DE2430145A1

DE2430145A1 - Verfahren und vorrichtung zum abkuehlen und entstauben eines heissen koernigen materials

Info

Publication number: DE2430145A1
Application number: DE2430145A
Authority: DE
Inventors: Franklin H Welter
Original assignee: Great Lakes Carbon Corp
Current assignee: SGL Carbon Corp
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CA1025766A; JPS5716154B2; JPS5611986A; NO140066B; GB1454328A; BR7405136A; FR2235183B1; DE2430145B2; US3896556A; IT1016148B; NO140066C; NO742119L; FR2235183A1

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ΙΛΟ. W. BWVb · I>it. RER. NAT. K. HOFFMANN

D-BOOO MÜNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087-89 ■ TELEX 05-29619 (PATHE)

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25 548 (K/cm)
Case 374 788

GREAT LAKES CARBON CORPORATION New York, N.Y., V.St.A.

"Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen und Entstauben eines heißen körnigen Materials"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen e^ines heißen körnigen Materials durch Einleiten des Materials in die Eingangszone eines leicht geneigten, sich kontinuierlich drehenden, zylindrischen Drehkühlers von beträchtlicher Länge und Querschnitt, Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit auf das Material am Beginn der Eingangszone des Drehkühlers unter wesentlicher Abkühlung des Materials und weiterer Abkühlung des angefeuchteten körnigen Materials durch kontinuierliches Weiterleiten in einen auf den Beginn der Eingangszone folgenden Bereich des Kühlers, wobei dieser Bereich eine genügende Länge aufweist, um eine weitere wesentliche Abkühlung des Materials zu bewirken, die Temperatur des körnigen Materials in der auf den Beginn des Eingangsbereiches folgenden Zone jedoch noch genügend hoch ist, um den Feuchtigkeitsgehalt wesentlich zu vermindern und weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus einem leicht geneigten Zylinder beträchtlicher Länge und Querschnittsfläche, sowie Mitteln

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zur Beaufschlagung des körnigen Materials mit der Wirkung vielfacher Flüssigkeitsstrahlen auf das Material in verschiedenen Bereichen des Kühlers.

■Zweck der Erfindung ist eine gesteuerte Kühlung und gegegebenfalls gleichzeitige Entstaubung eines heißen körnigen Materials, insbesondere eines heißen körnigen Kohlematerials, das einen hohen Feinanteil enthält und das vor einer weiteren Verarbeitung und Verwendung und/oder einem Weitertransport gekühlt und vorzugsweise auch entstaubt werden muß. Die Erfindung betrifft insbesondere die Kühlung und Entstaubung von calciniertem "Nachverkoker"~Petrolkoks, d.h. Petrolkoks, der in einem Nachverkoker erzeugt und anschließend calciniert wurde.

Nach einem bekannten Verfahren zur Erzeugung von calcinier" tem "Nachverkoker"-Petrolkoks wird der Rohpetrolkoks vom Nachverkoker durch einen leicht geneigten Drehrohrofen geleitet (typische Abmessungen wären ein Durchmesser von 3,05 m [10 ft.] und eine Länge von 55 m [180 ft.]), worin der Rohpetrolkoks auf eine Temperatur von 1093 bis 1427⁰C (2000 bis 260O⁰F) erwärmt wird. Diese Temperaturen bewirken eine Änderung im Gehalt an flüchtigen Anteilen (VM) des Kokses von einem typischen Anfangsgehalt von 10 bis 20 Prozent zu einem Endgehalt unterhalb 1 Prozent.

Üblicherweise wird der Rohpetrolkoks unter' Verwendung eines Hochdruckwasserstrahls aus dem Nachverkoker entfernt." Die Wirkung dieser Wasserstrahlen erzeugt jedoch eine gewisse Menge Koksgrus. Darüber hinaus wird der Koks während seiner Durchführung durch den langen Drehrohrofen weiter abgerieben, nicht allein infolge der zurückzulegenden Strecke und der Drehung des Ofens, sondern auch durch die typische Verwendung von "Hebern" mittlerer Höhe innerhalb des Ofens, unter deren Wirkung die Kokskörnchen während ihrer Wanderung durch den Ofen und ihrer Erwärmung einer

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Hebe- und Fallbewegung unterzogen werden. Diese Reibung des Kokses im Ofen erzeugt ebenfalls eine gewisse Menge Koksgrus und Koksstaub.

Ein weiterer Anteil- Grus und Staub wird im Koksdrehkühler erzeugt, in welchem der calcinierte Koks einer ähnlichen mechanischen Einwirkung unterzogen wird, wie im Drehofen, und ebenso durch die Einwirkung bedeutender Wassermengen, welche zum Teil eine thermische Korngrößenverkleinerung infolge der Temperaturunterschiede zwischen dem Wasser und dem Koks bewirken (welcher, bei seinem Eintritt in den Kühler die höchste oder nahezu die höchste Temperatur aufweist, bis zu der er im Ofen erhitzt worden ist).

Der Anfall einer gewissen Menge von Koksgrus und Staub stellt daher einen notwendigen Nachteil bei der Erzeugung des erwünschten calcinierten Koksproduktes dar, wie auch oftmals bei der Erzeugung körnigen Materials anderer Art.

Im Sinne der gewählten Terminologie definiert der Ausdruck "Grus" Teilchen, die kleiner sind,als dies normalerweise von dem Verwende.,' oder Erwerber des Kokses oder eines anderen körnigen Materials erwünscht ist, und "Staub" bezieht sich auf Teilchen, die so klein sind, daß ihre Gegenwart beispielsweise durch einfaches Fallenlassen einer Handvoll Koks oder eines andersgearteten körnigen Materials aus einer Höhe von ca. 60 cm auf eine Oberfläche und darauf erfolgendes Beobachten einer "Wolke" von Staub oder durch Teilchen nachgewiesen werden kann, die sich von der Hauptmenge des auf der Oberfläche vorhandenen Materials abtrennen.

Ein solcher "Grus" ist regelmäßig von geringerem wirtschaftlichem Nutzen, verglichen mit dem Rest des calcinierten Kokses oder des anderen körnigen Produktes; der "Staub" hat nicht nur diesen Nachteil, sondern bewirkt darüber hinaus eine Luftverschmutzung, nicht allein an dem Platz der Her-

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stellung des calcinierten Kokses (oder des anderen körnigen Materials), sondern auch an jedem endgültigen Bestimmungsort oder Schiffsüberführungsort.

Es sind zahlreiche Drehkühler oder Drehwärmetauscher bekannt, die so entworfen sind, daß das zu kühlende Material in der Art von Brausestrahlen durch die Kühlgase geleitet wird, um die Wirksamkeit des Verfahrens zu erhöhen. In Kühlern dieser Art wird das zu kühlende Material in Form einer vertikalen Decke oder eines Vorhangs nxedergegossen und ein axialer Gasstrom parallel zu beiden Seiten des Material-"Vorhangs" durch den Kühler geleitet. In solchen Kühlern kommt lediglich ein Teil der Gesamtoberfläche des Materials jeweils in direkten Kontakt mit dem Gas, die wärmeaustauschende Oberfläche der Körnchen, die den anderen Körnchen benachbart liegt, aus denen der Vorhang gebildet ist, bleibt völlig unberührt von einem direkten Wärmeaustausch.

In der US-PS 1 321 332 ist insbesondere ein Trockner oder Kühler gezeigt, bei dem das körnige Material, während es durch den Kühler läuft, von einer Vielzahl von langgestreckten Kühlbereichen gehoben und gewendet wird, jeder dieser Bereiche besitzt eine anwachsende Zahl von Rippen, die somit das durch den Kühler laufende Material einem ansteigenden Anteil von einer Bewegung im freien Fall unterziehen.

In der US-PS 3 026 627 wird der Umstand erwähnt, daß - wenn das zu kühlende Material einen beachtlichen Feingutanteil mit sich führt und wenn eine merkliche Gasströmung durch den mittleren Bereich der zylinderförmigen Kühleinrichtung fließt - große Mengen des feinen Materials vom Gasstrom aufgenommen und aus dem Kühler ausgetragen werden, und daß diese Feinanteile durch geeignete Mittel, wie Zyklonabscheidern und ähnliches, wieder aus dem Gasstrom entfernt werden müssen. In der Patentschrift wird weiterhin festgestellt,

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daß diese Abscheider zwar einen großen Teil abtrennen, daß jedoch nach wie vor ein kleiner Anteil im Gasstrom verbleibt und daß dieser Rest (der im wesentlichen aus Staub bestehen kann), in der Regel in der Nachbarschaft der Stelle verteilt wird, an welcher die Einrichtung arbeitet, was sowohl eine Belästigung, als auch einen Verlust des zu behandelnden Materials darstellt.

Mit der Einrichtung nach diesem älteren Patent wird versucht, diesem speziellen Problem Herr zu werden (wie auch noch anderen) und man bewirkt dies durch Verwendung einer An- · zahl von quergerichteten ringförmigen Platten im Kühler, wobei diese Platten versetzte Durchlässe oder öffnungen aufweisen, die das Material zwingen, den Kühler auf einem verlängerten Weg zu durchqueren, ohne über die inneren Kanten einer der ringförmigen Platten zu gelangen. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß das durch den Kühler strömende Gas nur einen relativ geringen Feinstoffanteil aufnimmt, weil das zu kühlende körnige Material praktisch keine freifallende Bewegung ausführt.

Erfindungsgemäß wird das angesprochene Problem so gelöst, daß das in der Eingangszone angefeuchtete und in einer darauf folgenden Zone nahezu .wieder getrocknete, bereits wesentlich abgekühlte Material in einer anschließenden, in Abteilungen aufgeteilten.Schuttzone noch weiter abgekühlt wird, indem es solcher Art mechanisch gehoben und gewendet wird, daß die einzelnen Körnchen eine beträchtliche Strecke im freien Fall zurücklegen und endlich das wesentlich abgekühlte Material aus dem Drehkühler ausgetragen wird, wobei gegebenenfalls in einer mittleren Zone, abhängig von der Anzeige wenigstens eines dort angebrachten Thermoelements zur Messung der Materialtemperatur eine bestimmte Wassermenge zugegeben wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine eingangs be-

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zeichnete Vorrichtung verwandt, bei der an wenigstens einer Stelle innerhalb des Kühlers ein Thermoelement zur Messung der Gutstemperatur vorgesehen ist, und wobei das Thermoelement operativ mit außenliegenden Mitteln zur Flüssigkeitsbelieferung verbunden ist, die in der Lage sind, abhängig von den Temperaturwechseln des Gutes im Kühler, geregelte Flüssigkeitsmengen zu den in verschiedenen Bereichen des Kühlers befindlichen Flüssigkeitsdüsen zu liefern.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen innerhalb des Zylinders gelegenen Eingangsbereich auf, in welchen die Körner keiner oder fast keiner freifällenden Bewegung unterzogen werden, sowie Mittel zur Beaufschlagung des körnigen Materials mit einem Entstaubungsmittel-Sprühnebel, der auf das Material gerichtet ist und einer auf den Eingangsbereich folgenden, in Abteilungen aufgeteilten Schüttzone, in welcher das körnige Material eine im wesentlichen freifallende Bewegung durch den Sprühnebel des Zerstäubungsmittels von der voraufgehenden Zone ausführt, so daß das körnige Material gründlich mit dem aufgesprühten Entstaubungsiuittel gemischt und im wesentlichen entstaubt wird, und außerhalb des geneigten Zylinders liegende Mittel zur Bereitstellung des Entstaubungsmittels.

Das Verfahren und die Vorrichtung werden nachfolgend hauptsächlich in Bezug auf calcinierten Koks als zu kühlendes "körniges Material" beschrieben. Der Koks wird ebenfalls entstaubt, wobei öl als Entstaubungsmittel verwandt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.

Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 die-schemätische Ansicht des Kühlers,

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Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Längsansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4 (die Fig. 4 und 5 sind jedoch ohne Röhren- und Düsenarmaturen dargestellt, die nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 10 gezeigt sind) ,

Fig. 6 eine vergrößerte Längs ansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 1.,

Fig. 7, Querschnitte von alternativen, weniger und 9 bevorzugten Kühlerkonstruktionen, die anstelle der in Fig. 2 oder 3 gezeigten angewandt werden können,

Fig. 9 die schematische Röhrenanordnung zur Lieferung des Entstaubungsmittels oder Öls in das Innere des Kühlers,

Fig. 10 einen vergrößerten Längschnitt eines Teils des in Abteilungen aufgeteilten Bereichs 31 der Fig. 3, und ebenso dessen Anordnung zu dem speziellen Rohrverteiler der Fig. 4 durch Abbildung einer der Leitungen und Düsen, welche von diesem abgehen, um Öl oder

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Entstaubungs- oder Oberzugsmittel in das Innere einer der sechs Abteilungen des Bereiches 11 zu sprühen,

Fig. 11 schematische Ansichten des Kühlers nach und 12 Fig. 1, jedoch unter Weglassung verschiedener Merkmale und Ersetzung einiger Komponenten des Kühlers nach Fig. 1 durch andere konstruktive Maßnahmen (die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion kann ebenfalls anstelle der in Fig. 3 gezeigten angewandt werden und vice versa).

Der grundlegende Kühler mit seinen Antriebsmitteln ist bekannt und kein Teil der Erfindung. Der Kühler 1 ist in der Nähe und üblicherweise unterhalb eines Drehofens (nicht gezeigt) angebracht, in welchem Rohpetrolkoks von einem Nachverkoker auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird (z.B. 1038 bis 1427°C, entspricht 1900 bis 260O⁰F), um im wesentlichen alle flüchtigen Anteile oder flüchtiges Material auszubrennen und calcinierten Petrolkoks herzustellen.

In Fig. 1 betritt der heiße calcinierte Koks (typische Temperatur 1343⁰C, entspricht 245O°F) den Kühler am oberen Ende bei Y durch eine Rutsche vom darüberliegenden Ofen, und tritt aus dem Kühler am unteren Ende Z aus, wo er auf einen Förderer (normalerweise einen Bandförderer) fällt. Der Kühler ist von beträchtlicher Länge und Querschnittfläche, z.B. 24,4 m (80 ft.) lang und 2,44 m (8 ft.) im Durchmesser. Unmittelbar nach dem Eintritt in den Kühler wird der Koks bei A mit Wasser besprüht, wobei die angewandte Wassermenge üblicherweise zwischen 473 1 und 511 l/Tonne Koksmaterial liegt (125 bis 135 gallons/ton). In bekannten Kühlern hing die Kühlung des Kokses ausschließlich von diesem in der Eingangszone dem Koks zugegebenen Wasser ab, wobei diese Zone ungefähr 3.,O5 m (10 ft.) lang ist. Die weitere

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Kühlung wurde durch die Berührung mit dem Inneren des sich drehenden Kühlermantels 1 bewirkt, wenn der Koks durch langgestreckte L-förmige Ansätze oder Heber von mittlerer Höhe (in Fig. 2 mit 3 bezeichnet), die an den Mantel angefügt oder geschweißt waren, herumgeworfen wurde.

Die Abkühlung des Kokses wird von zwei Erfordernissen beherrscht: Erstens muß der Koks, wenn er bei Z austritt und auf den Förderer fällt, kühl genug sein, um ein Ankohlen oder Verbrennen des Förderbandmaterials zu vermeiden; und zweitens muß das Volumen des Kühlwassers auf einen Wert begrenzt werden, der einen Feuchtigkeitsgehalt im Endprodukt unterhalb von 0,5 Prozent ergibt. Die Schwierigkeit einer ausreichenden Kühlung ohne Anwendung eines übergroßen Wasservolumens war eine der Aufgaben, welche zu den verschiedenen, erfindungsgemäßen Lösungsvorschlägen führte.

Wie in Fig. ] zu sehen ist, ist der Durchmesser des Kühlers durch einen an den Mantel 1 angeschweißten Kühltank vergrößert. Der Tank ist seitlich durch je zwölf gleichmäßig um den Umfang verteilte Knotenbleche verstärkt, die mit 5 bezeichnet sind. Der Tank 4 hat eine Breite von 1,47 m (4Ί0") bei einem Durchmesser von 3,35 m (11¹O"). Wenn der Kühler sich dreht, taucht der untere Bereich von 4 ständig in ein in Wanne 6 befindliches Wasserbad ein. An die auf der unteren oder Abstromseite von 4 befindlichen Knotenbleche sind gleichmäßig verteilte 5,8 cm im Durchmesser messende "Schöpfer" angeschweißt (nicht gezeigt) , die sich mit Wasser füllen, wenn sie durch die Wanne 6 laufen und das Wasser auf dem oberen Teil des Mantels als zusätzliches Kühlmittel ausgießen.

Als ein Mittel zur zusätzlichen Kühlung wird außerdem ein Luftstrom, von der Außenseite durch vier 25,4 cm im Durchmesser messende Rohre (10"), die in Fig. 1 mit 8 bezeich-

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net sind) und die gleichmäßig um den Mantelumfang herum angeordnet sind und sich mit 90° Krümmung gegen das untere Ende Z des Kühlers öffnen, eingeleitet. Zum Absperren oder Einregulieren des eingeleiteten Luftvolumens sind verschiebbare Deckel (nicht gezeigt) vorgesehen. Vier Knotenbleche 9 sind als Versteifungen an jedes Rohr angeschweißt.

Die Entstaubungsbereiche der Vorrichtung bestehen aus Mitteln zur Erfüllung folgender Anforderungen: (1) Mittel zum Aufsprühen von öl auf den Koks; (2) Mittel zum Steigern der Schutt- oder Wurfbewegung der Koksteilchen durch die Drehung des Kühlers, um eine gleichmäßige Mischung des Öls und des Kokses sicherzustellen; und (3) Vorsehen einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen Koks, der mit einer zu hohen Temperatur in die Zone eintritt, in welcher das öl auf den Koks gesprüht wird.

Der Kühler hat Bereiche 10 und 11 (Fig·. "I) von beträchtlicher Länge, um den Koks zu entmischen (z.B. den Koks einer mechanischen Wirkung zu unterziehen, um den Staub von den Körnern zu trennen) und ihm eine Wurfbewegung aufzuzwingen und mit Oberflächenbereichen in Berührung zu bringen, die viele male größer sind als bei einem bekannten Kühler. Eine solche Staubtrennung und Aufwirbelung des Staubes und der kleineren Teilchen oder Feinstoffe zu einem Schwebezustand ist insbesondere in Sektion 11 wünschenswert, so daß der Staub und die Teilchen, (insbesondere der Staub) auf ideale Weise konditioniert oder in eine für das Sprühen günstige Lage gebracht werden.

Im Bereich 10, von dem ein Querschnitt in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Querfläche des Kühlers durch die Installierung von vier Platten 12 in vier Bereiche aufgeteilt. Die Platten 12 sind mit ihren äußeren Kanten, an längsgestreck-

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te L-förmige Laschen 3 geschraubt, die mit der inneren Oberfläche des Kühlermantels verschweißt sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt der innere Umfang des Kühlermantels ebenso andere langgestreckte Laschen oder Heber 3, welche Iceine Platten tragen. Die innen gelegenen Kanten der Platten 12 sind ebenfalls mit langgestreckten Laschen 3a verschraubt, die mit einer zentralen Röhre oder Nabe 13 verschweißt sind. Diese Nabe besteht aus einem 15,24 cm (6 in.) im Durchmesser messenden zylindrischen Rohr, das einerseits als Rotationsnabe des Kühlers dient und andererseits als Leitkanal für die stationäre Leitung 14, welche mit größerer Genauigkeit später in Verbindung mit den Fig. 4, 5 und 6 beschrieben wird. Jede Platte 12 ist mit drei 10,16 cm (4 in.) hohen Hebern 15 beidseitig ausgerüstet, die an den Platten angeschweißt sind. Es ist leicht einzusehen, daß die Kombination der Drehung des Mantels 1 mit den darin befindlichen Platten und die Hebewirkung, die von den Hebern 3 an dem Mantel und von den Platten 12 und den daran befestigten Hebern ausgeht, den durch diesen Bereich gelangenden Teilchen eine zu einem großen Teil werfende und freifallende Bewegung aufzwingt.

Zur Erleichterung der Installation ist der üblicherweise ungefähr 4,-87 m (16 ft.) lange Bereich 10 aus vier Unterbereichen a, b, c. und d aufgebaut, die jeder 1,22 m (4 ft.) lang sind.

Der Bereich 10 ist, anders als der Bereich 11, ausschließlich dafür ausgelegt, den Koks vor der Zugabe von öl in der öleinspritzzone zwischen den Bereichen 10 und 11 zu kühlen. In dieser mittleren Zone, in welcher die Teilchen mit einem öl oder Entstaubungsraittel besprüht werden, gibt es nur wenig oder keine Schutt- bzw. freifallende Bewegung der Teilchen, wie es ebenfalls keine in dem Eingangsbereich vor dem Bereich 10 gibt. Die Vorrichtung könnte jedoch

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ebenfalls auch so entworfen werden, daß das öl mit dem Koks am oberen Ende des Bereiches 10 vermischt würde.

Bereich 11, von dem ein Querschnitt in Fig. 3 gezeigt ist, ähnelt dem Bereich 10 in vielen Merkmalen, ausgenommen, daß in Bereich 11 die querliegende Kühlerfläche in sechs Abteilungen, statt in vier, eingeteilt ist und daß seine Länge aus fünf 1,22 m messenden (4 ft.) Unterbereichen e, f, g, h und i besteht. Zusätzlich zur Abtrennung des Kokses von Staub und einer weiteren Abkühlung des Kokses durch die gleiche Art von Emporheben und Fallenlassen der Teilchen, wie es für Bereich 10 beschrieben wurde, besteht eine hauptsächliche Funktion des Bereichs 11 darin, für eine gründliche Mischung des Öls mit allen Kokskörnchen, ungeachtet ihrer Größe (aber insbesondere des Staubes) zu sorgen. Für die größtmögliche Wirksamkeit wurde daher das gesamte Koksvolumen in sechs Abteilungen oder Fächer aufgeteilt, anstatt in vier und die Länge der Wurfzone vergrößert.

Eine zentrale rotierende Nabe oder Leitung 13 umgibt eine nicht-rotierende Leitung 14; (die Nabe oder Leitung 13 kann aus Segmenten von beträchtlicher Länge, wie in den Bereichen 10 und 11 der Fig. 1, bestehen oder kann andererseits aus Segmenten 13 von kurzen Abmessungen zusammengesetzt sein, wie es nach einer Beschreibung einer Abwandlung des Kühlers nach Fig. 11 klarer werden wird). Diese Leitungen sind voneinander durch Buchsen oder Lager, wie 16 und 16a (Fig. 6) getrennt, die jede ungefähr 1,22 m (4 ft.) lang sind und einerseits dazu dienen, die Leitung 14 zu stützen und andererseits als ein Puffer dienen, damit die Kraft der sich drehenden Leitung 13 nicht ausschließlich von Leitung 14 aufgenommen werden muß (Leitung 14 ist also nahe dem Ende Z des Kühlers befestigt). Die äußere Leitung 13 ist mechanisch an äußeren Buchsen 16a befestigt, beispielsweise durch eine Gruppe von vier Schrauben 60, die in einem Winkelabstand von 90 gruppiert sind, oder durch eine Heftschweißung 63. Die innere Leitung 14 ist

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mit der inneren Büchse 16 ebenfalls durch Senkschrauben 60a verbunden. Wegen ihrer aufeinander abgestimmten Abmessungen (die für Abstände zwischen den Buchsen und Rohrleitungen sorgen) , und weil Leitung 14 bei oder nahe dem Ende Z des Kühlers befestigt ist, dreht sich die Buchse 16a meist um die Buchse 16 und teilt seine Drehbewegung weddr dieser noch der Leitung 14 mit. In der Kühlereinrichtung nach Fig. 1 sind vier Gruppen solcher Buchsenanordnungen installiert, die mit der Bezugsziffer 16b bezeichnet sind.

Die zentrale Leitung oder das Stahlrohr 14 läuft von einer Stelle außerhalb des Kühlerendes Z durchgehend zu einer Stelle außerhalb des oberen Endes des Bereichs 10. In der Leitung 14 ist an einer erwünschten Stelle zwischen den Be-

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reichen 10 und 11 ein 7,62 cm (3 in.) Flansch/(nicht gezeigt), der zur Verbindung und Trennung der Leitung dient.

Eine Ölleitung 17 (gewöhnlich 1,9 cm Durchmesser - 0,75 in.) endet stromabwärts mit einem Doppelellbogen 18 in dem ölsprührohrverteiler 20 bei 39. Das stromabwärts gelegene Ende der Leitung 17 liegt an einer gerade außerhalb des unteren Kühlerendes Z gelegenen Stelle, wo sie mit der Ölliefer leitung 35 verbunden ist. Die größeren Komponenten des öllieferungssystems, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt sind, bestehen aus einem ölvorratstank 36, einem Heizer 37, einem Filter 37a, einer ölpumpe 38, einem Steuerventil 39, einem Überdruckventil 40, einem Temperaturanzeiger 41, einem ölstrommeter 42 und einem Druckmesser 43. Alle diese Geräte sind bekannt und im Handel erhältlich. Das ölliefersystem beinhaltet weiterhin Steuerungen zur selbsttätigen Volumen- und/oder Druck- und/oder Abschaltregulierung des verwendeten Öls im Falle daß sich z.B. einer oder mehrere der ölsprühdüsen verstopfen. Die Leitung 14 und der speziell ausgelegte ölsprührohrverteiler sind so konstruiert, daß öl zu den Sprühdüsen "geliefert werden kann, ohne daß die Fortführung der anderen in Leitung

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enthaltenen Leitungen gehindert wird. Sechs, mit einem Innengewinde versehene Rohrkupplungen oder Kragen, sind in gleichmäßigen Abständen um 22 geschweißt. Jede Kupplung wird mit einem, mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Rohr '28 verbunden. Die Rohre 28 besitzen 90°- Krümmer und sind mit ihren anderen Enden in oder an Nippel oder Ansatzstücke 29 geschraubt, welche wiederum in oder an Sprühdüsen 30 gekuppelt sind. Die Sprühdüsen sind auf eine Weise in Richtung Wurfzone oder Bereich 11 gerichtet, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Die verwendeten Sprühdüsen 30 sind bekannte Atomisierdüsen aus rostfreiem Stahl, die so ausgebildet sind, daß sie einen hohlen, konusförraigen Sprühkegel bilden. Die Düsen werden mit öffnungen unterschiedlichen Durchmessers geliefert und sind daher in der Lage, unterschiedliche Durchsätze oder Mengen (z.B. 1/Std.) von Flüssigkeiten in zerstäubtem Zustand herzustellen, abhängig von der Größe der Auslaßöffnung der Düse und dem verwendeten Druck und der Temperatur.

In dem unteren Bereich der Leitung 14 sind verschiedene Schlitze oder ST/nungen 45 vorgesehen. Der Mantel 21, der in seinem Boden keinen Schlitz oder öffnung aufweist, ermöglicht es dem Teil 20, innerhalb der Grenzen des Schlitzes 45 in der Leitung 14 eingestellt zu werden, zusätzlich zu seiner Funktion als innere Wandung des Rohrverteilers 20.

Leitung 24 ist mit einer Wasserlieferlinie 46 außerhalb des Kühlers verbunden und endet in einer Zone zwischen den Bereichen 10 und 11. An ihrem Endpunkt tritt sie durch einen Schlitz 45 in der Leitung 44 leicht oberhalb von durch einen 90 -Krümmer und einen abwärts gerichteten Stutzen aus. Der Stuzen ist mit einer Wassersprühdüse ausgerüstet (oder auch zwei Düsen bei Benutzung eines T-Stücks mit Stutzen), welche so eingestellt werden kann, daß das

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Wasser in einem 45 -Winkel gegen den Strom oder das obere Ende des Kühlers auf das Koksbett gesprüht wird. Die Düsen sind einstückig und so entworfen, daß sie nicht verstopfen können und.liefern einen weichen, nicht zerstäubten Strahl von breiter flacher Gestalt mit einer gleichmäßigen Verteilung.

In der Begleitlinie 25 sind Leitungen für Thermoelemente oder Drähte geeigneter Länge untergebracht. Die Thermoelementdrähte, die mit einer Schutzhülle versehen sind, werden bei Z in den Kühler eingeleitet und enden in einer Meßstelle, die leicht oberhalb des Rohryervielfachers 20 liegt, jedoch hinter oder stromab vom stromaufseitigen Ende der Wasserleitung 24. Die Meßstelle ist von der Schutzhülle befreit und hängt ungefähr 60,9 oder 91,4 cm (2 oder 3 ft.) durch einen 5,08 χ 7,62 cm (2 in. χ 3 in.) Schlitz 45 in Leitung 14 nach unten. Die entgegengesetzten Enden der Thermoelementdrähte sind mit einem Schraubdeckelkopf außerhalb des Kühlerendes Z verbunden. Mittels dieser Anordnung messen die Thermoelemente nahezu die tatsächliche Temperatur des Koksbettes. Die Meßstelle hängt ziemlich nahe der Oberfläche des Kokses, berührt sie jedoch nicht. Die große Nähe der Meßstelle zum Koksbett wird als ein Merkmal der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Verfahren zur.Kühlung körnigen Materials angesehen, insbesondere in Verbindung mit einer Steuerung der Wasserzugabe, (und mit der Zugabe von Zusatzwasser, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird). Durch diese Maßnahme wird ein Genauigkeitsgrad der Temperaturregelung erreicht, wie er bei bekannten Verfahren zur Kühlung körnigen Materials nicht möglich war.

Zusätzlich zur Übermittlung eines Signals (durch ein Kontrollinstrument in einem Kontrollraum) zu einem normalerweise geschlossenen Magnetventil, das operativ mit der Was-

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serleitung 24 zum Abruf des Löschwassers verbunden ist, ist das Thermoelement 2 5 außerdem noch mit einem anderen Magnetventil von ähnlicher Art (aber normalerweise offen) verbunden, um die Ölpumpe 38 abzuschalten (und ebenso den Antriebsmotor für den Kühler). Die Anordnung ist gewöhnlich so getroffen, daß eine Alarmglocke bei 177°C (35O⁰F) ertönt, um die Bedienungsperson in den Kontrollraum zu rufen; das Magnetventil der Wasserleitung wird automatisch geschlossen und geöffnet, wenn die Temperatur in dem bezeichneten Bereich (z.B. der ölsprühzone zwischen den Bereichen 10 und 11) zu irgendeiner Zeit ca. 204⁰C (400 F) übersteigt, und das Magnetventil der Ölleitung wird betätigt, um den Kühler und die Ölpumpe abzuschalten und die öllieferung zu unterbrechen, wenn die Temperatur des Kokses in dem bezeichneten Gebiet ca. 227 C (440⁰F) übersteigt. Ein Komputersteuerpult, das eine digitale Regelstation steuert, wird von der Bedienungsperson in dem Kontrollraum so eingestellt, daß gewünschte Temperaturen gehalten werden und Anzeiger für das Funktionieren der Wasser- und Öllieferung erscheinen, so daß sichergestellt ist, daß die Magnetventile und selbsttätigen Steuerungen in Funktion sind.

Die Steuerinstrumente weisen eine Zahl von Anzeigern oder Skalen auf, die von 0 bis 538°C (100O⁰F) reichen und entsprechend von 0 bis 100 Prozent. Die "gesetzte Temperatur" kann irgendwo im Bereich von 0 bis 538°C liegen (z.B. bei 177°C) und die 0 bis 100 Prozent-Skala kann die Stellung der Wasserregulierungsventile anzeigen, die anschliessend genauer beschrieben werden; z.B. kann die Skala einen Wert von 50 Prozent für ein halb offenes Ventil zeigen.

Die Leitung 26 (1,9 cm Durchmesser = 0,75 in.) ist ebenfalls mit der Wasserlieferleitung 46 außerhalb des Kühlers verbunden und endet in einer Zone knapp stromauf des Bereiches 10. An diesem Ende tritt Leitung 26 aus 14 durch einen 5,08 χ 7,62 cm (2 in. χ 3 in.) messenden Schlitz aus und ist

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in gleicher Weise wie Leitung 24 ebenfalls mit einer oder mehreren Sprühdüsen der vorher beschriebenen Art bestückt.

Die Begleitleitung 27, welche die Drähte für ein Thermoelementsystem enthält, das ähnlich wie das bereits beschriebene aufgebaut ist, läuft bei Z in den Kühler und endet leicht stromab von dem stromaufseitigen Ende der Leitung 26, In Leitung 14 ist ebenfalls ein Schlitz für die Meßstelle eines Thermoelements vorgesehen, so daß der obere Teil der Leitung 14 dazu dienen kann, die Leitungen 26 und 27 vor herabfallenden Koksstücken zu schützen. Ähnlich dem vorher beschriebenen Thermoelementsystem,sendet das Thermoelement Signale an zwei Magnetventile, wenn die Kokstemperatur stromauf des Bereichs 10 oberhalb von ca. 260 C (50O⁰F) liegt. Das am Ende Z des Kühlers befindliche Magnetventil öffnet sich, um Wasser über Leitung 26 unmittelbar stromauf des Bereichs 10 einströmen zu lassen und das Ventil am Ende Y des Kühlers öffnet sich, um Wasser durch Leitung B zu schicken. Nach einer bevorzugten Ausführungsform und wie anschließend mit größerer Genauigkeit beschrieben, kann dieses gleiche Thermoelementsystem auch dazu dienen, um das Steuerventil des Ausgleichswassers in der Hauptwasserlieferleitung A am Ende Y des Kühlers zu betätigen.

Am stromab gelegenen Ende des zentralen Rohres 13, hinter dem Bereich 10, jedoch stromauf vom ölverteilerkopf 20, ist ein 76,2 cm im Durchmesser (30 in.) messendes Ablenkblech um das Rohr 13 geschweißt, um den Koksfluß bei seinem Eintreten in die ölsprühzone abzuleiten, damit der Koks in dieser Zone in der Nähe der inneren Oberfläche des Kühlermantels 1 verläuft und nicht möglicherweise zu einer Verstopfung oder Störung der ölsprühdüsen führt. An dem Einlaß zu jedem der sechs Abteilungen, aus denen der Bereich 11 besteht, sind ebenfalls sechs Teilerplatten 55 an den Mantel geschweißt, wobei jede einen 45 -Winkel mi-t der Kühlerachse bildet. Die 1,25 cm (0,5 in.) starken Platten sind 25,4 cm hoch und 45,7 cm (18 in.) lang. Der Zweck dieser

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Platten liegt in der Unterstützung einer gleichmäßigen Aufteilung des gesamten Volumenstromes des Teilchenmaterials auf die sechs Abteilungen.

Ein Zugang zum Inneren des Kühlers ist bei 31 und 32 in Fig. 1 vorgesehen. Die in der Zeichnung angedeuteten Vierecke bezeichnen Öffnungen oder Zugangsluken, die normalerweise mit angelenkten Deckeln (nicht gezeigt), verschlossen sind und die geöffnet werden, wenn eine Inspektion und/oder Wartung vonnöten ist. Die Zugangsluken liegen auf entgegengesetzten Seiten des Umfangs, um die Unwucht auszugleichen.

Abgesehen von ihrer Rolle als Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit dem Entstaubungsverfahren bietet die Steuerung der Wasserzugabe gemäß der Erfindung die zuverlässigste Temperaturkontrolle zur Kühlung eines heißen körnigen Materials, die jemals geschaffen wurde. Bisher wurde eine solche Steuerung immer nur durch Verwendung einer niedrigeren Gastemperatur als Steuerkriterium bewirkt. Ein Thermoelement in diesem Bereich würde ein Steuerventil betätigen, das wiederum die von der Hauptwasserleitung (Linie A) in die Eingangs zone gelieferte Wassermenge entweder steigern oder drosseln würde. Dies war noch niemals sehr zuverlässig, obwohl schon verschiedenste Wege begangen wurden, um dieses System zuverlässiger zu gestalten. Auch das Steigern oder Drosseln der Kühlerbeschickung zeigt sich nicht immer auf gleiche Weise in der Kühlergastemperatur; z.B. gibt es Gelegenheiten, wo ein Anwachsen der Zuführgeschwindigkeit des heißen calcinierten Kokses in den Kühler, welches, die Kühlergastemperatur ansteigen lassen müßte und damit automatisch die Löschwassermenge von Linie A, was jedoch nicht der Fall war. Im Gegenteil dazu wurde der Kühler unzulässig heiß wegen eines Mangels an Wasser und das den Kühler verlassende Produkt wies ebenfalls eine unerwünscht hohe Temperatur auf.

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Wie gezeigt, ist Thermoelement 27 und Wasserleitung 26 stromauf von Bereich IO nicht allein aus Sicherheitsgründen vorhanden. Das Löschwasser, das bisher von Leitung A geliefert wurde und von einem Thermoelement gesteuert war, welches die Kühlergastemperatur maß, war stattdessen operativ mit Thermoelement 27 verbunden. Dieses Thermoelement war daher so ausgebildet, daß es die Wasserventile und Sprühnebel an zxvei Plätzen (und von drei Wasserleitungen) im Kühler zur gleichen Zeit betätigte, nämlich die Hauptwassersteuerleitung A und die Flutungs- oder Notwasserleitung B in der Eingangszone und die Sprühwasser- !Leitung 26 knapp stromauf von Bereich 10. Diese Temperaturregelung basiert jetzt nahezu auf der tatsächlichen Temperatur des Teilchen-förmigen Materials selbst, anstatt auf der abströmenden Gastemperatur und beruht ebenso auf dem Koks an einer sehr geeigneten Stelle des Kühlers zur Durchführung einer wirksamen Temperatursteuerung und ist daher äußerst wirksam zur Einhaltung enger Temperaturtoleranzen.

Die Hauptwassersteuer- oder -lief erleitung A ist die hauptsächliche Quelle oder das hauptsächliche Mittel der selbsttätigen Steuerung des Wassers im Kühlei (diese Leitung hat üblicherweise vier Düsen zur Wasserlieferung, es können jedoch auch mehr oder weniger sein). Thermoelement 27 schickt ein Signal zum Kontrollraum, wo das Signal einen Motor betätigt, welcher die Wasserregelventile antreibt. Dieses Ventil hat eine unterschiedliche Arbeitsweise verglichen mit Einschnappmagnetventilen. Wenn die eingestellte Temperatur 177°C (35O⁰F) beträgt (was üblich ist) und wenn die Temperatur an der Meßstelle des Thermoelements ebenfalls 177°C (350⁰F) beträgt, bleibt die Einstellung des Ventils gleich. Wenn jedoch die Temperatur an der Meßstelle über 177°C (350⁰F) ansteigt, öffnet sich das Ventil langsam so lange, bis die Temperatur nahe oder unterhalb des gesetzten Punktes fällt. Das Ventil schließt

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sich anschließend wieder. Mit anderen Worten öffnet und schließt sich das Ventil langsam, um die Temperatur am Platze der Meßstelle am gesetzten Punkt.zu halten (der "gesetzte Punkt" kann jede Temperatur zwischen -17,8 C und 538⁰C sein - 0 bis 1000°F).

Wie vorher bereits beschrieben wurde, wird die Flutwasserleitung B vom Thermoelement 27 geöffnet, wenn das Wasser der Hauptwasserleitung A nicht ausreicht, den Koks auf die erwünschte Temperatur herunterzukühlen. Das Thermoelement 27 ist also so gesetzt, daß es die Kokstemperatur an einer Stelle gerade stromauf von Bereich 10 reguliert, so daß eine Alarmglocke ertönt, wenn die Kokstemperatur bis 232 C (45O⁰F) ansteigt und zusätzliches Notwasser von der Flutleitung B und Wasserleitung 26 zugegeben wird, wenn die Kokstemperatur an dieser Stelle die Temperatur von 26O⁰C (500°F) erreicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine zusätzliche Steuerung am Ausstoßende des Kühlers vorgesehen, wo ein Thermoelement in der Rutsche zum Förderer befestigt ist, so daß - wenn die Temperatur des vom Kühlerende auf das Förderband gelangenden Materials eine bestimmte Grenze überschreitet, das Thermoelement ein Magnetventil betätigt und Sprühwasser ungefähr 4,57 m (15 ft.) stromauf vom Ende des Kühlers über am Auslaßende des Kühlers angebrachte Düsen zugegeben wird (der Kühler von Fig. 1 besitzt eine Auslaßzone, die ungefähr 1,82 m [6 ft.] lang ist, und Bereiche i und h des Bereichs 11 mit einer Länge von je 1,47 m [4 ft.]. Das obenerwähnte Sprühwasser wird daher bis in die Sektion h reichen) . Diese Temperatur liegt normalerweise bei ungefähr 87,8 bis 104,4°C (190 bis 22O°F). Das Thermoelement wird gewöhnlich so gesetzt, daß - wenn aus bestimmten Gründen die Kokstemperatur in die Nähe von 163°C (325°F) gelangt das Thermoelement das Zusprühen einer bestimmten Wassermenge bewirkt (gesteuert, um den Koks um den gewünschten Betrag abzukühlen und nicht die zulässige Feuchtigkeits-

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grenze des Erzeugnisses zu überschreiten).. Wenn die Temperatur aus bestimmten Gründen 204 C (400 F) erreicht, wird das Thermoelement den Kühler und die ölpumpe abschalten.

Nach einer weniger bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Wasserkühlmittel 4, 5 und 6 der Fig. 1 weggelassen werden, ebenso wie die Rohre 8 zum Lufteinlaß. Bereich TO kann ebenfalls weggelassen werden. Bereich 11 könnte die gleiche Länge und Ausbildung wie Bereich 10 besitzen.

Die Bereiche 10 und 11 können auch geändert oder variiert werden, wie es beispielsweise in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt ist. Jeder Entwurf, der eine ähnliche Wirkungsweise im Hinblick auf die Sicherstellung einer genügend großen Anzahl von Würfen oder freifallender Bewegung bietet, kann verwendet werden. In der Ausführungsform nach Fig. 7 sind lediglich drei Hebeplatten 12, anstatt von vier wie in Bereich 10 oder anstatt von sechs wie in Bereich 11 verwandt. In Fig. 8 sind nur zwei solcher Hebeplatten verwandt. Die Zahl der verwendeten ölsprühdüsen (beispielsweise eine für jede der drei Abteilungen in Fig. 7, oder eine oder zwei für jede der Abteilungen von Fig. 8, etc.) kann so eingestellt werden, daß einerseits die speziellen Erfordernisse des Kühlerentwurfs berücksichtigt werden und andererseits die Erfordernisse des jeweiligen zu entstaubenden körnigen Materials.

In der Aus führungs form nach Fig. 9 sind die ölsprühdüsen 53 gegen das Innere von vier Zylindern 50 mit einer gleichen Anzahl von Hebern 3 gerichtet, die an den inneren Wänden der Zylinder befestigt sind. Jede der äußeren Oberflächen der Zylinder steht mit dem Kühlermantel 1 bei 51 in Berührung. Die toten Räume 52 zwischen den Zylindern sind am Eingangsende des Zylinders abgeschlossen, so daß das kör-

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nige Material vom Eindringen in diese Räume gehindert ist. Obgleich in dieser Ausfuhrungsform eine Verwendung dieser Toträume für die Wurfbahn der Teilchen fehlt, hat diese Form doch den Vorteil, daß hier ein wesentlich größerer Anteil von Würfen und freifallenden Bewegungsbahnen der Teilchen vorliegt, verglichen mit einem Kühler in nichtmodifizierter Form.

Der Kühlerentwurf von Fig. 11 besitzt zahlreiche Merkmale des Kühlers nach Fig. 1, ist jedoch von einer einfacheren und wirtschaftlicheren Konstruktion. Der Bereich lla dieses Kühlers ist in Entwurf und Länge identisch zum Bereich 10 des Kühlers von Fig. 1, d.h. er besitzt den in Fig. 2 gezeigten Entwurf. Der Kühler hat jedoch eine 3,05 m [10 ft.) lange Austragszone, anstatt der 1,82 m (6 ft.) längen Zone des Kühlers nach Fig. 1. Der Kühler ist mit einer drehenden Leitung und einer nicht-drehenden Leitung im wesentlichen gleich der Fig. 1 ausgerüstet, jedoch mit Buchsenanordnungen, die gegenüber den in Fig. 6 gezeigten leicht abgeändert sind. Die Leitungen werden im Bereich 11a im wesentlichen auf die gleiche Weise unterstützt wie in Fig. 6 gezeigt ist. Nahe dem Mittelbereich des Kühlers wird die Leitung jedoch von Armkreuzen 55 und 55a unterstützt, anstelle der Sektion 10 gemäß Fig. 1. Die Armkreuze 55 und 55a haben vier Verstärkungsarme, die einerseits an der Kühlerwand und andererseits an der rotierenden mittleren Leitung 13' angeschweißt sind, wodurch 90 -Quadranten gebildet werden. Armkreuz 55 ist ungefähr 3,05 m (10 ft.) stromauf vom Eingangsbereich des Bereichs lla angebracht und Armkreuz 55a liegt ungefähr 3,05 m (10 it.) stromauf vom Armkreuz 55. Die Leitung 14, die einen inneren Durchmesser von ca. . 7,62 cm (3 in.) aufweist, ist ungefähr 15,24 m (50 ft.) lang und wird von den Rohrstücken 13' an den Armkreuzen durch Buchsen unterstützt und gehalten, die im wesentlichen den Buchsen 16 und 16a der Fig. 6 äquivalent sind. Wie bei 56 gezeigt ist, ist Leitung 14 vorzugsweise 1,52 m (5 ft.)

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stromab vom Armkreuz 55 aufgeteilt und jedes Ende mit einem angeschweißten Flansch von ca. 3,7 5 cm Durchmesser (1,5 in.) und Bohrlöchern versehen, wodurch eine leichte Beweglichkeit erreicht wird. Wie in Fig. 1 ist Leitung 14 an einer Stelle in·der Nähe des Ausgangsendes Z des Kühlers befestigt, um eine Drehung zu verhindern.

Die Kühlermodifikationen dieses Entwurfs dienen dazu, ein Optimum der Thermoelement- und Sprühwasseranbringung sicherzustellen und sind ebenfalls hoch wirksam beim ölentstaubungsverfahren, gekoppelt mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen. Die Vorrichtung ermöglicht jedoch keinen höheren Grad von Umwälz- und Freifallbewegung der Teilchen und des daraus resultierenden Kühleffekts, wie er von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erreicht wird, noch ist eine wesentliche Kühlung der Teilchen durch Luft möglich, wie sie durch die Lufteinlässe der Fig. 1. gewährleistet ist. Konsequenterweise wird ein größerer Wasserverbrauch nötig sein, um die Teilchen auf eine gewünschte Temperatur abzukühlen, als - bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 (wenn die Vorrichtungen dazu .benutzt werden, die gleiche Materialmenge mit der gleichen Ausgangstemperatur zu kühlen).

Der Kühlerentwurf der Fig. 12 ermöglicht eine gute Temperaturkontrolle, wie. sie bereits beschrieben wurde,-weist jedoch keine Schutt- und Wurfzone auf, da die Armkreuze 55b und 55c die Bereiche 11a der Fig. 11 ersetzen.' Obgleich diese Konstruktion nicht so viele Vorzüge aufweist wie die Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 11, ist doch der Entwurf nach Fig. 12 äußerst nützlich und stellt ebenso eine Ausführungsform der Erfindung dar.

Zur besseren Beschreibung der Erfindung wurde der Bereich des Kühlers vor der ersten Schutt- und Wurfzone in den Kühlerausführungen nach Fig. 1 und 11 als "Eingangszone" bezeichnet. Im Kühlerentwurf nach Fig. 1 ist daher die Ein-

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~^U~ 2430U5

gangs zone, die an der stromaufwärts gelegenen Seite des Bereichs 10 endet, relativ kurz in ihrer Länge, verglichen mit der Eingangszone des Kühlers nach Fig. 11 (in welcher die Eingangszone an der stromaufwärts gelegenen Seite des Bereiches 11a endet).

Die speziell benutzte Kühlerausführung und das Ausmaß der Abwandlungen sind variabel und hängen von einer Anzahl von Faktoren ab, wie der Eingangstemperatur des zu kühlenden körnigen Materials, seiner "Staubigkeit", der Schnelligkeit und/oder dem Ausmaß der erwünschten oder nötigen Kühlung, der Durchsatzgeschwindigkeit des Materials, den Eigenschaften des Produkts (z.B. sein maximal erlaubter Feuchtigkeitsgehalt) etc. Die bevorzugte Ausführungsform und die bestbekannte Art zur Durchführung der Erfindung ist jedoch dann gegeben, wenn - bei der Verarbeitung von calciniertem Petrolkoks - alle Merkmale, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, verwendet werden. .

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Verdeutlichung der beschriebenen Verfahren und beziehen sich auf die Entstaubung calcinierten Petroleumkokses.

Beispiel 1

Calcinierter Petroleumkoks mit einer Temperatur von 1316°C (24OO°F) wurde bei Y in den Kühler 1 mit einer Geschwindigkeit von 23 bis 24 Tonnen/Stunde eingeführt und in der Eingangszone mit einer Menge von 473 bis 511 1 Wasser/Tonne Koks besprüht (7 25 bis 135 gallons/ton). Der Kühler würde mit einer Geschwindigkeit von 240 U/Std. gedreht. Die Wassersprühung in der Eingangszone erstreckte sich auf ca. die ersten 3,05 m (10 ft.) des Kühlers. Der Kühler war gelagert und drehte sich auf Stahlreifen "A" und "B" (Fig. 1) auf bekannten Lagern (nicht gezeigt).

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Wenn der Koks den Bereich des Reifens "A" zwischen 4 und 8 erreicht, ist seine Temperatur auf 232⁰C (45O⁰F) gesunken und das meiste Wasser ist in Dampf verwandelt und entwichen. Nach dem Eintritt in den Bereich 10 betrug die Kokstemperatur 191°C (375°F) und nach dem Verlassen des Bereichs 10 war seine Temperatur unterhalb von 138 C (280°F),aber oberhalb von 121°C (25O°F), so daß der Entzug der Feuchtigkeit zwangsweise weitergeht, so lange die Temperatur oberhalb von 100°C (212⁰F) liegt.

Unmittelbar vor dem Eintreten des Kokses in den Bereich 11 ,wurde er mit Düsen einer solchen Größe besprüht, daß die Bildung eines Kühlsprühnebels sichergestellt war unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Ausrüstung. Als Sprühöl wurde "Atlantic Richfield TuffIo 491" verwandt, dessen Eigenschaften nachfolgend aufgeführt sind. Die öltemperatur betrug 143°C (290⁰F), sein Druck betrug 24,6 kg/cm (350 psig), sein Volumendurchsatζ war 151 l/Stunde und die Geschwindigkeit der ölzugabe lag bei 0,7 bis 0,8 Prozent,' bezogen auf das Gewicht des Kokses. Die Drücke und Temperaturen und die benutzten Düsen bedingten eine relativ nicirig.e ölviskosität und eine hohe ölatomisierung (die ölpartikel hatten beispielsweise eine Teilchengröße von 5 bis 50 μ). In Verbindung mit dem ständig frisch nachgelieferten, zu besprühenden Koks stellt dies sicher, daß der Koks mit relativ kleinen ölzugabemengen bereits im wesentlichen staubfrei gemacht wird (garantiert durch den Entwurf des Bereichs 11, der einen ständigen "Vorhang" von Koks quer zu den SprühÖlkegeln herstellt). In Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Material und dessen anfänglichem. Staubgehalt und sonstigen Eigenschaften, wie auch anderen Faktoren, wie Erfordernissen der Luftverschmutzung, kann die Ölmenge, die als Entstaubungsmittel zugegeben wird, manchmal nur 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf den Koks, betragen, und wird auf der anderen Seite selten über 2 Prozent anwachsen; (die Vorrichtung kann jedoch ebenso dazu

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benutzt werden, das zu kühlende körnige Material wirksam mit einem wesentlich höheren Prozentsatz von öl oder Überzugsmitteln oder flüssigen Bindemitteln zu überziehen oder zum Mischen, wenn dies aus speziellen Gründen erwünscht ist). Nach dem Verlassen des Bereichs Π läuft der entstaubte Koks durch eine Austragszone, die ungefähr 1,82 m (6 ft.) lang ist und in welcher die Teilchen wiederum nahezu keiner Wurf- bzw. freifallenden Bewegung unterzogen werden.

Nach dem Verlassen des Kühlers bei Z lag die Kokstemperatur zwischen 93,3 und 121,1⁰C (200 bis 250⁰F), sein Ölgehalt entsprach im wesentlichen der Zugabemenge und sein Feuchtigkeitsgehalt lag unterhalb 0,5 Prozent. Der Koks war darüber hinaus im wesentlichen staubfrei. Das Produkt war daher vorrangig zur weiteren Verwendung und Verladung geeignet und war, infolge des durchlaufenen Verfahrens, notwendigerweise frei von früher unerwünschten Beigaben, wie überschüssigem Staub und/oder Feuchtigkeit und/oder "Kokstaschen", die nur unvollkommen auf Temperaturen abgekühlt waren, die zum Schutz gegen Feuer und/oder Beschädigung der Förderausrüstung erwünscht sind.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Verfahrensbedingungen verändert wurden und ein anderes öl benutzt wurde. Das verwendete öl war "Texaco T ex tr act 2202", dessen Eigenschaften weiter unten angegeben werden. Die Yerfahrensbedingungen waren wie folgt:

Temperatur des Kokes bei Eintritt

in den Kühler 1343°C (2450⁰F)

Zuführgeschwindigkeit 24 t/Std.

Sprühwassermenge in Eingangszone 492 l/t (130 gal,

(per ton)

Drehgeschwindigkeit des Kühlers 240 U/Std. 409884/1028

Kokstemperatur im Bereich des Reifens "A"

"Kokstemperatur beim Eintreten in in Bereich 10

Kokstempexatür beim Verlassen des Bereichs 10

Öltemperatur
Öldruck

öldurchsatz

ÖlZugabegeschwindigkeit

Kokstemperatur beim Verlassen des Kühlers

Feuchtigkeitsgehalt des Kokses beim Verlassen des Kühlers ungefähr 232⁰C (450°F)

177°C (35O⁰F)

126,7°C (26O°F) 143°C (29O⁰F)

24,6 kg/cm² (350 psig)

204 1/Std. (45 gal. per hour)

0,7 bis 0,8 Prozent 93,3°C (200⁰F) 0,15 Prozent

Wie in Beispiel 1 war das Produkt des Beispiels 2 ebenfalls im wesentlichen staubfrei und vorzüglich für eine weitere Verwendung oder Verladung, etc. geeignet.

Die Eigenschaften der in Beispiel 1 und 2 verwendeten Öle, welche beide aus aromatischen Verfahren stammen, waren die folgenden:

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Eigens chaften

	2A30H5
	Texaco
	Textract
	Code Nr.
Atlantic	2202;
Richfield	Textract
TuffIo 491	6153

Viskosität, Saybolt

Universal Seconds, bei

98,9°C (210⁰F) 132

Gewicht, American Petroleum Institute

Spezifisches Gewicht, 6O/6OF

7
Dichte, g/cm

(pounds/gallon)

Flammpunkt COC, ⁰C
(⁰F)

Fließpunkt, °C
(⁰F)

Anilinpunkt, C

Brechungsindex bei 20°C 1,5628

Brechungsvermögen-Abschnitt (refractivity intercept) . 1 ,068

Viskosität/Gravitationskonstante 0,936

Molekulargewicht 425

124

11 ,3	10,0
0,9910	1 ,000
0,991 (8,27)	0,998 (8,33)
229,5 (445)	249 (480)
29,4 (85)	10 (50)
40,6 (105)	37,8 (100)

1,5650 1 ,070

0,941 425

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Ton-Gel-Analyse,GewLProzent	Atlantic Richfield Tufflo 491	(694)	Texaco Textract Code Nr. 2202; Textract 6153
Asphalt	0,0	(785)	0,1
polare Verbindungen-	13,5	(826)	10,0
Ar oma ten	70,6	(988)	73,9
gesättigte Verbindungen	15,9	16,0
Kohlenstoffanalyse,"Prozent
aromatische C-Atome, C.	40	40
naphthenische C-Atome, C^,	23	26
paraffinische C-Atome, Cp	37	34
Destillation, ⁰C (⁰F)
Beginn der Verdampfung (IBP)	368	414,8 (678)
10 Prozent	418,5	428,5 (803
50 "	441	463,6 (866)
95 ■"	531 '	538 (1000)

Die allgemeinen Eigenschaften der öle zur Verwendung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Entstaubung von heißen kohlenstoffhaltigen Materialien sind:

(1) Flammpunkt von 221⁰C (430⁰F) oder höher;

(2) frei von Sand oder Sedimenten;

(3) Viskosität von 100 bis 300 Centipoise bei

98,9°C (210°F) (was eine Viskosität von ungefähr 15 bis 30 Centipoise bei einer Temperatur von 191/1 bis 204°C (250 bis ' 400⁰F) ergibt; in diesem Temperaturbereich wird das öl normalerweise benutzt), und

(4) der Anteil der Aromaten muß nach der Kohlen

stoffanalyse höher sein als derjenige der paraffinischen Verbindungen.

409884/1028 . ■':

' ³⁰~ - 2430U5

Bei anderen Ausführungen der Erfindung, oder bei einem weiteren Verwendungsbereich der beschriebenen Vorrichtungen, wenn beispielsweise die Anforderungen an den Feuchtigkeitsgehalt des Produktes nicht so hoch sind, •können auch andere Entstaubungsmittel als die öle mit den vorbezeichneten Eigenschaften verwendet werden. So können z.B. öl- oder Wachsemulsionen, oder wässrige Dispersionen verschiedener Stoffe, wie beispielsweise Natriums i Ii cat, dunkle Molasse und verschiedene Terpenharze, eingesezt werden. Teere, Asphalte, Steinkohlenpeche und Peche, die von Erdöl abgeleitet sind, können ebenfalls verwendet werden, entweder im geschmolzenen Zustand, oder als wässrige Dispersionen oder Emulsionen. Eine Zerstäubung mit Luft kann bei der Anwendung dieser Mittel manchmal wünschenswert sein.

Wie vorher erwähnt, kann es auch wünschenswert sein, anstelle der Bindemittel allein zum Zwecke der Entstaubung zusammen mit diesen oder ausschließlich Materialien einzusetzen, die Oberzugsmittel darstellen, wobei dann auch höhere Prozentsätze als 2 Gewichtsprozent dieser Stoffe eingesetzt werden können.

Beispiele für andere Materialien, die vorzugsweise unter Verwendung der Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gekühlt und/oder entstaubt werden können, sind calcinierter Anthrazit und calcinierter Gilsonit.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß keine Notwendigkeit dafür besteht, zuerst die Kühlung des körnigen Materials zu vollenden und anschließend eine Entstaubung des Materials in einem getrennten Verfahren vornehmen zu müssen. Die Durchführung dieses zusätzlichen separaten Verfahrensschrittes wird daher unnötig, da eine Entfernung des Staubes gleichzeitig mit dem ersten Schritt vorgenommen wird. Da der gesamte Mikrostaub und Feinanteil

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an dem Produkt hängt bzw. in ihm enthalten ist, wenn es aus dem Kühler austritt, liefert das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Ausbeute verglichen mit bekannten Verfahren, die beispielsweise einen "nassen" Rieselturm verwenden, um den Staub und möglicherweise auch die Feinanteile von dem Rest des zu verarbeitenden Materials zu trennen.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Abkühlen eines heißen körnigen Materials durch Einleiten des Materials in die Eingangszone eines leicht geneigten, sich kontinuierlich drehenden, zylindrischen Drehkühlers von beträchtlicher Länge und Querschnittsfläche, Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit auf das Material am Beginn der Eingangszone des Drehkühlers unter wesentlicher Abkühlung des Materials und weitere Abkühlung des angefeuchteten Materials durch kontinuierliches Weiterleiten in einen, auf den Beginn der Eingangszone folgenden Bereich des Kühlers, wobei dieser Bereich eine genügende Länge aufweist, um eine weitere wesentliche Abkühlung des Materials zu bewirken, die Temperatur des körnigen Materials in der auf den Beginn des Eingangsbereiches folgenden Zone jedoch noch genügend hoch ist, um den Feuchtigkeitsgehalt wesentlich zu vermindern, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einer anschließenden, in Abteilungen aufgeteilten Schüttzone noch weiter abgekühlt wird, indem es solcherart mechanisch gehoben und gewendet wird, daß die einzelnen Körnchen eine beträchtliche Strecke im freien Fall zurücklegen und endlich.das wesentlich abgekühlte Material aus dem Drehkühler ausgetragen wird und gegebenenfalls in einer mittleren Zone, abhängig von der Anzeige wenigstens eines dort angebrachten Thermoelements zur Messung der Materialtemperatur eine bestimmte Wassermenge zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, während es in der in Abteilungen aufgeteilten Schüttzone mechanisch gehoben und gewendet wird, aufs innigste mit einem Entstaubungsmittel vermischt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material vor seinem Austritt in einer mittleren Zone, in der die Teilchen wenig oder keine Wurf- oder freifallende Bewegung ausführen, weiter gekühlt wird, und daß es anschließend in eine zweite, in Abteilungen aufgeteilte Schüttzqne weitergeleitet wird, wo das Material wiederum mechanisch ge* hoben und gewendet und einer weiteren Abkühlung unterzogen wird, wobei das Material infolge des mechanischen Hebens und Wendens in dieser Zone Bewegungsbahnen -mit einem wesentlichen Anteil freien Falles beschreibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material während des Durchwanderns der mittleren Zone innig mit einem Entstaubungsmittel. überzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls zur mittleren Zone zugegebene Wassermenge von der Temperatur des Materials in dieser Zone mittels wenigstens eines Thermoelements innerhalb dieser Zone gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Kohlenstoffmaterial nach dem Austritt aus der zweiten in Abteilungen aufgeteilten Schüttzone gegebenenfalls durch die Beaufschlagung mit einem Wassernebel weiter gekühlt wird, bevor das Material den Kühler verläßt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein körniges Kohlenstoffmaterial mit einer anfänglichen Temperaturzwischen 1038° und 1427⁰C (3900 bis 2600⁰F) ist.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialtemperatur bei der Aufbringung des Entstaubungsmittels zwischen 121,1 und 2O4°C liegt (250 bis 400⁰F) und als Entstaubungsmittel öl verwendet wird, welches in einer Menge zwischen 0,05 und 2 Gewichtsprozent auf das Material aufgesprüht wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voraufgehenden Ansprüche, bestehend aus einem leicht geneigten Zylinder beträchtlicher Länge und Querschnittsfläche, sowie Mitteln . zur Beaufschlagung des Materials mit der Wirkung vielfacher Flüssigkeitsstrahlen auf das Material in verschiedenen Bereichen des Kühlers, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stelle innerhalb des Kühlers ein Thermoelement zur Messung der Gutstemperatur vorgesehen ist und das Thermoelement operativ mit außerhalb liegenden Mitteln zur Flüssigkeitslieferung verbunden .ist, die in der Lage sind, abhängig von den Temperaturwechseln des Gutes im Kühler geregelte Plüssigkeitsmengen zu den in verschiedenen Bereichen des Kühlers befindlichen Flüssigkeitsdüsen zu liefern.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Eingangszone aufweist, in der wenig oder keine Werf- oder freifallende Bewegung der Teilchen stattfindet und diese Zone Mittel aufweist, welche das Material der Wirkung vielfacher Flüssigkeitsstrahlen aussetzen und weiterhin Thermoelemente vorhanden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch JO, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangszone des Zylinders eine in Abteilungen aufgeteilte Schuttzone folgt, in welcher

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das Material einem beachtlichen Anteil von Wurf- und freifallenden Bewegungen unterzogen wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in Abteilungen aufgeteilten Wurfzone des Zylinders eine Zwischenzone folgt, in welcher die Teilchen wenig oder keine Werf- und freifallenden Bewegungen ausführen, in dieser Zone Thermoelemente zur Messung der Gutstemperatur angeordnet sind, wobei diese Thermoelemente operativ mit außenliegenden Wasserliefermitteln verbunden sind, so daß die Teilchen gegebenenfalls in dieser Zone mit einer geregelten Wassermenge beaufschlagt werden, wobei die Menge nach Bedarf, abhängig von den Temperaturwechseln des Gutes, geändert werden kann, und dieser mittleren Zone eine zweite in Abteilungen aufgeteilte Schüttzone innerhalb des Zylinders folgt, in der das körnige. Material wiederum einen beachtlichen Anteil von Wurf- und freifallenden Bewegungen ausführt.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens-inach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einem leicht geneigten Zylinder beträchtlicher Länge und Querschnittsfläche, und einer Eingangszone innerhalb des Zylinders, in welcher wenig oder keine

'. Werf- oder freifallende Bewegung der Teilchen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Eingangszone Thermoelemente zur Messung der zu kühlenden Teilchen vorgesehen sind, und diese Thermoelemente eine Wassersprühung betätigen, wenn die Gutstemperatur in dieser Zone eine bestimmte Höhe übersteigt, und daß weiterhin Mittel zur Beaufschlagung des körnigen Materials mit einem Entstaubungsmitteln'ebel vorhanden sind, die gegen das körnige Material gerichtet ist, und eine weitere in Abteilungen aufgeteilte Wurf-409884/102 8

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zone innerhalb des Zylinders folgt, in welcher das Material einen großen Anteil von Wurf- und freifallenden Bewegungen durch den Entstaubungsmittelnebel von der voraufgehenden Zone ausführt, so daß das körnige Material gründlich mit dem aufgesprühten Entstaubungsmittel gemischt und dadurch im wesentlichen entstaubt wird, und außerhalb des geneigten Zylinders liegende Mittel zur Bereitstellung des Entstaubungsmittels vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Entstaubung innerhalb der Eingangszone angebracht sind, um das körnige Material mit dem Entstaubungsmittel zu beaufschlagen, wenn es diese Zone verläßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Eingangszone des Zylinders eine in Abteilungen aufgeteilte Schutt- und Kühlzone im Zylinder folgt, in welcher die Teilchen einem bedeutenden Anteil von Wurf- und freifallenden Bewegungen unterzogen werden, daß dieser Zone eine Zwischenzone folgt, in welcher die Teilchen keine oder wenig Werf- oder freifallende Bewegungen ausführen und in dieser Zwischenzone Mittel zur Beaufschlagung des körnigen Materials mit dem Entstaubungsmittelnebel angeordnet sind, wobei diese Mittel so eingerichtet

.sind, daß der Sprühstrahl das Gut beim Verlassen dieser Zone beaufschlagt, und weiterhin Mittel zur eventuellen Beaufschlagung des Gutes mit einem Wassersprühnebel vorgesehen sind, bevor das Gut mit dem Entstaubungsmittel vermischt wird, und der Zwischenzone eine zweite in Abteilungen aufgeteilte Schüttzone in dem Zylinder folgt, in welcher das Gut einen bedeutenden Anteil von Wurf- und freifallenden Bewegungen durch den Entstaubungsmittelsprühkegel der vorangehenden 409884/1028

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Zone ausführt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Zwischenzone ein Thermoelement zur Messung der zu kühlenden Teilchen vorgesehen ist, das gegebenenfalls Liefereinrichtungen für eine Besprühung mit Wasser betätigt, wenn die Temperatur der Teilchen eine Grenztemperatur überschreitet, die zum Kontakt mit dem Entstaubungsmittel erwünscht ist.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine oder, beide der in Abteilungen aufgeteilten Schüttzonen eine Anzahl von Platten aufweisen, die an der inneren Wandung der Zone befestigt sind und sich zur Bildung der Abteilungen über die ganze Länge der Zone erstrecken, und außerdem Heber vorgesehen sind, die an besagten Platten und der inneren Wandung der Zone zwischen den Plätten befestigt sind.
18. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangszone des Zylinders Mittel zur Beaufschlagung des körnigen Materials mit einem Wassersprühnebel nahe dem Einlaß in diese Zone aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austragszone vorgesehen ist und ein Thermoelement hinter der Austragszone zur Messung der Temperatur des die Vorrichtung verlassenden Gutes angeordnet ist, wodurch gegebenenfalls . eine geregelte Wassermenge über Wassersprühdüsen, die am oder in der-Nahe des stromabseitigen KühleTselementes angebracht sind, auf das Gut gesprüht wird, wenn immer

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die Temperatur des den Kühler verlassenden Gutes eine bestimmte Höhe übersteigt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Luftleitungen vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, daß eine geregelte Luftmenge in das Innere des Zylinders eingeblasen werden kann, aber gleichzeitig ein Austragen des zu kühlenden körnigen Materials verhindert wird.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der stromauf gelegene Bereich des Kühlers eine Eingängszone aufweist, in welcher der größere Teil der gesamten Kühlflüssigkeit auf das körnige Material aufgesprüht wird.

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