DE2229810A1 - Kuehlvorrichtung fuer stueckiges ofengut - Google Patents

Kuehlvorrichtung fuer stueckiges ofengut

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    • F28C3/10Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
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Description

Anlage zum Paterrtgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz H 72/21
Aktiengesellschaft Lff/Kr
vom 16.. Juni 1972 2229810
Kühlvorrichtung für stückiges Ofengut
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von stückigern, heißen Ofengut in direktem Kontakt mit Luft, die eine Kühlkammer aufweist, mit Zuführung des Ofengutes an ihrem oberen Ende und wenigstens einer Austragsvorrichtung für das gekühlte Ofengut am unteren Ende und einer Kühlluftverteilungseinrichtung, die die Gutfüllung innerhalb der Kammer durchsetzt.
Aus der französischen Patentschrift 1 502 170 ist ein kammerartiger Kühler für stückiges heißes Ofengut bekannt, den das Gut von oben nach unten durchläuft. Hierbei wird der Gutstrom innerhalb des Kühlers über dachartige Leitflächen in mehrere, relativ dünnen Gutschichten aufgeteilt. Durch die dachartigen Leitflächen, die mit jalousieartig abgedeckten Luftdurchtrittsöffnungen versehen sind, werden gleichzeitig großräumige Luftverteilungskammern gebildet, aus denen die Kühlluft quer durch die dünnen Gutschichten hindurchgedrückt werden kann, die an-
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schließend durch Abzugskanäle oberhalb der Gutschichttn aus der Vorrichtung abgeführt wird.
Eine gleichmäßige Führung des Ofengutes wie auch der Kühlluft durch die einzelnen Gutschichten bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Zum anderen bestehen erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Standzeit der jalousieartig abgedeckten Luftdur chtrittsoffnungen vor allem in den oberen, von dem noch sehr heißen Ofengut beaufschlagten Leitflächen. Auch die Abdichtung der Austragsöffnung gegen den Austritt von heißer Luft und Staub bereitet bei dieser Anordnung Schwierigkeiten. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, die in ihrem Aufbau und hinsichtlich der Führung des Gutstromes und des Kühlluftstromes verbessert ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für die Zuführung des Ofengutes wenigstens ein Zufuhrschacht vorgesehen ist, der mit Abstand von den Kammerwänden in den Kammerinnenraum hineinragt und mit Abstand oberhalb der Kühlluftverteilungseinrichtung endet. Durch diese Anordnung wird ohne zusätzliche Leiteinrichtungen ein Ausbreiten des zu kühlenden Ofengutes oberhalb der Kühlluftverteilungseinrichtung zu einer in etwa gleichmäßig hohen Schicht erreicht, so daß die aus der Verteilungseinrichtung austretende Kühlluft im Gegenstrom
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durch das Ofengut geführt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt ferner darin, daß die Kühlluftverteilungseinrichtung nur mit bereits weitgehend abgekühltem Ofengut in Berührung kommt, so daß hinsichtlich der Standzeiten, Materialauswahl etc. eine wesentliche Verbesserung erzielt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens zwei Zufuhrschächte in die Kühlkammer einmünden und daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten Zufuhrschächten doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen jeweils einem Zufuhrschacht und der diesem am nächsten liegenden Kammerwandung. Bei einer derartigen Anordnung lassen sich Kühlkammern auch für große Durchsatzleistungen bauen, wobei durch die Anordnung der Zufuhrschächte hinsichtlich ihres Abstandes zueinander und hinsichtlich Ihres Abstandes zur Kammerwandung für den gesamten Kühlkammerquerschnitt sich eine weitgehend gleichmäßige Schichthöhe erreichen läßt, so daß eine gleichmäßige Luftführung und somit eine gleichmäßige Kühlung bewirkt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jeweils mit Abstand unter der Mündung eines jeden Zufuhrschachtes ein Gutablenkelement angeordnet ist. Hierdurch wird es in vorteilhafter Weise möglich, die durch den sich einstellenden Böschungswinkel des Aufgabegutes verursachten Höhendifferen-
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zen für den Weg der Kühlluft durch das Gut hinreichend auszugleichen. In vorteilhafter Ausgestaltung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gutablenkelement an die Kühlluftversorgungseinrichtung angeschlossen ist, so daß einerseits das Gutablenkelement selbst mit Luft gekühlt werden kann und somit höhere Standzeiten erreicht werden und daß andererseits zusätzliche Kühlluft in den Bereich unmittelbar unterhalb der Mündung des jeweiligen Zufuhrschachtes eingeführt werden kann, so daß der an sich ablenkende Einfluß der Mündung des Zufuhrschachtes auf die Führung der Kühlluft in diesem Bereich nicht wirksam wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Kühlluftverteilungseinrichtung entsprechend der Zahl der Zufuhrschächte in mehrere Gruppen unterteilt ist, die unabhängig voneinander, vorzugsweise regelbar mit Kühlluft beaufschlagt werden. Hierdurch wird ermöglicht, daß durch eine Anpassung der über die einzelnen Gruppen in das Ofengut eingeführten Kühlluftmengen eine über den gesamten Kammerquerschnitt gleichmäßige Kühlung eintritt. Durch eine derartige Kühlluftführung können etwaige beim Durchlauf des Gutes durch die Kühlkammer zonenweise auftretende Kornentmischungen im Hinblick auf eine gleichmäßige Kühlung ausgeglichen werden.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen, denen weitere Merkmale der Erfindung entnommen werden können, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Zufuhrschacht,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäß der Linie H-II in Fig. 1 in kleinerem Maßstab,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform für große Durchsatzleistungen mit vorgeschaltetem Drehofen, entsprechend der Linie IH-III in Fig. 4,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt entsprechend . der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Ausführungsform entsprechend Fig. 3 mit zylindrischen Zuführschachten,
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Fig. 6 einen%Horizontalschnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5.
Die Ausführungsform gemäß B1Ig. 1 besteht aus einer vertikal ausgerichteten, beispielsweise zylindrischen Kühlkammer 1, in deren Decke 2 eine Abzugsöffnung 3 für die aufgewärmte Kühlluft angeordnet ist. Durch die Decke 3 ragt ein vorzugsweise rohrförmig ausgebildeter Zufuhrschacht 4 koaxial zur Kammer in den Kammerinnenraum hinein.
Mit Abstand von der Mündungskante 5 des Zufuhrschachtes ist innerhalb der Kühlkammer eine erfindungsgemäß ausgebildete Luftverteilungseinrichtung 6 vorgesehen, die sich quer durch die Kühlkammer erstreckt. Diese Luftverteilungseinrichtung besteht vorzugsweise aus mehreren, nach unten offenen, etwa horizontal verlaufenden, dachförmigen Hohlkörpern, deren Hohlräume untereinander in Verbindung stehen und die über eine Kühlluftzuleitung 7 mit der Kühlluftversorgungseinrichtung in Verbindung stehen. In dem Horizontalschnitt gemäß Fig. 2 ist die vollständige Anordnung der Kühlluftverteilungseinrichtung dargestellt. Aus dieser Aufsicht ist auch zu entnehmen, daß die Hohlkörper erfindungsgemäß auch an der Wandung der Kühlkammer entlanggeführt sind. Mit einer derart ausgebildeten Luftverteilungseinrichtung läßt sich eine gleichmäßige Durch-
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strömung des zu kühlenden Schüttgutes mit Kühlluft erzielen. Bei einer Kühlkammer mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ist die Luftverteilungseinrichtung entsprechend ausgebildet.
Mit Abstand unterhalb der Kühlluftverteilungseinrichtung ist eine GutaustragsÖffnung 8 angeordnet. Je nach der Art der Gutabzugsvorrichtung ist der Querschnitt der GutaustragsÖffnung geringer als der Kühlkammerquerschnitt, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, so daß die Wandung der Kühlkammer unterhalb der Luftverteilungseinrichtung einen konischen Verlauf nimmt. Unterhalb der Gutaustrittsöffnung 8 ist eine Gutaustragsvorrichtung angeordnet, beispielsweise ein Schubwagenaustrag 9. Anstelle eines Schubwagenausträges können auch andere, bekannte Austragsvorrichtungen, wie beispielsweise ein Plattenabzugsband, Drehtelleraustrag, ein schwingender Bunkerabzugsförderer oder ähnliche Austragsvorrichtungen angeordnet sein. Im Falle des Austrages durch einen Drehteller oder einen Walzenrost kann auf die konische Verengung der Kühlkammer unterhalb der Kühlluftverteilungseinrichtung verzichtet werden, so daß die Kühlkammer bis hin zur Austragsöffnung einen konstanten Querschnitt aufweist.
Bei einem Ofengut, das aufgrund seiner Stückgröße einen relativ stellen Schüttwinkel haben würde, wird zweckmäßigerweise
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ein Gutablenkelement 12 vorgesehen, die mit Abstand unterhalb der Mündung 5 des ZufuhrSchachtes angeordnet ist und über Halteeinrichtungen 13,' die sich auf der Wandung der Kühlkammer oder aber nach unten auf der Verteilungseinrichtung abstützen, befestigt ist. Über eine Rohrleitung 14, in der vorteilhafterweise ein einstellbares Drosselorgan 14a angeordnet ist, steht die Unterseite des Gutablenkelementes, das als kegeliger oder pilzförmiger Hohlkörper ausgebildet ist, mit der Druckseite des Kühlluftgebläses 11 in Verbindung.
Die Funktionsweise der Kühlvorrichtung ist nun folgende: Das von einem Ofen kommende heiße Gut tritt über den Zufuhrschacht 4 in den Innenraum der Kühlkammer 1 ein, so daß sich im Betriebszustand eine in etwa dem Schüttwinkel entsprechende Gutoberfläche 15 einstellt. Auf diese Weise gelangt nur in dem Maße, wie über die Austragsvorrichtung 9 Gut aus der Kühlkammer abgezogen wird, heißes Gut über den Zufuhrschacht in die Kühlkammer. Über die Zuleitung 7 und die Luftverteilungseinrichtung 6 wird kalte Luft in die Kühlkammer eingeblasen, die entsprechend dem geringeren Durchtrittswiderstandes der Gutfüllung oberhalb der Luftverteilungseinrichtung gegenüber der darunter befindlichen Gutfüllung nach oben durch die Gutschicht hindurchgedrückt wird und über die Heißluftabzugsöffnung 3 aus der Kühlkammer entfernt wird. Da die Heiß-
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luft in der Regel als erhitzte Sekundärluft für die Ofenfeuerung "benötigt wird, erfolgt der Abzug der aufgeheizten Kühlluft infolge des Ofenzuges.
Da aufgrund der besonderen Anordnung des Zuführungsschachtes und der vergleichsweise langsamen Gutbewegung durch den Zuführungsschacht' und durch die Kühlkammer selbst sich ein relativ flacher Böschungswinkel der Gutoberfläche in der Kühlkammer ausbildet, wird die Gutfüllung nahezu gleichmäßig von der Kühlluft im Gegenstrom durchströmt, so daß das Gut auf Temperaturen unter 100° C abgekühlt werden kann und dadurch mit einfachen Mitteln transportiert werden kann. Gleichzeitig bedeutet dies einen hohen Wärmerückgewinn, der über die als Sekundärluft verwendete aufgeheizte *Kühlluft der Wärmebilanz des Ofenprozesses zugute kommt.
Das oberhalb der Luftverteilungseinrichtung weitgehend abgekühlte Gut durchwandert nun entsprechend der Austragsgeschwindigkeit der Gutaustragsvorrichtung 9 den Teil unterhalb der Luftverteilungseinrichtung und verläßt über die Austragsöffnung 8 die Kühlkammer.
Gemäß einer vorteilhaften erfinderischen Ausgestaltung ist nun die Austragsöffnung 8 auf der Außenseite mit einem um-
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laufenden Kragen 10 versehen, der über das Gutaufnahmeende der Austragsvorrichtung herabgezogen ist. Der so entstehende Raum steht mit der Saugseite des Kühlluftgebläses 11 in Verbindung, über das die Kühlluft durch die Zuleitung 7 in die Luftverteilungseinrichtung eingedrückt wird.
Da die Kühlluft vorzugsweise vollständig über den durch den Kragen 10 gebildeten Ringraum im Bereich der Austragsöffnung 8 angesaugt wird, entsteht an dieser Stelle ein leichter Unterdruck, so daß der Teil -der über die Luftverteilungseinrichtung 6 zugeführten Kühlluft, der im Gleichstrom mit dem Gut nach unten durch die Gutaustragsöffnung entweicht, dort wieder abgesaugt wird. Infolge dieser Anordnung kann jede mechanische Abdichtung gegen Austreten von heißer Kühlluft und Staub entfallen, da hierdurch eine "gasdynamische" und somit schleißfreie Abdichtung erzielt wird, wobei zudem zusätzlich noch eine Nachkühlung durch die im Gleichstrom mit dem Gut nach unten wandernde Luft erzielt wird.
Bei Stückgrößen des Ofengutes, die einen relativ steilen Böschungswinkel der Gutoberfläche 15 erzeugen, wird durch das Gutablenkelement 12 eine Vergleichmäßigung der von der Kühlluft zu durchströmenden Schichthöhe der Gutfüllung in Bezug auf die Kühlluftverteilungseinrichtung bewirkt. Zur Kühlung
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des Ablenkelementes ist dieses vorteilhaft an die Kühlluftversorgungseinrichtung angeschlossen. Gleichzeitig wird durch die zu Kühlzwecken unter das Ablenkelement eingedrückte Luft der Gutbereich unmittelbar unter "der Mündungskante des Zufuhrschachtes ebenfalls mit Kühlluft versorgt und somit eine praktisch über den gesamten Kammerquerschnitt gleichmäßige Kühlung des Ofengutes erzielt.
Anhand von Fig. 3 und 4 wird eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung beschrieben, wie sie insbesondere für große Durchsatzleistungen vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung fällt das heiße Ofengut beispielsweise aus einem vorgeschalteten Drehrohrofen. 18 erfindungsgemäß zunächst in eine Gutverteilungskammer 19, die vorzugsweise in Richtung der Ofenachse einen sich nach unten erweiternden Querschnitt aufweist.
Wie.sich aus dem Schnitt gemäß Fig. 4 ergibt, ist die Gutverteilungskammer 19 quer zur Ofenachse geneigt ausgebildet, so daß trotz der durch die Ofendrehung (Pfeil 27) erfolgenden Verschiebung des Gutabwurfpunktes an der Drehofenauslaufkante die Gutverteilkammer 19 gleichmäßig gefüllt wird. Abgesehen von der Aufgabe, eine gleichmäßige Gutverteilung auf die einzelnen Zufuhrschächte zu erreichen, ergibt die Anordnung der Gutverteilkammer oberhalb der Zufuhrschächte
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bei einer Reihe von Stoffen, wie beispielsweise Kalk oder Dolomit, noch den zusätzlichen Vorteil, daß durch die entsprechend lange Verweilzeit in dieser 'Kammer ohne Kühlung, d.h. also im'wesentlichen bei der Ofenaustrittstemperatur, das Gut noch nachreagieren kann, so daß sich hieraus eine Verbesserung der Qualität des gebrannten Produktes ergibt.
Am unteren Ende der Gutverteilungskammer19 sind mehrere, wie hier beispielsweise drei schlitzförmige Zufuhrschächte 20 vorgesehen, die erfindungsgemäß in eine sich im wesentlichen horizontal erstreckende Kühlkammer in der Weise einmünden, daß die Mündungskanten der Zufuhrschächte mit Abstand unterhalb der Kammerdecke 22 liegen. Mit Abstand unterhalb der Mündungskante der Zufuhrschächte erstreckt sich quer durch den Kammerinnenraum eine Kühlluftverteilungseinrichtung, die, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, vorzugsweise aus dachartigen Hohlkörpern gebildet ist und die mit wenigstens einem Kühlluftgebläse 11 in Verbindung steht. Das untere Ende der Kühlkammer ist zweckmäßigerweise in mehrere Gutaustragsöffnungen aufgeteilt, wobei die Gutaustragsöffnungen, wie aus Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, gleichmäßig über den Kammerquerschnitt verteilt angeordnet sind. Die Gutaustragsöffnungen sind jeweils mit einer Gutaustragsvorrichtung 24 versehen, die entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgebildet sein kann, so daß auch hier eine gasdynamische Abdichtung erfolgt.
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Der sich oberhalb der Gutoberfläche 15 ausbildende freie Raum dient als Sammelraum für die aufgeheizte Kühlluft und steht über wenigstens einen Abzugskanal 25 mit dem Ofenkopf 26 in Verbindung, über den die aufgeheizte Luft als Sekundärluft in den Ofen eingeleitet wird.
In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausgestaltung der Zufuhrschächte der Kühlkammer bei einer Anlage gemäß den Fig. 3 und 4 dargestellt. Anstelle von langgestreckten, schlitzförmigen Schächten sind hier die Zufuhrschächte rohrförmig, mit rundem (Fig. 6) oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet, so daß in die Kühlkammer eine Vielzahl von symmetrisch angeordneten Schächten einmündet.
Die Gutaustragsvorrichtungen sind bei dieser Ausführungsform beispielsweise entsprechend Fig.· 3 und 4 angeordnet, wobei erfindungsgemäß jeder Zufuhrschacht jeweils in vertikaler Verlängerung über einer zugehörigen Austragsvorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein weitgehend definierter Durchfluß des Gutes durch die Kühlkammer.
Aus Fig. 5 und 6 ist ferner zu ersehen, daß vorteilhaft epweise der Abstand zwischen je zwei benachbarten Zufuhrschächten mindestens doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen
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jeweils einem Zufuhrschacht und der unmittelbar benachbarten Kammerwandung. Hierdurch bilden sich über den gesamten Kammerquerschnitt gleichmäßige Schüttkegel aus, so daß eine gleichmäßige Durchströmung des Schüttgutes mit Kühlluft gewährleistet ist.
In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß, wie beispielsweise in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, die Kühlluftverteilungseinrichtung, vorzugsweise entsprechend der Zahl der Zufuhrschächte, in Gruppen unterteilt ist. Dies geschieht durch den Einbau entsprechender'Zwischenwände 29 in Fig. 3 und gegebenenfalls 30 und 31 in Fig. 4, durch die die Verbindung der dachförmigen Hohlkörper der Luftverteilungseinrichtung untereinander abgesperrt wird. Hierdurch entstehen bei dem dargestellten Beispiel gemäß Fig. 3 und sechs Gruppen von Luftverteilungseinrichtungen, die zweckmäßigerweise jeweils an ein eigenes Kühlluftgebläse angeschlossen werden, so daß auf diese Weise bei entsprechender Einregelung der einzelnen Kühlluftgebläse auch eine unterschiedliche Kornverteilung in bezug auf den horizontalen Kammerquerschnitt ausgeregelt werden kann und somit eine vollkommen gleichmäßige Durchströmung der Gutfüllung erzielt wird.
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Über entsprechende Druckfühler in den Luftzuleitungen zu den einzelnen Gruppen und gegebenenfalls bei gleichzeitiger Kontrolle der Austrittstemperatur des Gutes lassen sich die eizelnen Gebläse automatisch einregeln, so daß insgesamt gesehen die Gutaustrittstemperatur bei allen Austragsvorrichtungen praktisch gleich ist.
Patentansprüche
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Claims (10)

Patentansprüche
1. ) Vorrichtung zum Kühlen von stückigem, heißen Ofengut in airektem Kontakt mit Luft, die eine Kühlkammer aufweist mit Zuführung des heißen Ofengutes an ihrem oberen Ende, wenigstens einer Austragsvorrichtung für das gekühlte Ofengut am unteren Ende und einer Kühlluftverteilungseinrichtung, die die Gutfüllung innerhalb der Kammer durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des Ofengutes wenigstens ein Zufuhrschacht (4) vorgesehen ist, der mit Abstand von den Kammerwänden in den Kammerinnenraum hineinragt und der mit Abstand oberhalb der Kühlluftverteilungseinrichtung (6) endet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zufuhrschächte (4) in die Kühlkammer einmünden und daß der Abstand zwischen je zwei benachbarten Zufuhrschächten mindestens doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen jeweils einem Zufuhrschacht und der diesem am nächsten liegenden Kammerwandung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mit Abstand unter der Mündung (5) eines jeden Zufuhrschachtes (4) ein Gutablenkelement angeordnet ist.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gutablenkelement (12) an die Kühlluftversorgungseinrichtung angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer mehrere Austragsvorrichtungen (9, 24) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem 'der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zufuhrschacht (4) jeweils in vertikaler Verlängerung über einer zugehörigen Austragsvorrichtung (9, 24) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftverteilungseinrichtung (6), vorzugsweise entsprechend der Zahl der Zufuhrschächte in Gruppen unterteilt ist, die unabhängig voneinander, vorzugsweise regelbar mit Kühlluft beaufschlagt werden.
8". Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftverteilungseinrichtung (6) aus mehreren an sich bekannten, nach unten offenen, vorzugsweise dachförmigen Hohlkörpern besteht, die vorzugsweise horizontal die Gutfüllung durchsetzen, daß diese Hohlkörper
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sowohl an der Wandung der Kühlkammer entlang als auch mit Abstand voneinander quer durch die Gutfüllung geführt sind und wenigstens zum Teil untereinander in bezug auf den Kühlluftstrom in Verbindung stehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zufuhrschächte (4) oberhalb ihrer Einmündung in die Kühlkammer zu einer Gutverteilungskammer (19) erweitert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsöffnung (8) jeweils auf der Kammeraußenseite mit einem umlaufenden Kragen (10) versehen ist, der über das Gutaufnahmeende der Austragsvorrichtung (9, 24) herabgezogen ist, wobei der so entstehende Raum an die Saugseite eines Gebläses (11) angeschlossen ist.
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