DE2412695C3

DE2412695C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von heißem Schüttgut

Info

Publication number: DE2412695C3
Application number: DE19742412695
Authority: DE
Inventors: Horst 5210 Troisdorf Herchenbach
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1974-03-16
Filing date: 1974-03-16
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2412695A1; DE2412695B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von heißem Gut wie Zementklinker in einer Gutschüttung, in die Kühlluft und Kühlflüssigkeit im Auftreffbereich des heißen Gutes auf die Schüttung zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Kühlverfahrens.

Beim Herstellen von Zement oder dergleichen werden die Grundmineralien in einer Erhitzungseinrichtung, zum Beispiel einem Drehrohrofen erhitzt und gesintert. Nach Verlassen des Drehofens wird der Klinker in einem Kühlaggregat, das zum Beispiel als Schubrost-, Wanderrost- oder Schachtkühler ausgebildet ist, mit Luft und einer Kühlflüssigkeit im Gegenstrom oder Querstrom abgekühlt. Derartige Verfahren sind zum Beispiel aus der DE-PS 4 80 525 bekannt.

So lange die Kühleinrich'ung gleichmäßig mit heißem Gut bedeckt ist, wird mit geringstem Luftbedarf eine gleichmäßige und weitgehende Abkühlung des Gutes und dementsprechende Erwärmung der als Sekundärluft zur Feuerung wiederverwendeten Kühlluft erreicht. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei hohen Durchsatzleistungen und mit größeren Breiten des Kühlaggregates. Da das Heißgut vom Drehofen auf einen eng begrenzten Raum ausgetragen wird, muß es von der Aufprallstelle gleichmäßig auf die um ein Vielfaches breitere Fläche des Kühlaggregates verteilt

werden.

Die Verteilung des ausfallenden Hsißgutes erfolgte in der Regel durch feste oder bewegliche mechanische Einrichtungen ohne oder mit Lufteinblasung. Der Nachteil rein mechanischer Ausbreiteinrichtungen besteht darin, daß beim Fehlen gleichzeitiger Kühlung während der Verteilung ein zu hoher Verschleiß und Ansatzbildung auftreten kann. Bei vorgeschlagenen Lufteinblasungsvorrichtungen wird zwar das Heißgut

ίο gleichzeitig gekühlt, jedoch ist eine Bewegung des Gutes nur mit relativ hohen Luftmengen zu erreichen, die wiederum nur geringfügig aufgewärmt werden, was bei der Weiterverwendung als Verbrennungsluft eine negative Rolle spielt

Aus. der DE-AS 19 26 486 ist ein Wanderrost zum Kühlen von gebranntem oder gesintertem Gut bekannt, der im Guteintragsbereich von einer vorderen ortsfesten Stirnwand begrenzt wird, in welche öffnungen zur gleichzeitigen Zuführung von Kühlluft und Kühlflüssigkeit seitlich in die Gutschüttung vorgesehen wird. Hierdurch soll eine Querstromkühlung eingeleitet werden. Es besteht jedoch die Gefahr, daß infolge der zwischen Stirnwand und Wanderrost sich ausbildenden starken Gutanhäufung eine Querstromkühlung nur unvollständig einsetzen kann, so daß es in diesem Bereich zu Kleb- und Anbackerscheinungen kommt, wodurch daj gewünschte Verteilen des Schüttgutes und die Vergleichmäßigung des Kühlgutes über die ganze Breite des Rostes beeinträchtigen wird.

Aus der DE-AS 10 22 958 ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Zementklinker mit einem Wanderrost bekannt, dem Kühlluft mit so hoher Pressung in das Kühlgut eingedrückt werden soll, daß es aufgelockert, umgewälzt und verteilt werden soll. Daneben soll das Gutbett mittels zusätzlicher Umwälzvorrichtungen, die über die Länge des Wanderrostes verteilt sind, bewegt werden. Durch die Umwälzvorrichtungen soll von oben Kühlluft, Kühlgas oder Kühlwasser auf den Klinker geblasen oder gespritzt werden. In Ergänzung hierzu sollen gemäß der US-PS 30 79 701 die Kühlmedien zusätzlich von oben in das Klinkerbett eingeblasen oder eingespritzt werden können. Trotz dieser Maßnahmen kommt es gerade im Guteintragsbereich des Wanderrostes zu erheblichen Gutanhäufungen infolge von Kleb- und Anbackerscheinungen, was das gewünschte Auseinanderfließen des Schüttkegels verhindert. Deshalb sind im Gutauftreffbereich in der vorderen Stirnwand des Wanderrostgehäuses öffnungen für Stocherlanzen angeordnet, mit denen die Ansatzbildung in aufwendiger Weise beseitigt werden muß.

Bei diesem Stand der Technik ergibt sich für die Erfindung die Aufgabe, die Kühlung von heißem Schüttgut bei gleichzeitiger Verteilung, Auflockerung und Ausbreitung desselben zu intensivieren, wirtschaftlieh durchzuführen und Anbackungen und Verklebungen innerhalb der Gutschüttung und auf dem Kühlrost zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kühlluft und die Kühlflüssigkeit wie an sich bekannt, getrennt der Schüttung zugeführt werden, wobei die Kühlflüssigkeit mit hohem Druck im Gutauftreffbereich an einer oder mehreren Stellen von unten und schräg zur Senkrechten in die Schüttung eingeführt wird.

Durch die zusammenwirkenden Verfahrensmaßnahmen werden in vorteilhafter Weise eine optimale Abkühlung und Auflockerung des schwer zu fördernden Gutes erreicht. Die mit hohem Druck von unten tief in

das heiße Gut eingestrahlte Flüssigkeit und die plötzliche Umsetzung der Flüssigkeit in die gasförmige Phase führt zum Anheben und Auflockern der Schüttung mit seitlich ausweichender Bewegung der Gistteile. Es kommt zur Aufbrechung und zur Zerteilung von verklebten Korngranulaten und zum ausbreitenden Abfließen des in Bewegung geratenen Heißgutes und die weitere Abkühlung durch die eingeblasene Luft oder durch die flüssigen Kühlmittel wird nachteilig begünstigt. Infolge der schockartigen Abkühlung des heißen Gutes wird ein Zusammenziehen und Aufreißen verklebter Gutgranulate gerade dort erzielt, wo das Gut am heißesten ist und am leichtesten Verklebungen durch noch plastische Gutkörnungen auftreten können.

Es ist zwar aus der DE-PS 4 82 356 ein Verfahren zur Klinkerkühlung mit einem Kühlschacht bekannt, in den Kühlluft und Kühlwasser getrennt oder gemeinsam zugeführt werden, wobei diese Kühlmedien entweder im Querstrom durch die Gutschüttung im mittleren Schachtbereich geführt werden oder Kühlwasser allein im unteren Schachtbereich direkt auf das Schüttgut fließt Gemäß dieser Druckschrift wird anders als beim erfindungsgemäßen Verfahren die Kühlflüssigkeit nicht mit hohem Druck und nicht im Gutauftreffbereich und auch nicht von unten in den Kühlschacht eingeführt.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Zufuhrdruck der Flüssigkeit mindestens 100 atü beträgt. Eine unter so hohem Druck stehende Flüssigkeit dringt in dünnem Stahl lanzenartig in die iioch zum Teil aus plastischen Anteilen besteherde Aufschüttung des Heißgutes, ohne daß eine Verklebung mit dem Werkzeug möglich ist, weil an der Berührungsstelle des Flüssigkeits: trahls sofort partiell eine Abkühlung eintritt. Außerdem ist der Strahl so energieintensiv, daß die abgekühlte Schale der Heißgutteile durchschnitten, der weißglühende Kern erreicht und ein explosionsartiger Verdampfungseffekt mit Zerkleinerungs- und Förderwirkung ausgelöst wird. Die schlagartig anfallende Kühlmitteldampfmenge hebt und schiebt die Schüttungsteile und läßt neues Heißgut zum Kühlmittelstrahl rutschen, während die abgekühlten Teile nach außen zur Seite abgleiten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Kühlflüssigkeit Wasser eingedüst wird. Dieses Medium eignet sich in besonderer Weise zum Kühlen und Zerteilen des heißen Schüttgutes, da es fast immer in Industrieeinrichtungen zur Verfugung steht und den Vorteil hat, daß die eventuell bei Kühlflüssigkeiten zu erwartende Korrosion auf ein Minimum reduziert wird. Außerdem stehen Hochdruckerzeuger und Förderorgane für dieses Medium fast überall serienmäßig zur Verfügung und der Chemismus der Kühlflüssigkeitszerlegung liegt für Wasser im Rahmen der in Brennanlagen ohne Schwierigkeiten beherrschbaren Technik. Eine in manchen Brennverfahren erwünschte Dampfzugabe wird dabei im Nebeneffekt durch die Kühlflüssigkeitsverdampfung gewonnen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlflüssigkeitseinspritzung in ihrer Wirkungsrichtung und H. - ingsdauer veränderbar ist. Die Förderwirkung zur Verteilung des heißen Gutes wird dadurch unterstützt, daß der Flüssigkeitsstrahl in Richtung der beabsichtigten Schüttgutverschiebung geneigt ist Auf diese Weise kann das sonst mechanisch nicht behandelbare Heißgut wirksam in der gewünschten Richtung bewegt und verschoben und auch auf sehr breite Kühlflächen hin gleichmäßig auseebreitet werden. Durch intermittierend einschließende Flüssigkeitsstrahlen wird der Schiebe- und Ausbreitungseffekt noch verbessert, weil sich dem neu aufschießenden Strahl neue Angriffsflächen des rutschenden Gutes darbieten. Außerdem bringt die diskontinuierliche Flüssigkeitseinspritzung eine erhebliche Reduzierung des Flüssigkeitsverbrauches, ohne den Bewegungs- und Kühleffekt in gleichem Maße zu reduzieren. Bei richtiger Dosierung wird die Optimierung des Kühl-, Bewegungs- und Ausbreitungsprozesses

ίο erreicht u,id zum gesamten Luftumsatz abstimmbar so klein gehalten, daß die Wärmerekuperation nicht beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, gekennzeichnet durch ein Kühlaggregat, zum Beispiel einen Schubrost-, Wanderrost- oder Schachtkühler, das im Auftreffbereich des Heißgutes unterhalb der Auf tref ff lache der Heißgutschüttung schräg zur Senkrechten gerichtete Austrittselemente für eine Kühlflüssigkeit aufweist. Aus dieser Anordnung der Austrittselemente ergibt sich eine verfahrensmäßig vorgesehene wirkungsvolle Einwirkungsmöglichkeit in mechanischer und thermischer Hinsicht auf das Schüttgut, indem zuerst eine Auflockerung von innen, von unten her durch den unter Hochdruck stehenden messerscharf wirkenden Flüssigkeitsstrahl bewirkt wird und zugleich den Wärmeentzug durch Verdampfung der Flüssigkeit einsetzt.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Austrittselemente iür die Kühlflüssigkeit verstellbar sind. Der Heißgutaustrag aus dem Drehofen ist relativ gleichmäßig immer auf einen relativ eng begrenzten Auftreffbereich beschränkt, von dem das Gut auf eine mehrfach breitere Fläche durch gerichtete Flüssigkeitsstrahlwirkung verteilt wird. Die Verstellbarkeit hat den Vorzug, daß die Anordnung und Richtung des Flüssigkeitsstrahls dem jeweiligen Bedarfsfall angepaßt fixierbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Austrittselemente in der Auftrefffläche bündig angeordnet sind. Hierdurch wird verhindert, daß die Düsen bei schiebenden Bewegungen des Schüttgutes über die Rostfläche in der die Düsen angeordnet sind, durch Reibkräfte zerstört werden können.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im nachstehenden Text beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen treppenförmigen Stufenrost im Senkrechtschnitt,

F i g. 2 ein Detail an der Auftreffstelle,

F i g. 3 einen Schachtkühler mit kegelstumpfförmigem Stufenrost.

Gemäß F i g. 1 und 3 ist unterhalb des Auslaufkopfes 1 eines Drehrohrofens 2 ein ortsfestes, mit feuerfester Ausmauerung versehenes Kühlergehäuse 3 vorgesehen, welches mit dem Auslaufkopf 1 durch einen Abwurfschacht 4 in räumlicher Verbindung steht Nach Fi g. 1 ist ein Kühlergehäuse mit einem Treppenrost 5 als Kühlaggregat versehen, dessen Rostplatten 6 quer durch das ganze Kühlergehäuse hindurchgehen. Die Rostplatten sind ortsfest oder beweglich und zum Luftdurchtritt teilweise perforiert. Sie werden von unten her irit Kühlluft beblasen. Zu diesem Zweck sind Lüfter 7 und 8, die jeweils zonenweise für Kühlluftzuführung

z. B. in den Zonen 7a und 8a sorgen, vorgesehen. Die von unten bei Ta durch den Treppenrost eing£blasene Kühlluft wird, wie durch den Pfeil 10 angedeutet, direkt als Sauerstoffträger im Brennprozeß v/iederverwendet

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oder sie kehrt mittelbar in den Kreislauf zurück, soweit sie aus der Zone 8a eingeblasen wird. Das im Drehofen 2 gebrannte Heißgut 9, z. B. Klinker, stürzt am Auslaufkopf 1 des Drehofens 2 in das Kühlergelläuse 3 und wird in dem Kühlaggregat 5 einer intensiven Abkühlung bis auf Lagertemperatur unterzogen.

Um den Kühlvorgang möglichst optimal zu führen, muß der Klinker vom eng begrenzten Auftreffbereich 12 sogleich gleichmäßig auf die mehrfach größere Breite des Rostkühlers verteilt werden. Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist im Auftreffbereich 12 unterhalb der Rostplatten eine Hochdruckflüssigkeitszuführung 13, in die Austrittselemente 14 und 15 mit Düsen eingeleitet. Unter hohem Druck wird aus den Düsen der Austrittselemente 14 und 15 ein Flüssigkeitsstrahl 14' und 15' in das heiße Schüttgut gepreßt In Fig.2 ist beispielhaft dargestellt, daß neben dem Austrittselement 14 weitere Austrittselemente 16 und 17 mit nach außen in Ausbreitungsrichtung schräg gerichteter Wirkung vorgesehen sind, wodurch die mechanische Einwirkung des Flüssigkeitsstrahls erhöht wird. Die Austrittselemente sind einreihig, mehrreihig oder kreisförmig angeordnet Zum Schutz gegen Verschleiß sind sie in der Rostplattenebene bündig oder leicht versenkt eingebaut Durch Verwendung einer unter hohem Druck von mindestens 100 atü stehenden Flüssigkeit, z. B. Wasser und intermittierendem Einschießen derselben, wird der Ausbreitungs- und Kühleffekt des Flüssigkeitsstrahls optimiert. Zu diesem Zweck sind in der Zeichnung nicht dargestellte, handelsübliche Druckerzeugungseinrichtungen, mit denen bis zu 300 atü Druck bereitgestellt werden kann, und Regler an geschützter Stelle vorgesehen.

Der Hochdruckflüssigkeitsstrahl hebt und verschiebt kraft seiner hohen kinetischen Energie die Schüttungsteile, wodurch das Gut aufgelockert, seitlich bewegt, umgewälzt und verschoben wird. Gleichzeitig werden schlagartig durch den Kontakt der Kühlflüssigkeit mit dem teils glühenden Heißgut große Mengen hochtemperierten Wasserdampfes gebildet, die da^c Schüttgut thermisch abkühlen, aber vor allem weiter auseinander treiben und auflockern und somit ein verstärktes Abschieben und Ausbreiten des Schüi.Vegels zur Seite hin bewirken. Dadurch wiederum kommen neue heißere Teile in den Bereich des Kühlmittelstrahls, wodurch die Kühlwirkung intensiviert wird. Es ergibt sich also ein Zusammenwirken der kinetischen Energie des Hochdruckflüssigkeitsstrahls mit der durch Verdampfung umgesetzten thermischen Energie derart, daß beide bei gleichzeitiger Reduzierung der Schüttguttemperatur bis unter den plastischen Bereich, wodurch das Fließverhalten des Klinkers verbessert wird, vornehmlich mechanische Arbeit leisten, die auf andere Weise nicht so effektiv realisiert werden könnte.

ίο Bei dem Beispiel nach Fig.3 fällt das heiße Klinkermaterial 9 in einen Schachtkühler mit einem kegelförmig angeordneten Treppenrost 18. Hier sind Kühlluftzuführungen bei 20 und 21 in die Räume unter dem Treppenrost und seitliche Einführungen unterhalt) des Schachtraumes bei 22 und 23 vorgesehen. Der zur Optimierung des Abkühlvorganges von ca. 1400° C auf Lagertemperatur bis 60° C notwendigen allseitigen Ausbreitung des Heißgutes entsprechend werden Austrittselemente 14 und 24 bis 27 für die Hochdruckflüssigkeit im Auf treffbereich im oberen Teil des Kegels, wie skizziert, angeordnet, und so geneigt, daß, wie bei 24 bis 27 gezeigt, eine seitliche, genauer eine radiale Ausbreitung bei kreisförmigen Schachtkühlern bewirkt wird. Die Anordnung erfolgt in einem Kranz 24, 25 um das mittlere Austrittselement 14, es kann aber auch vorgesehen sein, das mittlere Austrittselement 14 entfallen zu lassen und nur einen Kranz oder entsprechend 26 und 27 einen doppelten Kranz von Austrittselementen vorzusehen. Die Flüssigkeitskühlung kann im Wechsel kontinuierlich und intermittierend arbeiten, aber auch mit gutem Effekt und sparsamen Flüssigkeitsverbrauch nur intermittierend mit geeigneten Elementen gesteuert betrieben werden.
Die bei der Flüssigkeitskühlung nach dem vorgeschlagwnen Verfahren anfallende Dampfmenge liegt unter 3% der von der Erhitzungseinrichtung im Kühlaggregat entnommenen Verbrennungsluftmenge, so daß eine negative Beeinflussung der Wärmerekuperation nicht zu befürchten ist. Durch die nach dem Verfahren erzielte bessere Gutverteilung im Kühlaggregat wird aber auch dort bei der Luftkühlung im Rost oder Schachtkühler ein besserer Wärmeübergang vom Heißgut zur Kühlluft erreicht und der Wirkungsgrad der Kühleinrichtung erheblich verbessert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von heißem Gut, wie Zementklinker in einer Gutschüttung, in die Kühlluft und Kühlflüssigkeit im Austreffbereich des heißen Gutes auf die Schüttung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft und die Kühlflüssigkeit wie an sich bekannt der Schüttung getrennt zugeführt werden, wobei die Kühlflüssigkeit mit hohem Druck im Gutauftreffbereich an einer oder mehreren Stellen von unten und schräg zur Senkrechten in die Schüttung eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrdruck der Flüssigkeit mindestens 100 atü beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit Wasser eingedüst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitseinspritzung in ihrer Wirkungsrichtung und Wirkungsdauer veränderbar ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Kühlaggregat (5) zum Beispiel einen Schubrost, Wanderrost oder Schachtkühler, das im Auftreffbereich (12) des Heißgutes unterhalb der Auftrefffläche der Heißgutschüttung schräg zur Senkrechten gerichtete Austrittselemente (14, 15) für eine Kühlflüssigkeit aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittselemente (14, 15, 16, 17) für Kühlflüssigkeit verstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittselemente (14, 15, 16,17) in der Auftrefffläche bündig angeordnet sind.