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Einrichtung zum Brennen und Kühlen von Zementklinker und anderem
pulverigen oder körnigen Gut Die Erfindung betrifft eine Sinrichtung zum Brennen
un-l Kühlen von Zementklinker und anderem pulverigen oder körnigen Gut mit einem
von einem Brenner beheizten Drehrohrofen und einem rotierenden, bewegungstechnisch
mit diesem vereinigten Kühler, der entgegen der Bewegungsrichtung des Gutes mit
einem der erforderlichen Gesamtluftmenge entsprechenden Kühlluftstrom beaufschlagt
wird, welcher durch Verbindungen zwischen K;ihler und Drehrohrofen einerseits und
einem Wärmetauscher andererseits in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der
eine Teilstrom dem Drehrohrofen als Verbrennungsluft und der andere Teilstrom dem
Wärmetauscher zur Rohmehlvorwärmung, zur Vorkalzinierung oder =1 anderen Zwecken
zugeführt wir.
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Im Sinne einer guten Wärmeökonomie ver@ucht man die beim Kühlen des
Zementklinkers an das Kühlmedium abgegebene Wärme zu nutzen, indem man das aufgeheizte
Kühlmedium aus dem Kühler entnimmt und nutzbringend in einem Wärmetauscher einsetzt,
beispielsweise für das Vorwärmen des Rohmehles, für die Vorkalzinierung, als Sekundärluft
fiir den Brenner des Ofens und andere Zwecke mehr.
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Es ist ein Verfahren zur Heißluftversorgung einer Drehrohrofen-Wärmetauscher-Anlage
bei gleichzeitigem Kühlen des Ofengutes in einem nachgeschalteten Drehrohrkühler
mit angesetztem Satellitenkühler bekannt (DOS 2 350 484/F27b 7,36), bei welcher
die gesamte Luftmenge im Gegenstrom zum Gut durch den Satellitenkühler geführt und
vor Eintritt in den Drehrohrkühler in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der
eine Teilstrom durch den Drehrohrkhhler als Sekundärluft dem Drehrohrofen und der
andere Teilstrom unmittelbar dem Wärmetauschersystem zugeführt wird.
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Bekannt ist außerdem ein Verfahren und eine Anlage zum Brennen von
pulverigem oder körnigem Material mit einem Suspensionsvorerhitzer, einem Drehrohrofen
und einem separsten Drehrohrkuhler für das Kühlen des gebrannten Materials mittels
Luft, welche anschließend für Verbrennungs- und Vorerhitzungazwecke in der Anlage
verwendet wird, wobei die erhitzte Kühlluft in zwei Ströme aufgeteilt und aus beiden
Enden des Drehrohrkühlers in diesen aufgeteilten Strömen herausgeleitet wird, daß
der eine Strom zu dem Drehrohrofen geleitet wird, um dort als Verbrennungsluft zu
dienen, daß das Abgas aus dem Drehrohrofen zu dem Vorerhitzer geleitet wird, um
dort das Material vorzuerhitzen, und daß der andere Strom zu dem Vorerhitzer geleitet
wird, um das Material vorzuerhitzen, bevor es in dem Drehrohrofen gebrannt wird.
(Dos 24 36 078/ F27b 7,36).
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In beiden Fällen wird das heiße Gas bzw. das im Kühler aufgeheizte
Kühlmedium an einer Stelle im Kälilsystem entnommen, an welcher es noch nicht seinen
maximalen Wärmeinhalt bzw. seine höchste Temperatur hat. Das bedeutet eine nur unvollkommene
Ausnutzung der vom Kühlmedium wahrend des Eahlvorganges aufgenommenen Wärme und
ist im Hinblick auf den Gesamtwärmehaushalt ungünstig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brenn- und Kühleinrichtungen
der eingangs erwähnten Art wärmewirtschaftlich weiter zu verbessern. Erfindungsgemäß
ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die kühlerseitigen Anschlüsse der Verbindungen
zum Aufteilen des Kühlluftstromes an jenem Ende des Kühlers, an welchem der Kühlluftstrom
den größten Wärmeinhalt aufweist, angeordnet sind.
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Wird der Kühler in der heute vielfach angewandten Form eines Satellitenkühlers,
der den Drehrohrofen konzentrisch
umgibt, ausgebildet, so ist nach
der weiteren Erfindung vorgesehen, daß die Kiihlrohre des Satellitenkühlers mit
ihrem kiidlluStausströmseitigen Rohrende im Bereich des Brenners in den Drehrohrofen
mündend mit diesem verbunden sind und mit dem-selben Rohrende außerdem direkt oder
&ber den Drehrohrofen an eine Verbindung zum Wärmetauscher angeschlossen sind.
Für die Ausgestaltung der Anschlüsse ergeben sich hierbei verschiedene bauliche
Möglichkeiten.
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So können nach einem anderen Erfindungsmerkmal die Satellitenkuhlrohre
radiale Anschlußöffnungen zum Anschluß an den Drehrohrofen und axiale Anschlußöffnungen
zum Anschluß an ein gemeinsames, ortsfestes Gehäuse haben, das mit dem Wärmetauscher
verbunden ist.
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Stattdessen kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal der Drehrohrofen
im brennerseitigen Bereich eine Erweiterung mit für die Gesamtluftmenge dimensioniertem
Durchgangsquerschnitt aufweisen, welche mittels Anschlußöffnungen an die kiihlluftausströmseitigen
Rohrenden der Satellitenkühlrohre und mittels wenigstens einer weiteren Anschlußöffnung
an den Wärmetauscher angeschlossen i Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausbildungsform
kann in Weiterausgestaltung der Erfindung ein ortsfestes, mit dem Wärmetauscher
in Verbindung stehendes Gehäuse vorgesehen werden, in welches die weiteren Anschlußöffnungen
münden.
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Ist aus irgendwelchen Gründen ein solches ortsfestes Gehäuse unerwünscht
oder muß aus Anordnungsgrunden im Hinblick auf den Wärmetauscher die Verbindungsleitung
in Verltingerung des Drehrohrofens geführt werden, so hat nach der weiteren Erfindung
der Drehrohrofen im Bereich der Erweiterung eine ortsfeste Wand, in der die an den
Wärmetauscher angeschlossenen, weiteren Anschlußöffnungen vorgesehen sind.
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In der Zeichnung sind mehrere Aus fuhrung sb eispi el e der
Einrichtung
nach der Erfindung wiederegeben, die i nachfolgenden beschrieben werden. Es zeigen
Fig. 1 teilweise einen Drehrohrofen zum Brennen von Zementklinker und den ihm zugeordneten
Satellitenkahler ilU L gsmittelichnitt und in vereinfachter Darstellung, Fig. 2
einen der Fig. 1 entsprechenden Langsmittelschnitt durch einen Drehrohrofen und
den zugehörigen Satellitenkühler mit einer anderen Form der Verbindungen zum Aufteilen
des Kühlluftstromes und Fig. 3 teilweise einen Längsmittelschnitt durch einen Drehrohrofen
samt Satellitenkühler mit einer weiteren Form der Verbindungen zum Aufteilen des
Kjilluftstromes.
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Die Brenn- und Kihleinrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Drehrohrofen
1 und einen diesem zugeordneten Satellitenkühler 2 auf. Das Drehrohr 5 des Drehrohrofens
1 ist in der iiblichen Weise in Bewegungsrichtung des Gutes mit geringfügiger Neigung
in mehrerenRadiallagern 4 und einem nicht dargestellten, bekannten Axiallager drehbeweglich
gelagert und besitzt einen nicht veranschaulichten Drehantrieb bekannter Bauart,
der das Drehrohr 3 über Ritzel und Zahnkranz antreibt. Das Drehrohr 3 ist auf seiner
gesamten Länge mit einer feuerfesten Ausmauerung 5 versehen und wird nach hinten
von einem feuerfest belegten, abnehmbaren Deckel 6 abgeschlossen. Der Deckel 6 hat
eine Ausnehmun-g 7, durch welche ein Lanzenbrenner 8 zum Beheizen des Drehrohrofens
1 hindurchgeführt ist. Der Lanzenbrenner 8 wird von einem auf Rollen verfahrbaren
dagen 9 aufgenommen
und ber eine r;hrleitung 10 mit Brennstoff sowie
eine Rohrleitung 11 mit Primärluft versorgt.
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Der Blechmantel des Drehrohres 3 ist nach hinten verlängert und bildet
hier einen Tragstumpf 12 zum Abst tzen des Satellitenkühlers 2. In den Tragstumpf
12 kragt ein auf dem Fundament 13 drehfest angeordnetes Tragrohr 14 hinein, das
eine Bohne 15 aufnimmt, auf welcher der zargen 9 des Lanzenbrenners 8 @fahrbar ist
und uf welcher das Bedienungspersonal zum überwachen des Lanzenbrenners 8 an das
hintere Ende des Drehrohrofens 1 gelangen kann.
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Der Satellitenkühler 2 wird im wesentlichen von einem das Drehrohr
3 bzw. dessen Tragstumpf 12 konzentrisch umgebenden Kihlrohrring aus einer Mehrzahl
mit Abstand zueinander angeordneten Kühlrohren 16 gebildet, die über einen Teil
ihrer Länge mit einer feuerfesten Ausmauerung 17 versehen und mit nicht veranschaulichten
Rieseleinbauten herkömmlicher Bauart ausgestattet sind. Jedes Kühlrohr 16 weist
an seinem dem Drehrohrofen 1 abgewandten Ende eine Auslaufschute 18 auf, die einerseits
Gutaustrittsöffnung für den gekühlten Zementklinker und andererseits Ansaugöffnung
für die Kühlluft ist. Die Kühlrohre 16 sind durch mehrere Halterungen 19 fest mit
dem Tragstumpf 12 verbunden und bilden so bewegungsmäßig und antriebstechnisch mit
dem Drehrohr 3 eine Einheit.
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Jedes Kühlrohr 16 hat an seinem dem Drehrohrofen 1 zugekehrten Ende
einen axialen Anschlußstutzen 20 und einen radialen Anschlußstutzen 21 sowie ein
Abweisblech 22. Der Anschlußstutzen 20 verbindet das zugeordnete Kühlrohr 16 mit
einem Gehause 23, der Anschlußstutzen 21 schließt es an einen Anschlußstutzen 24
des Drehrohres 3. Das Gehause 23 ist ortsfest angebracht und gegenüber dem rotierenden
Drehrohr 3 durch Dichtungen 25,26 abgedichtet. Eine Rohrleitung 27 verbindet das
Gehäuse 23 mit einem üblichen, nicht gezeigten Wärmetauscher, beispielsweise zum
Vorwärmen des Zementrohmehles. Der Querschnitt der Kühlrohre 16 ist so
ausgelegt,
daß die Summe der Querschnitte aller Kühlrohre 16 der erforderlichen Gesamtluftmenge
entspricht. Der Querschnitt des Anschlußstutzens 20 ist entsprechend der im Wärmetauscher
benötigten Heißgasmenge bemessen; der Querschnitt der Anschlußstutzen 21 und 24
ist entspreehend der im Drehrohrofen 1 für den Lanzenbrenner 8 erforderlichen Sekundärluftmenge
dimensioniert.# Der im Drehrohrofen 1 gebrannte Zementklinker wird aufgrund der
Neigung und Drehbewegung des Drehrohres 3 sowie unter der Wirkung der Schwerkraft
zu dessen brennerseitigem Ende bewegt (Pfeil 28) und fällt hier durch die Durchtrittsöffnungen
29 (Pfeil 30) und Anschlußstutzen 21,24 in die Kühlrohre 16, wobei die Abweisbleche
22 dafür sorgen, daß der Klinker nicht durch die Anschlußstutzen 20 hindurch in
das Gehäuse 23 übertritt. Bei seiner Bewegung durch die Kühlrohre 16 des Satellitenkühlers
2 (Pfeil 31) wird der heiße Zementklinker von dem Kühl luftstrom beaufschlagt und
unter Mitwirkung der besagten Rieseleinbauten auf die gewünschte Temperatur in der
bekannten Weise abgekühlt. Der abgekühlte Klinker fällt am Ende des Kühlrohre 16
in die Schute 18 (Pfeil 32) und von hier in ein nicht dargestelltes Sammelgefäß,
aus welchem er zur Weiterverarbeitung abgefördert wird. Der durch ein nicht veranschaulichtes
Sauggebläse in Jedes Kühlrohr 16 hineingesaugte Kühlluftstrom (Pfeil 33) strömt
entgegen dem zu kühlenden Zementklinker durch dieses (Pfeil 34). Nach erfolgtem
Wärmeaustausch, das heißt, nachdem der Kühlluftstrom am ofenseitigen Ende des Kühlrohres
16 angelangt ist und somit das Optimum an Wärmeaufnahme bzw. die höchste Temperatur
erreicht hat, erfährt er eine Aufteilung (Doppelpfeil 35) in zwei Teilströme (Pfeile
36,37), von denen der eine Teilstrom (Pfeil 36) durch Anschlußstutzen 20 und Gehäuse
23 sowie Rohrleitung 27 zum Wärmetauscher strömt, wo er aufgrund seines großen Wärmeinhaltes
ein optimales Heizmedium zum intensiven Vorwärmen
des Zementrohmehles
bildet, während der ebenfalls ihr heiße andere Teilstrom (Pfeil 37) durch die Anschlußstutzen
21,24 sowie die Durchtrittsöffnung 29 in den Drehrohrofen 1 fließt, wo er eine ausgezeichnete
Sekundrluft für den Lanzenbrenner 8 ist.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausffihrungsbeispiel sind für Teile
bzw. Gegenstande, welche mit solchen der Einrichtung nach Fig. 1 übereinstimmen,
dieselben Bezugszahlen vermehrt um 100 verwendet; diese Teile bzw. Gegenstinde werden
im einzelnen nicht mehr beschrieben, und zwar Drehrohrofen 101, Satellitenkühler
102, Drehrohr,103, Radiallager 104, Ausmauerung 105, Deckel 106, Ausnehmung 107,
Lanzenbrenner 108, Wagen 109, Rohrleitung 10, Rohrleitung 111, Tragstumpf 112, Fundament
113, Tragrohr 114, Bühne 115, Kühl##rohre 116, Ausmauerung 117, Auslaufschuten 118,
Halterungen 119, Dichtung 125, Dichtung 126, Rohrleitung 127, Pfeil 128, Pfeile
130 bis 134, Doppelpfeil 195, Teilstrom 136 und Teilstrom 137.
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Zum Unterschied von der Einrichtung gemäß Fig. 1 besitzt hier das
Drehrohr 103 des Drehrohrofens 101 im brennerseitigen Bereich eine Erweiterung 138
mit fiir die Gesamtluftmenge dimensioniertem Durchgangsquerschnitt und Durchtrittsöffnungen
139 sowie Durchtrittsöffnungen 140. Die Durchtrittsöffnungen 140 stellen Verbindung
her zwischen der Erweiterung 138 und dem Gehäuse 123 und damit über Rohrleitung
127 zu dem nicht gezeigten Wärmetauscher. Die Durchtrittsöffnungen 139 schließen
unter Vermittlung von Verbindungsstutzen 141 die Kühlrohre 116 an die Erweiterung
138 des Drehrohres 103 an.
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Die Funktionsweise dieser Brenn- und Kühleinrichtung entspricht im
Prinzip der im Zusammenhang mit der Ausfirungsform nach Fig. 1 beschriebenen. Im
Gegensatz dazu erfolgt hier das Aufteilen des durch Jedes Kühlrohr 116
fließenden Kühlluftstromes # verst im Bereich der Erweiterung 138 (Doppelpfeil 135),
so daß die Teilströme 136,137 in vorteilhafter weise eine noch höhere Temperatur
bzw.
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einen noch größeren Wärmeinhalt haben als bei der Ausführungsform
nach Pig, 1. min weiterer Vorzug dieser Variante ist der durch die Erweiterung 138
sich ergebende große Durchmesser des Tragstumpfes 112 und damit auch des Tragrohres
114 der Bühne 115 für den Wagen 9 des Lanzenbrenners 108.
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Die Ausführungsvariante nach r'ig. 3 stimmt weitgehend mit der nach
Fig. 2 iiberein; für Einzelheiten, welche in beiden Figuren übereinstimmen, sind
gegenüber den Bezugszahlen in Fig. 2 um 100 vermehrte 3ezugzihLen in Fig. 3 eingetragen;
diese Einzelheiten werden nicht mehr besprochen; es sind dies Drehrohrofen 201,
Satellitenkühler 202, Drehrohr 203, Radiallager 204, Ausmauerung 205, Deckel 206,
Ausnehmung 207, @anzenbrenner 208, Wagen 209, Rohrleitungen 210,211, @ragr@@@pf
212, Fundament 21@, Tragrohr 21-, Bühne 215, Kühlrohre 216, Ausmauerung 217, Auslaufschuten
218, Halterungen 219, Pfeile 230 231,232,233,234, Doppelpfeil 235, teilstrom 236,
Teilstrom 7, Erweiterung 238, Durchtrittsöffnungen 239 sowie Verbindungsstutzen
241.
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In Übereinstimmung mit der Variante nach Fig. 2 ist der Durchgangsquerschnitt
der Erweiterung 238 für die Gesamtluftmenge ausgelegt. such wird wie dort die Verbindung
zwischen Erweiterung 238 und Kühlrohren 216 über Durchtrittsöffnungen 239 und Verbindungsstutzen
241 bewirkt.
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Im Unterschied zur Variante nach Fig. 2 verläuft jedoch die Verbindung
zu dem nicht gezeigten Wärmetauscher durch das stationäre Tragrohr 214 hindurch
und wird von einer in eine Ausnehmung 242 in dem ortsfesten, nicht rotierenden Deckel
206 eingesetztenRohrleitung 243 verkörpert.
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Die Funktion der Variante nach Fig. 3 entspricht derjenigen nach Fig.
2, wobei auch hier der Kühlluftstrom erst im Bereich der Erweiterung 238 die Aufteilung
(Doppelpfeil 235) in zwei Teilströme (Pfeile 236,237) erfährt, so daß auch in diesem
Fall die Teilströme einen größeren Warmeinhalt bzw. eine höhe@ Temperatur aufweisen
als bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Ein anderer Vorteil dieser Variante ist
die baulich einfachere, über die stationare Wand 206 erfolgende Heißgasentnahme
zur Verwendung im Wirmetauscher.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in erster Linie
in der optimalen Ausnutzung der beim K.ihlprozeß an das Kühlmedium abgegebenen Wärme
bzw. in der Möglichkeit zur Entnahme hochwertigen Heißgases für die Verwendung im
Wärmetauscher; weitere Vorteile sind große Querschnitte sowie volle Kühlluftmenge
im Kühler bei vergleichsweise kleinen Drehrohrofenabmessungen, da dieser lediglich
für eine Teilluftmenge bemessen zu werden braucht, ferner eine Vielzahl Variationsmöglichkeiten
für den Anschluß der zum Wärmetauscher führenden Verbindungsleitung sowie ein relativ
großer Querschnitt für das Tragrohr der Brennerbühne des Drehrohrofens.
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L e e r s e i t e