EP2655997A2 - Vorrichtung zum kühlen eines rieselfähigen oder fliessfähigen produktes - Google Patents

Vorrichtung zum kühlen eines rieselfähigen oder fliessfähigen produktes

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EP2655997A2
EP2655997A2 EP11788438.7A EP11788438A EP2655997A2 EP 2655997 A2 EP2655997 A2 EP 2655997A2 EP 11788438 A EP11788438 A EP 11788438A EP 2655997 A2 EP2655997 A2 EP 2655997A2
Authority
EP
European Patent Office
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cooling
cooling medium
flowing
free
flowable product
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11788438.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Lemke
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.)
Tridelta GmbH
Original Assignee
Tridelta GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Tridelta GmbH filed Critical Tridelta GmbH
Publication of EP2655997A2 publication Critical patent/EP2655997A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/002—Liquid coolers, e.g. beverage cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00—Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02—Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/001—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for thermal power plants or industrial processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/02—Rotary drums or rollers
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling a free-flowing or flowable product, such as strontium hexaferrite in the form of granules or the like in the production of hard ferrites.
  • Task to transport a free-flowing or flowable product after passing through a furnace and thereby cool. It is customary to use water-cooled rotary tubes or screws.
  • the free-flowing or flowable product which leaves the oven at a temperature of, for example, more than 1000 ° C., is cooled during transport by means of this water-cooled rotary tube.
  • a rotary tube or tube screw cooling is disclosed in the German utility model DE 20106822 gg.
  • Patent Application DD 281451 A5 before to provide along a rotary drum a plurality of rotating heat exchangers, which have a common supply line, and their derivatives via changeover valves either with a common
  • Cooling medium so that it is possible, that on the rotary drum accumulating waste heat a consumer with the highest possible and constant temperature and continuously
  • the object of the invention is to provide an improved device for cooling a free-flowing or flowable product, which enables a more efficient recovery of the heat as well as more degrees of freedom in carrying out the cooling process.
  • Figure 1 is a cross-sectional view through the
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 shows an enlarged detail of Figure 1 with
  • Figure 4 shows a further detail enlargement of Figure 1 to illustrate the leadership of the supply
  • FIG. 5 is a Schetnatic diagram of the invention
  • Cooling device with the associated control and
  • the product is transported or conveyed. This can advantageously by a on the inner wall of the
  • this embodiment is based on a rotary tube. But it is also contemplated to use other containers, for example, those in which the transport takes place only by gravity such as in a
  • cooling zones 13a, 13b, 13c are designed so that they can be supplied independently with a respective cooling medium 15a, 15b, 15c.
  • the container 1 as a double-jacket tube, for example made of sheet steel in welded or rolled design.
  • the first cooling zone 13a is configured in the example according to the invention to allow cooling with thermal oil as the cooling medium.
  • the second and third zones 13b, 13c are designed for operation with water as the cooling medium.
  • the container 1 is provided at one end with a drive pin, while at the other end an end pin is attached.
  • the two pins are held in journal bearings 8.
  • Connecting lines can be provided.
  • Rotation speed of a few revolutions per minute in the embodiment for example, via a high-performance chain drive (not shown) with a corresponding control, so that the
  • Rotation speed can be adapted to the needs.
  • the following conditions can be set advantageously for the production of the strontium ferrite.
  • Strontium ferrite with a solids density of about 5 t / m »and a specific heat capacity of 0.8 to 1.0 kJ / (kg-K) has a container 1 of about 5 m Length at a diameter of about 60 cm proved sufficient and effective.
  • Cooling capacity of the individual cooling zones 13a, 13b, 13c to control is also particularly advantageous to design the control means as a control, whereby via corresponding sensors for temperature,
  • a temperature of the supplied cooling medium of 110 ° C is selected, and the temperature of the discharged cooling medium is controlled to 135 ° C.
  • the amount of thermal oil used for this purpose is about 5 m * / h at a maximum pressure of 7 bar.
  • the flow of the cooling medium preferably takes place counter to the conveying direction of the product.
  • Water is used as the cooling medium, which is supplied at a temperature of 45 ° C, and discharged at a temperature of 95 ° C again becomes.
  • the amount of water is 4 m 3 / h at a pressure of 3 bar.
  • the temperature of the product inlet is 250 ° C, and the product outlet results in a temperature of 75 ° C.
  • water is used as
  • Cooling medium supplied with a temperature of 10 ° C, and the discharge temperature of the water is about 12 ° C.
  • the amount of water in the third cooling zone 13c may be adjusted to, for example, 14 m * / h. Again, the pressure at 3 bar is specified.
  • Product outlet temperature of the cooling zone leaving free-flowing or flowable product, the pressure of the cooling medium or its flow rate per hour are controlled in a wide range. While the respective inlet temperatures, the flow velocity of the
  • Cooling medium and its pressure as primary variables by suitable means, such as heat exchangers, pumps and
  • Valves can be adjusted, the control of other parameters, such as the return temperature of the discharged cooling medium, and the product outlet temperature of the cooling zone leaving free-flowing or
  • temperature sensors are preferably provided in the device according to the invention, which measure the supply temperature of the cooling medium for each zone, as well as the return temperature of the from each cooling zone
  • Further temperature sensors which are accommodated, for example, in a hub having a plurality of spokes, which may be provided at a transition from one cooling zone to the next, and which transmit the measured value wirelessly or by a line in a shaft in the rotary tube, measure the temperature of the respective cooling zone
  • Flow sensors may be provided to determine the pressure and the flow rate of the cooling media.
  • the cooling medium of the first cooling zone 13a preferably through a passage 7, namely a rotary feedthrough, in the region of the one pin 5.
  • a passage 7 namely a rotary feedthrough
  • the cooling medium of the first zone 13a is discharged again on the same side on which the feed was also carried out.
  • the cooling medium for the second and third cooling zone 13b, 13c namely water, on the other side of the container 1 via the other pin 5 through corresponding rotary feedthroughs 7 is supplied.
  • the flow of the cooling medium preferably takes place counter to that
  • the cooling medium of the second and third cooling zones can either be discharged on the same side to which it was supplied, or it is possible, for example, to discharge the cooling medium of the central cooling zone 13b also on the side where the cooling medium is supplied to the first cooling zone 13a ,
  • the thermal oil which was used as the cooling medium of the first cooling zone 13a, to provide hot water for residential and working buildings via a heat exchanger.
  • the heat of the thermal oil can also be used to the
  • the starting materials of ferrite production namely the iron oxide, strontium carbonate and the additives, preheat before entering the furnace so as to reduce the total energy consumption of the furnace.
  • the cooling medium of the second cooling zone 13 b can be used to heat energy for neighboring living or
  • District heating network can be fed.
  • Figure 2 shows a cross section through the device for cooling of Figure 1 along the line AA.
  • the container 1 has an inner tube 2, so that a double-walled casing is formed, in which the cooling medium 15 is guided.
  • the spiral 3 or screw is provided for the Promote the product.
  • Spokes 4 are welded to the wall of the rotary tube and connect the rotary tube to a pin or shaft 5.
  • FIG. 3 shows a section of FIG. 1 in a preferred embodiment of the container 1 according to the invention.
  • the double-walled jacket of the container 1 is provided with guide plates 12 which guide the cooling medium 16 in a suitable manner. Between the individual cooling zones 13a, 13b, 13c, the double-walled area is separated by corresponding separating bulkheads 10. To simplify the construction, it is possible to provide supply and discharge lines 11 for the cooling medium on the outside of the container 1.
  • FIG. 4 shows a broad section from FIG. 1, the region of the product chute 6 and the peg 5 and the passages 7 for the supply and removal of a cooling medium being shown in greater detail.
  • the cooling medium is supplied via a rotary guide in the region of the pin and also discharged again.
  • the device is for
  • Cooling device with appropriately adapted control can also handle a throughput of up to 1000 kg / h of the same material. The cooling then reaches the same
  • Strontium ferrits to values above 75 ° C on the output side. Therefore it is in a preferred embodiment possible to provide a fourth cooling zone, ie to hang another double-walled tubular element to the rotary tube.
  • all the cooling zones are designed to be of equal length. This is by no means mandatory. Depending on the application, it is possible and useful to make individual cooling zones shorter or longer.
  • cooling medium can be supplied to the first zone 13a with a very low temperature, it is possible for the thermal stress to cause the granules to "burst", so that in a subsequent grinding step
  • FIG 5 shows schematically the structure of the cooling device 1 for the flowable or flowable product together with the heat exchangers and the associated control device.
  • the first section 13a is cooled with thermal oil as described above.
  • Flow meter 21a is the thermal oil through the
  • the thermal oil flowing out of the cooling device 1 passes through a thermal sensor 23a to a switching valve 29.
  • This switching valve 29 is designed such that it can direct some or all of the thermal oil to an emergency heat exchanger 17.
  • Another switching valve 33 is at the inflow of the
  • the emergency heat exchanger 17 in turn is in communication with a cooling circuit with the switching valve 33, so that a continuous flow of water to a cooling pool 35 and back is possible.
  • This cooling pool 35 is also the
  • thermosensors 25, 27 and 28 are provided to control the temperature at the outlet of the respective flows of the
  • valves 29 and 31 forward the respective cooling media only to the emergency heat exchanger 17 when the actual consumers, which are not shown in Figure 5, have no way to absorb the heat.
  • Thermal oil or the cooling water of the central portion 13 b to connect with respective heat storage, so that the waste heat can be used to provide, for example, service water or heating power.
  • the product supplied to the rotary kiln with the Waste heat is preheated.
  • Cooling media namely thermal oil and water used.
  • the invention is not limited.
  • the invention is not limited thereto and can be advantageously used in many places when it comes to cool a free-flowing or flowable product from a relatively high temperature quickly and effectively, while the waste heat for a

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fliessfähigen Produktes mit einem Behälter (1) zur Aufnahme und zum Fördern des rieselfähigen oder fliessfähigen Produktes, einer Mehrzahl von Kühlzonen (13a, 13b, 13c), die entlang des Behälters (1) in Förderrichtung des rieselfähigen oder fliessfähigen Produktes ausgebildet sind. Erfindungsgemäss sind die Kühlzonen (13a, 13b, 13c) so ausgestaltet, dass sie unabhängig voneinander mit einem jeweiligen Kühlmedium (15a, 15b, 15c) versorgt werden können. Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Steuermittel, um die Kühlleistung der einzelnen Kühlzonen (13a, 13b, 13c) unabhängig voneinander zu steuern.

Description

Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produktes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produktes, beispielsweise Strontiumhexaferrit in Form von Granalien oder ähnlichem bei der Herstellung von Hartferriten.
In vielen technischen Prozessen stellt sich oft die
Aufgabe, ein rieselfähiges oder fließfähiges Produkt nach Durchlaufen eines Ofens weiter zu transportieren und dabei zu kühlen. Hierbei ist es üblich, wassergekühlte Drehrohre oder Schnecken zu verwenden.
Das rieselfähige oder fließfähige Produkt, das den Ofen mit einer Temperatur von beispielsweise über 1000 °C verläset, wird beim Weitertransport mittels dieses wassergekühlten Drehrohrs während des Transportes abgekühlt. Ein Beispiel einer derartigen Drehrohr- bzw. Rohrschneckenkühlung ist in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20106822 ül offenbart.
Wünschenswert ist es jedoch, die bei der Kühlung an das Kühlmedium abgegebene Wärme in gewissem Ausmaß
zurückzugewinnen. In diesem Zusammenhang schlägt die
Patentanmeldung DD 281451 A5 vor, entlang einer Drehtrommel mehrere sich drehende Wärmetauscher vorzusehen, die eine gemeinsame Zuleitung haben, und deren Ableitungen über Umschaltventile entweder mit einer gemeinsamen
Umlaufleitung oder mit einem stationären Wärmetauscher verbunden sind. Die Schaltung der Umschaltventile erfolgt über eine Steuereinheit nach Temperaturmessungen des
Kühlmediums, sodass es möglich wird, die an der Drehtrommel anfallende Abwärme einem Verbraucher mit möglichst hoher und konstanter Temperatur sowie kontinuierlich
bereitzustellen. Insoweit zeigt diese Druckschrift den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ein Nachteil bei der in dieser Druckschrift gezeigten
Technik ist es, dass, da alle Vor- und Rückläufe der einzelnen Kühlbereiche auf eine Leitung geschaltet und mit Ventilen verbunden sind, lediglich eine Art Kühlmedium zur Anwendung gebracht werden kann. Diese Bauweise bringt es auch mit sich, dass eine konstante Strömungsgeschwindigkeit vorgegeben ist. Die Steuerung erfolgt nur durch
Umschaltventile .
Ergänzend sei noch auf die Druckschrift DE 3320595 AI hingewiesen, in der ein Schneckenförderer zum Austragen von festen Rückständen aus unter hoher Temperatur und Überdruck betriebenen Einrichtungen gezeigt ist, der aus zwei
Abschnitten aufgebaut ist, die getrennte Kühleinrichtungen aufweisen. Diese Druckschrift befasst sich mit dem Problem, dass in dem Schneckenförderer eine weitere Zerkleinerung des Produkts stattfindet, die ihrerseits zu einem stärkeren Verschleiß eines Teils der Schnecke führt. Um diesen Teil effektiv austauschen zu können, ist es vorgesehen, den Schneckenförderer in zwei Abschnitten aufzubauen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produkts bereitzustellen, die eine effizientere Rückgewinnung der Wärme sowie mehr Freiheitsgrade bei der Durchführung des Kühlvorgangs ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach
Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht durch die
erfindungsgemäße Kühlvorrichtung;
Figur 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in
Figur 1;
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit
Details der Führung des Kühlmediums;
Figur 4 eine weitere Ausschnittsvergrößerung aus Figur 1 zur Verdeutlichung der Führung der Zu- und
Ableitung des Kühlmediums; und
Figur 5 ein schetnatisches Diagramm der erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung mit der zugehörigen Steuerung und
Wärm tauschern.
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produktes anhand des Beispiels der Produktion von Hartferrit- materiellen, insbesondere eines Strontiumferrits (SrFei2019) beschrieben. Ein Beispiel für ein derartiges Hartferrit ist in der Anmeldung EP 08172099 beschrieben. Die Herstellung eines Ferrits ist nur ein Beispiel einer
Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produktes.
Andere Beispiele finden sich in der Lebensmittelindustrie, bei der Abkühlung von Rohcarbidschmelzen, Weichferriten, allgemeiner Keramik, Baustoffen, Zement, Kalk und vielem mehr. Beispielsweise kann die Erfindung überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, in der das Ausgangsprodukt eines Drehofens gekühlt werden muss. Wie es bekannt ist, wird zur Herstellung eines Strontiumferrits zunächst Eisenoxid, Strontiumcarbonat und Additive in geringen Mengenanteilen gemischt. Das Mischgut liegt als Granalie oder Slurry vor und wird in einen
Drehrohrofen gegeben.
Bei Temperaturen zwischen 1400 und 1500 °C bildet sich Strontiumhexaferrit in Form von glühenden Granalien mit einem Durchmesser zwischen 4 und 25 mm, die den
Drehrohrofen verlassen und anschließend möglichst effizient und schnell auf eine Temperatur von 240 °C, vorzugsweise 75 °C und weiter bevorzugt 50 °C oder weniger abgekühlt werden sollte.
Erfindungsgemäß wird daher das Ausgangsprodukt des
Drehrohrofens in einen Behälter 1 eingebracht,
beispielsweise über eine Produktrutsche 6. In dem Behälter 1 wird das Produkt transportiert bzw. gefördert. Dies kann vorteilhafterweise durch eine an der Innenwand des
Drehrohre verschweißten Spirale 3 erfolgen.
Anders gesagt, diese Ausführungsform basiert auf einem Drehrohr. Es ist aber auch angedacht, andere Behälter einzusetzen, beispielsweise solche, in denen der Transport nur durch die Schwerkraft erfolgt wie etwa in einem
Schachtkühler, gegebenenfalls mit der Unterstützung von entsprechenden Rüttelsieben.
Erfindungsgemäß sind entlang der Förderrichtung eine
Mehrzahl von Kühlzonen 13a, 13b, 13c um den Behälter 1 ausgebildet .
Diese Kühlzonen 13a, 13b, 13c sind so ausgestaltet, dass sie unabhängig voneinander mit einem jeweiligen Kühlmedium 15a, 15b, 15c versorgt werden können. Hierzu ist erfindungsgemäß der Behälter 1 als Doppelmantelrohr, beispielsweise aus Stahlblech in geschweißter oder gewalzter Ausführung, gefertigt. Die erste Kühlzone 13a ist bei dem erfindungsgemäßen Beispiel ausgestaltet, um eine Kühlung mit Thermoöl als Kühlmedium zu ermöglichen. Die zweite und dritte Zone 13b, 13c sind für den Betrieb mit Wasser als Kühlmedium ausgeführt.
Der Behälter 1 ist an einem Ende mit einem Antriebszapfen versehen, während an dem anderen Ende ein Endzapfen angebracht ist. Die beiden Zapfen sind in Zapfenlagern 8 gehalten.
Zur Zuführung des Kühlmediums sind Durchführungen 7 im Bereich der Antriebs- und Endzapfen 5 ausgeführt. Bei der bevorzugten Ausführungeform sind dies Drehdurchführungen, an denen, nicht in den Figuren gezeigte, flexible
Anschlussleitungen vorgesehen sein können.
Der Antrieb des Behälters 1 zur Drehung mit einer
Rotationsgeschwindigkeit von einigen wenigen Umdrehungen pro Minute erfolgt bei der Ausführungsform beispielsweise über einen Hochleistungs-Kettenantrieb (nicht gezeigt) mit einer entsprechenden Steuerung, sodass die
Rotationsgeschwindigkeit dem Bedarf angepasst werden kann.
Bei dem gezeigten Behälter 1 können beispielsweise in vorteilhafter Weise für die Fertigung des Strontiumferrits folgende Bedingungen eingestellt werden.
Für eine Förderleistung von etwa 600 kg/h des
Strontiumferrits mit einer Feststoffdichte von ca. 5 t/m» und einer spezifischen Wärmekapazität von 0,8 bis 1,0 kJ/(kg-K) hat sich ein Behälter 1 von insgesamt ca. 5 m Länge bei einem Durchmesser von ca. 60 cm als ausreichend und effektiv erwiesen.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zum Kühlen des
rieselfähigen oder fließfähigen Produktes mit einem
Steuermittel ausgestattet, das es ermöglicht, die
Kühlleistung der einzelnen Kühlzonen 13a, 13b, 13c zu steuern. Besonders vorteilhaft ist es, das Steuermittel darüber hinaus auch als Regelung auszugestalten, wobei über entsprechende Sensoren für Temperatur,
Strömungsgeschwindigkeit, Druck, Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel, Geschwindigkeit des rieselfähigen oder
fließfähigen Produktes bzw. Durchsatzmenge des Produktes und über entsprechende Stellglieder zusammen mit einer Regelschaltung einen automatischen Betrieb ermöglicht wird.
Beispielsweise kann bei einer Temperatur des
Produkteinlaufs von ca. 1000 °C und einer Temperatur des Produktauslaufs von 75 °C folgende Sollwerte vorgegeben werden.
Für die erste Kühlzone 13a, in der Thermoöl als Kühlmedium 15a verwendet wird, wird eine Temperatur des zugeführten Kühlmediums von 110 °C gewählt, und die Temperatur des abgeführten Kühlmediums wird auf 135 °C geregelt. Die hierfür verwendete Thermoölmenge liegt bei etwa 5 m*/h bei einem maximalen Druck von 7 bar. Vorzugsweise erfolgt die Strömung des Kühlmediums entgegen der Förderrichtung des Produktes .
In einer zweiten Kühlzone 13b ergibt sich eine
Produkteinlauftemperatur von 600 °C, und eine Temperatur am Auslauf des Produkts von 250°C. Als Kühlmedium wird Wasser verwendet, das mit einer Temperatur von 45 °C zugeführt wird, und mit einer Temperatur von 95 °C wieder abgegeben wird. Die Wassermenge beträgt 4 m3/h bei einem Druck von 3 bar.
In der dritten Kühlzone 13c beträgt dann die Temperatur des Produkteinlaufs 250 °C, und beim Produktauslauf ergibt sich eine Temperatur von 75 °C. Hierzu wird Wasser als
Kühlmedium mit einer Temperatur von 10 °C zugeführt, und die Abgabetemperatur des Wassers beträgt ca. 12 °C. Die Wassermenge in der dritten Kühlzone 13c kann beispielsweise auf 14 m*/h eingestellt werden. Auch hier ist der Druck bei 3 bar vorgegeben.
Erfindungsgemäß kann für jede Kühlzone 13a, 13b, 13c die Zulauftemperaturen des zugeführten Kühlmediums, die
Rücklauftemperatur des abgeführten Kühlmediums, die
Produktauslauftemperatur des die Kühlzone verlassenden rieselfähigen oder fließfähigen Produkts, der Druck des Kühlmediums bzw. dessen Durchsatzmenge pro Stunde in einem weiten Bereich gesteuert werden. Während die jeweiligen Zulauftemperaturen, die Strömungsgeschwindigkeit des
Kühlmediums und dessen Druck als primäre Größen durch geeignete Mittel, wie etwa Wärmetauscher, Pumpen und
Ventile, eingestellt werden können, erfolgt die Steuerung der anderen Parameter, wie etwa die Rücklauftemperatur des abgeführten Kühlmediums, und die Produktauslauftemperatur des die Kühlzone verlassenden rieselfähigen oder
fließfähigen Produkts eher indirekt, beispielsweise durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Drehrohrs und damit der Geschwindigkeit des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes, und der Durchsatzmenge des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Spirale 3, wie etwa
Steigung, Steghöhe und ähnlichem gibt es keine besonderen Begrenzungen, Ziel ist es einen zuverlässigen Transport bei gleichzeitiger guter Wärmeableitung an die Wand des
Drehrohrs zu gewährleisten.
Als Sensoren sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bevorzugter Weise Temperatursensoren vorgesehen, die die Zufuhrtemperatur des Kühlmediums für jede Zone messen, als auch die Rücklauftemperatur des aus jeder Kühlzone
abgeführten Kühlmediums. Weitere Temperatursensoren, die beispielsweise in einer Nabe mit mehreren Speichen, die an einem Übergang einer Kühlzone zu der nächsten vorgesehen sein kann, aufgenommen sind und den Messwert drahtlos oder durch eine Leitung in einer Welle im Drehrohr übertragen, messen die Temperatur des die jeweilige Kühlzone
verlassenden Produkts, bzw. die Temperatur des Produkts an der Produktrutsche 6 sowie der Temperatur des Produkts am Ausgang der Kühlvorrichtung. Des weiteren können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Drucksensoren und
Durchflusssensoren vorgesehen sein, um den Druck und die Durchflussmenge der Kühlmedien zu bestimmen.
Über geeignete Stellglieder, Wärmetauscher, Pumpen, Ventile ist dann eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung
möglich.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes erfolgt die
Zuführung des Kühlmediums der ersten Kühlzone 13a in bevorzugter Weise durch eine Durchführung 7, nämlich eine Drehdurchführung, im Bereich des einen Zapfens 5. Um zu verhindern, dass das heiße Thermoöl der ersten Kühlzone 13a in unnötiger Weise das Kühlmedium der zweiten oder dritten Zone 13b, 13c aufheizt, wird das Kühlmedium der ersten Zone 13a an der gleichen Seite wieder abgeführt, auf der auch die Zufuhr erfolgte. Im Gegensatz dazu, wird das Kühlmedium für die zweite und dritte Kühlzone 13b, 13c, nämlich Wasser, auf der anderen Seite des Behälters 1 über den anderen Zapfen 5 durch entsprechende Drehdurchführungen 7 zugeführt. Bevorzugt erfolgt der Fluss des Kühlmediums entgegen der
Förderrichtung des Produkts.
Das Kühlmedium der zweiten und dritten Kühlzone kann entweder auf der gleichen Seite abgeführt werden, auf der es zugeführt wurde, oder es ist möglich, beispielsweise das Kühlmedium der mittleren Kühlzone 13b auch auf der Seite abzuführen, auf der das Kühlmedium der ersten Kühlzone 13a zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, das Thermoöl, das als Kühlmedium der ersten Kühlzone 13a eingesetzt wurde, zu nutzen, um über einen Wärmetauscher Brauchwasser für Wohn- und Arbeitsgebäude bereitzustellen. Alternativ kann die Wärme des Thermoöls auch genutzt werden, um die
Ausgangsmaterialien der Ferritherstellung, nämlich das Eisenoxid, Strontiumcarbonat und die Additive, vor Eintritt in den Ofen vorzuheizen, um so den Gesamtenergieverbrauch des Ofens zu verringern.
Das Kühlmedium der zweiten Kühlzone 13b kann genutzt werden, um Heizenergie für benachbarte Wohn- bzw.
Arbeitsgebäude bereitzustellen, oder kann in ein
Fernwärmenetz eingespeist werden.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung zum Kühlen nach Figur 1 entlang der Linie A-A. Wie in Figur 2 gezeigt ist, weist der Behälter 1 ein Innenrohr 2 auf, sodass sich eine doppelwandige Hülle bildet, in der das Kühlmedium 15 geführt wird. Im Inneren des Behälters 1 ist die Spirale 3 bzw. Schnecke vorgesehen, die für die Förderung des Produktes sorgt. Speichen 4 sind an der Wand des Drehrohrs verschweißtund verbinden das Drehrohr mit einem Zapfen bzw. einer Welle 5. Der Zapfen 5 , der an beiden Seiten des Behälters in entsprechenden Zapfen und Lagern 8 geführt wird, dreht den gesamten Behälter 1 um seine Längsachse.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 1 bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters 1. Zur besseren Kühlung ist dabei vorgesehen, dass der doppelwandige Mantel des Behälters 1 mit Leitblechen 12 versehen ist, die das Kühlmedium 16 in geeigneter Weise führen. Zwischen den einzelnen Kühlzonen 13a, 13b, 13c ist der doppelwandige Bereich durch entsprechende Trennschotte 10 abgetrennt. Zur Vereinfachung der Bauweise ist es möglich, Zufuhr- bzw. Abfuhrleitungen 11 für das Kühlmedium außen auf dem Behälter 1 vorzusehen.
Figur 4 zeigt schließlich einen weiten Ausschnitt aus Figur 1, wobei in größerem Detail der Bereich der Produktrutsche 6 und des Zapfens 5, sowie die Durchführungen 7 für die Zufuhr bzw. Abfuhr eines Kühlmediums gezeigt sind.
Vorzugsweise wird das Kühltnedium über eine Drehführung im Bereich des Zapfens zu- und auch wieder abgeführt.
Wie vorhergehend beschrieben, ist die Vorrichtung zum
Kühlen des in den Figuren gezeigten Beispiels auf eine
Menge von 600 kg/h bei der Herstellung von Strontiumferrit ausgelegt. Berechnungen haben gezeigt, dass die
Kühlvorrichtung bei entsprechend angepasster Steuerung auch einen Durchsatz von bis zu 1000 kg/h des gleichen Materials bewältigen kann. Die Kühlung reicht dann bei gleichem
Kühlmitteleinsatz allerdings nur für eine Kühlung des
Strontiumferrits auf Werte über 75 °C an der Ausgabeseite. Deshalb ist es in einer bevorzugten Ausführungsform möglich, eine vierte Kühlzone vorzusehen, d.h. ein weiteres doppelwandiges Rohrelement an das Drehrohr anzuhangen.
Bei der gezeigten Ausführungsform in Figur 1 sind alle Kühlzonen gleichlang ausgestaltet. Dies ist keineswegs zwingend vorgegeben. Es ist je nach Anwendungsfall möglich und sinnvoll, einzelne Kühlzonen kürzer oder länger zu gestalten.
Wenn das Kühlmedium der ersten Zone 13a mit sehr niedriger Temperatur zugeführt werden kann, ist es möglich durch den thermischen Stress die Granalien zum „Zerspringen" zu bringen, so dass in einem darauffolgenden Mahlschritt
Energie eingespart werden kann.
Figur 5 zeigt schematisch den Aufbau der Kühlvorrichtung 1 für das rieselfähige oder fließfähige Produkt zusammen mit den Wärmetauschern und der zugehörigen Steuereinrichtung.
Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist die
Vorrichtung zum Kühlen in drei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt 13a wird wie vorangehend beschrieben mit Thermoöl gekühlt. Über eine Pumpe 19a und einen
Strömungsmesser 21a wird das Thermoöl durch die
doppelwandige Wand der Kühlvorrichtung 1 für das
rieselfähige oder fließfähige Produkt geführt. Das aus der Kühlvorrichtung 1 wieder abfließende Thermoöl läuft durch einen Thermosensor 23a zu einem ümschaltventil 29. Dieses Umschaltventil 29 ist so ausgestaltet, dass es einen Teil oder das gesamte Thermoöl zu einem Notwärmetauscher 17 lenken kann.
In einer ähnlichen Art wird das Kühlmedium des mittleren Abschnitts 13b der Kühlvorrichtung über die Pumpe 19b, den Strömungsmesser 21b in die Kühlvorrichtving geführt, und über den Thermosensor 23b und das Umschaltventil 31 ganz oder teilweise dem Notwärmetauscher 17 zugeführt.
Ein weiteres Umschaltventil 33 ist am Zufluss des
Notwärmetauschers 17 vorgesehen.
Der Notwärmetauscher 17 seinerseits steht in Verbindung mit einem Kühlkreislauf mit dem Umschaltventil 33, so dass ein kontinuierlicher Wasserfluss zu einem Kühlbecken 35 und zurück möglich ist. Dieses Kühlbecken 35 ist auch das
Reservat, aus dem der Kühlmedium des dritten Abschnitts 13c der Kühlvorrichtung über eine Pumpe 19c, einen
Strömungsmesser 21c und einen Thermosensor 23c gespeist wird. Auf diese Art kann die Wärme sicher von der
Kühlvorrichtung weg transportiert werden.
Weitere Thermosensoren 25, 27 und 28 sind vorgesehen, um die Temperatur am Auslauf der jeweiligen Flüsse des
Notwärmetauschers 17 zu messen.
Das oben beschriebene System ist das Notfall- bzw.
Reservesystem. Die Ventile 29 und 31 leiten die jeweiligen Kühlmedien nur an den Notwärmetauscher 17 weiter, wenn die eigentlichen Verbraucher, die in Figur 5 nicht gezeigt sind, keine Möglichkeit haben, die Wärme aufzunehmen.
Bevorzugt ist, wie vorangehend beschrieben wurde, das
Thermoöl bzw. das Kühlwasser des mittleren Abschnitts 13b mit jeweiligen wärmespeichern zu verbinden, so dass die Abwärme genutzt werden kann, um beispielsweise Brauchwasser oder Heizungsleistung bereitzustellen. Alternativ ist es möglich, dass das dem Drehofen zugeführte Produkt mit der Abwärme vorgewärmt wird.
Bei dem gezeigten Beispiel werden zwei verschiedene
Kühlmedien, nämlich Thermoöl und Wasser eingesetzt. Auch hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, eine weitere Kühlzone mit Luftkühlung zu betreiben, oder ein anderes Kühlmedium, beispielsweise Glycerin, einzusetzen.
Besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder
fließfähigen Produktes im Zusammenhang mit der Herstellung eines Strontiumferrits in einem Drehrohrofen erwiesen. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt und kann in vorteilhafter Weise an vielen Stellen eingesetzt werden, wenn es darum geht, ein rieselfähiges oder fließfähiges Produkt von einer relativ hohen Temperatur schnell und effektiv abzukühlen, und dabei die Abwärme für eine
Weiternutzung in geeigneter Weise bereitzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Kühlen eines rieselfähigen oder
fließfähigen Produktes, mit:
einem Behälter (1) zur Aufnahme und zum Fördern des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes;
einer Mehrzahl von Kühlzonen (13a, 13b, 13c), die entlang des Behälters (1) in Förderrichtung des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwei Kühlzonen (13a, 13b, 13c) ausgestaltet sind, um unabhängig voneinander mit einem jeweiligen
Kühlmedium (15a, 15b, 15c) versorgt zu werden;
wobei die Vorrichtung des Weiteren ein Steuermittel aufweist, um eine Kühlleistung der einzelnen Kühlzonen (13a, 13b, 13c) zu steuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) eine Drehtrommel mit einer inneren Spirale (3) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehtrommel (1) doppelwandig ausgeführt ist, und die Kühlzonen (13a, 13b, 13c) jeweilige getrennte Wandabschnitte sind, die zur Führung des jeweiligen Kühlmediums (15a, 15b, 15c) in den getrennten Wandabschnitten ausgebildet sind.
4 . Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steuermittel ausgestaltet ist, um mindestens einen der folgenden Parameter für mindestens eine Kühlzone zu steuern bzw. zu regeln:
Temperatur des zugeführten Kühlmediums,
Temperatur des abgeführten Kühlmediums, T peratur des die Kühlzone (13a, 13b« 13c) verlassenden rieselfähigen oder fließfähigen Produktes,
Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums (13a, 13b,
13c),
Druck des Kühlmediums (13a, 13b, 13c),
Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel,
Geschwindigkeit des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes und/oder
Durchsatz des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium mindestens einer Kühlzone (13a) Thermoöl und das Kühlmedium einer anderen KUhlzone (13b, 13c) Hasser ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche/ gekennzeichnet durch einen geschlossenen Kreislauf für mindestens eines der Kühlmittel (15) einer Kühlzone (13a, 13b, 13c) und mit einem Wärmetauscher zur Rückgewinnung der Wärme.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, um die Temperatur des zugeführten Kühlmediums, die Temperatur des abgeführten Kühlmediums, die Temperatur des die Kühlzone (13a, 13b, 13c) verlassenden rieselfähigen oder fließfähigen Produktes, die
Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums (15a, 15b, 15c), den Druck des Kühlmediums (15a, 15b, 15c), die
Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel, die Geschwindigkeit des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes und/oder den
Durchsatz des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes für zumindest eine Kühlzone (13a, 13b, 13c) zu messen.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Mehrzahl von Stellgliedern aufweist, um die Temperatur des zugeführten Kühlmediums die Temperatur des abgeführten Kühlmediums, die Temperatur des die Kühlzone (13a, 13b, 13c) verlassenden rieselfähigen oder fließfähigen Produktes, die
Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums (15a, 15b, 15c), den Druck des Kühlmediums (15a, 15b, 15c), die
Drehgeschwindigkeit der Drehtrommel, die Geschwindigkeit des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes und/oder den
Durchsatz des rieselfähigen oder fließfähigen Produktes für zumindest eine Kühlzone (13a, 13b, 13c ) zu beeinflussen.
9. Verfahren zur Herstellung eines Ferrits, gekennzeichnet durch die Schritte:
Kalzinieren der Ausgangsstoffe in einem Drehrohrofen zur Herstellung von Granalien;
Kühlen der Granalien mittels einer Vorrichtung zum
Kühlen eines rieselfähigen oder fließfähigen Produktes nach einem der Vo rangehenden Ansprüche.
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