DE4435871A1 - Schwebegaswärmetauscher als Vorschaltstufe vor einen Trockendrehofen zum Brennen von Zementklinker oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwebegaswärmetauscher, insbesondere als Vorschalt­ stufe vor einen Trockendrehofen zum Brennen von Zementklinker oder dergleichen, mit mehreren Stufen von übereinander angeordneten Zyklonabscheidern, einer Zulei­ tung zur Rohmehl-Aufgabe, einer Abgas-Ableitung, einer Ausleitung zur Abgabe des erwärmten und ggf. entsäuerten Rohmehls in den Trockendrehofen und einer Einlei­ tung zum Einbringen des aus dem Trockendrehofen kommenden Gases.

Schwebegaswärmetauscher dieser Art sind seit längerem bekannt und werden zur Energieeinsparung bei der Klinkerherstellung im Trockendrehofen vielfach ange­ wandt:
Das üblicherweise aus einer Mahltrocknungsanlage kommende Rohmehl wird dem Schwebegaswärmetauscher über seine Zuleitung aufgegeben und durchläuft die ein­ zelnen Stufen von Zyklonabscheidern, um schließlich durch die Ausleitung in den Trockendrehofen zu gelangen, wo der eigentliche Brennprozeß in heißem Gas statt­ findet. Das Mehl läuft durch den Trockendrehofen durch und wird als Klinker am Ende des Ofens üblicherweise gekühlt und zur Weiterverarbeitung oder Lagerung weiter­ transportiert.

Das zum Brennen notwendige heiße Gas läuft den umgekehrten Weg: Nach einer Vorerwärmung im Kühler am Ende des Trockendrehofens wird das Gas hocherhitzt und durchläuft den Trockendrehofen im Gegenstrom. Nach Passieren des Trocken­ drehofens, also an der Rohmehl-Ausleitung des Schwebegaswärmetauschers in den Eingang des Trockendrehofens, wird das heiße Gas über die oben erwähnte Gas- Einleitung mittels eines Gebläses in den Schwebegaswärmetauscher eingebracht. Im Schwebegaswärmetauscher selbst wird das noch heiße Gas mehrstufig in innigen Kontakt mit dem aus der Mahltrocknungsanlage kommenden Rohmehl gebracht, wo­ durch sich das Rohmehl erwärmt, das Gas dagegen abkühlt.

In jeder Stufe des Schwebegaswärmetauschers werden Rohmehl und Gas wieder getrennt, was in Zyklonabscheidern geschieht: Durch eine tangentiale Einlaufströ­ mung des Schwebstoff-Gas-Gemischs werden im Zyklonabscheider Zentrifugalkräfte wirksam, die das Rohmehl vom Gas trennen. Das Rohmehl gleitet an der trichterför­ migen Zyklonabscheider-Wandung herunter, während das Gas aus einem Tauchrohr nach oben entweicht. Das Rohmehl wird, um Verdichtungen zu vermeiden, durch ein Fallrohr in die nächstuntere Stufe geleitet, das Gas über ein Steigrohr in die nächst­ obere. Insbesondere aufgrund der hohen Temperaturen des erwärmten Rohmehls wird es als notwendig angesehen, den Transport des Rohmehls zwischen den einzel­ nen Stufen über Fallrohre vorzunehmen.

Somit nimmt die Temperatur des Gases in den einzelnen Stufen des Schwebegas­ wärmetauschers durch Wärmeübertragung auf das Rohmehl nach oben hin ab; das aus der obersten Stufe entweichende oder zur Mahltrocknungsanlage weiterzulei­ tende Gas weist üblicherweise nur noch eine Temperatur um 300°C auf. Der Aufwand an Wärmeenergie für die Klinkerherstellung wird dadurch erheblich verringert.

Mit gattungsgemäßen Schwebegaswärmetauschern mit mehreren Stufen von über­ einander angeordneten Zyklonabscheidern beschäftigt sich beispielsweise die Veröf­ fentlichung "Zement-Kalk-Gips" des Bauverlags Wiesbaden, Jahrgang 38 (1985), Heft 2, Seiten 67-76.

Aufgrund steigender Energiepreise ist in jüngerer Zeit eine Erhöhung der Anzahl der einzelnen Stufen von gattungsgemäßen Schwebegaswärmetauschern zur besseren Abwärmenutzung des Trockendrehofens zu beobachten; waren bisher vier Stufen von Zyklonabscheidern üblich, so gibt es mittlerweile Schwebegaswärmetauscher mit sechs solcher Stufen. Die Bauhöhe eines sechsstufigen Schwebegaswärmetauschers wächst dadurch jedoch auf ca. 130 m an, was aufgrund der überproportional anstei­ genden Baukosten die Investitionskosten für einen solchen Schwebegaswärmetau­ scher stark erhöht. Die örtlichen Gegebenheiten lassen es häufig sogar überhaupt nicht zu, einen Schwebegaswärmetauscher auf eine solche Bauhöhe anwachsen zu lassen, beispielsweise aufgrund der Erfordernisse des Landschaftsschutzes oder der Flugsicherheit. Auch das Nachrüsten von bereits bestehenden Schwebegaswärme­ tauschern mit zusätzlichen Stufen von Zyklonabscheidern ist wegen der dann not­ wendigen Aufstockung des Schwebegaswärmetauschers aus den eben genannten Gründen, oder auch wegen statischer Probleme, häufig nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schwebe­ gaswärmetauscher so weiterzubilden, daß seine Bauhöhe gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen mindestens zwei unmittelbar übereinander angeordneten Stufen von Zyklonabscheidern jeweils minde­ stens eine motorisch angetriebene Fördervorrichtung zum Transport des Rohmehls angeordnet ist.

Die Erfindung ermöglicht es also, die Bauhöhe eines mehrstufigen Schwebegaswär­ metauschers erheblich zu verringern, da auf die in der Fachwelt bisher als unbedingt notwendig angesehenen Fallrohre zwischen jeweils zwei Stufen von Zyklonabschei­ dern verzichtet werden kann: Durch die erfindungsgemäß vorgesehene motorisch angetriebene Fördervorrichtung können die einzelnen Stufen wesentlich dichter übereinander angeordnet werden, als es mit der Fallrohrförderung bisher möglich war. Insbesondere wird es durch die Erfindung möglich, einen bereits bestehenden Schwebegaswärmetauscher um eine oder gar zwei neue Stufen mit Zyklonabschei­ dern zu erweitern, und im Vergleich zu früher an Bauhöhe zu sparen.

Vorzugsweise ist jeweils mindestens eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung zwi­ schen der obersten und der zweitobersten, sowie zwischen der zweitobersten und der drittobersten Stufe von Zyklonabscheidern angeordnet; es kann auch nur zwischen der obersten und der zweitobersten Stufe von Zyklonabscheidern mindestens eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung angeordnet sein. Insbesondere das Nachrüsten schon bestehender Schwebegaswärmetauscher wird so am einfachsten verwirklicht; aber auch sonst ist es wegen der in den obersten Stufen des Schwebegaswärmetau­ schers noch moderaten Temperaturen des Rohmehls sinnvoll, in erster Linie die obersten Stufen mit der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung auszurüsten.

Eine besonders bevorzugte Ausführung nach der Erfindung sieht vor, daß die moto­ risch angetriebene Fördervorrichtung ein an sich bekannter Trogkettenförderer ist. Ein Trogkettenförderer kann im horizontalen Verlauf seiner Förderstrecke individuell an­ gepaßt werden und besitzt den wesentlichen Vorteil, daß das damit geförderte Roh­ mehl beim Transport nicht oder nur unwesentlich verdichtet wird. Darüber hinaus kann der Trogkettenförderer geschlossen ausgestaltet und dadurch in das geschlossene System des Schwebegaswärmetauschers integriert werden.

Schließlich können Trogkettenförderer, gegebenenfalls mit leichten Modifikationen, problemlos für die Förderung von heißen Schüttgütern, hier von heißem bzw. vorer­ wärmtem Rohmehl, verwendet werden.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im fol­ genden näher beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spiel.

Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Schwebegaswärmetauschers nach der Erfindung;

Fig. 2 die Frontansicht eines Schwebegaswärmetauschers nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß A-A nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß B-B nach Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen vierstufigen Schwebegaswärmetauscher mit Troc­ kendrehofen 5 von vorne und von der Seite. Die vier Wärmetauscherstufen sind in einem Turm 10 angeordnet, der hier lediglich schematisch dargestellt ist und eine Höhe von knapp 60 m aufweist.

In den Fig. 1 und 2 läßt sich der Weg des Rohmehls 7 problemlos verfolgen: Durch die hier nicht detailliert dargestellte Zuleitungen 2 wird das Rohmehl 7 in den Schwebegaswärmetauscher eingebracht, wo es sogleich mit dem aus dem Schwebe­ gaswärmetauscher kommenden Gas 8 vermischt wird. Die Temperaturen von Roh­ mehl 7 und Gas 8 gleichen sich durch Erwärmen bzw. Abkühlen an - die erste Wär­ metauscherstufe. Das entstandene Schwebstoff-Gas-Gemisch wird sodann in die oberste Stufe von Zyklonabscheidern 1d tangential eingeblasen, wodurch sich das Rohmehl 7 an den Außenwandungen der Zyklonabscheider 1d absetzt. Das Rohmehl 7 gleitet an diesen Außenwandungen herunter und wird einerseits über symbolisch dargestellte Fallrohre, andererseits über die erfindungsgemäßen Fördervorrichtungen 9, hier als Trogkettenförderer ausgebildet, zu den Zumischöffnungen 12d der Steig­ rohre 13b geleitet. Durch diese Zumischöffnungen 12d wird das Rohmehl 7 in den Gasstrom der Steigrohre 13b gesogen und mit dem darin nach oben strömenden Gas 8 verwirbelt. Dadurch entsteht die zweite Wärmetauscherstufe des Schwebegaswär­ metauschers. Das diesmal entstandene Schwebstoff-Gas-Gemisch gelangt tangential in die zweitoberste Stufe von Zyklonabscheidern 1c; das Gas 8 entweicht über Tauch­ rohre in die Steigrohre 13c, das Rohmehl 7 dagegen über die symbolisch dargestell­ ten Fallrohre in die Zumischöffnungen 12c. Durch diese Zumischöffnungen 12c wird das Rohmehl 7 in den Gasstrom der Steigrohre 13a geleitet, wo es verwirbelt und sich weiter erwärmt. Die Trennung von Rohmehl 7 und Gas 8 erfolgt diesmal in der dritt­ obersten Stufe von Zyklonabscheidern 1b; das Gas 8 wird durch die Steigrohre 13b, das Rohmehl 7 in die Zumischöffnungen 12b geleitet. Durch die Zumischöffnungen 12b gelangt das Rohmehl 7 schließlich in den Calcinator 11, der weit nach oben ge­ zogen ist und durch den das direkt aus dem Trockendrehofen 5 kommende und daher noch sehr heiße Gas 8 geleitet wird. Ein Teil des Brennvorgangs kann so bereits im Calcinator 11 erfolgen, wodurch eine größere Ausbrandstrecke erreicht werden kann. Das nunmehr stark erhitzte Rohmehl 7 wird in der untersten Stufe von Zyklonabschei­ dern 1a vom Gas 8 getrennt und in die Ausleitung 4 geleitet, von wo es in den Troc­ kendrehofen 5 gelangt.

Das Gas 8 nimmt gebläseunterstützt den umgekehrten Weg: Aus dem Trockendreh­ ofen 5 kommend, durchläuft es zunächst, über die Zumischöffnungen 12b mit dem Rohmehl 7 vermischt, den Calcinator 11, dann die Zyklonabscheider 1a, von dort aus wird es über die Steigrohre 13a, erneut mit Rohmehl 7 vermischt, in die Zyklonab­ scheider 1b geleitet, um über die Steigrohre 13b in die Zyklonabscheider 1c zu ge­ langen. Schließlich durchläuft das Gas 8 die Steigrohre 13c und die Zyklonabscheider 1d, wonach es durch die Ableitung 3 in die nicht dargestellte Mahltrocknungsanlage weitergeleitet wird. Somit wird in dem dargestellten Schwebegaswärmetauscher das Gas 8 in vier Stufen mit dem zunehmend kühleren Rohmehl 7 vermischt, wodurch der Wärmetauscher eine hohe Effizienz erreicht.

Die erfindungsgemäßen Fördervorrichtungen 9 ermöglichen es im dargestellten Bei­ spiel, die oberste Wärmetauscherstufe mit vier Zyklonabscheidern 1d auszurüsten, ohne den Abstand der Zyklonabscheider 1c und 1d vergrößern zu müssen. Denn auf­ grund der Tatsache, daß nur zwei Zyklonabscheider 1c in der zweitobersten Wärme­ tauscherstufe enthalten sind, ist der horizontale Weg vom in Fig. 1 rechts dargestell­ ten Zyklonabscheider 1d zu den Zumischöffnungen 12d, beim vorhandenen Abstand der Zyklonabscheider 1c und 1d, zu weit, um das Rohmehl 7 in einem Fallrohr trans­ portieren zu können. Die Fördervorrichtungen 9 erlauben im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel also eine weitere Energieeinsparung aufgrund einer größeren Anzahl von Zyklonabscheidern 1d, ohne den Turm 10 aufstocken zu müssen.

Fig. 3, ein schematischer Schnitt entlang A-A gemäß Fig. 1, verdeutlicht die Funkti­ onsweise der Zyklonabscheider 1d: Das Gas 8 kommt durch die Steigrohre 13c, wo es mittels der Rohmehl-Zuleitung 2 mit dem Rohmehl 7 vermischt wurde. Dieses Rohmehl-Gas-Gemisch 14 wird nun jeweils tangential in die Zyklonabscheider 1d ein­ geblasen. In den Zyklonabscheidern 1d setzt sich das mittlerweile erwärmte Rohmehl 7 an der Wandung ab und gleitet nach unten. Das Gas 8 kann über die schematisch dargestellten Tauchrohre 15 nach oben entweichen.

Die Fig. 4 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang B-B gemäß Fig. 1. Dar­ gestellt ist der Turm 10, die beiden zweitobersten Zyklonabscheider 1c und die in diese mündenden Steigrohre 13b, sowie die beiden erfindungsgemäßen Fördervor­ richtungen 9. Auch hier ist angedeutet, daß das aus den Steigrohren 13b kommende Rohmehl-Gas-Gemisch 14 tangential in die Zyklonabscheider 1c eingeblasen wird. Das Gas 8 wird dort vom Rohmehl 7 getrennt und entweicht über die Tauchrohre 15 in die naturgemäß hier nicht dargestellten Steigrohre 13c.

Die Erfindung ermöglicht es also, die Bauhöhe von Schwebegaswärmetauschern signifikant zu verringern oder aber bereits bestehende Schwebegaswärmetauscher im Hinblick auf bessere Energieausnutzung zu erweitern, ohne sie wesentlich aufstocken zu müssen. Dies ist im Hinblick auf die Tendenz, die Anzahl der Wärmetauscherstufen wegen der damit möglichen Energieeinsparungen zu vergrößern, von Bedeutung.

Abschließend sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel beschränkt. Insbesondere die motorisch angetriebenen Fördervorrich­ tungen können auch völlig anders, beispielsweise auch nach oben fördernd, ausge­ bildet sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Zyklonabscheider
2 Zuleitung (Rohmehl)
3 Ableitung (Gas)
4 Ausleitung (Rohmehl)
5 Trockendrehofen
6 Einleitung (Gas)
7 Rohmehl
8 Gas
9 Fördervorrichtung
10 Turm
11 Calcinator
12 Zumischöffnungen
13 Steigrohre
14 Rohmehl-Gas-Gemisch
15 Tauchrohre.

Claims (4)

1. Schwebegaswärmetauscher, insbesondere als Vorschaltstufe vor einen Trocken­ drehofen zum Brennen von Zementklinker oder dergleichen, mit mehreren Stufen von übereinander angeordneten Zyklonabscheidern (1), einer Zuleitung (2) zur Rohmehl-Aufgabe, einer Abgas-Ableitung (3), einer Ausleitung (4) zur Abgabe des erwärmten und ggf. entsäuerten Rohmehls (7) in den Trocken­ drehofen (5) und einer Einleitung (6) zum Einbringen des aus dem Trockendreh­ ofen (5) kommenden Gases (8), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei unmittelbar übereinander angeordneten Stufen von Zyklonabscheidern (1) jeweils mindestens eine motorisch angetriebene Fördervor­ richtung (9) zum Transport des Rohmehls (7) angeordnet ist.

2. Schwebegaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens eine Fördervorrichtung (9) zwischen der obersten und der zweitobersten, sowie der zweitobersten und der drittobersten Stufe von Zyklon­ abscheidern (1) angeordnet ist.

3. Schwebegaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fördervorrichtung (9) zwischen der obersten und der zweit­ obersten Stufe von Zyklonabscheidern (1) angeordnet ist

4. Schwebegaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (9) ein Trogkettenförderer ist.