DE3925203A1 - Rohrkuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrkühler mit an der Rohrinnenwandung angeordneten Einbauten zur Verbesserung der Wärmeübertragung vom heißen Gut auf das gasförmige Kühlmedium, insbesondere Kühlluft.

Zum Kühlen von heißen Gütern, insbesondere zum Kühlen von Zementklinker, werden häufig Drehrohrkühler oder auch Sa­ tellitenkühler eingesetzt, von denen das aus einem Ofen kommende heiße Gut aufgenommen und darin mit Hilfe gasför­ miger Kühlmedien, insbesondere Kühlluft, die im Kühlrohr im Gegenstrom oder im Gleichstrom zum Gut geführt werden, abgekühlt. Dabei wird durch die Wärmeübertragung vom heißen Gut auf das Kühlmedium, das Kühlmedium stark erhitzt und kann sehr vorteilhaft als solches entweder im Ofen als Verbrennungsluft und/oder zum Trocknen oder Vorwärmen von Feststoffen eingesetzt werden. Da es sich jedoch bei dem zu kühlenden Gut in den meisten Fällen um ein Mischprodukt aus verhältnismäßig grobkörnigen und feinkörnigen Fest­ stoffen handelt, ist mit den bisher bekannten Rohrkühlern mit ihren Einbauten eine gleichmäßige und insbesondere gleich starke Abkühlung der in dem zu kühlenden Gut vor­ handenen grobkörnigen und feinkörnigen Feststoffe aufgrund der zu geringen Verweilzeit der grobkörnigen Feststoffe im Rohrkühler nicht möglich. Dies beruht vor allem darauf, daß durch die Drehbewegung des Rohrkühlers eine Entmischung des Gutes erfolgt, wobei sich die grobkörnigen Feststoffe auf den feinkörnigen Feststoffen schneller in Richtung zum Gutauslauf hin bewegen als die feinkörnigen Feststoffe. Durch die mehr oder weniger geneigte Anordnung des Kühl­ rohres zum Gutauslaufende hin, wird die Bewegung der grob­ körnigen Feststoffe zum Gutauslaufende hin noch intensi­ viert und dadurch die Verweilzeit weiter verringert. Hinzu kommt, daß die von den Kühlereinbauten bis zum oberen Scheitelpunkt des Kühlrohres angehobenen und dann nach unten fallenden grobkörnigen Feststoffe von der durch den Kühler im Gegenstrom zum Gut bewegten Kühlluft nicht so stark in entgegengesetzter Richtung zum Gutstrom abgelenkt werden wie die feinkörnigen Feststoffe. Die Folge davon ist, daß die grobkörnigen Feststoffe beim Verlassen des Kühlers eine weit höhere Temperatur aufweisen als die feinkörnigen Feststoffe, was sich nicht nur auf den Küh­ lerwirkungsgrad nachteilig auswirkt, sondern wodurch auch ein hoher Wärmeinhalt des gekühlten Gutes ungenutzt bleibt und verloren geht.

Um den thermischen Wirkungsgrad eines Rohr- oder Satelli­ tenkühlers, insbesondere in der kritischen Heißzone, zu verbessern, hat man gemäß einer noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung an der Rohrinnenwandung des Kühlers etwa halbkreisförmig gewölbeartig in das Kühlrohrinnere vor­ springende Bogenelemente angeordnet. Durch diese Bogen­ elemente wird zwar eine Verbesserung des Gutstaueffektes und eine Vergrößerung der Gutmaterialoberfläche im Rohr­ kühler erreicht, jedoch nicht vermieden, daß die grobkör­ nigen Feststoffe beim verlassen des Kühlers eine höhere Temperatur aufweisen als die feinkörnigen Feststoffe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, durch ent­ sprechende Ausbildung und Anordnung von Einbauten im Rohr­ kühler die Verweilzeit der grobkörnigen Feststoffe gegen­ über der Verweilzeit der feinkörnigen Feststoffe derart zu verlängern, daß sie beim Verlassen des Kühlrohres dieselbe, oder annähernd dieselbe Temperatur aufweisen wie die fein­ körnigen Feststoffe.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einbauten an der Rohrinnenwandung mit - in Fließrichtung des Gutes zum Gut­ austrag hin gesehen - schräg nach innen ansteigenden Ober­ flächen ausgebildet sind. Durch diese schräg nach innen ansteigende Oberflächenausbildung der Einbauten werden die grobkörnigen Feststoffe nicht nur daran gehindert, daß sie sich schneller in Richtung zum Gutauslauf hin bewegen als die feinkörnigen Feststoffe, sondern, daß sie im Rohrküh­ ler sogar in entgegengesetzter Richtung zum Gutstrom - in Richtung zum Guteinlauf hin - abgelenkt und bewegt werden, wodurch ihre Verweilzeit gegenüber den feinkörnigen Fest­ stoffen im Rohrkühler derart verlängert wird, daß sie beim Verlassen des Rohrkühlers dieselbe, oder annähernd dieselbe Temperatur aufweisen wie die feinkörnigen Feststoffe. Dar­ über hinaus wird aber auch dadurch, daß das zu kühlende Gut aufgrund der längeren Verweilzeit öfter als sonst im freien Fall auf die schräg nach innen ansteigenden Oberflächen der erfindungsgemäß ausgebildeten Einbauten aufprallt, eine weitergehende Zerkleinerung der grobkörnigen Feststoffe erreicht und dadurch auch die Kühlwirkung insgesamt ver­ bessert. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Ein­ bauten im Rohrkühler wird daher im Vergleich zu bekannten Rohrkühlern nicht nur der Kühlwirkungsgrad verbessert, sondern auch eine wesentlich höhere Wärmerückgewinnung bei niedrigeren Gutaustrittstemperaturen als bisher erreicht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Einbauten aus winkelförmig ausgebildeten Schleißplatten. Die derart ausgebildeten Einbauten zeich­ nen sich durch ihren sehr einfachen, leicht handzuhabenden Aufbau aus und weisen eine hohe Standzeit auf.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung sind die Einbauten über den Umfang des Rohres gleichmäßig verteilt und unterschiedlich hoch ausgebildet. Diese Anordnung und unterschiedlich hohe Ausbildung der Einbauten führt nicht nur zu einer Verbesserung der Gut­ verteilung und der damit verbundenen Wärmeübertragung auf das gasförmige Kühlmedium im Kühlrohr, sondern wirkt sich auch im Vergleich zu umlaufende, rillenbildende Einbauten verschleißmindernd auf die Einbauten aus.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand von in Zeichnungs-Figuren schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen anschließend näher erläu­ tert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Rohrkühler mit an der Rohrinnenwandung stufenförmig nach innen verlaufenden Einbauten im Längsschnitt;

Fig. 2 zwei winkelförmig ausgebildete Einbauten gemäß der Erfindung im vergrößerten Maßstab;

Fig. 3 ein bogenförmig ausgebildetes Einbauteil im vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 + 5 unterschiedlich hoch ausgebildete Einbauten gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt und in Draufsicht.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Rohrkühler aus einem Dreh­ rohr (1), das zum Gutaustrag (2) hin gegenüber der Hori­ zontalen (3) unter einem Winkel α von etwa 3° geneigt angeordnet ist. An der Rohrinnenwandung sind stufenförmig verlaufende Einbauten (4) lösbar befestigt, die gemäß der Erfindung in Fließrichtung (5) des Gutes (6) zum Gutaus­ trag (2) hin schräg nach innen ansteigende Oberflächen (7) aufweisen. Die Einbauten (4) bestehen, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, aus winkelförmig ausgebildeten Schleißplat­ ten, die sehr vorteilhaft an der Rohrinnenwandung (8) mit Hilfe von in der Zeichnung nicht näher dargestellten Schrauben, Klemmen oder Keilen lösbar verbunden sind. Diese Einbauten (4) zeichnen sich ganz besonders durch ihren konstruktiven einfachen Aufbau aus und können aufgrund der lösbaren Verbindung mit der Rohrwandung im Bedarfsfall, und zwar wenn sie verschlissen sind, sehr leicht gegen neue ausgewechselt werden.

Im Betrieb des Rohrkühlers wird das Kühlrohr (1) in Um­ drehungen versetzt und mit dem aus einem Ofen kommenden heißen Gut auf der in Fig. 1 dargestellten linken Seite in Pfeilrichtung (9) beschickt. Gleichzeitig wird am gegen­ überliegenden rechten Ende in der Zeichnung Kühlluft als gasförmiges Kühlmedium in Pfeilrichtung (10) in das Kühl­ rohr (1) eingeführt und im Gegenstrom zur Fließrichtung (5) des Gutes (6) durch das Kühlrohr hindurchgeführt. Da­ bei wird das heiße Gut während der ständigen Umwälz- und Fallbewegungen im Kühlrohr intensiv mit der Kühlluft in Berührung gebracht, und die Wärme auf die Kühlluft über­ tragen. Die auf diese Weise erhitzte Kühlluft wird dann aus dem Kühlrohr (1) auf der linken Seite abgezogen und entweder dem Ofen als Verbrennungsluft zugeführt, oder aber zum Trocknen oder Vorwärmen von Feststoffen benutzt, während das im Kühlrohr ausreichend abgekühlte Gut über den Gutaustrag (2) nach außen abgeführt wird.

Da die Einbauten (4) gemäß der Erfindung an der Rohrinnen­ wandung (8) - in Fließrichtung (5) des Gutes (6) zum Gut­ austrag (2) hin gesehen - schräg nach innen ansteigende Oberflächen (7) aufweisen, werden die im heißen Gut vor­ handenen grobkörnigen Feststoffe (11) auf den Oberflächen (7) entgegen der Fließrichtung (5) des Gutes (6) bewegt und dadurch ihre Verweilzeit im Kühlrohr im Vergleich zu den feinkörnigen Feststoffen sehr vorteilhaft soweit ver­ längert, daß sie beim Austreten aus dem Kühlrohr dieselbe, oder annähernd dieselbe Temperatur aufweisen wie die fein­ körnigen Feststoffe. Gleichzeitig werden durch den wieder­ holt öfteren Aufprall der im Kühlrohr von den Einbauten nach oben hin angehobenen grobkörnigen Feststoffe (11) beim Auftreffen auf die Oberflächen (7) der Einbauten (4) zerkleinert und aufgrund der dadurch entstehenden größeren Oberflächen die Wärmeübertragung vom Gut auf die Kühlluft intensiviert. Auf diese Weise kann die Temperatur der aus dem Kühlrohr am Gutaustrag (2) austretenden feinkörnigen und grobkörnigen Feststoffe insgesamt auf ein sehr niedri­ ges Niveau abgesenkt werden. Da die als Schleißplatten ausgebildeten Einbauten (4) an der Rohrinnenwandung (8) - in Längsrichtung gesehen - stufenförmig hintereinander angeordnet sind, wird neben der vorhin erwähnten günstigen Kühlwirkung, insbesondere der grobkörnigen Feststoffe, auch sehr vorteilhaft das Kühlrohr vor Verschleiß und Überhit­ zung bewahrt, und dadurch die Standzeit wesentlich erhöht.

Wie Fig. 3 zeigt, können die Einbauten (12) gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft bogenförmig mit - in Fließrichtung (5) des Gutes (6) zum Gutaustrag (2) hin gesehen - schräg nach innen ansteigenden Oberflächen (13) ausgebildet sein. Auch durch diese bogenförmige Ausbildung der Einbauten wird eine gleichmäßig starke Abkühlung der im heißen Gut vorhandenen grobkörnigen und feinkörnigen Feststoffe er­ reicht.

Ferner können, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, die Einbauten (14) und (15) auch unterschiedlich hoch ausgebildet wer­ den, wobei sie, wie die Fig. 4 zeigt, so zusammengesetzt und miteinander verbunden werden können, daß sie eine ge­ meinsame, schräg nach innen ansteigende Oberfläche bilden und/oder, daß sie, wie Fig. 5 zeigt, auch in Umfangsrich­ tung des Drehrohres so angeordnet werden, daß abwechselnd jeweils neben einer hohen Schleißplatte (H) eine niedrige Schleißplatte (N) zu liegen kommt. Hierbei können gegebe­ nenfalls auch bogenförmig ausgebildete Einbauten (16) in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Anordnung zur Anwen­ dung kommen. Darüber hinaus bestehen hinsichtlich der Aus­ bildung und Anordnung der Einbauten gemäß der Erfindung auch noch weitere, in den Zeichnungsfiguren nicht näher dargestellte Variationsmöglichkeiten; jedoch müssen die Einbauten, um eine gleichmäßig starke Abkühlung der im heißen Aufgabegut vorhandenen feinkörnigen und grobkörni­ gen Feststoffe zu erreichen, mit in Fließrichtung des Gutes zum Gutaustrag hin schräg nach innen ansteigenden Ober­ flächen ausgebildet sein.

Claims (6)

1. Rohrkühler mit an der Rohrinnenwandung angeordneten Einbauten zur Verbesserung der Wärmeübertragung vom heißen Gut auf das gasförmige Kühlmedium, insbeson­ dere Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ bauten (4, 12, 14, 15, 16) an der Rohrinnenwandung (8) mit - in Fließrichtung (5) des Gutes (6) zum Gut­ austrag (2) hin gesehen - schräg nach innen anstei­ genden Oberflächen (7, 13) ausgebildet sind.

2. Rohrkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (4, 14, 15) aus winkelförmig ausge­ bildeten Schleißplatten bestehen.

3. Rohrkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einbauten (4, 14, 15) an der Rohr­ innenwandung (8) - in Rohrlängsrichtung gesehen ­ stufenförmig hintereinander angeordnet sind.

4. Rohrkühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einbauten (4, 12, 14, 15, 16) über den Umfang des Rohres gleichmäßig verteilt und unter­ schiedlich hoch ausgebildet sind.

5. Rohrkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (12, 16) bogenförmig ausgebildet sind.

6. Rohrkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (4, 12, 14, 15, 16) an der Rohrwandung lösbar befestigt sind.