DE2605042A1

DE2605042A1 - Waermetauscher zur thermischen behandlung von feinkoernigen, feuchten materialien

Info

Publication number: DE2605042A1
Application number: DE19762605042
Authority: DE
Inventors: Andris Dipl Ing Abelitis; Artur Behrendt; Jakob Hinterkeuser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1976-02-10
Publication date: 1977-08-18
Also published as: GB1554401A; FR2341117A1; US4119396A; DK53677A; FR2341117B3; JPS5298253A; BE851315A; CH615271A5; SU680669A3

Description

Anlage zum !Patentgesuch der H 76/8

Klöckner-Humboldt-Deutz Str./M.

Aktiengesellschaft

vom 5. Pebruar 1976 * 3-

Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien, bestehend aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Zyklonabscheidern, die durch eine verhältnismäßig lang ausgebildete Gasleitung miteinander verbunden sind, wobei der untere Zyklonabscheider an einen Ofen, insbesondere an einen Drehrohrofen, abgasseitig angeschlossen ist oder mit einem weiteren Zyklonabscheider in Verbindung steht, und wobei die Aufgabe der Rohmaterialien in den unteren Bereich der lang ausgebildeten Grasleitung erfolgt.

Bei der thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien in einem Wärmetauscher obiger Bauart ist nicht zu vermeiden, daß es im Aufgabegut zu Klumpenbildungen kommt, die so schwer sind, daß sie nicht von den in der Gasleitung nach oben strömenden Heißgasen mitgerissen werden, sondern entgegen der Gasströmung nach unten fallen

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und unmittelbar in den darunter befindlichen Zyklonabscheider gelangen. Hierdurch kann es nicht nur im Zyklonabscheider zu unerwünschten Ansatzbildungen und Verstopfungen im Äustragsbereich des Zyklonabscheiders kommen, sondern diese unzureichenden thermisch vorbehandelten Rohmaterialien, die im Zyklonabscheider mit den bereits ausreichend fertig behancELten übrigen Materialien zusammentreffen, können sich sehr nachteilig auf die Nachbehandlung bzw. auf das Endprodukt auswirken.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch besondere Anordnung und Ausgestaltung der Gasleitung, in die die Aufgabe der feuchten Rohmaterialien erfolgt, das Hindurchfallen klumpiger Gutbrocken - entgegen der Gasströmung in den darunter befindlichen Zyklonabscheider zu vermeiden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gasleitung unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle mit einer venturiartigen Querschnittsverengung versehen ist und mit dem unteren Ende in den Zyklonabscheider hineinragt. Durch diese venturiartige Querschnittsverengung der Gasleitung unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle wird sehr vorteilhaft in diesem Bereich eine so hohe Gasströmungsgeschwindigkeit erzeugt, daß die mit den feuchten Rohmaterialien in die Gasleitung

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gelangenden gröberen Gutpartikeln oder Klumpen entweder von der Gasströmung erfaßt und aufgelöst werden, oder in diesem Bereich so lange in der Schwebe gehalten werden, bis daß sie sich auflösen und von den Gasen mit nach oben durch die Leitung in den oberen Zyklonabscheider ausgetragen werden. Ein Hindurchfallen von feuchten, klumpigen Materialien in den unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle befindlichen Zyklonabscheider und die damit verbundenen nachteiligen Auswirkungen werden daher im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen ähnlicher Bauart vermieden. Ferner wird durch das tauchrohrartig in den Zyklonabscheider von oben in den Abscheider hineinragende Ende die Drallenergie der Gasströmung im Zyklon sehr vorteilhaft zum Austrag des Feinkorns aus dem Windschattengebiet der darunter/schwebenden gröberen Gutteile genutzt. Dies führt zu einer Verbesserung der Sichtwirkung im konischen Venturirohrteil und somit zu einer Verbesserung des Wärme- und Stoffaustausches zwischen den heißen Gasen und den feinkörnigen Materialien.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die venturiartige Querschnittsverengung in dem in den Zyklonabscheider eintauchenden Bereich der Abgasleitung vorgesehen.

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Durch das düsenförmige oder konische Einlaufende des Sauchrohres wird der Strömungswiderstand der sogenannten Borda Mündung gesenkt, ferner wird eine allseitige Erhitzung der venturiartigen Querschnittsverengung durch die heißen Gase erreicht, die den Wärmeübergang auf das Gut im Yenturiteil sehr begünstigt. Darüberhinaus wird -ctureb/ die Drallenergie der Syklonströmung im venturiartigen Tauchrohr eine Vergrößerung des Wärmeaustausches vom Gas zum Gut verwirklicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zyklonabscheider im unteren Bereich mit wenigstens einem Brenner ausgestattet. Mit Hilfe des Brenners kann das Gut, bevor es aus dea Wirbelbereicfe der venturiartigen ßohrverengung ausgetragen und einer nachbehandlung zugeführt wird, sehr vorteilhaft einer intensiven, schockartigen femperatureinwirkung unterzogen werden, um dadurch das im Behandlungsgut vorhandene Grobkorn aufzuschließen bzw. zu zerkleinern.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Torteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele·

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Es zeigt:

figur 1 einen Wärmetauscher mit zwei übereinander angeordneten, abgaeseitig an Drehrohrofen angeschlossenen Abscheidern, deren Gasleitung mit dem unteren Ende in den Zyklonabscheider hineinragt und in diesem Bereich eine venturiartige Querschnittsverengung aufweist,

figur 2 einen Wärmetauscher mit zwei übereinander angeordneten Zyklonabscheidern mit in der Gasleitung zwischen der Rohmaterialaufgabestelle und den Zyklonabscheider angeordneten venturiartigen Querschnittsverengung und einem darunter angeordneten Strömungsgleichrichter·

Wie figur 1 zeigt, besteht der Wärmetauscher aus zwei ait Abstand übereinander angeordneten Zyklonabscheidern 1 und 2,die miteinander durch eine verhältnismäßig lang ausgebildete Gasleitung 3 verbunden sind. Der Zyklonabscheider 1 ist seinerseits über eine Abgasleitung 4 an einen Drehrohrofen 5 angeschlossen. Die Materialauetrageleitung 6 des Zyklonabscheiders 2 führt in das Abgasrohr 4, während die Materialaustragsleitung 7 des Zyklonabsc heiders 1 in

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den Drehrohrofen 5 mündet. Der Zyklonabscheider 1 ist ferner mit einem Brenner 8 versehen. Dieser Brenner 8 kann im Zyklonabscheider fest oder in der Höhe verstellbar angeordnet sein. Pur die Zuführung von feinkörnigen, feuchten Rohma-terialien in diesen zweistufigen Wärmetauscher ist in der Gasleitung, die die beiden Zyklonabscheider 1 und 2 miteinander verbindet, oberhalb des Zyklonabscheiders 1 eine Aufgabevorrichtung 9 angeordnet, dessen Austrag in die Abgasleitung 3 mündet. Das untere Ende der Gasleitung 3 ragt hierbei tauchrohrartig in den Zyklonabseheider 1 von oben hinein und weist in dem in den Zyklonabscheider eintauchenden Bereich eine venturiartige Querschnittsverengung 10 auf.

Im Betrieb dieser Torrichtung werden die feinkörnigen, feuchten Materialien mit Hilfe der Aufgabevorrichtung 9 in die Gasleitung 3 eingeführt, in der sie von den in der Leitung nach oben strömenden, heißen Gasen mitgenommen und im Abscheider 2 abgeschieden werden. Auf diesem Wege kommen die feinkörnigen, feuchten Materialien mit den heißen Gasen intensiv und verhältnismäßig lang in Berührung, wobei eine soweitgehende Tortrocknung der Rohmaterialien erfolgt, daß sie im Zyklonabscheider 2 bereits als Trockenprodukt anfallen. Das auf diese Weise vorbehandelte bzw. vorgetrocknete

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Material gelangt vom Zyklonabscheider 2 über die Materialaustragsleitung 6 in das Abgasrohr 4, in dem es von den heißen Abgasen erfaßt und in Schwebe mit nach oben in den Zyiclonabscheider 1 ausgetragen wird.. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, im Abgasrohr 4, und zwar im Bereich der Mündung der Irocknungsgutaustragsleitung 6 einen Zusatzbrenner 8¹ anzuordnen, um die ^thermische Nachbehandlung des Gutes zu intensivieren. Die aus dem Drehrohrofen 5 austretenden, über die Abagsleitung 4, Zyklonabscheider 1, Gasleitung 3, Zyklonabscheider 2, nach oben strömenden heißen Ofengase werden mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Sauggebläses nach oben abgezogen und ggf. nach vorheriger Entstaubung in einem Elektrofilter nach außen abgeführt

Durch die erfindungsgemäße, venturiartige Querschnittsverengung im unteren Bereich der Gasleitung 3 wird in diesem Bereich sehr vorteilhaft die Gasströmungsgeschwindigkeit derart erhöht, daß auch gröbere, klumpige Materialanteile im Aufgabegut von den nach oben durch die Gasleitung 3 strömefiden Gasen in Schwebe sicher mitgenommen und auf dem Wege bis zum Zyklonabscheider 2 _M infolge der Temperatureinwirkung - aufgelöst werden. Sails von den im Aufgabegut vorhandenen klumpigen Anteile dennoch einzelne Gutteile

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durch die venturiartige Querschnittsverengung 10 in den Zyklonabscheider 1 hindurchfallen sollten, werden sie durch den plötzlichen Hitzeschlag, den sie durch den Brenner 8 im Abscheider erfahren, mit Sicherheit aufgelöst. Darüberhinaus wird durch das in den Zyklonabscheider 1 von oben eintauchende Rohrende der Gasleitung 3 die Drallenergie des Gases auf das Gut ausgenutzt und damit die thermische Vorbehandlung der feuchten Materialien begünstigt. Die auf diese Weise thermisch vorbehandelten Materialien gelangen durch die Materialleitung 7 in den Drehrohrofen 5, in dem die Haeh- bzw. Pertigbehandlung erfolgt.

Bei dem in Pigur 2 dargestellten, zweistufigen Wärmetauscher mit den Zyklonabscheidern 11 und 12 ist die venturiartige Querschnittsverengung 13 in der Abgasleitung 14 zwischen der Rohmaterialau^gabestelle 15 und dem Zyklonabscheider 11 angeordnet. Der Zyklonabscheider 11 kann entweder mit einem in der Pigur 2- nicht näher dargestellten Ofen oder mit einem weiteren Zyklonabscheider in "Verbindung stehen. Mit Abstand unterhalb der venturiartigen Querscbnittsverengung 13 ist ein Gasströmungsgleichrichter 16 vorgesehen. Dieser Gasströmungsgleichrichter 16 kann hierbei z.B. aus einem Yerteilerkreuz, Gitter oder Sieb bestehen. Auch durch diese oberhalb des Zyklonabscheiders 11,

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jedoch unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle I5 angeordnete, venturiartige Querschnittsverengung 13 im Abgasrohr 14 wird sehr vorteilhaft im Aufgabebereich eine so hohe Gasströmungsgeschwindiglceit erzielt, daß auch feuchte, klumpige Anteile im Aufgabegut von den heißen Gasen mit nach oben durch die leitung 14 in Schwebe mitgenommen und dabei einer intensiven Trocknung unterzogen werden.

Der Zyklonabscheider 11 ist hierbei an eine Heißgasleitung 17 angeschlossen, in die die Materialaustragsleitung 18 des Zyklonabscheiders 12 mündet. Die dem Zyklonabscheider 11 durch die Heißgasleitung 17 tangential eingeführten Heißgase erzeugen darin eine Rotationsströmung, die sich auch im unteren, in den Zyklonabscheider 11 eintauchenden Bereich der Abgasleitung 14 je nach Eintauchtiefe_f die je nach Bedarf verändert werden kann, fortsetzen kann. Mit Hilfe des Strömungsgleichrichters 16, der unterhalb der venturiartigen Rohrquerschnittsverengung angeordnet ist, wird sehr/vorteilhaft eine Vergleich-mäßigung der Gasströmung erzielt und ein Durchfallen von klumpenförmigen, feuchten Gutteilchen nach unten in den Abscheider 11 vermieden.

Die in den figuren 1 und 2 dargestellten Wärmetauscher-

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systeme können z.B. sowohl sehr vorteilhaft für die Vorbehandlung von feuchten, feinkörnigen Materialien zur Herstellung von Zement oder zur Behandlung von Rieselschlacken eingesetzt werden. Da hierbei die jeweiligen Verbindungsleitungen 3, H, der Zyklone 1, 2 bzw. 11, 12 sehr lang ausgebildet sind, und diese daher wie ein Schwebegastrockner wirken, können in diesen Wärmetauschersystemen außer den vorerwärmten Materialien auch sehr vorteilhaft sehr feuchte Materialien, wie Schlämme, einer thermischen Behandlung unterworfen werden, ohne daß es dabei zu nachteiligen Ansatzbildungen oder gar Verstopfungen der Gutaustragsöffnungen an den Zyklonabscheidern kommt.

Patentansprüche

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.,'' Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien, bestehend aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Zyklonabscheidern, die durch eine verhältnismäßig lang ausgebildete Gasleitung miteinander verbunden sind, wobei der untere Zyklonabscheider entweder an einen Ofen, insbesondere an einen Drehrohrofen, abgasseitig angeschlossen ist, eder mit einem weiteren Zyklonabscheider in Verbindung steht, und wobei die Aufgabe der Rohmaterialien in den unteren Bereich der lang ausgebildeten Gasleitung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle mit einer venturiartigen Querschnittsverengung versehen ist und mit dem unteren Ende in den Zyklonabscheider hineinragt,,

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die venturiartige Querschnittsverengung in dem in den Zyklonabscheider eintauchenden Bereich der Gasleitung vorgesehen ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklonabseheider mit wenigstens einem Brenner ausgestattet ist.

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4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tenturiartige Querscbnittsverengung in der Gasleitung zwischen der Rohmaterialaufgabestelle und dem Zyklonabscheider angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasleitung unterhalb der venturiartigen Querschnittsverenung ein Gasströmungsgleichrichter angeordnet ist.

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