DE2307165A1

DE2307165A1 - Verfahren und vorrichtung zur direkten kuehlung von feinkoernigem bis grobkoernigem gut mittels kuehlluft

Info

Publication number: DE2307165A1
Application number: DE2307165A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Kayatz
Original assignee: Claudius Peters AG
Current assignee: Claudius Peters AG
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1974-09-05
Also published as: BR7401047D0; FR2217651B1; IT1007017B; US3892044A; DE2307165B2; FR2217651A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur direkten Kühlung von feinkörnigem bis grobkörnigem Gut mittels Kühlluft

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur direkten Kühlung von feinkörnigem bis grobkörnigem Gut mittels Kühlluft auf zwei übereinander angeordneten Kühlebenen.

Eine Reihe von Gesichtspunkten sind bei der Kühlung von feinkörnigem bis grobkörnigem Gut, beispielsweise von einem Brennprozeß kommendem Zementklinker, als besonders wesentlich zu beachten. Das für die Kühlung verwendete gasförmige Medium, sog. Kühlluft, soll durch seine Aufwärmung einen hohen Rekuperations· grad bewirken, damit es möglichst wirkungsvoll als Sekundärluft dem Brennprozeß zugeführt werden kann. Die Endkühlung des gebrannten Gutes sollte eine für die Weiterverwendung annehmbare Temperatur aufweisen.

409836/0025

Die Menge der Kühlluft muß wiederum so abgestimmt sein, daß sie in ihrer Gesamtheit als Sekundärluft Verwendung findet, damit keine Abluft, die auf jeden Fall zu entstauben wäre, anfällt. Ferner wird aus Platz- und Kostengründen eine möglichst kompakte Bauweise der Kühleinrichtung angestrebt. Dies gilt insbesondere bei den heute angestrebten großen Durchsatzleistungen.

Da direkte Kühler, d.h. Kühler, in denen das Gut von Kühlluft oder einem anderen Kühlgas als Kühlmedium durchströmt wird,, zumindest einen Teil der genannten Forderungen erfüllen, wurden sie in. den vergangenen Jahrzehnten in Form von Rostkühlern für die Kühlung von beispielsweise Zementklinker und ähnlichem grob- bis feinkörnigem Brenngut häufig verwendet. Bei diesen Kühlern wird das auf dem Rost liegende Bett des zu kühlenden Gutes in Form eines Festbettes von dem Kühlmedium im Kreuzstrom durchströmt . Rostkühler werden in der Bauart als Wanderrost, Vorschub- und Schwingrost gebaut.

Im Regelfall kann bei Rostkühlern nicht die gesamte für die Kühlung des Aufgäbegutes benötigte Kühlluft als Sekundärluft dem Brennprozeß, z.B. dem Drehrohrofen, zugeführt werden. Die überschüssige aufgewärmte Kühlluft muß, bevor sie ins Freie tritt, ausreichend vom Staub befreit werden. Der erforderliche Aufwand für die Entstaubung ist nicht, unerheblich.

Rostkühler für Zementklinker oder ähnliches gebranntes Gut haben ferner, besonders wenn sie mit großen Mengen Feingutes beaufschlagt werden, den Nachteil, daß durch

409836/0025 - 3 -

die von unten eingeführte Kühlluft Staubmengen in den Brennprozeß zurückgeführt werden, die den Anlaß zu unerwünschten Ansätzen im Ofen bilden. Außerdem wird durch den dichten Staubschleier die Beobachtung des Ofens, beispielsweise durch Fernsehapparaturen, erschwert o'der gar unmöglich gemacht. Dadurch wird zwangsläufig die Steuerung des Ofenbetriebes behindert. Ungleichmäßige Verteilung von Feingut, hervorgerufen durch nicht mittigen Of enabwurf auf den Rost des Kühlers verschlechtert die Kühlwirkung, da das Feingut den Durchtritt von Kühlluft erschwert. Die Kühlluft kann daher unkontrolliert durch Bereiche des Festbettes strömen, die weniger Feinkorn enthalten. Schließlich erhöht sich der Verschleiß der Rostplatten mit steigendem Feingutanteil.

Fluidisierkühler, bei denen Kühlluft in bestimmten Mengen von unten nach oben durch eine Schicht von feinkörnigen Stoffen geleitet wird, so daß sich die von dem Kühlmedium durchströmte Schicht in mancher Beziehung ähnlich wie eine Flüssigkeit verhält, sind grundsätzlich bekannt. Eine derartige fluidisierte Schicht wird im allgemeinen als Fließ- oder Wirbelschicht bezeichnet. Derartige Fließ- oder Wirbelschichtkühler lassen sich jedoch nur für feinkörniges Gut verwenden und scheiden daher zur Behandlung von beispielsweise Zementklinker aus, da dieser in einem Körnungsband von 50 bis 0 mm aus dem Brennprozeß kommt. Der Klinker kann darüber hinaus auch Kornanteile enthalten, die 50 mm übersteigen.

409836/0025

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlverfahren und eine Kühleinrichtung für von einem Brennprozeß, beispielsweise einem Drehrohrofen, kommendes Gut zu schaffen, bei dem die wärmetechnischen Vorteile des Kreuzstromverfahrens mit denen des Gegenstromverfahrens in vorteilhafter Weise kombiniert werden, so daß eine optimale Rekuperation und eine möglichst gute Endkühlung des zu kühlenden Guts gewährleistet wird. Bei diesem Verfahren soll die gesamte eingebrachte Kühlluft dem Brennprozeß als Sekundärluft zugeführt werden und somit keine zu entstaubende Abluft anfallen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß auf der oberen Ebene eine gleichzeitige Klassierung des Aufgabegutes nach Korngrößen und eine Kühlung des gröberen Gutes im Festbett stattfindet. Auf der unteren Kühlebene wird das auf der oberen Kühlebene ausklassierte feinere Gut im Fließbett gekühlt. Bei diesem Verfahren wird die gesamte Kühlluft einem dem Kühler vorgeschalteten Brennprozeß als Sekundärluft zugeführt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß beide Kühlebenen von gleicher oder unterschiedlicher Länge unabhängig voneinander in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet sind, daß die obere Kühlebene ein an, sich bekannter ebener oder geneigter, bewegbarer, in seiner Transportwirkung regulierbarer Rost mit Öffnungen zum Durchtritt von Kühlgut nach unten und Kühlluft nach oben ist, während die untere Kühlebene als feststehender, geneigter luftdurchlässiger Boden, sog. Wirbelboden, ausgebildet ist.

- 5 409836/0025

Auf der oberen Kühlebene, beispielsweise einem an sich bekannten Vibrationsrost, einem ebenfalls bekannten Vorschubrost oder einem Rollenrost, findet ein Kreuzstrom-Wärmetausch statt. Auf der unteren Kühlebene, einem feststehenden ¥irbelboden, erfolgt der Wärmeaustausch ebenfalls hauptsächlich in Form eines Kreuzstromes, wobei die Einflüsse des Gleich- und Gegenstromes vernachlässigbar klein sind. Zwischen beiden übereinanderliegenden Kühlebenen ergibt sich dadurch ein Gegenstrom-Wärmeaustausch, daß das Kühlmedium im Gegeristrom zum durch die Sieböffnungen der oberen Kühlebene tretenden feineren Gut fließt. Durch konstruktive Maßnahmen, nämlich die Übereinanderanordnung der beiden Kühlebenen, erfolgt der Wärmeaustausch im sog. Kreuzgegenstrom. Die Kombination dieser beiden Wärmeaustauschverfahren, nämlich Kreuzstrom und Gegenstrom, und die Kombination eines Rostkühlers für gröberes Gut mit einem Wirbelbettkühler für feineres Gut bewirkt, daß ein wesentlich verbesserter Wärmeaustausch mit dem Ergebnis hoher Sekundärlufttemperatur und annehmbarer Endkühlung des Gutes ermöglicht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die obere Kühlebene aus einem oder mehreren getrennt antreibbaren Rosten. Dabei hängt es von der geforderten Leistung der Kühlvorrichtung ab, ob die obere Kühlebene aus nur einem oder mehreren hintereinander geschalteten .Rosten aufgebaut ist. Es können für die einzelnen Roste sowohl gleiche Rost-Bauarten gewählt werden, jedoch kann es durchaus vorteilhaft sein, bei den einzelnen Abschnitten unterschiedliche Rost-Bauarten zu verwenden. Als vorteilhaft erweist e-s sich, beispielsweise bei einer Kühlvorrichtung, die hinsichtlich der oberen Kühlebene zwei Roste aufweist

409836/0025 - 6 -

den ersten Rost als Vibrationsrost und den zweiten Rost als Vorschubrost auszuführen. Da nämlich die Ausklassierung des feineren Kornes vorzugsweise bereits in der ersten Hälfte der oberen Kühlebene stattfinden soll, bietet sich hierfür besonders ein Vibrationsrost an. Der zweite Rost könnte dann beispielsweise ein mit Siebrostplatten versehener Vorschubrost sein.

Der oberen Kühlebene wird eine Zerkleinerungsvorrichtung nachgeschaltet. Vorteilhafterweise wird diese Einrichtung ein luftgekühlter Hammerbrecher sein.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann jedoch die Zerkleinerungsvorrichtung im Übergangsbereich vom ersten zum zweiten Rost angeordnet werden. &ann ist erfindungsgemäß der zweite Rost gegenüber dem ersten Rost in Stufenform abgesetzt. Grundsätzlich ist es bei in nur einer Kühlebene arbeitenden Kühlvorrichtungen,-insbesondere Wanderrost-und Vorschubrοstkühlerh bekannt, sowohl die Kühler stufenförmig anzuordnen als auch einen Brecher zwischen zwei Stufen der Kühlvorrichtung einzubauen. Bei der vorliegenden Erfindung ergibt sich durch die Stufenanordnung der oberen Kühlebene jedoch ein weiterer Vorteil. Konstruktionsbedxngt vergrößert sich der Höhenabstand zwischen der unteren Kühlebene und dem ersten Rost der oberen Kühlebene, so daß das auf dem ersten Rost der oberen Kühlebene ausklassierte Korn einen vergrößerten Fallweg bekommt, und insofern der Wärmeaustausch im Gegenstrom noch verbessert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Flächen der beiden Kühlebenen so aufeinander abgestimmt, daß mit einer vorgegebenen Kühlluftmenge auf der unteren Kühlebene die Bedingungen eines Fließbettes erfüllt werden. Diese Anpassung wird durch konstruktive Maßnahmen erreicht, nämlich in der Weise,

409836/0025

daß die Fläche eines Abschnittes der unteren Kühlebene jeweils kleiner ist als die Fläche des darüber angeordneten Abschnitts der oberen Kühlebene. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Anströmgeschwindigkeit der von unten nach oben strömenden Kühlluft sich zur oberen Kühlebene hin verringert und infolgedessen nicht der Klassierwirkuhg auf dem oberen Rost entgegenwirkt.

Es ist nicht erforderlich, daß die obere Kühlebene über ihre gesamte Länge eine einheitliche Breite aufweist. Die Breite kann der zu. erwartenden Rostbelegung mit Kühlgut angepaßt werden. Das bedeutet, daß die obere Kühlebene beispielsweise vom mittleren Bereich zum Ende zu, d.h. nachdem der Hauptklassierungsvorgang beendet ist, schmäler ausgeführt sein" kann.

Da in der Kühlvorrichtung mit unterschiedlichen Kühlluftdrücken gearbeitet wird, soll die Kühlvorrichtung vorschlagsgemäß so ausgeführt werden, daß der Raum zwischen den beiden Kühlebenen mindestens eine Unterteilung aufweist, die mit einem Druckausgleich zwischen den auf diese Weise gebildeten Kammern verhindernden Überströmeinrichtung versehen ist. Die Überströmeinrichtung zwischen zwei Kammern wird zweckmäßigerweise in Form eines höhenverstellbaren Schiebers oder einer beweglichen Klappe ausgeführt, die es gestattet, daß der Feststoff unter Verhinderung des Druckausgleichs von einer Kammer in die nächste Kammer gelangen kann. Am Ende der unteren Kühlebene kann ein verstellbares Wehr angeordnet sein, bevor der gekühlte Feststoff auf einer mit einer Schleuseinrichtung, beispielsweise einer Doppelpendelklappe, versehenen Schurre abfließt.

409836/0025

Auch der Kühlluftraum unterhalb der unteren Kühlebene weist mindestens eine Unterteilung auf, die den Druckausgleich verhindern soll.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Kühlvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Seitenansicht ,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-B der Figur 1 und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel

einer Kühlvorrichtung in schematischer Seitenansicht.

Nach Fig. 1 enthält die Kühlvorrichtung 1 eine obere Kühlebene 2, die im Ausführungsbeispiel als Vibrationsrost dargestellt ist, der der gleichzeitigen Klassierung und Kühlung des Aufgabeguts dient. Mit Abstand unterhalb dieses Vibrationsrostes ist eine untere Kühlebene 3 in Gestalt eines Wirbelbodens angeordnet. Der Vibrationsrost besitzt gemäß Fig. 1 einen einzigen Rostabschnitt, der über einen außenliegenden, nicht dargestellten Schwingantrieb bewegt wird. Je nach den Abmessungen der Kühlebene kann der Vibrationsrost auch aus mehreren Abschnitten bestehen, wobei jeder Rost-

40 9836/0025

abschnitt einen gesonderten Schwingantrieb erhält. Die einzelnen Roste können mit Hilfe ihrer Schwingantriebe mit unterschiedlicher Transportwirkung gefahren werden, d. h. es gelingt damit die Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse, wie Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Schichtstärke an Kühlgut auf dem Rost. Die konstruktive Ausführung des Rostes selbst ist nicht Gegenstand dieser Anmeldung. Es versteht sich jedoch, daß die Ausführung des Rostes und seine Bestückung mit Plattenelementen oder dergleichen in einem den"auftretenden Temperaturen und den Verschleißeigenschaften des Aufgabeguts gegenüber wxderstandfahigen Werkstoff erfolgen muß. In Fig. 2 ist die obere Kühlebene in Form eines Spaltsiebes mit sich nach unten konisch erweiternden Öffnungen 4 dargestellt.

Die obere Kühlebene 2 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, eben verlaufen; sie kann jedoch auch in Fließrichtung des zu kühlenden Gutes eine leichte Neigung, beispielsweise 5 Grad, aufweisen.

Die untere Kühlebene 3t d. b.. der Boden des Fließoder Wirbelbettkühlers, ist in Fließrichtung geneigt angeordnet. Mit Rücksicht auf die Temperatur des auf dem Wirbelboden zu behandelnden Feststoffes wird fur diesen Boden ein entsprechend temperaturbeständiger metallischer oder keramischer Werkstoff gewählt. Der Boden 3 muß so beschaffen sein, daß er eine gute Durchlässigkeit und Verteilung der Kühlluft zum Aufbau eines Wirbelbettes ermöglicht.

- 10 -

409836/0025

Zum anderen sollten die Öffnungen des wjirbelbodens jedoch nicht den zu behandelnden. Feststoff nach unten durchlassen. Der Raum zwischen der unteren und oberen Kühlebene, weist eine Querunterteilung 5 auf, die sich von oben nach unten über die Kühlerbreite erstreckt und oberhalb vom Wirbelboden 3 in. einem solchen Abstand endet, der mindestens der größten Höhe des Wirbelbettes entspricht. Mittels eines Schiebers 6, der höhenverstellbar ist, läßt sich der Durchgangsquerschnitt zwischen zwei Räumabschnitten variieren. Ebenfalls besitzt der Raum 7 unterhalb des Fluidisierbodens 3 eine Querunterteilung 8. Dieser Raum 7 bzw. jeder Abschnitt dieses Raumes ist an die Kühlluftzufuhr durch die Gebläse 9 angeschlossen und dient hauptsächlich der Verteilung der Kühlluft.

Das zu kühlende Brenngut, beispielsweise Zementklinker, wird, wie in Fig. 1 angedeutet, von einem Drehrohrofen 10 über einen Schacht 11, in den das Abwurfende des Drehrohrofens mündet, der oberen Kühlebene 2, d. h. gemäß Ausführungsbeispiel dem Vibrationsrost aufgegeben. Auf dem Vibrationsrost, insbesondere dem ersten und mittleren Bereich desselben, findet, hervorgerufen durch die Schwingungen des Rostes, eine Klassierung des Aufgabegutes nach Korngrößen statt. Das durch den beispielsweise als Spaltsieb ausgebildeten Rost fallende Unterkorn (beispielsweise unter 8 mm) gelangt auf die untere Kühlebene 3» d· h· den Wirbelboden.

Der Wärmeaustausch findet mit Hilfe der Kühlluft statt, die der unteren Kühlebene zugeführt wird. Diese erzeugt auf dem Wirbelboden 3 ein Wirbelbett

409836/0025

und dringt anschließend von unten nach oben durch, den Vibrationsrost, um dann als Sekundärluft in den Drehrohrofen 10 zu gelangen. Das durch Ausklassierung von den feineren Korngrößen befreite Gut wird als Festbett 12 'durch die Schwingbewegungen des Vibrationsrostes zum Kühlerende gefördert, wobei ein dem Vibrationsrost nachgeschalteter Hammerbrecher 13 das Kühlgut auf eine angestrebte Korngröße zerkleinert. Das Wirbelbett Ik, das aus dem auf der oberen Kühlebene ausklassierten feineren Korn gebildet wird, bewegt sich auf dem Wirbelboden 3 dem Kühlerende zu, tritt über das höhenveränderliche Wehr 15 und trifft nach Passieren der Doppelpendelklappen l6 mit dem von der oberen Kühlebene bzw. dem Hammerbrecher abgeworfenen Kühlgut zusammen·

In dem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist die Kühlvorrichtung 17 eine obere Kühlebene 18,

19 auf, die aus zwei stufenförmig hintereinander angeordneten Vibratxonsrosten 18 und.19 gebildet ist. Jeder Rost besitzt einen (nicht dargestellten) Schwingantrieb. Im Übergangsbereich zwischen erstem Rost l8 und zweitem Rost 19 ist ein luftgekühlter Hammerbrecher

20 angeordnet. Die untere Kühlebene 21 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Wirbelboden ausgebildet. Die Räume 22 und 23 zwischen unterer und oberer Kühlebene besitzen verschiedene Höhen, d. h.

der Raum 22 weist eine größere Höhe auf als der Raum 23< Beide Räume sind durch eine Querwand 24, die oberhalb des Wirbelbodens der unteren Kühlebene 21 endet, unterteilt. Wie zu Fig. 1 bereits erläutert, weist die Quer-

_r 12 -

409 836/0025

wand einen höhenverstellbaren Schieber 25 auf. Auch der Raum 26 unterhalb der unteren Kühlebene 21 mit der Querunterteilung 27 ist ähnlich ausgebildet, wie bei Fig. 1 beschrieben. Dies gilt auch hinsichtlich der Anordnung der Kühlluftgebläse. Am Ende der unteren Kühlebene befindet sich höhenverstellbares Wehr 28 und eine diesem nachgeschaltete Schurre mit einer Doppelpendelklappe 29.

Die Verfahrensweise geht bei der Kühlvorrichtung nach Fig. 3 in der Weise vonstatten, wie sie zur Fig. 1 beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß durch die Anordnung des Hammerbrechers 20 im Übergangsbereich zwischen den Rosten l8 und der oberen Kühlebene bereits eine Zerkleinerung während des Kühlprozesses stattfindet.

409836/0025

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur direkten Kühlung von feinkörnigem bis grobkörnigem Gut mittels Kühlluft auf zwei übereinander angeordneten Kühlebenen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oberen Ebene eine gleichzeitige Klassierung des Aufgabegutes nach Korngrößen und eine Kühlung des gröberen Gutes im Festbett und auf der unteren Ebene eine Kühlung des auf der oberen Kühlebene ausklassier· ten feineren Gutes im Fließbett stattfindet und daß die gesamte Kühlluft einem dem Kühler vorgeschalteten Brennprozeß als Sekundärluft zugeführt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kühlebenen von gleicher oder unterschiedlicher Länge unabhängig voneinander in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet sind, daß die obere Kühlebene (2, l8, 19) ein an sich bekannter ebener oder geneigter, bewegbarer, in seiner Transportwirkung regulierbarer Rost mit Öffnungen zum Durchtritt von Kühlgut nach unten und Kühlluft nach oben ist, während die untere Kühlebene (3, 21) als feststehender, geneigter luftdurchlässiger Boden, sog. Wirbelboden, ausgebildet ist.

- ik -

409836/002S

- ₁₄ - 2307765
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kühlebene aus einem oder mehreren getrennt antreibbaren Rosten besteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oberen Kühlebene (2) eine Zerkleinerungsvorrichtung (13) nachgeschaltet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rost (19) der oberen Kühlebene gegenüber dem ersten Rost (l8) in Stufenform abgesetzt ist, und eine-Zerkleinerungsvorrichtung (20) im Übergangsbereich vom ersten zum zweiten Rost angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der beiden Kühlebenen so aufeinander abgestimmt sind, daß mit einer vorgegebenen Kühlluftmenge auf der unteren Kühlebene die Bedingungen eines Fließbettes erfüllt werden.
7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Kühlebenen mindestens eine Querunterteilung (5» 24) aufweist, die mit einer Druckausgleich zwischen den auf diese Weise gebildeten Kammern verhindernden Überstromexnrichtüng (6, 25) versehen ist.

- 15 -

409836/0025
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftraum unterhalb der unteren Kühlebene mindestens eine Querunterteilung (8, 27) aufweist.

409836/0025

It

Leerseite