EP0041497B1 - Verfahren und Einrichtung zur Kühlung von heissen Schüttgütern - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Kühlung von heissen Schüttgütern Download PDF

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EP0041497B1
EP0041497B1 EP81890088A EP81890088A EP0041497B1 EP 0041497 B1 EP0041497 B1 EP 0041497B1 EP 81890088 A EP81890088 A EP 81890088A EP 81890088 A EP81890088 A EP 81890088A EP 0041497 B1 EP0041497 B1 EP 0041497B1
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cooler
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cooled
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Waagner Biro AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F27B7/383—Cooling devices for the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0286—Cooling in a vertical, e.g. annular, shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D15/0286—Cooling in a vertical, e.g. annular, shaft
    • F27D2015/0293—Cooling in a vertical, e.g. annular, shaft including rotating parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/904—Radiation

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling hot bulk material, such as. B. glowing coke, clinker or sinter in a bunker-shaped cooler and a device for performing the method.
  • a grate cooler is known after a rotary kiln, through which cooling air is blown in several partial flows to cool the clinker.
  • the less high-temperature cooling air streams are cooled in a heat exchanger for heating a drying gas before discharge into the chimney, rib-shaped baffle plates and baffles being provided for separating the clinker dust and for improving the heat transfer.
  • the higher-temperature cooling air flow is used for direct heat return to the rotary kiln, where it is used as combustion air.
  • DE-PS 492.943 discloses a coke dry cooling system in which radiant heating surfaces (FIG. 6) are provided above the hot coke bed. Since no storage devices are provided in the coke feed, a coke bucket filling is poured over the free surface in the cooling container. Hiebei only radiates the top layer, which at the same time strips the layers underneath, so that the bottom layers are only cooled by gas cooling. On the one hand, this causes only a minimal use of the radiant heat and, on the other hand, a constant decay and decay of the radiation in accordance with the rhythm of the coke bucket delivery. This leads to fluctuations in the steam generator output, that is, to heat-related difficulties which are to be remedied by the additional patent (DE-PS 498.745, column 1, lines 19, 20). For this purpose, the radiant heating surface is arranged steeper than the angle of the bulk material, with part of the heating surface being showered over by the bulk material.
  • the object of the present invention is to make the cooling surfaces independent of the abrasion and to improve their heat absorption capacity or to replace the cooling of the bulk material by the cooling gas as much as possible by removing the radiant heat.
  • the method according to the invention thus reduces the cross section of the cooling bunker or the gas velocity of the cooling gas at the outlet from the free surface of the bulk material and its dust entrainment, so that the dedusting problem is also simplified.
  • the object of the invention is achieved in terms of method by the combination of features specified in claim 1.
  • the device according to the invention for carrying out the method is characterized in that in a bunker-shaped cooler, through which the bulk material to be cooled passes, and in which the bulk material is cooled in the gas stream, above the outlet of the cooling gas from the cooler and above the free surface of the bulk material faces one Radiation cooling surface is provided.
  • FIG. 1 shows a conical cooler in which the bulk material is introduced via a central funnel 12 (bulk material feed). If bulk material is continuously drawn off at the underside of the conical end of the bunker-shaped cooler, the bulk material surface 3 lowers within the cooler and fresh hot bulk material is poured out of the central funnel 12 in the cooler, so that the radiant heating surfaces 4 are exposed to the intense heat radiation of the freshly poured bulk material be heated.
  • gas cooling is also provided, by means of which a cold cooling gas is fed to the already partially cooled bulk material via the fan 13 of a gas distribution device 14. The cooling gas flows upwards through the layers of the bulk material, is collected in the annular space 15 above the bulk material surface (3) and is fed to the recooling device 16 via the outlet 6.
  • FIG. 2 shows a design variant of the bunker-shaped cooler for FIG. 1, in which the gas treatment zone 10 with the gas cooling 5 is formed separately from a bulk material receiver 7 with a free bulk material surface (19), in which the hot bulk material is formed solely by the radiant heating surface ( 17) is cooled.
  • This measure ensures that the cooling gas at its outlet 6 from the gas treatment zone has a significantly lower temperature, so that overheating in the gas line can be avoided with certainty.
  • a cooling device for hot carbon-containing bulk goods is shown, which were heated in a rotary kiln 17.
  • a radiant heating surface 4 is provided, via which the heat radiation emanating from the surface 3 of the bulk material is continuously dissipated.
  • the hot bulk material is cooled to such an extent that it does not continue to heat or burn in the gas treatment zone, even if air flows through it, and releases its heat to the gas or air, which is fed via line 18 into the rotary kiln is released and is used there for the combustion of part of the carbon contained in the bulk material.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von heißem Schüttgut, wie z. B. glühendem Koks, Klinker oder Sinter in einem bunkerförmigen Kühler und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der DE-B 1 220 779 ist nach einem Drehrohrofen ein Rostkühler bekannt, durch den Kühlluft in mehreren Teilströmen zur Abkühlung des Klinkers eingeblasen wird. Die weniger hoch temperierten Kühlluftteilströme werden in einem Wärmetauscher zur Aufheizung eines Trocknungsgases vor Ableitung in den Kamin abgekühlt, wobei rippenförmige Prall- und Leitbleche zur Abscheidung des Klinkerstaubes und zur Verbesserung des Wärmeüberganges vorgesehen sind. Der höher temperierte Kühlluftstrom dient zur direkten Wärmerückführung in den Drehrohrofen, in dem er als Verbrennungsluft Verwendung findet.
  • Um den Grundflächenbedarf zu verringern, sind Schachtkühler, wie sie in der GB-A 628 437 geoffenbart sind, bekannt geworden, bei welchen das Kühlgas in einem bunkerförmigen Kühler rückgekühlt wird. Bei diesen Einrichtungen wurden Maßnahmen zur Verhinderung der Überhitzung von Rückkühlflächen bekannt, indem Bypassschaltungen für die gefährdeten Heizflächen vorgesehen wurden. Diese Maßnahme verlagert aber die Überhitzung auf andere Heizflächen. Gemäß der US-A 3 730 849 wird zur Kühlung des heißen Schüttgutes ein Schachtkühler vorgeschlagen, in welchem Kühlrohre eingebaut sind, die vom heißen Schüttgut außen beaufschlagt werden.
  • Die DE-PS 492.943 offenbart eine Kokstrockenkühlanlage, bei der oberhalb der heißen Koksschüttung Strahlungsheizflächen (Fig. 6) vorgesehen sind. Da in der Kokszuführung keine Speichereinrichtungen vorgesehen sind, wird jeweils eine Kokskübelfüllung über die freie Oberfläche im Kühlbehälter geschüttet. Hiebei strahlt nur die oberste Schichte, die gleichzeitig die darunter liegenden Schichten abisoliert, so daß die unteren Schichten nur durch die Gaskühlung gekühlt werden. Dies bewirkt einerseits nur eine geringe Ausnützung der Strahlungswärme und andererseits ein stetes Auf- und Abklingen der Strahlung entsprechend dem Rhythmus der Kokskübelanlieferung. Dies führt zu Schwankungen in der Dampferzeugerleistung, also zu wärmewirtschaftlichen Schwierigkeiten, die durch das Zusatzpatent (DE-PS 498.745, Spalte 1, Zeilen 19, 20) behoben werden sollen. Hiezu wird die Strahlungsheizfläche steiler als der Schüttgutwinkel angeordnet, wobei ein Teil der Heizfläche vom Schüttgut berührend überschüttet wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Kühlflächen vom Abrieb unabhängig zu gestalten, sowie deren Wärmeaufnahmefähigkeit zu verbessern bzw. die Kühlung des Schüttgutes durch das Kühlgas durch die Abfuhr der Strahlungswärme möglichst weitgehend zu ersetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren verringert somit infolge der Verkleinerung des umzuwälzenden Gasvolumens den Querschnitt des Kühlbunkers bzw. die Gasgeschwindigkeit des Kühlgases am Austritt aus der freien Schüttgutoberfläche und dessen Staubmitnahme, so daß sich auch das Entstaubungsproblem vereinfacht.
  • Durch die in Anspruch 1 angegebene Merkmalkombination wird die erfindungsgemäße Aufgabe verfahrensmäßig gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem bunkerförmigen Kühler, welchen das zu kühlende Schüttgut durchwandert, und in welchem das Schüttgut im Gasstrom gekühlt wird, oberhalb des Austrittes des Kühlgases aus dem Kühler und oberhalb der freien Schüttgutoberfläche dieser zugewendet eine Strahlungskühlfläche vorgesehen ist.
  • Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen
    • Figur 1 einen kegelförmigen Bunker
    • Figur 2 einen 2-teiligen Kühlbunker
    • Figur 3 einen Kühlbunker hinter einem Drehrohrofen.
  • In Fig. 1 ist ein kegelförmiger Kühler dargestellt, bei dem das Schüttgut über einen zentralen Trichter 12 (Schüttgutvorlage) eingebracht wird. Wird an der Unterseite des kegeligen Endes des bunkerförmigen Kühlers Schüttgut kontinuierlich abgezogen, so senkt sich die Schüttgutoberfläche 3 innerhalb des Kühlers und frisches heißes Schüttgut wird aus dem zentralen Trichter 12 im Kühler aufgeschüttet, so daß die Strahlungsheizflächen 4 durch die intensive Wärmebestrahlung des frisch aufgeschütteten Schüttgutes beheizt werden. Zur Intensivierung der Kühlung ist darüber hinaus eine Gaskühlung vorgesehen, mittels welcher ein kaltes Kühlgas über das Gebläse 13 einer Gasverteileinrichtung 14 dem bereits teilweise abgekühlten Schüttgut zugeführt wird. Das Kühlgas strömt durch die Schichten des Schüttgutes hin nach oben, wird im ringförmigem Raum 15 oberhalb der Schüttgutoberfläche (3) gesammelt und über den Austritt 6 der Rückkühleinrichtung 16 zugeführt.
  • In Fig. 2 ist eine Konstruktionsvariante des bunkerförmigen Kühlers zu Fig. 1 dargestellt, bei welcher die Gasbehandlungszone 10 mit der Gaskühlung 5 getrennt von einer Schüttgutvorlage 7 mit einer freien Schüttgutoberfläche (19) ausgebildet ist, in welcher das heiße Schüttgut allein durch die Strahlungsheizfläche (17) abgekühlt wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Kühlgas bei seinem Austritt 6 aus der Gasbehandlungszone eine bedeutend geringere Temperatur aufweist, so daß Überhitzungen in der Gasleitung mit Sicherheit vermieden werden können. Auch bei dieser Ausführung ist in der Nähe des Gasaustrittes 6 eine Strahlungsheizfläche 4 ähnlich jener mit dem Bezugszeichen 17 vorgesehen, wodurch das Kühlgas weiter entlastet wird.
  • In Fig. 3 ist eine Kühleinrichtung für heiße kohlenstoffhältige Schüttgüter dargestellt, die in einem Drehrohrofen 17 erhitzt wurden. Beim Austritt des Schüttgutes aus dem Drehrohrofen 17, der die Schüttgutvorlage (7,12) ersetzt, in den bunkerförmigen Kühler 1 ist eine Strahlungsheizfläche 4 vorgesehen, über welche die von der Oberfläche 3 des Schüttgutes ausgehende Wärmestrahlung kontinuierlich abgeführt wird. Das heiße Schüttgut wird dabei soweit abgekühlt, daß es in der Gasbehandlungszone, auch wenn es von Luft durchströmt wird, nicht weiter erhitzt, bzw. verbrennt, und seine Wärme an das Gas bzw. die Luft abgibt, welche über die Leitung 18 in den Drehrohrofen abgegeben wird und dort zur Verbrennung eines Teiles des im Schüttgut enthaltenen Kohlenstoffes Verwendung findet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kühlung von heißem Schüttgut, wie z. B. glühendem Koks, Klinker oder Sinter, in einem bunkerförmigen Kühler, bei dem das Schüttgut durch die von der Oberfläche des ausgebreiteten Schüttgutes (2) im Kühler (1) ausgehende intensive Wärmestrahlung mittels oberhalb der freien Schüttgutoberfläche (3) angeordnete Strahlungskühlflächen (4) abgekühlt und die strahlende Schüttgutoberfläche (3) ständig aus einer dem Kühler (1) vorgeschalteten Schüttgutvorlage (12) über eine Verengung mit heißem Schüttgut überschüttet wird, während die teilweise abgekühlten Schüttgutschichten absinken und vom Kühlgasstrom zumindest über einen Teil der Höhe des Kühlers umströmt und in an sich bekannter Weise weiter abgekühlt werden und im abgekühlten Zustand aus dem Kühler kontinuierlich ausgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut (2) durch Abführen der Strahlungswärme bis unter die Zündtemperatur abgekühlt und anschließend durch sauerstoffhältige Gase, wie z. B. Luft, die als vorgewärmte Verbrennungsluft weiter verwendet wird, auf nahezu Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung eines Teiles der Strahlungswärme in einer dem Kühler (1) mit dem Kühlgasstrom als getrennte Kammer vorgeschalteten Schüttgutvorlage (7) erfolgt, in welcher das heiße Schüttgut allein durch die Strahlungsheizflächen (17) abgekühlt wird, bevor es in den Kühler (1) gelangt.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem bunkerförmigen Kühler (1) und einer Strahlungskühlfläche (4) dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Austrittes (6) des Kühlgases aus dem Kühler (1) eine Schüttgutvorlage (12) vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (6) des Kühlgases aus dem Kühler (1) durch eine Schüttgutschicht (11) von der Strahlungskühlfläche (4) getrennt angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) eine Schüttgutvorlage (7) aufweist, in welcher zumindest ein Teil der Strahlungskühlfläche (17) in Nähe des Einlasses (8) oberhalb der freien Schüttgutoberfläche (19) vorgesehen ist und daß der Auslaß (9) der Schüttgutvorlage (7) als Verengung ausgebildet ist, über welche das Schüttgut der Gasbehandlungszone (10) zugeführt wird und daß unterhalb der durch eine Schüttgutschicht vom Kühlgasaustritt getrennten Strahlungskühlfläche (17) eine zweite Strahlungskühlfläche (4) im Bereich oberhalb des Austrittes (6) des Kühlgases aus dem Kühler (1) und oberhalb einer zweiten freien Schüttgutoberfläche (3) vorgesehen ist.
EP81890088A 1980-05-30 1981-05-26 Verfahren und Einrichtung zur Kühlung von heissen Schüttgütern Expired EP0041497B1 (de)

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AT (1) AT367539B (de)
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