DE3610148A1 - Heizvorrichtung zur erwaermung von rieselfaehigem gut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung zur Erwärmung von rieselfähigem Gut, insbesondere für Petrolkoks, zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumindustrie.

Zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumindustrie muß das rieselfähige Gut, nämlich feinkörniger Petrolkoks, erwärmt werden, um ihn in den für den Verarbeitungsvorgang erforderlichen Zustand zu bringen. Die Erwärmung erfolgt hierbei in herkömmlicher Weise in Vorwärmschnecken, das sind mehrere in einem Gehäuse untergebrachte, parallel liegende und ineinandergreifende Schnecken, die mit Hilfe von Wärmeträgeröl von innen aufgeheizt werden. Der konstruktive Aufwand dieser Vorwärmvorrichtung ist verhältnismäßig groß. Ferner sind hierbei für die Zuführung des Wärmeträgeröls in die Vorwärmschnecken und die Abführung des Wärmeträgeröls aus den Vorwärmschnecken besondere Dichtungen erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Heizvorrichtung zur Erwärmung von rieselfähigem Gut zu schaffen, welche sich durch ihren einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet und eine hohe Durchsatzleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Heizvorrichtung aus mehreren parallelen, in einem Gehäuse mit einem geringen Abstand voneinander senkrecht angeordneten, von einem Wärmeträgermedium umströmten Rohren besteht, deren Querschnitt sich von oben nach unten konisch erweitert, und die an ihrem oberen Ende mit einer Aufgabevorrichtung, insbesondere einer Zuteilschnecke, und an ihrem unteren Ende mit einer Austragsvorrichtung für das erwärmte Gut in Verbindung stehen. Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäß ausgebildeten Heizvorrichtung besteht darin, daß in der Aufheizzone keine drehbeweglichen Teile vorhanden sind, so daß für die Zuführung und Abführung des Wärmeträgermediums daher auch keine besonderen Abdichtungen erforderlich sind. Weiterhin werden hierbei dadurch, daß der Querschnitt der Rohre von oben nach unten konisch erweitert ausgebildet ist, Brückenbildungen oder gar Verstopfungen der Rohre durch das rieselfähige Gut mit Sicherheit vermieden. Die Konizität der Rohre ist hierbei so zu wählen, daß in jedem Fall die Komponente der Schwerkraft des rieselfähigen Gutes größer ist als die Haftkomponente an den Rohrwandungen. Da die Beheizung der Rohre von außen, das heißt indirekt erfolgt, kann hierbei sehr vorteilhaft jedes beliebige Wärmeträgermedium benutzt werden, da dieses nicht in Kontakt mit dem zu erwärmenden Gut kommt. Als Wärmeträgermedium kann hierbei Öl, Heißdampf oder dergleichen benutzt werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse rohrförmig ausgebildet. Die rohrförmige Ausbildung des Gehäuses für die Heizvorrichtung hat den besonderen Vorteil, daß handelsübliche, druckgeprüfte Rohre gewählt werden können, deren Durchmesser sich nach der Zahl der Rohre richtet, in denen das rieselfähige Gut, zum Beispiel Petrolkoks, erwärmt wird. Bildet ein Rohr das Gehäuse, so braucht es nur mit Deckel und Boden versehen werden, in denen Öffnungen für die Rohre zur Erwärmung des Gutes vorgesehen sind. In diese Öffnungen können dann die Rohre eingesetzt und festgeschweißt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die konischen Rohre innerhalb des Gehäuses in parallelen Reihen angeordnet. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Maßnahme besteht darin, daß nicht für jedes konische Rohr eine eigene Austragsvorrichtung benötigt wird, sondern daß mehrere, nebeneinanderliegende konische Rohre mit ein- und derselben Austragsvorrichtung bedient werden können.

Bei einer Heizvorrichtung mit rohrförmigem Gehäuse sind demnach in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die in Reihen angeordneten Rohre mit eigenen Austragsvorrichtungen versehen, die in eine für alle Rohrreihen gemeinsame Sammelaustragsvorrichtung fördern. Diese Anordnung der Austragsvorrichtungen hat den Vorteil, daß bei einer auftretenden Verstopfung eines Rohres oder bei Ausfall eines Antriebes einer Austragsvorrichtung die Anlage nicht außer Betrieb gesetzt werden muß.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwei oder mehrere Heizvorrichtungen zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden, die an einen gemeinsamen Antrieb für die Austragsvorrichtungen angeschlossen sind. Dies hat den besonderen Vorteil, daß mehrere solcher Heizvorrichtungen hinter - oder nebeneinander geschaltet und mit geringem Energieaufwand betrieben werden können, und zwar in einer solchen Anzahl, daß der jeweils gewünschte Durchsatz des zu erwärmenden Gutes pro Zeiteinheit gewährleistet ist. Die Zusammenfassung dieser Heizvorrichtungen zu einer größeren Baueinheit kann daher in einfacher Weise nach dem Baukastensystem vorgenommen werden. Das Zusammenfassen mehrerer Heizvorrichtungen zu einer größeren Einheit bietet auch die Möglichkeit, bei einer vorgegebenen Bauhöhe den Durchsatz des zu erwärmenden Gutes pro Zeiteinheit über die Anzahl der zusammengefaßten Heizvorrichtungen zu steuern.

Im übrigen zeichnet sich die Heizvorrichtung gemäß der Erfindung auch insbesondere hinsichtlich der geringen Bauhöhe und des Raumbedarfes aus. So ist die jeweils erforderliche Grundfläche im Vergleich zu bekannten Schneckenvorwärmern bei gleichem Durchsatz pro Zeiteinheit in der Regel wesentlich geringer.

Anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen wird die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit ihren technischen Ausgestaltungen nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung zusammen mit der Aufgabevorrichtung und der Austragsvorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Heizvorrichtung mit rohrförmigem Gehäuse,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Heizvorrichtung mit quadratischer Umrahmung des Gehäuses,

Fig. 4 einen Querschnitt von mehreren, zu einer Baueinheit zusammengefaßten Heizvorrichtungen.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Heizvorrichtung (1) aus einem Gehäuse (2), in dem mit einem geringen Abstand voneinander eine Anzahl von Rohren (3) senkrecht und parallel zueinander angeordnet sind, deren Querschnitte sich von oben nach unten konisch erweitern. Diese Rohre (3) sind im Boden (4) und in der Decke (5) der Heizvorrichtung eingeschweißt. Die Rohre (3) werden von einem Wärmeträgermedium (6) umspült, beispielsweise von einem Wärmeträgeröl, das über einen Einlaufstutzen (7) in das Innere des Gehäuses (2) unter Druck eingeführt wird. Im Gehäuse (2) strömt das Wärmeträgeröl zwischen den Rohren (3) von unten nach oben, wobei das Wärmeträgeröl durch im Gehäuse (2) kaskadenförmig angeordnete Bleche (9) - zwecks besserer Ausnutzung des Wärmeinhaltes und zur gleichmäßigeren Erwärmung der Rohre (3) - umgelenkt und durch den Auslaßstutzen (8) kurz unterhalb der Decke (5) nach außen abgeführt wird. Die kaskadenförmig angeordneten Bleche (9) werden durch Abstandshalter (10), die an der Decke (5) des Gehäuses (2) befestigt sind, in ihrer Lage festgehalten. Das Gehäuse (2) ist außen von einer Wärmeisolierung (11) umgeben.

Im Betrieb wird das zu erwärmende rieselfähige Gut (12), beispielsweise Petrolkoks, der Heizvorrichtung (1) über eine Aufgabevorrichtung (13), beispielsweise mittels einer Zuteilschnecke und über eine mit Schlitzen oder Zungen ausgestattete Verteilerwanne (14) einem Füllbunker (15) von oben in dosierten Mengen zugeführt, von wo es in gleichmäßiger Verteilung in die konisch nach unten erweiterten Rohre (3) gelangt. In den Rohren (3) sinkt das Gut infolge der Schwerkraft langsam nach unten, wobei es von dem die Rohre (3) außen umspülenden Wärmeträgeröl indirekt erhitzt wird. Da die Rohre (3) gemäß der Erfindung nach unten hin konisch erweitert ausgebildet sind, werden sehr vorteilhaft Gut-Brückenbildungen in den Rohren (3) oder Verstopfungen der Rohre (3) mit Sicherheit vermieden. Das in den Rohren (3) erwärmte Gut (12′) wird durch eine aus Zellenrädern (16) bestehende Austragsvorrichtung ausgetragen. Diese Zellenräder (16) sind sehr vorteilhaft über eine gemeinsame Antriebswelle (16′) mit dem Antriebsmotor (17) verbunden. Gegebenenfalls können hierbei als Austragsvorrichtungen auch Pendelklappen eingesetzt werden. Die Zellenräder (16) tragen das erwärmte Gut (12′) aus den hintereinanderliegenden Rohren (3) gleichzeitig nach unten aus. Weitere Zellenräder können über Kettenräder (18) vom Antriebsmotor (17) mit angetrieben werden. Darüber hinaus können aber auch Zahnradantriebe, Keilriemen oder starre Wellen mit Kegelradantrieben Verwendung finden.

Das von den Zellenrädern (16) nach unten ausgetragene erwärmte Gut (12′) fällt in eine Sammelaustragsvorrichtung (19), aus der das erwärmte Gut von einer in einem trogförmigen Gehäuse (20) angeordneten Förderschnecke (21) nach außen abtransportiert wird.

Die Sammelaustragsvorrichtung (19) ist über eine Dehnungsmanschette (22) mit der Heizvorrichtung (1) verbunden. Von dieser Dehnungsmanschette (22) werden sehr vorteilhaft die Wärmedehnungen der Heizvorrichtung ausgeglichen. Das Gehäuse (20) der Austragsvorrichung (19) kann im Bedarfsfall auch sehr leicht beheizt werden, und zwar entweder durch ein im Gehäuse (20) angeordnetes, von einem Wärmeträgermedium (6) durchflossenes Rohrsystem (23) oder auch durch Heizmatten und dergleichen. Im übrigen ist das trogförmig ausgebildete Gehäuse (20) sehr zweckmäßig außen von einer Wärmeisolierung (24) umgeben.

Da die Heizvorrichtung (1) gemäß der Erfindung eine Baueinheit darstellt, ist es leicht, sie zu montieren oder sie im Bedarfsfalle auszuwechseln. Sie braucht nur an den vorgesehenen Flanschen (25) gelöst werden, um sie zwischen Füllbunker (15) und Austragsvorrichtung (19) herauszunehmen.

Gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse (2) der Heizvorrichtung (1) rohrförmig ausgebildet. Die rohrförmige Ausbildung des Gehäuses (2) ist besonders vorteilhaft, da sie bereits vorgefertigt und druckgeprüft in jeder beliebigen Länge beschafft werden kann. Auch andere Gehäuseformen, insbesondere viereckige Kästen, mit darin parallel senkrecht nebeneinander entsprechend angeordneten Rohren können gemäß der Erfindung Verwendung finden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sieben Rohre (3) innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses (2) untergebracht. Die Rohre (3) sind hierbei so angeordnet, daß sie nebeneinander drei parallele Reihen bilden. Auch hierbei sind kaskadenförmig angeordnete Bleche (9) vorgesehen, die dazu dienen, das Wärmeträgermedium (6) innerhalb des Gehäuses (2) umzulenken und die Rohre (3) allseitig gleichmäßig zu erwärmen. Die im Gehäuse (2) kaskadenförmig angeordneten Bleche (9) reichen bis etwa zur Gehäusemitte und werden durch Abstandshalter (10) gehalten, die in der Decke der Heizvorrichtung befestigt sind. Die Zuleitung des heißen Wärmeträgermediums (6) erfolgt auch hierbei in gleicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Heizvorrichtung über den Einlaufstutzen (7) am Boden der Heizvorrichtung und der Ablauf des Wärmeträgermediums (6) durch einen an der Decke der Heizvorrichtung angeordneten Auslaufstutzen (8). Auch das Gehäuse (2) ist hierbei mit einer Wärmeisolierung (11) versehen, um unnötige Wärmeverluste zu vermeiden. Unterhalb des Befestigungsflansches (25) sind für den Austrag des erwärmten Gutes aus den Rohren (3), auf drei parallel zueinander angeordeten Wellen 16′, Zellenräder wie in Fig. 1 angeordnet, wobei der Antrieb der drei parallel liegenden Wellen (16′) mit den Zellenrädern über einen einzigen Antriebsmotor (17) erfolgt, der an der mittleren Welle (16′) angreift. Die rechts und links neben der mittleren Welle befindlichen Wellen (16′) werden über Kettengetriebe (18) mit-angetrieben, die auf der dem Antriebsmotor (17) gegenüberliegenden Seite an den Wellen (16′) angebracht sind.

Die in Fig. 3 dargestellte Heizvorrichtung gemäß der Erfindung entspricht im Prinzip der in Fig. 2 dargestellten Heizvorrichtung; jedoch mit dem Unterschied, daß die in Fig. 3 dargestellte Heizvorrichtung außen mit einem quadratischen Flansch (25′) umgeben ist. Auf diese Weise können sehr vorteilhaft mehrere Heizvorrichtungen jeweils nach Bedarf zu einer mehr oder weniger größeren Baueinheit zusammengefaßt werden, und zwar durch einfaches Verschrauben der Heizvorrichtungen an ihren Flanschen (25′).

Wie die in Fig. 3 dargestellte Heizvorrichtung gemäß der Erfindung in einfacher Weise zu größeren Baueinheiten zusammengefaßt werden kann, zeigt die Fig. 4. Gemäß Fig. 4 besteht jede Baueinheit jeweils aus zwei rohrförmigen Gehäusen (2), die einerseits durch Stege (26) und andererseits durch die Flansche (25′) miteinander verbunden sind. Auch hierbei sind die Gehäuse (2) mit einer Wärmeisolierung (11) umgeben. Die einzelnen Heizvorrichtungen sind über Flansche (25′) so zu einer größeren Baueinheit miteinander verbunden, daß sich eine Doppelreihe der Gehäuse (2) ergibt. Die Zufuhr des Wärmeträgermediums (6) in die einzelnen Heizvorrichtungen erfolgt von unten über eine gemeinsame Zufuhrleitung (7′), von der aus die einzelnen Einlaufstutzen (7) in die Heizvorrichtungen führen. In den Einlaufstutzen (7) sind hierbei sehr vorteilhaft Steuerschieber (28) vorgesehen, die die Zufuhr des Wärmeträgermediums (6) regeln oder auch ganz unterbrechen können. Der Ablauf des abgekühlten Wärmeträgeröls erfolgt wiederum durch am oberen Ende der Heizvorrichtungen angeordnete Auslaufstutzen (8), die in eine gemeinsame Ablaufleitung (8′) münden. Mit Hilfe der Steuerschieber (28) kann über in der Zeichnung nicht näher dargestellte Temperaturüberwachungseinrichtungen, und zwar durch entsprechende Mengenregelung des Wärmeträgeröls jeweils die geforderte oder gewünschte Temperatur in den einzelnen Heizvorrichtungen sehr genau eingestellt und aufrechterhalten werden. Auch kann bei dieser gemäß Fig. 4 dargestellten Zusammenfassung der Heizeinrichtungen gemäß der Erfindung im Bedarfsfalle eine oder auch mehrere Heizvorrichtungen sehr leicht abgeschaltet oder auch neue Heizeinheiten hinzugeschaltet werden.

Der Betrieb dieser in Fig. 4 dargestellten zusammengefaßten Heizvorrichtungen erfolgt im Prinzip in gleicher Weise wie bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Heizvorrichtungen gemäß der Erfindung. Die Sammelaustragsvorrichtung (19) besteht auch hierbei aus einem trogförmigen Gehäuse (20), in dem zwei miteinanderkämmende, gegenläufige Austragsschnecken (21, 21′), die das aus den einzelnen Heizvorrichtungen ausgetragene, erwärmte Gut (12′) einer Auswurföffnung (29) zufördern. Das trogförmige Gehäuse (20) wird auch hierbei über Rohre (23) mit einem entsprechenden Wärmeträgermedium (6) beheizt. Durch die Wärmeisolierung (24) wird das erwärmte Gut vor Abkühlung geschützt. Auch ist hierbei für die beiden Austragsschnecken (21, 21′) nur ein Antriebsmotor (30) erforderlich, der die beiden Austragsschnecken (21, 21′) über ein Zahnradpaar (31) antreibt. Da, wie Fig. 4 zeigt, die Heizvorrichtungen gemäß der Erfindung parallel zueinander angeordnet sind, besteht hierbei auch sehr vorteilhaft die Möglichkeit, von mehreren Heizvorrichtungen die Zellenräder über Kettenantriebe (27) miteinander zu verbinden und über einen gemeinsamen Antriebsmotor (17) anzutreiben. Auf diese Weise können Antriebsmotoren und die mit ihnen verbundenen Kosten eingespart werden.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt nur eine von verschiedenen anderen Anordnungen, wie mehrere Heizvorrichtungen gemäß der Erfindung sehr vorteilhaft zu einer kleineren oder größeren Baueinheit zusammengefaßt werden können. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Heizeinrichtungen besteht jedoch darin, daß sie durch ihre kompakte Bauweise und ihre komplette Ausstattung mit den erforderlichen Austragsorganen und Beheizungsvorrichtungen Baueinheiten bilden, die es ermöglichen, eine Anlage mit mehr oder weniger hoher Durchsatzleistung, insbesondere zur Erwärmung von Petrolkoks nach dem Baukastensystem in einfacher Weise zu erstellen. Auch zeichnet sich die Heizvorrichtung gemäß der Erfindung durch die hohe Flexibilität aus, die durch diese Bauweise gegeben ist, und zwar insbesondere hinsichtlich der Bauplanung, weil die vorhandenen Platzverhältnisse optimal genutzt werden können. Schließlich kann auch der Durchsatz des zu erwärmenden Gutes jeweils in einfacher Weise über mehrere Parameter gesteuert werden, wobei die Länge der konischen Rohre und deren Anzahl, die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums und die Durchflußgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums sowie die Austragsgeschwindigkeit der Austragsvorrichtungen beliebig eingestellt und variiert werden können.

Claims (5)

1. Heizvorrichtung zur Erwärmung von rieselfähigem Gut, insbesondere für Petrolkoks zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (1) aus mehreren parallelen, in einem Gehäuse (2) mit einem geringen Abstand voneinander senkrecht angeordneten, von einem Wärmeträgermedium (6) umströmten Rohren (3) besteht, deren Querschnitt sich von oben nach unten konisch erweitert, und die an ihren oberen Ende mit einer Aufgabevorrichtung (13), insbesondere einer Zuteilschnecke, und an ihrem unteren Ende mit einer Austragsvorrichtung (16) für das erwärmte Gut (12′) in Verbindung stehen.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) rohrförmig ausgebildet ist.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Rohre (3) innerhalb des Gehäuses (2) in parallelen Reihen angeordnet sind.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihen angeordneten Rohre (3) mit eigenen Austragsvorrichtungen (16), insbesondere Zellenrädern, versehen sind, die von einem Antriebsaggregat (17) angetrieben werden, und die in eine Sammelaustragsvorrichtung (19) fördern.

5. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Heizvorrichtungen (1) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die an einen gemeinsamen Antrieb (17) für die Austragsvorrichtungen (16) angeschlossen sind.