EP0029194A1 - Von aussen beheiz- oder kühlbares, drehbares Wärmetauscherrohr zum Wärmebehandeln von pulvrigem bis körnigem, rieselfähigem, gegebenenfalls angeschlämmtem Gut - Google Patents

Von aussen beheiz- oder kühlbares, drehbares Wärmetauscherrohr zum Wärmebehandeln von pulvrigem bis körnigem, rieselfähigem, gegebenenfalls angeschlämmtem Gut Download PDF

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EP0029194A1
EP0029194A1 EP80106906A EP80106906A EP0029194A1 EP 0029194 A1 EP0029194 A1 EP 0029194A1 EP 80106906 A EP80106906 A EP 80106906A EP 80106906 A EP80106906 A EP 80106906A EP 0029194 A1 EP0029194 A1 EP 0029194A1
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EP
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tube
granular
outside
heat treatment
cooled
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EP80106906A
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Wolfgang Dipl.-Ing. Keller
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Bayer AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0445—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having conductive heating arrangements, e.g. heated drum wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0463—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall
    • F26B11/0477—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall for mixing, stirring or conveying the materials to be dried, e.g. mounted to the wall, rotating with the drum

Definitions

  • the invention is directed to an externally heatable or coolable, rotatable heat exchanger tube for the heat treatment of powdery to granular, free-flowing, optionally slurried material, which has internals.
  • Such tubes are either individual tubes that can be rotated about their own axis or are arranged in parallel in a rotor rotating about a central axis.
  • the rotary tube or the rotor are surrounded by a housing which is covered by a heat exchange medium, e.g. tempered gas or liquid is flowed through.
  • the heat is exchanged between the temperature control medium and the material passing through the pipe via the pipe wall.
  • Heat transfer by radiation e.g. heating elements
  • cooling and heating drums the pipes of which have internals, such as lifting blades and / or screw spirals, are sufficiently known.
  • direct heating the material to be treated is in the pipes in the Co-current or counter-current conveyed with the heating medium with an inclined or horizontal drum.
  • the aim of these embodiments is to mix the heating gas and the material intimately in order to achieve the best possible heat transfer.
  • This type of direct heat transfer from the heating or cooling medium to the goods is simple and very effective. However, many goods must not come into contact with the heating medium.
  • the cleaning of the heating and cooling gases from entrained particles is very complex. Therefore, indirectly tempered cooling or heating drums are increasingly being used.
  • tube dryers for indirect heat treatment in which helices are built in for the uniform transport of the material.
  • strips are often attached to the inner wall, which are intended to prevent slipping, sliding or rolling on the drum wall. If one were to install the lifting blades or strips known from the directly heatable tubes in indirectly heated tubes, then this would be disadvantageous.
  • the dust discharge would increase considerably, so that filters would have to be used; undesirable recondensation would occur and the undesirable cross-mixing with the product separation in the case of different grain sizes could occur in the case of indirect heating.
  • direct heat treatment it can be disadvantageous when all particles experience a precisely defined, even transport, that there is good contact with the pipe wall and that there is little gas inclusion between the particles.
  • Indirect heat treatment strives for exactly the opposite effects.
  • the mechanisms of heat transfer in indirect heat treatment depend to a much greater extent on the properties of the material to be treated, the pipe dimensions and the layer heights than in direct heat transfer.
  • indirect heat transfer the measures for good heat transfer at low temperatures (transfer through contact) can also be different than at high temperatures (transfer through radiation).
  • each type of indirect heat transfer has the following requirements in common: As far as possible no sliding, rolling or sliding of the goods on the pipe wall, but a defined dwell time on the wall; Throwing or sliding of the goods conveyed up during the rotary movement directly above the surface of the goods, so that the dropped goods can slide down, slide or roll on the sloping surface formed.
  • the slope of the coils arranged in the pipes for transport should only be so steep that no union takes place.
  • the arrangement, shape and height of the strips (in extreme cases there may be bars against the wall), which should prevent the material from slipping on the inside of the pipe, are the decisive factors for good heat transfer in addition to the speed of the pipe and the spiral pitch. It is particularly advantageous to position the strips at such an angle that the strip is oriented approximately parallel to the surface of the material when the tube rotates when it slides out of the material.
  • the shape of the strips which is ideal for good heat transfer, is difficult to achieve, since the uniform transport of the goods is disturbed by these internals. In all solutions, however, the tube should only be filled with material to such an extent that the material does not flow over the spiral webs in order to avoid undesired cross-mixing.
  • the demands for the uniform transport of all particles, the adherence of the goods to the pipe wall, dropping of the highly conveyed goods directly above the surface of the goods and the avoidance of throws during the conveyance is achieved according to the invention in that the internals from near the Pipe inner wall arranged longitudinal strips and at least one coil coinciding with its axis with the pipe axis, the longitudinal strips together with the coil forming a structural unit which is attached to the pipe ends.
  • the structural units are preferably interchangeably attached to the pipe ends.
  • This embodiment is particularly favorable since the pipes are usually too narrow for a man to crawl in to fix the internals.
  • the design allows the internals for each tube to be pushed into or pulled out of the tube as a unit.
  • the attachment to the pipe ends is easily accessible.
  • This constructive design is not only advantageous for the initial assembly; it is also particularly economical when replacing worn-out installation units and, by replacing the entire installation set, allows installations which are particularly adapted to the goods to be treated to be used without great effort, in order to optimize the heat transfer during the successive treatment of different goods.
  • the tubes themselves are preferably on the outside with ribs, for. B. longitudinal or transverse ribs, or other area-enlarging elements to improve the heat transfer.
  • a rotary tube 2 is rotatably held in bearings 3 in a housing 1 and can be driven by means of a drive 4. Via a material feed pipe 5 and a chute 6, the feed is carried out on the front side 7 of the housing 1.
  • a hot gas supply nozzle 8 opens out into the interior of the housing 1 through the front side 7.
  • a unit 12 of internals which consists of longitudinal strips 13 and a helix 14, is arranged and fastened to the tube ends by means of screw connections 15.
  • the longitudinal strips 13 have such an inclination that when they emerge from the material they are parallel to the surface thereof. They are lower than the web height of the helix 14.
  • the helix 14 has such a slope that there is no throw during the conveyance.

Abstract

Um den Wärmeübergang bei von aussen beheiz- oder kühlbaren, drehbaren Wärmetauscherrohren zu verbessern, werden aus einer baulichen Einheit (12) bestehende Einbauten aus Längsleisten (13) und Wendeln (14) verwendet, wobei diese Einheit (12) vorzugsweise austauschbar ist.

Description

  • Die Erfindung ist auf ein von außen beheiz- oder kühlbares, drehbares Wärmetauscherrohr zum Wärmebehandeln von pulvrigem bis körnigem, rieselfähigem, gegebenenfalls angeschlämmtem Gut gerichtet, das Einbauten aufweist.
  • Derartige Rohre sind entweder um die eigene Achse drehbare Einzelrohre oder sind zu mehreren parallel in einem um eine Mittelachse rotierenden Rotor angeordnet. Das Drehrohr bzw. der Rotor sind von einem Gehäuse umgeben, das von einem Wärmetauschermedium, z.B. temperiertes Gas oder temperierte Flüssigkeit, durchströmt wird. Dabei wird die Wärme zwischen dem Temperiermedium und dem das Rohr durchlaufenden Gut über die Rohrwandung ausgetauscht. Eine Wärmeübertragung durch Strahlung (z.B. Heizstäbe) ist ebenfalls möglich.
  • So sind beispielsweise Kühl- und Heiztrommeln, deren Rohre Einbauten, wie Hubschaufeln, und/oder Schnekkenwendeln, aufweisen, hinreichend bekannt. Bei direkter Beheizung wird das zu behandelnde Gut in den Rohren im Gleich- oder Gegenstrom mit dem Heizmedium bei geneigter oder waagerechter Trommel gefördert. Diese Ausführungsformen haben zum Ziel, Heizgas und Gut innig miteinander zu vermischen, um dadurch den bestmöglichen Wärmeübergang zu erzielen. Diese Art der direkten Wärmeübertragung vom Heiz- oder Kühlmedium zum Gut ist einfach und sehr wirksam. Viele Güter dürfen jedoch mit dem Heizmedium nicht in Berührung kommen. Außerdem ist die Reinigung der Heiz- und Kühlgase von mitgeführten Gutteilchen sehr aufwendig. Deshalb werden in zunehmendem Maße indirekt temperierte Kühl- oder Heiztrommeln verwendet.
  • So sind verschiedene Ausführungsformen von Röhrentrocknern für indirekte Wärmebehandlung bekannt, in denen zum gleichmäßigen Transport des Gutes Wendeln eingebaut sind. Bei Trockentrommeln, die in der Regel Rohre größeren Durchmessers aufweisen, sind öfters Leisten an der Innenwandung angebracht, die das Rutschen, Gleiten oder Rollen auf der Trommelwand verhindern sollen. Würde man die von den direkt beheizbaren Rohren her bekannten Hubschaufeln oder Leisten in indirekt beheizte Röhren einbauen, dann wäre dies von Nachteil. Der Staubaustrag würde erheblich ansteigen, so daß Filter eingesetzt werden müßten; es würden unerwünschte Rückkondensationen eintreten und die bei der indirekten Beheizung unerwünschte Quervermischung mit der Produkttrennung bei unterschiedlicher Korngröße könnte eintreten.
  • Bei der direkten Wärmebehandlung kann es von Nachteil sein, wenn alle Teilchen einen genau definierten, gleichmäßigen Transport erfahren, daß guter Kontakt zur Rohrwandung besteht und daß ein geringer Gaseinschluß zwischen den Teilchen vorhanden ist. Bei der indirekten Wärmebehandlung hingegen werden genau die gegenteiligen Wirkungen angestrebt. Dabei sind die Mechanismen der Wärmeübertragung bei der indirekten Wärmebehandlung in viel stärkerem Maße von den Eigenschaften des zu behandelnden Gutes, von den Rohrabmessungen und den Schichthöhen abhängig, als bei der direkten Wärmeübertragung. Bei der indirekten Wärmeübertragung können auch die Maßnahmen für eine gute Wärmeübertragung bei niedrigen Temperaturen (Ubertragung durch Kontakt) anders sein als bei hohen Temperaturen (Übertragung durch Strahlung).
  • Jeder Art von indirekter Wärmeübertragung sind jedoch folgende Forderungen gemeinsam: Möglichst kein Gleiten, Rollen oder Rutschen des Gutes auf der Rohrwand, sondern definierte Verweilzeit an der Wand; Abwurf oder Abgleiten des bei der Drehbewegung hochgeförderten Gutes direkt über der Oberfläche des Gutes, so daß das abgeworfene Gut auf der gebildeten schrägen Oberfläche nach unten abrutschen, gleiten oder rollen kann. Die Steigung der für den Transport in den Rohren angeordneten Wendeln soll nur so steil sein, daß kein Überwurf stattfindet.
  • Anordnung, Form und Höhe der Leisten (im Extremfall können es an der Wand anliegende Stäbe sein), die das Rutschen des Gutes auf der Rohrinnenwandung verhindern sollen, sind neben der Drehzahl des Rohres und der Wendelsteigung die entscheidenden Größen für eine gute Wärmeübertragung. Von besonderem Vorteil ist die Anstellung der Leisten unter einem solchen Winkel, daß bei der Drehbewegung des Rohres beim Herausgleiten aus dem Gut die Leiste etwa parallel zur Oberfläche des Gutes ausgerichtet ist. Die für eine gute Wärmeübertragung ideale Form der Leisten läßt sich nur schwer verwirklichen, da der gleichmäßige Transport des Gutes durch diese Einbauten gestört wird. Bei allen Lösungen sollte jedoch das Rohr nur so hoch mit Gut gefüllt sein, daß das Gut die Wendelstege nicht überströmt, um unerwünschte Quervermischungen zu vermeiden.
  • Die Forderungen nach dem gleichmäßigen Transport aller Teilchen, dem Haften des Gutes an der Rohrwandung, Abwurf des hochgeförderten Gutes direkt über der Oberfläche des Gutes und des Vermeidens von Uberwürfen bei der Förderung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einbauten aus in der Nähe der Rohrinnenwandung angeordneten Längsleisten und mindestens einer mit ihrer Achse mit der Rohrachse zusammenfallenden Wendel bestehen, wobei die Längsleisten zusammen mit der Wendel eine bauliche Einheit bilden, die an den Rohrenden befestigt ist.
  • Dadurch wird erreicht, daß bei entsprechender Abstimmung der Drehzahl auf die Rieselfähigkeit und Wärmeleitzahl des Gutes und den Füllungsgrad des Rohres ein definierter Berührungskontakt mit der indirekt beheizten oder gekühlten Rohrwandung erhalten wird, daß die Umwälzung des Gutes in definierten, im wesentlichen wirbelfreien Schichten vonstatten geht, und daß durch die Vermeidung von Überwürfen eine für alle Teilchen definierte Verweilzeit bei geringer Quervermischung aufrecht erhalten wird.
  • Vorzugsweise sind die baulichen Einheiten austauschbar an den Rohrenden befestigt. Diese Ausführungsform ist besonders günstig, da die Rohre in der Regel zu eng sind, als daß ein Mann hineinkriechen könnte,um die Einbauten zu befestigen. Die Konstruktion erlaubt es, die Einbauten je Rohr als Einheit in das Rohr hineinzuschieben bzw. herauszuziehen. Die Befestigung an den Rohrenden ist leicht zugänglich. Diese konstruktive Gestaltung ist nicht nur für die Erstmontage von Vorteil; sie ist auch beim Austausch verschlissener Einbaueinheiten besonders wirtschaftlich und erlaubt darüber hinaus durch Austausch des gesamten Einbausatzes dem zu behandelnden Gut besonders angepaßte Einbauten ohne großen Aufwand einzusetzen, um damit den Wärmeübergang bei der aufeinanderfolgenden Behandlung unterschiedlicher Güter zu optimieren. Die Rohre selbst sind auf ihrer Außenseite vorzugsweise mit Rippen, z. B. Längs- oder Querrippen, oder anderen flächenvergrößernden Elementen versehen, um den Wärmeübergang zu verbessern.
  • In einer Zeichnung ist das erfindungsgemäße Wärmetauscherrohr an einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 Das Drehrohr im Längsschnitt und
    • Fig. 2 das Rohr im Schnitt gemäß Linie A-B in Figur 1.
  • In einem Gehäuse 1 ist ein Drehrohr 2 in Lagern 3 drehbar gehalten und mittels eines Antriebs 4 antreibbar. über ein Gutzuführungsrohr 5 und eine Schurre 6 erfolgt die Gutaufgabe an der Stirnseite 7 des Gehäuses 1. Durch die Stirnseite 7 mündet ein Heißgaszuführstutzen 8 in das Innere des Gehäuses 1. In der Nähe der hinteren Stirnseite 9 ist ein Gutaustrag 10 und Heißgasabzug 11 vorgesehen. Im Drehrohr 2 ist eine Einheit 12 aus Einbauten, die aus Längsleisten 13 und einer Wendel 14 besteht, angeordnet und mittels Schraubverbindungen 15 an den Rohrenden befestigt. Die Längsleisten 13 weisen eine solche Neigung auf, daß sie beim Auftauchen aus dem Gut mit dessen Oberfläche parallel liegen. Sie sind niedriger als die Steghöhe der Wendel 14. Selbstverständlich ist hier der Einfluß der Drehzahl des Drehrohres 2 von Bedeutung. Die Wendel 14 weist eine solche Steigung auf, daß bei der Förderung kein Überwurf entsteht.

Claims (2)

1. Von außen beheiz- oder kühlbares, drehbares Wärmetauscherrohr zum Wärmebehandeln von pulvrigem bis körnigem, rieselfähigem, gegebenenfalls angeschlämmtem Gut, das Einbauten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus in der Nähe der Innenwandung des Rohres (2) angeordneten Längsleisten (13) und mindestens einer mit ihrer Achse mit der Rohrachse zusammenfallenden Wendel (14) bestehen, wobei die Längsleisten (13) zusammen mit der Wendel (14) eine bauliche Einheit (12) bilden, die an den Rohrenden befestigt ist.
2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit (12) austauschbar ist.
EP80106906A 1979-11-21 1980-11-08 Von aussen beheiz- oder kühlbares, drehbares Wärmetauscherrohr zum Wärmebehandeln von pulvrigem bis körnigem, rieselfähigem, gegebenenfalls angeschlämmtem Gut Ceased EP0029194A1 (de)

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