DE1913305A1 - Spiral-gas heat-exchanger for the cement ind - Google Patents

Abstract

Hot rotary-kiln exhaust are utilised to heat by dry cementitious powder in a spiralling stream flowing in a truncated-cone mounted on a large cyclone-housing.

Description

Anlage: 3 Titel: Schwebegas-Wärmetauscher für die Zementindustrie Es handelt sich um einen Wärmetauscher (Gas an pulvriges Gut) insbesondere für die Zementindustrie, dessen kegelstumpfartige Form eine energiereiche Drallströmung zur Folge hat.Annex: 3 Title: Suspended gas heat exchangers for the cement industry It is a heat exchanger (gas to powdery material) especially for the Cement industry, whose frustoconical shape creates a high-energy swirl flow has the consequence.

Bei derartigen Wärmetauschern ist eine weitgehende Ausnützung des Wärmeinhalts der heißen Abgase eines Drehofens anzustreben.Weiterhin soll das Zementrohmehl für den Drehofen möglichst gut vorbereitet, d.h. erhitzt werden. Schließlich ist der Aufwand für die Maschinenanlage des Wärmetauschers und seine Baulichkeiten gering zu halten.In such heat exchangers, extensive utilization of the The aim is to keep the heat content of the hot exhaust gases of a rotary kiln prepared as well as possible for the rotary kiln, i.e. heated. Finally is the effort for the machine system of the heat exchanger and its structural features are low to keep.

Seit vor ca. 20 Jahren der erste Schwebegas-Wärmetauscher für troc@enes Rohmehl in Betrieb genommen wurde,hat sich ein großer Teil der Zementerzeuger für dieses Verfahren entschieden.ES besteht im wesentlichen aus vier Zyklonstufen,die vom heißen Abgas ei nes Drehofens nacheinander durchströmt werden.Das zu erwärmende Rohmehlwird fein verteilt zwischen der dritten und vierten Zyklonstufe aufgegeben.The first suspension gas heat exchanger for troc @ enes since about 20 years ago Raw meal has been put into operation, a large part of the cement producers has for This process decided.ES consists essentially of four cyclone stages, the hot exhaust gas from a rotary kiln flows through one after the other Raw meal is finely divided and fed between the third and fourth cyclone stages.

Anlage : 4 Die vierte Zyklonstufe scheidet dieses Rohmehl größtenteils aus dem Gasstrome aus.Plant: 4 The fourth cyclone stage separates most of this raw meal from the gas stream.

Das nunmehr mäßig erwärmte Rohmehl fällt vor die dritte Zyklonstufe,wird erneut aufgeheizt und ausgeschieden.Der Vorgang wiederholt sich bis zur ersten Stufe und dem Fall des heißen Mehles in den Ofeneingang.The now moderately heated raw meal falls before the third cyclone stage reheated and excreted. The process is repeated up to the first stage and the fall of the hot flour into the oven entrance.

Dar Wärmeübergang vom heißen Ofenabgas an das kalte Zementrohmehl vollzieht sich dabei stufenweise im Gleichstrom,insgesamt gesehen im Gegenstrom.Dar heat transfer from the hot kiln exhaust gas to the cold cement raw meal takes place gradually in cocurrent, viewed as a whole in countercurrent.

Der Prototyp dieses Wärmetauschers wird noch heute in großen Stückzahlen gebaut und betrieben. Inzwischen Sind ähnliche Konstruktionen (Polysius, Wedag, Krupp, P@e@ov etc) zum Einsatz gekommen, von denen sich die meisten nicht wesentlich vom Prototyp unterscheiden, ausgenommen die reinen Gegenstrom-Wärmetauscher von Krupp und P@[email protected] beiden letzteren Typen erreichen allerdings nicht die wärmetechnischen Gütegrade der vorgenannten.The prototype of this heat exchanger is still being produced in large numbers today built and operated. Similar constructions (Polysius, Wedag, Krupp, P @ e @ ov etc) have been used, most of which are not significantly different differ from the prototype, with the exception of the pure counterflow heat exchangers from Krupp and P @ e @ ov, the latter two types, however, do not achieve the thermo-technical ones Grades of the aforementioned.

Allen gemeinsam ist der Nechteil, nur etwa 65 % des Wärmeinhalts der Ofenabgase ausnützen zu könren.Das liegt zum Teil an dem angewandten Gleichstrom/Gegenstromverfahren, Anlage : 5 zum Teil an der ungenügenden Abscheideleistung der Zyklonstufen'deren Leckmehlmengen die Wärmemengen verschleppen.What they all have in common is the negative part, only about 65% of the heat content To be able to exploit furnace exhaust gases, this is partly due to the applied co-current / counter-current process, system : 5 Partly due to the inadequate separation efficiency of the cyclone stages' their lick meal quantities carry away the amounts of heat.

Außerdem sind alle Wärmetauschertypen sehr kompliziert im Aufbau und benötigen Beton-Tragkonstruktionen,die selbst teurer sind als die Maschinenanlage.In dieser Hinsicht machen die Wärmetauscher von Krupp und Petov eine Ausnahme.Sie sind viel einfacher und selbsttragend ausführbar,erreichen dafür leider nicht die wäretechnischen Gütegrade.In addition, all types of heat exchangers are very complicated in structure and require concrete supporting structures that are themselves more expensive than the machinery In this regard, the Krupp and Petov heat exchangers make an exception. They are much easier and self-supporting, but unfortunately do not reach the heat technology Grades of quality.

Der E r f i n d u n g liegt die Aufgabe zugrunde,einen Wärmetauscher auf der Basis des reinen Gegenstrom - Wärmeaustausches zu konzipieren,der außer einem einfachen Aufbau auch die besten wärmetechnischen Gütegrade erreicht.The aim of the f i n d u n g is a heat exchanger to be designed on the basis of pure countercurrent heat exchange, except a simple structure also achieves the best thermal quality grades.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß in einem einzigen Großzyklon mit tangentialer Einströmung eine äußerst energiereiche Drallströmung erzeugt wird.Das geschieht mit Hilfe eines kegelstumpfförmigen Oberteils,in dem die Strömung durch zunehmende Verkleinerung des Durchmessers nach Anlage : 6 dem Drallgesetz# ( r . v = Konst.) beschleunigt wird.This object is achieved in that in a single Large cyclone with tangential flow an extremely high-energy swirl flow This is done with the help of a frustoconical upper part in which the flow by decreasing the diameter system : 6 the twist law # (r. V = const.) Is accelerated.

Ein solcher Großzyklon besteht aus einem steilen Auslauftrichter mit selbsttätigen Verschlußklappen.I)er größte Durchmesser soll mindestens das 1,3,normalerweise das 1,5 - fache des Drehofendurchmessers betragen.Durch einen doppelten Gaskanal wird das Ofenabgas tangential eingesaugt.Die dabei entstehende Drallströmung setzt sich wie in jedem Zyklon nach unten hin fort.Such a large cyclone consists of a steep discharge funnel automatic closing flaps. I) the largest diameter should be at least 1.3, normally 1.5 times the rotary kiln diameter through a double gas duct the furnace exhaust gas is sucked in tangentially and the resulting swirl flow sets in as in every cyclone downwards.

Der obere Teil des Großzyklons wird in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet.Die Neigung des Kegelmantels gegen die Senkrechte ist gering ( zwischen 5 und 20°),um eine hohe Konstruktion mit langer Aufenthaltsdauer für das Gas und das Mehl zu erhalten.The upper part of the large cyclone is designed in the shape of a truncated cone The inclination of the surface of the cone from the vertical is slight (between 5 and 20 °) to obtain a high construction with a long residence time for the gas and the flour.

Das Tauchrohr zum Absaugen der nunmehr gekühlsten Abgase ist 51 ausgeführt,daß die im Großzyklon herrschende Drallströmung durch einen tangentialen Austritt nochmals verstärkt wird.The immersion tube for sucking off the now cooled exhaust gases is designed 51 that the swirl flow prevailing in the large cyclone again through a tangential outlet is reinforced.

Die Aufgabe des kalten Rohmehls erfolgt tangential um das. Tauchrohr, um eine gleichmäßige Verteilung in der Gassbimung zu erhalten.The cold raw meal is fed in tangentially around the immersion tube, in order to obtain an even distribution in the gas flow.

Anlage : 7 Beschreibung: Aus einem Drehofen (1) strömt heißes Abgas in eine Einlaufkammer (2).Mittels der Gaskanäle (6) wird das Gas tangential in den Großzyklon (5) gesaugt.Attachment: 7 Description: Hot exhaust gas flows from a rotary kiln (1) into an inlet chamber (2). By means of the gas channels (6), the gas is tangentially into the Large cyclone (5) sucked.

Etwa mitgeführtes Rohmeh wird im Trichter (4) ausgeschieden und fällt durch die Klappe (3) zurück in die Einlaufkammer (23 und in den Drehofen (1).Any raw meat that is carried along is excreted in the funnel (4) and falls through the flap (3) back into the inlet chamber (23 and into the rotary kiln (1).

Oberhalb der tangentialen Eintritte (6) wird durch einen kegelstumpfförmigen Aufbau (8) die Drallströmlng beschleunigt ( r . v = Konst).Above the tangential inlets (6) is through a frustoconical Structure (8) accelerates the swirl flow (r. V = const).

Durch den Ringspalt (10) eingeblasenes Rohmehl fällt fein verteilt in die Drallströmung und wird durch die Fliehkraft an die Wände des kegelstumpfförmigen Aufbaus (8) getragen.Raw meal blown in through the annular gap (10) falls in a finely distributed manner in the swirl flow and is by centrifugal force on the walls of the frustoconical Superstructure (8) carried.

Hier sinkt es entgegen der aufsteigenden Drallströmung langsam abwärts sich selbst erwärmend und das Gas abkühlend.Here it slowly sinks down against the rising swirl flow warming itself and cooling the gas.

Durch das Tauchrohr (9) wird das gekühlte Gas tangential (im gleichen Drehsinn wie im Großzyklon (5) ) zur Reinigung in 2 oder mehrere Zyklone (11) gesaugt und ####### durch die Saugleitung (12) aus dem System entlassen., Anlage : 8 Die mit der Erfindung erzielten V o teile bestehen darin,daß nunmehr die-bisher besten termischen Wirkungsgrade eines trockenen Wärmetauschers mit einem wesentlichen einfacheren Aufwand zu erreichen sind.Die maschinelle Apparatur und die Baukonstruktiong werden etwa um die Hälfte verringert, die Kosten für beides also stark reduziert.The cooled gas is tangentially (in the same Direction of rotation as in the large cyclone (5)) sucked into 2 or more cyclones (11) for cleaning and ####### released from the system through the suction line (12)., system : 8 The advantages achieved with the invention are that now the-so far best thermal efficiency of a dry heat exchanger with an essential The mechanical equipment and the building constructiong are reduced by around half, so the costs for both are greatly reduced.

Darüberhinaus ist der Verfahrensablauf in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher einfacher und übersichtlicher,was zur Erleichterung der Bedienung und Montage,und damit zur Verringerung von Betriebsstörungen beiträgt.In addition, the process sequence is in the heat exchanger according to the invention easier and clearer, which facilitates operation and assembly, and thus contributes to the reduction of operational disruptions.

Claims (4)

Anlage : 9Attachment: 9 S c h u t z a n s p r ü c h e 1. Wärietauscher in an sich bekannter selbsttragender Bauweise zur Ausnutzung heißer Dr#ehofenabgase zur Erwärmung von trockenem Zementrohmehl in einer Drallströmung dadurch gekennzeichnet, daß ein kegelstumpfförmiger Aufbau (8) auf den größten Querschnitt eines Großzyklons (5) aufgesetzt wird. S c h u t z a n s p r ü c h e 1. Heat exchanger in per se known Self-supporting construction for the use of hot exhaust gases for heating of dry cement raw meal in a swirl flow, characterized in that a frustoconical Structure (8) is placed on the largest cross-section of a large cyclone (5). 2. Wärietauscher nach Ansprich 1 dadurch gekennzeichnet,daß der größte Durchmesser des kegelstumpfförmigen Aufbaus (8) mindestens das 1,3 - fache,jedoch bis zum 2 - fachen des Ofen-Durchmessers beträgt.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the largest Diameter of the frustoconical structure (8) at least 1.3 times, however up to 2 times the furnace diameter. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,daß die Neigung des Mantels des kegelstumpfförmigen Aufbaus (8) gegen die Senkrechte vorzugsweise zwischen 5° und 20 ° geneigt ist.3. Heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that the inclination of the shell of the frustoconical structure (8) against the vertical is preferably inclined between 5 ° and 20 °. 4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,daß das zu erwärmende Rohmehl ringförmig,fein verteilt in das obere Ende des kegelstumpfförmigen Aufbaus (8) aufgegeben wird. L e e r s e i t e4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the raw meal to be heated ring-shaped, finely divided into the upper end of the frustoconical Structure (8) is abandoned. L e r s e i t e