DE102011055658B3

DE102011055658B3 - Klinkerkühler und Verfahren zum Kühlen von Klinker

Info

Publication number: DE102011055658B3
Application number: DE201110055658
Authority: DE
Inventors: Karl Von Wedel
Original assignee: Alite GmbH
Current assignee: Alite GmbH
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-11-24

Abstract

Ein Klinkerkühler 10 zum Kühlen und Fördern eines Klinkerbetts 52, 53 mit zumindest einer ersten Stufe 20 zum Kühlen von Klinker mit einem ersten Kühlmedium und mit einer zweiten Stufe 30 und zum Kühlen von Klinker mit einem zweiten Kühlmedium 31 erlaubt eine gute Trennung der Kühlmedien 21, 31, wenn zwischen der ersten Stufe 20 und der zweiten Stufe 30 ein Bunker 40 angeordnet ist in der ein Klinkerreservoir 54 vorgehalten wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Klinkerkühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Klinkerkühler mit einer ersten Kühlerstufe und einer zweiten Kühlerstufe, wobei der Klinker von der ersten Kühlerstufe in Richtung der zweiten Kühlerstufe gefördert und dabei mit einem ersten Kühlmedium gekühlt wird. In der zweiten Kühlerstufe wird der Klinker mit einem zweiten Kühlmedium gekühlt.
Stand der Technik
Die Herstellung von Zementklinker, der auch als Klinker bezeichnet wird, erfolgt meist in einem Drehofen. Am heißen Ende des Drehofens wird der Klinker auf einen Kühlrost eines Klinkerkühlers – kurz Kühler – ausgetragen. Der auf dem Kühlrost liegende Klinker wird durch ein gasförmiges Kühlmedium, meist Luft gekühlt, welches zumindest im ofennahen Bereich des Kühlers entsprechend stark erwärmt wird. Diese stark erwärmte Luft hat eine Temperatur von 750–1300°C und wird üblicherweise dem Ofen als Sekundärluft und/oder durch eine sogenannte Tertiärluftleitung einem Kalzinator zugeführt. Am Ofeneinlass bzw. am Kalzinator tritt das stark erwärmte Kühlmedium aus und die darin enthaltene Wärme wird als Prozesswärme, z. B. zur Rohmehlvorwärmung oder für einen Dampfkessel genutzt.
DE 24 04 086 B2 zeigt einen dreistufigen Klinkerkühler mit einem ersten einem zweiten und einem dritten Wärmetauscher. Der erste Wärmetauscher ist ein Gaswärmetauscher, der zweite Wärmetauscher ein Flüssigkeitswärmetauscher und der dritte Wärmetauscher ein Gaswärmetauscher. Der Klinker wird von einem Drehrohrofen auf dem ersten Wärmetauscher abgelegt, dann an einen Mittenbrecher übergeben, an dessen Auslass der Flüssigkeitswärmetauscher angeordnet ist. Der feuchte Klinker wird dem Flüssigkeitswärmetauscher entnommen und auf dem dritten Wärmetauscher abgelegt, wo der Klinker weiter gekühlt und wieder getrocknet wird. Der dritte Wärmetauscher ist unterhalb des ersten Wärmetauschers angeordnet so dass der Raum zwischen dem dritten und dem ersten Wärmetauscher als Windkammer für den ersten Wärmetauscher dient. Dadurch vermischen sich die beiden Kühlmedien Luft und Wasser. Zudem tritt durch den Auslass des Flüssigkeitswärmetauschers Kühlluft in diesen ein und wird gemeinsam mit im Flüssigkeitswärmetauscher entstehenden Wasserdampf abgezogen.
DE 43 34 901 C2 offenbart ebenfalls einen Rostkühler. Der Rostkühler hat eine erste Stufe, auf die Zementklinker als Klinkerbett abgelegt wird. Das Klinkerbett wird wie üblich in der Kühlerstufe durch Kühlluft gekühlt und von einem Drehrohrofen wegtransportiert. Am Ende der ersten Kühlerstufe wird das Klinkerbett auf einen Einlass eines Zwischenbrechers gefördert. Der Zwischenbrecher zerkleinert den Zementklinker und legt ihn auf einen zweiten Kühlrost ab. Der Rostkühler hat einen Abzug, der zumindest in etwa oberhalb des Zwischenbrechers angeordnet ist und daher Kühlluft aus der ersten und der zweiten Kühlstufe abzieht.
Den ofennahen Bereich des Kühlers bezeichnet man auch als erste Kühlstufe, oder kurz als erste Stufe. An die erste Stufe schließt sich eine zweite Kühlstufe, oder kurz zweite Stufe, an, in der der Klinker weiter durch ein zweites Kühlmedium, meist ebenfalls Luft, gekühlt wird. In dieser zweiten Stufe ist der Klinker schon deutlich abgekühlt und das Kühlmedium wird folglich weniger stark erwärmt. Auch die in diesem Kühlmedium enthaltene Wärme wird üblicherweise als Prozesswärme, z. B. zum Trocknen von Rohmehl verwendet. Anschließend wird das Kühlmedium in der Regel entstaubt und meist über einen Kamin oder dgl. abgegeben.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass die Kühlmedien in der Regel über dem Klinkerbett durch gegeneinander wirkende Ventilatoren abgezogen und so getrennt werden. Zwar gibt es einen sogenannten neutralen Punkt, bei dem der Druckgradient über dem Kühlerbett verschwindet, jedoch ist diese Trennung unscharf, weil der Druckgradient über dem Klinkerbett sehr gering ist. Deshalb findet eine unkontrollierte Vermischung der beiden Kühlmedien statt. Diese Vermischung reduziert jedoch die maximal erreichbare Temperatur der Sekundärluft bzw. der Tertiärluft. Zur Verbesserung der Trennung der Kühlmedien wurden auf das Klinkerbett absenkbare Trennwände vorgeschlagen. Allerdings wird auch mit diesen keine zuverlässige Trennung der Kühlmittel erreicht, weil die Trennwände im Betrieb immer wieder geöffnet werden müssen, nicht dicht gegen die Kühlerseitenwände sind und weil sich die Kühlmittel auch in dem Klinkerbett mischen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Kühler bereitzustellen, bei dem sich unterschiedliche Kühlmedien getrennt einsetzen und entnehmen lassen. Die Unterschiede können dabei stofflich oder auch nur zustandsmäßig sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und durch ein Verfahren nach den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Klinkerkühler zum Kühlen und Fördern eines Klinkerbetts hat zumindest eine erste und eine zweite Kühlstufe. Jede der beiden Stufen hat einen Kühlrost als Auflage für das Klinkerbett. Durch wenigstens eine Öffnung in jedem der Kühlroste wird ein Kühlmedium in das Klinkerbett eingeblasen. Aus dem Klinkerbett austretendes Kühlmedium wird über einen Abzug abgeführt. Somit hat der Klinkerkühler eine erste Stufe, die einen ersten Kühlrost als erste Auflage für das Klinkerbett mit wenigstens einer Öffnung zum Einblasen eines ersten Kühlmediums in das Klinkerbett und wenigstens einen ersten Abzug zum Abführen des aus dem Klinkerbett austretenden ersten Kühlmediums aufweist. Das erste Kühlmedium kann z. B. Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch sein. Zudem hat der Klinkerkühler eine zweiten Stufe, die einen zweiten Kühlrost als zweite Auflage für das Klinkerbett mit wenigstens einer Öffnung zum Einblasen eines zweiten Kühlmediums in das Klinkerbett und wenigstens einen zweiten Abzug zum Abführen des aus dem Klinkerbett austretenden zweiten Kühlmediums aufweist. Das zweite Kühlmedium kann z. B. ebenfalls Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch sein. Zwischen den beiden Kühlrosten ist wenigstens ein Bunker für ein Klinkerreservoir angeordnet. Die erste Stufe fördert Klinker in den Bunker und die zweite Stufe wird aus dem Bunker gespeist. Der in dem Bunker zwischengespeicherte Klinker, also das Klinkerreservoir, wirkt dabei als Materialverschluss und verhindert zuverlässig eine Mischung der beiden Kühlmittel, und zwar sowohl oberhalb des Klinkerbetts als auch innerhalb des Klinkerbetts. Der Bunker dient somit als Trennung zwischen den beiden Kühlmedien und ist vorzugsweise bis zu einer gewissen Höhe mit Klinker gefüllt. Diese Höhe wird nachfolgend auch als Füllstand oder Füllhöhe bezeichnet. Bei einer Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Bunkers bildet sich zwar eine diese ausgleichende Strömung aus, jedoch findet in dem Klinkerreservoir ein starker Druckabfall statt, so dass praktisch kein Austausch der Kühlmedien durch den Bunker hindurch stattfindet. Das Klinkerreservoir wirkt somit als Materialverschluss einer Durchströmung des Bunkers durch die Kühlmedien und somit deren Vermischung entgegen. Die Erfindung ermöglicht somit erstmals eine scharfe Trennung der beiden Kühlmedien eines Klinkerkühlers. Dadurch lassen sich in den beiden Kühlerstufen unterschiedliche Kühlmedien getrennt voneinander einsetzen und entnehmen. Die Unterschiede können stofflich oder auch nur zustandsmäßig sein.
Diese scharfe Trennung erhöht die erreichbare Sekundär- bzw. Tertiärlufttemperatur. Diese scharfe Trennung ermöglicht aber zudem dass aus der zweiten Stufe über dem Klinkerbett abgezogene zweite Kühlmedium anschließend als erstes Kühlmedium in die erste Stufe einzuspeisen, ohne einen weiteren Ventilator zwischen dem zweiten Abzug und der ersten Stufe anzuordnen und somit die Temperatur des zweiten Kühlmittels über dem Klinkerbett weiter zu erhöhen. Bevorzugt fördert die zweite Stufe den Klinker dann in einen an ihrem Auslauf angeordneten zweiten Bunker, um die zweite Stufe sowohl einlasseitig als auch auslasseitig, bezogen auf den Klinker, abzudichten. Ebenso kann das erste Kühlmedium, nach dem es z. B. in einem Kalzinator einen Teil seiner Wärmeenergie abgegeben hat wieder in die erste Stufe als erstes Kühlmedium eingespeist werden, so dass das erste Kühlmittel in einem (offenen) Kreislauf geführt wird. Man kann deshalb für das erste Kühlmittel ein Gas wählen, dass anders als Luft Wärmestrahlung absorbiert, d. h. durch Wärmestrahlung zu Molekülschwingungen anregbar ist, beispielsweise Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid/Sauerstoff Gemisch. Durch ein solches Kühlmittel kann zumindest ein Teil der vom zunächst weißglühenden Klinker abgegebenen Strahlungsenergie in dem Kühlmittel gespeichert und anschließend als Prozesswärme wieder genutzt werden.
Bevorzugt hat der Bunker einen beispielsweise in Förderrichtung der ersten Stufe angeordneten Austragspalt, dessen Breite der Breite der zweiten Auflage zumindest bis auf 20% genau entspricht. Dadurch kann der Klinker vom Bunker unmittelbar auf die zweite Auflage abgelegt werden. Eine Einlaufverteilung oder dgl. kann entfallen. Bevorzugt ist die obere Begrenzung des Austragspaltes es in der Höhe durch ein Verstellorgan verstellbar, beispielsweise durch wenigstens eine schwenk- und/oder verschiebbare Klappe oder wenigstens einen Schieber. Dadurch kann die Betthöhe des Klinkerbetts in der zweiten Stufe unabhängig von der Betthöhe in der ersten Stufe eingestellt werden.
Wenn der Austragspalt auf der dem Ofen zugewandten Seite des Bunkers angeordnet ist, kann die notwendige Länge für den Kühler reduziert werden. Dabei sind mehrere Anordnungen möglich: Beispielsweise kann die zweite Auflage unter dem Bunker hindurchgeführt werden und/oder oder die zweite Auflage kann zumindest in etwa unterhalb der ersten Stufe angeordnet sein, so dass die zweite Stufe eine der Förderrichtung des Klinkers in der ersten Stufe entgegengesetzte Förderrichtung hat. In einer anderen Alternative kann der Austragspalt seitlich, bezogen auf die Förderrichtung der ersten Stufe, angeordnet sein, so dass die Förderrichtung der zweiten Stufe gegenüber der Förderrichtung der ersten Stufe abgewinkelt ist.
Bei einem zumindest in etwa horizontalen Austragspalt des Bunkers ist der Abstand zwischen den beiden den Spalt begrenzenden Kanten des Bunkers bevorzugt in etwa (± 25%) gleich dem Dreifachen des Durchmessers der größten Klinkerkörner. Dadurch kann eine Brückenbildung über dem Austragspalt einfach und zuverlässig vermieden werden.
Bevorzugt ist oberhalb des Bunkers mindestens ein Brecher zum Zerkleinern von Klinker angeordnet. Beispielsweise kann im Einlaufbereich des Bunkers ein Walzenbrecher mit beispielsweise zwei oder vier paarweise gegeneinander rotierenden Walzen angeordnet sein. Dadurch kann die in der zweiten Stufe zurückgewonnene Wärmemenge erhöht werden.
Besonders bevorzugt ist im Einlaufbereich des Bunkers, z. B. unterhalb des optionalen Brechers, wenigstens ein Mischorgan zum Mischen von feinkörnigem und grobkörnigem Klinker angeordnet, so dass der feinkörnige Klinker zwischen den grobkörnigen Klinker in dem Bunker abgelegt wird, um die Zwischenräume zwischen größeren Klinkerpartikeln durch feinkörnigen Klinker zumindest zum Teil zu verfüllen und damit abzudichten. Dadurch wird die Sperrwirkung des Klinkerreservoirs erhöht. Als Mischorgan kann zum Beispiel mindestens eine rotierende Walze vorgesehen sein. Beispielsweise kann im Einlaufbereich des Bunkers ein Walzenbrecher mit vier oder mehr paarweise gegeneinander rotierenden Walzen angeordnet, sein. Die Achsen der Walzen können beispielsweise zumindest in etwa (± 30°) parallel zueinander und/oder zu der Einlaufkante des Bunkers sein Dann bildet das ofenseitig erste Walzenpaar einen ersten Brechspalt und das in Förderrichtung nachgeordnete Walzenpaar einen zweiten Brechspalt. Bevorzugt ist zumindest unterhalb des ersten Brechspaltes wenigstens eine Schleuderwalze angeordnet, um durch den ersten Spalt fallenden Feinanteil des Klinkers, also feinkörnigen Klinker, in die Richtung des aus dem zweiten Spalt fallenden Klinkers zu schleudern. Dadurch kann der Feinanteil gleichmäßig zwischen die gröberen Klinkerpartikel eingelagert werden. Eine solche Schleuderwalze befördert auch gröberen Klinker, der durch den ersten Spalt in den Bunker fällt, in die Richtung des durch den zweiten Spalt fallenden Klinkers, so dass eine homogene Mischung der Klinkerpartikel erreicht wird.
Bevorzugt hat der Klinkerkühler mindestens ein Regelorgan zur Veränderung der Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmedium. Das ermöglicht es den Druck des ersten Kühlmediums am Einlass des Bunkers etwas größer als den Druck des zweiten Kühlmediums am Auslass des Bunkers einzustellen. Dadurch wird sichergestellt, dass das zweite Kühlmedium nicht in die erste Stufe gelangen kann.
Bevorzugt hat der Klinkerkühler Mittel zur Überwachung des Volumenstromes des in das Klinkerbett eingeblasenen ersten Kühlmediums sowie Mittel zur Überwachung des durch den ersten Abzug abgezogenen Volumenstromes. Wenn diese Volumenströme gleich groß sind, oder der abgezogene Volumenstrom etwas kleiner als der eingeblasene Volumenstrom ist, dann ist sichergestellt, dass das erste Kühlmedium nicht durch das zweite Kühlmedium verunreinigt und somit abgekühlt wird. Die Überwachung ermöglicht es die Volumenströme entsprechend zu regeln. Alternativ oder zusätzlich können auch Mittel zur Überwachung des Volumenstromes des in das Klinkerbett eingeblasenen zweiten Kühlmediums sowie Mittel zur Überwachung des durch den zweiten Abzug abgezogenen Volumenstromes vorgesehen sein. Dann wäre durch ein Regelorgan vorzugsweise sicherzustellen, dass der Volumenstrom des in das Klinkerbett eingeblasenen zweiten Kühlmediums kleiner oder gleich dem durch den zweiten Abzug abgezogenen Volumenstrom ist.
Bevorzugt haben die erste und zweite Stufe separate Antriebe zum Förden des auf der ersten bzw. zweiten Auflage abgelegten Klinkerbetts vom Ofen in Richtung eines Kühlerauslaufs. Die erste Stufe hat folglich bevorzugt einen ersten Antrieb und die zweite Stufe einen zweiten Antrieb. Diese Trennung der Antriebe erlaubt es die geförderte Klinkermenge pro Zeiteinheit in den beiden Stufen unabhängig voneinander zu regeln und dadurch beispielsweise den Füllstand des Klinkers in dem Bunker zwischen zwei Sollwerten zu halten. Steigt der Istwert des Füllstands über den oberen Sollwert ist kann beispielsweise der zweite Antrieb beschleunigt werden. Somit hat der Klinkerkühler bevorzugt ein Regelorgan zur Regelung der Fördergeschwindigkeit des Klinkers in der ersten und/oder zweiten Stufe, welches die Fördergeschwindigkeit des Klinkers in der ersten und/oder der zweiten Stufe derart regelt, dass der Füllstand des Bunkers einen gegebenen Wert nicht unterschreitet. Die Messung des Istwertes kann z. B. durch rotierende oder kapazitive Füllstandsonden, ein Abstandsradar, eine Wägung des Bunkers oder eine Messung des Druckabfalls in dem Bunker erfolgen.
Bevorzugt verjüngt oder erweitert sich die Querschnittsfläche des Bunkers in Richtung der zweiten Stufe. Wenn sich der Querschnitt erweitert, ist die Bildung von Brücken, die ein Nachrutschen von Klinker behindern können weitgehend ausgeschlossen. Verjüngt sich der Querschnitt, dann wächst beim Anfahren des Klinkerkühlers die wirksame Länge des Reservoirs, also der Füllstand, schneller und eine Vermischung der beiden Kühlmedien wird besonders schnell unterbunden. Zudem findet, wenn das zweite Kühlmedium in den Bunker einströmt ein Druckabfall statt, der das Einströmen verlangsamt. Ein weiterer Vorteil eines sich nach unten verjüngenden Bunkers ist, dass der Platzbedarf für den Klinkerkühler sinkt.
Bevorzugt ist das untere hintere Ende des Auslaufs des Bunkers über der Auflage der zweiten Stufe angeordnet und vorzugsweise L-förmig abgewinkelt, wobei der freie Schenkel in Richtung des Kühlerauslaufs weist. Dadurch können der Bunker und die zweite Stufe mechanisch entkoppelt werden, ohne dass zu befürchten wäre, dass sich Klinker zwischen der Wandung des Bunkers und der zweiten Stufe verkeilt.
Die zweite Stufe kann unterhalb der ersten Stufe angeordnet sein, dadurch kann das aus dem Klinkerbett austretende zweite Kühlmedium auf kurzem Weg als erstes Kühlmedium in die erste Stufe eingespeist werden. Beispielsweise kann das Klinkerbett in der zweiten Stufe entgegengesetzt zur Förderrichtung der ersten Stufe gefördert werden.
Vorzugsweise hat der Bunker auslaufseitig ein Verstellorgan zum Variieren der Querschnittsfläche des Auslaufs des Bunkers. Dadurch kann der auslassseitige freie Spalt des Bunkers minimiert und dadurch die Betthöhe auf der zweiten Kühlstufe eingestellt werden. Das Verstellorgan ermöglicht somit eine Betthöhenverstellung und kann als solche bezeichnet werden.
Bevorzugt ist zwischen den beiden Stufen und in Reihe mit dem Bunker wenigstens ein Brecher angeordnet, beispielsweise ein Walzenbrecher. Dadurch kann die dem Klinker zu entziehende Wärmemenge erhöht werden, weil insbesondere größere Klinkerbrocken meist eine im Vergleich zu ihrer Oberflächentemperatur deutlich erhöhte Kerntemperatur aufweisen. Der Brecher sollte über eigene Kühlmittel verfügen um seine Standfestigkeit zu erhöhen, wobei die dadurch dem Brecher und somit dem Klinker entzogene Wärme vorzugsweise als Prozesswärme weiter genutzt wird. Insbesondere bei einem sich in Auslassrichtung verjüngenden Bunker ist der Brecher bevorzugt vor dem Bunker angeordnet, so dass die erste Stufe den Klinker an den Brecher übergibt und der Klinker dann vom Brecher in den Bunker fällt, welche den gebrochenen Klinker dann auf der zweiten Auflage ablegt. Dadurch ist die maximale Korngröße des Klinkers in dem Bunker bekannt und es ist ausgeschlossen, dass große Klinkerbrocken den Bunker verstopfen oder beschädigen.
Bei dem Verfahren zum Kühlen von Klinker wird der Klinker zunächst durch Einblasen eines ersten Kühlmediums gekühlt. Dazu wird das erste Kühlmedium durch einen ersten Kühlrost, also durch wenigstens eine Öffnung in einer ersten Auflage für ein Klinkerbett in dieses eingeblasen. Das aus dem Klinkerbett austretende erste Kühlmedium wird durch einen ersten Abzug abgezogen. Dabei kommt es nicht darauf an, wo Verdichter zum Blasen und/oder Abziehen des ersten Kühlmediums angeordnet sind. Durch die beiden Begriffe wird nur ausgedrückt, dass in dem Klinkerbett ein Druckabfall des Kühlmediums erfolgt. Von der ersten Stufe wird Klinker bevorzugt kontinuierlich in den Einlauf eines Bunkers gefördert. In dem Bunker wird somit ein Klinkerreservoir vorgehalten, das als Materialverschluss zwischen der ersten Stufe und einer dem Bunker nachgeordneten zweiten Stufe wirkt. Vom Bunker wird der Klinker an eine zweite Stufe übergeben, z. B. auf eine zweite Auflage, also auf einen zweiten Kühlrost, abgelegt. In der zweiten Stufe wird der Klinker durch Einblasen eines zweiten Kühlmediums in das auf der zweiten Auflage abgelegte Klinkerbett weiter gekühlt. Das aus dem Klinkerbett austretende zweite Kühlmedium wird durch einen zweiten Abzug abgezogen. Bei dem beschriebenen Verfahren dient der Bunker, bzw. das darin vorgehaltene Klinkerreservoir als Trennung zwischen den beiden Kühlmedien. Wenn das Abziehen der Kühlmedien derart erfolgt, dass sich der Ort an dem der Druckgradient verschwindet, also der sogenannte neutrale Punkt, in oder vor dem Bunker befindet, wird sichergestellt, dass das zweite Kühlmedium das erste Kühlmedium nicht verunreinigt. Durch den hohen Druckabfall in dem Klinkerbett kann der neutrale Punkt sehr eng lokalisiert werden.
Bevorzugt wird mit einem vor dem Bunker angeordneten Brecher der Klinker gebrochen, um die im Klinkerkühler auf das zweite Kühlmedium übertragene Wärmemenge zu erhöhen
Bevorzugt wird der Feinanteil des Klinkers mit gröberen Klinkerpartikeln vermischt, z. B. durch eine unterhalb eines Brechers angeordnete Schleuderwalze.
Bevorzugt wird der Füllstand des Bunkers überwacht und beim Unterschreiten eines gegebenen Wertes, der einem minimalen Füllstand entspricht, wird beispielsweise die am Auslauf des Bunkers entnommene Menge pro Zeiteinheit reduziert. In reziproker Weise kann ein Rückstau in dem Bunker, also ein Übersteigen eines gegebenen maximalen Füllstandes aufgelöst werden.
Die Begriffe vor und hinter beziehen sich auf die Förderrichtung des Klinkers, der von einem unter dem Ofenauslass angeordneten Kühlereinlauf zu einem Kühlerauslauf gefördert und dabei gekühlt wird.
Durch die Erfindung lassen sich beliebige Fluide oder Fluidgemische zur Kühlung von Klinker, also beliebige Kühlmittel, getrennt führen. Das erste und das zweite Kühlmittel können stofflich identisch oder verschieden sein. Die Erfindung wurde anhand eines zweistufigen Klinkerkühlers erläutert, natürlich kann die Erfindung auch in drei – oder mehrstufigen Klinkerkühlern realisiert werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
1 zeigt einen Klinkerkühler,
2 zeigt eine Variante des Klinkerkühlers
3 zeigt eine weitere Variante des Klinkerkühlers
4 zeigt eine weitere Variante des Klinkerkühlers
Der Klinkerkühler in 1 schließt sich an das Ende eines Drehrohrofens 5 zur Klinkerherstellung an und hat eine erste Stufe 20 und eine nachgeordnete Stufe 30. Zwischen den beiden Stufen 20, 30 ist ein Bunker 40 angeordnet. Die erste Stufe 20 hat eine erste Auflage 23 als ersten Kühlrost, auf den aus dem Ofen 5 austretender Klinker über eine nur angedeutete Einlaufverteilung als Klinkerbett 52 abgelegt wird. Zur Kühlung des Klinkers wird ein erstes Kühlmedium 21 durch Öffnungen (nicht dargestellt) in der Auflage 23 in das Klinkerbett 52 eingeblasen. Auf der Oberseite des Klinkerbetts 52 tritt das erste Kühlmedium 21 stark erwärmt wieder aus und wird durch einen ersten Abzug 22 sowie durch den Ofen 5 abgezogen. Der erste Abzug 22 kann beispielsweise einen Kalzinator mit dem stark erwärmten ersten Kühlmedium 21 speisen. Während das Klinkerbett 52 gekühlt wird, wird es durch einen Förderantrieb (nicht dargestellt) in Richtung des Bunkers transportiert. Dazu kann die erste Auflage beispielsweise als Kühlrost nach der DE 10 2007 019 530 oder der DE 101 18 440 ausgestaltet sein.
Die zweite Stufe 30 hat einen zweiten Kühlrost als zweite Auflage 33, durch die ein zweites Kühlmedium 31 in das auf der zweiten Auflage 33 abgelegte Klinkerbett 53 eingeblasen wird. Oberhalb des Klinkerbetts 53 wird das zweite Kühlmedium 31 durch einen zweiten Abzug 32 abgezogen. Auch die zweite Auflage 33 ist als Förderrost ausgebildet und fördert somit den Klinker vom Auslass des Bunkers 40 zum Kühlerauslauf 12, wo der Klinker z. B. durch einen Brecher (nicht dargestellt) weiter verarbeitet werden kann.
Zwischen der ersten Stufe 20 und der zweiten Stufe 30 ist ein Bunker 40 angeordnet. Der Bunker 40 hat einen sich bevorzugt über die gesamt Breite der ersten Stufe 20 erstreckenden Einlauf 41, in den die erste Stufe 20 den Klinker fördert. Somit fällt Klinker von der ersten Auflage 23 in den Bunker 40 und gleitet oder fällt darin hinunter, bis er auf einer zweiten Auflage 33 der zweiten Stufe 30 aufliegt. Dabei bildet sich in dem Bunker 40 ein Klinkerreservoir 54 mit einem Füllstand 42 aus. Der Füllstand 42 ist die Höhe, in der das Klinkerreservoir den Querschnitt des Bunkers 40 vollständig ausfüllt. Wenn zwischen der ersten Stufe 20 und der zweiten Stufe 30 eine Druckdifferenz herrscht, fällt diese Druckdifferenz in dem Klinkerreservoir 54 stark ab, d. h. wenn überhaupt mischen sich die beiden Kühlmedien 21, 31 nur minimal. Um zu verhindern, dass das zweite Kühlmedium 31 durch den ersten Abzug 22 oder den Ofen 5 abgezogen wird, ist der Druck des ersten Kühlmediums 21 oberhalb des Klinkerbetts 52 auf der ersten Auflage 23 bevorzugt größer gleich dem Druck des zweiten Kühlmediums 31 oberhalb des Klinkerbetts 53 auf der zweiten Auflage 33. Der Abschnitt der zweiten Auflage 33, auf dem das Klinkerreservoir 54 aufliegt ist mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet. In diesen Abschnitt 34 wird bevorzugt ein gegenüber der übrigen zweiten Auflage 33 reduzierter Volumenstrom pro Auflagefläche eingeblasen, um das Risiko dass das zweite Kühlmedium 31 in die erste Stufe 20 gelangt, weiter zu reduzieren.
In diesem Beispiel ist der Bunker 40 schachtartig, d. h. der Einlauf 41 und Auslass haben zumindest in etwa den gleichen Querschnitt und liegen übereinander. Der Bunker 40 hat einen in Förderrichtung angeordneten Austragspalt, dessen freie Höhe durch eine hier als Schieber angedeutete Betthöhenverstellung 43 einstellbar bar ist, um die Höhe des Klinkerbetts 53 auf der zweiten Auflage 33 einzustellen. Soll die Höhe des Klinkerbetts 53 vergrößert werden, kann dazu der Abstand zwischen der zweiten Auflage 33 und der Unterkante der Betthöhenverstellung 43 vergrößert werden. Beispielsweise kann die Betthöhenverstellung 43 nach oben bewegt werden, was durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Zum Reduzieren der Höhe des zweiten Klinkerbetts 53 wird die Betthöhenverstellung 43 in Richtung der zweiten Auflage 33 bewegt. Die Betthöhenverstellung 43 kann (anders als dargestellt) auch bei den in den 2 bis 4 gezeigten Varianten realisiert werden.
Der Füllstand 42 des Klinkerreservoirs 54 wird durch wenigstens einen nicht dargestellten Sensor überwacht. Steigt der Istwert des Füllstands 42 über einen maximalen Sollwert oder sinkt er unter einen minimalen Sollwert, dann wird durch eine entsprechende Regelung der Antriebe zum Fördern des Klinkerbetts 52, 53 auf der ersten Auflage 23 und/oder der zweiten Auflage 33 die Differenz der durch Vektoren 25, 35 angedeuteten jeweiligen Fördergeschwindigkeiten angepasst. Beispielsweise kann die zweite Fördergeschwindigkeit 35 reduziert werden, wenn der Füllstand 42 unter einen minimalen Sollwert sinkt und umgekehrt.
Der Klinkerkühler 10 in 2 entspricht im Wesentlichen dem Klinkerkühler 10 in 1. Er unterscheidet sich dadurch, dass der Bunker über seine Breite eingezogen ist, d. h. sich im angedeuteten Längsschnitt des Kühlers 1 nach unten verjüngt. Beispielsweise kann der Auslauf des Bunkers auf eine Breite verjüngt sein, die zumindest in etwa (± 25%) dem Dreifachen der maximalen Klinkerkorndurchmesser entspricht. Beträgt der maximale Durchmesser der Klinkerkörner beispielsweise 60 mm, dann ist der Abstand der Kanten des Auslassspalts des Bunkers, also die Breite des Austragschlitzes bevorzugt zumindest in etwa 180 mm (± 25%). Das hintere Ende des Auslaufs des Bunkers 40 kann über der zweiten Auflage 33 der zweiten Stufe 30 angeordnet sein. Vorzugsweise ist es L-förmig abgewinkelt, wobei der freie Schenkel in Richtung des Kühlerauslaufs weist. Dadurch können der Bunker 40 und die zweite Stufe 20 mechanisch entkoppelt werden, ohne dass zu befürchten wäre, dass sich Klinker zwischen der Wandung des Bunkers und der zweiten Stufe verkeilt. Dieses Detail der L-förmigen Abwinklung ist in den anderen Figuren zwar nicht gezeigt, kann aber ebenso bei den dort gezeigten Ausführungsformen realisiert werden. Im gezeigten Beispiel entleert die erste Stufe 20 ungehindert in einen Brecher 60, und dieser ungehindert in den Bunker 40. Der Füllstand des Bunkers 40 wird über die zweite Fördergeschwindigkeit 35, also die der zweiten Stufe 30 geregelt. Dazu wird der Füllstand 43 überwacht und in Abhängigkeit vom Füllstand 43 und/oder dessen Veränderung wird die zweite Fördergeschwindigkeit 35 geregelt. Sinkt der Füllstand 43 unter einen Sollwert wird die zweite Fördergeschwindigkeit 35 reduziert, steigt der Füllstand 43 über einen anderen Sollwert, wird die zweite Fördergeschwindigkeit 35 erhöht.
Weil der Bunker 40 trichterförmig verjüngt ist, ist der nicht oder nur gering durch das Kühlmedium „belüftete” Bereich 34 entsprechend klein. Zudem wird die „Sperrwirkung” des Klinkerreservoirs erhöht. Die Gesamtlänge des Kühlers 1 kann gegenüber den anderen Beispielen entsprechend reduziert werden.
Im Einlaufbereich des Bunkers 40 ist ein Walzenbrecher 40 mit hier beispielhaft vier zumindest in etwa (± 30°) parallel zueinander angeordneten Walzen, die paarweise gegenläufig angetrieben sind. Die Achsen der Walzen sind zumindest in etwa (± 30°) parallel zur Einlaufkante des Bunkers ausgerichtet, so dass ein Großteil des Feinanteils des Klinkers durch den einlaufkantenseitig ersten Spalt zwischen den Walzen 60 in den Bunker fällt. Deshalb ist unterhalb des ersten Spalts ein Mischorgan angeordnet, das beispielhaft als Schleuderwalze 61 dargestellt ist. Das Mischorgan 61 befördert durch den ersten Spalt gefallenen Klinker in Richtung des durch den zweiten Spalt gefallenen Klinkers. Dadurch wird der Feinanteil des Klinkers vergleichsweise homogen zwischen den größeren Klinkerpartikeln eingelagert und die Sperrwirkung des Klinkerreservoirs 54 erhöht. Im Übrigen lässt sich die Beschreibung zur 1 auch auf die 2 lesen.
Der Klinkerkühler 10 in 3 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Klinkerkühler in 1. Abweichend vom Beispiel gemäß 1 hat der Bunker 40 die Form eines schrägen Schachtes. Am Einlauf 41 des Bunkers 40 kann ein Verstellorgan 46 angeordnet sein, das es erlaubt den Einlaufspalt zu vergrößern oder zu verkleinern und somit den freien Querschnitt des Einlaufs der Größe der Klinkerpartikel und/oder der Fördergeschwindigkeit des Klinkerbetts 52 anzupassen. Hier ist das Verstellorgan vereinfacht als schwenkbare Abdeckung dargestellt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Verstellorgan eine verschiebbare Platte, die bevorzugt in Förderrichtung ansteigend angeordnet ist. Solch ein Verstellorgan kann auch bei den Bunkern nach den 1, 2 oder 4 vorgesehen sein.
Der Klinkerkühler in 4 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau den Klinkerkühlern in den 1 bis 3. Anders als in den 1 und 3 ist oberhalb des Bunkers 40 ein Walzenbrecher 60 zum Zerkleinern von Klinker angeordnet. Der Walzenbrecher 60 ist hier lediglich durch zwei Walzen 61 angedeutet. Anders als dargestellt können auch mehr als zwei Walzen vorgesehen sein. Die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen 61 ist bevorzugt stufenlos regelbar, so dass der Füllstand 42 durch eine Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Walzen 61 verändert werden kann. Anders als dargestellt können auch die Bunker in den 1 und/oder 3 einen Brecher 60, wie beispielsweise in den 2 und 4 gezeigt, aufweisen. Ein Mischorgan, das in 2 als Schleuderwalze 61 dargestellt ist, kann ebenso bei den in den 1, 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

5: Ofen
6: Flamme
10: Klinkerkühler
12: Kühlerauslauf
20: erste Stufe
21: erstes Kühlmedium
22: erster Abzug
23: Auflage/Kühlrost
25: erste Fördergeschwindigkeit
30: zweite Stufe
31: zweites Kühlmedium
32: zweiter Abzug
33: zweite Auflage/Kühlrost
34: Abschnitt der zweiten Auflage
35: zweite Fördergeschwindigkeit
40: Bunker
41: Einlauf
42: Füllstand
43: Betthöhenverstellung
46: Verstellorgan
52: Klinkerbett
53: Klinkerbett
54: Klinkerreservoir
60: Brecher
61: Walze
62: Mischorgan/Schleuderwalze

Claims

Klinkerkühler (10) zum Kühlen und Fördern eines Klinkerbetts (52) und eines Klinkerbetts (53), mit zumindest – einer ersten Stufe (20), die eine erste Auflage (23) für das Klinkerbett (52) mit wenigstens einer Öffnung zum Einblasen eines ersten Kühlmediums (21) in das Klinkerbett (52) und wenigstens einen ersten Abzug (22) zum Abführen des aus dem Klinkerbett (52) austretenden ersten Kühlmediums (21) aufweist, – einer zweiten Stufe (30), die eine zweite Auflage (33) für das Klinkerbett (53) mit wenigstens einer Öffnung zum Einblasen eines zweiten Kühlmediums (31) in das Klinkerbett (53) und wenigstens einen zweiten Abzug (32) zum Abführen des aus dem Klinkerbett (53) austretenden zweiten Kühlmediums (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Auflage (23) und der zweiten Auflage (33) ein Bunker (40) für ein Klinkerreservoir (54) als Materialverschluß angeordnet ist, um einer Vermischung der beiden Kühlmedien entgegen zu wirken.
Klinkerkühler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Klinkerkühler (10) mindestens ein Regelorgan zur Veränderung einer Druckdifferenz zwischen der ersten Stufe (20) und der zweiten Stufe (30) aufweist.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Klinkerkühler (10) Mittel zur Überwachung des Volumenstromes des in das entsprechende Klinkerbett (52, 53) eingeblasenen ersten und/oder zweiten Kühlmediums (21, 31) sowie Mittel zur Überwachung des durch den ersten und/oder zweiten Abzug (22, 32) abgezogenen Volumenstromes aufweist.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (20) einen Antrieb zum Förden des auf der ersten Auflage (23) abgelegten Klinkerbetts (52) hat und dass die zweite Stufe (20, 30) einen separaten Antrieb zum Förden des auf der zweiten Auflage (33) abgelegten Klinkerbetts (53) hat.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bunker (40) eine sich einlaufseitig vergrößernde Querschnittsfläche hat.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bunker (40) eine Austragsöffnung mit einer Betthöhenverstellung (43) hat.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelorgan zur Regelung der Fördergeschwindigkeit des Klinkerbetts (53) in der zweiten Stufe (30) vorgesehen ist, welches die Fördergeschwindigkeit (35) des Klinkerbetts (53) in der zweiten Stufe (30) derart regelt, dass der Füllstand (42) des Bunkers (40) zwischen zwei Sollwerten geregelt wird.
Klinkerkühler (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Bunkers mindestens ein Brecher und/oder ein Mischorgan (61) zum Mischen von feinkörnigem und grobkörnigem Klinker angeordnet ist.
Klinkerkühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bunker (40) einen Austragspalt hat, dessen Breite der Breite der zweiten Auflage (33) zumindest auf ± 20% entspricht.
Verfahren zum Kühlen von Klinker aufweisend zumindest die Schritte: – Kühlen von Klinker durch Einblasen eines ersten Kühlmediums (21) in ein Klinkerbett (52) auf einer ersten Auflage (23) einer ersten Stufe (20) eines Klinkerkühlers (10) und Abziehen des ersten Kühlmediums (21) über einen ersten Abzug (22), – Übergeben von Klinker an eine zweite Stufe (30) des Klinkerkühlers (10), – Kühlen von Klinker durch Einblasen eines zweiten Kühlmediums (31) in ein Klinkerbett (53) auf einer zweiten Auflage (33) einer zweiten Stufe (30) eines Klinkerkühlers (10) und Abziehen des zweiten Kühlmediums (31) über einen zweiten Abzug (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Klinker von der ersten Auflage (23) in einen Bunker (40) gefördert wird, um dort ein Klinkerreservoir (54) als Materialverschluss vorzuhalten um einer Vermischung der beiden Kühlmedien entgegen zu wirken, wobei aus dem Klinkerreservoir der Klinker auf die zweite Auflage (33) abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehen der Kühlmedien (21, 31) derart erfolgt, dass der Ort an dem ein Druckgradient zwischen der ersten Stufe (20) und der zweiten Stufe (30) verschwindet in oder vor dem Bunker (40) ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Betthöhe des auf der zweiten Auflage (33) abgelegten Klinkers durch eine Betthöhenverstellung (43) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Klinker mit einem oberhalb des Bunkers (40) angeordneten Brecher (60) gebrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet dass der Füllstand (42) des Bunkers (40) überwacht wird und beim Unterschreiten und/oder Überschreiten gegebener Sollwerte die Fördergeschwindigkeit (35), mit der der Klinker auf der zweiten Auflage (33) in Richtung Kühlerauslauf gefördert wird, reduziert oder erhöht wird.