WO2007141307A2 - Vorrichtung und verfahren zum kühlen von schüttgütern - Google Patents

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WO2007141307A2
WO2007141307A2 PCT/EP2007/055602 EP2007055602W WO2007141307A2 WO 2007141307 A2 WO2007141307 A2 WO 2007141307A2 EP 2007055602 W EP2007055602 W EP 2007055602W WO 2007141307 A2 WO2007141307 A2 WO 2007141307A2
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oxidizing
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Luis Lagar Garcia
Gerhard Kästingschäfer
Ludger Brentrup
Dirk Dilly
Günter DRIEMEIER
Ludwig KÖNNING
Hermann Niemerg
Elke Willms
Arnd Schmidt
Erich Schnieder
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Polysius Ag
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F27B7/383—Cooling devices for the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/47—Cooling ; Waste heat management
    • C04B7/475—Cooling ; Waste heat management using the waste heat, e.g. of the cooled clinker, in an other way than by simple heat exchange in the cement production line, e.g. for generating steam
    • 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
    • F27D15/0213—Cooling with means to convey the charge comprising a cooling grate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/80—Optical properties, e.g. transparency or reflexibility
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/121—Energy efficiency measures, e.g. improving or optimising the production methods

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for cooling bulk materials, in particular white and gray cement clinker, which is abandoned on a run by a cooling medium bottom of a radiator, transported and thereby cooled.
  • the heated cooling air is used as combustion air in the upstream rotary kiln or as tertiary air in the calciner.
  • Bulk materials that are damaged or lose their quality due to oxidation must be cooled in a non-oxidizing atmosphere.
  • cooling devices are used in which e.g. Water is used as a coolant to adjust a non-oxidizing atmosphere or solid fuels such as coal, or liquid
  • white cement clinker cooling systems which consist of a drum cooler, sprayed in the water, the resulting vapor is fed to a filter for dedusting and then discharged into the environment.
  • the drum coolers are designed as a first cooling stage, in which the
  • oxidation reactions quality properties such as the color of white cement clinker, no longer change.
  • this limit temperature is about 600 0 C.
  • a grate cooler can then be followed, which can be operated with an oxidizing cooling medium, eg air.
  • the air can then be supplied as combustion air to the main burner or otherwise thermally utilized.
  • Such systems are distinguished from pure water baths by lower heat consumption and lower water consumption.
  • the bulk material usually leaves the first cooling device operated with a non-oxidizing cooling medium in the dry state.
  • DE 100 13 929 C2 describes a method in which reducing-fired cement clinker is cooled with steam. This method is based inter alia on an oxidation reaction of divalent to trivalent iron in the presence of water vapor in the temperature range around 1100 0 C and mentions the possibility of a shift to the tetravalent oxidation state of
  • Patent specification runs this reaction in the rotary kiln reduced burned and contained in the cement clinker phases iron oxides in the presence of steam.
  • the white cement clinker is often fired in an oxidizing atmosphere and cooled in a cooling drum with a spray of water. During the cooling process of the furnace white cement clinker is a contact of water vapor with the 1250 0 C to 1450 0 C hot white cement clinker given.
  • the invention has for its object to improve the cooling of bulk materials that need to be cooled in different atmospheres.
  • the invention has for its object to further improve the energy efficiency in the cooling of bulk materials that are damaged by oxidation, on.
  • the device according to the invention for cooling bulk materials whose physical and chemical properties depend on the cooling medium consists essentially of:
  • all cooler sections When cooling an oxidizing bulk material to be cooled, all cooler sections are operated with an oxidizing cooling medium. If a bulk material is to be cooled in a non-oxidizing atmosphere, a second section can be connected downstream of the first cooler section operated with non-oxidizing cooling medium. This second cooler section becomes an oxidizing
  • Cooling medium abandoned the flow-through soil and cools the bulk material, which has fallen below the temperature necessary for oxidation reactions, to the desired final temperature.
  • the heated oxidizing cooling medium can be supplied to other units, for example a heat exchanger.
  • the non-oxidizing cooling medium is cooled and additional energy is supplied to the oxidizing cooling medium.
  • oxidizing cooling medium for example, as combustion air, a combustion chamber, the main burner of a rotary kiln or the preheater are supplied.
  • the apparatus for cooling bulk material in particular white cement clinker, in a first section exclusively with means for supplying a non-oxidizing
  • Coolant especially water in different states of matter
  • Coolant on at least one heat exchanger In addition to the energetic use of the heat dissipated beyond the possibility exists, the discharged, heated non-oxidizing cooling medium after cooling at least partially due to the cooling of the bulk material.
  • the device for thermal treatment of the discharged, heated cooling medium comprises an aggregate for generating hot gases, which indirectly via a non-oxidizing, heated cooling medium through which heat exchanger with an oxidizing cooling medium or directly with the discharged, heated and oxidizing
  • Cooling medium from the or operated with oxidizing cooling medium parts of the cooling device is acted upon.
  • means for generating a vertical mixing of the bed are provided. These can be formed, for example, by using a gaseous cooling medium as the cooling medium supplied to such pressure that it comes at least to a partial mixing of the bulk material.
  • the device may further comprise at least a first and a second radiator portion, wherein means between the two radiator portions
  • Separating the supplied in both cooler sections and heated by the bulk material cooling media are provided. These release agents can be formed, for example, by a partition disposed above the bulk material. It is also conceivable that the separating means is a crusher arranged between the two cooler sections.
  • the apparatus may comprise at least a first and a second cooler section, wherein an aggregate for comminuting or equalizing the grain size distribution of the bulk material, for example a crusher, is arranged between the two cooler sections.
  • the method according to the invention for operating a device for cooling bulk materials whose physical and chemical properties depend on the cooling medium is characterized as follows: a. Providing a device with i. a flow-through by a cooling medium bottom on which the bulk material is transported and thereby cooled, ii. Means for supplying a gaseous, non-oxidizing cooling medium, for example water vapor, iii. Means for separately removing the heated, non-oxidizing
  • Coolant iv. Means for supplying a gaseous, oxidizing cooling medium, for example air, v. Means for separately discharging the heated oxidizing cooling medium, b. Providing an oxidizing cooling medium (11), in particular air, and a non-oxidizing cooling medium (19), in particular water in the gaseous state,
  • Process steps characterized: a. Providing a non-oxidizing cooling medium, in particular water in the gaseous state, b. Charging the bulk material with the non-oxidizing cooling medium, c. Removing the heated, non-oxidizing cooling medium, d. Thermal treatment of the discharged, heated, non-oxidizing cooling medium, e. Recirculating the thermally treated non-oxidizing cooling medium and f. Loading the bulk material with the recirculated cooling medium.
  • the non-oxidizing cooling medium in particular water in its different states of aggregation
  • the non-oxidizing cooling medium can be applied, in particular in a first section.
  • an oxidizing cooling medium is supplied in a second section.
  • the hot, non-oxidizing cooling medium is discharged, thermally treated and fed back to the bottom through which the cooling medium can flow, so that a recirculation circuit is formed for the non-oxidizing coolant in which it is regenerated.
  • One of the advantages of this process is that in non-oxidizing operation, the energy contained in the non-oxidizing cooling medium is utilized and the energy requirement is thereby reduced.
  • the cooling medium can be reused due to the recirculation and thus the consumption of cooling medium can be reduced.
  • an oxidizing cooling medium in particular air
  • the cooling medium is supplied to the bottom through which the cooling medium can flow.
  • the oxidizing cooling medium which is not recycled, but other aggregates, in particular as combustion air to the rotary kiln or calciner, is supplied.
  • the method and apparatus can be configured such that at least two different non-oxidizing cooling media are either externally premixed and fed to at least one chamber of the cooling section or in at least two successive sections, the means for separating them
  • the cooling sections supplied, the cooling media are thermally treated within a circuit with appropriate means and then recycled to the cooling section. It is also conceivable to supply the recycled, thermally treated cooling media to another cooling section. In this embodiment of the method creates a
  • the at least two-stage running cascade could then be advanced or downstream cooling stages.
  • the cooling stages can be operated with an oxidizing coolant, which is then not recirculated and abandoned not to another cooling stage, but a unit other than the radiator, for example as
  • Combustion air is supplied.
  • a method is used in the present invention in which an atmosphere is created in the cooling of a bulk material which is damaged by oxidation, such as white cement clinker in which the oxygen content is zero or at least negligibly small.
  • the non-oxidizing cooling medium does not enter the furnace here, but is fed back to the cooler after cooling in, for example, a heat exchanger.
  • energy is supplied to an oxidizing medium in the heat exchanger.
  • the temperature of the non-oxidizing coolant in particular at the inlet into the non-oxidatively operated cooling region, must be selected to be so high that the dew point is not undershot.
  • suitable means in particular for heating, provided that prevent falling below the dew point in the device
  • the non-oxidizing cooling medium recirculates during cooling of the hot bulk material so often that no fresh cooling medium, for example by atomizing water above the
  • FIG. 1 is a schematic representation of an inventive device for the cooling of bulk material according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic representation of a erf ⁇ ndungshielen device for
  • Cooling of bulk material according to a second embodiment.
  • the apparatus shown in Fig.l for cooling bulk material 1 consists essentially of a flow-through of a cooling medium bottom 2 on which the bulk material is transported and thereby cooled, means 3 for supplying a non-oxidizing cooling medium 19, in particular water in gaseous state, Means 4 for discharging the heated, non-oxidizing cooling medium and a device 5 for the thermal treatment of the discharged, heated, non-oxidizing cooling medium 19th
  • the bulk material 1 is formed for example by cement clinker, which has been previously fired in a rotary kiln 6 by means of a burner 7.
  • the flow-through of a cooling medium bottom 2 is either by a known push grate with alternately movable and fixed cooling grate rows or from a fixed, can be flowed through by the cooling medium
  • Formed rust which has above the ventilation floor conveyor elements, which are reciprocally or circumferentially movable. It is also conceivable that the bottom 2 is designed according to the so-called walking floor principle.
  • the initial section of the bottom 2 through which a cooling medium can flow may, as in the illustrated embodiment, be designed as a rigid, inclined grate 2a.
  • the cooler is expediently subdivided below its bottom 2 into one or more portions 8a-8c which can be acted upon separately with a cooling medium.
  • the means 3 for supplying a non-oxidizing cooling medium 19 are connected to at least one, preferably all sections 8a-8c, thereby to form the associated section of the bottom 2 with the non-oxidizing cooling medium 19 to be able to act on.
  • non-oxidizing cooling medium 19 steam is preferably used.
  • means 10 for supplying an oxidizing cooling medium 11 are connected to at least one, preferably all sections 8a-8c.
  • the means 3 and the means 10 for supplying an oxidizing cooling medium 11 are connected to at least one, preferably all sections 8a-8c.
  • Feeding the non-oxidizing or oxidizing cooling medium are each with
  • Means 12, 13 for setting and controlling the cooling medium flows such as sliders,
  • the device 5 for the thermal treatment of the discharged, heated, non-oxidizing coolant has in the illustrated embodiment, a heat exchanger 5 a, which heats, for example, air. This may be either ambient air or the oxidizing cooling medium discharged via the means 9
  • the device 5 for the thermal treatment of the discharged, heated cooling medium may comprise an aggregate 5b for generating hot gases, which are acted upon indirectly via the heat exchanger 5a or directly with the discharged, heated and oxidizing cooling medium or with an oxidizing cooling medium supplied from the environment can.
  • the generated hot gases are supplied, for example, as combustion air to an upstream calciner via the means 14 and / or as combustion air to the burner 7 of a rotary kiln 6 via the means 15.
  • the recovered heat at least partially for electricity, energy generation or energy storage.
  • the non-oxidizing cooling medium thermally treated in the heat exchanger 5 a is then fed to an aggregate 16 for dedusting or separating solids 17.
  • the cooled in the heat exchanger 5 a and dedusted in the unit 16 non-oxidizing cooling medium 19 can then at least partially recirculated via a line 24 to the means 3 and the bottom 2 are supplied to cool the bulk material.
  • additional means 18 for applying a non-oxidizing, liquid cooling medium to the bulk material can be provided above the bulk material 1.
  • a liquid, non-oxidizing coolant which is applied via the means 18 to the bulk material 1, in particular water comes into consideration.
  • This liquid cooling medium will evaporate and can then be discharged in the gaseous state together with the flowing through the bulk non-oxidizing cooling medium 19 via the means 4, if all chambers are charged with non-oxidizing coolant.
  • the apparatus may also be divided into at least a first and a second radiator section 20a, 20b, wherein means 22 are provided between both radiator sections for separating the cooling media supplied in both radiator sections and heated by the bulk material.
  • These release agents are formed in Figure 1 by a dashed lines, arranged above the bulk material partition.
  • Each radiator section 20a, 20b has means for supplying one or two cooling media and means 4, 9 for discharging the heated cooling media.
  • Release agents thus allow a separate discharge of the cooling media, which is particularly useful when working in the two cooler sections with different cooling media.
  • Cooling medium and means 10 for supplying an oxidizing cooling medium it is possible, one or more portions of the flow-through bottom 2 with a non-oxidizing cooling medium 19 and one or more other portions of the soil with an oxidizing cooling medium 11 to apply.
  • first two sections 8a and 8a may be provided that the first two sections 8a and 8a
  • the means 12, 13 for setting and controlling the cooling medium flows as well as the means 4, 9 and 14, 15 existing adjusting and Regulierorgane merely converted.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment in which the two cooler sections 20a, 20b are separated from one another by a crusher 21, in particular a roll crusher.
  • a crusher 21 in particular a roll crusher.
  • a clear separation of the cooling media supplied in both cooler sections is possible. This is particularly useful when using different cooling media.
  • a device for taking a sample can also be provided.
  • the process control, the design of the cooler and the selection of the cooling medium are coordinated so that a drop below the dew point of the cooling medium is prevented at any point of the radiator. This can be realized in particular by means for heating, which
  • the cooler described above and the method for cooling bulk material is characterized by the use of the thermal energy contained in the discharged cooling medium and the recirculation of the non-oxidizing cooling medium by a particularly energy and coolant-saving operation.
  • Cooling medium and means 10 for supplying an oxidizing cooling medium the cooler can be used extremely versatile, the most diverse bulk materials can be cooled with one and the same device in an optimal manner.
  • a bulk material (1) is to be cooled, which does not have to be cooled oxidatively in a certain temperature range and may be cooled oxidatively in another temperature range.
  • This may be, for example, white cement clinker, which is not oxidized at temperatures greater than 600 0 C and can be cooled oxidizing in the temperature range, since its color properties no longer change.
  • a non-oxidizing cooling medium 19 for example Water vapor
  • Clinker cooler withdrawn via the means 4 and the heat exchanger 5 a fed.
  • the steam is not supplied to the rotary kiln 6 here.
  • the heat exchanger is supplied either preheated, and dedusted by means of a Entstaubungszyklons 23 cooling air from the rear cooling section 20b or ambient air. In the heat exchanger, the steam is cooled and the supplied air is heated.
  • the exiting from the heat exchanger air is supplied to a hot gas generator 5b, heated there and then fed as combustion air partly the rotary kiln and / or partially to the calciner.
  • the steam is conditioned so that it enters at a temperature of more than 100 0 C in the cooler area. Ideally, the steam losses are kept so small that no additional cooling medium via the means 18 must be supplied.
  • the cooling regions 20a and 20b is charged with an oxidizing cooling medium, for example air.
  • the heated oxidizing cooling medium from the first radiator section 20a is supplied as combustion air partly directly to the rotary kiln via the furnace shaft and / or as combustion air (tertiary air) via the means 14 to the calciner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgütern, deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen mit: a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, b. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Wasserdampf, c. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. einer Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Mitteln um Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums zu den Mitteln zum Zuführen des nicht oxidierenden Kühlmediums, f. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Luft, g. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, h. sowie mit mehreren Kühlerabschnitten und zugeordneten Mitteln zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, um in allen oder einzelnen Kühlerabschnitten wahlweise entweder nicht oxidierende Kühlbedingungen oder oxidierende Kühlbedingungen einzustellen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen von Schüttgütern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgütern, insbesondere Weiß- und Grauzementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird.
Bei Verwendung eines gasförmigen Kühlmediums, insbesondere Luft, sind für die Förderung des Schüttgutes verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beim so genannten Schubrostkühler erfolgt der Transport des Schüttgutes durch bewegbare Rostreihen, die sich in Transportrichtung mit feststehenden Kühlrostreihen abwechseln. Außerdem sind Systeme bekannt, wo ein feststehender, von Kühlgas durchströmter Rost zur Aufnahme des Schüttgutes vorgesehen ist, wobei oberhalb des Rostes Förderelemente zum Transport des Schüttgutes vorgesehen sind. Diese Förderelemente können dabei hin- und herbeweglich oder umlaufend ausgebildet sein. Weiterhin sind Systeme bekannt, in denen die Förderung des Schüttguts nach dem so genannten Walking-Floor-Prinzip erfolgt.
Diese Systeme haben sich in der Industrie bewährt und haben insbesondere die Vorteile einer hohen Verfügbarkeit, einer hohen Kühleffizienz und einer hohen
Durchsatzleistung von bis zu 10.000 Tagestonnen für bestimmte Schüttgüter. Außerdem wird die erhitzte Kühlluft als Verbrennungsluft im vorgeschalteten Drehrohrofen oder als Tertiärluft im Calcinator verwendet.
Schüttgüter, die durch Oxidation Schaden nehmen oder an Qualität verlieren, müssen unter nicht oxidierender Atmosphäre gekühlt werden. Für die Abkühlung von solchen Schüttgütern, wie beispielsweise Weißzementklinker, dessen Weißwert durch Oxidation herabgesetzt wird, werden Kühlvorrichtungen eingesetzt, in denen z.B. Wasser als Kühlmittel benutzt wird, um eine nicht oxidierende Atmosphäre einzustellen oder feste Brennstoffe, wie beispielsweise Kohle, oder flüssige
Brennstoffe, wie beispielsweise Schweröl, eine endotherme chemische Reaktion mit einem weiteren Kühlmedium eingehen, um dem Schüttgut Energie zu entziehen und/oder eine reduzierende Atmosphäre einzustellen.
Die Begriff „Oxidation" von Weißzementklinker als Ursache für die Farbänderung hat sich durchgesetzt. Im Folgenden wird daher bei Weißzementklinker stets von
„nicht oxidierend" wirkenden Kühlmedien gesprochen, wobei hiermit gemeint ist, dass die Kühlmedien keine Reaktionen hervorrufen, die eine Veränderung der Farbe bewirken. Insofern ist die Formulierung „nicht oxidierend" mit der Formulierung „nicht färbend" gleichzusetzen.
Bekannt sind beispielsweise Systeme, in denen das Schüttgut, vorzugsweise Weißzement, in einem Wasserbad abgeschreckt wird. Der hierbei entstehende Dampf wird gegebenenfalls über ein Filter entstaubt und der Umgebung zugeführt. Derartige Systeme haben damit eine schlechte oder gar keine Wärmerekuperation. Außerdem verlässt das Schüttgut die Kühlvorrichtung oft mit einer hohen Feuchte.
Weiterhin sind beispielsweise für Weißzementklinker Kühlsysteme bekannt, die aus einem Trommelkühler bestehen, in dem Wasser versprüht, der entstehende Dampf einem Filter zur Entstaubung zugeführt und dann in die Umgebung abgeführt wird. Hierbei sind die Trommelkühler als erste Kühlstufe ausgebildet, in der die
Schüttguttemperatur soweit abgesenkt wird, dass Oxidationsreaktionen Qualitätseigenschaften, wie die Farbe bei Weißzementklinker, nicht mehr verändern. Bei Weißzementklinkern liegt diese Grenztemperatur bei ca. 6000C. In einer zweiten Stufe kann dann ein Rostkühler nachgeschaltet werden, welcher mit einem oxidierenden Kühlmedium, z.B. Luft betrieben werden kann. Die Luft kann anschließend als Verbrennungsluft dem Hauptbrenner zugeführt oder anderweitig thermisch verwertet werden. Derartige Systeme zeichnen sich gegenüber reinen Wasserbädern durch einen geringeren Wärmeverbrauch und einen geringeren Wasserverbrauch aus. Außerdem verlässt das Schüttgut die meist mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium betriebene erste Kühlvorrichtung in der Regel im trockenen Zustand. In der DE 100 13 929 C2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem reduzierend gebrannter Zementklinker mit Wasserdampf gekühlt wird. Dieses Verfahren basiert unter anderem auf einer Oxidationsreaktion von zweiwertigem zu dreiwertigem Eisen in Anwesenheit von Wasserdampf im Temperaturbereich um 11000C und erwähnt die Möglichkeit einer Verschiebung zur vierwertigen Oxidationsstufe des
Eisens bei höheren Temperaturen. Der Wasserdampf wird in diesem Fall im vorderen Bereich des Klinkerkühlers zugeführt und extern erzeugt. Gemäß dieser
Patentschrift läuft diese Reaktion an im Drehrohrofen reduziert gebrannten und in den Zementklinkerphasen enthaltenen Eisenoxiden in Anwesenheit von Dampf ab.
Aus der Literatur (D. Schulz, ZKG 56, 82-87, 2003) ist bekannt, dass ein Weißzementklinker mit einem Anteil an Eisenoxid von mehr als 0,4 Massenprozent in den meisten Fällen eine gelbliche Verfärbung des Fertigproduktes verursacht, wenn keine nennenswerten Anteile an anderen färbenden Oxiden wie Chrom (grün) oder Mangan (rot) enthalten sind. Wenn Klinker, der bezüglich seiner Zusammensetzung und der Konzentration seiner färbenden Bestandteile bei der Kühlung in einer nicht oxidierenden Atmosphäre einen Weißzementklinker ergibt, in Luft gekühlt wird, entsteht oft ein satter Grünton des Klinkers. Der in einer Kühltrommel gekühlte industrielle Weißzementklinker weist oft lediglich einen leicht grünlichen Stich auf. Der Weißzementklinker wird oftmals in einer oxidierenden Atmosphäre gebrannt und in einer Kühltrommel mit einem Sprühnebel aus Wasser abgekühlt. Beim Abkühlvorgang des ofenfallenden Weißzementklinkers ist ein Kontakt von Wasserdampf mit dem 12500C bis 14500C heißen Weißzementklinker gegeben.
Bei der Weißzementherstellung in einer oxidierenden Ofenatmosphäre ist damit nicht davon auszugehen, dass zwischen dem ofenfallenden Weißzementklinker und dem Wasserdampf in signifikantem Maße Oxidationsreaktionen auftreten, die die Farbe des Weißzementklinkers verändern. Da beim Brennen von Weißzementklinker in der Regel keine reduzierende Atmosphäre herrscht und der Weißzementklinker einen im Vergleich zum Grauzementklinker kleinen Eisengehalt aufweist, muss im Gegensatz zur Patentschrift DE 100 13 929 C2 bei der Weißzementklinkerherstellung und insbesondere dessen Kühlung von anderen Randbedingungen ausgegangen werden.
In der DE 12 09 040 A und der DE 11 63 295 B sind Verfahren beschrieben, in denen Wasser oberhalb einer Schüttschicht aus Zementklinker verdüst und bei Kontakt mit dem heißen Zementklinker verdampft wird. Der Dampf wird gemeinsam mit dem die Klinkerschicht durchströmenden gasförmigen Kühlmittel, das aus einem
Dampf- Luftgemisch oder über die Ventilatoren zugeführter Frischluft besteht, über Kopf abgezogen, zumindest teilweise einem Zyklon zur Entstaubung zugeführt und nach dem Zyklon dem durchströmbaren Boden des Klinkerkühlers zugeführt. In beiden Verfahren wird das Kühlmedium dann dem Drehrohrofen zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung von Schüttgütern, die in unterschiedlichen Atmosphären gekühlt werden müssen zu verbessern.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den energetischen Wirkungsgrad bei der Kühlung von Schüttgütern, die durch Oxidation Schaden nehmen, weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 16 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern, deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen besteht im Wesentlichen aus:
a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, b. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Wasserdampf, c. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. einer Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Mitteln zum Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums zu den Mitteln zum Zuführen des nicht oxidierenden Kühlmediums, f. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Luft, g. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, h. sowie aus mehreren Kühlerabschnitten und zugeordneten Mitteln zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, um in allen oder einzelnen Kühlerabschnitten wahlweise entweder nicht oxidierende Kühlbedingungen oder oxidierende Kühlbedingungen einzustellen.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in ein und derselben Vorrichtung wahlweise Schüttgut mit einem oxidierenden und/oder nicht oxidierenden Kühlmittel gekühlt werden kann.
Bei der Kühlung eines oxidierend zu kühlenden Schüttgutes werden alle Kühlerabschnitte mit einem oxidierenden Kühlmedium betrieben. Soll ein Schüttgut in nicht oxidierender Atmosphäre gekühlt werden, kann dem mit nicht oxidierendem Kühlmedium betriebenen ersten Kühlerabschnitt ein zweiter Abschnitt nachgeschaltet werden. Diesem zweiten Kühlerabschnitt wird ein oxidierendes
Kühlmedium dem durchströmbaren Boden aufgegeben und kühlt das Schüttgut, das die für Oxidationsreaktionen notwendige Temperatur unterschritten hat, auf die gewünschte Endtemperatur. Das erhitzte oxidierende Kühlmedium kann anderen Aggregaten, beispielsweise einem Wärmetauscher zugeführt werden. In einem solchen Aggregat wird das nicht oxidierende Kühlmedium abgekühlt und dem oxidierenden Kühlmedium zusätzlich Energie zugeführt. Anschließend kann das oxidierende Kühlmedium, beispielsweise als Verbrennungsluft, einer Brennkammer, dem Hauptbrenner eines Drehrohrofens oder dem Vorwärmer zugeführt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, die Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Weißzementklinker, in einem ersten Abschnitt ausschließlich mit Mitteln zum Zuführen eines nicht oxidierenden
Kühlmediums, insbesondere Wasser in unterschiedlichen Aggregatzuständen,
Mitteln zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie einer
Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums zu versehen. In einem zweiten Abschnitt werden dann ausschließlich Mittel zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums, insbesondere
Luft, vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden
Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher auf. Neben der energetischen Nutzung der abgeführten Wärme besteht darüber hinaus die Möglichkeit, das abgeführte, erhitzte nicht oxidierende Kühlmedium nach seiner Abkühlung wenigstens teilweise wieder zum Kühlen des Schüttguts zurückzuführen.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat zur Erzeugung von Heißgasen umfasst, welches indirekt über einen vom nicht oxidierenden, erhitzten Kühlmedium durchströmten Wärmetauscher mit einem oxidierenden Kühlmedium oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten und oxidierenden
Kühlmedium aus dem oder den mit oxidierenden Kühlmedium betriebenen Teilen der Kühlvorrichtung beaufschlagt wird.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind Mittel zur Erzeugung einer vertikalen Durchmischung der Schüttung vorgesehen. Diese können beispielsweise dadurch gebildet werden, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit derartigem Druck zugeführt wird, dass es wenigstens zu einer teilweisen Durchmischung des Schüttguts kommt.
Die Vorrichtung kann außerdem wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt aufweisen, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel zum
Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel können beispielsweise durch eine oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand gebildet werden. Es ist auch denkbar, dass es sich bei den Trennmitteln um einen zwischen den beiden Kühlerabschnitten angeordneten Brecher handelt.
Weiterhin kann die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt aufweisen, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten ein Aggregat zur Zerkleinerung oder zur Vergleichmäßigung der Korngrößenverteilung des Schüttguts, beispielsweise ein Brecher angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern, deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen, ist wie folgt gekennzeichnet: a. Bereitstellen einer Vorrichtung mit i. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, ii. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Wasserdampf, iii. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden
Kühlmediums, iv. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Luft, v. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, b. Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums (11), insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand,
c. Auswahl des oxidierenden Kühlmediums bei oxidierend zu kühlendem Schüttgut und Auswahl beider Kühlmedien oder nur des nicht oxidierenden Kühlmediums bei nicht oxidierend zu kühlendem Schüttgut,
d. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem ausgewählten Kühlmedium,
e. Separates Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums.
Beim Kühlen von Schüttgut, welches mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium gekühlt werden muss, wie beispielsweise Weißzementklinker, wird das Schüttgut auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt. Das Verfahren ist dabei durch folgende
Verfahrensschritte gekennzeichnet: a. Bereitstellen eines nicht oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand, b. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium, c. Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. Thermisches Behandeln des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums und f. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem rezirkulierten Kühlmedium.
Bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, kann insbesondere in einem ersten Abschnitt das nicht oxidierend wirkende Kühlmedium, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichen Aggregatzuständen aufgegeben werden. Sobald die Temperatur unterschritten ist, bei der im Schüttgut keine unerwünschten Oxidationsreaktionen mehr auftreten, beispielsweise eine Farbänderung bei Weißzementklinker, wird in einem zweiten Abschnitt ein oxidierendes Kühlmedium zugeführt. Vorzugsweise wird das heiße, nicht oxidierende Kühlmedium abgeleitet, thermisch behandelt und dem vom Kühlmedium durchströmbaren Boden wieder zugeführt, so dass sich für das nicht oxidierende Kühlmittel ein Rezirkulationskreislauf ausbildet, in dem dieses regeneriert wird.
Bei diesem Verfahren ergeben sich unter anderem die Vorteile, dass im nicht oxidierenden Betrieb die im nicht oxidierenden Kühlmedium enthaltene Energie genutzt und hiermit der Energiebedarf verringert wird. Das Kühlmedium kann aufgrund der Rezirkulation wiederverwendet und damit die Verbrauchsmenge an Kühlmedium reduziert werden.
Bei der Kühlung eines Schüttgutes, bei dem oxidierende Bedingungen während des gesamten Kühlprozesses erwünscht sind, insbesondere Grauzementklinker, wird dem vom Kühlmedium durchströmbaren Boden ein oxidierendes Kühlmedium, insbesondere Luft, zugeführt. Hier wird in allen Abschnitten des Kühlers mit dem oxidierenden Kühlmedium gekühlt, wobei dieses nicht im Kreislauf geführt, sondern anderen Aggregaten, insbesondere als Verbrennungsluft dem Drehrohrofen oder Calcinator, zugeführt wird.
Weiterhin können Verfahren und Vorrichtung so ausgebildet sein, dass mindestens zwei unterschiedliche nicht oxidierende Kühlmedien entweder extern vorgemischt und mindestens einer Kammer des Kühlabschnittes zugeführt werden oder in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten, die Mittel zum Trennen dieser
Abschnitte aufweisen, den Kühlabschnitten zugeführt, die Kühlmedien innerhalb eines Kreislaufes mit entsprechenden Mitteln thermisch behandelt und anschließend im Kreislauf dem Kühlabschnitt wieder zugeführt werden. Es ist auch vorstellbar, die zurückgeführten, thermisch behandelten Kühlmedien einem anderen Kühlabschnitt zuzuführen. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens entsteht eine
Kaskadenverschaltung mit mindestens zwei Stufen, die nicht oxidierend betrieben werden und in denen die Kühlmedien rezirkuliert werden. Der mindestens zweistufig ausgeführten Kaskade könnten dann weitere Kühlstufen vor oder nachgeschaltet werden. Die Kühlstufen können mit einem oxidierenden Kühlmittel betrieben werden, das dann nicht rezirkuliert und nicht einer anderen Kühlstufe aufgegeben, sondern einem anderen Aggregat als dem Kühler, beispielsweise als
Verbrennungsluft, zugeführt wird.
Im Gegensatz zu den in der DE 12 09 040 A und der DE 11 63 295 B beschriebenen Verfahren wird bei der vorliegenden Erfindung ein Verfahren angewendet, in dem bei der Kühlung eines Schüttgutes, welches durch Oxidation Schaden nimmt, wie beispielsweise Weißzementklinker, eine Atmosphäre geschaffen, in welcher der Sauerstoffgehalt null oder zumindest vernachlässigbar klein ist. Das nicht oxidierende Kühlmedium gelangt hier nicht in den Ofen, sondern wird dem Kühler nach der Abkühlung in beispielsweise einem Wärmetauscher wieder zugeführt. Gleichzeitig wird einem oxidierenden Medium im Wärmetauscher Energie zugeführt. Dementsprechend muss die Temperatur des nicht oxidierenden Kühlmittels, insbesondere am Eintritt in den nicht oxidierend betriebenen Kühlbereich, so hoch gewählt werden, dass der Taupunkt nicht unterschritten wird. Hierfür werden beispielsweise geeignete Mittel, insbesondere zum Beheizen, vorgesehen, die ein Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern
Bei der Verwendung von Dampf als Kühlmittel wird beispielsweise eine Temperatur von mehr als 1000C eingestellt. Idealerweise rezirkuliert das nicht oxidierende Kühlmedium bei der Abkühlung des heißen Schüttgutes so oft, dass kein frisches Kühlmedium, beispielsweise durch Verdüsen von Wasser oberhalb der
Klinkerschicht, hinzugegeben werden muss.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zum
Kühlen von Schüttgut gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die in Fig.l dargestellte Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut 1 besteht im Wesentlichen aus einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden 2, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums 19, insbesondere Wasser in gasförmigem Aggregatzustand, Mitteln 4 zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie einer Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums 19.
Das Schüttgut 1 wird beispielsweise durch Zementklinker gebildet, der zuvor in einem Drehrohrofen 6 mit Hilfe eines Brenners 7 gebrannt worden ist. Der von einem Kühlmedium durchströmbare Boden 2 wird entweder durch einen an sich bekannten Schubrost mit abwechselnd bewegbaren sowie feststehenden Kühlrostreihen oder aus einem feststehenden, vom Kühlmedium durchströmbaren
Rost gebildet, der oberhalb des Belüftungsbodens Förderelemente aufweist, die hin- und her oder umlaufend bewegbar sind. Es ist auch denkbar, dass der Boden 2 nach dem so genannten Walking-Floor-Prinzip ausgebildet ist. Der Anfangsabschnitt des von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden 2 kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, als starrer, geneigter Rost 2a ausgebildet sein.
Der Kühler ist zweckmäßigerweise unterhalb seines Bodens 2 in ein oder mehrere, separat mit einem Kühlmedium beaufschlagbare Abschnitte 8a-8c aufgeteilt. Die Mittel 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums 19 sind an wenigstens einen, vorzugsweise an alle Abschnitte 8a-8c angeschlossen, um dadurch den zugehörigen Abschnitt des Bodens 2 mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 beaufschlagen zu können. Als nicht oxidierendes Kühlmedium 19 wird vorzugsweise Wasserdampf verwendet.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind an wenigstens einen, vorzugsweise alle Abschnitte 8a-8c ferner Mittel 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums 11 angeschlossen. Die Mittel 3 und die Mittel 10 zum
Zuführen des nicht oxidierenden bzw. oxidierenden Kühlmediums sind jeweils mit
Mitteln 12, 13 zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, wie Schiebern,
Klappen oder dergleichen, ausgestattet, um die Menge und/oder Art des Kühlmediums für jeden Abschnitt 8a-8c einstellen zu können.
Die Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmittels weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 5 a auf, der beispielsweise Luft erhitzt. Hierbei kann es sich entweder um Umgebungsluft oder das über die Mittel 9 abgeführte, oxidierende Kühlmedium
11 handeln, welches zuvor in einer Einrichtung 23 entstaubt wurde.
Weiterhin kann die Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat 5b zur Erzeugung von Heißgasen umfassen, welches indirekt über den Wärmetauscher 5 a oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten und oxidierenden Kühlmedium oder mit einem aus der Umgebung zugeführten oxidierenden Kühlmedium beaufschlagt werden kann. Die erzeugten Heißgase werden beispielsweise als Verbrennungsluft einem vorgeschalteten Calcinator über die Mittel 14 und/oder als Verbrennungsluft dem Brenner 7 eines Drehrohrofens 6 über die Mittel 15 zugeführt.
Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, die gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung zu nutzen. Das im Wärmetauscher 5a thermisch behandelte nicht oxidierende Kühlmedium wird anschließend einem Aggregat 16 zur Entstaubung oder Abscheidung von Feststoffen 17 zugeführt. Das im Wärmetauscher 5 a abgekühlte und im Aggregat 16 entstaubte nicht oxidierende Kühlmedium 19 kann dann wenigstens teilweise über eine Leitung 24 zu den Mitteln 3 rezirkuliert und dem Boden 2 zur Kühlung des Schüttgutes zugeführt werden.
Weiterhin können oberhalb des Schüttguts 1 zusätzliche Mittel 18 zum Aufbringen eines nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums auf das Schüttgut vorgesehen werden. Als flüssiges, nicht oxidierendes Kühlmittel, welches über die Mittel 18 auf das Schüttgut 1 aufgebracht wird, kommt insbesondere Wasser in Betracht. Dieses flüssige Kühlmedium wird dabei verdampfen und kann dann im gasförmigen Zustand zusammen mit dem durch das Schüttgut strömenden nicht oxidierenden Kühlmedium 19 über die Mittel 4, falls alle Kammern mit nicht oxidierendem Kühlmittel beaufschlagt werden, abgeführt werden.
Die Vorrichtung kann außerdem in wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt 20a, 20b aufgeteilt sein, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel 22 zum Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel werden in Fig.1 durch eine gestrichelt dargestellte, oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand gebildet.
Jeder Kühlerabschnitt 20a, 20b weist Mittel zum Zuführen von ein oder zwei Kühlmedien sowie Mittel 4, 9 zum Abführen der erhitzten Kühlmedien auf. Die
Trennmittel ermöglichen somit ein separates Abführen der Kühlmedien, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn in den beiden Kühlerabschnitten mit unterschiedlichen Kühlmedien gearbeitet wird.
Durch das Vorsehen von Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden
Kühlmediums sowie Mitteln 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums besteht die Möglichkeit, ein oder mehrere Abschnitte des durchströmbaren Bodens 2 mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 und ein oder mehrere andere Abschnitte des Bodens mit einem oxidierenden Kühlmedium 11 zu beaufschlagen.
So kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die beiden ersten Abschnitte 8a und
8b, die dem ersten Kühlerbereich 20a zugeordnet sind, mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 und der hintere Abschnitt 8c, der dem zweiten Kühlerbereich 20b zugeordnet ist, mit einem oxidierenden Kühlmedium, beispielsweise Luft, beaufschlagt wird. Die Abluft des hinteren Abschnitts 8c kann dann durch die Mittel 9 abgeführt und durch das erhitzte, den Wärmetauscher 5 a durchströmende, nicht oxidierende Kühlmedium weiter erhitzt werden, bevor es dem Aggregat 5b zur Erzeugung von Heißgasen zugeführt wird. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, den gesamten Kühler nur mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium oder den gesamten Kühler mit einem oxidierenden Kühlmedium zu betreiben und so eine optimale Kühlung für das jeweilige Schüttgut 1 zu bewirken.
Hierbei werden die Mittel 12, 13 zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme sowie die an den Mitteln 4, 9 bzw. 14, 15 vorhandenen Stell- und Regulierorgane lediglich umgestellt.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die beiden Kühlerabschnitte 20a, 20b durch einen Brecher 21, insbesondere einen Walzenbrecher, voneinander getrennt sind. Auch bei dieser Variante ist eine klare Trennung der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten Kühlmedien möglich. Dies ist besonders bei Verwendung von unterschiedlichen Kühlmedien zweckmäßig. Im
Bereich des Brechers, insbesondere zwischen Brecher und zweitem Kühlerabschnitt kann außerdem eine Einrichtung zur Entnahme einer Probe vorgesehen werden. Dadurch erhält man ein repräsentatives Kornspektrum und kann möglichst schnell eine Analyse des Klinkers durchführen, um so ggf. frühzeitig in den Herstellungsprozess eingreifen zu können. Bei der Kühlung von Zementklinker, aber auch bei anderen Schüttgütern, ist es vorteilhaft, wenn die Prozessführung, die Konstruktion des Kühlers und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunktes des Kühlmediums an irgendeiner Stelle des Kühlers verhindert wird. Dies kann insbesondere durch Mittel zum Beheizen realisiert werden, die ein
Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern. Dabei sind insbesondere die Bereiche von Relevanz, die mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 in Kontakt kommen.
Der oben beschriebene Kühler sowie das Verfahren zum Kühlen von Schüttgut zeichnet sich aufgrund der Nutzung der im abgeführten Kühlmedium enthaltenen thermischen Energie und der Rezirkulation des nicht oxidierenden Kühlmediums durch eine besonders Energie und Kühlmittel sparende Betriebsweise aus.
Durch das Vorsehen von Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden
Kühlmediums und Mitteln 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums lässt sich der Kühler äußerst vielfältig einsetzen, wobei die unterschiedlichsten Schüttgüter mit ein und derselben Vorrichtung in optimaler Weise gekühlt werden können.
Im Folgenden wird ein Verfahrensbeispiel näher beschrieben:
In der Vorrichtung soll zunächst ein Schüttgut (1) gekühlt werden, das in einem bestimmten Temperaturbereich nicht oxidierend gekühlt werden muss und in einem anderen Temperaturbereich oxidierend gekühlt werden darf. Hierbei kann es sich beispielsweise um Weißzementklinker handeln, der bei Temperaturen größer 6000C nicht oxidierend gekühlt wird und im Temperaturbereich darunter oxidierend gekühlt werden kann, da sich dessen Farbeigenschaften nicht mehr verändern.
Falls Trennmittel 22, wie in Fig.l dargestellt, vorgesehen sind, werden die
Abschnitte 8a und 8b mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium 19, beispielsweise Wasserdampf, über die Mittel 3 und der Abschnitt 8c mit einem oxidierenden Kühlmedium 11, beispielsweise Luft, über die Mittel 10 beaufschlagt.
Sind zwei unterschiedliche Kühlabschnitte (20a und 20b) vorgesehen, die durch einen Brecher, wie in Fig. 2 dargestellt, getrennt sind, erfolgt die Kühlung von
Weißzementklinker im ersten Kühlabschnitt 20a ausschließlich mit einem nicht oxidierenden Kühlmittel 19 und die Kühlung im zweiten Kühlabschnitt 20b mit einem oxidierenden Kühlmedium 11.
In beiden Fällen wird der Wasserdampf als nicht oxidierendes Kühlmedium aus dem
Klinkerkühler über die Mittel 4 abgezogen und dem Wärmetauscher 5 a zugeführt. Der Dampf wird hierbei nicht dem Drehrohrofen 6 zugeführt. Dem Wärmetauscher wird entweder vorgewärmte, und mittels eines Entstaubungszyklons 23 entstaubte Kühlluft aus dem hinteren Kühlabschnitt 20b oder Umgebungsluft zugeführt. Im Wärmetauscher wird der Dampf abgekühlt und die zugeführte Luft erwärmt. Der
Dampf verlässt den Wärmetauscher und wird in einer nachgeschalteten Aggregat zur Entstaubung und Abscheidung von Feststoffen entstaubt. Anschließend wird er über die Leitung 24 und die Mittel 3 dem Kühlabschnitt 20a wieder von unten zugeführt und damit rezirkuliert.
Die aus dem Wärmetauscher austretende Luft wird einem Heißgaserzeuger 5b zugeführt, dort erwärmt und anschließend als Verbrennungsluft teilweise dem Drehrohrofen und/oder teilweise dem Calcinator zugeführt.
Der Dampf wird so konditioniert, dass er mit einer Temperatur von mehr als 1000C in den Kühlerbereich eintritt. Im Idealfall werden die Dampfverluste so klein gehalten, dass kein zusätzliches Kühlmedium über die Mittel 18 zugeführt werden muss.
Wird im selben Kühler ein Schüttgut gekühlt, bei dem oxidierende Bedingungen erwünscht sind, beispielsweise Grauzementklinker, werden die Kühlbereiche 20a und 20b mit einem oxidierenden Kühlmedium, beispielsweise Luft, beaufschlagt. Das erhitzte oxidierende Kühlmedium aus dem ersten Kühlerabschnitt 20a wird als Verbrennungsluft teilweise direkt dem Drehrohrofen über den Ofenschacht und/oder als Verbrennungsluft (Tertiärluft) über die Mittel 14 dem Calcinator zugeführt.
Hierbei werden die in den Mitteln 4, 9 zum Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums vorhandenen Stell- und Regelorgane so geschaltet, dass weder der Wärmetauscher noch der Heißgaserzeuger vom oxidierenden Kühlmedium aus dem Kühler durchströmt werden. Die Abluft aus dem zweiten Kühlabschnitt 20b durchströmt den Entstaubungszyklon 23, wird anschließend über das Filter 16 geführt und von dort aus der Umgebung zugeführt. Eine abwechselnde Kühlung von Weiß- und Grauzement, auf ein und demselben Kühlaggregat ist somit möglich.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern (1), deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen mit: a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2), auf dem das
Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, b. Mitteln (3) zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums (19), beispielsweise Wasserdampf, c. Mitteln (4) zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums (19), d. einer Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums , e. Mitteln (24) zum Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums (19) zu den Mitteln (3) zum Zuführen des nicht oxidierenden Kühlmediums (19), f. Mitteln (10) zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums (11), beispielsweise Luft, g. Mitteln (9) zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, h. sowie mit mehreren Kühlerabschnitten und zugeordneten Mitteln (12, 13) zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, um in allen oder einzelnen Kühlerabschnitten (20a, 20b) wahlweise entweder nicht oxidierende Kühlbedingungen oder oxidierende Kühlbedingungen einzustellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Mittel
(18) zum Aufbringen eines das Schüttgut (1) nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher (5 a) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat (5b) zur Erzeugung von
Heißgasen umfasst, welches indirekt über einen Wärmetauscher (5 a) oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten Kühlmedium beaufschlagt wird.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (20a, 20b) aufweist, wobei zwischen den beiden Kühlerabschnitten Mittel zum Trennen (22) der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (20a, 20b) aufweist, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten ein Aggregat zur Zerkleinerung oder zur Vergleichmäßigung der Korngrößenverteilung des Schüttguts, beispielsweise ein Brecher (21) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel, insbesondere zum Beheizen, vorgesehen sind, die ein Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern.
8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern (1), deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen, gekennzeichnet durch a. Bereitstellen einer Vorrichtung mit i. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2), auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, ii. Mitteln (3) zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden
Kühlmediums (19), beispielsweise Wasserdampf, iii. Mitteln (4) zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden
Kühlmediums, iv. Mitteln (10) zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden
Kühlmediums (11), beispielsweise Luft, v. Mitteln (9) zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums,
b. Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums (11), insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand,
c. Auswahl des oxidierenden Kühlmediums bei oxidierend zu kühlendem Schüttgut und Auswahl beider Kühlmedien oder nur des nicht oxidierenden Kühlmediums bei nicht oxidierend zu kühlendem Schüttgut,
d. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem ausgewählten Kühlmedium,
e. Separates Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes (1), insbesondere Weißzementklinker, zusätzlich ein flüssiges, nicht oxidierendes Kühlmittel, insbesondere Wasser, dem heißen Schüttgut mindestens im vorderen Bereich (20a) des Kühlers zugeführt wird, das nicht oxidierende, zunächst flüssige Kühlmedium anschließend verdampft und in die Gasphase übergeht und danach thermisch behandelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit derartigem Druck zugeführt wird, dass es zu einer Durchmischung des Schüttguts kommt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessführung, die Konstruktion und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunkts des Kühlmediums in der Vorrichtung verhindert wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines oxidierend zu kühlenden Schüttguts das oxidierende Kühlmedium durch den durchströmbaren Boden in allen Bereichen (20a, 20b) des Kühlers zugeführt wird, um dort eine oxidierende Atmosphäre einzustellen und das Schüttgut (1) gleichzeitig auf die gewünschte Endtemperatur zu kühlen und ferner wenigstens ein Teil des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums als Verbrennungsluft genutzt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, das aus einem zweiten, mit einem oxidierenden Kühlmittel betriebenen Kühlerabschnitt (20b) abgeführte Kühlmedium dem nicht oxidierenden, abgeführten Kühlmedium aus einem ersten Kühlerabschnitt (20a) in einer Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung, beispielsweise einem Wärmetauscher (5a), Energie entzieht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, das aus der Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung austretende oxidierende Kühlmedium als Verbrennungsluft genutzt wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der thermischen Behandlung des erhitzten Kühlmediums gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung genutzt wird.
16. Verfahren zum Kühlen von Schüttgut (1), welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2) eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellen eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand, b. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium, c. Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. Thermisches Behandeln des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden
Kühlmediums (19) und f. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem rezirkulierten Kühlmedium (19).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein oxidierendes Kühlmedium (11), insbesondere Luft, bereitgestellt wird, mit dem das Schüttgut in einem hinteren Kühlerabschnitt (20b) beaufschlagt wird, um dort eine oxidierende Atmosphäre einzustellen und das Schüttgut auf die gewünschte Endtemperatur zu kühlen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttguts gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 verfahren wird.
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