DE2602188A1

DE2602188A1 - Verfahren zur kuehlung von kornfoermigen materialien durch ein gasfoermiges medium beim waermeaustausch im gegenstrom und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2602188A1
Application number: DE19762602188
Authority: DE
Inventors: Oldrich Kucerik; Jaroslav Dipl Ing Pospisil; Vaclav Skala; Cestimir Dipl Ing Wykrent; Zdenek Dipl Ing Zacpal
Original assignee: Prerovske Strojirny np
Current assignee: Prerovske Strojirny np
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1976-01-21
Publication date: 1976-08-05
Also published as: FR2298780B1; BR7600364A; YU13376A; FR2298780A1; JPS5199357A

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E E T Z sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. BEETZ jr.

München 22, Steinsdorf Str. 1O Tel. (089)227201/227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 522048

233-25.220P

21. 1. 1976

Prerovske strojirny, närodni podnik, PREROV - CSSR

Verfahren zur Kühlung von kornförmigen Materialien durch ein gasförmiges Medium beim Wärmeaustausch im Gegenstrom und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kühlung von kornförmigen und granulierten Materialien, z. B. von Zementklinker durch ein gasförmiges Medium beim Wärmeaustausch im Gegenstrom und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

233-(s88O3)-TSl

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Zur Kühlung von kornförmigen Materialien, vor * allem von Zementklinker, werden gegenwärtig meistens Rost-, Planet- und Trommelkühler verwendet. Diese weisen jedoch einen verhältnismäßig niedrigen Wärmewirkungsgrad auf und sind besonders bei Einheiten höherer Leistungen beträchtlich groß und investitionsaufwendig.

Aus diesem Grunde werden in der letzten Zeit in stets größerem Ausmaß Schachtkühler mit Wärmeaustausch im Gegenstrom verwendet, der als Grundvoraussetzung zur Erreichung eines hohen Wärmewirkungsgrades angesehen wird, ohne die Kühlabgase anwenden zu müssen. Jedoch auch bei den bekannten Ausführungen der Schachtkühler, besonders bei größeren Einheiten, gibt es große Schwierigkeiten durch die ungleichmäßige Verteilung des Klinkers nach der Korngröße über den Querschnitt des Kühlschachtes und das unregelmäßige Absinken des Klinkers gegen den Strom der Kühlluft. Dies hat auch eine unregelmäßige Verteilung der Kühlluft im Querschnitt des Kühlschachtes zur Folge, was sich durch einen verminderten Wärmewirkungsgrad und durch eine hohe Austrittstemperatur des Klinkers bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen kornförmigem Material und gasförmigem Medium im Schachtkühler, bei dem die Materialschicht durch ihr eigenes Gewicht nach unten wandert, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, womit die Ungleichmäßigkeiten der Korngrößenverteilung

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und des Absinkens der Materialschicht weitgehend beseitigt werden und der Wärmewirkungsgrad verbessert wird.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Materialschicht in wenigstens drei separate senkrechte Säulen unterteilt, in denen das Material nach unten in Richtung zum Austritt wandert, und sich das Kühlmedium im Gegenstrom zum Materialfluß separat in Jeder Säule unabhängig von den anderen Säulen bewegt.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem senkrechten Schacht, vorzugsweise von kreisringförmigem Querschnitt, mit dem Kennzeichen, daß der senkrechte, durch einen äußeren Mantel und einen inneren Mantel begrenzte Kühlschacht in seinem unteren Teile mit konzentrischen, hohlen, nach unten geöffneten, -vorzugsweise ringförmigen Verteilungselementen versehen ist,die miteinander durch hohle, nach unten geöffnete Verbindungskanäle verbunden sind, an deren oberem Teile mit ihrer Stirnfläche an den äußeren Mantel und den inneren Mantel des Kühlschachtes anschließende Teilungswände befestigt sind, und daß der Kühlschacht in seinem unteren Teile in einen durch eine äußere FUhrungswand und eine innere Führungswand begrenzten Materialsammler übergeht, wobei die Führungswände zueinander in Richtung des Materialstromes geneigt sind, und anschließend wenigstens in einen, vorzugsweise kreisringförmigen Dichtungsauslaß übergeht, wobei in den Raum unter den Verteilungselementen

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und den Verbindungsicanalen Kühlluft durch Stutzen einführbar ist, die in dem oberen Teile des durch die äußere und innere Führungswand begrenzten Sammlers angebracht sind.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit dem vorzugsweise kreisringförmigen Kühlschacht kann eine weitere Vergleichmäßigung des Kühlungsprozesses dadurch erreicht werden, daß der Schacht an dem Umfange mit Klinker beschickt wird, wodurch einer unregelmäßigen Klassierung desselben nach Fraktionen vorgebeugt wird.

Durch Verbesserung des Wärmewirkungsgrades erreicht man wesentliche Betriebs- und Investitionsersparnisse je Einheit des Produktes.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen j5 bis 10 gekennzeichnet.

Eine beispielsweise Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Ansicht in der Fig. I, im Querschnitt A-A der Fig. 1 in der Fig. 2, im Querschnitt B-B der Fig. 1 in der Fig. 3 veranschaulicht. In der Fig. 4 ist eine alternative Ausführung der Vorrichtung dargestellt. Fig. 5 stellt eine andere Ausführung der Vorrichtung dar, Fig. 6 ist der Querschnitt C-C der Fig. 5, Fig. 7 ist der Querschnitt D-D der Fig. 5 und Fig. 8 ist oben ein teilweiser Detailschnitt E-E aus der Fig. 7 und unten ein teilweiser Detailschnitt G-G aus der Fig. 7·

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Gemäß Fig. 1 schließt der senkrechte Kühlschacht von kreisringförmigem Querschnitt mit dem Außenmantel 1 und dem Innenmantel 2 in seinem unteren Teil an einen mit der äußeren Führungswand 4 und der inneren Führungswand 5 ausgebildeten kreisringförmigen Materialsammler an, wobei die Führungswände zueinander geneigt sind und in ihrem unteren Teile in einen Materialdichtungsauslaß 6 kreisringförmigen Querschnitts übergehen.

In dem unteren Schachtteil, im Räume über den Führungswänden k, 5 sind konzentrische, hohle, nach unten geöffente, kreisringförmige Verteilungskorper 3 angeordnet.

Diese sind in radialer Richtung durch Verbindungskanäle 15 verbunden, an deren oberen Teil eine Teilungswand 7 anschließt, die mit ihrer Stirnfläche an den äußeren Mantel 1 und den inneren Mantel 2 des Kühlschachtes angeschlossen ist.

Die Verteilungskorper 3 ^an dem äußeren und inneren Umfange des Kühlschachtes sind mit Stutzen 8 für die Kühlluft versehen.

Die Decke des Kühlschachtes ist als Deckel 12 ausgebildet, der drehbar auf Rollen 14 gelagert ist und auf dem eine geschlossene, schräge, in ihrem oberen Teile an den Glühkopf 10 der Brennvorrichtung 9 drehbar angeschlossene Schurre 11 vorgesehen ist. Dabei sind an der unteren Wand der schrägen Schurre 11 Abstreifkörper 13 in radialer Richtung reversierbar beweglich vorgesehen. Der Raum in dem oberen Teile des Kühlschachtes, der durch den oberen Teil des äußeren

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Mantels 1 und des inneren Mantels 2 gebildet wird, ist mit dem Raum im Glühkopf 10 durch das Verbindungsrohr 16, das mit einem Stutzen IJ für heiße sekundäre Luft versehen ist, verbunden.

Das heiße Material, z. B. Klinker fällt aus der Brennvorrichtung 9 durch den Glühkopf 10 in die Schurre 11, an deren unteren Wand es bzw. er in den Kühlschacht gleitet. Bei drehender Bewegung des Deckels 12 auf den Rollen Ik um seine eigene, mit der Kühlerachse übereinstimmende Achse wird der Kühlerschacht gleichmäßig am ganzen Umfange mit Klinker beschickt, wobei dessen Bewegung an der unteren Wand der schrägen Schurre 11 durch die Abstreifkörper 13, die eine Rückbewegung zum Kühlerschacht in radialer Richtung ausüben, erleichtert wird.

In dem Kühlerschacht bewegt sich der Klinker gegen den Strom der Kühlluft an den Verteilungskörpern 3 vorbei in den mit der äußeren Führungswand k und der inneren Führungswand 5 ausgebildeten Sammler und tritt von hier über den Dichtungsauslaß 6 aus dem Schachte zur weiteren Behandlung aus.

Das Material im Kühlschacht wird durch die Teilungswände 7 in separate senkrechte Säulen aufgeteilt. Die Kühlluft wird durch die Stutzen 8 und Verbindungskanäle 15 dem Raum unter den hohlen Verteilungselementen 3 zugeführt, von wo sie durch die Schicht des zu kühlenden Klinkers gegen die Richtung dessen Bewegung strömt. Die vorgewärmte Kühlluft wird durch die Schurre 11 und das Verbindungsrohr 16 ggf. durch den Stutzen 17 zur weiteren Ausnützung abgeführt.

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Gemäß Fig. 4 ist der senkrechte Kühlschacht kreisringförmigen Querschnitts mit dem äußeren Mantel 1 und dem inneren Mantel 2 drehbar auf Rollen 14 gelagert und in seinem unteren Teil drehbar an einen Sammler für das abgekühlte Material angeschlossen, der mit der äußeren Führungswand 4 und der inneren Führungswand 5 ausgebildet ist und nach unten in einen Dichtungsausiaß 6 übergeht.

In dem unteren Teile des Kühlschachtes sind wieder hohle kreisringförmige Verteilungselemente 3 in radialer Richtung angeordnet, die durch Verbindungskanäle 15 verbunden sind. In Verlängerung einer Seitenwand der Verteilungselemente 3 sind parallele, perforierte Kühlungswände 19 in Kegelform angeordnet.

Am unteren Teile einer Jeden verlängerten Wand sind horizontale kreisringförmige Materialaufhaltungsplatten 20 befestigt, wobei in den Raum zwischen der unteren Kante der Kühlungswände 19 und den Aufhaltungsplatten 20 Abstreifkörper 18 eingreifen, die an dem unbeweglichen, durch die äußere Führungswand 4 und die innere Führungswand 5 begrenzten, mit dem Luftzuführungsstutzen 8 versehenen Materialsammler befestigt sind.

In dem oberen Teile ist der Kühlschacht drehbar an ein Übergangsstück 21 angeschlossen, das in seinem oberen Teile an den Glühkopf 10 der Brennvorrichtung anschließt.

Ein Teil der heißenaKühlluft kann nach außerhalb der Brennvorrichtung 9 durch den Stutzen VJ abgeführt werden.

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Das aus der Brennvorrichtung 9 fallende Material wird bei Drehung des Kühlschachtes um seine eigene Achse gleichmäßig über seinen ganzen Querschnitt verteilt. Es wandert in dem Kühlschacht infolge seines eigenen Gewichtes nach unten, an den Verteilungskörpern j5 vorbei und dann längs der Kühlungswände 19 auf die Aufhaltungsplatten 20, von denen es mittels der festen Abstreifkörper 18 in den durch die äußere Führungswand und die innere Führungswand 5 begrenzten Materialsammler abgestreift wird, von wo man es über den Dichtungsauslaß 6 aus dem Kühler zur weiteren Behandlung abführt.

Die unter dem Kühlschacht dem Raum des Sammlers durch den bzw. die Stutzen 8 zugeführte Kühlluft strömt durch die Schicht des zu kühlenden Materials an den schrägen Kühlungswänden 19 vorbei im Gegenstrom. Aus dem Schacht strömt die heiße Luft durch das Übergangsstück 21 und den Glühkopf 10 in die, Brennvorrichtung zur weiteren Verwendung.

Eine weitere beispielsweise Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist im senkrechten Schnitt in Fig. 5j im Querschnitt C-C in Fig. 6, in einem weiteren Querschnitt D-D in Fig. 7 und in teilweisen Detailschnitten E-E und G-G in Fig. 8 schematisch dargestellt.

Der senkrechte Kühlschacht von kreisringförmigem Querschnitt nach Fig. 5-8 mit dem äußeren Mantel 1 und dem inneren Mantel 2 ist auf die gleiche Weise

wie bei der Ausführung in Fig. 1 in seinem unteren Teile an den Materialsammler angeschlossen, der nach unten in einen Dichtungsauslaß 6 übergeht. In dem unteren Schachtteil über den Führungswänden sind in radialer Richtung hohle, nach unten geöffnete unbewegliche Zerkleinerungselemente 26 und bewegliche Zerkleinerungselemente 27 von Längsform angeordnet, die abwechselnd beweglich und unbeweglich in Richtung ihrer Längsachse am äußeren Mantel 1 und am inneren Mantel 2 des Kühlschachtes mit ihren Stirnflächen befestigt sind.

An der Stelle des Anschlusses der Stirnflächen der Zerkleinerungselemente 26, 27 sind die Stutzen für die Kühlluft befestigt. Am oberen Teil der unbeweglichen Elemente 26 sind die Teilungswände 7 befestigt, die mit ihren Stirnflächen am äußeren Mantel 1 und am inneren Mantel 2 des Kühlschachtes befestigt sind.

Die Zerkleinerungselemente 26, 27 sind auf ihrer äußeren Oberfläche mit Vorsprüngen 28 versehen. Die Decke des Kühlschachtes wird durch den auf den Rollen l4 drehbar gelagerten Deckel 12 gebildet, auf dem auf Rollen 2^ eine um ihre eigene Achse drehbare Materialbeschickungstrommel 22 angeordnet ist.

An ihrem Austrittsende ist diese Beschickungstrommel 22 an ein Austrittsstück 25, das am Umfangsteile des Deckels 12 befestigt ist, angeschlossen, während deren Eintrittsteil an das in dem mittleren

Teile des Schachtes angebrachte Eintrittsstück 24 anschließt.

Dabei ist das Eintrittsstück 24 in seinem oberen Teile an den unteren Teil des Glühkopfes 10 der Brennvorrichtung 9 drehbar angeschlossen.

Der heiße Klinker fällt aus der Brenneinrichtung durch den Glühkopf 10 in das Eintrittsstück 24, von wo es von der Beschickungstrommel 22 abgenommen wird, strömt durch und fällt durch das Austrittsstück 25 in den Kühlschacht. Darin wandert er infolge seines Eigengewichtes nach unten gegen den Strom der kühlenden Luft an den Zerkleinerungselementen 26, 27 vorbei und durch Säulen zwischen ihnen in den durch die Führungswände 4, 5 begrenzten Sammler, aus dem er durch den Dichtungsauslaß 6 aus dem Kühler zur weiteren Behandlung herauskommt.

Größere Stücke von Klinker werden beim Durchgang zwischen den Zerkleinerungselementen 26 gebrochen. Die Kühlluft wird durch die Stutzen 8 den Räumen unter den Zerkleinerungselementen 26 zugeführt, von wo sie die Schicht des zu kühlenden Materials erreicht, diese gegen die Richtung deren Bewegung durchströmt und durch das Austrittsstück 25* die Beschickungstrommel 22, das Eintrittsstück 24 und den Glühkopf 10 in die Brennvorrichtung 9 zur weiteren Ausnützung strömt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht auch bei Einheiten von hohen Leistungen eine gleichmäßige Verteilung des zu kühlenden Materials und der kühlenden Luft über den

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ganzen Querschnitt des Kühlschachtes. Dies ermöglicht einen intensiven Gegenstrom-Wärmeaustausch in einem verhältnismäßig kleinen Raum, was kleinere Dimensionen des Kühlers und auch eine Betriebs- und Investitionskostenherabsetzung zur Folge hat.

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Claims

Patentansprüche

1 .J Verfahren zum Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen kornförmigem Material und gasförmigem Medium im Schachtkühler, bei dem die Materialschicht durch ihr eigenes Gewicht nach unten wandert, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Materialschicht in wenigstens drei separate senkrechte Säulen unterteilt, in denen das Material nach unten in Richtung zum Austritt wandert, und sich das Kühlmedium im Gegenstrom zum Materialfluß separat in jeder Säule unabhängig von den anderen Säulen bewegt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem senkrechten Schacht, vorzugsweise von kreisringförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte, durch einen äußeren Mantel (1) und einen inneren Mantel (2) begrenzte Kühlschacht in seinem unteren Teile mit konzentrischen, hohlen, nach unten geöffneten, vorzugsweise ringförmigen Verteilungselementen (3) versehen ist, die miteinander durch hohle, nach unten geöffnete ,Verbindungskanäle (15) verbunden sind, an deren oberem Teile mit ihrer Stirnfläche an den äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) des Kühlschachtes anschließende Teilungswände (7) befestigt sind, und daß der Kühlschacht in seinem unteren Teile in einen durch eine äußere Führungswand (4) und eine innere Führungswand (5) begrenzten Materialsammler übergeht, wobei die Führungswände zueinander in Richtung des Materialstromes

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geneigt sind, und anschließend wenigstens in einen, vorzugsweise kreisringförmigen Dichtungauslaß (6) übergeht, wobei in den Raum unter den Verteilungselementen (3) und den Verbindungskanälen (15) Kühlluft durch Stutzen (8) einführbar ist, die in dem oberen Teile des durch die äußere und innere Führungswand (4, 5) begrenzten Sammlers angebracht sind.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke des durch den äußeren Mantel (l) und den inneren Mantel (2) begrenzten Kühlschachtes aus einem um seine eigene Achse auf Rollen (14) drehbaren Deckel (12) besteht, auf dem eine schräge, geschlossene, in ihrem oberen Teile an den unteren Teil des Glühkopfes (10) der Brennvorrichtung (9) drehbar angeschlossene Schurre (11) angebracht ist, in deren unteren Wand wenigstens ein Abstreifelement (13) angeordnet ist, das in radialer Richtung zum Deckel (12) des Kühlers rückbewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2.und 3* dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des durch den äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) begrenzten Kühlschachtes durch einen Kanal (16) mit dem Raum im Glühkopf (10) verbunden ist, wobei dieser Kanal mit einem Stutzen (17) zur Abführung eines Teiles der vorgewärmten Luft aus der Vorrichtung versehen ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem senkrechten Schacht, vorzugsweise von kreisringförmigem Querschnitt, dadurch

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gekennzeichnet , daß der durch den äußeren Mantel (l) und den inneren Mantel (2) begrenzte Kühlschacht drehbar auf Rollen (14) angebracht ist und in seinem unteren Teile drehbar an den durch eine äußere Führungswand (4) und eine innere Führungswand (5) begrenzten Materialsammler anschließt, während in dem unteren Teile des Kühlschachtes hohle, nach unten geöffnete, vorzugsweise ringförmige Verteilungskörper (3) konzentrisch angebracht sind, wobei in Verlängerung einer Seitenwand bei wenigstens zwei Verteilungskörpern (j5) untereinander parallele, schräge, perforierte vorzugsweise kegelförmige Kühlungsflächen (19) vorgesehen sind, an deren unterem Teile horizontale, vorzugsweise kreisringförmige Aufhaltungsplatten (20) befestigt sind, wobei in den Raum zwischen der unteren Kante jeder Kühlungsfläche (19) und der Aufhaltungsplatte (20) an dem unbeweglichen unteren Teile des Kühlers befestigte und durch die äußere Führungswand (4) und die innere Führungswand (5) des Materialsammlers ausgebildete Abstreifelemente (l8) eingreifen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (8) zur Zuführung von Kühlluft in den durch die äußere Führungswand (4) und die innere Führungswand (5) begrenzten Materialsammler unter den Kühlungsflächen (19) einmündet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem senkrechten Schacht, vorzugsweise von kreisringförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) begrenzte Kühlschacht in seinem

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unteren Teile mit hohlen, nach unten geöffneten, abwechselnd unbeweglichen und beweglichen, in Richtung ihrer Längsachse eine Rückbewegung ausübenden Zerkleinerungselementen (26, 27) versehen ist, wobei in den Raum unter diesen Zerkleinerungselementen (26, 27) Kühlluft über ihre Stirnflächen durch an dem äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) des KühlSchachtes befestigte Stutzen (8) einführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Teil der unbeweglichen Zerkleinerungselemente (26) mit ihren Stirnflächen an den äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) des Kühlschachtes anschließende Teilungswände (7) befestigt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der unbeweglichen Zerkleinerungselemente (26) und die Oberfläche der beweglichen Zerkleinerungselemente (27) mit Vorsprüngen (28) versehen sind.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke des durch den äußeren Mantel (1) und den inneren Mantel (2) gebildeten Kühlschachts aus einem um seine eigene Achse auf Rollen (l4) drehbaren Deckel (12) besteht, auf dem eine um ihre eigene Achse auf Rollen (23) drehbare Beschickungstrommel (22) angeordnet ist, die an ihrem Eintrittsende an ein Eintrittsstück (24) drehbar angeschlossen 1st, das in dem mittleren Teile des Deckels (12) angebracht ist und mit seinem oberen Teile an den unteren Teil des Glühkopfes (10) der Brennvorrichtung (9) anschließt, während an seinem Austrittsende diese Beschickungstrommel (22) an das auf dem Umfangsteile des Deckels (12) drehbar angebrachte Austrittsstück (25) drehbar angeschlossen ist.

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