DE3834215A1

DE3834215A1 - Gegenstrom-waermetauscher

Info

Publication number: DE3834215A1
Application number: DE19883834215
Authority: DE
Inventors: Dietmar Holsiepe; Erich Dipl Ing Schnieder
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1990-04-12

Description

Die Erfindung betrifft einen schachtförmigen Gegenstrom- Wärmetauscher (entsprechend dem Oberbegriff des An spruches 1).

Ein Gegenstrom-Wärmetauscher entsprechend dem Oberbe griff des Anspruches 1 ist bereits durch die DE-A-35 05 569.3 bekannt. Er zeichnet sich dadurch aus, daß bei einfacher Bauweise und geringem Wartungsaufwand mit einem vergleichsweise geringen Energiebedarf ein besonders guter Wärmeaustausch zwischen Gas und Gut gewährleistet ist und eine sehr gleichmäßige Behandlung des Gutes erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegen strom-Wärmetauscher entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahin weiterzuentwickeln, daß unter gleich zeitiger Verbesserung der Betriebssicherheit eine weitere Verringerung des Wärmebedarfes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen stand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist an wenigstens einige zwischen be nachbarten Kammern vorgesehene Strömungswege für das Gut jeweils eine zur Rezirkulation dienende Gutleitung an geschlossen, die in die die beiden Kammern verbindende zentrale Gasdurchtrittsöffnung einmündet. Mit Hilfe dieser zur Rezirkulation dienenden Gutleitungen kann ein einstellbarer Teilstrom des Gutes in den Bereich hoher Gasgeschwindigkeit geführt und dadurch erneut in die obere Kammer zurückgeleitet werden, aus der dieses Gut gerade ausgetragen wurde. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Aufenthaltszeit des Gutes im Wärme tauscher in weiten Grenzen zu variieren, so daß die Entsäuerung des Gutes gesteuert und die Konzentration an Schadstoffen wegen der größeren Materialmenge reduziert werden kann. Zugleich läßt sich auf diese Weise eine wesentliche Verringerung des Wärmebedarfes erreichen.

Mit der durch die Gutrezirkulation erzielten höheren Wärmebehandlung steigt nun andererseits zumindest bei gewissen, zum Kleben und Anbacken neigenden Materialien die Gefahr unerwünschter Ablagerungen im Bereich der zwischen benachbarten Kammern vorgesehenen Strömungs wege für das Gut. Erfindungsgemäß enthalten daher die zwischen benachbarten Kammern vorgesehenen Strömungs wege für das Gut einen vom Boden der oberen Kammer aus gehenden Trichter, an den sich eine in die nächsttiefere Kammer einmündende Gutleitung anschließt. Gibt man die sen Trichtern eine hinreichend steile Neigung, so läßt sich verhindern, daß es zu störenden Gutablagerungen oder gar zu Verstopfungen der Strömungswege kommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung eines Ausführungs beispieles des erfindungsgemäßen Gegen strom-Wärmetauschers,

Fig. 2 eine an zwei Umfangsstellen aufgebrochene Perspektivansicht der Einbauten zwischen übereinander angeordneten Kammern des Wärmetauschers.

Der in Fig. 1 schematisch veranschaulichte schachtförmige Gegenstrom-Wärmetauscher 1 ist Bestandteil einer im übrigen nicht dargestellten Anlage zum Vorwärmen und Brennen von feinkörnigem Gut, beispielsweise von Zement rohmaterial. Diese Anlage enthält einen (nicht darge stellten) Drehrohrofen, dessen Abgase zur Vorwärmung des feinkörnigen Gutes dienen und den Wärmetauscher 1 in Richtung der Pfeile 2 von unten nach oben durch setzen.

Der Wärmetauscher 1 enthält mehrere übereinander ange ordnete Kammern, von denen in Fig. 1 die Kammern 3, 4 und 5 dargestellt sind. Über der Kammer 5 befindet sich eine Vorwärmstufe mit einer Wirbelkammer 6, darüber eine Stufe mit Zyklonen 7 a, 7 b, 7 c und 7 d.

Der schachtförmige Wärmetauscher 1 ist im Bereich zwischen den übereinander angeordneten Kammern im Quer schnitt verengt, wobei benachbarte Kammern miteinander jeweils über eine zentrale Gasdurchtrittsöffnung 10 verbunden sind, deren Querschnitt kleiner als der größte Kammerquerschnitt ist.

Zwischen benachbarten Kammern (z.B. den Kammern 4 und 5) sind außermittig angeordnete Strömungswege für das Gut vorgesehen, die einen vom Boden der oberen Kammer aus gehenden Trichter 11 und eine in die nächsttiefere Kammer einmündende Gutleitung 12 enthalten.

Darüber hinaus ist an wenigstens einige zwischen be nachbarten Kammern vorgesehene Strömungswege für das Gut jeweils eine zur Rezirkulation dienende Gutleitung 13 angeschlossen, die in die zentrale Gasdurchtritts öffnung 10 einmündet.

Fig. 2 veranschaulicht die konstruktive Gestaltung der zwischen benachbarten Kammern vorgesehenen Einbauten im einzelnen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an jeden zweiten zwischen benachbarten Kammern vorge sehenen Strömungsweg eine zur Rezirkulation dienende Gutleitung 13 angeschlossen (vgl. die rechte Darstellung in Fig. 2), während die dazwischen angeordneten Strömungs wege nur eine in die nächsttiefere Kammer führende Gut leitung 12 aufweisen (vgl. die linke Darstellung in Fig. 2).

Die zur Rezirkulation dienenden Gutleitungen 13 sind zweckmäßig mit Einrichtungen zur Einstellung des Gut stromes versehen, vorzugsweise mit Pendelklappen. Zu sätzlich oder alternativ kann an der Verzweigungsstelle zwischen den Gutleitungen 12 und 13 eine umstellbare Verteilerklappe 14 vorgesehen werden.

Die zur Rezirkulation dienenden Gutleitungen 13 münden zweckmäßig in den unteren Bereich der die beiden Kammern verbindenden zentralen Gasdurchtrittsöffnung 10 ein.

Die Neigung der Wände der Trichter 11 gegenüber der Horizontalen wird größer als der Schüttwinkel des Gutes gewählt (gleiche Neigung wie Zyklon-Konen), wodurch Ablagerungen in den Trichtern vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, einen ein stellbaren Teil des Gutes in die Kammer zu rezirkulieren, aus der dieses Gut bereits einmal ausgetragen wurde. Dadurch läßt sich die gesamte Aufenthaltszeit des Gutes im Gegenstrom-Wärmetauscher in weiten Grenzen variieren, was wesentliche betriebliche und wärmetechnische Vor teile mit sich bringt.

Versuche haben gezeigt, daß sich besonders gute Ergeb nisse erzielen lassen, wenn in der zentralen Gasdurch trittsöffnung 10 eine Strömungsgeschwindigkeit zwischen 20 und 30 m/s, vorzugsweise zwischen 25 und 28 m/s, und in der darüberliegenden Kammer eine Strömungsge schwindigkeit zwischen 1,5 und 3 m/s, vorzugsweise zwischen 1,8 und 2,5 m/s eingestellt werden. Damit wird sichergestellt, daß einerseits in der zentralen Gas durchtrittsöffnung 10 kein Gut durchfällt und anderer seits in der großen Kanmer - bedingt durch die geringe Gasgeschwindigkeit - das meiste Gut aus dem Gasstrom ausfällt und in die Trichter 11 gelangt.

Ein erzielbarer Wärmeverbrauch von 780 bis 800 kcal/kg Klinker bedeutet eine beachtliche Verringerung des Wärmebedarfes gegenüber vergleichbaren bekannten Aus führungen, die mit einer deutlichen Verringerung der Abgastemperatur Hand in Hand geht.

Im Betrieb des Wärmetauschers wird das feinkörnige Gut (dessen Bewegung durch die gestrichelten Pfeile 15 angedeutet ist) nach Durchsetzen der beiden obersten Stufen (Zyklone 7 a bis 7 d sowie Wirbelkammer 6) über die Gutaustragsleitung 16 der Wirbelkammer 6 in die oberste Kammer 5 des schachtförmigen Gegenstrom-Wärme tauschers 1 eingetragen. Durch den von unten mit hoher Geschwindigkeit durch die Gasdurchtrittsöffnung 10 hin durchtretenden Heißgasstrom wird der Gutstrom aufgelöst. Es bilden sich in der Kammer 5 eine Anzahl von (in Fig. 1 schematisch angedeuteten) Wirbeln 17 aus, in denen das Gut in innigen Wärmeaustausch mit dem Heißgasstrom kommt.

Ein Teil des im Bereich des Bodens der Kammer 5 abge schiedenen feinkörnigen Gutes gelangt über die Gutlei tungen 12 in die nächsttiefere Kammer 4, während ein weiterer, einstellbarer Teil des Gutes über die Gut leitungen 13 in die Gasdurchtrittsöffnung 10 eingeführt und vom Gasstrom wieder in die Kammer 5 rezirkuliert wird.

Claims

1. Schachtförmiger Gegenstrom-Wärmetauscher zum Wärme tausch zwischen einem den Wärmetauscher (1) von unten nach oben durchsetzenden Gasstrom und fein körnigem Gut, das am oberen Ende des Wärmetauschers zugeführt und am unteren Ende abgezogen wird,

a) enthaltend eine Anzahl von übereinander angeord neten Kammern (3, 4, 5), die miteinander über zentrale Gasdurchtrittsöffnungen (10) verbunden sind, deren Querschnitt kleiner als der Kammer- Querschnitt ist,
b) wobei zwischen benachbarten Kammern zusätzlich außermittig angeordnete Strömungswege für das Gut vorgesehen sind, die vom unteren Ende eines Kam merbodens ausgehen und in den oberen Bereich der nächsttieferen Kammer einmünden,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

c) die zwischen benachbarten Kammern vorgesehenen Strömungswege für das Gut enthalten einen vom Boden der oberen Kammer (z.B. 5) ausgehenden Trichter (11), an den sich eine in die nächst tiefere Kammer (z.B. 4) einmündende Gutleitung (12) anschließt;
d) an wenigstens einige zwischen benachbarten Kammern vorgesehene Strömungswege für das Gut ist jeweils eine zur Rezirkulation dienende Gutleitung (13) angeschlossen, die in die die beiden Kammern ver bindende zentrale Gasdurchtrittsöffnung (10) ein mündet.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zur Rezirkulation dienenden Gutleitungen (13) mit zur Einstellung des Gutstromes dienenden Einrichtungen, vorzugsweise Pendelklappen, versehen sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Trichterwände gegenüber der Horizontalen größer als der Schüttwinkel des Gutes ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeden zweiten zwischen benachbarten Kammern vorgesehenen Strömungsweg eine zur Rezirkulation dienende Gutleitung (13) angeschlossen ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Rezirkulation dienenden Gutleitungen (13) in den unteren Bereich der die beiden Kammern verbindenden zentralen Gasdurchtrittsöffnung (10) einmünden.