WO2002050486A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen von schüttgut - Google Patents

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WO2002050486A1
WO2002050486A1 PCT/DE2001/004808 DE0104808W WO0250486A1 WO 2002050486 A1 WO2002050486 A1 WO 2002050486A1 DE 0104808 W DE0104808 W DE 0104808W WO 0250486 A1 WO0250486 A1 WO 0250486A1
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WO
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bulk material
wing
cooling medium
inlet
cooling
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PCT/DE2001/004808
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Janzer
Original Assignee
Michael Janzer
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0206—Cooling with means to convey the charge
    • F27D15/0273—Cooling with means to convey the charge on a rotary hearth

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling bulk goods on a rotating wing, the bulk goods being filled in at an inlet, then treated with a cooling medium and finally discharged through an outlet. Furthermore, the invention relates to a device for performing the method.
  • a device provided for this purpose is, for example, the subject of US 41 26 411, which already shows an annular cooler for bulk material, in particular for hot iron or sinter.
  • the wing is guided on a ring rail connected to the foundation and carries two coaxial cylinders, between which the hot bulk material is filled from above through the inlet.
  • the cooled bulk material is fed to the outlet and a subsequent further processing through an opening in the outer cylindrical surface.
  • the gaseous cooling medium is fed to the bulk material through the inner gas-permeable cylinder surface.
  • the comparatively poor efficiency of the device in cooling has turned out to be disadvantageous. This is mainly due to the fact that the continuously poured hot bulk material reaches an underlying, already partially cooled bulk layer, which heats it up again. This prevents effective heat dissipation.
  • the mixing of different layers of the bulk material that occurs as a result of the transport movement from the upper inlet to the lower outlet also has an adverse effect.
  • the bulk material is compressed, which makes it difficult for air to pass through and, as a result, only a small amount of heat dissipation can be achieved in these sections.
  • the outlet arranged as an opening in the outer surface of the cylinder makes it difficult to maintain a constant volume flow, since this depends essentially on the nature of the bulk material.
  • DE-OS 19 44 669 also already discloses a round cooler for hot bulk goods, with a cooling space enclosed between two gas-permeable, upstandingly arranged boundary walls, in which the outer boundary wall is arranged freely on the base plate. Locking devices can be attached that restrict the possibility of movement of the outer boundary wall. Above the base plate, the outer boundary surface points towards one Embodiment has a plurality of openings through which the bulk material is discharged at an emptying point by means of a scraper which, for example, opens into a conveyor belt.
  • DE 36 16 411 A1 already discloses a method for cooling free-flowing bulk goods with a device in which the bulk goods pass through a circular cooler from top to bottom. Individual sieve trays are arranged in the round cooler, through which the cooling medium can pass freely from bottom to top. In this case, however, heat is dissipated unevenly because the cooling medium preferably passes through those regions of the cooler which have a high permeability, while in particular those regions with highly compressed material require an increased supply of the cooling medium. This would require control of the volume flow of the cooling medium, which, however, can only be achieved in practice with great effort.
  • the invention has for its object to provide a method by which the efficiency in cooling the hot bulk material can be significantly improved. Furthermore, a device for performing the method is to be created.
  • a method is thus provided in which the cooling medium is introduced into the bulk material from below through the wing.
  • the cooling medium is introduced directly from below into the layer of the bulk material lying on the wing and then exits at the top of the bulk material.
  • the cooling medium can be compared with conventional methods in which the cooling medium is introduced through the upright boundary surfaces and therefore the bulk material arranged between the boundary surfaces with a comparatively low volume flow of the cooling medium is supplied to the bulk material equally over the entire wing. At the same time, it is prevented that compressed areas hinder the passage of the cooling medium and the cooling is thereby delayed. A temperature gradient across the width of the wing is therefore effectively avoided.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is also created when the bulk material to be cooled is applied essentially continuously to the rotating airfoil and discharged through the outlet before a subsequent layer of further bulk material is applied to the airfoil.
  • Mixing of the bulk material already treated with the cooling medium with a subsequent layer of the bulk material is avoided by treating only one layer on the wing at the same time.
  • an effective cooling of the cooling medium is achieved by means of the cooling medium passing through the wing provided with openings or gas-permeable sections.
  • undesirable compression of the bulk material by subsequent layers of bulk material is avoided.
  • the bulk material on the wing is effectively prevented from falling through by the design of the gas-permeable sections.
  • the hot bulk material is applied to the airfoil with an essentially constant layer thickness, in order to ensure constant cooling.
  • the bulk material can thereby be discharged at the outlet at a substantially constant temperature, which increases process reliability and reduces the control effort for the supply of the cooling medium.
  • the second-mentioned task of creating a device for cooling bulk goods on a rotatable wing by means of an introductory cooling medium with an inlet for applying the bulk goods and with an outlet for the cooled bulk goods is achieved according to the invention in that the wing with an opening for the supply of the cooling medium.
  • the cooling medium can the hot bulk material be fed from below through the wing, whereby a uniform action and thus an effective heat dissipation is achieved without a temperature difference between the edge-near and central bulk material.
  • it is prevented that the cooling medium is already heated in the edge area during passage in such a way that effective cooling of the central areas is excluded.
  • a particularly advantageous embodiment of the present invention is created in that the supporting surface is designed to receive an essentially constant layer of the bulk material. This ensures a constant temperature of the bulk material discharged at the outlet, because a constant amount of the hot bulk material rests on a respective section of the wing. Therefore, the desired temperature difference of the bulk material between the inlet and the outlet is easily achieved. At the same time, only a single layer of the bulk material is applied to the wing in order to avoid mixing and undesired heat transfer between different bulk material layers.
  • the wing has a porous base layer, in particular made of cooled bulk material.
  • This base layer which consists of a particularly coarse-grained bulk material, enables effective ventilation of the hot bulk material lying thereon due to its high permeability.
  • the wing is insulated from the bulk material in particular, which reduces thermal wear on the wing.
  • a uniform distribution of the cooling medium introduced through the openings in the wing is achieved by the base layer.
  • a particularly practical embodiment of the present invention is suitable for this if the outlet is equipped with a scraper which saves the base layer.
  • the layer of the bulk material to be cooled lying on the base layer is removed from the base layer by means of the scraper before the end of a complete circulation on the wing by the scraper, which can thereby take up new bulk material to be supplied. Therefore, the base layer can remain permanently on the wing in a simple manner.
  • the scraper can be designed as an in particular height-adjustable stop, by means of which the height of the base layer can be determined.
  • Another particularly useful embodiment is achieved, however, in that the scraper a Has bulk material conveying belt to the outside. In this way, a continuous deflection of the bulk material from the base layer is achieved without this resulting in an undesirable accumulation of the bulk material.
  • the bulk material is not only deflected by means of the conveyor belt, but is conveyed to the outside on the rotating conveyor belt.
  • the conveyor belt is arranged, for example, with its surface perpendicular to the wing, whereby an inclined position of the conveyor belt can be useful depending on the application.
  • the wing has several protruding webs. This ensures a uniform height of the base layer corresponding to the height of the webs over the entire usable area of the wing, which at the same time prevent an undesired shifting of the base layer.
  • the wing is rotatable relative to an outer boundary surface, which includes a small gap with a surface of the wing.
  • the base layer consisting of coarse-grained and thus only partially abrasive bulk material, which causes only slight wear.
  • the base layer has a reduced temperature in comparison to the bulk material to be filled in, which further reduces the wear that occurs.
  • the necessary seal can be designed as a dust seal above the plane of the wing or the support layer lying thereon, for example as a contactless labyrinth seal, both wear-free and inexpensively.
  • a modification of the present invention in which the gap can be closed by means of an abrasive seal, in particular a graphite seal is also particularly simple.
  • the graphite seal arranged, for example, on the outer boundary surface thus enables reliable sealing of the gap with little effort.
  • the graphite seal is, for example, a vertically movable one, for example under the influence of gravity on the wing overlying graphite sword executed so that the material wear of the graphite seal is automatically compensated.
  • the inlet is equipped with a guide, in particular an inlet distribution, for the uniform distribution of the bulk material on the wing.
  • a guide in particular an inlet distribution
  • the guide is particularly equipped with a shape that ensures a continuous and constant loading of the wing as well as a constant distribution of the bulk material across the width of the inlet.
  • a rake or wiper and a control unit for monitoring the coolant supply can also be provided.
  • the bulk material can be poured onto the wing essentially vertically.
  • a modification of the present invention is particularly useful if the inlet is designed for the tangential supply of the bulk material to the wing. In this way, a controllable distribution of the bulk material on the wing is ensured, which in particular prevents the bulk material from accumulating. In addition, the load and wear of the device are kept low.
  • the bulk material in contrast to the prior art, in which the bulk material is segregated into fine and coarse by the rotation of the furnace and thus leads to a different distribution of the bulk material over the width of the furnace, the bulk material can be distributed as desired by the tangential feed, whereby better and more uniform ventilation can be ensured. For example, the fine bulk material can be applied jointly to an underlying layer of the coarse bulk material on the wing.
  • the cooling medium heated during the cooling of the bulk material can be supplied for further use.
  • the energy applied to heat the bulk material can be recovered to a large extent from the cooling medium.
  • the low layer height of the bulk material on the wing and the application of only one layer have proven to be very favorable, because this improves the efficiency in heat transfer.
  • undesired heat transfer to bulk goods that have already been cooled is prevented by supplying the heated cooling medium to the process at another point.
  • an embodiment is particularly practical, in which the cooling medium can be supplied to the bulk material essentially perpendicularly to the wing from below.
  • the heat recovery can be maximized by using the cooling medium to heat the combustion of the fuel in the furnace burner.
  • the maximum so-called secondary air temperature is reached when the bulk material or the cement clinker becomes sticky. This secondary air removed by the device does not have the same temperature everywhere. Depending on the dust content and proximity to the hot bulk material or cement clinker, this temperature is locally higher. The efficiency can be further increased by making the secondary air temperature even.
  • This equalization can be achieved, for example, in that the cooling medium flow can be set in a swirl by a circular or annular design of the cooling device, which can be further supported by a corresponding shaping of the upper housing, with effective mixing of the differently tempered volumes of the cooling medium entry. This ensures a largely constant temperature, which also makes it possible for the first time to determine the temperature of the cooling medium with small measuring errors.
  • a further particularly expedient embodiment of the present invention is also created in that the wing is assigned individual sectors which can be acted upon separately by the cooling medium.
  • a desired temperature gradient of the bulk material can be achieved in the respective sector of the wing by a corresponding supply of the cooling medium, the volume flow and temperature of which can be adjusted, so as to improve the efficiency in the energy recovery by the cooling medium.
  • a cooling rate of the bulk material which has a positive influence on the properties of the cooled bulk material can thereby be selected.
  • FIG. 1 shows a plan view of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional side view of the device shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to the invention for cooling bulk material, not shown, in a plan view.
  • the bulk material is fed in at an inlet 2 on a guide 3 designed as an inlet distribution above the rotatable, annular support surface 4, essentially in a direction of rotation 5 tangential to the support surface 4.
  • the cooled bulk material is discharged to the outside at an outlet 7 with the aid of a scraper 8.
  • the scraper 8 is equipped with a circumferential conveyor belt 9 arranged perpendicularly to the supporting surface 4, in order to avoid undesired stowage and an associated accumulation of the bulk material.
  • the wing 4 also has essentially radially arranged webs 10, by means of which the bulk material lying thereon is prevented from undesired displacement.
  • FIG. 2 shows a sectional side view of the device 1.
  • the wing 4 which is rotatable by means of a central drive 11, is guided on an outer bearing 12 and an inner bearing 13.
  • an outer boundary surface 17, which is relatively movable with respect to the wing 4 includes a gap 19 with a surface 18 of the wing 4. To protect against escaping bulk material, this gap 19 is closed with a graphite seal 20, which is designed as a gravity-loaded graphite sword and thus enables automatic compensation in the event of wear.
  • the layer thickness D of the base layer 4 is determined by the stripper 8 shown in FIG. 1 or by the distance of the inlet 2 provided with the guide 3 from the base surface 4.
  • the cooling medium can be supplied from outside, which passes through the wing 4 into the base layer 21.
  • the porous support layer 21 enables a uniform distribution of the cooling medium flow, thereby ensuring uniform heat dissipation of the hot bulk material to be applied to the support layer 4. At the same time, the efficiency of the device 1 is significantly increased by effective heat dissipation and easily recoverable thermal energy and, at the same time, possible signs of wear are reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung bestimmte Vorrichtung (1) zum Kühlen von Schüttgut auf einer drehbaren Tragfläche (4). Unterhalb der Tragfläche (4) ist ein Kühlmedium einleitbar, welches durch entsprechende Durchbrechungen der Tragfläche (4) einer darauf dauerhaft aufliegenden Tragschicht (21) aus abgekühltem Schüttgut zugeführt wird. Das Kühlmedium gelangt dadurch in das auf der Tragschicht (21) aufliegende heisse Schüttgut, welches hierzu in lediglich einer einzigen Schicht mit Hilfe einer tangentialen Führung (3) am Einlass (2) gleichverteilt über die Breite der Tragfläche (4) zugeführt wird. Nach Abschluss eine nahezu vollständigen Umdrehung wird die Schüttgutschicht durch einen Abstreifer nach aussen abgeführt. Durch die gleichmässige Schichtdicke (D) und die Vermeidung einer Vermischung des Schüttgutes mit nachfolgendem heissen Schüttgut wird eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades der Vorrichtung (1) erreicht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgut auf einer drehbaren Tragfläche, wobei das Schüttgut an einem Einlaß eingefüllt, anschließend mit einem Kühlmedium behandelt und schließlich durch einen Auslaß abgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine hierfür vorgesehene Vorrichtung ist beispielsweise Gegenstand der US 41 26 411 , die bereits einen kreisringförmigen Kühler für Schüttgut, insbesondere für heißes Eisen oder Sinter, zeigt. Die Tragfläche ist hierbei an einer mit dem Fundament verbundenen Ringschiene geführt und trägt zwei koaxiale Zylinder, zwischen denen das heiße Schüttgut von oben durch den Einlaß eingefüllt wird. Durch eine Öffnung in der äußeren Zylindermantelfläche wird das abgekühlte Schüttgut dem Auslaß und einer anschließenden weiteren Verarbeitung zugeführt. Zur Kühlung wird das gasförmige Kühlmedium dem Schüttgut durch die innere gasdurchlässige Zylindermantelfläche zugeführt.
Als nachteilig hat sich dabei der vergleichsweise schlechte Wirkungsgrad der Vorrichtung bei der Kühlung herausgestellt. Dies hat seine Ursache vor allem darin, daß das kontinuierlich eingefüllte heiße Schüttgut auf eine darunterliegende, bereits teilweise abgekühlte Schüttgutschicht gelangt, wodurch diese wieder aufgeheizt wird. Hierdurch wird eine effektive Wärmeabfuhr ausgeschlossen. Hinderlich wirkt sich auch die auftretende Vermischung verschiedener Schichten des Schüttgutes durch die Transportbewegung von dem oberen Einlaß zum tieferliegenden Auslaß aus. Weiterhin tritt in Abhängigkeit der Füllhöhe zwischen den Zylinderflächen eine Verdichtung des Schüttgutes ein, wodurch der Luftdurchtritt erschwert wird und dadurch in diesen Abschnitten nur noch eine geringe Wärmeabfuhr erreicht werden kann. Darüber hinaus erschwert der als Öffnung in der äußeren Zylindermantelfläche angeordnete Auslaß einen gleichbleibenden Volumenstrom, da dieser wesentlich von der Beschaffenheit des Schüttgutes abhängt.
Die DE-OS 19 44 669 offenbart auch bereits einen runden Kühler für heißes Schüttgut, mit einem zwischen zwei gasdurchlässigen, aufrecht stehend angeordneten Begrenzungswänden eingeschlossenen Kühlraum, bei dem die äußere Begrenzungswand frei auf der Bodenplatte stehend angeordnet ist. Dabei können Arretiervorrichtungen angebracht sein, die die Bewegungsmöglichkeit der äußeren Begrenzungswand einschränken. Oberhalb der Bodenplatte weist die äußere Begrenzungsfläche nach einer Ausführungsform mehrere Öffnungen auf, durch die das Schüttgut an einer Entleerungsstelle mittels eines Abstreifers, der beispielsweise in ein Transportband mündet, ausgetragen wird.
Weiterhin offenbart auch die DE 36 16 411 A1 bereits ein Verfahren zur Abkühlung rieselfähiger Schüttgüter mit einer Vorrichtung, in der das Schüttgut einen Rundkühler von oben nach unten durchläuft. In dem Rundkühler sind einzelne Siebböden angeordnet, durch die das Kühlmedium ungehindert von unten nach oben hindurchtreten kann. Dabei erfolgt jedoch eine ungleichmäßige Wärmeabfuhr, weil das Kühlmedium bevorzugt durch solche Bereiche des Kühlers hindurchtritt, die eine hohe Durchlässigkeit aufweisen, während insbesondere solche Bereiche mit hoch verdichtetem Material eine erhöhte Zufuhr des Kühlmediums erfordern. Hierzu wäre eine Steuerung des Volumenstromes des Kühlmediums erforderlich, was in der Praxis jedoch nur mit hohem Aufwand realisierbar ist.
Es sind ferner auch Vorrichtungen bekannt, bei denen das Schüttgut in einer Trommel, die hierzu um eine im wesentlichen horizontale Achse rotiert, gekühlt wird. Als nachteilig erweist sich hierbei jedoch die unerwünschte und zudem ungleichmäßige Durchmischung, die insbesondere von der Größe und dem Gewicht der Schüttgutkörner abhängt. Für eine gleichmäßige Kühlung ist daher eine in etwa übereinstimmende Korngröße erforderlich, was jedoch zu erheblichen prozeßtechnischen Problemen führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch die der Wirkungsgrad bei der Kühlung des heißen Schüttgutes wesentlich verbessert werden kann. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem das Kühlmedium von unten durch die Tragfläche in das Schüttgut eingeleitet wird. Hierdurch wird eine besonders wirkungsvolle Abkühlung des Schüttgutes erreicht, indem das Kühlmedium unmittelbar in die auf der Tragfläche aufliegende Schicht des Schüttgutes von unten eingeleitet wird und anschließend an der Oberseite des Schüttgutes austritt. Dadurch kann das Kühlmedium im Vergleich zu konventionellen Verfahren, bei denen das Kühlmedium durch die aufrechten Begrenzungsflächen eingeleitet und daher das zwischen den Begrenzungsflächen angeordnete Schüttgut mit einem vergleichsweise geringen Volumenstrom des Kühlmediums versorgt wird, über die gesamte Tragfläche gleichermaßen dem Schüttgut zugeführt werden. Dabei wird zugleich verhindert, daß verdichtete Bereiche den Durchgang des Kühlmediums behindern und dadurch die Abkühlung verzögert wird. Ein Temperaturgradient über die Breite der Tragfläche wird daher wirkungsvoll vermieden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dann geschaffen, wenn das zu kühlende Schüttgut im wesentlichen kontinuierlich auf die rotierende Tragfläche aufgebracht und durch den Auslaß abgeführt wird, bevor eine nachfolgende Schicht weiteren Schüttgutes auf die Tragfläche aufgebracht wird. Hierdurch wird eine Vermischung des bereits mit dem Kühlmedium behandelten Schüttgutes mit einer nachfolgenden Schicht des Schüttgutes vermieden, indem zeitgleich lediglich eine Schicht auf der Tragfläche behandelt wird. Auf diese Weise wird eine wirkungsvolle Kühlung des mittels durch die hierzu insbesondere mit Durchbrechungen oder mit gasdurchlässigen Abschnitten ausgestattete Tragfläche hindurchtretenden Kühlmediums erreicht. Zugleich wird eine unerwünschte Verdichtung des Schüttgutes durch nachfolgende Schüttgutschichten vermieden. Dabei wird ein Durchfall des Schüttgutes auf der Tragfläche durch die Gestaltung der gasdurchlässigen Abschnitte wirkungsvoll verhindert.
Dabei ist es auch besonders zweckmäßig, wenn das heiße Schüttgut mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Schichtdicke auf die Tragfläche aufgebracht wird, um so eine gleichbleibende Abkühlung zu gewährleisten. Das Schüttgut kann dadurch an dem Auslaß mit einer im wesentlichen konstanten Temperatur abgeführt werden, wodurch die Prozeßsicherheit erhöht und der Steuerungsaufwand für die Zufuhr des Kühlmediums verringert wird.
Dabei ist es auch besonders praxisnah, wenn zwischen dem Einlaß und dem Auslaß eine annähernd volle Umdrehung des Schüttgutes auf der Tragfläche vorgesehen wird. Hierdurch wird eine größtmögliche Behandlungsdauer des Schüttgutes bei einem vorgegebenen Volumenstrom sichergestellt. Dabei wird ein stetiger Temperaturabfall entsprechend dem eingeleiteten Volumenstrom des Kühlmediums erreicht.
Die zweitgenannte Aufgabe, eine Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut auf einer drehbaren Tragfläche mittels eines einleitbaren Kühlmediums mit einem Einlaß zum Aufbringen des Schüttgutes und mit einem Auslaß für das abgekühlte Schüttgut zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragfläche mit einer Durchbrechung für die Zufuhr des Kühlmediums ausgestattet ist. Hierdurch kann das Kühlmedium dem heißen Schüttgut von unten durch die Tragfläche zugeführt werden, wodurch eine gleichmäßige Einwirkung und damit eine wirksame Wärmeabfuhr erreicht wird, ohne daß dabei eine Temperaturdifferenz zwischen randnahem und mittigem Schüttgut auftritt. Zugleich wird verhindert, daß das Kühlmedium beim Durchtritt bereits in dem Randbereich derart erwärmt wird, daß eine wirkungsvolle Kühlung der zentralen Bereiche ausgeschlossen ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dadurch geschaffen, daß die Tragfläche zur Aufnahme einer im wesentlichen konstanten Schicht des Schüttgutes ausgeführt ist. Hierdurch wird eine gleichbleibende Temperatur des an dem Auslaß abgeführten Schüttgutes sichergestellt, weil auf einem jeweiligen Abschnitt der Tragfläche eine konstante Menge des heißen Schüttgutes aufliegt. Daher wird die gewünschte Temperaturdifferenz des Schüttgutes zwischen dem Einlaß und dem Auslaß problemlos erreicht. Zeitgleich wird auf die Tragfläche lediglich eine einzige Schicht des Schüttgutes aufgetragen, um so eine Durchmischung sowie einen unerwünschten Wärmeübergang zwischen unterschiedlichen Schüttgutschichten zu vermeiden.
Dabei ist es auch besonders günstig, wenn die Tragfläche eine poröse Tragschicht, insbesondere aus abgekühltem Schüttgut, aufweist. Diese aus einem insbesondere grobkörnigen Schüttgut bestehende Tragschicht ermöglicht durch ihre hohe Durchlässigkeit eine wirkungsvolle Belüftung des darauf aufliegenden heißen Schüttgutes. Hierdurch wird insbesondere eine Isolierung der Tragfläche gegenüber dem Schüttgut erreicht, wodurch thermische Verschleißerscheinungen an der Tragfläche verringert werden. Zugleich wird durch die Tragschicht eine gleichmäßige Verteilung des durch die Öffnungen der Tragfläche eingeleiteten Kühlmediums erreicht.
Hierzu eignet sich eine besonders praxisnahe Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wenn der Auslaß mit einem die Tragschicht aussparenden Abstreifer ausgestattet ist. Die Schicht des auf der Tragschicht aufliegenden, zu kühlenden Schüttgutes wird mittels des Abstreifers vor Abschluß eines vollständigen Umlaufes auf der Tragfläche durch den Abstreifer von der Tragschicht entfernt, die dadurch neu zuzuführendes Schüttgut aufnehmen kann. Daher kann die Tragschicht in einfacher Weise auf der Tragfläche dauerhaft verbleiben.
Der Abstreifer kann hierzu als ein insbesondere höhenverstellbarer Anschlag ausgeführt sein, durch den die Höhe der Tragschicht festlegbar ist. Eine andere besonders zweckmäßige Ausgestaltung wird hingegen dadurch erreicht, daß der Abstreifer ein das Schüttgut nach außen förderndes Transportband aufweist. Hierdurch wird eine kontinuierliche Ablenkung des Schüttgutes von der Tragschicht erreicht, ohne daß dadurch eine unerwünschte Aufhäufung des Schüttgutes entsteht. Hierzu wird das Schüttgut mittels des Transportbandes nicht lediglich abgelenkt, sondern an dem umlaufenden Transportband nach außen gefördert. Das Transportband ist hierzu beispielsweise mit seiner Oberfläche senkrecht zu der Tragfläche angeordnet, wobei eine Schrägstellung des Transportbandes je nach Anwendungsfall sinnvoll sein kann.
Eine weitere besonders praxisgerechte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch geschaffen, daß die Tragfläche mehrere hervortretende Stege aufweist. Hierdurch wird eine einheitliche Höhe der Tragschicht entsprechend der Höhe der Stege über die gesamte nutzbare Fläche der Tragfläche sichergestellt, die dabei zugleich eine unerwünschte Verlagerung der Tragschicht verhindern.
Weiterhin ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die Tragfläche relativ zu einer äußeren Begrenzungsfläche drehbar ist, die mit einer Oberfläche der Tragfläche einen geringen Spalt einschließt. Hierdurch entsteht der konstruktiv unvermeidbare Spalt zwischen der drehbaren Tragfläche und der äußeren Begrenzungsfläche nicht am Umfang der Tragfläche, sondern an der Oberfläche. Im Bereich des Spaltes befindet sich daher die aus grobkörnigem und damit nur eingeschränkt abrasivem Schüttgut bestehende Tragschicht, durch die ein lediglich geringer Verschleiß verursacht wird. Zudem weist die Tragschicht eine verminderte Temperatur im Vergleich zu dem jeweils einzufüllenden Schüttgut auf, wodurch der auftretende Verschleiß weiter vermindert werden kann. Durch eine direkte Verbindung der Tragfläche mit einer inneren Begrenzungsfläche kann die notwendige Dichtung als eine Staubdichtung oberhalb der Ebene der Tragfläche bzw. der darauf aufliegenden Tragschicht, beispielsweise als eine berührungslose Labyrinthdichtung, sowohl verschleißfrei als auch kostengünstig ausgeführt werden.
Der Spalt kann mit einem von außen einleitbaren Überdruck, insbesondere mit Druckluft beaufschlagt werden, um so ein Austreten von Schüttgut, Schüttgutpartikeln oder -staub zu verhindern. Besonders einfach ist hingegen auch eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Spalt mittels einer Schleifdichtung, insbesondere einer Graphitdichtung, verschließbar ist. Die beispielsweise an der äußeren Begrenzungsfläche angeordnete Graphitdichtung ermöglicht so mit geringem Aufwand eine zuverlässige Abdichtung des Spaltes. Dabei ist die Graphitdichtung beispielsweise als ein vertikal bewegliches, beispielsweise unter dem Einfluß der Schwerkraft auf der Tragfläche aufliegendes Graphitschwert ausgeführt, so daß der auftretende Materialverschleiß der Graphitdichtung selbsttätig ausgeglichen wird.
Eine andere besonders nützliche Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Einlaß mit einer Führung, insbesondere einer Einlaufverteilung, zur gleichmäßigen Verteilung des Schüttgutes auf der Tragfläche ausgestattet ist. Hierdurch werden lokale Anhäufungen des Schüttgutes vermieden, wodurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über die gesamte Tragfläche gewährleistet wird. Die Führung ist dabei insbesondere mit einer Ausformung ausgestattet, die eine kontinuierliche und konstante Beschickung der Tragfläche ebenso sicherstellt, wie eine über die Breite des Einlasses konstante Mengenverteilung des Schüttgutes. Zusätzlich kann dabei auch ein Rechen oder Abstreifer sowie eine Steuereinheit zur Überwachung der Kühlmediumzufuhr vorgesehen werden.
Das Schüttgut kann im wesentlichen vertikal auf die Tragfläche geschüttet werden. Besonders nützlich ist hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, wenn der Einlaß zur tangentialen Zufuhr des Schüttgutes zur Tragfläche ausgeführt ist. Auf diese Weise wird eine kontrollierbare Verteilung des Schüttgutes auf der Tragfläche sichergestellt, wodurch insbesondere eine Anhäufung des Schüttgutes verhindert wird. Zudem wird dadurch die Belastung und der Verschleiß der Vorrichtung gering gehalten. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Schüttgut durch die Drehung des Ofens in fein und grob segregiert wird und dadurch zu einer unterschiedlichen Verteilung des Schüttgutes über die Breite des Ofens führt, kann durch die tangentiale Zufuhr das Schüttgut beliebig verteilt werden, wodurch eine bessere und gleichmäßigere Belüftung sichergestellt werden kann. Beispielsweise kann das feine Schüttgut auf eine darunterliegende Schicht des groben Schüttgutes auf die Tragfläche gemeinsam aufgebracht werden.
Eine andere, ebenfalls besonders gewinnbringende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird geschaffen, indem das bei der Abkühlung des Schüttgutes erwärmte Kühlmedium einer weiteren Verwendung zuführbar ist. Hierdurch kann die zur Erwärmung des Schüttgutes aufgebrachte Energie zu einem erheblichen Teil aus dem Kühlmedium zurückgewonnen werden. Dabei erweist sich die geringe Schichthöhe des Schüttgutes auf der Tragfläche sowie das Aufbringen lediglich einer Schicht als sehr günstig, weil dadurch der Wirkungsgrad beim Wärmeübergang verbessert wird. Insbesondere wird ein unerwünschter Wärmeübergang auf bereits gekühltes Schüttgut verhindert, indem das erwärmte Kühlmedium dem Prozeß an anderer Stelle zugeführt wird. Dabei ist eine Ausführungsform besonders praxisnah, bei der das Kühlmedium dem Schüttgut im wesentlichen senkrecht zur der Tragfläche von unten zuführbar ist. Hierdurch entsteht ein Wärmeübergang nach dem Arbeitsprinzip des Kreuzstromwärmetauschers, bei dem die Strömung des durch die Auflagefläche hindurchtretenden Stromes des Kühlmediums im wesentlichen senkrecht zu der Transportrichtung des Schüttgutes verläuft. Die Wärmerückgewinnung kann dabei maximiert werden, indem das Kühlmedium zur Erwärmung bei der Verbrennung des Brennstoffes im Ofenbrenner genutzt wird. Im Falle einer als Zementklinkerkühler ausgeführten Vorrichtung ist die maximale so genannte Sekundärlufttemperatur erreicht, wenn das Schüttgut bzw. der Zementklinker klebrig wird. Diese von der Vorrichtung entnommene Sekundärluft besitzt nicht überall die gleiche Temperatur. Je nach Staubgehalt und Nähe zum heißen Schüttgut bzw. Zementklinker ist diese Temperatur örtlich höher. Durch eine Vergleichmäßigung der Sekundärlufttemperatur läßt sich der Wirkungsgrad weiter steigern. Diese Vergleichmäßigung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Kühlmediumstrom durch eine kreis- bzw. kreisringförmige Gestaltung der Kühlvorrichtung in einen Drall versetzt werden kann, der durch eine entsprechende Ausformung des Obergehäuses weiter unterstützt werden kann, wobei eine wirkungsvolle Durchmischung der unterschiedlich temperierten Volumen des Kühlmediums eintritt. Dadurch wird eine weitgehend konstante Temperatur sichergestellt, die es zudem erstmals ermöglicht, eine Bestimmung der Temperatur des Kühlmediums mit geringen Meßfehlern vorzunehmen.
Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, daß der Tragfläche einzelne, getrennt voneinander durch das Kühlmedium beaufschlagbare Sektoren zugeordnet sind. Hierdurch kann in dem jeweiligen Sektor der Tragfläche durch eine entsprechende Zufuhr des Kühlmediums, dessen Volumenstrom sowie Temperatur einstellbar sind, ein gewünschter Temperaturgradient des Schüttgutes erreicht werden, um so den Wirkungsgrad bei der Energie-Rückgewinnung durch das Kühlmedium zu verbessern. Zudem kann dadurch eine die Eigenschaften des abgekühlten Schüttgutes positiv beeinflussende Abkühlungsgeschwindigkeit des Schüttgutes gewählt werden.
Weiterhin ist es besonders praxisnah, wenn das Schüttgut als wesentlichen Bestandteil Klinker aufweist und damit in der Zementherstellung einsetzbar ist. Hierbei treten in der Praxis durch die erhebliche Abrasion und die hohen mit einem Stillstand der Vorrichtung verbundenen Kosten Probleme auf, die durch die Vorrichtung gelöst sind. Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipskizze in
Fig.1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig.2 eine geschnittene Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Kühlen von nicht dargestelltem Schüttgut in einer Draufsicht. Das Schüttgut wird an einem Einlaß 2 an einer als Einlaufverteilung ausgeführten Führung 3 oberhalb der drehbaren, kreisringförmigen Tragfläche 4, im wesentlich in einer zu der Tragfläche 4 tangentialen Förderrichtung in Drehrichtung 5 aufgegeben. Nach einer annähernd vollständigen Umdrehung der Tragfläche 4 und einer dabei konstanten Zufuhr des Kühlmediums durch entsprechende Durchbrechungen 6 der Tragfläche 4 wird das abgekühlte Schüttgut an einem Auslaß 7 mit Hilfe eines Abstreifers 8 nach außen abgeführt. Der Abstreifer 8 ist hierzu mit einem umlaufenden, senkrecht zu der Tragfläche 4 angeordneten Transportband 9 ausgestattet, um so eine unerwünschte Stauung und eine damit verbundene Aufhäufung des Schüttgutes zu vermeiden. Die Tragfläche 4 hat weiterhin im wesentlichen radial angeordnete Stege 10, durch die das aufliegende Schüttgut an einer unerwünschten Verlagerung gehindert wird.
Der konstruktive Aufbau der Vorrichtung 1 wird ergänzend auch anhand der Figur 2 dargestellt, die eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung 1 zeigt. Die mittels eines zentralen Antriebes 11 drehbewegliche Tragfläche 4 ist an einer äußeren Lagerung 12 und einer inneren Lagerung 13 geführt. Mit der Tragfläche 4 unbeweglich verbunden ist eine innere Begrenzungsfläche 14 der Vorrichtung 1, die mit einer Staubdichtung 15 gegenüber einem Obergehäuse 16 gedichtet ist. Demgegenüber schließt eine äußere, zu der Tragfläche 4 relativ bewegliche Begrenzungsfläche 17 mit einer Oberfläche 18 der Tragfläche 4 einen Spalt 19 ein. Zum Schutz vor austretendem Schüttgut ist dieser Spalt 19 mit einer Graphitdichtung 20 verschlossen, die als ein schwerkraftbelastetes Graphitschwert ausgeführt ist und somit einen selbsttätigen Ausgleich bei auftretendem Verschleiß ermöglicht. Gegenüber der zu der Oberfläche 18 der Tragfläche 4 beabstandeten Begrenzungsfläche 17 liegt im Bereich des Spaltes 19 lediglich eine dauerhaft auf der Tragfläche 4 verbleibende Tragschicht 21 aus abgekühltem Schüttgut an, durch die der Verschleiß im Bereich des Spaltes 19 im Vergleich zu heißem Schüttgut vermindert werden kann. Die Schichtdicke D der Tragschicht 4 wird dabei durch den in Figur 1 gezeigten Abstreifer 8 oder durch den Abstand des mit der Führung 3 versehenen Einlasses 2 gegenüber der Tragfläche 4 bestimmt. In einen unterhalb der Tragfläche 4 angeordneten, insbesondere in einzelne Sektoren unterteilten Raum 22 der Vorrichtung 1 ist von außen das Kühlmedium zuführbar, welches durch die Tragfläche 4 in die Tragschicht 21 gelangt. Die poröse Tragschicht 21 ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediumstromes, wodurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr des auf die Tragschicht 4 aufzubringenden heißen Schüttgutes sichergestellt wird. Zugleich wird der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 durch eine wirkungsvolle Wärmeabfuhr und eine problemlos rückgewinnbare Wärmeenergie wesentlich erhöht und zugleich mögliche Verschleißerscheinungen verringert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen von Schüttgut auf einer drehbaren Tragfläche, wobei das Schüttgut an einem Einlaß eingefüllt, anschließend mit einem Kühlmedium behandelt und schließlich durch einen Auslaß abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium von unten durch die Tragfläche in das Schüttgut eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Schüttgut im wesentlichen kontinuierlich auf die rotierende Tragfläche aufgebracht und durch den Auslaß abgeführt wird, bevor eine nachfolgende Schicht weiteren Schüttgutes auf die Tragfläche aufgebracht wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Schüttgut mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Schichtdicke auf die Tragfläche aufgebracht wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß eine annähernd volle Umdrehung des Schüttgutes auf der Tragfläche vorgesehen wird.
5. Vorrichtung (1) zum Kühlen von Schüttgut auf einer drehbaren Tragfläche (4) mittels eines einleitbaren Kühlmediums mit einem Einlaß (2) zum Aufbringen des Schüttgutes und mit einem Auslaß (7) für das abgekühlte Schüttgut, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (4) mit einer Durchbrechung (6) für die Zufuhr des Kühlmediums ausgestattet ist.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (4) zur Aufnahme einer im wesentlichen konstanten Schicht des Schüttgutes ausgeführt ist.
7. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (4) eine poröse Tragschicht (21), insbesondere aus abgekühltem Schüttgut, aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (7) mit einem die Tragschicht (21) aussparenden Abstreifer (8) ausgestattet ist.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer (8) ein das Schüttgut nach außen förderndes Transportband (9) aufweist.
10. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (4) mehrere hervortretende Stege (10) aufweist.
1. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (4) relativ zu einer äußeren Begrenzungsfläche (17) drehbar ist, die mit einer Oberfläche (18) der Tragfläche (4) einen geringen Spalt (19) einschließt.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (19) mittels einer Schleif ichtung, insbesondere einer Graphitdichtung (20), verschließbar ist.
13. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2) mit einer Führung (3), insbesondere einer Einlaufverteilung, zur gleichmäßigen Verteilung des Schüttgutes auf der Tragfläche (4) ausgestattet ist.
14. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2) zur tangentialen Zufuhr (Drehrichtung 5) des Schüttgutes zur Tragfläche (4) ausgeführt ist.
15. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Abkühlung des Schüttgutes erwärmte Kühlmedium einer weiteren Verwendung zuführbar ist.
16. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium dem Schüttgut im wesentlichen senkrecht zur der Tragfläche (4) von unten zuführbar ist.
17. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragfläche (4) einzelne, getrennt voneinander durch das Kühlmedium beaufschlagbare Sektoren zugeordnet sind.
18. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut als wesentlichen Bestandteil Klinker aufweist.
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