zufriedenstellend erwiesen, weil der Kühler nicht vollständig ohne ein Abblasen auskommt. Ein anderer Versuch zum Kühlen von Material mit einer Flüssigkeit ist in der US-PS 3162 431 dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird Wasser auf das zu kühlende Material gesprüht; dies geschieht jedoch in erster Linie zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Staubfangsystems, einem elektrostatischen Staubfänger. Außerdem hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß Luft mit hohem Feuchtigkeitsanteil dem Ofen zugeführt wird und damit den Wirkungsgrad der Vorrichtung verringert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material zu schaffen, die die Vorteile b'ka..ntir Materialkühler beibehalten, dabei jedoch deren wesentliche Nachteile vermeiden, die eine Wärme·Rekuperation ermöglichen, jedoch ein Staubfangsystem hohen Wirkungsgrades weitgehend überflüssig machen, gleichwohl aber ein Erzeugnis liefern, das im gewünschten Maße gekühlt ist

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art effindungsgemäß dadurch gelöst, daß in weiteren Verfahrfcnsschrittcn das zu kühlende Material durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit weiter gekühlt wird, während der Durchtritt von Kühlgas durch das Material im wesentlichen verhindert wird, und daß anschließend durch das Material wiederum Kühlgas geleitet wird.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem ersten Wärmetauscher, der eine

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Fördereinrichtung zur Aufnahme des zu kühlenden Materials und zum Vorwärtsbewegen des Materials durch den Wärmetauscher aufweist, einer Leitung zur Zuführung des zu kühlenden Materials zu dem ersten Wärmetauscher, ferner einem zweiten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Wärmetauscher steht und Material von dem ersten Wärmetauscher aufnimmt, einem dritten Wärmetauscher, der in Strömüngsverbindüng mit dem zweiten Wärmetauscher steht und Material von dem zweiten Wärmetauscher aufnimmt und der eine Fördereinrichtung aufweis i, die das zu kühlende Material durch den Wärmetauscher bewegt, einer Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem dritten Wärmetauscher und einer Einrichtung zum Leiten des erhitzten Gases zu einem Ofen, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Wärmetauscher ein Flüssigkeitswärmetauscher mit einer Einrichtung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit zu dem zu kuhienden Material ist, daß die Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem dritten Wärmetauscher und der erste und dritte Wärmetauscher so angeordnet sind, daß das Kühlgas nacheinander durch das Material in dem dritten und dem ersten Wärmetauscher hindurchtritt, wobei das Kühlgas zuerst durch das kühlste Material und schließlich durch das heißeste Material hindurchtritt und durch das Material erhitzt wird, daß ein Brecher zwischen zwei Wärmetauschern angeordnet ist, und eine Einrichtung vorgesehen ist, die weitestgehend verhindert, daß Kühlgas durch das Material hindurchtritt, wenn sich das Material in dem zweiten Wärmetauscher befindet.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Kühlgas, das durch das Material hindurchtritt, bevor das Material weiter durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wird, zuerst durch das Material hindurchtritt, das bereits durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wurde.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Material durch einen Brecher geleitet, bevor es weiter durch direkte Rprfihnincj mit tier PliiccioVpit upViihlt u/irH — ■ ο ο o- -

Das erfindungsgemäße Verfahren kann noch dahingehend abgewandelt werden, daß die Flüssigkeit auf das Material gesprüht wird und die Menge der auf das Material gesprühten Flüssigkeit so gesteuert wird, daß das Material nach der direkten Berührung mit der Flüssigkeit eine ausreichende Wärme behält, um unter Mitwirkung der anschließend durch das Material geleiteten Kühlluft zu trocknen. Für den ersten Verfahrensschritt kjnn auch Kühlgas aus der Umgebung zugeführt werden.

Einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge wird das zu kühlende Material aus einem Brennofen abgegeben, im wesentlichen die gesamte erwärmte Gasmenge zu dem Brennofen als vorgewärmtes Gas zurückgeführt und der Dampf, der bei der direkten Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit entsteht, abgeblasen.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Flüssigkeit Wasser ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dahingehend abgewandelt werden, daß eine Einrichtung zum Abführen des durch die direkte Berührung der Kühlflüssigkeit mit dem zu kühlenden Material entstandenen Dampfes aus dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist.

Ferner kann eine Einrichtung zum Abziehen von überschüssiger Kühlflüssigkeit aus dem zweiten Wärmetauscher Vorgesehen sein.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Kühiflüssigkeitsmenge, die dem Zweiten Wärmetauscher zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem dritten Wärmetauscher abgegebenen Materials steuert. Die Einrichtung zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem to zweiten Wärmetauscher kann eine Sprüheinrichtung aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Einrichtung zur Zufuhr von Umgebungsluft zu dem ersten Wärmetauscher vorgesehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F ι g. 1 eine erfindungsgemälle Vorrichtung in sehematischer Darstellung und

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform eines Ausführungsbeispiels in schematischer Darstellung.

Da sich die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen weitgehend gleichen, werden insoweit gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist ein Ofen, beispielsweise ein Drehrohrofen 1 dargestellt, der das heiße, zu kühlende Material in die Kühleinrichtung 5 abgibt. Eine Leitung 2 verbindet den Drehrohrofen 1 mit dem Einlaß 4 der Kühlvorrichtung 5 und dient dazu, heißes Material von dem Ofen 1 zu dem Kühler 5 zu leiten und vorgewärmte Verbrennungsluft von dem Kühler 5 zum Ofen 1 zurückzuführen. Eine Brennstoffversorgungsleitung 3 ist vorgesehen; sie kann eine geeignete Brenndüse (nicht dargestellt) aufweisen, die am Ende innerhalb des Ofens 1 angebracht ist

Die Kühlvorrichtung 5 weist einen ersten Gaswärmetauscher 6 auf, einen zweiten Flüssigkeitswärmetauscher 8 und einen dritten Gaswärmetauscher 10. Der erste Wärmetauscher 6 ist in der Bauart mit geneigtem Rost dargestellt, kann jedoch auch horizontal aUSge- fnhrf Ult>rAt*n UnA U/iMCt AmAn Ctch hin. *wnA knrKawoiren

den Rostförderer 12 auf, der ein Materialbett 13 in dem Wärmetauscher aufnimmt und das Material von dem Einlaß 4 der Kühleinrichtung 5 zum zweiten Wärmetauscher 8 fördert Der Förderer 12 weist einen Rahmen 14 und alternierende Reihen von festen Rostplatten 15 und bewegbaren Rostplatten 16 auf, die jeweils mehrere Öffnungen haben. Es ist eine (nicht gezeigte) Einrichtung vorgesehen, um den Rahmen 14 hin- und herzubewegen, an dem die beweglichen Rostplatten 16 befestigt sind; die Hin- und Herbewegung des Rahmens 14 und der Rostplatten 16 bewirkt eine Vorwärtsbewegung des Materials durch den Wärmetauscher 6 hindurch. Gas, wie beispielsweise Luft, wird in später noch näher beschriebener Weise einer Windkammer unter dem Förderer zugeführt, um durch den Förderer und das Materialbett 13 hindurchzutreten und dadurch das Material zu kühlen.

Ein Materialbrecher 20 ist am Austragsende des Wärmetauschers 6 vorgesehen, um die Größe der größeren Materialteilchen zu verringern. Die kleinen Materialteflchen können durch einen Rost 22 hindurch in den zweiten Wärmetauscher 8 gelangen; der Brecher 20 verringert die Größe der größeren Teilchen so, daß sie durch den Rost 22 hindurchtreten könnnen.

Eine Trennwand 24 unterstützt das Zerkleinern der größeren Materialteilchen durch den Brecher 20, indem

diese größeren Teilchen gegen die Trennwand 24 geworfen werden; Die Trennwand 24 erstreckt sich nach Unten zum Malerialbett 13 bis zu einem Abstand, der ausreichend groß ist, so daß durch die Höhe des Materialbetts 13 eine Materialdichtung am Auslaß 25 des Wärmetauschers 6 zwischen dem Wärmetauscher 8 und dem Wärmetauscher 6 geschaffen wird.

Der zweite Wärmetauscher 8 weist eine Einrichtung auf zur Zufuhr von Flüssigkeit zur direkten Berührung mit dem zu kühlenden Material. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist diese Einrichtung zwei Sprühköpfe 30 auf, die mit Wasser durch eine Leitung 32 von einer geeigneten Quelle (nicht gezeigt) versorgt werden. Ein Ventil 34 dient dazu, die durch die Sprühköpfe 30 auf das Materialbett 35 versprühte Wassermenge zu regulieren. Der Wärmetauscher 8 weist eine Trennwand 36 auf, die sich nach unten zum Materialauslaß 37 des Wärmetauschers 8 erstreckt. Der Wärmetauscher 8 kann einen durchlässigen Boden 38 aufweisen, durch den überschüssiges Wasser aus dem Material zu einem Auslaß 39 austreten kann. Anstatt sich auf die natürliche Strömung des Materials zur Abgabe des Materials aus dem Wärmetauscher 8 zu verlassen, kann man, wenn erwünscht, die Trennwand 38 auch mit einem hin- und herbewegten Rostförderer oder einer anderen Fördereinrichtung versehen, um das Material von dem Wärmetauscher 8 durch den Materialauslaß 37 zum dritten Wärmetauscher 10 zu fördern. Das Materialbett 35 wird mit einer Höhe aufrechterhalten, die ausreichend ist, um den Auslaß 37 zu bedecken, der durch die Trennwand 36 gebildet wird, und eine Materialdichtung zwischen dem dritten Wärmetauscher 10 und dem zweiten Wärmetauscher 8 zu erzielen.

Wenn das Wasser in Berührung mit dem Materialbett 35 kommt, entsteht Dampf, der nach oben durch den Rost 22 zu einer Austrittsleitung 40 strömt, die zu einer Kondensatoreinrichtung 42 führt. Von der Kondensatoreinrichtung 42 kann ein Kamin 44 zur Atmosphäre führen. Da eine aus Material bestehende Dichtung durch das Materialbett 13 und die Trennwand 24 gebildet ist, und da die Gabe dem Weg des geringsten Strömungs-Durchtriltsöffnungen haben. Es ist eine (nicht gezeigte) Einrichtung vorgesehen, um den Rahmen 52 und die bewegbaren Röstplatten 55 hin- und herzubewegen, um das Material von dem Auslaß 37 des Wärmetauschers 8 zu dem Abgabeende 60 der Kühlvorrichtung 5 zu fördern. Eine Windkammer 62 ist unter dem Förderer 50 vorgesehen und kann in zwei Kammern 63 und 64 aufgeteilt sein, an die jeweils ein Gebläse angeschlossen ist, um Kühlgas zur Windkammer 62 zu leiten, das nach oben durch den Förderer 50 und das Materialbett 51, das auf dem Förderer gelragen wird, hindurchtritt. Das Kühlgas tritt durch das Material 51, um das Material zu kühlen; das Kühlgas wird dabei durch das Material erwärmt. Der Bereich über dem Wärmetauscher 10 und unter dem Förderer 12 des Wärmetauschers 6 bildet eine Windkammer 70 für den Wärmetauscher 6. Die Kammer 70 kann durch geeignete Trennwände 72 in Kammern 73 und 74 unterteilt seiin. Nach dem Durchtritt durch das Materialbett 51 gelangt das

kühlgas in die Windkammer 70 des Wärmetauschers 6, danach durch den Förderer 12 und das Materialbett 13 hindurch. Das Materialbett 13 wird gekühlt und das Kühlgas wird durch das heiße Materialbett 13 weiter erwärmt und als vorgewärmte Verbrennungsluft zu dem Brennofen 1 durch die Leitung 2 geführt. Die am Ausgang 37 des zweiten Wärmetauschers gebildete Materialdichtung verhindert weitgehend, daß Kühlluft im Kurzschluß durch den Flüssigkeitswärmetauscher 8 strömt.

Die Trennwand 72 fluchtet im wesentlichen mit der Trennwand 64. Da sich das kühlste Material nahe dem Ende des dritten Wärmetauschers 10 befindet; ist das Gas in der Kammer 73 kühl, so daß man den besten Wärmetausch mit dem heißesten Material in der Vorrichtung 5 erzielt, das sich am Anfang des ersten Wärmetauschers 6 befindet.

Da in den Rostplatten 15, 16, 54 und 55 öffnungen vorgesehen sind, fällt ein Teil des körnigen Materials durch die Rostplattenförderer 12 und 50 hindurch. Das

■to durch den Rost fallende Material fällt auf das Materialbett 51. Das durch den Förderer 50 fallende

führt, wird nur sehr wenig oder überhaupt kein Dampf zum Wärmetauscher 6 geleitet. Fast kein Kühlgas wird durch den Wärmetauscher 8 geleitet; deshalb wird auch nur sehr wenig oder überhaupt kein Staub von dem Gas aufgenommen, das aus dem Wärmetauscher 8 durch die Leitung 40 abgeführt wird. Dies ist wichtig, weil dadurch am Kamin 44 keine Staubfangeinrichtung hohen Wirkungsgrades notwendig ist Es ist zwar möglich, daß einige Teilchen durch den aufsteigenden Dampf mitgenommen werden; ihre Menge ist jedoch so gering, daß sie im Bereich um den Brecher 20 ausfallen oder in dem Kondensator 42 oder in einem geeigneten Ausfallbehälter aufgehalten werden. Außerdem ist es möglich, daß etwas Kühlluft durch den Auslaß 37 in den Wärmetauscher 8 strömt; man kann jedoch davon ausgehen, daß dadurch keine wesentlichen Staubmengen mitgenommen werden.

Der Wärmetauscher 10 ist im wesentlichen der gleiche wie der Wärmetauscher 6, jedoch ist der hin- und herbewegliche Rostförderer 50, der ein Materialbett 51 in dem Wärmetauscher 10 trägt horizontal statt geneigt angeordnet Falls gewünscht, kann der Förderer 50 jedoch auch geneigt statt horizontal angeordnet werden. Der Förderer 50 weist einen Rahmen 52 und mehrere alternierende Reihen von festen Rostplatten 54 und bewegbaren Rostplatten 55 auf, die jeweils dort durch geeignete verschließbare Auslässe 69 auf einen geeigneten Förderer (nicht gezeigt) abgegeben werden.

Für die vorliegende Erfindung ist es von Bedeutung, daß die Wassermenge, die auf das Material in dem Wärmetauscher 8 gesprüht wird, ausreichend groß ist, um das Material in wesentlichem Maße abzukühlen, jedoch nicht so groß, daß man ein nasses Erzeugnis erhält, das am Auslaß 60 der Vorrichtung 5 abgegeben wird. Das aus dem Wärmetauscher 8 abgegebene Material sollte ausreichende Wärme haben, um das Material zu trocknen, wenn zusätzlich das Kühlgas durch das Material hindurchtritt Vorzugsweise ist ein Temperaturfühler 80 am Auslaß 60 angeordnet; die dort gemessene Temperatur wird zur Steuerung des Ventils 34 und zur Regelung der auf das heiße Material gesprühten Wassermenge verwendet

Aus der vorangegangenen Beschreibung erkennt man, daß der erfindungsgemäße Kühler den Vorteil aufweist, daß das gesamte durch das zu kühlende Material geblasene Gas zu dem Brennofen 1 als vorgewärmte Verbrennungsluft zurückgeführt wird, wodurch die Vorteile der bekannten Wärmetauscher der Rekuperativ-Bauart beibehalten werden. Beim erfmdungsgemäßen Kühler tritt jedoch auch fast kein Kühlgas in die Atmosphäre, so daß es nicht notwendig

iit, eine Staubfangeinrichiung mit hohem Wirkungsgrad vorzusehen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die in F i g. 1 gezeigte, wobei jedoch zusätzlich eine Ventileinrichtung 90 zwischen dem Wärmetauscher 8 und dem Wärmetauscher 10 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ersetzt die Ventileinrichtung 90 die Materialdichtung, die am Auslaß 37 durch die Trennwand 36 gebildet wird, und dient dazu sicherzustellen, daß kein Kühlgas im Kurzschluß durch den Wärmetauscher 8 zum Auslaß strömt.

Als zusätzliche Abwandlung kann ein Ventil 61 am Kühlmaterial-Auslaß 60 vorgesehen werden. Dadurch wird sichergestellt, daß an diesem Auslaß eine Materialdichtung gebildet wird, die verhindert, daß Kühlluft, die durch den dritten Wärmetauscher 10 hindurchtritt, im Kurzschluß durch den Auslaß 60 strömt ..—-4 _M:_nu« λ..-»i. >j~._ \i/^_„—A„..„_u_n— c »_:*« uiiu ι nci11 uui cn vjcii vT αϊ iiiciauacuci υ τι 111.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist ein Gebläse 95 vorgesehen, um aus der Umgebung Kühlgas in den Anfangsabschnitt des dritten Wärmetauschers 6 zu blasen. Eine Trennwand 96 ist in der Kammer 73 vorgesehen, um eine Kammer 97 zu bilden, um diese Umgebungskühlluft zu den ersten Reihen von Rostplatten 15 und 16 zu leiten und damit sicherzustellen, daß die Kühlluft durch das heißeste Material gedruckt wird. Damit wird erreicht, daß die Rostplatten 15 und 16 eine höhere Lebensdauer haben und daß das heiße Material besser von der Luft durchströmt wird. Die Kammer 97 weist einen mit einem Ventil versehenen Auslaß 98 zur Abgabe von Material auf, das durch die Rostplatten über der Kammer 97 fällt. Dieses Material kann zum Materialauslaß 60 gefördert werden.

Die Luftmenge und die Wassermenge, die zum Kühlen des Materials erforderlich sind, können am besten in einem Beispiel dargestellt werden. Eine Menge von 840 000 Liter pro Tag Zementklinker wird von einem Brennofen abgegeben und dem ersten Wärmetauscher 6 zugeführt und hat eine Temperatur von 1371°C. Das vom ersten Wärmetauscher 6 abgegebene Material hat eine TempJ/atur von 637°C. Den Sprühköpfen 30 wird Wasser in einer Menge von 110 l/min zugeführt und das von dem zweiten Wärmetauscher 8 abgegebene Material hat eine Temperatur von 138⁰C. Das Gebläse 67 liefert 344 m-Vmin bei 32°C und das Gebläse 68 liefert 162m³/min bei 32°C. Die Durchschnittstemperatur in der Kammer 70 ist 93° C und das Material wird aus dem Kühler 5 bei ungefähr 66⁰C abgegeben. Aus der Dampfabführung 50 strömen ungefähr 184 mVmin. Die zum Brennofen 1 als vorgewärmte Verbrennungsluft zurückgeführte Luft hat ungefähr 871°C.

Die Vorrichtung kann noch dahingehend abgewandelt werden, daß ein Boden zwischen die Gaswärmetauscher 6 und 10 eingefügt wird und daß das Gas von dem Wärmetauscher 10 durch Gebläse geleitet wird, bevor es einer Windkammer unter dem Förderer 12 zugeführt wird. Wenn gewünscht, kann ein Laufsteg unter den Förderern 12 und 50 vorgesehen werden, um die Wartung zu erleichtern. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es erwünscht sein, dem Wärmetauscher 8 Kühlluft zuzuführen, aber diese Luftmenge sollte so gering sein, daß keine größeren oiäübniengen mitgenommen werden. Das Hindurchleiten von Luft durch das Material im Wärmetauscher 8 kann erfolgen, wenn eine geringe Menge von Kühlluft unterhalb des Wärmetauschers 8 zugegeben wird, um sicherzustellen, daß die Einrichtung, die das Material durch den Auslaß 37 fördert, nicht dadurch beschädigt wird, daß sie ständig dem heißen Material ausgesetzt ist. Die Vorrichtung kann auch dahingend abgewandelt werden, daß sich der Wärmetauscher 10 von dem Wärmetauscher 8 in einer Linie mit dem Wärmetauscher 6 erstreckt, statt unter dem Wärmetauscher 6 in der in der Zeichnung dargestellten Doppeldeckbauweise angeordnet zu werden. Diese Anordnung kann verwendet werden, wo die Deckhöhe die Doppeldeckbauweise nicht ermöglicht

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß durch die aufeinanderfolgende Behandlung des Materials in verschiedenen, voneinander getrennten Wärmetauschern eine Abgabe von Kühlgas an die Atmosphäre vermieden wird und dadurch Staubfangeinrichtungen entbehrlich sind. Auch wird bei der Erfindung vermieden, daß wesentliche Dampfrrsngen in den Drehrohrofen gelangen. Dadurch ist die Erfindung für die verschiedensten zu kühlenden Materialien geeignet und nicht nur auf die Kühlung von Zementklinkern beschränkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material, wobei als Kühlmittel ein Gas und eine Flüssigkeit verwendet werden und wobei in einem ersten Verfahrensschritt durch das zu kühlende Material Kühlgas geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in weiteren Verfahrensschritten das zu kühlende Material durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit weiter gekühlt wird, während der Durchtritt von Kühlgas durch das Material im wesentlichen verhindert wird, und daß anschließend durch das Material wiederum Kühlgas geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas, das durch das Material hindurchtritt, bevor das Material weiter durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wird, zuerst durch das Material hindurchtritt, das bereits durch direkt? Berührung mit der Flüssigkeit gek.ühlt wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch einen Brecher geleitet wird, bevor es weiter durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf das Material gesprüht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der auf das Material J0 gesprühten i'Iüssigkeit so gesteuert wird, daß das Material nach der d-rekten Berührung mit der Flüssigkeit eine ausreichende Wärme behält, um unter Mitwirkung der anseb'^ßend durch das Material geleiteten Kühlluft zu trocknen. «

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Verfahrensschritt auch Kühlgas aus der Umgebung zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangeherden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu ίο kühlende Material aus einem Brennofen abgegeben wird, daß im wesentlichen die gesamte erwärmtt Gasmenge zu dem Brennofen als vorgewärmtes Gas zurückgeführt wird und daß der Dampf, der bei der direkten Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit entsteht, abgeblasen wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens w nach Anspruch 1, mit einem ersten Wärmetauscher, der eine Fördereinrichtung zur Aufnahme des zu kühlenden Materials und zum Vorwärtsbewegen des Materials durch den Wärmetauscher aufweist, einer Leitung zur Zuführung des zu kühlenden Materials « Iu dem ersten Wärmetauscher, ferner einem zweiten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Wärmetauscher steht und Material von dem ersten Wärmetauscher aufnimmt, einem dritten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit ⁶⁽? dem zweiten Wärmetauscher steht und Material von dem zweiten Wärmetauscher aufnimmt und der eine Fördereinrichtung aufweist, die das zu kühlende Material durch den Wärmetauscher bewegt; einer Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem dritten Wärmetauscher und einer Einrichtung zum Leiten des erhitzten Gases zu einem Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (8) ein Flüssigkeitswärmetauscher mit einer Einrichtung (30, 32, 34) zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit zu dem zu kühlenden Material ist, daß die Einrichtung (62, 67, 68) zur Zufuhr von Kühlgas zu dem dritten Wärmetauscher (10) und der erste und dritte Wärmetauscher (6, 10) so angeordnet sind, daß das Kühlgas nacheinander durch das Material in dem dritten (10) und dem ersten Wärmetauscher (6) hindurchtritt, wobei das Kühlgas zuerst durch das kühlste Material und schließlich durch das heißeste Material hindurchtritt und durch das Material erhitzt wird, daß ein Brecher (20) zwischen zwei Wärmetauschern angeordnet ist und daß eine Einrichtung (24, 36) vorgesehen ist, die weitestgehend verhindert, daß Kühlgas durch das Material hindurchtritt, wenn sich das Material in dem zweiten Wärmetauscher (8) befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (40, 42) zum Abführen des durch die direkte Berührung der Kühlflüssigkeit mit dem zu kühlenden Material entstandenen Dampfes aus dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (39) zum Abziehen von überschüssiger Kühlflüssigkeit aus dem zweiten Wärmetauscher (8) vorgesehen ist

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34) vorgesehen ist, welche dis Kühlflüssigkeitsmenge, die dem zweiten Wärmetauscher (8) zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem dritten Wärmetauscher (10) abgegebenen Materials steuert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30, 32, 34) zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem zweiten Wärmetauscher (8) eine Sprüheinrichtung (30) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (95) vorgesehen ist zur Zufuhr von Umgebungsluft zu dem ersten Wärmetauscher (6).