DE3837607A1 - Einbauten fuer rohrkuehler, drehrohroefen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Einbauten für Rohrkühler, Satelli­ tenkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner oder dergleichen zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem körni­ gen, wenigstens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklinker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft.

Die Aufgabe eines Kühlers z. B. Rohrkühlers oder Satelli­ tenkühlers ist es, das aus einem Ofen kommende heiße Pro­ dukt z. B. Zementklinker weitestgehend abzukühlen und gleichzeitig die durch den Kühler strömende Kühlluft wei­ testgehend aufzuheizen, bevor sie in der Regel als soge­ nannte Sekundärluft in den Ofen eintritt und dort als Ver­ brennungsluft verwendet wird. Der Abkühlungsgrad hängt von der Wärmeübertragung zwischen dem Produkt und der Kühl-/ Sekundärluft ab. Während die Produktmenge, die Luftmenge, die Produkttemperatur, die Lufttemperatur, jeweils bei Eintritt in den Kühler, sowie die Produkteigenschaften wie z. B. die Granulometerie vom Kühler nicht zu beeinflussen sind, wird die Kühlerwirkungsweise im wesentlichen durch drei Gegebenheiten bestimmt: Größe der Wärmeübertragungs­ flächen, Verweilzeit des Produkts im Kühler, Staubbildung und Staubkreisläufe.

Es ist bekannt, den Wirkungsgrad eines Rohrkühlers oder auch Satellitenkühlers durch den Einbau von aus ver­ schleißfestem Stahl bestehenden Hubschaufeln oder Hublei­ sten zu erhöhen, die den heißen Zementklinker anheben und in den Kühlluftstrom fallenlassen, wodurch ein inniger Kontakt der Kühlluft mit dem Klinker erreicht wird. Solche das heiße Gut streuenden Einbauten sind bisher nur im mittleren sowie gutaustragsseitigen Endbereich des Kühl­ rohres eingesetzt worden. Keinesfalls sind solche Einbau­ ten in der sich an den Ofen anschließenden Heißzone des Kühlers zu verwenden, weil in dieser Heißzone, in welcher die Temperaturdifferenz zwischen Heißgut und Kühlluft zudem am größten ist, ein Streuen des Gutmaterials durch den Kühlluftstrom unbedingt vermieden werden muß, weil sich sonst die Kühlluft mit Staub belädt, der den Wärme­ übergang in der Kühlerheißzone mindert und der in uner­ wünschter Weise über die Kühlluft/Sekundärluft in den Sinterofen zurücktransportiert wird, was zu einer Beein­ trächtigung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses führt. Ebenfalls bekannt ist es, den Wärmeübergang durch sogenannte Kreuzeinbauten zu verbessern. Diese Einbauten werden vorzugsweise für Feinstgut eingesetzt, das mög­ lichst wenig gestreut werden soll. Der Einsatz derartiger Kreuzeinbauten in der Heißzone eines Kühlers würde zu mechanischen Problemen führen und wäre nachteilig für die Gutverteilung auf den Querschnitt. Daher hat man in der Heißzone des Kühlrohres bisher nur pilz- oder kegelförmige Einbauten eingesetzt, die im wesentlichen die Aufgabe haben, die im Kühlrohr liegende Gutmaterialniere ohne Hub­ wirkung zu durchmischen, um durch Schaffung neuer Gutober­ flächen eine bessere Wärmeübertragung über Abstrahlung zu erreichen. Die für eine gute Wärmeübertragung erforderli­ che große Gutmaterialoberfläche wird auf diese Weise aber nicht erreicht, so daß die Wärmeübertragung besonders in dieser Heißzone des Kühlers noch verbesserungsbedürftig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Behand­ lung eines körnigen wenigstens zum Teil streufähigen Gutes in einem Rohrkühler, Satellitenkühler, Drehrohrofen, Trom­ meltrockner oder dergleichen den thermischen Wirkungsgrad insbesondere in der kritischen Heißzone zu erhöhen, ohne eine spürbare Erhöhung der Staubbeladung des Gasstromes sowie Erhöhung der Abmessungen des Drehrohres in Kauf neh­ men zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Drehrohreinbau­ ten gelöst, die mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 9 gekennzeichnet sind.

Die an der Innenwandung des Drehrohres befestigten Einbau­ ten bestehen erfindungsgemäß aus im Rohrquerschnitt gese­ hen etwa halbkreisförmigen, gewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen, die in ihrem Scheitelbe­ reich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnen­ wandung gerichteten, die freie Bogenquerschnittsfläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen gehobenen Gutmateriales verhindernden Bordrand aufweisen. Damit weisen die insbesondere in der Heißzone des Dreh­ rohres zu installierenden Drehrohreinbauten im wesentli­ chen folgende Vorteile auf:

Durch das Aufteilen der im Drehrohr liegenden Gesamt-Gut­ materialniere auf viele einzelne Gutmaterialnieren, deren Anzahl der Anzahl der in das Drehrohr eingebauten Bogen­ elemente entspricht, wird die wärmeabstrahlende Material­ oberfläche vergrößert und dadurch die Wärmeübertragung er­ heblich verbessert. Jedes Bogenelement ist so ausgebildet, daß die stirnseitig eingetretene Gutmaterialmenge sich zunächst frei nach beiden Seiten hin abböschen kann und die danach im Bogenelement befindliche Gutmaterialmenge über ca. eine halbe Drehrohrumdrehung im Bogen verbleibt.

Erfindungsgemäß entscheidend ist, daß dabei ein Ausstreuen von Gutmaterial dadurch wirkungsvoll verhindert ist, daß die Bogenelemente in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogenquerschnittsfläche verengenden Bordrand aufwei­ sen, d. h. die stirnseitig beiderseitigen Bordränder jedes Bogenelementes verhindern das insbesondere in der Heißzone unerwünschte Ausstreuen des Gutmateriales. Um wegen der Neigung des Drehrohres den Gutstaueffekt zu verbessern, kann erfindungsgemäß der zum Gutauslauf des Drehrohres zu­ gekehrte Bordrand jedes Bogenelementes in seiner Bordhöhe höher, d. h. höherbordig sein als der jeweils andere (zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand. Nach Er­ reichen der gegenüberliegenden Drehrohrseite nach einer halben Drehrohrumdrehung läuft das Gutmaterial aus dem Bogenelement, ohne gestreut zu werden, auf die der Gesamt- Gutmaterialniere gegenüberliegende materialfreie Rohrwand aus, was wiederum zu einer vergrößerten Gutmaterialober­ fläche sowie einem verbesserten Wäremeübergang führt. Während ca. einer halben Umdrehung des Drehrohres wird das Gutmaterial gleichzeitig in den Bogenelementen umgewälzt, was durch Leisten begünstigt werden kann, die wenigstens im Scheitelbereich der Bogenelemente etwa parallel zur Drehrohrachse verlaufend angeordnet sind, um ständig neue Gutmaterialoberflächen zu schaffen.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein erfin­ dungsgemäßes, an der Innenwandung eines Dreh­ rohres zu befestigendes Bogenelement;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Drehrohres, z. B. Rohrkühlers, mit darin eingebauten Bogenele­ menten, und

Fig. 3 schematisch die Draufsicht auf eingebaute Bogenelemente gesehen in Richtung des Pfeiles III der Fig. 2.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Rohrkühler (10), der sich in Pfeilrichtung (11) um seine Achse dreht. In dem Kühler (10) wird z. B. heißer Zementklinker, der von einem dem Kühler vorgeschalteten Zementklinkerofen kommt, abgekühlt und gleichzeitig wird die im Gegenstrom zum Gut­ material strömende Kühlluft aufgeheizt, bevor diese als sogenannte Sekundärluft in den Ofen eintritt. Der Blick auf Fig. 2 ist in Hauptfließrichtung des heißen Gutmateri­ ales gerichtet. Dieses heiße Gutmaterial liegt als soge­ nannte Gutmaterialniere (12) mit schräger Oberfläche im unteren Bereich des Kühlrohres (10) auf dessen Innenwan­ dung auf. Erfindungsgemäß weist der Rohrkühler (10) Ein­ bauten auf, die aus sogenannten Bogenelementen (13, 14, 15 usw.) bestehen, die gleichmäßig um die Rohrinnenwandung verteilt an dieser lösbar und auswechselbar befestigt sind. In der Draufsicht der Fig. 3, in welcher der Pfeil (11) die Drehrichtung des Rohrkühlers (10) und der Pfeil (16) die Hauptfließrichtung des heißen Gutmateriales an­ zeigen, sind z. B. die Bogenelemente (13) und (14) der Fig. 2 in Draufsicht zu sehen, und es ist in Fig. 2 außer­ dem zu sehen, daß die im Kreis angeordneten Bogenelemente benachbarter Kreise (a), b), c), d)) zueinander jeweils stirnseitig versetzt angeordnet sind derart, daß zwischen den in Rohrdrehrichtung (11) gesehen benachbarten Bogen­ elementen Guttransportgassen (17) gebildet sind, die schräg zu den Zylindermantellinien des Drehrohres (10) verlaufen.

Fig. 1 zeigt einzeln herausgezeichnet vergrößert und in perspektivischer Darstellung ein Bogenelement, gesehen entgegen der Hauptfließrichtung (16) des zu kühlenden Gut­ materiales. Die Drehrichtung des Drehrohres ist hier durch den Pfeil (11) angezeigt. Die an der Innenwandung des Drehrohres (10) befestigten Einbauten, die aus den im Rohrquerschnitt gesehen etwa halbkreisförmigen, gewölbear­ tig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen (13, 14, 15 usw.) bestehen, weisen in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogenquerschnittsfläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen befindlichen gehobenen Gutes (18) verhindernden Bordrand auf. So hat z. B. das Bogenelement (13) stirnseitig den zum Gut­ auslauf des Drehrohres (10) zugekehrten Bordrand (19), zu sehen in Fig. 1, und den zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrten Bordrand (20), zu sehen in Fig. 2. Der zum Gutauslauf des Drehrohres zugekehrte Bordrand (19) jedes Bogenelementes kann mit Vorteil in seiner Bordhöhe höher­ bordig sein als der jeweils andere (zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand (20), um trotz Neigung des Drehrohres in Materialfließrichtung (16) einen ausreichen­ den Staueffekt für die jeweils in den Bogenelementen geho­ bene Gutmaterialmenge zu erreichen.

Wie deutlich aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Bogenelement (13) bzw. sind die übrigen Bogenelemente aus zwei Teilen zusammengesetzt, die im Bereich ihrer Scheitelwölbung lös­ bar miteinander verbunden sind, z. B. durch einfache Hakenverbindung, Bolzenverbindung oder sonstige Scharnier­ verbindung (21). Die Bogenelemente bestehen mit Vorteil jeweils aus zwei Hälften, von denen die in Drehrichtung (11) des Drehrohres (10) gesehen vordere Hälfte (22) von Stirnseite zu Stirnseite schmaler ist als die andere Hälfte (23) jedes Bogenelementes. Die schmale Hälfte (22) jedes Bogenelementes hat einen gestuften Rücksprung (24) an ihrer zum Gutauslauf des Drehrohres zugekehrten Stirn­ kante (Fig. 1), wodurch das Auslaufen von angehobenem Gutmaterial aus den einzelnen Bogenelementen in dem der Gutmaterialniere (12) gegenüberliegenden Bereich des Drehrohres (10) erleichtert wird.

Ist das Bogenelement z. B. dreiteilig ausgebildet, so ist mit Vorteil das mechanisch höchstbeanspruchte Mittelteil austauschbar.

Damit das Feinstgut von den Bogenelementen erst gar nicht angehoben wird, kann die breite Hälfte (23) (in Drehrich­ tung (11) des Drehrohres gesehen hintere Hälfte) einiger oder auch aller Bogenelemente Durchtrittsöffnungen (26) wie z. B. Schlitze zum Durchtritt des im jeweiligen Bogen­ element befindlichen Feinstgutes aufweisen. Wenigstens im Scheitelbereich der Bogenelemente können etwa parallel zur Drehrohrachse verlaufende, das im Bogenelement befindliche Gutmaterial umwälzende Leisten angeordnet sein, von denen nach Fig. 1 in das Bogenelement (13) gestrichelt die Leiste (27) eingezeichnet ist. Diese Leisten können für das Gut auch fördernd oder stauend wirken, z. B. beim Ent­ leeren des jeweiligen Bogenelements.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehrohreinbauten wird nochmals wie folgt verdeutlicht:

Jedes Bogenelement (13, 14, 15 usw.) ist so ausgebildet, daß die eingetretene Gutmaterialmenge z. B. (18) sich zu­ nächst frei nach beiden Seiten hin abböschen kann und die danach im Bogenelement befindliche Materialmenge (18 a) über ca. eine halbe Kühlerumdrehung in dem Bogenelement verbleibt. Ein Ausstreuen von Gutmaterial wird dabei wir­ kungsvoll durch die jeweils stirnseitig beiderseitigen Bordränder (19, 20) verhindert, wobei der wie bereits gesagt zum Gutauslauf weisende Bordrand (19) wegen der Neigung des Kühlrohres mit Vorteil höherbordig ist. Nach Erreichen der gegenüberliegenden Drehrohrseite nach etwa einer halben Drehrohrumdrehung kann das Gutmaterial aus der hier schmalen Hälfte (22) jedes Bogenelementes auslau­ fen. Auf diese Weise gelangt das Gutmaterial, ohne in den Kühlluftstrom gestreut zu werden, auf die der Gutmaterial­ niere (12) gegenüberliegende materialfreie Innenwandung des Drehrohres (10), was wiederum zu einer vergrößerten Materialoberfläche und damit zu einem verbesserten Wärme­ übergang führt. Während der etwa halben Umdrehung des Kühlrohres (10) wird gleichzeitig das in den Bogenelemen­ ten befindliche Gutmaterial durch die Leisten (27) umge­ wendet, um neue wärmeabstrahlende Oberflächen zu schaffen.

Dadurch, daß die Bogenelemente aus zwei Hälften (22) und (23) bestehen, z. B. aus hitzebeständigem Stahlguß gegos­ senen Teilen, wird die Montage erleichtert und Wärmedeh­ nungen werden beherrscht. Die Befestigung der Bogenelemen­ te im Drehrohr erfolgt zweckmäßigerweise an gegen Ver­ schleiß geschützten, in den Drehrohrmantel eingeschweißten Haltestücken, und zwar an zwei Punkten an der breiten Hälfte (23) und an einem Punkt (28) an der schmalen Bogen­ hälfte (22), so daß sich jeweils für den ganzen Bogen (13) eine 3-Punkt-Befestigung ergibt. Die Bogenelemente selbst sowie auch deren Verschleißschutz können aus Stahl, Guß, Keramik oder dergleichen verschleißfestem Material bestehen.

Für alle Zonen des Rohrkühlers braucht nur noch eine Ein­ bauten-Grundform, nämlich die Bogenelementform verwendet zu werden. Je nach gewünschter Funktion (nicht streuend/ streuend) werden unterschiedliche Ausführungen gewählt. Alle Einbauten sind, selbstverständlich unter Beachtung der Werkstoffqualitäten, untereinander austauschbar und miteinander kombinierbar. Die Bogenelementhälften sind einzeln austauschbar und bei Verschleiß auch einzeln aus­ wechselbar. Alle Befestigungen (beide Bogenelementhälften miteinander sowie an der Rohrinnenwandung) sind gleich­ artig ausgeführt. Zumindest in der Heißzone des Rohrküh­ lers können die Bogenelemente bzw. die zugehörigen Rohr­ wandungsteile mit einem zusätzlichen Verschleißschutz ver­ sehen sein. Die Einbaudichte der erfindungsgemäßen Bogen­ elemente in das Drehrohr ist je nach Anforderung variabel.

Von der heißen Zone zur kalten Zone des Rohrkühlers (10) können die eingebauten Bogenelemente so ausgebildet sind, daß sie in der Heißzone das Gutmaterial nicht streuen, dagegen beim Übergang zur kalten Zone eine allmählich stärker werdende Materialstreuung zulassen, indem z. B. die stirnseitigen Bordräder der Bogenelemente immer nie­ driger ausgebildet werden und/oder ein schräger Bogenan­ schnitt (25) gewählt wird. Die Bogenelemente werden an der Drehrohrinnenwandung an von diesen vorspringenden Halte­ stücken durch Bolzen oder Schrauben befestigt. Durchgangs­ schrauben im Rohrmantel sind nicht notwendig. Haltestücke, die keine eingebauten Bogenelemente tragen, haben für die Gutmaterialniere (12) die Funktion von Wendeleisten. Die Bogenelemente können zylindrisch oder sphärisch gewölbt oder aus ebenen Flächen zusammengesetzt sein.

Die Materialverweilzeit im Drehrohr wird im wesentlichen beeinflußt durch die Dichte der Einbautenanordnung, Höhe der stirnseitigen Bordräder (19, 20) der Bogenelemente, gebildete Gassen (17) zwischen den Einbauten, Ausstreu­ richtung zum Ein- oder Auslauf, Anordnung und Anzahl von Förderleisten usw.

Durch die erfindungsgemäßen Drehrohreinbauten wird die Möglichkeit geschaffen, Rohrkühler, Drehrohröfen oder der­ gleichen - auch nachträglich - einfach zu optimieren, da die endgültigen Eigenschaften des jeweils zu behandelnden Produktes wie z. B. Dichte, Porosität, Wärmeleitfähigkeit, Körnungsverteilung, im vorhinein nur begrenzt voraussehbar sind. Die erfindungsgemäße Konzeption von Drehrohreinbau­ ten erlaubt es, durch unterschiedlichste variable Anord­ nung, Kombination, Austausch usw. der jeweils eingebauten Bogenelemente die Verweilzeit des Gutmateriales im Dreh­ rohr, die Staubbildung und Staubkreisläufe und damit letztendlich auch die Qualität der Wärmeübertragung zwischen Gutmaterial und Gas günstig zu beeinflussen.

Claims (9)

1. Einbauten für Rohrkühler, Satellitenkühler, Drehrohr­ öfen, Trommeltrockner oder dergleichen zur Verbesse­ rung des Wärmeübergangs zwischen einem körnigen, wenigstens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklinker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Rohrinnenwan­ dung unmittelbar oder mittelbar befestigten Einbauten aus im Rohrquerschnitt gesehen etwa halbkreisförmig gewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogen­ elementen (13, 14, 15) bestehen, die in ihrem Schei­ telbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogenquer­ schnittsfläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen befindlichen gehobenen Gutes verhindernden Bordrand (19, 20) aufweisen.

2. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zum Gutauslauf des Drehrohres zuge­ kehrte Bordrand (19) jedes Bogenelements in seiner Bordhöhe höher ist als der jeweils andere (zum Gut­ einlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand (20).

3. Drehrohreinbauten nach den Ansprüchen 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bogenelemente (13, 14, 15) gleichmäßig um die Rohrinnenwandung verteilt an dieser lösbar befestigt sind.

4. Drehrohreinbauten nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Kreis angeordneten Bogenelemente benachbarter Kreise (a), b), c), d)) zueinander jeweils stirnseitig versetzt angeordnet sind derart, daß zwischen den in Rohrdrehrichtung (11) gesehen benachbarten Bogenelementen Guttransportgassen (17) gebildet sind, die schräg zu den Zylindermantellinien des Drehrohres (10) verlaufen.

5. Drehrohreinbauten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenelemente jeweils aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt sind, die im Bereich ihrer Scheitelwölbung lösbar miteinander verbunden sind.

6. Drehrohreinbauten nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bogenelemente jeweils aus zwei Hälften bestehen, von denen die in Drehrichtung (11) des Drehrohres (10) gesehen vordere Hälfte (22) von Stirnseite zu Stirnseite schmaler ist als die andere Hälfte (23) jedes Bogenelementes.

7. Drehrohreinbauten nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schmale Hälfte (22) jedes Bogen­ elementes durch einen gestuften (24) Rücksprung ihrer zum Gutauslauf (16) des Drehrohres zugekehrten Stirnkante gebildet ist.

8. Drehrohreinbauten nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die breite Hälfte (23) (in Dreh­ richtung (11) des Drehrohres gesehen hintere Hälfte) einiger oder auch aller Bogenelemente Durchtrittsöff­ nungen (26) im Bereich der Gutmaterialaufnahme zum Durchtritt des im jeweiligen Bogenelement befindli­ chen Feinstgutes aufweist.

9. Drehrohreinbauten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Scheitelbe­ reich der Bogenelemente (13) etwa parallel zur Dreh­ rohrachse verlaufende, das im Bogenelement befindli­ che Gut umwälzende Leisten (27) angeordnet sind.