EP0342340B1 - Schwebegas-Wärmetauscher - Google Patents

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EP0342340B1
EP0342340B1 EP89105487A EP89105487A EP0342340B1 EP 0342340 B1 EP0342340 B1 EP 0342340B1 EP 89105487 A EP89105487 A EP 89105487A EP 89105487 A EP89105487 A EP 89105487A EP 0342340 B1 EP0342340 B1 EP 0342340B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cyclone
gas
dip tube
inlet pipe
dip
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89105487A
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English (en)
French (fr)
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EP0342340A3 (en
EP0342340A2 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Rother
Heinz-Herbert Dipl.-Ing. Schmits
Heinz-Werner Dipl.-Ing. Thiemeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Krupp Polysius AG
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Publication date
Application filed by Krupp Polysius AG filed Critical Krupp Polysius AG
Publication of EP0342340A2 publication Critical patent/EP0342340A2/de
Publication of EP0342340A3 publication Critical patent/EP0342340A3/de
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Publication of EP0342340B1 publication Critical patent/EP0342340B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow
    • 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
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge

Definitions

  • the invention relates to a floating gas heat exchanger according to the preamble of claim 1, in particular a floating gas preheater for a heat exchange between gas and fines in front of a kiln.
  • Suspended gas preheaters of the required type are well known in practice. They are widely used, for example, in the cement, lime and plaster industry as well as in the processing of ore materials.
  • a cyclone preheater version in which centrally arranged separating cyclones of larger diameter and essentially conventional design as well as several outer separating cyclones of smaller diameter with downward sloping cover walls and feed lines are provided in individual levels, whereby a special distribution device is connected to the upper gas outlet pipe of each central separating cyclone, which is connected on the one hand to the lines leading to the outer cyclones and on the other hand to a good outlet line from the next central separating cyclone.
  • the invention has for its object to further develop a suspended gas heat exchanger of the type required in the preamble of claim 1 in particular that, with a relatively simple construction, it works particularly advantageously with regard to pressure losses and dust separation, both for the execution of the individual separating cyclones and for the overall construction can.
  • this floating gas preheater (and also referred to as cyclone preheater), which is preferably used for preheating and calcining raw cement flour, is explained.
  • the suspended gas preheater contains a number of separating cyclones which are arranged approximately vertically axially in superimposed floors, this suspended gas preheater being assigned to or connected upstream of a kiln, for example designed as a rotary kiln 5, for the preheated raw cement meal.
  • the bottom separating cyclone 4 of the preheater is connected to the rotary kiln 5 on the one hand via a good line 6 and on the other hand via a furnace off-gas line 7.
  • this kiln exhaust gas line 7 can at the same time be designed as a calcining device for the raw cement meal preheated in the individual cyclone stages.
  • the upper section 7a of the furnace exhaust line 7 is - as in Fig.1 indicated - bent approximately in a loop, and it opens into the inlet port 1a of this bottom separating cyclone 1 with an obliquely downwardly inclined, approximately straight end.
  • All separating cyclones 1, 2, 3, 4 each contain - as can be seen in particular in FIG. 2 - an essentially straight, preferably largely cylindrical upper part 8, which has a flat (straight-sided) cyclone top wall 9, and also a coaxial with the upper part 8 connected, funnel-shaped lower part 10, an approximately tangentially (see FIG. 3) into the upper part 8 inlet stub 11 for the gas-good mixture, further a gas outlet pipe 12 leading from the area of the cyclone top wall 9 and one to the lower The end of the lower part 10 is followed by a good outlet pipe 13. As can be seen in FIG. 2 - an essentially straight, preferably largely cylindrical upper part 8, which has a flat (straight-sided) cyclone top wall 9, and also a coaxial with the upper part 8 connected, funnel-shaped lower part 10, an approximately tangentially (see FIG. 3) into the upper part 8 inlet stub 11 for the gas-good mixture, further a gas outlet pipe 12 leading from the area of the cyclone top wall 9
  • the separating cyclones 1 to 4 are connected to one another by gas lines 14 to 16 and by good lines 17 to 19, these gas lines 14 to 16 being connected to the corresponding inlet connections 11 and gas outlet pipes 12 and the good lines 17 to 19 to the corresponding good outlet pipes 13 on the one hand and to the gas lines of the next depth ren cyclone days on the other hand are connected in a generally known manner;
  • the furnace exhaust gas line 7 and the good line 6 from the bottom separating cyclone 8 must also be added, as has already been described above.
  • the raw cement meal to be heated is fed to the uppermost separating cyclone 4 according to arrow 20 via the associated gas line 16, while the exhaust gas (dashed arrow 21) is fed via an exhaust line 22 from the uppermost separating cyclone 4 is discharged.
  • All separating cyclones 1 to 4 basically have the same design features in that their cyclone end walls 9 and their inlet connections 11 (or 1a at the lowest cyclone 1) are inclined at the same acute angle ⁇ to the horizontal H, as is the case both in FIG. 2 and in FIG can be seen from the cyclone diagrams in Fig.1.
  • the said angle of inclination ⁇ of the cyclone cover walls and inlet connection can be approximately 5 to 45 °; in practical implementation, however, it can be approximately 12 to 20 °, preferably approximately 15 °.
  • the mouth end 7a 'of the loop-shaped section 7a of the furnace exhaust line 7 and the inlet port 1a and the cyclone top wall 91 of the bottom separating cyclone 1 have a slope in the gas flow direction.
  • the inlet connection 11 and the cyclone cover walls 9 of all the other separating cyclones 2 to 4 have an incline which increases in the flow direction, as can be seen in FIG. 2 as well as in FIG.
  • the separating cyclones in the previously known heat exchangers usually do not have a dip tube, since this is particularly due to the high thermal loads there are significant problems with the life of these dip tubes.
  • the gas outlet pipes 12 of the separating cyclones 1 and 2 provided in the hotter area of the heat exchanger only protrude into the upper part of the cyclone 8 in the form of a relatively short dip tube collar, as shown in FIG. 2 by a dash-dotted line at 23a is indicated.
  • the length of such a dip tube collar 23a corresponds approximately to 0.05 to 0.2 times, preferably approximately 0.07 to 0.15 times the diameter d of this dip tube collar, this diameter d in turn being the diameter of the Corresponding gas outlet pipe 12 above.
  • both the dip tube 23 and the dip tube collar 23a is cut off obliquely, so that in both cases there is an orifice opening (see, for example, 23 ') which lies in one plane, which runs essentially parallel to the cyclone top wall 9.
  • This state of affairs can also be seen in the upper cyclones 2 to 4 in FIG. 1, that is to say in the separating cyclones into which the mouth end of the ascending gas lines 14 to 16 and the inlet connections 11 and the cyclone cover walls 9 are inclined so as to rise in the gas flow direction.
  • the dip tube 23 or the dip tube collar 23a is rotated about the vertical tube axis VA so that the lowest point, for example 23 ", of each dip tube and dip tube collar in the associated upper cyclone part 8 faces approximately the area of the inlet opening 11 ′ of the inlet nozzle 11.
  • the obliquely cut-off mouth end of the dip tube collar 23a 'about the vertical tube axis VA is then also rotated such that the lowest point of this dip tube collar 23a' again faces approximately the area of the inflow opening of the inlet connection 1a there, as can be seen in a comparison between the representation in Fig.1 and the representation in Fig.2 can easily imagine without additional graphic explanation.
  • each separating cyclone 1 to 4 the associated immersion tube 23 'or the associated immersion tube collar 23a or 23a' is located on its the inflow opening of the inlet connection 11 or 1a and the inflow peripheral section of the Cyclone upper part 8 facing circumferential region has a downward, apron-like extension, as is indicated in FIG. 2 only by dash-dotted lines at 24.
  • the vertical tube axis RA of the dip tube 123 (or a corresponding dip tube collar) runs at a corresponding distance parallel to the associated vertical cyclone axis VA, the vertical tube axis of the associated gas outlet tube expediently coinciding with the vertical tube axis RA of the dip tube 123.
  • a floating gas heat exchanger with the separating cyclones designed and arranged according to the invention can also be designed without a calcining device (and without a calcining loop), i.e. it then only consists of completely identical cyclones corresponding to the separating cyclones 2 to 4 in FIG. 1 or that shown in FIG. 2.
  • a floating gas heat exchanger arranged from the separating cyclones according to FIG. 2 can be adapted and used not only for heating powdery and fine-grained fine material, but - as is known per se - for cooling fine material.
  • the upper part of the separating cyclones in the substantially straight, cylindrical shape - somewhat different from the representation in Figs. 2 and 3 - can also be designed so that the approximately tangentially connected to it inlet connector for the gas-good mixture can also be connected approximately spirally, ie at the upper end of the cyclone upper part, the inlet connector closes via a corresponding Circumferential section in the form of an entry spiral, this upper circumferential section of the upper part — viewed in plan — shrinking spirally from the entry opening to the connection to the remaining cylindrical section (as is known per se).

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwebegas-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere einem Schwebegas-Vorwärmer für einen Wärmeaustausch zwischen Gas und Feingut vor einem Brennofen.
  • Schwebegas-Vorwärmer der vorausgesetzten Art sind aus der Praxis hinreichend bekannt. Sie finden eine vielfache Verwendung beispielsweise in der Zement-, Kalk-und Gipsindustrie sowie in der Aufbereitung von Erzmaterialien.
  • Ferner ist aus der DE-A-11 54 768 eine Zyklonvorwärmerausführung bekannt, bei der in einzelnen Etagen jeweils zentral angeordnete Abscheidezyklone größeren Durchmessers und im wesentlichen übliche Ausführung sowie mehrere äußere Abscheidezyklone kleineren Durchmessers mit in Strömungsrichtung nach unten geneigten Deckwänden und Zuführleitungen vorgesehen sind, wobei an das obere Gasaustrittsrohr jedes zentralen Abscheidezyklons eine besondere Verteileinrichtung angeschlossen ist, die einerseits mit den zu den äußeren Zyklonen führenden Leitungen und andererseits mit einer Gutaustrittsleitung vom nächstoberen zentralen Abscheidezyklon verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwebegas-Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art insbesondere dahin weiterzuentwickeln, daß er bei relativ einfacher Bauweise sowohl für die Ausführung der einzelnen Abscheidezyklone als auch für den Gesamtaufbau besonders günstig hinsichtlich der Druckverluste und der Staubabscheidung arbeiten kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung aller Abscheidezyklone mit geneigter Zyklondeckwand und gleichartig geneigtem Eintrittsstutzen ergeben sich vor allem für die Abscheidezyklone in äußerst vorteilhafter Weise relativ geringe Druckverluste in der Gasströmung. Um dies bei einem Schwebegas-Vorwärmer, bei dem die vom Brennofen zum untersten Abscheidezyklon führende Ofenabgasleitung gleichzeitig als Calciniereinrichtung ausgeführt ist, besonders wirkungsvoll ausnützen zu können, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das Mündungsende des schleifenförmigen Abschnittes der Ofenabgasleitung sowie den Eintrittsstutzen und die Zyklondeckwand dieses untersten Abscheidezyklons mit einer in Gasströmungsrichtung fallenden Neigung auszubilden. Demgegenüber hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Eintrittsstutzen und die Zyklondeckwände bei allen übrigen, also in den Etagen über dem untersten Abscheidezyklon liegenden Abscheidezyklonen mit einer in Gasströmungsrichtung nach oben ansteigenden Neigung zu versehen. Hierdurch wird eine besonders gute Voraussetzung dafür geschaffen, die an die Eintrittsstutzen dieser übrigen Abscheidezyklone anschließenden Gasleitungen jeweils mit einem verkleinerten Krümmer auszubilden, z.B. mit einem Krümmer, der einen Bogenabschnitt von weniger als 90° besitzen, so daß dadurch bereits dieser Krümmer rein baulich vereinfacht werden können und dabei gegenüber den meist üblichen 90°-Krümmern einen geringeren Druckverlust für die Gasströmung aufweisen, der sich durch die erfindungsgemäße Bauweise auch im Abscheidezyklon fortsetzt.
  • Durch vorteilhafte Ausbildung und Anordnungen von Tauchrohren bzw. Tauchrohrkragen (als in die Zyklonoberteile hineinragende Verlängerungen der Gasaustrittsrohre) kann ferner zusätzlich auch für einen besonders hohen Staubabscheidedraht in den erfindungsgemäß ausgebildeten Abscheidezyklonen gesorgt werden.
  • Die Erfindung sei nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    eine stark vereinfachte Schemadarstellung eines als Schwebegas-Vorwärmer mit Calciniereinrichtung ausgebildeten Schwebegas-Wärmetauschers;
    Fig. 2
    eine zum Teil geschnittene Ansicht eines oberen Abscheidezyklons des Schwebegas-Vorwärmers;
    Fig. 3
    eine Aufsicht auf den Abscheidezyklon gemäß Fig.2.
  • Anhand der Fig.1 und 2 sei zunächst der allgemeine Aufbau dieses als Schwebegas-Vorwärmer ausbildeten (und auch als Zyklonvorwärmer bezeichneten) Schwebegas-Wärmertauschers erläutert, der vorzugsweise für die Vorwärmung und Calcination von Zementrohmehl Verwendung finden kann.
  • Der Schwebegas-Vorwärmer enthält gemäß Fig.1 eine Anzahl von in übereinanderliegenden Etagen etwa vertikalachsig angeordneten Abscheidezyklonen, wobei dieser Schwebegas-Vorwärmer einem beispielsweise als Drehrohrofen 5 ausgebildeten Brennofen für das vorerhitzte Zementrohmehl zugeordnet bzw. vorgeschaltet ist. Hierbei steht der unterste Abscheidezyklon 4 des Vorwärmers mit dem Drehrohrofen 5 einerseits über eine Gutleitung 6 und andererseits über eine Ofenabgasleitung 7 in Verbindung. Diese Ofenabgasleitung 7 kann in an sich bekannter und daher nicht näher zu erläuternder Weise gleichzeitig als Calciniereinrichtung für das in den einzelnen Zyklonstufen vorgewärmte Zementrohmehl ausgebildet sein. Dabei ist der obere Abschnitt 7a der Ofenabgasleitung 7 - wie in Fig.1 angedeutet - etwa schleifenförmig gebogen, und er mündet in den Eintrittsstutzen 1a dieses untersten Abscheidezyklons 1 mit einem schräg nach unten geneigten, etwa geraden Ende ein.
  • Alle Abscheidezyklone 1, 2, 3, 4 enthalten - wie sich insbesondere aus Fig.2 ersehen läßt - jeweils einen im wesentlichen geraden, vorzugsweise weitgehend zylindrischen Oberteil 8, der eine ebene (geradflächige) Zyklondeckwand 9 aufweist, ferner einen koaxial mit dem Oberteil 8 verbundenen, trichterförmigen Unterteil 10, einen etwa tangential (vgl. Fig.3) in den Oberteil 8 einmündenden Eintrittsstutzen 11 für das Gas-Gut-Gemisch, weiterhin ein aus dem Bereich der Zyklondeckwand 9 nach oben führendes Gasaustrittsrohr 12 sowie ein sich an das untere Ende des Unterteiles 10 anschließendes Gutaustrittsrohr 13. Wie in Fig.1 zu erkennen ist, sind die Abscheidezyklone 1 bis 4 untereinander durch Gasleitungen 14 bis 16 und durch Gutleitungen 17 bis 19 verbunden, wobei diese Gasleitungen 14 bis 16 an die entsprechenden Eintrittsstutzen 11 und Gasaustrittsrohre 12 und die Gutleitungen 17 bis 19 an die entsprechenden Gutaustrittsrohre 13 einerseits und an die Gasleitungen der nächsttieferen Zyklonetage andererseits in generell an sich bekannter Weise angeschlossen sind; hinzuzuzählen sind hierzu noch die Ofenabgasleitung 7 und die Gutleitung 6 vom untersten Abscheidezyklon 8, wie es weiter oben bereits beschrieben ist. Das zu erhitzende Zementrohmehl wird dem obersten Abscheidezyklon 4 gemäß Pfeil 20 über die zugehörige Gasleitung 16 zugeführt, während das Abgas (gestrichelter Pfeil 21) über eine Abgasleitung 22 vom obersten Abscheidezyklon 4 abgeführt wird.
  • Alle Abscheidezyklone 1 bis 4 weisen insofern grundsätzlich gleiche Konstruktionsmerkmale auf, als ihre Zyklonstirnwände 9 und ihre Eintrittsstutzen 11 (bzw. 1a am untersten Zyklon 1) unter einem gleichen spitzen Winkel α zur Horizontalen H geneigt sind, wie sich sowohl der Fig.2 als auch den Zyklondarstellungen in Fig.1 entnehmen läßt. Der genannte Neigungswinkel α der Zyklondeckwände und Eintrittsstutzen kann etwa 5 bis 45° betragen; in der praktischen Ausführung kann er jedoch etwa 12 bis 20°, vorzugsweise etwa um 15° betragen.
  • Sowohl in der Darstellung der Fig.1 als auch in der Darstellung der Fig.2 ist gut zu erkennen, daß das an den Eintrittsstutzen 1a bzw. 11 jedes Abscheidezyklons 1 bis 4 angeschlossene Ende der zugehörigen, ankommenden Gasleitung 7, 14, 15 bzw. 16 im wesentlichen unter demselben Winkel und in derselben Richtung wie der zugehörige Eintrittsstutzen geneigt ist.
  • Wie dabei Fig.1 erkennen läßt, weisen das Mündungsende 7a' des schleifenförmigen Abschnittes 7a der Ofenabgasleitung 7 sowie der Eintrittsstutzen 1a und die Zyklondeckwand 9₁ des untersten Abscheidezyklons 1 eine in Gasströmungsrichtung abfallende Neigung auf. Dagegen besitzen die Eintrittsstutzen 11 und die Zyklondeckwände 9 aller übrigen Abscheidezyklone 2 bis 4 eine in Strömungsrichtung ansteigende Neigung, wie sich außer aus der Fig.1 auch aus Fig.2 ersehen läßt.
  • Insbesondere anhand der Fig.2 und 3 seien einige besondere konstruktive Einzelheiten der Abscheidezyklone nachfolgend näher erläutert, wobei angenommen sei, daß der in Fig.2 gezeigte Abscheidezyklon einer der oberhalb des untersten Abscheidezyklons 1 angeordneten übrigen Abscheidezyklone 2 bis 4 ist.
  • Es ist grundsätzlich bei Abscheidezyklonen für solche Wärmetauscher, insbesondere Schwebegas-Vorwärmer bekannt, die Gasaustrittsrohre der im kühleren Bereich des Wärmetauschers vorgesehenen Abscheidezyklone durch in den Oberteil hineinragende Tauchrohre koaxial nach unten zu verlängern. Im vorliegenden Beispiel sei dementsprechend angenommen, daß die beiden im kühleren Vorwärmerbereich liegenden Abscheidezyklone 3, 4 je mit einem solchen Tauchrohr ausgestattet sind, wie es insbesondere in Fig.2 mit dem Bezugszeichen 23 und in durchgehenden Linien veranschaulicht ist. Dieses Tauchrohr 23 ragt mit einer ausreichenden lichten Höhe h₁ so weit von der Zyklondecke 9 aus nach unten in den Oberteil 8 hinein, daß eine zuverlässige Gutabscheidung gewährleistet ist. Die lichte Höhe h₁ (Fig.2) dieses Tauchrohres 23 kann etwa das 0,3- bis 1,0-Fache, vorzugsweise etwa das 0,35- bis 0,4-Fache vom lichten Durchmesser des Tauchrohres und somit auch des daran nach oben anschließenden Gasaustrittsrohres 12 betragen.
  • Im heißeren Bereich des Vorwärmers haben die Abscheidezyklone bei den bisher bekannten Wärmetauschern meist kein Tauchrohr, da es hier insbesondere aufgrund der hohen thermischen Beanspruchungen erhebliche Probleme hinsichtlich der Lebensdauer dieser Tauchrohre gibt.
  • Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird es jedoch vorgezogen, die Gasaustrittsrohre 12 der im heißeren Bereich des Wärmetauschers vorgesehenen Abscheidezyklone 1 und 2 nur in Form eines relativ kurzen Tauchrohrkragens in den Zyklonoberteil 8 hineinragen zu lassen, wie es in Fig.2 durch eine strichpunktierte Linie bei 23a angedeutet ist. Die Länge eines solchen Tauchrohrkragens 23a entspricht dabei etwa dem 0,05- bis 0,2-fachen, vorzugsweise etwa dem 0,07- bis 0,15-fachen Wert vom Durchmesser d dieses Tauchrohrkragens, wobei dieser Durchmesser d wiederum dem Durchmesser des nach oben anschließenden Gasaustrittsrohres 12 entspricht.
  • Wie vor allem in Fig.2 zu erkennen ist, ist das untere Ende sowohl des Tauchrohres 23 als auch des Tauchrohrkragens 23a schräg abgeschnitten, so daß sich in beiden Fällen eine Mündungsöffnung (vgl. z.B. 23') ergibt, die in einer Ebene liegt, die im wesentlichen parallel zur Zyklondeckwand 9 verläuft. Dieser Sachverhalt läßt sich auch bei den oberen Zyklonen 2 bis 4 in Fig.1 erkennen, d.h. bei den Abscheidezyklonen, in die das Mündungsende der aufsteigenden Gasleitungen 14 bis 16 sowie die Eintrittsstutzen 11 und die Zyklondeckwände 9 in Gasströmungsrichtung ansteigend geneigt sind. Auf diese Weise ist das Tauchrohr 23 bzw. der Tauchrohrkragen 23a um die vertikal verlaufende Rohrachse VA so gedreht, daß stets der tiefste Punkt, z.B. 23", jedes Tauchrohres und Tauchrohrkragens im zugehörigen Zyklonoberteil 8 etwa dem Bereich der Eintrittsöffnung 11' des Eintrittsstutzens 11 zugewandt ist.
  • Betrachtet man dagegen in Fig.1 den untersten Zyklon 1, bei dem das Mündungsende 7a' des schleifenförmigen Abschnittes 7a der Ofenabgasleitung 7 sowie der Eintrittsstutzen 1a und die Zyklondeckwand 9₁ abfallend geneigt sind, dann würde es sich hier im Sinne einer günstigen Gutabscheidung negativ auswirken, wenn die Ebene der Mündungsöffnung des dort vorhandenen Tauchrohrkragens 23a' ebenfalls parallel zur Deckwand 9₁ verliefe. In diesem Falle ist das schräg abgeschnittene Mündungsende des Tauchrohrkragens 23a' um die vertikale Rohrachse VA dann ebenfalls so verdreht, daß wiederum der tiefste Punkt dieses Tauchrohrkragens 23a' etwa dem Bereich der Einströmöffnung des dortigen Eintrittsstutzens 1a zugewandt ist, was man sich bei einem Vergleich zwischen der Darstellung in Fig.1 und der Darstellung in Fig.2 ohne zusätzliche zeichnerische Erklärung leicht vorstellen kann.
  • Darüber hinaus kann es in jedem Falle zusätzlich von Vorteil sein, wenn in jedem Abscheidezyklon 1 bis 4 das zugehörige Tauchrohr 23' bzw. der zugehörige Tauchrohrkragen 23a bzw. 23a' an seinem der Einströmöffnung des Eintrittsstutzens 11 bzw. 1a und dem Einström-Umfangsabschnitt des Zyklonoberteils 8 zugewandten Umfangsbereich eine nach unten gerichtete, schürzenartige Verlängerung aufweist, wie es in Fig.2 nur strichpunktiert bei 24 angedeutet ist.
  • Bei der in den Fig.1 bis 3 in durchgehenden Linien vorgenommenen Darstellung fallen die vertikalen Rohrachsen der Tauchrohre 23 und der Tauchrohrkragen 23a bzw. 23a' jeweils mit den zugehörigen vertikalen Zyklonachsen zusammen, die durch die strichpunktierten Linien VA angegeben sind.
  • Anhand der Aufsicht bzw. Grundrißdarstellung eines Abscheidezyklons in Fig.3 sei nachfolgend noch erläutert, daß es darüber hinaus auch vorteilhaft sein kann, die Tauchrohre und/oder die Tauchrohrkragen im zugehörigen Zyklonoberteil 8 exzentrisch zu versetzen, wobei ansonsten die gleichen konstruktiven Ausführungen und Anordnungen der Tauchrohre und der sich nach oben daran anschließenden Gasaustrittsrohre (wie oben erläutert) beibehalten werden kann. Diese exzentrische Versetzung von Tauchrohr bzw. Tauchrchrkragen ist in Fig.3 strichpunktiert dargestellt und mit 123 bezeichnet. Danach ist das dortige Tauchrohr 123 - im Grundriß des Abscheidezyklons betrachtet - im zugehörigen Oberteil 8 nach dem dem Einström-Umfangsabschnitt 8a etwa gegenüberliegenden Umfangsabschnitt 8b hin exzentrisch versetzt. Die vertikale Rohrachse RA des Tauchrohres 123 (bzw. eines entsprechenden Tauchrohrkragens) verläuft dabei mit entsprechendem Abstand parallel zur zugehörigen vertikalen Zyklonachse VA, wobei die vertikale Rohrachse des zugehörigen Gasaustrittsrohres zweckmäßig wiederum mit der vertikalen Rohrachse RA des Tauchrohres 123 zusammenfällt.
  • Durch diese exzentrische Versetzung des Tauchrohres 123 (bzw. eines entsprechenden Tauchrohrkragens) ergibt sich im Einström-Umfangsabschnitt 8a des Zyklonoberteiles 8 ein größerer Freiraum für die Gasströmung, was zunächst einen relativ geringen Druckverlust für die Gasströmung mit sich bringt. Wenn die Gasströmung dann nach einer Drehung von etwa 180° in den etwas enger erscheinenden Raum im Bereich des anderen Umfangsabschnittes 8b gelangt, dann ist dies hinsichtlich des Druckverlustes nicht mehr schädlich, da dort die Gasströmung bereits zu einem wesentlichen Teil auf ihrer zunächst abwärts verlaufenden schraubenlinienförmigen Bahn zum Zyklonunterteil 10 strömt. Diese Ausbildung wirkt sich dabei ferner hinsichtlich eines besonders guten Entstaubungsgrades vorteilhaft aus.
  • Während der Wärmetauscher gemäß Fig.1 insbesondere als Schwebegas-Vorwärmer mit Calciniereinrichtung ausgebildet ist, versteht es sich von selbst, daß ein Schwebegas-Wärmetauscher mit den erfindungsgemäß ausgebildeten und zusammengeordneten Abscheidezyklonen auch ohne eine Calciniereinrichtung (und ohne Calcinierschleife) ausgeführt sein kann, d.h. er besteht dann lediglich aus völlig gleichartigen Zyklonen entsprechend den Abscheidezyklonen 2 bis 4 in Fig.1 bzw. der entsprechend der Darstellung in Fig.2. Außerdem kann ein aus den Abscheidezyklonen gemäß Fig.2 zusammengeordneter Schwebegas-Wärmetauscher nicht nur zum Erwärmen von pulverförmigem und feinkörnigem Feingut, sondern - wie an sich bekannt - auch zum Kühlen von Feingut angepaßt und verwendet werden.
  • Es versteht sich ferner von selbst, daß der Oberteil der Abscheidezyklone bei der im wesentlichen geraden, zylindrischen Form - etwas abweichend von der Darstellung in den Fig. 2 und 3 - auch so ausgeführt sein kann, daß der etwa tangential an ihn angeschlossene Eintrittsstutzen für das Gas-Gut-Gemisch auch etwa spiralförmig angeschlossen sein kann, d. h. am oberen Ende des Zyklonoberteiles schließt der Eintrittsstutzen über einen entsprechenden Umfangsabschnitt in Form einer Eintrittsspirale an, wobei dieser obere Umfangsabschnitt des Oberteiles - im Grundriß gesehen - sich von der Eintrittsöffnung bis zum Anschluß an den übrigen zylindrischen Abschnitt spiralförmig verkleinert (wie es an sich bekannt ist).

Claims (10)

  1. Schwebegas-Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch zwischen Gas und Feingut, enthaltend
    a) eine Anzahl von in übereinanderliegenden Etagen etwa vertikalachsig angeordneten Abscheidezyklonen (1 bis 4) mit jeweils
    a₁) einem im wesentlichen geraden, eine ebene Zyklondeckwand (9, 9₁) aufweisenden Oberteil,
    a₂) einem koaxial mit dem Oberteil verbundenen Unterteil (10),
    a₃) einem etwa tangential in den Oberteil einmündenden Eintrittsstutzen (1a, 11) für ein Gas-Gut-Gemisch,
    a₄) einem aus dem Bereich der Zyklondeckwand (9, 9₁) nach oben führenden Gasaustrittsrohr (12) und
    a₅) einem sich an das untere Ende des Unterteiles (10) anschließenden Gutaustrittsrohr (13),
    b) die Abscheidezyklone (1 bis 4) untereinander verbindende Gas- und Gutleitungen (14 bis 16, 17 bis 19), die ihrerseits an die entsprechenden Eintrittsstutzen sowie Gas- und Gutaustrittsrohre der Zyklone angeschlossen sind,
    c) eine an den untersten Abscheidezyklon (1) angeschlossen Gasleitung (7), deren oberer Abschnitt (7a) schleifenförmig gebogen ist und in den Gaseintrittsstutzen (1a) dieses untersten Abscheidezyklons einmündet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zyklondeckwand (9, 9₁) und der Eintrittsstutzen (1a, 11) jedes Abscheidezyklons (1 bis 4) unter einem spitzen Winkel (α) zur Horizontalen (H) geneigt sind, wobei das Mündungsende (7a') des schleifenförmigen Abschnittes (7a) der Gasleitung (7) sowie der Eintrittsstutzen (1a) und die Zyklondeckwand (9₁) des untersten Abscheidezyklons (1) eine in Gasströmungsrichtung abfallende Neigung (α) aufweisen, während die Eintrittsstutzen (11) und die Zyklondeckwände (9) aller übrigen Abscheidezyklone (2 bis 4) eine in Gasströmungsrichtung nach oben ansteigende Neigung (α) besitzen.
  2. Schwebegas-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Schwebegas-Vorwärmer ausgebildet ist und die an den untersten Abscheidezyklon (1) angeschlossene Gasleitung durch eine diesen Zyklon mit einem Brennofen (5) verbindende und gleichzeitig als Calciniereinrichtung ausgeführte Ofenabgasleitung (7) gebildet wird.
  3. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel von Zyklondeckwand (9, 9₁) und Eintrittsstutzen (1a, 11) ca. 5 bis 45°, vorzugsweise etwa 12 bis 20° beträgt.
  4. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Eintrittsstutzen (1a, 11) jedes Abscheidezyklons (1 bis 4) angeschlossene Ende der zugehörigen, ankommenden Gasleitung (7, 14 bis 16) im wesentlichen unter demselben Winkel und in derselben Richtung wie der Eintrittsstutzen geneigt ist.
  5. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 2, wobei zumindest die Gasaustrittsrohre (12) der im kühleren Bereich des Vorwärmers vorgesehenen Abscheidezyklone (3 und 4) durch in die Oberteile (8) hineinragende Tauchrohre (23, 123) koaxial nach unten verlängert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsrohre der im heißeren Bereich des Vorwärmers vorgesehenen Abscheidezyklone (1, 2) nur in Form eines relativ kurzen Tauchrohrkragens (23a) in den Zyklonoberteil (8) hinein verlängert sind, wobei die Länge (h₂) des Tauchrohrkragens (23a) etwa dem 0,05- bis 0,2-, vorzugsweise etwa dem 0,07- bis 0,15-fachen Wert vom Durchmesser (d) dieses Tauchrohrkragens entspricht.
  6. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsöffnung (23') des unteren Endes sowohl der Tauchrohre (23) als auch der Tauchrohrkragen (23a) in einer Ebene liegt, die im wesentlichen parallel zur Zyklondeckwand (9) verläuft.
  7. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Mündungsende sowohl der Tauchrohre als auch der Tauchrohrkragen schräg abgeschnitten ist, wobei die Tauchrohre (23, 23a, 23a') um ihre Rohrachse (VA) derart gedreht sind, daß der tiefste Punkt (23") jedes Tauchrohres und Tauchrohrkragens im zugehörigen Zyklonoberteil (8) etwa der Einströmöffnung (11') des Eintrittsstutzens (11, 1a) zugewandt ist.
  8. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abscheidezyklon (1 bis 4) das zugehörige Tauchrohr (23) bzw. der zugehörige Tauchrohrkragen (23a) an seinem der Einströmöffnung (11') des Eintrittsstutzens (11, 1a) und dem Einström-Umfangsabschnitt (8a) des Zyklonoberteiles (8) zugewandten Umfangsbereich eine nach unten gerichtete, schürzenartige Verlängerung (24) aufweist.
  9. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Rohrachsen (VA) der Tauchrohre (23) und der Tauchrohrkragen (23a, 23a') mit den zugehörigen vertikalen Zyklonachsen (VA) zusammenfallen.
  10. Schwebegas-Vorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchrohre (123) und Tauchrohrkragen - im Grundriß der Abscheidezyklone betrachtet - im zugehörigen Oberteil (8) nach dem dem Einström-Umfangsabschnitt (8a) etwa gegenüberliegenden Umfangsabschnitt (8b) hin exzentrisch versetzt sind, wobei ihre vertikalen Rohrachsen (RA) parallel zu den zugehörigen vertikalen Zyklonachsen (VA) verlaufen.
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