DE4010045A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung einer pulverfoermigen substanz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer pulverförmigen Substanz, die pneumatisch durch eine Förderleitung in ein Silo eingespeist und zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit in Wärmekontakt gebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Befüllen eines Behälters mit einer pulverförmigen Substanz ist es mitunter erforderlich, diese beim Einfüllvorgang zu kühlen. Stellvertretend für eine solche pulverförmige Substanz ist Zement zu nennen, der, mit Wasser vermischt, exotherm reagiert, eine erhöhte Temperatur des Reaktionsproduktes aber unerwünscht bzw. unvorteilhaft ist. Das führt im Beton vor allem bei größeren Bauwerken während der Abkühlphase zu einem erheblichen Temperaturgradienten, woraus am Bauwerk Zugspannungen entstehen (Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 8/81, Seite 507), die durch die oben erwähnte Kühlung vermindert werden können.

Aus der DE-PS 36 23 724 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Frischbeton unter Verwendung von Zement, der durch flüssigen Stickstoff vorgekühlt wird, bekannt. Die Zementkühlung erfolgt bei der Einspeisung des Zementes in ein Vorratssilo. Hierzu wird der flüssige Stickstoff zugleich mit dem Zement in das Zementsilo eingeblasen. Die Anschlüsse für Zement und Stickstoff sind benachbart im oberen Silobereich angeordnet.

Ferner ist aus der US-PS 44 79 362 ein Verfahren zur Kühlung von Zement bekannt, bei dem Zement pneumatisch durch eine Förderleitung in ein Silo eingespeist und flüssiger Stickstoff über einen Stutzen eingeleitet wird.

Das erstgenannte Verfahren bringt den Nachteil mit sich, daß eine ausreichende Kühlung damit nicht erzielt werden kann: Denn der Zement tritt wasserstrahlförmig aus dem Einfüllstutzen aus. Das wasserähnliche Verhalten des Zements bewirkt, daß bei direktem Besprühen des Zementstrahls beim Eintritt in das Silo nur ein unzureichender Wärmekontakt hergestellt werden kann. Das hat zur Folge, daß die Kühlung sehr inhomogen erfolgt und die Enthalpie des Stickstoffs nicht optimal genutzt werden kann. Kaltes N₂-Abgas bewirkt außerdem ein Zusetzen des Entstaubungsfilters am Kopf des Zementsilos. Diese Nachteile treten auch beim zweiten genannten Verfahren auf, wenn auch in reduzierter Form. Denn auch durch das Einleiten von flüssigem Stickstoff über eine oder mehrere Einleitungsstutzen erzielt man nicht den gewünschten homogenen Wärmeaustausch zwischen Zement und Stickstoff, die Enthalpie des Stickstoffes wird dabei nicht optimal ausgenutzt und kaltes N₂-Abgas führt zu einem Zusetzen des Entstaubungsfilters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung einer pulverförmigen Substanz, die pneumatisch durch eine Förderleitung in ein Silo eingespeist und zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit in direkten Wärmekontakt gebracht wird, aufzuzeigen, welches die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlflüssigkeit durch das Mischrohr einer in die Förderleitung eingebauten Venturidüse eingedüst wird.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Eindüsung der Kühlflüssigkeit über das Mischrohr der Venturidüse erfolgt. Die pulverförmige Substanz strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Venturidüse. Gleichzeitig gelangt die Kühlflüssigkeit seitlich durch das Mischrohr der Venturidüse in die Strömung der pulverförmigen Substanz. Dabei bilden sich durch die spezielle Düsenströmung Wirbel, die einen direkten Kontakt zwischen Kühlmittel und den einzelnen Partikeln der pulverförmigen Substanz ermöglichen, so daß eine homogene Kühlung der pulverförmigen Substanz erreicht wird. Eventuell vorhandene Agglomerate aus Partikeln der pulverförmigen Substanz werden in der Düse auseinandergerissen.

Durch die starke Verwirbelung in der Venturidüse, wie sie durch einen einfachen Stutzen keinesfalls erreicht werden kann, ergibt sich also eine feinverteilte Partikelströmung der pulverförmigen Substanz und ein darin feinverteilter Flüssigkeitsnebel der Kühlflüssigkeit, die zu der homogenen Kühlung führen. Diese homogene Kühlung setzt sich über den restlichen Strömungsverlauf hin in der Förderleitung bis in das Silo fort. Dadurch wird auch eine optimale Ausnutzung der Enthalpie der Kühlflüssigkeit ermöglicht. Der bessere Wärmekontakt hat zur Folge, daß das N₂-Abgas, das durch das Entstaubungsfilter entweicht, eine geringere Restkälte aufweist. Damit wird ein Zusetzen des Entstaubungsfilters am Silokopf durch kaltes N₂-Abgas vermieden. Durch die bessere Ausnutzung der Enthalpie der Kühlflüssigkeit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die geforderte Kühlung der pulverförmigen Substanz mit einem geringeren Durchsatz an Kühlflüssigkeit erreicht werden. Damit reduziert sich der Verbrauch an Kühlflüssigkeit bzw. die Menge des daraus entstehenden Abgases, was wiederum die Gefahr des Zusetzen des Entstaubungsfilters vermindert.

Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil angewendet werden, wenn die Venturidüse an einer Stelle in der Förderleitung eingebaut ist, die sich beim Anschluß der Förderleitung an die Zuleitung vom Lieferfahrzeug der pulverförmigen Substanz befindet. So wird ein längstmöglicher Weg und eine maximale Kontaktzeit für den Wärmekontakt zwischen Kühlflüssigkeit und pulverförmiger Substanz erzielt und damit die Enthalpie der Kühlflüssigkeit optimal ausgenutzt.

Die Erfindung läßt sich auf die verschiedensten pulverförmigen Substanzen anwenden. Ein Beispiel ist der schon oben erwähnte Zement im Zuge der Herstellung von Beton, der wegen seines weitverbreiteten Einsatzes im Hoch- und Tiefbau eine besondere Bedeutung besitzt. Speziell im Zusammenhang mit der Kühlung von Zement empfiehlt sich die Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel, da Stickstoff keine Rückstände hinterläßt, sondern 100%ig verdampft und ausgast. Die Erfindung läßt sich jedoch mit gleichem Erfolg auch beispielsweise bei der Behandlung von Milchpulver und Kunststoffgranulaten einsetzen.

Besonders vorteilhaft wirkt sich aus, daß die Erfindung bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik leicht zur Anwendung gebracht werden kann, indem man den einfachen Einleitungsstutzen durch eine Venturidüse ersetzt.

Die Erfindung sei im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 2 in einer Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1 die Venturidüse.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 1 wird Zement aus einem Lieferfahrzeug (1) pneumatisch in ein Silo (10) eingespeist. Am Silokopf ist ein Entstaubungsfilter (11) eingebaut. Die Einspeisung erfolgt vom Lieferfahrzeug (1) über eine Zuleitung (2), die über einen Anschluß mit der Förderleitung (9) zum Silo (10) verbunden ist. Flüssiger Stickstoff wird über Leitung (3) durch einen Durchflußmesser (4) zu einem Steuerventil (6) geleitet, das durch die Steuereinheit (5) geregelt wird. Eine genau dosierte Menge flüssigen Stickstoffs gelangt vom Steuerventil (6) über Leitung (7) zur Förderleitung (9). Das Eindüsen des flüssigen Stickstoffs in die Förderleitung (9) erfolgt durch eine Venturidüse (8). Diese ist in die Förderleitung in der Nähe des Anschlusses zur Zuleitung eingebaut.

Sie ist in der Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2 genauer dargestellt. Der flüssige Stickstoff wird, aus Leitung (7) kommend, durch das Mischrohr (8a) der Venturidüse (8) in die Zementströmung, die von der Zuleitung (2) über Förderleitung (9) zum Silo (10) führt, in der Förderleitung (9) eingedüst.

Claims (4)

1. Verfahren zur Kühlung einer pulverförmigen Substanz, die pneumatisch durch eine Förderleitung in ein Silo eingespeist und zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit in direkten Wärmekontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch das Mischrohr einer in die Förderleitung eingebauten Venturidüse eingedüst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit flüssiger Stickstoff eingesetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Förderleitung, die von einem Anschluß an eine Zuleitung von einem Lieferfahrzeug der pulverförmigen Substanz bis in das Silo führt, dadurch gekennzeichnet, daß in diese Förderleitung eine Venturidüse mit einem Mischrohr zum Eindüsen der Kühlflüssigkeit eingebaut ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüse in der Nähe des Anschlusses an die Zuleitung vom Lieferfahrzeug eingebaut ist.