EP3887738A1 - Ofen mit einem schutzsegment am ofenauslauf - Google Patents

Ofen mit einem schutzsegment am ofenauslauf

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Publication number
EP3887738A1
EP3887738A1 EP19809445.0A EP19809445A EP3887738A1 EP 3887738 A1 EP3887738 A1 EP 3887738A1 EP 19809445 A EP19809445 A EP 19809445A EP 3887738 A1 EP3887738 A1 EP 3887738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
profile
furnace
oven
cooling surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19809445.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Altfeld
Ludwig KÖNNING
Thomas Rüther
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 AG
Thyssenkrupp Polysius GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3887738A1 publication Critical patent/EP3887738A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/22—Rotary drums; Supports therefor
    • F27B7/224—Discharge ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0005—Cooling of furnaces the cooling medium being a gas
    • F27D2009/0008—Ways to inject gases against surfaces

Definitions

  • the invention relates to a kiln for burning cement clinker with at least one protective segment at the discharge end of the kiln.
  • protective segments are usually used to seal the kiln wall and to hold the inner lining of the kiln.
  • Such protective segments are provided at the end area of the kiln where the fired clinker leaves the kiln. Extremely high temperatures of around 1200 ° C to 1450 ° C prevail in this area, which is why cooling of the protective segments is necessary.
  • Known air cooling systems are, however, not sufficient for protective segments made of cast steel, for example, so that thermally induced abrasive wear occurs after about a year and leads to high maintenance costs and long downtimes of the furnace.
  • a kiln for firing cement clinker comprises a tubular rotary tube which is rotatable about its central axis, the rotary tube having a discharge end at which the cement clinker leaves the furnace, a protective segment attached to the discharge end, which has an outwardly facing wear surface and having an inwardly facing cooling surface, the furnace having cooling means for generating a flow of cooling air along the The cooling surface of the protective segment flows.
  • the cooling surface has profile bodies which are designed in the form of a pin, so that they preferably cause turbulence in the cooling air flow.
  • a burner for burning the clinker is preferably installed in the furnace, which burner is at least partially installed within the rotary tube.
  • the burner is preferably mounted in the vicinity of the discharge end of the rotary tube, so that the material to be burned is moved towards the burner within the rotary tube and is slowly heated.
  • the clinker therefore has a very high temperature of around 1200 - 1400 ° C.
  • the furnace preferably has a plurality of protective segments which are arranged next to one another in a ring and preferably form the end face of the discharge end of the rotary tube.
  • the cooling air flow is used to cool the protective segments.
  • the cooling device preferably generates a cooling air flow which flows radially and / or in the circumferential direction of the rotary tube, in particular the discharge end of the rotary tube.
  • the cooling air flow preferably flows along the cooling surface of the protective segment, in particular parallel to the cooling surface.
  • the wear surface of the protective segment points outwards, in particular in the axial direction outwards with respect to the rotary tube, and is preferably arranged in such a way that the clinker flows along the wear surface of the protective segment when it leaves the furnace.
  • the cooling surface faces inwards, in particular in the axial direction of the rotary tube, and does not come into direct contact with the clinker.
  • the cooling surface preferably points in the direction of the cooling device.
  • the cooling device has in particular a cooling duct for guiding the cooling air, the cooling surface preferably pointing in the direction of the cooling duct and in particular forming a wall surface of the cooling duct.
  • the cooling surface has pin-shaped profile bodies which preferably extend orthogonally to the cooling surface, in particular in the axial direction of the rotary tube.
  • the pin-shaped profile bodies are optionally connected to one another, for example via connecting webs which are arranged between two adjacent profile bodies.
  • connecting webs which are arranged between two adjacent profile bodies.
  • the profile bodies preferably have a length that is greater than the thickness and width of the profile body.
  • Turbulence is understood to mean areas of turbulent flow. In contrast to laminar flow, turbulent flow ensures better mixing of the flow. This means that the cooling air flowing past the cooling surface can better absorb and remove the heat emitted by the cooling surface. Overall, the pin-shaped profile bodies ensure more efficient cooling of the cooling surface of the protective segment.
  • the profile bodies have an angular, in particular quadrangular, diamond-shaped or rectangular cross section.
  • profile elements with an angular cross section redirect the cooling air flow so that turbulence is generated within the flow.
  • the profile bodies have a round, in particular circular, cross section.
  • the cooling surface with the profile bodies has a surface which is at least twice as large compared to a cooling surface without a profile body.
  • An enlarged surface of the cooling surface ensures improved heat transfer from the cooling surface to the cooling air.
  • the profile bodies are evenly spaced from one another. It is also conceivable that the profile bodies were at different distances from one another.
  • the profile body according to a further embodiment arranged parallel to each other. This enables the cooling surface to be produced easily and leads to low pressure losses in the gap area.
  • the profile bodies are spaced apart from one another, so that a gap is formed between two profile bodies.
  • the cooling air preferably flows along that formed between the profile bodies Column and is deflected within this by the profile body, so that turbulence is generated within the cooling air flow.
  • the gaps between the profile bodies form an undulating profile.
  • the profile bodies are preferably arranged such that the gaps between the profile bodies run in an undulating manner. This enables a reliable generation of turbulence within the cooling air flow.
  • the cooling surface has a plurality of profile bodies, some profile bodies having a round, in particular circular, cross section and some profile bodies having an angular, in particular square, diamond-shaped or rectangular cross section.
  • the profile bodies with the angular cross section are preferably offset from the profile bodies with the round cross section.
  • the profile bodies have an angular cross section, with one edge of each angular profile body pointing in the flow direction of the cooling air flow.
  • the cooling air flow is deflected at the edge of the profile body, so that an at least partially turbulent flow is generated.
  • the cooling device has a cooling channel for guiding the cooling air in the direction of the cooling surface.
  • the cooling channel preferably extends in the circumferential direction of the rotary tube around the discharge end of the rotary tube and is arranged concentrically with the rotary tube.
  • the preferably annular cooling duct borders in particular in the axial direction on the cooling surface of the protective segment.
  • the cooling device preferably has a fan which blows cooling air into the cooling duct.
  • the cooling device has a guide element which divides the cooling duct into a supply duct for supplying cool cooling air and a discharge duct for discharging heated cooling air.
  • the guide element is preferably arranged at a distance from the cooling surface of the protective segment, so that cooling air flows from the supply duct along the cooling surface and subsequently into the discharge duct.
  • the protective segment preferably has a fastening area which is fixedly connected, in particular screwed, to the discharge end of the furnace. The fastening area extends, for example, at an angle of approximately 30-90 °, preferably 40-85 °, in particular 50-80 °, to the cooling surface.
  • An inner lining which comprises a plurality of stones and in which the fastening region lies against at least one stone and is firmly connected to it, is arranged in particular within the rotary tube.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a furnace of a cement manufacturing plant with a protective segment in a sectional view according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a section of a discharge end of the rotary tube of a furnace in a sectional illustration according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a section of a discharge end of the rotary tube of a furnace in a sectional illustration according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a protective segment of a furnace in a sectional view and a partial top view according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a profile of a cooling surface of a protective segment in a plan view according to an exemplary embodiment.
  • 6 shows a schematic illustration of a profile of a cooling surface of a protective segment in a top view according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a profile of a cooling surface of a protective segment in a top view according to a further exemplary embodiment.
  • the furnace 10 has an outlet region 14, at which the fired clinker leaves the furnace 10 and enters the cooler 12, for example the clinker falls into the cooler 12 due to gravity, which is arranged below the furnace 10, preferably the outlet region 14. Of the furnace 10, only the rear region of the furnace 10 in the flow direction of the clinker is shown in FIG. 1.
  • the furnace 10 is preferably a rotary tube furnace with a tubular rotary tube 22 which has a slight inclination to the horizontal of, for example, 1-10 °, in particular 2-5 °, preferably 3 °, and rotates about its central axis.
  • the material to be burned preferably raw meal preheated in a preheater, not shown, is moved in the direction of the outlet region 14 by the rotation of the furnace 10. Inside the furnace 10, this has a combustion chamber 20 in which the raw meal is burned to clinker.
  • a combustion device 16 is arranged in the outlet area 14, of which a fuel line 18 for guiding fuel, such as gas, to a burner is shown only schematically in FIG. 1.
  • the fuel line 18 is arranged at least partially outside the combustion chamber 20, the burner being arranged inside the combustion chamber 20, preferably at the right end of the furnace 10 in FIG. 1, in the outlet region 14.
  • the hottest region of the furnace 10 is therefore in the region in which the burner is arranged, which is why the temperatures in the outlet region 14 during operation of the furnace 10 are approximately 1200 ° C. to 1450 ° C.
  • the outlet area 14 comprises the discharge end 24 of the rotary tube 22, in particular the outer edge of the rotary tube 22, via which the fired clinker is conveyed and leaves the furnace 10.
  • the furnace also has a cooling device 26 for cooling the discharge end 24 of the rotary tube 22.
  • the cooling device 26 comprises a blower 28, preferably a fan, for generating cooling air.
  • the cooling air is passed through a line shown schematically in FIG. 1 to the discharge end 24 of the rotary tube 22 in order to cool it.
  • a detailed illustration of the discharge end 24 of the rotary tube 22 is shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 also shows a cooler 12 connected downstream of the furnace 10, which preferably has a static grate 30 which is arranged below the discharge end 24 of the rotary kiln 22, so that the clinker falls from the discharge end 24 onto the static grate 30.
  • the static grate 30 has an angle of approximately 5-30 °, preferably 10-20 °, to the horizontal, so that the clinker slips off the static grate 30.
  • the static grate 30 is followed, for example, by a conveyor unit 32, which for example runs horizontally.
  • the conveying unit 32 is used to transport the clinker in the conveying direction (from left to right in FIG. 1), cooling air flowing through the clinker during transport in a crossflow from below the conveying unit 32.
  • the conveyor unit 32 is, for example, a moving floor conveyor with a plurality of parallel grate planks which can be moved simultaneously in the conveying direction and at the same time against the conveying direction.
  • the grate planks serve to receive the clinker and cooling air flows through them from below, so that the clinker lying on the grate planks is cooled and simultaneously transported in the conveying direction.
  • the conveyor unit can also be a push conveyor which has a stationary ventilation floor, preferably a grate, and a plurality of conveyor elements arranged above the ventilation floor.
  • the conveying elements are arranged, for example, in planks and parallel to one another and at the same time can be moved in the conveying direction and at the same time counter to the conveying direction.
  • a comminution device 34 connects to the conveying unit 32 of the cooler 12.
  • the comminution device 34 is, for example, a crusher, preferably a roll crusher, or a mill, preferably a roll mill.
  • preheated raw meal is introduced into the furnace 10 and transported in the latter by the rotation of the rotary tube 22 in the direction of the discharge end 24 and the burner, so that the raw meal is preferably heated uniformly and burned to cement clinker.
  • the fired clinker falls over the discharge end 24 of the rotary tube 22 onto the static grate 30 of the cooler 12 arranged underneath and slips from it in the direction of the conveying unit 32.
  • the conveying unit 32 the clinker is transported in the conveying direction and falls from the cooler at the end of the conveying unit 12 into the shredding device 34, in which the clinker is shredded.
  • a conveyor belt on which the clinker falls is arranged after the cooler 12.
  • the comminution device 34 is only optional.
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of the discharge end 24 of the rotary tube 22 of the cooler 10 according to FIG. 1, the same elements being provided with the same reference symbols.
  • the rotary tube 22 has an inner lining, which preferably extends along the entire inner wall of the rotary tube 22 and comprises a lining with a plurality of stones 36, which are preferably made of refractory material, such as magnesia spinel.
  • the stones 36 are arranged next to one another in such a way that they cover the entire inner wall of the rotary tube and form the contact surface for the material to be burned.
  • the stones 36 preferably lie directly on the inner wall of the rotary tube 22 and are arranged next to one another in circumferential rows, for example.
  • the discharge end 24 of the rotary tube 22 has, for example, two circumferential rows of stones 36, which are arranged elevated relative to the other stones 36 of the inner lining.
  • a protective segment 38 is arranged between the at least one stone 36 and the rotary tube 22, for example.
  • the protective segment 38 in particular a plurality of protective segments, forms the discharge edge of the rotary tube 22, via which the clinker is conveyed and from which the clinker falls into the cooler 12.
  • the furnace 10 comprises a plurality of protective segments 38 which are arranged circumferentially next to one another and together form the entire circumferential circumferential discharge edge of the rotary tube 22.
  • Around the discharge end 24 of the rotary tube 22 is a cooling channel 40 for cooling the Throwing end 24 of the rotary tube 22 arranged.
  • the cooling channel 40 has a wall 42 which extends at a distance around the discharge end 24 of the rotary tube 22.
  • the wall 42 extends at least partially concentrically to the rotary tube 22 and has an end region 48 which extends radially outward at an angle of, for example, 20-50 °, preferably 30-40 °, in particular 45 °, to the central axis of the rotary tube 22.
  • the cooling duct 40 is connected to the fan 28, so that cooling air is conducted from the fan 28, for example via a line 50, preferably in the axial direction of the rotary tube 22, into the cooling duct 40.
  • Each protective segment 38 has an outwardly facing wear surface 44 and an inwardly facing cooling surface 46.
  • the wear surface 44 preferably points in the direction of the burner, in particular in the direction of the outlet area 14 of the furnace 10, in which temperatures of approximately 1200 ° C. to 1450 ° C. are present, the wear surface 44 being in direct contact with the temperatures in the outlet area 14.
  • the clinker emerging from the rotary tube 12 flows along the wear surface 44 into the cooler 12.
  • the wear surface 44 extends, for example, vertically, in particular in the radial direction of the rotary tube 22.
  • the protective segment preferably forms the outermost surface in the axial direction of the rotary tube 22, in particular the End face of the rotary tube 22.
  • the cooling surface 46 points in the direction of the cooling duct 40 and forms the end wall of the cooling duct 40, the cooling air initially flowing axially in the cooling duct 40 striking the cooling surface 46 of the protective segment 38 and being deflected thereon in such a way that it flows at least partially or completely in the circumferential direction of the rotary tube 22 and preferably directly along the cooling surface 46 of the protective segment 38.
  • the cooling air absorbs the heat of the cooling surface 46 and then flows out of the cooling surface 46 in the axial direction of the rotary tube 22 out of the cooling channel 40.
  • the protective segment 38 is preferably in contact with at least one stone 36 with the upper end and with the lower end against the wall 42 of the cooling duct 40, so that the cooling duct 40 is separated from the ambient air by the protective segment 38.
  • the protective segment 38 is preferably fastened to the wall 42 by means of a fastening element 52.
  • the fastening element 52 is, for example, a sleeve or a sleeve segment with an edge pointing radially inwards, the fastening element 52 being screwed to the wall 42.
  • the edge of the sleeve or the sleeve segment lies on the outside of the protective segment 38 and clamps it between the wall 42 and the edge, so that movement in particular in the axial direction of the rotary tube 22 is prevented.
  • the protective segment 38 and the wall 42 of the cooling channel 40 are firmly connected to the rotary tube 22, so that the protective segment 38 and the wall 42 of the cooling channel 40 rotate with the rotary tube 22.
  • the furnace 10 also has, for example, an outer wall 54, which is preferably part of the outlet region 14 of the furnace 10 and extends, for example, in the vertical direction in FIG. 2. Between the outer wall 54 and the wall 42 of the cooling channel 40, a seal 56, preferably a simple gap seal, is attached, which prevents clinker from the outlet area 14 of the furnace 10 from passing between the stationary outer wall 54 and the rotating rotary tube 22. Other embodiments of the seal are possible.
  • the seal has, for example, a first sealing segment fastened to the wall 42, which rotates with the rotary tube 22, and a second sealing segment fastened to the outer wall 54, which is stationary.
  • the sealing segments are arranged relative to one another in such a way that there is a gap between them, which preferably has a size of 5-10 mm, in order to prevent sliding contact between the sealing segments and nevertheless prevent clinker from escaping.
  • FIG. 3 shows a detailed illustration of the discharge end 24 of the rotary tube 22 of the cooler 10, which essentially corresponds to FIG. 2 and the same elements are provided with the same reference symbols.
  • the cooling channel 40 of FIG. 3 has a guide element 45 which divides the cooling channel 40 into two channels, preferably a feed channel 41 and a discharge channel 43.
  • the guide element 45 is, for example, a separating plate which is in the center is attached within the cooling channel 40 and extends in the axial direction of the rotary tube 22.
  • the guide element 45 preferably extends over the entire width, in particular in the circumferential direction, of the cooling channel 40.
  • a gap is formed between the guide element 45 and the cooling surface 46, through which the cooling air flows from the supply channel 41 along the cooling surface 46 into the discharge channel 43.
  • the cooling air preferably flows along the cooling surface 46 in the radial direction, in particular from the inside to the outside.
  • the Supply duct 41 is preferably connected directly to the fan 28 via the line 50 and serves to supply cool cooling air to the cooling surface 46 of the protective segment 38.
  • the discharge duct 43 connects to the supply duct 41 in the flow direction of the cooling air and serves to discharge the other Cooling surface 46 heated cooling air from the duct 40.
  • the discharge duct 43 is preferably connected to the ambient air, so that the heated cooling air is supplied to the surroundings.
  • the feed channel 41 is arranged radially inward, in the direction of the rotary tube 22 relative to the discharge channel 43.
  • the guide element 45 is preferably fastened by means of a static connection.
  • FIG. 4 shows a protective segment 38 as described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the protective segment 38 has a T-profile which comprises three legs which are essentially plate-shaped.
  • a first leg is a fastening area 60 of the protective segment 38, which bears against the inner lining of the rotary tube 22, in particular against a stone 36, and is fastened to this by means of a fastening means such as a screw.
  • the fastening area 60 is, for example, plate-shaped and extends in particular orthogonally to the wear surface 44.
  • the fastening area 60 of the protective segment 38 lies in the installation position, for example in FIGS screwed. With the lower surface, the fastening area 60 bears against the inside of the rotary tube 22 and is screwed to it, for example.
  • a second leg of the protective segment 38 extends orthogonally to the fastening region 60 and lies against a stone 36 in the installation position of FIGS. 2 and 3.
  • a third leg of the protective segment 38 extends in FIG. 4 by way of example at an angle of approximately 45-90 °, in particular 60-80 °, preferably 70 ° to the fastening area 60, in particular below the fastening area. It is also conceivable for the second and third legs to be arranged parallel to one another, preferably in each case orthogonally to the fastening region 60.
  • the wear region 44 extends over the outward-facing side of the second and the third leg of the protective segment 38.
  • the third leg has the cooling surface 46 on the inward-facing side.
  • the cooling surface 46 has a profile which comprises a plurality of profile bodies 58 which are designed as elevations and extend in the direction of the cooling channel 40, in particular parallel to the fastening region 60 of the protective segment 38.
  • the profile bodies 58 are each pin-shaped and have a square, for example diamond-shaped cross section.
  • the profile bodies 58 are arranged parallel to one another and, for example, all have the same orientation.
  • the cooling air flows in the circumferential direction (FIG. 2) or in the radial direction of the rotary tube (FIG. 3), preferably from the inside outward, along the cooling surface 46.
  • the profile bodies 58 preferably extend orthogonally to the flow direction of the cooling air.
  • the profile bodies 58 are arranged at a distance from one another, so that a gap is formed between each two adjacent profile bodies 58 through which cooling air can flow.
  • the profile bodies 58 all have the same cross section and preferably the same length. It is also conceivable that the size of the cross section of the profile body 58 varies.
  • the profile bodies 58 are preferably evenly spaced from one another, so that the width of the respective gap between two profile bodies 58 is constant over the entire cooling surface.
  • the profile bodies 58 are preferably arranged so as to be uniformly offset from one another.
  • a profile body preferably has a length of at least 30 mm.
  • the profile bodies 58 can also be connected to one another by webs, so that a wave-shaped gap is formed.
  • Fig. 4 also shows the fan 28 which generates the cooling air flow.
  • the arrows represent the direction of flow of the cooling air.
  • the cooling air flows, preferably in the axial direction of the rotary tube 22, through the cooling channel 40.
  • the cooling air hits the cooling surface 46, it is preferably deflected in the radial direction of the rotary tube 22 , so that the cooling air flows radially outward along the cooling surface 46.
  • the cooling air flows in the circumferential direction of the rotary tube 22 along the cooling surface.
  • the arrows represent the respective flow direction of the cooling air Profile body 58 aligned such that an edge of the square cross section points in the flow direction of the cooling air, so that the cooling air impinges on the edge of the profile body and is deflected thereon.
  • FIG. 5 also shows a profile of the cooling surface 46 with a plurality of profile bodies 58, the cooling surface 46 essentially corresponding to the cooling surface 46 shown in FIG. 3.
  • the same elements have the same reference numerals.
  • the profile bodies 58 have a round, in particular circular, cross section.
  • FIG. 6 also shows a profile of the cooling surface 46 with a plurality of profile bodies 58, the cooling surface 46 essentially corresponding to the cooling surface 46 shown in FIG. 4 or 5.
  • the same elements have the same reference numerals.
  • two different types of profile bodies 58 are shown in FIG. 6.
  • a first type of profile body 58 has a square, in particular diamond-shaped cross section, and a second type of profile body 58 has a round, in particular circular cross section.
  • the two types of profile bodies 58 are preferably arranged uniformly distributed over the cooling surface 46. In each case a round profile body 58 is arranged adjacent to a square profile body.
  • FIG. 7 also shows a profile of the cooling surface 46 with a plurality of profile bodies 58, the cooling surface 46 essentially corresponding to the cooling surface 46 shown in FIG. 4, 5 or 6.
  • the profile bodies 58 of FIG. 7 have a rectangular cross section. All the profile bodies 58 preferably have a rectangular cross section, the profile bodies 58 being designed in the form of a plate.
  • the profile bodies 58 are arranged relative to one another in such a way that a gap is formed in each case between two adjacent profile bodies 58, the gaps forming a wavy pattern over the cooling surface 46.
  • the profile bodies 58 are preferably arranged in a wave shape with respect to one another.
  • the cooling air flows in the direction of the arrow along the profile bodies 58, these being arranged in such a way that turbulence is caused in the cooling air flow.
  • the profile bodies 58 of the previously described profiles of FIGS. 4-7 are preferably arranged such that cooling air flowing along the profile bodies 58, preferably along the cooling surface 46, is deflected such that turbulence occurs in the cooling air flow. Turbulence is understood to mean areas of turbulent flow.
  • the profile bodies 58 are arranged such that at least one area is formed in the cooling air flow in which there is a turbulent flow. In contrast to a laminar flow, a turbulent flow ensures better mixing of the cooling air flow. The distances must be set so that an optimum of better mixing and low pressure loss is achieved. This leads to a more effective cooling of the protective segment 38, in particular the cooling surface 46, since the heated cooling air is mixed quickly and efficiently with the cooler cooling air and the full volume flow is available.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen (10) zum Brennen von Zementklinker aufweisend ein rohrförmiges Drehrohr (22), das um seine Mittelachse rotierbar ist, wobei das Drehrohr (22) ein Abwurfende (24) aufweist, an dem der Zementklinker den Ofen (10) verlässt, ein an dem Abwurfende (24) angebrachtes Schutzsegment (38), das eine nach außen weisende Verschleißfläche (44) und eine nach innen weisende Kühlfläche (46) aufweist, wobei der Ofen (10) eine Kühleinrichtung (26) aufweist zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, der entlang der Kühlfläche (46) des Schutzsegments (38) strömt, wobei die Kühlfläche (46) Profilkörper (58) aufweist, die stiftförmig ausgebildet sind.

Description

Ofen mit einem Schutzsegment am Ofenauslauf
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Brennen von Zementklinker mit zumindest einem Schutzsegment am Abwurfende des Ofens.
An einem Ofen zum Brennen von Zementklinker, wie beispielsweise einem Drehrohrofen, werden üblicherweise Schutzsegmente zum Abdichten der Ofenwand und zum Halten der Innenverkleidung des Ofens verwendet. Solche Schutzsegmente sind an dem Endbereich des Ofens vorgesehen, an dem der gebrannte Klinker den Ofen verlässt. An diesem Bereich herrschen extrem hohe Temperaturen von etwa 1200°C bis 1450°C, weshalb eine Kühlung der Schutzsegmente notwendig ist. Bekannte Luftkühlungen sind bei Schutzsegmenten aus beispielsweise Stahlguss allerdings nicht ausreichend, sodass ein thermisch bedingter abrasiver Verschleiß bereits nach etwa einem Jahr eintritt und zu einem hohen Wartungsaufwand und hohen Ausfallzeiten des Ofens führt.
Aus der DE 296 18 528 U1 ist beispielsweise ein Schutzsegment für einen Ofen der Zementindustrie bekannt.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schutzsegment bereitzustellen, dass einen geringeren thermisch bedingten Verschließ aufweist und daher die Ausfallzeiten und der Wartungsaufwand des Ofens verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Ofen zum Brennen von Zementklinker umfasst nach einem ersten Aspekt ein rohrförmiges Drehrohr, das um seine Mittelachse rotierbar ist, wobei das Drehrohr ein Abwurfende aufweist, an dem der Zementklinker den Ofen verlässt, ein an dem Abwurfende angebrachtes Schutzsegment, das eine nach außen weisende Verschleißfläche und eine nach innen weisende Kühlfläche aufweist, wobei der Ofen eine Kühleinrichtung aufweist zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, der entlang der Kühlfläche des Schutzsegments strömt. Die Kühlfläche weist Profilkörper auf, die stiftförmig ausgebildet sind, sodass sie vorzugsweise Turbulenzen in dem Kühlluftstrom hervorrufen.
In dem Ofen ist vorzugsweise ein Brenner zum Brennen des Klinkers angebracht, der zumindest teilweise innerhalb des Drehrohrs angebracht ist. Vorzugsweise ist der Brenner in der Nähe des Abwurfende des Drehrohrs angebracht, sodass das zu brennende Material innerhalb des Drehrohr auf den Brenner zu bewegt wird und langsam erwärmt wird. An dem Abwurfende des Drehrohrs weist der Klinker daher eine sehr hohe Temperatur von etwa 1200 - 1400°C auf.
Der Ofen weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Schutzsegmenten auf, die ringförmig nebeneinander angeordnet sind und vorzugsweise die Stirnfläche des Abwurfendes des Drehrohrs ausbilden. Der Kühlluftstrom dient der Kühlung der Schutzsegmente. Vorzugsweise erzeugt die Kühlleinrichtung einen Kühlluftstrom, der radial und/oder in Umfangsrichtung des Drehrohrs, insbesondere des Abwurfendes des Drehrohrs strömt. Der Kühlluftstrom strömt vorzugsweise entlang der Kühlfläche des Schutzsegments, insbesondere parallel zu der Kühlfläche.
Die Verschleißfläche des Schutzsegments weist nach außen, insbesondere in axialer Richtung nach außen bezogen auf das Drehrohr, und ist vorzugsweise derart angeordnet, dass der Klinker beim Verlassen des Ofens entlang der Verschleißfläche des Schutzsegments strömt. Die Kühlfläche weist nach innen, insbesondere in axialer Richtung des Drehrohrs nach innen, und kommt nicht direkt mit dem Klinker in Kontakt. Vorzugsweise weist die Kühlfläche in Richtung der Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung weist insbesondere einen Kühlkanal zum Leiten der Kühlluft auf, wobei die Kühlfläche vorzugsweise in Richtung des Kühlkanals weist und insbesondere eine Wandfläche des Kühlkanals ausbildet.
Die Kühlfläche weist stiftförmige Profilkörper auf, die sich vorzugsweise orthogonal zu der Kühlfläche, insbesondere in axialer Richtung des Drehrohrs, erstrecken. Optional sind die stiftförmigen Profilkörper miteinander verbunden, beispielsweise über Verbindungsstege, die zwischen zwei benachbarten Profilkörpern angeordnet sind. Beispielsweise sind etwa 20 - 60%, vorzugsweise 30 - 40%, insbesondere maximal 50% der Kühlfläche mit Profilkörpers besetzt. Die Profilkörper weisen vorzugsweise eine Länge auf, die größer ist als die Dicke und Breite des Profilkörpers.
Unter Turbulenzen sind Bereiche turbulenter Strömung zu verstehen. Im Unterschied zu laminarer Strömung sorgt turbulente Strömung für eine bessere Durchmischung der Strömung. Die führt dazu, dass die an der Kühlfläche vorbei strömende Kühlluft die von der Kühlfläche abgegeben Wärme besser aufnehmen und abtransportieren kann. Insgesamt sorgen die stiftförmigen Profilkörper für eine effizientere Kühlung der Kühlfläche des Schutzsegments.
Die Profilkörper weisen gemäß einer ersten Ausführungsform einen eckigen, insbesondere viereckigen, rautenförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bei Strömen von Kühlluft entlang der Kühlfläche sorgen Profilelemente mit eckigem Querschnitt für eine Umlenkung des Kühlluftstroms, sodass Turbulenzen innerhalb der Strömung erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Profilkörper einen runden, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt auf.
Die Kühlfläche mit den Profilkörpern weist gemäß einer ersten Ausführungsform eine mindestens doppelt so große Oberfläche auf, verglichen mit einer Kühlfläche ohne Profilkörper. Eine vergrößerte Oberfläche der Kühlfläche sorgt für einen verbesserten Wärmeübergang von der Kühlfläche auf die Kühlluft.
Die Profilkörper sind gemäß einer weiteren Ausführungsform gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Profilkörper unterschiedliche Abstände zueinander aufwiesen.
Die Profil körper gemäß einer weiteren Ausführungsform parallel zueinander angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Kühlfläche und führt zu geringen Druckverlusten im Spaltbereich.
Die Profilkörper sind gemäß einer weiteren Ausführungsform jeweils zueinander beabstandet, sodass sich zwischen zwei Profilkörpern ein Spalt ausbildet. Vorzugsweise strömt die Kühlluft entlang der zwischen den Profilkörpern ausgebildeten Spalte und wird innerhalb dieser durch die Profilkörper umgelenkt, sodass Turbulenzen innerhalb der Kühlluftströmung erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die Spalte zwischen den Profilkörpern ein wellenförmiges Profil aus. Vorzugsweise sind die Profilkörper derart angeordnet, dass die Spalte zwischen den Profilkörpern wellenförmig verlaufen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erzeugung von Turbulenzen innerhalb der Kühlluftströmung.
Die Kühlfläche weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Mehrzahl von Profilkörpern auf, wobei einige Profilkörper einen runden, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt und einige Profilkörper einen eckigen, insbesondere viereckigen, rautenförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise sind die Profilkörper mit dem eckigen Querschnitt versetzt zu den Profilkörpern mit dem runden Querschnitt angeordnet.
Die Profilkörper weisen gemäß einer weiteren Ausführungsform einen eckigen Querschnitt auf, wobei eine Kante jedes eckigen Profilkörpers in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms weist. An der Kante der Profilkörper wird die Kühlluftströmung umgelenkt, sodass eine zumindest teilweise turbulente Strömung erzeugt wird.
Die Kühleinrichtung weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Kühlkanal zum Leiten der Kühlluft in Richtung der Kühlfläche auf. Vorzugsweise erstreckt sich der Kühlkanal in Umfangsrichtung des Drehrohrs um das Abwurfende des Drehrohrs herum und ist konzentrisch zu dem Drehrohr angeordnet. Der vorzugsweise ringförmige Kühlkanal grenzt insbesondere in axialer Richtung an der Kühlfläche des Schutzsegments. Die Kühleinrichtung weist vorzugsweise einen Ventilator auf, der Kühlluft in den Kühlkanal bläst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kühleinrichtung ein Leitelement auf, das den Kühlkanal in einen Zuführungskanal zum Zuführen von kühler Kühlluft und einen Abführungskanal zum Abführen von erwärmter Kühlluft teilt. Vorzugsweise ist das Leitelement zu der Kühlfläche des Schutzsegments beabstandet angeordnet, sodass Kühlluft von dem Zuführungskanal entlang der Kühlfläche und anschließend in den Abführungskanal strömt. Das Schutzsegment weist vorzugsweise einen Befestigungsbereich aufweist, der mit dem Abwurfende des Ofens fest verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Der Befestigungsbereich erstreckt sich beispielsweise in einem Winkel von etwa 30 - 90°, vorzugsweise 40 - 85°, insbesondere 50 - 80° zu der Kühlfläche.
Innerhalb des Drehrohrs ist insbesondere eine Innenverkleidung angeordnet, die eine Mehrzahl von Steinen umfasst und wobei der Befestigungsbereich an zumindest einem Stein anliegt und mit diesem fest verbunden ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ofens einer Zementherstellungsanlage mit einem Schutzsegment in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Abwurfendes des Drehrohrs eines Ofens in einer Schnittdarstellung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Abwurfendes des Drehrohrs eines Ofens in einer Schnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzsegments eines Ofens in einer Schnittansicht und einer Teildraufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Profils einer Kühlfläche eines Schutzsegments in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Profils einer Kühlfläche eines Schutzsegments in einer Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Profils einer Kühlfläche eines Schutzsegments in einer Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Zementherstellungsanlage mit einem Ofen 10 und einem Kühler 12 zum Kühlen von aus dem Ofen 10 austretendem Klinker. Der Ofen 10 weist einen Auslassbereich 14 auf, an dem der gebrannte Klinker den Ofen 10 verlässt und in den Kühler 12 gelangt, beispielsweise fällt der Klinker schwerkraftbedingt in den Kühler 12, der unterhalb des Ofens 10, vorzugsweise des Auslassbereich 14 angeordnet ist. Von dem Ofen 10 ist in Fig. 1 lediglich der in Strömungsrichtung des Klinkers hintere Bereich des Ofens 10 dargestellt. Bei dem Ofen 10 handelt es sich vorzugweise um einen Drehrohrofen, mit einem rohrförmig ausgebildeten Drehrohr 22, das eine leichte Neigung zur Florizontalen von beispielsweise 1 - 10°, insbesondere 2 - 5°, vorzugsweise 3°aufweist und um seine Mittelachse rotiert. Das zu brennende Material, vorzugweise in einem nicht dargestellten Vorwärmer vorgewärmtes Rohmehl, wird durch die Rotation des Ofens 10 in Richtung des Auslassbereichs 14 bewegt. Innerhalb des Ofens 10 weist dieser einen Brennraum 20 auf, in dem das Rohmehl zu Klinker gebrannt wird. In dem Auslassbereich 14 ist eine Brenneinrichtung 16 angeordnet, von dem in Fig. 1 lediglich schematisch eine Brennstoffleitung 18 zum Leiten von Brennstoff, wie beispielsweise Gas, zu einem Brenner dargestellt ist. Die Brennstoffleitung 18 ist zumindest teilweise außerhalb des Brennraums 20 angeordnet, wobei der Brenner innerhalb des Brennraums 20, vorzugsweise an dem in Fig. 1 rechten Ende des Ofens 10, im Auslassbereich 14 angeordnet ist. Der heißeste Bereich des Ofens 10 befindet sich daher in dem Bereich, in dem der Brenner angeordnet ist, weshalb die Temperaturen in dem Auslassbereich 14 im Betrieb des Ofens 10 etwa 1200°C bis 1450°C betragen. Der Auslassbereich 14 umfasst das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22, insbesondere die äußere Kante des Drehrohrs 22, über welche der gebrannte Klinker gefördert wird und den Ofen 10 verlässt. Der Ofen weist des Weiteren eine Kühleinrichtung 26 zur Kühlung des Abwurfendes 24 des Drehrohrs 22 auf. Die Kühleinrichtung 26 umfasst ein Gebläse 28, vorzugsweise einen Ventilator, zur Erzeugung von Kühlluft. Die Kühlluft wird durch eine in Fig. 1 schematisch dargestellt Leitung an das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22 geleitet, um dieses zu kühlen. Eine detaillierte Darstellung des Abwurfendes 24 des Drehrohrs 22 ist in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 1 zeigt auch einen dem Ofen 10 nachgeschalteten Kühler 12, der einen vorzugsweise statischen Rost 30 aufweist, der unterhalb des Abwurfendes 24 des Drehrohrofens 22 angeordnet ist, sodass der Klinker von dem Abwurfende 24 auf den statischen Rost 30 fällt. Der statische Rost 30 weist einen Winkel von etwa 5-30°, vorzugsweise 10-20° zur Horizontalen auf, sodass der Klinker von dem statischen Rost 30 abrutscht. An den statischen Rost 30 schließt sich beispielhaft eine Fördereinheit 32 an, die beispielsweise horizontal verläuft. Die Fördereinheit 32 dient dem Transport des Klinkers in Förderrichtung (in Fig. 1 von links nach rechts), wobei der Klinker während des Transports im Querstrom von unterhalb der Fördereinheit 32 von Kühlluft durchströmt wird. Die Fördereinheit 32 ist beispielsweise ein Schubbodenförderer mit einer Mehrzahl von parallelen Rostplanken, die gleichzeitig in Förderrichtung und ungleichzeitig entgegen der Förderrichtung bewegbar sind. Die Rostplanken dienen der Aufnahme des Klinkers und werden von untern mit Kühlluft durchströmt, sodass der auf den Rostplanken liegende Klinker gekühlt und gleichzeitig in Förderrichtung transportiert wird. Die Fördereinheit kann auch ein Schubförderer sein, der einen stationären Belüftungsboden, vorzugsweise einen Rost, und eine Mehrzahl von oberhalb des Belüftungsbodens angeordneten Förderelementen aufweist. Die Förderelemente sind beispielsweise plankenförmig und parallel zueinander angeordnet und gleichzeitig in Förderrichtung und ungleichzeitig entgegen der Förderrichtung bewegbar. Der auf dem Belüftungsboden liegende Klinker wird in Förderrichtung transportiert und dabei gleichzeitig von Kühlluft, die von unterhalb des Belüftungsbodens durch diesen strömt, gekühlt. In Förderrichtung schließt sich an die Fördereinheit 32 des Kühlers 12 eine Zerkleinerungseinrichtung 34 an. Bei der Zerkleinerungseinrichtung 34 handelt es sich beispielsweise um einen Brecher, vorzugsweise einen Walzenbrecher, oder eine Mühle, vorzugsweise eine Walzenmühle. Im Betrieb der Zementanlage wird vorgewärmtes Rohmehl in den Ofen 10 eingeführt und in diesem durch die Rotation des Drehrohrs 22 in Richtung des Abwurfendes 24 und des Brenners transportiert, sodass das Rohmehl vorzugsweise gleichmäßig erhitzt und zu Zementklinker gebrannt wird. Der gebrannte Klinker fällt über das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22 auf den darunter angeordnete statischen Rost 30 des Kühlers 12 und rutscht von diesem in Richtung der Fördereinheit 32. Mittels der Fördereinheit 32 wird der Klinker in Förderrichtung transportiert und fällt am Ende der Fördereinheit von dem Kühler 12 in die Zerkleinerungseinrichtung 34, in der der Klinker zerkleinert wird . Es ist ebenfalls denkbar, dass im Anschluss an den Kühler 12 ein Transportband angeordnet ist, auf den der Klinker fällt. Die Zerkleinerungseinrichtung 34 ist lediglich optional.
Fig. 2 zeigt eine detaillierte Darstellung des Abwurfendes 24 des Drehrohrs 22 des Kühlers 10 gemäß Fig. 1 , wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Drehrohr 22 weist eine Innenverkleidung auf, die sich vorzugsweise entlang der gesamten Innenwand des Drehrohrs 22 erstreckt und eine Ausmauerung umfasst mit einer Mehrzahl von Steinen 36, die vorzugsweise aus feuerfestem Material, wie beispielsweise Magnesia Spinell bestehen. Die Steine 36 sind derart nebeneinander angeordnet, dass sie die gesamte Innenwand des Drehrohrs bedecken und die Auflagefläche für das zu brennende Material bilden. Vorzugsweise liegen die Steine 36 direkt an der Innenwand des Drehrohrs 22 an und sind beispielsweise in umfangsmäßigen Reihen nebeneinander angeordnet.
Das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22 weist beispielhaft zwei umfangsmäßige Reihen von Steinen 36 auf, die relativ zu den übrigen Steinen 36 der Innenverkleidung erhöht angeordnet sind. Zwischen dem zumindest einen Stein 36 und dem Drehrohr 22 ist beispielhaft ein Schutzsegment 38 angeordnet. Das Schutzsegment 38, insbesondere eine Mehrzahl von Schutzsegmenten, bildet die Abwurfkante des Drehrohrs 22 aus, über welche der Klinker gefördert wird und von der aus der Klinker in den Kühler 12 fällt. Der Ofen 10 umfasst eine Mehrzahl von Schutzsegmenten 38 die umfangsmäßig nebeneinander angeordnet sind und zusammen die gesamte umfangsmäßig umlaufende Abwurfkante des Drehrohrs 22 ausbilden. Umfangsmäßig um das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22 herum ist ein Kühlkanal 40 zum Kühlen des Abwurfendes 24 des Drehrohrs 22 angeordnet. Der Kühlkanal 40 weist eine Wand 42 auf, die sich in einem Abstand um das Abwurfende 24 des Drehrohrs 22 herum erstreckt. Die Wand 42 erstreckt sich zumindest teilweise konzentrisch zu dem Drehrohr 22 und weist einen Endbereich 48 auf, der sich radial nach außen in einem Winkel von beispielsweise 20 - 50°, vorzugsweise 30 - 40°, insbesondere 45° zur Mittelachse des Drehrohrs 22 erstreckt. Der Kühlkanal 40 steht mit dem Ventilator 28 in Verbindung, sodass Kühlluft von dem Ventilator 28 beispielsweise über eine Leitung 50, vorzugsweise in axialer Richtung des Drehrohrs 22 in den Kühlkanal 40 geleitet wird. Jedes Schutzsegment 38 weist eine nach außen weisende Verschleißfläche 44 und eine nach innen weisende Kühlfläche 46 auf. Die Verschleißfläche 44 weist vorzugsweise in Richtung des Brenners, insbesondere in Richtung des Auslaufbereichs 14 des Ofens 10, in dem Temperaturen von etwa 1200°C bis 1450°C vorliegen, wobei die Verschleißfläche 44 direkt mit der im Auslaufbereich 14 vorliegenden Temperaturen in Kontakt steht. Insbesondere strömt der aus dem Drehrohr 12 austretende Klinker entlang der Verschleißfläche 44 in den Kühler 12. Die Verschleißfläche 44 erstreckt sich beispielsweise senkrecht, insbesondere in radialer Richtung des Drehrohrs 22. Vorzugsweise bildet des Schutzsegment die in axialer Richtung des Drehrohrs 22 äußerste Fläche, insbesondere die Stirnfläche des Drehrohrs 22. Die Kühlfläche 46 weist in Richtung des Kühlkanals 40 und bildet die stirnseitige Wandung des Kühlkanals 40 aus, wobei die in dem Kühlkanal 40 zunächst axial strömende Kühlluft auf die Kühlfläche 46 des Schutzsegments 38 auftrifft und an dieser derart umgelenkt wird, dass sie zumindest teilweise oder vollständig in Umfangsrichtung des Drehrohrs 22 und vorzugsweise direkt an der Kühlfläche 46 des Schutzsegments 38 entlang strömt. Insbesondere nimmt die Kühlluft, die Wärme der Kühlfläche 46 auf und strömt anschließend in axialer Richtung des Drehrohrs 22 von der Kühlfläche 46 aus dem Kühlkanal 40 hinaus. Das Schutzsegment 38 liegt vorzugsweise mit dem oberen Ende an zumindest einem Stein 36 und mit dem unteren Ende an der Wand 42 des Kühlkanals 40 an, sodass der Kühlkanal 40 durch das Schutzsegment 38 von der Umgebungsluft getrennt wird. Vorzugsweise ist das Schutzsegment 38 mittels eines Befestigungselements 52 an der Wand 42 befestigt. Bei dem Befestigungselement 52 handelt es sich beispielsweise um eine Hülse oder ein Hülsensegment mit einer radial nach innen weisenden Kante, wobei das Befestigungselement 52 mit der Wand 42 verschraubt ist. Die Kante der Hülse oder des Hülsensegments liegt an der Außenseite des Schutzsegments 38 an und klemmt dieses zwischen der Wand 42 und der Kante, sodass eine Bewegung insbesondere in axialer Richtung des Drehrohrs 22 verhindert wird. Das Schutzsegment 38 sowie die Wand 42 des Kühlkanals 40 ist fest mit dem Drehrohr 22 verbunden, sodass das Schutzsegment 38 und die Wand 42 des Kühlkanals 40 mit dem Drehrohr 22 rotieren.
Der Ofen 10 weist des Weiteren beispielhaft eine Außenwand 54 auf, die vorzugsweise Teil des Auslaufbereichs 14 des Ofens 10 ist und sich in Fig. 2 beispielhaft in vertikaler Richtung erstreckt. Zwischen der Außenwand 54 und der Wand 42 des Kühlkanals 40 ist beispielhaft eine Dichtung 56, vorzugsweise eine einfache Spaltdichtung angebracht, die verhindert, dass Klinker aus dem Auslaufbereich 14 des Ofens 10 zwischen der stationären Außenwand 54 und dem rotierenden Drehrohr 22 hindurch gelangt. Andere Ausführungsformen der Dichtung sind möglich. Die Dichtung weist beispielhaft ein an der Wand 42 befestigtes erstes Dichtungssegment, das mit dem Drehrohr 22 rotiert und ein an der Außenwand 54 befestigtes zweites Dichtungssegment auf, das stationär ist. Die Dichtungssegmente sind derart zueinander angeordnet, dass zwischen ihnen ein Spalt ist, der vorzugsweise eine Größe von 5-10mm aufweist, um einen Schleifkontakt zwischen den Dichtungssegmenten zu verhindern und trotzdem ein Austreten von Klinker zu unterbinden.
Fig. 3 zeigt eine detaillierte Darstellung des Abwurfendes 24 des Drehrohrs 22 des Kühlers 10, die im Wesentlichen Fig. 2 entspricht und wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zur Fig. 2 weist der Kühlkanal 40 der Fig. 3 ein Leitelement 45 auf, das den Kühlkanal 40 in zwei Kanäle, vorzugsweise einen Zuführungskanal 41 und einen Abführungskanal 43. Bei dem Leitelement 45 handelt es sich beispielsweise um ein Trennblech, das mittig innerhalb des Kühlkanal 40 angebracht ist und sich in axialer Richtung des Drehrohrs 22 erstreckt. Das Leitelement 45 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite, insbesondere in Umfangsrichtung, des Kühlkanals 40. Zwischen dem Leitelement 45 und der Kühlfläche 46 ist ein Spalt ausgebildet, durch den die Kühlluft von dem Zuführungskanal 41 entlang der Kühlfläche 46 in den Abführungskanal 43 strömt. Vorzugsweise strömt die Kühlluft in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in radialer Richtung, insbesondere von innen nach außen an der Kühlfläche 46 entlang. Der Zuführungskanal 41 ist vorzugsweise direkt mit dem Ventilator 28 über die Leitung 50 verbunden und dient der Zuführung von kühler Kühlluft zu der Kühlfläche 46 des Schutzsegments 38. Der Abführungskanal 43 schließt sich in Strömungsrichtung der Kühlluft an den Zuführungskanal 41 an und dient der Abführung der an der Kühlfläche 46 erwärmten Kühlluft aus dem Kanal 40. Vorzugsweise steht der Abführungskanal 43 mit der Umgebungsluft in Verbindung, sodass die erwärmte Kühlluft der Umgebung zugeführt wird. Der=Zuführungskanal 41 und der Abführungskanal 43 erstrecken sich vorzugsweise parallel zueinander. Beispielhaft ist der Zuführungskanal 41 radial einwärts, in Richtung des Drehrohrs 22 relativ zu dem Abführungskanal 43 angeordnet. Das Leitelement 45 ist vorzugsweise mittels einer statischen Verbindung befestigt.
Fig. 4 zeigt ein Schutzsegment 38, wie mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben. Gleiche Elemente weisen gleiche Bezugszeichen auf. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 weist das Schutzsegment 38 ein T-Profil auf, das drei Schenkel, die im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind, umfasst. Ein erster Schenkel ist ein Befestigungsbereich 60 des Schutzsegments 38, der an der Innenverkleidung des Drehrohrs 22, insbesondere an einem Stein 36 anliegt und an diesem mittels eines Befestigungsmittels wie einer Schraube befestigt ist. Der Befestigungsbereich 60 ist beispielsweise plattenförmig ausgebildet und erstreckt sich insbesondere orthogonal zu der Verschleißfläche 44. Der Befestigungsbereich 60 des Schutzsegments 38 liegt in der Einbauposition beispielsweise in Fig. 2 und 3 mit der oberen Fläche an der Unterseite des Steins 36 an und ist mit diesem beispielsweise verschraubt. Mit der unteren Fläche liegt der Befestigungsbereich 60 an der Innenseite des Drehrohrs 22 an und ist mit diesem beispielsweise verschraubt.
Ein zweiter Schenkel des Schutzsegments 38 erstreckt sich orthogonal zu dem Befestigungsbereich 60 und liegt in der Einbauposition der Fig. 2 und 3 an einem Stein 36 an. Ein dritter Schenkel des Schutzsegments 38 erstreckt sich in Fig. 4 beispielhaft in einem Winkel von etwa 45 - 90°, insbesondere 60 - 80°, vorzugsweise 70° zu dem Befestigungsbereich 60, insbesondere unterhalb des Befestigungsbereichs. Es ist ebenfalls denkbar, dass der zweite und der dritte Schenkel parallel zueinander angeordnet sind, vorzugsweise jeweils orthogonal zu dem Befestigungsbereich 60. Der Verschleißbereich 44 erstreckt sich über die nach außen weisende Seite des zweiten und dritten Schenkels des Schutzsegments 38. Der dritte Schenkel weist auf der nach Innen weisenden Seite die Kühlfläche 46 auf. Die Kühlfläche 46 weist ein Profil auf, das eine Mehrzahl von Profilkörpern 58 umfasst, die als Erhebungen ausgebildet sind und sich in Richtung des Kühlkanals 40, insbesondere parallel zu dem Befestigungsbereich 60 des Schutzsegments 38 erstrecken.
Fig. 4 zeigt auch eine schematische Darstellung des Profils der Kühlfläche 46. Beispielhaft sind die Profilkörper 58 jeweils stiftförmig ausgebildet und weisen einen viereckigen, beispielhaft rautenförmigen Querschnitt auf. Die Profilkörper 58 sind parallel zueinander angeordnet und weisen beispielsweise alle die gleiche Orientierung auf. Im Betrieb des Ofens strömt die Kühlluft in Umfangsrichtung (Fig. 2) oder in radialer Richtung des Drehrohrs (Fig. 3), vorzugsweise von innen nach außen, entlang der Kühlfläche 46. Die Profilkörper 58 erstrecken sich vorzugsweise orthogonal zu der Strömungsrichtung der Kühlluft. Die Profilkörper 58 sind zueinander beabstandet angeordnet, sodass zwischen zwei benachbarten Profilkörper 58 jeweils ein Spalt ausgebildet ist, durch den Kühlluft strömen kann. Die Profilkörper 58 weisen beispielhaft alle den gleichen Querschnitt und vorzugsweise die gleiche Länge auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Größe des Querschnitts der Profilkörper 58 der variiert. Vorzugsweise sind die Profilkörper 58 gleichmäßig zueinander beabstandet, sodass die Breite des jeweiligen Spalts zwischen zwei Profilkörpern 58 über die gesamte Kühlfläche konstant ist. Vorzugsweise sind die Profilkörper 58 gleichmäßig zueinander versetzt angeordnet. Vorzugsweise weist ein Profilkörper eine Länge von mindestens 30mm auf. Beispielsweise können die Profilkörper 58 auch durch Stege miteinander verbunden sein, so dass sich ein wellenförmiger Spalt ausbildet.
Fig. 4 zeigt auch den Ventilator 28, der den Kühlluftstrom erzeugt. Die Pfeile stellen die Strömungsrichtung der Kühlluft dar. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 strömt die Kühlluft, vorzugsweise in axialer Richtung des Drehrohrs 22 durch den Kühlkanal 40. Beim Auftreffen der Kühlluft auf die Kühlfläche 46 wird diese vorzugsweise in radialer Richtung des Drehrohrs 22 umgelenkt, sodass die Kühlluft in radialer Richtung nach außen entlang der Kühlfläche 46 strömt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 strömt die Kühlluft in Umfangsrichtung des Drehrohrs 22 entlang der Kühlfläche. Die Pfeile stellen die jeweilige Strömungsrichtung der Kühlluft dar. Vorzugsweise sind die Profilkörper 58 derart ausgerichtet, dass eine Kante des viereckigen Querschnitts in Strömungsrichtung der Kühlluft weist, sodass die Kühlluft auf die Kante des Profilkörpers auftrifft und an dieser umgelenkt wird.
Fig. 5 zeigt ebenfalls ein Profil der Kühlfläche 46 mit einer Mehrzahl von Profilkörpern 58, wobei die Kühlfläche 46 im Wesentlichen der in Fig. 3 dargestellten Kühlfläche 46 entspricht. Gleiche Elemente weisen gleiche Bezugszeichen auf. Im Unterschied zur Fig. 4 weisen die Profilkörper 58 einen runden, insbesondere kreisförmigen Querschnitt auf.
Fig. 6 zeigt ebenfalls ein Profil der Kühlfläche 46 mit einer Mehrzahl von Profilkörpern 58, wobei die Kühlfläche 46 im Wesentlichen der in Fig. 4 oder 5 dargestellten Kühlfläche 46 entspricht. Gleiche Elemente weisen gleiche Bezugszeichen auf. Im Unterschied zur Fig. 4 und 5 sind in Fig. 6 zwei unterschiedliche Arten von Profilkörpern 58 dargestellt. Eine erste Art von Profilkörpern 58 weist einen viereckigen, insbesondere rautenförmigen Querschnitt und eine zweite Art von Profilkörper 58 weist einen runden, insbesondere kreisförmigen Querschnitt auf. Vorzugsweise sind die beiden Arten von Profilkörpern 58 gleichmäßig über die Kühlfläche 46 verteilt angeordnet. Jeweils ein runder Profilkörper 58 ist benachbart zu einem viereckigen Profil körper angeordnet.
Fig. 7 zeigt ebenfalls ein Profil der Kühlfläche 46 mit einer Mehrzahl von Profilkörpern 58, wobei die Kühlfläche 46 im Wesentlichen der in Fig. 4, 5 oder 6 dargestellten Kühlfläche 46 entspricht. Gleiche Elemente weisen gleiche Bezugszeichen auf. Im Unterschied zu den voran beschriebenen Profilen weisen die Profilkörper 58 der Fig. 7 einen rechteckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise weisen alle Profilkörper 58 einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Profilkörper 58 plattenförmig ausgebildet sind. Die Profilkörper 58 sind derart zueinander angeordnet, dass zwischen zwei benachbarten Profilkörpern 58 jeweils ein Spalt entsteht, wobei die Spalte über die Kühlfläche 46 ein wellenförmiges Muster ausbilden. Die Profilkörper 58 sind vorzugsweise wellenförmig zueinander angeordnet. Die Kühlluft strömt in Pfeilrichtung entlang der Profilkörper 58, wobei diese derart angeordnet sind, dass Turbulenzen in dem Kühlluftstrom hervorgerufen werden. Vorzugsweise sind die Profilkörper 58 der voran beschrieben Profile der Fig. 4 - 7 derart angeordnet, dass entlang der Profilkörper 58, vorzugsweise entlang der Kühlfläche 46 strömende Kühlluft derart umgelenkt wird, das Turbulenzen in dem Kühlluftstrom auftreten. Unter Turbulenzen sind Bereiche turbulenter Strömung zu verstehen. Die Profilkörper 58 sind derart angeordnet, dass sich zumindest ein Bereich in dem Kühlluftstrom ausbildet, in dem eine turbulente Strömung vorliegt. Im Unterschied zu einer laminaren Strömung sorgt eine turbulente Strömung für eine bessere Durchmischung des Kühlluftstroms. Die Abstände sind so einzustellen, dass sich ein Optimum aus besserer Durchmischung und geringem Druckverlust einstellt. Dies führt zu einer effektiveren Kühlung des Schutzsegments 38, insbesondere der Kühlfläche 46, da sich die erwärmte Kühlluft schnell und effizient mit der kühleren Kühlluft vermischt wird und der volle Volumenstrom zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste
10 Ofen
12 Kühler
14 Auslaufbereich
16 Brenneinrichtung
18 Brennstoffleitung
20 Brennraum
22 Drehrohr
24 Abwurfende
26 Kühleinrichtung
28 Ventilator
30 statischer Rost
32 Fördereinheit
34 Zerkleinerungseinrichtung 36 Stein
38 Schutzsegment
40 Kühlkanal
41 Zuführungskanal
42 Wand
43 Abführungskanal
44 Verschleißfläche
45 Leitelement
46 Kühlfläche
48 Endbereich der Wand 42 50 Leitung
52 Befestigungselement 54 Außenwand
56 Dichtung
58 Profil körper

Claims

Patentansprüche
1. Ofen (10) zum Brennen von Zementklinker aufweisend
ein rohrförmiges Drehrohr (22), das um seine Mittelachse rotierbar ist,
wobei das Drehrohr (22) ein Abwurfende (24) aufweist, an dem der Zementklinker den Ofen (10) verlässt,
ein an dem Abwurfende (24) angebrachtes Schutzsegment (38), das eine nach außen weisende Verschleißfläche (44) und eine nach innen weisende Kühlfläche (46) aufweist,
wobei der Ofen (10) eine Kühleinrichtung (26) aufweist zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, der entlang der Kühlfläche (46) des Schutzsegments (38) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlfläche (46) Profilkörper (58) aufweist, die stiftförmig ausgebildet sind.
2. Ofen (10) nach Anspruch 1 , wobei die Profilkörper (58) einen eckigen,
insbesondere viereckigen, rautenförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
3. Ofen (10) nach Anspruch 1 , wobei die Profilkörper (58) einen runden,
insbesondere kreisförmigen, Querschnitt aufweisen.
4. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Profilkörper (58) gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
5. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Profilkörper (58) parallel zueinander angeordnet sind.
6. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei etwa 20 - 60%, vorzugsweise 30 - 40%, insbesondere maximal 50% der Kühlfläche mit
Profil körpers besetzt sind.
7. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühlfläche (46) mit den Profilkörpern (58) eine mindestens doppelt so große Oberfläche aufweist, wie eine Kühlfläche ohne Profilkörper (58).
8. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Profilkörper (58) jeweils zueinander beabstandet sind, sodass sich zwischen zwei Profilkörpern (58) ein Spalt ausbildet.
9. Ofen (10) nach Anspruch 8, wobei die Spalte zwischen den Profilkörpern (58) ein wellenförmiges Profil ausbilden.
10. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühlfläche (46) eine Mehrzahl von Profilkörpern (58) aufweist, und wobei einige Profilkörper (58) einen runden, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt und einige Profilkörper (58) einen eckigen, insbesondere viereckigen, rautenförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
11. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (26) einen Kühlkanal (40) zum Leiten der Kühlluft in Richtung der Kühlfläche (46) aufweist.
12. Ofen (10) nach Anspruch 11 , wobei die Kühleinrichtung (26) ein Leitelement (45) aufweist, das den Kühlkanal (40) in einen Zuführungskanal (41 ) zum Zuführen von kühler Kühlluft und einen Abführungskanal (43) zum Abführen von erwärmter Kühlluft teilt.
13. Ofen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Profilkörper (58) einen eckigen Querschnitt aufweisen und eine Kante jedes eckigen Profilkörpers (58) in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms weist.
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