DE102005032518A1

DE102005032518A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut

Info

Publication number: DE102005032518A1
Application number: DE102005032518A
Authority: DE
Inventors: Erich Franz Schnieder; Günter Milewski; Claudia Berger; Markus Berger; Ernst Hoppe
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: DE102005032518B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, wobei das Schüttgut auf einem Belüftungsboden mittels vor- und zurückbeweglicher Förderelemente zum Kühlerausgang bewegt wird. Dabei wird der Hydraulikdruck wenigstens eines Förderelements gemessen, um die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements in Abhängigkeit des Hydraulikdruckes zu regeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut, wobei das Schüttgut auf einem Belüftungsboden mittels vor- und zurückbeweglicher Förderelemente zum Kühlerausgang bewegt wird.
Beim Kühlen von Schüttgut, insbesondere stückigem Gut, wie beispielsweise Zementklinker, soll eine möglichst gleichmäßige Kühlung erreicht werden. Bei gleichmäßiger Stärke und Homogenität des Kühlgutbettes, wäre diese Aufgabe relativ einfach zu lösen. Während des Betriebes kommt es jedoch immer wieder zu Störungen in einzelnen Bereichen des Kühlers, indem sich beispielsweise die Korngrößenzusammensetzung und/oder die Schichthöhe ändert oder Ansätze aus dem vorgeschalteten Ofen auf den Kühler gelangen. Aufgrund des sich drehenden Ofens findet außerdem bereits eine Entmischung statt, so dass das auf den Belüftungsboden abgeworfene Gut quer zur Transportrichtung eine unterschiedliche Korngrößenzusammensetzung aufweisen kann.
Die durch die Schüttgutschicht strömende Luft erwärmt sich dabei und wird anschließend als Sekundärluft im Drehrohrofen genutzt. Um dort gleich bleibende Verbrennungsbedingungen zu gewährleisten, ist es daher wünschenswert, wenn die Sekundärluft hinsichtlich ihrer Menge und Temperatur möglichst konstant ist.

Zur Steuerung des Kühlers sind daher schon die unterschiedlichsten Regel- bzw. Steuerstrategien angewandt worden. Aus der EP-A-0 826 940 ist beispielsweise ein Verfahren zum Verteilen des Guts über die Breite des Förderrostes bekannt, auf dem das Gutbett anfänglich in einer ersten Breitensektion eine größere Dicke als in mindestens benachbarten, zweiten Breitensektion aufweist. Die Regelung sieht dabei vor, dass zumindest in einem anfänglichen Abschnitt der Rostlänge der Förderrost der ersten Breitensektion mit geringerer Vorschubgeschwindigkeit als in der zweiten betrieben wird. Durch diese Regelung soll sich das Gut besser über die Breite des Belüftungsbodens verteilen.

In dem aus der EP-A-0 943 881 bekannten Verfahren zum Regeln der Fördergeschwindigkeit wird die Fördergeschwindigkeit sowohl abhängig von der Höhe des Kühlgutbettes als auch vom Durchströmungswiderstand im Anfangsbereich des Kühlers geregelt, nämlich mit der Tendenz zur Erhöhung der Fördergeschwindigkeit bei Feststellung einer großen Höhe der Kühlgutschicht und umgekehrt sowie mit der Tendenz zur Erhöhung der Fördergeschwindigkeit bei Feststellung eines großen Durchströmungswiderstands und umgekehrt.

Die Kühler unterscheiden sich aber nicht nur in den angewendeten Regelverfahren, sondern auch in ihrer Ausgestaltung, insbesondere hinsichtlich der vor- und zurück beweglichen Förderelemente. Aus der EP-A-1 021 692 ist ein Kühler bekannt, bei dem eine feststehende, belüftete Kühlrostfläche vorgesehen ist und oberhalb der Kühlrostfläche mehrere, sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Kühlrosts erstreckende Förderelemente vor- und zurück beweglich angeordnet sind. Die Förderelemente sind dabei so ausgestaltet, dass sie beim Vorhub das Gut mitnehmen und bei Rückhub im wesentlichen durch die Schicht gleiten.

Aus der EP-B-1 272 303 ist ferner ein Kühler zum Kühlen von heißem Schüttgut mit einem feststehenden, von Kühlgas durchströmbaren Belüftungsboden zur Aufnahme des Schüttguts sowie oberhalb des Belüftungsbodens angeordneten von Transportmechanismen angetriebenen, hin- und her beweglichen Förderelementen zum Transport der Schüttgutes bekannt. Dabei sind wenigstens zwei Gruppen von Förderelementen vorgesehen, die in Transportrichtung des Schüttguts gemeinsam und entgegen der Transportrichtung getrennt voneinander betätigbar sind.

Der in der EP-A-1 475 594 beschriebene Kühlrost umfasst mehrere in Förderrichtung lang gestreckte Planken, die in Förderrichtung hin- und zurückgehend derart angetrieben werden, dass wenigstens zwei benachbarte Planken gleichzeitig vor und ungleichzeitig zurückbewegt werden. Da das auf einer zurückbewegten Planke befindliche Gut durch die Reibung an dem über den benachbarten Planken befindliche Gut oder an der Wand darin gehindert wird, vollständig der zurückbewegten Planke zu folgen, überwiegt der Fördereffekt in Förderrichtung denjenigen in der Gegenrichtung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut anzugeben, um eine möglichst konstante Sekundärlufttemperatur zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren und Kühlen von Schüttgut wird das Schüttgut auf einem Belüftungsboden mittels vor- und zurückbeweglicher Förderelemente zum Kühlerausgang bewegt. Dabei wird der Hydraulikdruck wenigstens eines Förderelementes gemessen und die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks geregelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut weist im wesentlichen einen Belüftungsboden und mehrere vor- und zurück bewegliche Förderelemente auf. Weiterhin sind Mittel zum Messen des Hydraulikdrucks wenigstens eines Förderelements und eine Steuereinrichtung zur Regelung der Fördergeschwindigkeit der Förderelemente in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks vorgesehen.

Im Rahmen der Erfindung sind dabei die unterschiedlichsten Ausführungen des Belüftungsbodens denkbar. So kann der Belüftungsboden feststehend ausgebildet sein, wobei die Förderelemente darüber angeordnet sind. Weiterhin können aber auch alle oder zumindest ein Teil der Förderelemente den Belüftungsboden bilden, wie das beispielsweise in der EP-A-1 475 594 oder der WO-A-2005/052482 der Fall ist. Die erfindungsgemäße Kühlersteuerung könnte aber auch bei einem herkömmlichen Schubrost zum Einsatz kommen, wo sich bewegte Förderelemente mit feststehenden Rostplattenreihen abwechseln.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Hydraulikdruck des Förderelements bzw. der Förderelemente beim Rückhub gemessen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind quer zur Förderrichtung mehrere Förderelemente angeordnet, deren Hydraulikdrücke gemessen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt ist vorgesehen, dass die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks derart geregelt wird, dass bei einer steigenden Tendenz des Hydraulikdrucks des wenigstens einen Förderelements und gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Parameter die Fördergeschwindigkeit gesteigert und bei fallender Tendenz des Hydraulikdrucks die Fördergeschwindigkeit verringert wird.

Der Belüftungsboden ist üblicherweise in mehrere Belüftungselemente aufgeteilt, wobei der Volumenstrom durch ein oder mehrere Belüftungselemente als Störgrößenaufschaltung dienen kann.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Längsansicht des vorderen Teils eines erfindungsgemäßen Kühlers,
2 eine schematische Vorderansicht des Auslaufendes des Ofens,
3 eine schematische Draufsicht des Kühlers gemäß 1 und
4 eine schematische Querschnittdarstellung des Kühlers.
In 1 ist mit dem Bezugzeichen 100 ein Kühler bezeichnet, der einem Drehrohrofen 200 nachgeschaltet ist. Der Kühler 100 dient zum Kühlen von Schüttgut, bei dem es sich insbesondere um stückiges Gut, beispielsweise gebrannten Klinker bei der Zementherstellung handelt.
Der Kühler weist einen Belüftungsboden 1 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel in wenigstens zwei hintereinander angeordnete Bereiche 1a, 1b unterteilt ist. Der erste Bereich 1a ist als treppen- bzw. stufenförmiger statischer Vorrost ausgebildet, während der darin anschließende Bereich 1b im wesentlichen horizontal bzw. nur leicht geneigt ist.
Das zu kühlende Schüttgut 2 gelangt aus dem Drehrohrofen 200 zunächst auf den Bereich 1a und wird da in geeigneter Weise möglich gleichmäßig über die Breite des Kühlers verteilt. Der Bereich 1a kann dabei in üblicher Art und Weise über Belüftungselemente 4 belüftet werden.
Der darin anschließende Bereich 1b kann in unterschiedlichster Art und Weise ausgestaltet sein. So kommt beispielsweise ein Schubrostkühler mit abwechselnd feststehenden und hin- und her beweglichen Rostreihen in Betracht. Weiterhin kann der Belüftungsboden mehrere in Förderrichtung lang gestreckte Planken umfassen, wie dies beispielsweise in der EP-A-1 475 594 offenbart ist. Die vor- und zurück beweglichen Förderelemente werden bei dieser Ausführungsform durch die nebeneinander angeordneten Planken gebildet. Gemäß einer anderen Ausgestaltung könnte dieser Bereich durch einen feststehenden Belüftungsboden gebildet werden, wobei das Schüttgut über oberhalb des Belüftungsboden angeordnete, hin- und her bewegliche Förderelemente bewegt wird, wie das beispielsweise aus der EP-A-1 021 692 ersichtlich ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Belüftungsboden 1 durch einen feststehenden, von Kühlgas durchströmbaren Belüftungsboden zur Aufnahme des Schüttguts gebildet. Oberhalb des Belüftungsbodens sind vor- und zurück bewegliche Förderelemente 5 vorgesehen. Eine nähere Beschreibung dieses Kühlers ist der EP-B-1 272 803 zu entnehmen, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Wie insbesondere aus 3 zu ersehen ist, sind quer zur Förderrichtung 6 mehrere Förderelemente, hier fünf Förderelemente 5.1–5.5 angeordnet. Jedes der Förderelemente 5.1–5.5 weist mehrere, in Förderrichtung 6 hintereinander angeordnete Mitnehmerelemente 5.1.1–5.5.1 auf, wobei alle Mitnehmerelemente eines Förderelements beim Vor- und Rückhub des jeweiligen Förderelementes gemeinsam verstellt werden.
In Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch denkbar, dass in Förderrichtung 6 mehrere unabhängig voneinander betätigbare Förderelemente vorgesehen sind. Auch ist es denkbar, dass quer zur Förderrichtung 6 lediglich ein Förderelement pro Reihe vorgesehen ist.
Der Belüftungsboden 1 ist ferner in mehrere Belüftungsbereiche 7a, 7b, 7c, ... unterteilt, wobei jeder Belüftungsbereich mehrere Belüftungselemente enthält. Jedes Belüftungselement verfügt wiederum über einen Luftverteiler, die je eine individuell einstellbare Klappe (nicht dargestellt) aufweisen können, um den Gasvolumenstrom, mit dem das Schüttgut auf dem Belüftungsboden von unten nach oben durchströmt wird, in den einzelnen Belüftungselementen individuell einstellen zu können.
In dem in 4 näher dargestellten ersten Belüftungsbereich 7a sind Beliftungselemente 7a1, 7a2, 7a3 mit zugehörigen Luftverteilern 8a1, 8a2, 8a3 dargestellt. In den anderen Belüftungsbereichen 7b, 7c, ... wird die Belüftung des Gutes auf gleiche Weise vollzogen.
Der Belüftungsboden 1 ist dabei zweckmäßigerweise nicht nur in Längsrichtung, sondern auch quer zur Förderrichtung 6 in mehrere Belüftungselemente unterteilt, wie das aus 4 zu ersehen ist.
Der Vor- und Rückhub der Förderelemente 5.1–5.5 erfolgt über Hydraulikzylinder 9, die über eine Leitung 14 angesteuert werden. Jeder Hydraulikzylinder 9 ist mit Mitteln 10 zum Messen des Hydraulikdrucks ausgestattet. Weiterhin sind Mittel 11a, 11b vorgesehen, die den in jedem Belüftungsbereich 7a, 7b, 7c entstehenden Kammerdruck messen. Sowohl die Mittel 10 zum Messen des Hydraulikdrucks also auch die Mittel 11a, 11b zum Messen des Kammerdrucks können beispielsweise durch geeignete Drucksensoren gebildet werden.
Die Belüftungselemente weisen zudem Mittel 12 zum Messen des Volumenstroms auf, die beispielsweise Messblenden in Verbindung mit Drucksensoren aufweisen können.
Sowohl der über die Mittel 10 gemessene Hydraulikdruck (E1a, E1b, E1c), der über die Mittel 11a, 11b gemessene Kammerdruck als auch der über die Mittel 12 gemessene Volumenstrom (E2a, E2b, E2c) der Belüftungselemente werden an eine Steuereinrichtung 13 weitergeleitet. Die Steuereinrichtung 13 erhält selbstverständlich weitere Prozessparameter, wie beispielsweise die momentane Stromaufnahme/Leistung des Drehrohrofens 200. Über die Signalleitung 14 werden die einzelnen Hydraulikzylinder 9 von der Steuereinrichtung 13 angesteuert. Dabei können insbesondere Hubzahl, Hublänge und Hubgeschwindigkeit für jeden Hydraulikzylinder individuell eingestellt werden. Selbstverständlich können hierbei auch einzelne Förderelemente zu Gruppen zusammengefasst werden.
Eine Veränderung der Fördergeschwindigkeit der einzelnen Förderelemente hat unmittelbaren Einfluss auf die Schichthöhe des sich im Bereich dieses Förderelementes ausbildenden Gutbettes. Die Höhe des Gutbettes wiederum hat entscheidenden Einfluss auf den durch das Gutbett hindurchtretenden Volumenstrom.
Ziel einer guten Regel- bzw. Steuerstrategie ist es, einen in der Temperatur möglichst konstanten, aus dem Gutbett heraustretenden Sekundärluftstrom 15 (siehe 4) zu erzeugen. Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich nun gezeigt, dass sich der Hydraulikdruck der Förderelemente besonders gut zur Regelung der Fördergeschwindigkeit der Förderelemente eignet. Die Steuerung sieht daher vor, dass der Hydraulikdruck wenigstens eines Förderelements gemessen wird und die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks geregelt wird. Bei dem dargestellten Kühler werden beim Vorhub vorzugsweise alle Förderelemente gleichzeitig bewegt, während bei Rückhub die Förderelemente einzeln bzw. in kleineren Gruppen zurückbewegt werden. Dadurch wird erreicht, dass das Gut im Wesentlichen nur in Förderrichtung 6 bewegt wird und beim Rückhub der einzelnen Förderelemente, wobei üblicherweise benachbarte Förderelemente stillstehen, aufgrund der Reibung festgehalten wird. Selbstverständlich können beim Vor- und Rückhub auch Gruppen von ein oder mehreren Förderelementen gebildet werden, die darüber hinaus in Hubzahl, Hubgeschwindigkeit und Hublänge an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden können.
Bei dem oben beschriebenen Kühler hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Hydraulikdruck der Förderelemente beim Rückhub gemessen wird. Auf die Weise lassen sich bei mehreren, quer zur Förderrichtung 6 angeordneten Förderelementen wertvolle Informationen über die Ausbildung des Gutbettes quer zur Förderrichtung erzielen. Wird dabei beispielsweise festgestellt, dass in einem bestimmten Bereich quer zur Transportrichtung die Schichtstärke zu hoch oder zu niedrig ist, kann die Fördergeschwindigkeit entsprechend gesteigert bzw. verringert werden.
Der Hydraulikdruck hat die besondere Eigenschaft, dass er auch mit der Beschaffenheit der Schüttgutschicht korreliert. Sowohl eine hohe, als auch eine feinkörnige Klinkerschicht führen zu einem erhöhten Hydraulikdruck. Steigt der Hydraulikdruck, so ist dies ein Indiz für eine entweder hohe und/oder feinkörnige Klinkerschicht.
Wenngleich die Regelung der Fördergeschwindigkeit allein in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks bereits zu einer sehr guten und stabilen Regelung führt, kann sie jedoch noch durch zusätzliche Parameter, beispielsweise den Volumenstrom durch die Belüftungselemente verbessert werden. Es kann daher vorgesehen werden, dass der Volumenstrom im Bereich der einem bestimmten Förderelement zugeordneten Belüftungselemente gemessen und als Störgrößenaufschaltung Verwendung findet. Die Regelung könnte dann vorsehen, dass die Fördergeschwindigkeit dann erhöht/verringert wird, wenn ein erhöhter/verminderter Hydraulikdruck gemessen wird und optional dieser durch einen verminderten/erhöhten Volumenstrom durch die Belüftungselemente bestätigt wird. Ziel ist es demnach, den Hydraulikdruck auf einem konstanten Niveau zu halten, wobei die Hubzahl, die Hublänge und/oder die Hubgeschwindigkeit der Planken als Stellgröße dient.
Während der Hydraulikdruck als zeitlich und örtlich integriertes Signal über die gesamte Länge des Förderelements eine Information über die Schichthöhe und/oder Beschaffenheit der Klinkerschicht liefert, gibt der gemessene Volumenstrom durch die einzelnen Belüftungselemente Auskunft über lokale Verhältnisse und ist deshalb als Zusatzinformation sehr gut geeignet.
Während die Fördergeschwindigkeit kontinuierlich nach der in Abhängigkeit der Hydraulikdruckabweichung geregelt wird, kann der Hydraulikdrucksollwert anhand des Kammerdrucks als nicht kontinuierlicher Vorgang kalibriert werden. Hier können natürlich auch noch weitere Parameter Berücksichtigung finden.
Das aus dem sich drehenden Drehrohrofen 200 auf den Kühler ausgeworfene Schüttgut führt aufgrund der sich im Drehrohrofen 200 ausbildenden Materiallinse 201 (2) zu einer Ungleichverteilung von Grob- und Feingut quer zur Förderrichtung 6. In der Draufsicht gemäß 3 bildet sich daher im linken Bereich eher gröberes und im rechten Bereich eher feineres Schüttgut aus. Gegebenenfalls kann es wünschenswert sein, dass man gezielt ein Schüttgutbett erzeugt, welches quer zur Fördereinrichtung ein zweistufiges Profil aufweist, wobei für das gröbere Gut eine höhere Schichthöhe als das feinere Gut eingestellt wird.

Claims

Verfahren zum Kühlen von Schüttgut, wobei das Schüttgut auf einem Belüftungsboden (1) mittels vor- und zurückbeweglicher Förderelemente (5.1–5.5) zum Kühlerausgang bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck wenigstens eines Förderelementes gemessen wird und die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck wenigstens eines Förderelementes (5.1–5.5) beim Rückhub gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Förderrichtung (6) mehrere Förderelemente (5.1–5.5) angeordnet sind, deren Hydraulikdrücke gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (6) mehrere Förderelemente angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsboden (1) in mehrere Belüftungsbereiche (7a–7c) unterteilt ist, wobei der unter den Belüftungsbereichen entstehende Kammerdruck als Kalibrierungsgröße für den Sollwert des Hydraulikdrucks dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsboden (1) mehrere Belüftungselemente (7a1–7a3) aufweist, wobei der Volumenstrom durch ein oder mehrere Belüftungselemente als Störgrößenaufschaltung dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördergeschwindigkeit des wenigstens einen Förderelements (5.1–5.5) in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks derart geregelt wird, dass bei einer steigenden Tendenz des Hydraulikdrucks des wenigstens einen Förderelements und gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Parameter die Fördergeschwindigkeit gesteigert und bei fallender Tendenz des Hydraulikdrucks die Fördergeschwindigkeit verringert wird.
Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut mit einem Belüftungsboden (1) und mehreren vor- und zurückbeweglichen Förderelementen (5.1–5.5), gekennzeichnet durch Mittel (10) zum Messen des Hydraulikdrucks wenigstens eines Förderelementes und eine Steuereinrichtung (13) zur Regelung der Fördergeschwindigkeit der Förderelemente in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsboden (1) in mehrere Belüftungsbereiche (7a–7c) unterteilt ist und Mittel (11) vorgesehen sind, um den unter den Belüftungsbereichen entstehenden Kammerdruck zu messen, um den Messwert als Kalibrierungsgröße für den Sollwert des Hydraulikdrucks zu verwenden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsboden (1) mehrere Belüftungselemente (7a–7c) aufweist und Mittel (12) vorgesehen sind, um den Volumenstrom zu messen, um den Messwert als Störgrößenaufschaltung zu verwenden.