DE2618654C3

DE2618654C3 - Verfahren und Anlage zur Kühlung von heißen Schüttgütern

Info

Publication number: DE2618654C3
Application number: DE2618654A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Wien Kemmetmueller
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-04-28
Publication date: 1981-05-21
Also published as: NL7606061A; IT1061896B; SE7606679L; DE2618654B2; SE437848B; BR7603864A; ATA453075A; AT361892B; JPS568948B2; FR2314458B1; ZA763337B; BE841987A; FR2314458A1; AU1415576A; GB1495221A; CA1055695A; JPS51151844A; DE2618654A1; US4037330A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie

eine Anlage zur Kühlung von heißen, insbesondere intermittierend anfallenden Schüttgütern mit einem in einem geschlossenen Kreislauf geführten Kühlgas, welches in einem Wärmetauscher rückgekühlt wird.

In bekannten Kokstrockenkühlanlagen (DE-AS

10 71 657) erfolgt die Kühlung des heißen Koks durch ein Kühlgas, welches durch die heiße Koksschicht geleitet wird. Bei einer weiter bekannten Anlage (CH-PS 1 01 570) wird das Kühlgas im Kreislauf geführt und in einem als Dampfkessel ausgebildeten Wärmetauscher abgekühlt Dabei findet zwischen Kühlbunker und Dampfkessel eine Umlenkung des Kühlgases längs einer Prallwand statt wobei ein Teil des mitgeführten Staubes abgeschieden wird. Zur Aufrechterhaltung der Kühlgasströmung ist ein Gebläse vorgesehen.

Um beim Einfüllen des heißen Kokses keine Staubwolke nach außen dringen zu lassen, werden bekannte Trockenkühlanlagen unter Unterdruck gefahren (DE-OS 24 50 803). Zur Steuerung des Unterdruckes sind verschiedene Abblaseinrichtungen vorgesehen, mittels denen an bestimmten Stellen über eine bestimmte Zeitspanne ein Unterdruck aufrechterhalten werden kann. Auch bei dieser Anlage ist zwischen dem Kühlbunker und dem Wärmetauscher ein Staubabscheider sowie zwischen Wärmetauscher und Gebläse ein

Feinabscheider vorgesehen.

Die intermittierend zugeführten heißen Schüttgüter, wie beispielsweise Kalk, Klinker, Koks, Rösterz oder Sinter, bewirken beachtliche Wärmeschwankungen im Kreislauf der Anlagen, die die Konstruktion des Wärmetauschers erheblich erschweren und entsprechend kostspielige Apparate erfordern. Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Reinigung des staubhaltigen Kühlgases vor dem Eintritt in den Wärmetauscher, da die Reinigungsanlagen auf die Wärmespitzen

so ausgelegt werden müssen. Darüber hinaus erschwert sich die Konstanthaltung der Energierückgewinnung.

Bei einem aus dem Prospekt »Kokstrockenkühlanlagen KSG« der Kohlenscheidungs-Gesellschaft mbH, Stuttgart, bekannten Verfahren zur Kühlung von hei-

ßem, intermittierend anfallendem Koks mit einem im Kreislauf geführten Kühlgas wird beim Wechsel eines Koksgefäßes der Kühlgasstrom im Kurzschluß aufrechterhalten, bis der dann vom Kühlgas nicht mehr beaufschlagte Koksbehälter mit vor dem Umschalten auf den Kurzschlußkreislauf gekühlter Charge gegen einen anderen mit heißem Koksbrand beladenen Behälter ausgetauscht ist.

Schließlich ist es in anderem Zusammenhang, nämlich bei einem in der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 83 (1963),

Nr.4, H.Februar, Seiten 201 und 202, beschriebenen Rpgenerativbetrieb eines Winderhitzers bekannt, einem Wärmeverbraucher trotz Temperaturschwankungen.die durch eine unregelmäßige Wärmeabgabe eines als

Wärmequelle dienenden Wärmespeichers bedingt sind, eine konstante Gasmenge bei gleichbleibend hoher Temperatur zuzuführen. Der Wärmespeicher hat hier die Form von festem Mauerwerk. Ein geschlossener Gaskreislauf liegt nicht vor. Ebensowenig wird das Gas riickgekühlt

Bei Kühlanlagen von Heißkoks durch inertisiertes Kühlgas tritt zudem im Kühlbunker des öfteren eine Nachentgasung des heißes Kokses auf, wodurch Kohlenwasserstoffe und Kohlenoxyde in das Kühlgas übertreten and dieses somit explosiv machen könnea Auch bei Rösterzkühlern können durch CO₂-Gase im Zusammenwirken mit dem Kohlenstoff CO-Gasanreicherungen im Kühlgas auftreten. Das dabei entstehende CO-Gas, und die entstehenden Wasserstoffverbindungen erhöhen zusammen mit der Sauerstoffanreicherung die Explosionsgefahr. Ähnliche Erscheinungen treten auch bei Sinter- bzw. Klinkerkühlern auf, wobei die Veränderungen der chemischen Zusammensetzung des Kühlgases insbesondere durch den SO₂-Gehalt zu Schwierigkeiten bzw. chemischen Veränderungen des Sinter- bzw. Klinkergutes führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Kühlung von derartigen intermittierend anfallenden Schüttgütern sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, mit denen aufgrund der intermittierenden Schüttgutzufuhr bedingte Wärmeschwankungen kompensiert werden und eine Überhitzung der Anlage, insbesondere der Kesselrohre, ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß vom Kühlgasstrom vor dem Eintritt desselben in den Kühlbunker ein regelbarer Teilstrom abgezweigt wird, der mit dem erhitzten Kühlgasstrom vor dem Eintritt in den Wärmetauscher wiedervereint wird Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Verfahrens wird der regelbare Teilstrom des Kühlgases durch eine Konditioniereinrichtung geführt, die vorzugsweise entsprechend der Gasanalyse des im Kreislauf geführten Kühlgases, insbesondere am Austritt des Kühlgases im Kühlbunker, geregelt wird.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens, bei der der Kühlgaskreislauf über einen Kühlbunker, einen Wärmetauscher und ein Umwälzgeblase geführt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgaskreislauf parallel zum Kühlbunker eine Kurzschlußleitung aufweist, in der ein Teilstrom des kalten Kühlgases nach dem Umwälzgebläse einer Durchmischungseinrichtung zur Regelung der Eintrittstemperatür des heißen Kühlgases in den Wärmetauscher geleitet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands des Hauptanspruchs sind den Unteransprüchen 5 bis 12 zu entnehmen.

Aufgrund der Beschickung des Kühlbunkers mit einer variablen Gasmenge, wobei die Differenzmenge über eine Kurzschlußleitung dem heißen Gas zugeführt wird, kann die Eintrittstemperatur des Kühlgases in den Rückkühlwärmetauscher trotz der schwankenden Wärmezufuhr im Kühlbunker konstant auf etwa 550 bis 650⁰C gehalten werden, so daß austenitische Werkstoffe im Wärmetauscher und in der Reinigungsanlage vermeidbar sind. Gleichzeitig wird auch die Gasmenge, die durch den Wärmetauscher geführt wird, konstant gehalten. Durch die konstante Wärmeentnahme aus dem Schüttgut wirkt dieses wie ein Wärmespeicher. Die kontinuierliche Konditionierung des Kühlgases hält Änderungen der Kühlgaszusammensetzung in engen

Toleranzen.

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung beschrieben, in der eine Trockenkokskfihlanlage schematisch dargestellt ist

In der angeschlossenen Figur ist ;in Kühlbunker 1 für ein fließfähiges stückförmiges Schüttgut, wie z. B. Kalk, Klinker, Koks, Rösterz oder Sinter, dargestellt, welches von unten nach oben von einem gasförmigen Kühlmedium durchströmt wird. Der Kühlbunker 1 weist an seiner Deckelseite eine Eintrittsschleuse 6 für das heiße Schüttgut auf, welches intermittierend in den Kühlbunker eingebracht wird und dort als Speichermasse wirkt. Bodenseitig weist der Kühlbunker 1 eine Entnahmeschleuse 7 auf, welche beispielsweise von zwei Brechwalzen zum Brechen des Schüttgutes in die gewünschte Körnung gebildet ist. Zur Nachkühlung eventueller heißer Nester im Schüttgut weist die Entnahmeschleuse 7 Anschlüsse für ein flüssiges Kühlmedium, wie z. B. flüssige Kohlensäure od. dgl, auf, so daß die Sicherheit für ein angeschlossenes Förderband gegeben ist Zur Kühlung des heißen Schüttgutes wird an der Unterseite des Kühlbunkers 1 über eine Verteileinrichtung 10 ein gasförmiges Kühlmedium eingeblasen, welches im Falle eines Kokstrockenlöschvorganges möglichst reiner Stickstoff sein soll. Unliebsame Kühlgasveränderungen durch die Reaktion CO₂+C = 2CO bzw. H₂O-I-C = H₂-I-CO können so verhindert werden, wobei gleichzeitig Koksverluste durch Oxydation hintangehalten werden. Da das Kühlmedium im Kreis geführt wird, kann es leicht zu einer Anreicherung dieser explosionsfähigen Bestandteile kommen und die Explosionsgrenze überschritten werden. Es ist daher von großem Vorteil, wenn die Konzentration der explosiven Bestandteile des Kühlgases durch eine Ausfilterung derselben in niedrigen Grenzen gehalten wird. Zu diesem Zweck ist in der Kurzschlußleitung 2 eine Konditionieranlage 9 für das Kühlgas vorgesehen. Das aus dem Kühlbunker austretende heiße Kühlgas mit einer Temperatur von etwa 900 bis 1000°C wird in einer Durchmischungseinrichtung 3 mit einem aus der Kurzschlußleitung 2 austretendem Teilstrom des Kühlgases mit einer Temperatur von 100 bis 200⁰C auf etwa 550 bis 650⁰C gekühlt und einer angeschlossenen Trockenreinigungseinrichtung 11, wie z. B. Abscheidezyklon, zugeführt. Das von den Stäuben befreite heiße Kühlgas strömt nun in den Wärmetauscher 4, wo es etwa auf 100 bis 150° C abgekühlt wird und über ein Umwälzgebläse 5 wieder der Verteileinrichtung 10 im Kühlbunker zugeführt wird, wobei nach dem Gebläse 5 ein regelbarer Teilstrom durch die Kurzschlußleitung 2 entnommen wird. Die Regelung des Teilstromes erfolgt über die Drosselklappe 8, wobei als Regelgröße die Angabe des Temperaturfühlers 12 am Eintritt des Kühlgases in den Wärmetauscher 4 Verwendung findet Zusätzliche Meßimpulse liefert der Druckfühler 13 im Gasraum am Austritt aus dem Kühlbunker 1. Zur Verbesserung der Regelung kann in der kalten Kühlgasleitung 14 nach der Abzweigung der Kurzschlußleitung 2 eine weitere Drosselklappe 15 vorgesehen sein.

Zum Anfahren der Anlage und zur ständigen Reinigung des Kühlgases von unerwünschten Begleitgasen ist eine Konditionieranlage 9, insbesondere Stickstofferzeugungsanlage, in einer Abzweigung 16 der Kurzschlußleitung 2 vorgesehen, an welcher eine Abgasleitung 17 zu einer Entlüftungsleitung 24 angeschlossen ist die gleichzeitig als Einrichtung zur Abführung des Überdruckes mit einer Klappe 23

ausgebildet ist. In der Stickstofferzeugungsanlage wird ein Brennstoff verbrannt, wobei die Verbrennungsgase einem Molekularsieb zugeführt werden, welches den Stickstoff von den unerwünschten Verbrennungsprodukten trennt, die über die Abgasleitung 17 abgeführt werden. Das gewünschte Inertgas (Stickstoff) wird über die Leitung 18 der Mischungsstelle 19 in der Kurzschlußleitung 2 zugeführt. In der Abzweigleitung 16 ist wie in der Kurzschlußleitung 2 eine Drosselklappe

20 angeordnet, mit der die Menge des Kühlgases, welche der Konditionieranlage zugeführt wird, geregelt werden kann. Die Konditionieranlage 9 kann auch als Rauchverbrennungsanlage ausgebildet sein, in der schwache Konzentrationen eines brennbaren Mediums verbrannt werden können, wobei die Wasserstoff- und Kohlenstoffverbindungen über Molekularsiebe in die Abgasleitung 17 und damit ins Freie oder in den Kreislauf zurückgeführt werden können. Zur Erreichung eines guten Regeleffektes kann die Konditionieranlage 9 auch als zusätzliche Kühleinrichtung ausgebildet sein.

Tritt in der heißen Kühlgasleitung 22 ein Überdruck auf. so öffnet die Klappe 23 den Zugang zur Entlüftungsleitung 24, so daß sich der Überdruck im System abbauen kann. Die heißen Abgase werden über die Reinigungsanlage 25 gereinigt, welche aus einer Rauchverbrennungsanlage mit vor- oder nachgeschalteter Entstaubungsanlage besteht, und durch die Entlüftungsleitung 24 in die freie Atmosphäre abgegeben. In der Kurzschlußleitung 2 ist ferner knapp vor der Durchmischungseinrichtung 3 eine Rückschlagklappe

21 vorgesehen, um das Eindringen des heißen Kühlgases in die Kurzschlußleitung 2 zu verhindern.

Der Wärmetauscher 4 ist beispielsweise als Dampfkessel mit stehender Dampftrommel 26 ausgebildet Das Speisewasser wird über die Leitung 27 durch den Speisewasservorwärmer 28 in die Kesseltrommel eingespeist, aus der das heiße Wasser über die Leitung 29 den Verdampferheizflächen 30 und über die Dampf-Wassergemischleitung 31 dem oberen Teil der Kesseltrommel 26 zur Dampf-Wasserabscheidung zugeführt wird. Durch die tangentiale Einführung des Dampf-Wassergemisches entsteht in der Kesseltrommel 26 eine zyklonartige Strömung, so daß die Ausdampfoberfläche in der Kesseltrommel erhöht wird. Der trockene Sattdampf strömt über die Leitung 32 in den Überhitzer 33 und verläßt den Kessel als überhitzter Dampf durch die Leitung 34. Am kühlgasseitigen Austritt des Wärmetauschers 4 ist ein weiterer Staubabscheider 35 vorgesehen, dessen Entstaubungselemente zur weiteren Kühlung des Abgases vorzugsweise mit Luft gekühlt sind, so daß das Kühlgas auf etwa 100 bis 150⁰C abgekühlt wird und in der Kühleinrichtung ein wirksames Temperaturgefälle aufgebaut werden kann. Im Rahmen der Erfindung können zur weiteren Absenkung der Kühlgastemperatur noch weitere Wärmeverbraucher an den Kühlgaskreislauf angeschlossen werden.

Die Regelung der Konditionieranlage 9 erfolgt über Gasanalysatoren 36, die an den verschiedensten Stellen des Kühlgaskreislaufes angeordnet werden können. Zur Trennung des Kühlbunkers 1 vom Kreislauf des Kühlgases, insbesondere für den Zeitraum der Inbetriebsetzung der Anlage, ist ein Absperrschieber 37 zwischen dem Kühlbunker 1 und der Durchschnittseinrichtung 3 vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nicht nur die Regelung der Eintrittstemperatur des Kühlgases in den Wärmetauscher 4 bei konstanter Kühlgasmenge sondern auch eine Regelung der Geschwindigkeit der Abkühlung des heißen Schüttgutes im Kühlbunker, so daß die gewünschten technologischen Werte, wie z. B. Festigkeit und/oder Porosität des abgekühlten Schüttgutes, erreicht werden. Durch die Regelung der Eintrittstemperatur bei konstanter Durchflußmenge erfolgt eine gleichmäßige konstante Dampferzeugung, wobei das Schüttgut als Regenerativspeicher für die für die Beheizung notwendige Wärme wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kühlung von heißen, insbesondere intermittierend anfallenden Schüttgütern mit einem in einem geschlossenen Kreislauf geführten Kühlgas, welches in einem Wärmetauscher rückgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kühlgasstrom vor dem Eintritt desselben in den Kahlbunker ein regelbarer Teilstrom abgezweigt wird, der mit dem erhitzten Kühlgasstrom vor dem Eintritt in den Wärmetauscher wiedervereint wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenregelung der Teilströme in Hinblick auf die konstante Durchflußmenge und auf gleiche Eintrittstemperatur, insbesondere weniger als 650⁰C, in den Wärmetauscher erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Teilstrom des Kühlgases durch eine Konditioniereinrichtung geführt wird, die vorzugsweise entsprechend der Gasanalyse des im Kreislauf geführten Kühlgases, insbesondere am Austritt des Kühlgases im Kühlbunker, geregelt wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Kühlgaskreislauf über einen Kühlbunker, einen Wärmetauscher und ein Umwälzgebläse geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgaskreislauf parallel zum Kühlbunker (1) eine Kurzschlußleitung

(2) aufweist, in der ein Teilstrom des kalten Kühlgases nach dem Umwälzgebläse (5) durch eine Durchmischungeinrichtung (3) zur Regelung der Eintrittstemperatur des heißen Kühlgases in den Wärmetauscher (4) geleitet ist

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Kühlbunker (1) als Trockenlöscheinrichtung für glühenden Koks oder dgl. ausgebildet ist und eine als Nachlöscheinrichtung mit flüssigem CO₂ ausgebildete Austrittsschleuse (7) aufweist

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kurzschlußleitung (2) eine Drosselklappe (8) angeordnet ist, die von der Eintrittstemperatur des Kühlgases in den Wärmetauscher (4) gesteuert ist

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kurzschlußleitung (2), insbesondere über eine Abzweigleitung (16), eine Konditionieranlage (9) für das Kühlgas, insbesondere Verbrennungsanlage für unliebsame Kühlgasbestandteile, wie z. B. CO und Kohlenwasserstoff, angeschlossen ist

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Konditionieranlage (9) eine Abgasleitung (17) für die unliebsamen Kühlgasbestandteile angeschlossen ist, die in die Entlüftungsleitung (24) des Hauptkreislaufes mündet

9. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Durchmischungseinrichtung

(3) und dem Wärmetauscher (4) eine Trockenentstaubungseinrichtung (11) für das heiße Kühlgas angeordnet ist

10. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Wärmetauscher (4) eine stehende Kesseltrommel (26) aufweist und in an sich bekannter Weise als Dampferzeuger ausgebildet ist.

11. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wärmetauscher (4) und dem Umwälzgebläse (5) ein als luftgekühlter Zyklon ausgebildeter Feinabscheider (35) für das Kühlgas vorgesehen ist

12. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der heißen Kühlgasleitung, insbesondere in der Durchmischungseinrichtung (3) über eine Klappe (23) eine Entlüftungsleitung (24) angeschlossen ist über weiche ein Teil des im Kreislauf geführten Kühlgases abführbar ist