DE2404086A1

DE2404086A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von heissem, koernigem material

Info

Publication number: DE2404086A1
Application number: DE2404086A
Authority: DE
Inventors: Charles Joseph Dick
Original assignee: Fuller Co
Current assignee: Fuller Co
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-08-15
Also published as: FR2215596B1; CA1004459A; JPS5246255B2; DE2404086C3; JPS49107021A; US3839803A; GB1395860A; DE2404086B2; FR2215596A1

Description

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28. Januar 1974 Gzk/pn

Fuller Company, 124 Bridge Street, Catasauqua, Pennsylvania,

U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kühler für Material und insbesondere der Wärmetauscher der Rekuperativ-Bauart, bei denen Kühlluft durch das heiße Material geleitet wird, um das Material zu kühlen; die durch das heiße Material erhitzte Kühlluft wird einem Brennofen zur Verwendung als vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt. Die Erfindung schafft insbesondere einen Materialkühler der Wärme-Rekuperativ-Bauart, bei dem keine Staubfangeinrichtung notwendig ist.

Kühler der Wärme-Rekuperativ-Bauart, wie sie zum Kühlen von Zementklinker verwendet werden, der aus einem Drehrohrofen abgegeben wird, sind allgemein bekannt (US-PS'en 2,137,158 und 2,846,778). Bei derartigen Vorrichtungen wird das Material von dem Brennofen auf eine Fördereinrichtung, abgegeben, beispielsweise einen sich hin- und herbewegenden Gitterförderer, der das Material durch den Kühler bewegt. Die Kühlluft wird

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nach oben durch das Materialbett hindurchgeblasen und kühlt · das Material. Während das Material gekühlt wird, wird die Luft durch das heiße Material erhitzt und dem Brennofen oder Drehrohrofen als Verbrennungsluft zugeführt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß der Brennstoffverbrauch des Ofens verringert wird, indem vorgewärmte Verbrennungsluft verwendet wird.

Ein Nachteil der Materialkühler mit hin- und herbewegtem Gitter liegt jedoch darin, daß zur Verringerung der Materialtemperatur auf eine annehmbare Höhe mehr Kühlluft durch das heiße Material geleitet werden muß, als von dem Ofen verwendet werden kann. Beispielsweise wird bei der Zementherstellung der Zementklinker von einer Temperatur von ungefähr 1371°C (25OO°F.) auf 66⁰C (15O°F.) abgekühlt. Um diese Abkühlung durch einen direkten Wärmetausch mit der Luft zu erreichen, ist ungefähr drei Mal soviel Luft für die Kühlung erforderlich, wie beim Brennen des Zementklinkers verwendet werden kann. Die zwei Drittel, die nicht in dem Brennofen verwendet werden können, müssen in die Atmosphäre abgegeben werden. Wenn die Kühlluft durch das Zementklinkerbett streicht, nimmt sie Staub und feine Zementklinkerteilchen auf. Diese feinen Zementklinkerteilchen sind wertvoll und sollten deshalb aufgefangen werden, indem die tiberschußluft durch eine Staubfangeinrichtung mit hohem Wirkungsgrad geleitet wird. Derartige Staubfangeinrichtungen erhöhen die Kosten des Materialkühlsystems; es wäre von Vorteil, ihre Größe zu verringern oder sie überflüssig zu machen.

Es sind schon viele Versuche unternommen worden, dieses Problem des Abblasens von großen Luftmengen in die Atmosphäre zu über-

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winden, um damit auf die Verwendung von teuren und hochwirksamen Staubfangeinrichtungen zu verzichten. Einige dieser Versuche sind in den US-PS»en 3,667,133 und 3,704,525 dargestellt, wobei die überschüssige Kühlluft durch einen Wärmetauscher geleitet und dann dem Materialkühler wieder zugeführt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Anordnung für viele Anwendungsfälle nicht verwendbar ist, insbesondere wenn große Mengen von körnigem Material gekühlt werden müssen. Es sind andere Versuche unternommen worden, das Problem des Abblasens von überschüssiger Luft dadurch zu überwinden, daß einem direkten Wärmetauscher ein indirekter Wärmetauscher nachgeschaltet wurde, wobei der direkte Wärmetauscher nur für Wärme-Rekuperativ-Zwecke verwendet wird. Diese Versuche sind in den US-PS'en 3,705,460 und 3,705,620 beschrieben. Diese Materialkühler arbeiten zwar zufriedenstellend, sie stellen jedoch noch keine optimale und ausreichende Lösung für Anwendungsfälle dar, wo große Materialmengen gekühlt werden müssen.

Es sind auch schon Versuche unternommen worden, die zum Kühlen des heißen Materials erforderliche Luftmenge dadurch zu verringern, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, um entweder das aus der Rekuperationszone des Kühlers abgegebene Material oder das Kühlgas zu kühlen, das von einem Teil des Gaswärmetauschers abgegeben wird, und dann dieses Gas zur Kühlung des heißesten Materials in dem Kühler zu verwenden. Bekannte Vorrichtungen, bei denen das heiße Material direkt durch eine Flüssigkeit gekühlt wird, nachdem es aus der Rekuperationszone des Kühlers abgegeben wird, haben den Nachteil, daß man ein nasses Erzeugnis erhält. Dann muß das Erzeugnis durch eine zusätzliche Einrichtung getrocknet werden, bevor es weiterverarbeitet werden kann.

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In einer Zementfabrik würde dies erfordern, daß das Material zuerst getrocknet werden muß, bevor es einer Mühle für den endgültigen Mahlvorgang zugeführt wird.

Man hat auch schon versucht, die aus den Kühlzonen des Gaswärmetauschers abgegebene Luft zu kühlen und diese gekühlte Luft den heißeren Zonen des Gaswärmetauschers wieder zuzuführen. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 3,686,773 beschrieben. Diese Vorrichtung hat sich jedoch nicht als zufriedenstellend erwiesen, weil der Kühler nicht vollständig ohne ein Abblasen auskommt. Ein anderer Versuch zum Kühlen von Material mit einer Flüssigkeit ist in der US-PS 3,162,431 dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird Wasser auf das zu kühlende Material gesprüht; dies geschieht jedoch in erster Linie zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Staubfangsystems, einem elektrostatischen Staubfänger. Ausserdem hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß Luft mit hohem Feuchtigkeitsanteil dem Ofen zugeführt wird und damit den Wirkungsgrad der Vorrichtung verringert.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Kühler geschaffen, mit dem heißes Material gekühlt werden kann, wie beispielsweise Zementklinker, der von einem Drehrohrofen abgegeben wird; dazu dient Gas, beispielsweise Luft, die durch das heiße Material hindurchtritt, so daß die Vorteile der Wärmetauscher der Rekuperativ-Bauart beibehalten werden. Im wesentlichen die gesamte Luft wird dem Ofen als vorgewärmte Verbrennungsluft wieder zugeführt. Es ist aber keine Staubfangeinrichtung von hohem Wirkungsgrad erforderlich. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Wärmetauscher verwendet wird, der Wasser auf das heiße

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Material sprüht und weitgehend verhindert, daß Kühlluft, die durch den Gaswärmetauscher tritt, in den Flüssigkeitswärmetauscher eintritt.

Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material zu schaffen, die die Vorteile bekannter Materialkühler beibehält, dabei jedoch deren wesentliche Nachteile vermeidet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material zu schaffen, die eine Wärme-Rekuperation ermöglichen, jedoch ein Staubfangsystem hohen Wirkungsgrades weitestgehend überflüssig machen.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material zu schaffen, die ein Staubfangsystem hohen Wirkungsgrades überflüssig macht, gleichwohl aber ein Erzeugnis abgibt, das im gewünschten Maße gekühlt ist.

Diese und andere Ziele werden im wesentlichen durch eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material erreicht, das von einem Ofen abgegeben wird, wobei vorgewärmte Verbrennungsluft dem Ofen zugeführt wird, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen ersten Wärmetauscher mit einer Einrichtung zur Aufnahme des zu kühlenden Materials und zum Vorwärtsbewegen des Materials durch den Wärmetauscher; eine Leitungseinrichtung, um das zu kühlende Material von dem Ofen zu dem ersten Wärmetauscher zu leiten; einen zweiten Wärme-

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tauscher, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Wärmetauscher steht, um Material von dem ersten Wärmetauscher aufzunehmen, mit einer Einrichtung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit, die in direkte Berührung mit dem zu kühlenden Material tritt; einen dritten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem zweiten Wärmetauscher steht, um Material von dem ersten Wärmetauscher aufzunehmen, mit einer Einrichtung, um das zu kühlende Material aufzunehmen und durch den Wärmetauscher zu bewegen; eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühlluft zu dem dritten Wärmetauscher, die nacheinander durch das Material in dem dritten und dem ersten Wärmetauscher hindurchtritt, wobei die Kühlluft zuerst durch das kühlste Material und schließlich durch das heißeste Material hindurchtritt und durch das Material erhitzt wird; eine Einrichtung, um die erhitzte Luft zu dem Ofen zu leiten; und durch einen Brecher, der zwischen zwei Wärmetauschern angeordnet ist. Diese Ziele werden auch durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material erreicht, das gekennzeichnet ist durch die folgenden Verfahrensschritte: ein Kühlgas wird durch das zu kühlende Material geleitet; das Material wird durch direkte Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit weiter gekühlt, während der Durchtritt von Kühlgas durch das Material im wesentlichen verhindert wird; und ein Kühlgas wird anschließend durch das Material geleitet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform eines Ausführungsbeispiels in schematischer Darstellung.

Da sich die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen weitgehend gleichen, werden insoweit gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Ofen, beispielsweise ein Drehrohrofen 1 dargestellt, der das heiße, zu kühlende Material in die Kühleinrichtung 5 abgibt. Eine Leitung 2 verbindet den Drehrohrofen mit dem Einlaß 4 der Kühlvorrichtung 5 und dient dazu, heißes Material von dem Ofen 1 zu dem Kühler 5 zu leiten und vorgewärmte Verbrennungsluft von dem Kühler 5 zum Ofen 1 zurückzuführen. Eine Brennstoffversorgungsleitung 3 ist vorgesehen; sie kann eine geeignete Brenndüse (nicht dargestellt) aufweisen, die am Ende innerhalb des Ofens 1 angebracht ist.

Die Kühlvorrichtung 5 weist einen ersten Gaswärmetauscher 6 auf, einen zweiten Flüssigkeitswärmetauscher 8 und einen dritten Gaswärmetauscher 10. Der ersten Wärmetauscher 6 ist in der Bauart mit geneigtem Rost dargestellt, kann jedoch auch horizontal ausgeführt werden, und weist einen sich hin- und herbewegenden Rostförderer 12 auf, der ein Materialbett 13 in dem Wärmetauscher aufnimmt und das Material von dem Einlaß 4 der Kühleinrichtung 5 zum zweiten Wärmetauscher 8 fördert.

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Der Förderer 12 weist einen Rahmen 14 und alternierende Reihen von festen Rostplatten 15 und bewegbaren Rostplatten 16 auf, die jeweils mehrere Öffnungen haben. Es ist eine (nicht gezeigte) Einrichtung vorgesehen, um den Rahmen 14 hin- und herzubewegen, an dem die beweglichen Rostplatten 16 befestigt sind; die Hin- und Herbewegung des Rahmens 14 und der Rostplatten 16 bewirkt eine Vorwärtsbewegung des Materials durch den Wärmetauscher 6 hindurch. Gas, wie beispielsweise Luft, wird in später noch näher beschriebener Weise einer Windkammer unter dem Förderer zugeführt, um durch den Förderer und das Materialbett 13 hindurchzutreten und dadurch das Material zu kühlen.

Ein Materialbrecher 20 ist am Austragsende des Wärmetauschers 6 vorgesehen, um die Größe der größeren Materialteilchen zu verringern. Die kleinen Materialteilchen können durch einen Rost 22 hindurch in den zweiten Wärmetauscher 8 gelangen; der Brecher 20 verringert die. Größe der größeren Teilchen so, daß sie durch den Rost 22 hindurchtreten können.

Eine Trennwand 24 unterstützt das Zerkleinern der größeren Materialteilchen durch den Brecher 20, indem diese größeren Teilchen gegen die Trennwand 24 geworfen werden. Die Trennwand 24 erstreckt sich nach unten zum Materialbett 13 bis zu einem Abstand, der ausreichend groß ist, so daß durch die Höhe des Materialbetts 13 eine Materialdichtung am Auslaß 25 des Wärmetauschers 6 zwischen dem Wärmetauscher 8 und dem Wärmetauscher 6 geschaffen wird.

Der zweite Wärmetauscher 8 weist eine Einrichtung auf zur Zufuhr von Flüssigkeit zur direkten Berührung mit dem zu kühlenden Material. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist diese

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Einrichtung zwei Sprühköpfe 30 auf, die mit Wasser durch eine Leitung 32 von einer geeigneten Quelle (nicht gezeigt) versorgt werden. Ein Ventil 34 dient dazu, die durch die Sprühköpfe auf das Materialbett 35 versprühte Wassermenge zu regulieren. Der Wärmetauscher 8 weist eine Trennwand 36 auf, die sich nach unten zum Materialauslaß 37 des Wärmetauschers 8 erstreckt. Der Wärmetauscher 8 kann einen durchlässigen Boden 38 aufweisen, durch den überschüssiges Wasser aus dem Material zu einem Auslaß 39 austreten kann. Anstatt sich auf die natürliche Strömung des Materials zur Abgabe des Materials aus dem Wärmetauscher 8 zu verlassen, kann man wenn erwünscht, die Trennwand 38 auch mit einem hin- und herbewegten Rostförderer oder einer anderen Fördereinrichtung versehen, um das Material von dem Wärmetauscher 8 durch den Materialauslaß 37 zum dritten Wärmetauscher 10 zu fördern. Das Materialbett 35 wird mit einer Höhe aufrechterhalten, die ausreichend ist, um den Auslaß zu bedecken, der durch die Trennwand 36 gebildet wird, und eine Materialdichtung zwischen dem dritten Wärmetauscher 10 und dem zweiten Wärmetauscher 8 zu erzielen.

Wenn das Wasser in Berührung mit dem Materialbett 35 kommt, entsteht Dampf, der nach oben durch den Rost 22 zu einer Austrittsleitung 40 strömt, die zu einer Kondensatoreinrichtung führt. Von der Kondensatoreinrichtung 42 kann ein Kamin 44 zur Atmosphäre führen. Da eine aus Material bestehende Dichtung durch das Materialbett 13 und die Trennwand 24 gebildet ist, und da die Gase dem Weg des geringsten Strömungswiderstandes folgen, der durch den Kondensator 42 führt, wird nur sehr wenig oder überhaupt kein Dampf zum Wärmetauscher 6 geleitet.

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Fast kein Kühlgas wird durch den Wärmetauscher 8 geleitet; deshalb wird auch nur sehr wenig oder überhaupt kein Staub von dem Gas aufgenommen, das aus dem Wärmetauscher 8 durch die Leitung 40 abgeführt wird. Dies ist wichtig, weil dadurch am Kamin 44 keine Staubfangeinrichtung hohen Wirkungsgrades notwendig ist. Es ist zwar möglich, daß einige Teilchen durch den aufsteigenden Dampf mitgenommen werden; ihre Menge ist jedoch so gering, daß sie im Bereich um den Brecher 20 ausfallen oder in dem Kondensator 42 oder in einem geeigneten Äusfallbehälter aufgehalten werden. Ausserdem ist es möglich, daß etwas Kühlluft durch den Auslaß 37 in den Wärmetauscher 8 strömt; man kann jedoch davon ausgehen, daß dadurch keine wesentliche Staubmenge mitgenommen wird.

Der Wärmetauscher 10 ist im wesentlichen der gleiche wie der Wärmetauscher 6, jedoch ist der hin- und herbewegliche Rostförderer 50, der ein Materialbett 51 in dem Wärmetauscher 10 trägt, horizontal statt geneigt angeordnet. Falls gewünscht, kann der Förderer 50 jedoch auch geneigt statt horizontal angeordnet werden. Der Förderer 50 weist einen Rahmen 52 und mehrere alternierende Reihen von festen Rostplatten 54 und bewegbaren Rostplatten 55 auf, die jeweils Durchtrittsöffnungen haben. Es ist eine (nicht gezeigte) Einrichtung vorgesehen, um den Rahmen 52 und die bewegbaren Rostplatten 55 hin- und herzubewegen, um das Material von dem Auslaß 37 des Wärmetauschers zu dem Abgabeende 60 der Kühlvorrichtung 5 zu fördern. Eine Windkammer 62 ist unter dem Förderer 50 vorgesehen und kann in zwei Kammern 63 und 64 aufgeteilt sein, an die jeweils ein Gebläse 67 bzw. 68 angeschlossen ist, um Kühlgas zur Windkammer 62 zu leiten, das nach oben durch den Förderer 50 und das

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Materialbett 51, das auf dem Förderer getragen wird, hindurchtritt. Das Kühlgas tritt durch das Material 51, um das Material zu kühlen; das Kühlgas wird dabei durch das Material erwärmt. Der Bereich über dem Wärmetauscher 10 und unter dem Förderer 12 des Wärmetauschers 6 bildet eine Windkammer 70 für den Wärmetauscher 6. Die Kammer 70 kann durch geeignete Trennwände 72 in Kammern 73 und 74 unterteilt sein. Nach dem Durchtritt durch das Materialbett 51 gelangt das Kühlgas in die Windkammer 70 des Wärmetauschers 6, danach durch den Förderer 12 und das Materialbett 13 hindurch. Das Materialbett 13 wird gekühlt und das Kühlgas wird durch das heiße Materialbett 13 weiter erwärmt und als vorgewärmte Verbrennungsluft zu dem Brennofen 1 durch die Leitung 2 geführt. Die am Ausgang 37 des zweiten Wärmetauschers gebildete Materialdichtung verhindert weitgehend, daß Kühlluft im Kurzschluß durch den Flüssigkeitswärmetauscher 8 strömt.

Die Trennwand 72 fluchtet im wesentlichen mit der Trennwand 64. Da sich das kühlste Material nahe dem Ende des dritten Wärmetauschers 10 befindet, ist das Gas in der Kammer 73 kühl, so daß man den besten Wärmetausch mit dem heißesten Material in der Vorrichtung 5 erzielt, das sich am Anfang des ersten Wärmetauschers 6 befindet.

Da in den Rostplatten 15, 16, 54 und 55 Öffnungen vorgesehen sind, fällt ein Teil des körnigen Materials durch die Rostplattenförderer 12 und 50 hindurch. Das durch den Rost 12 fallende Material fällt auf das Materialbett 51. Das durch den Förderer 5O fallende Material fällt in die Kammern 63 und 64 und kann von dort durch geeignete verschließbare Ausläße 69 auf einen geeigneten Förderer (nicht gezeigt) abgegeben werden.

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Für die vorliegende Erfindung ist es von Bedeutung, daß die Wassermenge, die auf das Material in dem Wärmetauscher 8 gesprüht wird, ausreichend groß ist, um das Material in wesentlichem Maße abzukühlen, jedoch nicht so groß, daß man ein nasses Erzeugnis erhält, das am Auslaß 60 der Vorrichtung abgegeben wird. Das aus dem Wärmetauscher 8 abgegebene Material sollte ausreichende Wärme haben, um das Material zu trocknen, wenn zusätzlich das Kühlgas durch das Material hindurchtritt. Vorzugsweise ist ein Temperaturfühler 80 am Auslaß 60 angeordnet; die dort gemessene Temperatur wird zur Steuerung des Ventils 34 und zur Regelung der auf das heiße Material gesprühten Wassermenge verwendet.

Aus der vorangegangenen Beschreibung erkennt man, daß der erfindungsgemäße Kühler den Vorteil aufweist, daß das gesamte durch das zu kühlende Material geblasene Gas zu dem Brennofen 1 als vorgewärmte Verbrennungsluft zurückgeführt wird, wodurch die Vorteile der bekannten Wärmetauscher der Rekuperativ-Bauart beibehalten werden. Beim erfindungsgemäßen Kühler tritt jedoch auch fast kein Kühlgas in die Atmosphäre, so daß es nicht notwendig ist, eine Staubfangeinrichtung mit hohem Wirkungsgrad vorzusehen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 gezeigte, wobei jedoch zusätzlich eine Ventileinrichtung 90 zwischen dem Wärmetauscher 8 und dem Wärmetauscher 10 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ersetzt die Ventileinrichtung 90 die Materialdichtung, die am Auslaß 37 durch die Trennwand 36 gebildet wird, und dient dazu sicherzustellen, daß kein Kühlgas im Kurzschluß durch den Wärmetauscher 8 zum Auslaß 40 strömt.

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Als zusätzliche Abwandlung kann ein Ventil 61 am Kühlmaterial-Auslaß 60 vorgesehen werden. Dadurch wird sichergestellt, daß an diesem Auslaß eine Materialdichtung gebildet wird, die verhindert, daß Kühlluft, die durch den dritten Wärmetauscher hindurchtritt, im Kurzschluß durch den Auslaß 60 strömt und nicht durch den Wärmetauscher 6 tritt.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist ein Gebläse

95 vorgesehen, um aus der Umgebung Kühlgas in den Anfangsabschnitt des ersten Wärmetauschers 6 zu blasen. Eine Trennwand

96 ist in der Kammer 73 vorgesehen, um eine Kammer 97 zu bilden, um diese Umgebungskühlluft zu den ersten Reihen von Rostplatten 15 und 16 zu leiten und damit sicherzustellen, daß die Kühlluft durch das heißeste Material gedrückt wird. Damit wird erreicht, daß die Rostplatten 15 und 16 eine höhere Lebensdauer haben und daß das heiße Material besser von der Luft durchströmt wird. Die Kammer 97 weist einen mit einem Ventil versehenen Auslaß 98 zur Abgabe von Material auf, das durch die Rostplatten über der Kammer 97 fällt. Dieses Material kann zum Materialauslaß 60 gefördert werden.

Die Luftmenge und die Wassermenge, die zum Kühlen des Materials erforderlich sind, können am besten in einem Beispiel dargestellt werden. Eine Menge von 840 000 Liter (5300 Barrels) pro Tag Zementklinker wird von einem Brennofen abgegeben und dem ersten Wärmetauscher 6 zugeführt und hat eine Temperatur von 1371°C (25OO°F.). Das vom ersten Wärmetauscher 6 abgegebene Material hat eine Temperatur von 637°C (1170°F.). Den Sprühköpfen 30 wird Wasser in einer Menge von. 110 l/min. (29 gpm) zugeführt und das von dem zweiten Wärmetauscher 8

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abgegebene Material hat eine Temperatur von 138°C (28O°F.)." Das Gebläse 67 liefert 344 m³/min (12,300 scfm) bei 32°C (9O°F.) und das Gebläse 68 liefert 162 m³/min (5800 scfm) bei 32°C (9O°F.). Die Durchschnittstemperatur in der Kammer 70 ist 93°C (20O⁰F.) und das Material wird aus dem Kühler 5 bei ungefähr 66°C (15O°F.) abgegeben. Aus der Dampfabführung 40 strömen ungefähr 184 m /min (6500 cfm). Die zum Brennofen 1 als vorgewärmte Verbrennungsluft zurückgeführte Luft hat ungefähr 871°C (1600°F.).

Die Vorrichtung kann noch dahingehend abgewandelt werden, daß ein Boden zwischen die Gaswärmetauscher 6 und 10 eingefügt wird und daß das Gas von dem Wärmetauscher 10 durch Gebläse geleitet wird, bevor es einer Windkammer unter dem Förderer zugeführt wird. Wenn gewünscht, kann ein Laufsteg unter den Förderern 12 und 50 vorgesehen werden, um die Wartung zu erleichtern. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es erwünscht sein, dem Wärmetauscher 8 Kühlluft zuzuführen, aber diese Luftmenge sollte so gering sein, daß keine größeren Staubmengen mitgenommen werden. Das Hindurchleiten von Luft durch das Material im Wärmetauscher 8 kann erfolgen, wenn eine geringe Menge von Kühlluft unterhalb des Wärmetauschers 8 zugegeben wird, um sicherzustellen, daß die Einrichtungen, die das Material durch den Auslaß 37 fördern, nicht dadurch beschädigt werden, daß sie ständig dem heißen Material ausgesetzt sind. Die Vorrichtung kann auch dahingehend abgewandelt werden, daß sich der Wärmetauscher 10 von dem Wärmetauscher 8 in einer Linie mit dem Wärmetauscher 6 erstreckt, statt unter dem Wärmetauscher 6 in der in der Zeichnung dargestellten Doppel-

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deckbauweise angeordnet zu werden. Diese Anordnung kann verwendet werden, wo die Deckenhöhe die Doppeldeckbauweise nicht ermöglicht.

Aus der vorangehenden Beschreibung kann man schon das Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material gemäß der Erfindung entnehmen. Das Material wird dadurch gekühlt, daß zuerst ein Kühlgas durch das heiße Material geleitet wird; dann wird eine weitere Kühlung dadurch erreicht, daß das Material unmittelbar mit einer Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, während der Durchtritt von Kühlluft durch das Material weitestgehend verhindert wird; anschließend wird das Material dadurch gekühlt, daß ein Kühlgas durch das Material geleitet wird. Im wesentlichen das gesamte aufgewandte Kühlgas wird in den Brennofen als vorgewärmtes Gas zurückgeleitet. Der bei der direkten Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit entstehende Dampf wird durch einen Auslaß unabhängig von den Leitungen abgegeben, die das vorgewärmte Gas zum Ofen zurückführen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß die der Erfindung zugrundeliegenden Ziele erreicht werden. Es wird ein Kühler geschaffen, bei dem kein Staubsammler von hohem Wirkungsgrad erforderlich ist, wobei die Vorteile der Rekuperativ-Arbeitsweise bekannter, mit Gas arbeitender Materialkühler beibehalten werden und insbesondere auch die Vorteile der Materialkühler der Bauart mit Gasrückführung.

Es wurden nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, ohne daß diese hierauf beschränkt wäre.

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Es wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Gut beschrieben, wie beispielsweise Zementklinker, der von einem Brennofen abgegeben wird, beispielsweise einem Drehrohrofen. Ein erster Wärmetauscher der Bauart ist vorgesehen, bei der das Kühlgas nach oben durch das Material geleitet wird, um das Material zu kühlen; dieses Gas wird durch das heiße Material erwärmt und dem Brennofen als vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt. An den ersten Wärmetauscher schließen sich ein Klinkerbrecher und ein zweiter Wärmetauscher an, der eine Einrichtung aufweist, um das heiße Material mit Wasser zu besprühen. An den Sprühkühler schließt sich ein dritter Wärmetauscher der Bauart an, bei der Kühlluft nach oben durch das Material in direkte Berührung mit dem Material geleitet wird. Die Kühlluft, die durch den dritten Wärmetauscher strömt, strömt unmittelbar durch den ersten Wärmetauscher. Eine vom Material gebildete Dichtung ist zwischen dem zweiten und dem dritten Wärmetauscher vorgesehen, um zu verhindern, daß Kühlluft durch den zweiten Wärmetauscher hindurchtritt. Es ist eine Abblasleitung aus dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen, um den Dampf abzublasen, der entsteht, wenn das Wasser das heiße Material berührt. Es kann eine Steuerung vorgesehen werden, um die auf das heiße Material im zweiten Wärmetauscher gesprühte Wassermenge in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem dritten Wärmetauscher abgegebenen Materials zu regeln. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann Umgebungsluft direkt zu dem heißesten Material geleitet werden, das aus dem Brennofen austritt, um durch den ersten Wärmetauscher geleitet zu werden.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material, das von einem Brennofen abgegeben wird, wobei dem Ofen vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt wird, gekennzeichnet durch:

einen ersten Wärmetauscher mit einer Einrichtung zur Aufnahme des zu kühlenden Materials und zum Vorwärtsbewegen des Materials durch den Wärmetauscher;

eine Leitungseinrichtung, um das zu kühlende Material von dem Ofen zu dem ersten Wärmetauscher zu leiten;

einen zweiten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Wärmetauscher steht, um Material von dem ersten Wärmetauscher aufzunehmen, mit einer Einrichtung zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit, die in direkte Berührung mit dem zu kühlenden Material tritt;

einen dritten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem zweiten Wärmetauscher steht, um Material von dem ersten Wärmetauscher aufzunehmen, mit einer Einrichtung, um das zu kühlende Material aufzunehmen und durch den Wärmetauscher zu bewegen;

eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühlluft zu dem dritten Wärmetauscher, die nacheinander durch das Material in dem

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dritten und dem ersten Wärmetauscher hindurchtritt, wobei die Kühlluft zuerst durch das kühlste Material und schließlich durch das heißeste Material hindurchtritt und durch das Material erhitzt wird;

eine Einrichtung, um die erhitzte Luft zu dem Ofen zu leiten; und

durch einen Brecher, der zwischen zwei Wärmetauschers angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um weitestgehend zu verhindern, daß Kühlgas durch das Material hindurchtritt,-wenn sich das Material in dem zweiten Wärmetauscher befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die einen Durchtritt von Kühlgas durch das Material im zweiten Wärmetauscher verhindert, eine Dichteinrichtung aufweist, die zwischen dem zweiten und dritten Wärmetauscher angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um aus dem zweiten Wärmetauscher Dampf abzuführen, der durch die direkte Berührung der Kühlflüssigkeit mit dem zu kühlenden Material entsteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichteinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten vorgesehen ist, um weitestgehend zu verhindern, daß der in dem zweiten Wärmetauscher erzeugte Dampf in den ersten Wärmetauscher eintritt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Brecher zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um weitestgehend zu
verhindern, daß Kühlluft durch das Material hindurchtritt, wenn sich das Material in dem zweiten Wärmetauscher befindet, und daß die Einrichtung eine Dichtung zwischen dem zweiten und dem dritten Wärmetauscher aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um aus dem zweiten Wärmetauscher den Dampf abzuführen, der durch die direkte Berührung der Kühlflüssigkeit mit dem zu kühlenden Material entsteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist, um weitestgehend zu verhindern, daß der in dem zweiten Wärmetauscher erzeugte Dampf in den ersten Wärmetauscher eintritt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um überschüssige Kühlflüssigkeit aus dem zweiten Wärmetauscher abzuziehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Steuerung der Kühlflüssigkeitsmenge, die dem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem dritten Wärmetauscher abgegebenen Materials.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem zweiten Wärmetauscher eine Sprüheinrichtung aufweist, um Wasser auf das Material zu sprühen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem zweiten Wärmetauscher eine Sprüheinrichtung aufweist, um Wasser auf das Material in einer Menge zu sprühen, daß das von dem zweiten Wärmetauscher abgegebene Material ausreichende Wärme behält, um das Material zu trocknen, bevor es von dem dritten Wärmetauscher abgegeben wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Zufuhr von Umgebungsluft zu dem ersten Wärmetauscher.
15. Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

ein Kühlgas wird durch das zu kühlende Material geleitet;

das Material wird durch direkte Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit weiter gekühlt, während der Durchtritt von Kühlgas durch das Material im wesentlichen verhindert wird; und

ein Kühlgas wird anschließend durch das Material geleitet.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas, das durch das Material hindurchtritt, bevor

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das Material weiter durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wird, zuerst durch das Material hindurchtritt, nachdem das Material weiter durch direkte Berührung mit der Flüssigkeit gekühlt wurde.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch einen Brecher geleitet wird, bevor es weiter durch direkte Berührung mit einer Flüssigkeit gekühlt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Material direkt mit einer Flüssigkeit in Berührung tritt, indem die Flüssigkeit auf das Material gesprüht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der auf das Material gesprühten Flüssigkeit so gesteuert wird, daß das Material eine ausreichende Wärme behält nach der direkten Berührung mit einer Flüssigkeit, so daß es selbst und durch die durch das Material geleitete Kühlluft trocknet.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Umgebung stammendes Kühlgas durch das Material geleitet wird, bevor es direkt von einer Flüssigkeit berührt wird.
21. Verfahren zum Kühlen von heißem, körnigem Material, wie beispielsweise Zementklinker, das aus einem Brennofen abgegeben wird, bexspielsweise einem Drehrohr-ofen , wobei dem Ofen vorgewärmtes Gas zugeführt wird, gekennzeichnet

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durch die Verfahrensschritte:

Hindurchleiten eines Kühlgases durch das aus dem Ofen abgegebene Material, um das Material zu kühlen und das Gas zu erwärmen;

dann weiteres Kühlen des Materials durch direkte Berührung zwischen dem Material und einer Flüssigkeit;

nachfolgend Hindurchführen eines Kühlgases durch das Material zum weiteren Kühlen des Materials und Aufwärmen des Gases;

Rückführung im wesentlichen der gesamten erwärmten Gasmenge zu dem Ofen als vorgewärmtes Gas; und

Abblasen des Dampfes, der bei der direkten Berührung des Materials mit einer Flüssigkeit entsteht.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas, das durch das Material hindurchtritt, bevor das Material weiter durch direkte Berührung mit einer Flüssigkeit gekühlt wird, zuerst durch das Material geleitet wird, nachdem das Material weiter durch direkte Berührung mit einer Flüssigkeit gekühlt wurde.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Umgebung stammendes Kühlgas durch das Material geleitet wird, bevor es in direkte Berührung mit einer Flüssigkeit tritt.

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24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß weitestgehend verhindert wird, daß Kühlgas durch das Material hindurchtritt, während es in direkter Berührung mit der Flüssigkeit steht.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch einen Brecher geleitet wird, bevor es direkt durch eine Flüssigkeit berührt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist und daß das Material direkt durch das Wasser berührt wird, indem das Wasser auf das Material gesprüht wird, und daß die auf das Material gesprühte Wassermenge so gesteuert wird, daß das Material ausreichend Wärme enthält, nachdem es in direkterBerührung mit dem Wasser stand, um durch sich selbst und die durch das Material tretende Kühlluft getrocknet zu werden.
27. Vorrichtung zum Kühlen von heißem, körnigem Material mit einem Einlaß für das heiße Material und einem Auslaß für das gekühlte Material, gekennzeichnet durch:

einen ersten Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem Einlaß steht und eine Einrichtung zur Aufnahme eines zu kühlendes Materialbettes aufweist;

eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem ersten Wärmetauscher zum Durchtritt durch das zu kühlende Material;

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einen zweiten Wärmetauscher zur Aufnahme des Materials von dem ersten Wärmetauscher;

eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem zweiten Wärmetauscher zur direkten Berührung mit dem Material;

einen dritten Wärmetauscher zur Aufnahme des Materials von dem zweiten Wärmetauscher und zur Abgabe von gekühltem Material durch den Auslaß und mit einer Einrichtung zur Aufnahme eines zu kühlenden Materialbetts;

eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem dritten Wärmetauscher zum Durchtritt durch das zu kühlende Material;

eine Einrichtung zum Abblasen von abgegebenem Kühlgas aus dem ersten und dem dritten Wärmetauscher der Kühlvorrichtung; und

eine Einrichtung, die unabhängig von der Einrichtung zum Abblasen von abgegebenem Kühlgas ist, um den Dampf aus der Kühlvorrichtung abzublasen, der durch die direkte Berührung der Flüssigkeit mit dem zu kühlenden Material gebildet wird.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme eines Materialbettes in dem ersten Wärmetauscher eine Einrichtung aufweist zur Vorwärtsbewegung des Materials von dem Einlaß zu dem zweiten Wärmetauscher, und daß die Einrichtung zur Aufnahme eines Materialbetts in dem zweiten Wärmetauscher eine Einrichtung aufweist zum Vorwärtsbewegen des Materials von dem zweiten Wärmetauscher zu dem Auslaß.

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29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um weitestgehend zu verhindern, daß das Kühlgas durch das Material hindurchtritt, wenn sich das Material in dem zweiten Wärmetauscher befindet.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr von Kühlgas zu dem ersten Wärmetauscher eine Einrichtung aufweist, um das Kühlgas, das durch das Material in dem dritten Wärmetauscher hindurchtritt, zu dem ersten Wärmetauscher zu leiten.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um aus der Umgebung Kühlgas zu dem ersten Wärmetauscher zu leiten.
32. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brecher vorgesehen ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist.

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