EP0399192A1 - Walzenpresse insbesondere zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes - Google Patents
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- B02C4/286—Feeding devices
Definitions
- the invention relates to a roller press with two rotatably mounted, counter-rotating rollers that are separated from one another by a press roller nip, in particular for pressure reduction.
- a method for comminuting or grinding brittle ground material is known (EP-PS 0 084 383), in which the ground material, for. B. not pre-shredded cement clinker, is pressed in the nip of a high-pressure roller press under high pressure, which in part leads to particle destruction and in part to produce cracks in the particle neren leads and manifests itself visibly in the formation of agglomerates (so-called Schülpen), which can be disagglomerated or dissolved with comparatively little expenditure of energy and which already contain fine material as a result of the application of the high pressing pressure with destruction of the grain structure, so that the known method is characterized overall by a low specific energy requirement.
- Schülpen agglomerates
- the feed material fed to the nip When operating the high-pressure roller press for compacting or for pressure treatment of granular material, the feed material fed to the nip must be gripped by the rollers driven in opposite directions and drawn into the nip by friction.
- the individual particles of the ground material drawn in by friction in the area of the narrowest nip are crushed in a bed of material, ie in a bed of material compressed between the two roller surfaces when the extremely high pressure is applied, so that one speaks of the so-called bed size reduction.
- the good draw-in capacity of the rollers would itself be improved if the feed material was fed in in such an amount that a high load of feed material was formed over the nip in the feed shaft.
- the feed to the high-pressure roller press is at least partly very fine-grained by adding z to the fresh feed.
- large amounts of the semolina of the roller press if appropriate, can be recirculated via a classifier connected downstream of the classifier, the good intake capacity of the rollers can deteriorate and the throughput of the roller press can be reduced.
- the problem can also arise that the air pressed by the high-pressure pressure from the feed material bed can no longer escape , which impairs the material pressure and the energy savings that can be achieved with the material bed comminution and leads to uneven operation of the roller press.
- the problem of material intake and venting in the nip of the roller press is further exacerbated by the fact that the bulk density of the recirculated semolina is generally considerably lower than the bulk density of the fresh feed or that the porosity of the classifier is greater than that of the fresh feed.
- the invention has for its object to provide a roller press in which the above-described energy-consuming, throughput-reducing and disruptive material pressing difficulties in the nip are significantly reduced.
- the porosity of the granular material loosely poured into the feed chute has a decisive influence on the material intake capacity of the rollers, on the mass throughput and on the operating behavior of the roller presser (quiet or vibrating operation).
- the air volume or the loose porosity of the feed material should be as small as possible and constant in space and time. According to the invention, this is achieved by the arrangement of at least one additional roller (pre-compacting roller), which is pressed above at least one of the two press rollers against it with a pressing force that is lower than the pressing force with which the two press rollers press against each other onto the material drawn into their nip be pressed.
- the pre-compacting roller will Feed material pre-compressed before it is drawn into the press roll nip, ie the porosity of the feed material is reduced before it is drawn into the press roll nip, e.g. B. from a porosity of 60 to 70% to a porosity of z. B. 30 to 40%, which then in the press nip even using the high pressure to z. B. 20 to 25% can be reduced.
- the good pull-in capacity of the two press rollers themselves is decisively improved;
- the maximum pressure applied in the press roll nip, with which the material is pressed during the material bed size reduction, is reached faster and more reliably; as a result of the pre-compacted good material being drawn into the press nip, the roller press runs more smoothly with fewer vibrations; higher peripheral speeds of the two press rolls are possible; overall higher throughputs of the roller press can be achieved; the crushing success is increased; ultimately the specific energy requirement of the roller press according to the invention is reduced.
- the roller press has two rotatably mounted, counter-rotating rollers (10, 11) which are separated from one another by a press roll nip.
- the roller press is to be comminuted or ground feed material (12), namely z. B. not pre-crushed cement clinker with a grain size up to, for example, 100 mm, together with fine material, consisting, for. B. from recirculated semolina of a downstream classifier, abandoned via a feed chute (13).
- the grain size of an essential part of the feed material (12) can be larger than the width of the narrowest nip of z. B.
- the pressing force (10a, 10b) of the rolls of the roll press which presses on the material is more than 2 MN / m roll length, for example 6 to 9 MN / m.
- the feed material (12) is comminuted in the gap between the rollers (10, 11) by a combined single-grain comminution and material bed comminution.
- the feed material is in such a way a large amount fed to the nip of the press, that the material to be shredded and drawn into the nip by friction pushes the rollers (10, 11) apart and the particles of the feed material crush each other in the nip in a bed or in a bed of material.
- the material emerges from the roll nip, crushed and partially agglomerated, that is to say pressed into flakes (14), the proportion of particles reduced to the desired final fineness (for example about 25% less than 90 ⁇ m) can already be relatively high.
- the slugs (14) are then deagglomerated and sifted in a sifter, not shown, the coarse grain fraction (grains) of which is recirculated to the feed chute (13) of the roller press.
- the air volume or the loose porosity of the granular material (12) loosely poured into the feed hopper (13) is, for. B. 60 to 70%.
- an additional roller or, respectively, above the press roller (11) at the lower end of the material feed shaft (13) Pre-compacting roller (15) arranged, the diameter of which is smaller than the diameter water of the press rolls (10, 11).
- the pre-compacting roller (15) is pressed against the press roller (11) with a pressing force (15a) which is lower than the pressing force (10a) or (10b) with which it is in the nip of the press rollers (10, 11) by friction fed is pressed.
- the by the pre-compacting roller (15) pre-compacted material (16) has a porosity of z. B. only 30 to 40%, while the porosity in the Schülpe (14) generated by high pressure then on z. B. is reduced about 22%.
- the material intake capacity in the gap between the rollers (10, 11) is considerably improved, the maximum pressure occurring in the material bed size reduction in the area of the narrowest roller gap is reached faster and more reliably, the peripheral speed of the Rollers (10, 11) can be increased, the mass throughput of the roller press according to the invention is also increased, as is the shredding result, because energy-consuming air cushions in the pressed material are largely avoided when carrying out the material bed shredding.
- the advantageous low specific energy requirement (kWh / t) associated with material bed comminution can be fully utilized with the roller press according to the invention.
- the feed hopper (13) and the pre-compacting roller (15) can also be arranged (for example in mirror image) above the press roller (10).
- the speed, contact pressure and draw-in behavior (coefficient of friction) of the pre-compression roller (s) can be optimally adapted to the corresponding feed material.
- the fine material (18) with high porosity is pre-compressed and the porosity of the pre-compressed material (16) can be approximated to the porosity of the coarse material (17), so that in the nip between the Press rollers (10, 11) are drawn in by friction to feed a material with always uniform and reduced porosity, which promotes the operation of the roller press according to the invention that is as shock-free or vibration-free as possible.
- a wear protection plate (20) can advantageously be arranged diagonally above the pre-compression roller (15) as its wear protection.
- two pre-compression rollers (15) and (21) are arranged next to one another and freely rotating in opposite directions, of which the pre-compression roller (15) against the press roller (11) and the pre-compacting roller (21) is pressed against the press roller (10).
- the pre-compression roller (15) compresses the fine material (18) and the pre-compression roller (21) compresses the coarse material (17).
- Both pre-compression rollers (15) and (21) are protected against wear by wear protection plates (22, 23) arranged in the feed hopper (13).
- the invention is not only limited to roller presses for pressure comminution, in particular material bed comminution of granular material, but can also be used for roller presses whose aim is to produce agglomerates, e.g. B. for briquette roller presses or smooth roller presses for the production of agglomerates.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse mit zwei drehbar gelagerten, gegenläufig rotierbaren und durch einen Preßwalzenspalt voneinander getrennten Walzen, insbesondere zur Druckzerkleinerung königen Gutes.
- Es ist ein Verfahren zur Zerkleinerung bzw. Mahlung spröden Mahlgutes bekannt (EP-PS 0 084 383), bei dem das Mahlgut, z. B. nicht vorzerkleinerter Zementklinker, im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse unter hohem Druck gepreßt wird, was teils zur Partikelzerstörung, teils zur Erzeugung von Anrissen im Partikelin neren führt und sich sichtbar in der Bildung von Agglomeraten (sogenannten Schülpen) äußert, die sich mit vergleichsweise geringem Energieaufwand desagglomerieren bzw. auflösen lassen und die infolge der Anwendung des hohen Preßdruckes unter Zerstörung des Korngefüges bereits fertig feines Gut enthalten, so daß das bekannte Verfahren insgesamt durch einen niedrigen spezifischen Energiebedarf gekennzeichnet ist.
- Beim Betrieb der Hochdruck-Walzenpresse zum Verdichten bzw. zur Druckbehandlung körnigen Gutes muß das dem Walzenspalt zugeführte Aufgabegut von den gegenläufig angetriebenen Walzen erfaßt und durch Reibung in den Walzenspalt eingezogen werden. Dabei werden die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Bereich des engsten Walzenspaltes eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung des extrem hohen Druckes gegenseitig zerquetscht, so daß man hierbei von der sogenannten Gutbettzerkleinerung spricht. Das Guteinzugsvermögen der Walzen würde ansich verbessert werden, wenn das Aufgabegut in einer solchen Menge aufgegeben wird, daß sich über dem Walzenspalt im Aufgabeschacht eine hohe Aufgabegutschüttung bildet.
- Ist jedoch das Aufgabegut zur Hochdruck-Walzenpresse zumindest zum Teil schon sehr feinkörnig, indem zum frischen Aufgabegut z. B. große Mengen der Grieße eines der Walzenpresse gegebenenfalls über eine Feinmühle nachgeschalteten Sichters rezirkuliert werden, so können das Guteinzugsvermögen der Walzen verschlechtert und die Durchsatzleistung der Walzenpresse vermindert werden. Insbesondere bei hohen Füllständen und niedrigen Schüttgewichten des dem Aufgabeschacht der Walzenpresse zugeführten Aufgabegutes, verstärkt hervorgerufen durch große Mengen bereits relativ feiner rezirkulierter Grieße zum Gutaufgabeschacht der Walzenpresse, kann außerdem das Problem entstehen, daß die durch die Hochdruckpressung aus der Aufgabegutschüttung gepreßte Luft nicht mehr entweichen kann, was die Materialpressung und die mit der Gutbettzerkleinerung ansich erzielbare Energieersparnis beeinträchtigt und zu einem ungleichmäßigen Betrieb der Walzenpresse führt. Das Guteinzugsproblem sowie Entlüftungsproblem im Walzenspalt der Walzenpresse wird noch dadurch verstärkt, daß die Schüttdichte der rezirkulierten Grieße in der Regel erheblich niedriger liegt als die Schüttdichte des frischen Aufgabegutes bzw. daß die Porosität der Sichtergrieße größer ist als diejenige des frischen Aufgabegutes.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenpresse zu schaffen, bei der die oben geschilderten energieverzehrenden, durchsatzmindernden und betriebsstörenden Materialpreßschwierigkeiten im Walzenspalt deutlich reduziert sind.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.
- Bei der Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse hat die Porosität des locker in den Gutaufgabeschacht eingeschütteten körnigen Gutes einen entscheidenden Einfluß auf das Guteinzugsvermögen der Walzen, auf den Massendurchsatz sowie auf das Betriebsverhalten der Walzenpresser (ruhiger oder schwingender Betrieb). Das Luftvolumen bzw. die Lockerporosität des Aufgabegutes sollte möglichst klein sowie örtlich und zeitlich konstant sein. Erfindunsgemäß wird dies erreicht durch die Anordnung wenigstens einer zusätzlichen Walze (Vorverdichterwalze), die oberhalb wenigstens einer der beiden Pressenwalzen gegen diese mit einer Preßkraft gepreßt wird, die niedriger liegt als diejenige Preßkraft, mit der die beiden Preßwalzen gegeneinander auf das in deren Walzenspalt eingezogene Gut gepreßt werden. Durch die Vorverdichterwalze wird das Aufgabegut vor dessen Einzug in den Preßwalzenspalt vorverdichtet, d. h. die Porosität des Aufgabegutes wird vor dessen Einzug in den Preßwalzenspalt verringert, z. B. von einer Porosität 60 bis 70 % auf eine Porosität von z. B. 30 bis 40 %, die dann im Preßwalzenspalt selbst unter Anwendung der Hochdruckpressung auf z. B. 20 bis 25 % reduziert werden kann.
- Durch die erfindungsgemäße Anwendung wenigstens einer Vorverdichterwalze wird das Guteinzugsvermögen der beiden Pressenwalzen selbst entscheidend verbessert; der im Preßwalzenspalt auftretende angewandte Maximaldruck, mit dem das Gut bei der Gutbettzerkleinerung gepreßt wird, wird schneller und sicherer erreicht; infolge des Einzuges bereits vorverdichteten Gutmaterials in den Preßwalzenspalt läuft die Walzenpresse ruhiger mit weniger Schwingungen; höhere Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Pressenwalzen sind möglich; insgesamt sind höhere Durchsatzleistungen der Walzenpresse erzielbar; der Zerkleinerungserfolg ist gesteigert; letztendlich ist der spezifische Energiebedarf der erfindungsgemäßen Walzenpresse reduziert.
- Alle diese Vorteile werden ohne großen maschinellen Aufwand erreicht. So ist es nicht einmal unbedingt erforderlich, daß die Vorverdichter walze/-walzen mit einem eigenen Drehantrieb versehen ist/sind. Denn die angedrückte Vorverdichterwalze kann auch ohne weiteres von der zugehörigen Pressenwalze durch Reibung über das vorverdichtete Gut selbst angetrieben werden.
- Um insbesondere das in den Gutaufgabeschacht der Walzenpresse eingeschüttete Feingut, z. B. rezirkulierte Sichtergrieße, vor Einzug in den Preßwalzenspalt vorverdichten zu können, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß im Gutaufgabeschacht Grobgut und Feingut durch eine Zwischenwand voneinander getrennt sind und daß durch die Vorverdichterwalze speziell das Feingut hoher Porosität vorverdichtet wird, wonach das vorverdichtete Feingut zusammen mit dem Grobgut im Bereich des engsten Walzenspaltes der beiden Preßwalzen der Hochdruckpressung unterworfen wird.
- Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Es zeigt:
- Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walzenpresse mit einer Vorverdichterwalze;
- Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Walzenpresse mit Vorverdichterwalze und mit voneinander getrennter Zuführung von Grobgut und Feingut im Gutaufgabeschacht, und
- Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Walzenpresse mit zwei Vorverdichterwalzen.
- Nach Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Walzenpresse zwei drehbar gelagerte, gegenläufig rotierbare und durch einen Preßwalzenspalt voneinander getrennte Walzen (10, 11) auf. Der Walzenpresse wird zu zerkleinerndes bzw. zu mahlendes Aufgabegut (12), nämlich z. B. nicht vorzerkleinerter Zementklinker mit einer Korngröße bis beispielsweise 100 mm, zusammen mit Feingut, bestehend z. B. aus rezirkulierten Grießen eines nachgeschalteten Sichters, über einen Gutaufgabeschacht (13) aufgegeben. Die Korngröße eines wesentlichen Teils des Aufgabegutes (12) kann größer sein als die Weite des engsten Walzenspaltes von z. B. 20 mm zwischen den beiden Pressenwalzen (10, 11), die einen Durchmesser von beispielsweise 900 mm haben können. Die auf das Gut drückende Preßkraft (10a, 10b) der Walzen der Walzenpresse beträgt mehr als 2 MN/m Walzenlänge, beispielsweise 6 bis 9 MN/m. Das Aufgabegut (12) wird im Spalt zwischen den Walzen (10, 11) durch eine kombinierte Einzelkornzerkleinerung und Gutbettzerkleinerung zerkleinert. Zur Durchführung des letztgenannten Zerkleinerungsprinzips wird das Aufgabegut in so großer Menge dem Walzenspalt der Presse zugeführt, daß das zu zerkleinernde und durch Reibung in den Walzenspalt eingezogene Gut die Walzen (10, 11) auseinanderdrückt und die Teilchen des Aufgabegutes sich im Walzenspalt in einer Schüttung bzw. in einem Gutbett gegenseitig zerquetschen. Das Gut tritt aus dem Walzenspalt zerkleinert und teilweise agglomeriert, d. h. zu Schülpen (14) verpreßt aus, deren Anteil an bis zur gewünschten Endfeinheit reduzierten Partikeln (z. B. etwa 25 % kleiner 90 µm) bereits relativ hoch sein kann. Die Schülpen (14) werden dann desagglomeriert und in einem nicht dargestellten Sichter gesichtet, dessen Grobkornfraktion (Grieße) zum Gutaufgabeschacht (13) der Walzenpresse rezirkuliert wird.
- Das Luftvolumen bzw. die Lockerporosität des locker in den Gutaufgabeschacht (13) eingeschütteten körnigen Gutes (12) beträgt z. B. 60 bis 70 %. Um diese Porosität des Aufgabegutes vor dessen Einzug in den Preßwalzenspalt der Walzenpresse möglichst klein sowie örtlich und zeitlich konstant zu machen, ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erfindungsgemäß oberhalb der Pressenwalze (11) am unteren Ende des Gutaufgabeschachtes (13) eine zusätzliche Walze bzw. Vorverdichterwalze (15) angeordnet, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmes ser der Pressenwalzen (10, 11). Die Vorverdichterwalze (15) wird gegen die Pressenwalze (11) mit einer Preßkraft (15a) gedrückt, die niedriger liegt als die Preßkraft (10a) bzw. (10b), mit der das in den Walzenspalt der Pressenwalzen (10, 11) durch Reibung eingezogene Gut gepreßt wird. Das durch die Vorverdichterwalze (15) vorverdichtete Gut (16) weist eine Porosität von z. B. nur noch 30 bis 40 % auf, während die Porosität in der durch Hochdruckpressung erzeugten Schülpe (14) dann auf z. B. etwa 22 % reduziert ist.
- Infolge der Vorverdichtung des Aufgabegutes (12) mittels der Vorverdichterwalze (15) wird das Guteinzugsvermögen im Spalt zwischen den Walzen (10, 11) erheblich verbessert, der bei der Gutbettzerkleinerung im Bereich des engsten Walzenspaltes auftretende Maximaldruck wird schneller und sicherer erreicht, die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (10, 11) ist steigerbar, die Massendurchsatzleistung der erfindungsgemäßen Walzenpresse ist ebenfalls gesteigert, ebenso das Zerkleinerungsergebnis, weil energieverzehrende Luftpolster im Preßgut bei der Durchführung der Gutbettzerkleinerung weitestgehend vermieden sind. Der mit der Gutbettzerkleinerung verbundene vorteilhafte niedrige spezifische Energiebedarf (kWh/t) kann mit der erfindungsgemäßen Walzenpresse voll ausgenutzt werden.
- Zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird noch bemerkt, daß sich der Gutaufgabeschacht (13) und die Vorverdichterwalze (15) auch noch (z. B. spiegelbildlich) oberhalb der Pressenwalze (10) anordnen ließen. Drehzahl, Anpreßdruck und Einzugsverhalten (Reibwert) der Vorverdichterwalze(n) lassen sich an das entsprechende Aufgabegut optimal anpassen.
- Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind im Gutaufgabeschacht (13) Grobgut (17), z. B. zu zerkleinernder frischer Zementklinker, und Feingut (18), z. B. rezirkulierte Sichtergrieße, Hüttensand oder dergleichen, durch eine Zwischenwand (19) voneinancer getrennt. Durch die gegen die Pressenwalze (11) gedrückte Vorverdichterwalze (15) wird speziell das Feingut (18) hoher Porosität vorverdichtet und die Porosität des vorverdichteten Materials (16) kann der Porosität des Grobgutes (17) angenähert werden, so daß in den Walzenspalt zwischen den Pressenwalzen (10, 11) durch Reibung ein Aufgabegut mit immer gleichmäßiger und reduzierter Porosität eingezogen wird, wodurch der möglichst stoß- bzw. schwingungsfreie Betrieb der erfindungsgemäßen Walzenpresse begünstigt ist. Schräg oberhalb der Vorverdichterwalze (15) kann als deren Verschleißschutz mit Vorteil ein Verschleißschutzblech (20) angeordnet sein.
- Als Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bei der erfindungsgemäßen Walzenpresse zwei Vorverdichterwalzen (15) und (21) nebeneinanderliegend und sich gegenläufig frei drehend angeordnet, von denen die Vorverdichterwalze (15) gegen die Pressenwalze (11) und die Vorverdichterwalze (21) gegen die Pressenwalze (10) gedrückt werden. Die Vorverdichterwalzen (15) verdichtet das Feingut (18) und die Vorverdichterwalze (21) verdichtet das Grobgut (17). Beide Vorverdichterwalze (15) und (21) sind durch im Gutaufgabeschacht (13) angeordnete Verschleißschutzbleche (22, 23) gegen Verschleiß geschützt.
- Die Erfindung ist nicht nur auf Walzenpressen zur Druckzerkleinerung, insbesondere Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes beschränkt, sondern anwendbar auch für Walzenpressen, deren Zielrichtung in der Herstellung von Agglomeraten besteht, z. B. für Brikettwalzenpressen oder auch Glattwalzenpressen zur Herstellung von Agglomeraten.
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