DE2824140B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Wärmetausch von Schüttgütern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch, insbesondere zur Kühlung von !Schüttgütern unterschiedlicher Kornfraktion, beispielsweise Zementklinker in einer schachtförmigen Behandlungseinrichtung.

Es sind Behandlungseinrichtungen bekannt, bei denen der Kühlvorgang für das zu kühlende Gut auf Schubrosten oder anderen Rostkonstruktionen vorgenommen wird, wobei die Kühlluft durch öffnungen in der Rostbahn durch die Schicht hindurchgeblasen wird. Ein Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß durch die relativ geringe Schichthöhe die Zeitdauer des Wärmeübergangs durch Berührung von Gas und Gut zu gering ist Da in der Kornfraktion sowohl die Feinstanteile des Gutes als auch die größeren Stücke gemischt vorliege."., ist der Widerstand der Schicht auf der Rostbahn unterschiedlich und so groß, daß es zu keiner gleichmäßigen Verteilung des Kühlluftstromes über die gesamte Rostfläche kommt Des weiteren ist bekannt die Wärmeübertragung in Vorrichtungen, die als Schacht ausgebildet sind und die nach dem Gegenstromprinzip arbeiten, durchzuführen. Hierbei liegt das zu kühlende bzw. aufzuwärmende Gut in einer großen Schichtdicke über den gesamten Querschnitt des Schachtes verteilt Ein wesentlicher Nachteil solcher Einrichtungen besteht darin, daß die Verteilung der Kernfraktion über den Querschnitt ungleichmäßig ist so daß bekanntlich in den Randzontn der Luftwiderstand geringer ist als im Kern der schaehiförmigen Vorrichtung.

Es ist weiter bekannt beim Kühlen oder Aufwärmen das Gut unter dem Einfluß der Schwerkraft auf geneigten Rosten abgleiten zu lassen. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß die gesamte Komfraktion, d. h.

kleinste und große Teile mit der gleichen Verweilzeit und unklassiert durch die Vorrichtung und den Luftstrom transportiert werden.

Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen, um beim Kühlvorgang zwischen stückigen bis feinkörnigen Gütern auf einem breiten Materialbett und einem entsprechenden Kühlmedium den Wärmetausch wesentlich zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten wärmetechnischen Vorteile eines Schachtofens durch Kopplung mit einem nachgeschalteten Schachtkühler für wesentlich höhere Gutdurchsatzleistungen zu nutzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schüttgut einer Behandlungseinrichtung kontinuierlich zugeführt und in Teilströme unterteilt wird. Anschließend wird das Gut chargenweise und bei gleichzeitiger Sichtung und Klassierung in den einzelnen Sektionen der Kühlkammer im freien Fall mit gleichzeitiger Umwälzung des Gutes im Gegenstrom gekühlt. Nach dem Klassieren wird das Gut in einer Ruheschicht weiter gekühlt. Die Gasmenge ist so einstellbar, daß sich ein dem Kuhlvorgang entsprechender Strömungsverlauf des Kühlmediums einstellt. Durch

die gelenkte Gasströmung werden Totwassergebiete gebildet, in denen das mit dem Gasstrom mitgerissene Feinstkorn intensiv gekühlt und aus dem Gegenstrom ausgeschieden wird und sich im strömungslosen Raum des Schachtes ablagert

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Sektionsschachtkühler, bei dem um eine Mittelsäule od. dgl zentrisch Kühlkammern angeordnet sind. Die Kühlkammern sind durch vertikale Trennwände als Sektionen ausgebildet. Die nachfolgenden darunterliegenden Kühlkammern sind mit gegensinnig geneigten festen Restplatten bestückt.

Die einzelnen Kammern werden durch Vorrichtungen bekannter Art geschlossen bzw. geöffnet

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung der erfinderischen Lösung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Sektionsschachtkühler

F i g. 2 einen Schnitt zu F i g. 1

F i g. 3 den Weg des Hauptgasstromes in piner leeren Sektion

F i g. 4 den Weg des Hauptgasstromes

Fig.5 den Weg des Hauptgasstromes bei einem geschlossenen Zwischenraum zwischen unterem Kühlrost und Unterkante Füllrost

Fig.6 den Weg des Hauptgasstromes bei gefüllter Sektion mit geschlossener Stellung der Eintragsstellklappe

F i g. 7 Ausbildung einer Ruheschicht Wirbelschicht und Totwassergebiet

F i g. 8 trapezförmige Kühlroste

Das Material gelangt mittels bekannter Einrichtungen kontinuierlich von einem dem Sektionsschachtkühler vorgeschalteten Ringschachtofen in den Füllschacht 1 des Kühlers. Von dort aus wird das Gut, der Zahl der Sektionen entsprechend, in Teilströme unterteilt. Dabei erfolgt ein örtlich begrenzter Abzug, der zu einem örtlich begrenzten Sinken im Gut des Füllschachtes führt. Dadurch verringert sich in diesem Bereich der Luftwiderstand in der Schicht. Die in diesem Bereich durchströmende Gasmenge erhöht sich. Gleichzeitig füllt aber der frisch eingetragene Zementklinker die Senke aus, so daß dieser heiße Klinker intensiv gekühlt wird. D^r Gasstrom wird in Abhängigkeit vom Füllungsgrad der Sektion gelenkt. Bei konstanter Zuführung der Kühlluft zu den einzelnen Sektionen verändern sich in den Sektionen bei den einzelnen Vorgängen wie Entleerung, Beladung, Sichtung und Klassierung in Abhängigkeit von der Zeit die Wärmeüberganpsbedingungen und damit die Temperatur der aus den Kühlkammern austretenden Verbrennungsluft.

Nach erfolgter Beladung der einzelnen Sektionen tritt durch fortschreitende Abkühlung der Ruheschicht 22 eine Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft und zu kühlendem Gut ein, so daß .die Kühlguttemperatur immer weiter absinkt.

Bei mehreren Sektionen überlagern sich diese Vorgänge der unterschiedlichen Erwärmung der Kühlluft, so daß als Verbrennungsluft durch Vermischung der einzelnen Anteile aus den Sektionen eine ausreichend gleichmäßige Lufttemperatur erreicht wird.

Bei leerer Sektion geht der Hauptgasstrom den Weg entsprechend Fig.3. Aus Fig.4 ist zu ersehen, daß beim Abrollen des Gutes über die geneigte Eintragsstellklappe ein freier Fall des Gutes und damit verbunden eine Umwälzung der Gutmenge durch die verstärkt durch die freie öffnung der Eintragsstellklappe 6 strömende Gasmenge erfolgt Die Feinstanteile des Gutes werden, wie die Fig.7 zeigt, durch den Kühlluftstrom mitgerissen, sie werden in den sich bildenden Totwassergebieten 20 abgeschieden und sinken in den strömungslosen Bereich über der Austragsstellklappe 10 ab. Durch die geringe Masse dieser Feinstanteile wird bereits in dieser kurzen Zeit der Berührung zwischen Gut und Kühlluft eine schnelle Wärmeübertragung erreicht Größere Teile der Kornfraktion werden unter dem Einfluß der Beschleunigungskräfte und der Schwerkraft als Wirbelschicht 21 in der Schwebe gehalten. Mit dem Anwachsen der Ruheschicht 22 verändert sich der Widerstand der auf dem unteren Kühlrost lagernden Schicht der Zwischen-

is raum zwischen unterem Kühlrost und der unteren Kante des Füllrostes β schließt sich.

Um den Luftwiderstand der zu dem Rostende hin zunehmenden Schichtdicke gegenüber dem jeweiligen Rostanfasig mit der niedrigen Schichtdicke annähernd konstant zu halten, ist die durchlässigkeit der Rostplatten durch unterschiedliche Durchmesser der Rostplattendurchbrüche, wie in F i g. 8 dargestellt entsprechend angepaßt Der Gasstrom verläuft nach einem Strömungsbild, wie in Fig.5 dargestellt Der Füllvc.-gang der jeweiligen Sektion wird durch Schließen der Eintragsstellklappe 6 abgeschlossen. In der Sektion lagert eine klassierte Ruheschicht 22. Diese Ruheschicht 22 wird zunächst noch mit dem größten Teil der Kühlluftmenge durch den Austragsschacht 13 beaufschlagt Durch Schließen der unteren Kühlluftregelklappe 12 und öffnen der oberen Kühlluftregelklappe 23 wird die Verteilung der Kühlluftmengen verändert und dem fortschreitenden Kühlprozeß in der Ruheschicht 22 angepaßt Es stellt sich nach Abschluß der Regelung ein Strömungibild nach F i g. 6 ein, dabei wird die Ruheschicht unter dem unteren Kühlrost 11 nicht mehr mit Kühlluft beaufschlagt.

Zur Durchführung des Verfahrens ist einem S.:ki.ionsschachtkühler ein Sinteraggregat, beispielsweise ein Ringschachtofen, vorgeschaltet Aus F i g. 1 geht hervor, daii der Sektionsschachtkühler im oberen Teil einen Füllschacht 1 aufweist Ihm angeschlossen sind am Umfang der Schachtwandung Einbauten, vorzugsweise Seitenroste 2, die nach innen geneigt angeordnet sind.

An der Unterkante der Seitenroste 2 schließt sich ein vorzugsweise zylindrischer Teil an, der als Übergangsschacht 4 ausgebildet ist und mit den Rosten in Verbindung steht.

Hieran anschließend sind um eine Mitteisäule 15 mit

ihr verbunden nach außen geneigte obere Kühlroste 5 angebracht. Durch Schließorgane, beispielsweise Fintragsstellklappen 6, warden die oberen Sektionskühl-'<arr.,nern 7 geschlossen bzw. geöffnet. Die unteren Sektionskühlkammern 9 werden durch wechselseitig angeordnete Roste, d.h. von der Schschtwandung schräg nach innen angeordnete Füllroste 8 und von deren Unterkante aus von der Mittelsäule 15 nach außen schräg angeordnete untere Kühlroste 11. ausgefüllt. Die Durchmesser der Rostdurchbrüche der Füllroste 8 nehmen zur Mittelsäuie 15 und die der Kühlroste 11 zu den Schließorgsnen hin 7u. Zwischen den Unterkanten der Füllroste 8 und den unteren Kühlrosten U befindet sich ein freier Raum als Durchlaß für das Gut Die unteren Sektionskühlkammern 9 werden durch Austragsstellklappen 10 gegenüber dem Austragsschacht 13 geschlossen. Am Umfang des Kühlers sind entsprechend der Anzahl der Sektionen Kühlluftleitungen 18 angeschlossen. Durch

Hosenstücke teilen sich die Leitungen, wobei der eine Teil der Leitung in den Austragsschacht 13 mit davorgesetzten Einblasrosten 14, der andere Teil vorzugsweise unter den Füllrosten 8 der unteren Sektionskühlkammern 9 einmünden. Diese Kühlluftleitungen sind mit Regelgliedern, vorzugsweise Kühlluftregelklappen 12; 23 versehen. Unterhalb der in den Austragsschacht 13 einmündenden Kühlluftleitungen sind in Höhe der Einblasroste 14 Schleusen 17 für eventuelle Rostdurchfällc angeschlossen, die gleichzeitig mit einer Transporteinrichtung 16 für das gekühlte Material, das aus der Austragssdiichl 19 fällt, in Verbindung stehen. Aus I-" i g. 2 ist zu ersehen, daü der Sektionsschachtkühier vorzugsweise beckig ausgeführt ist und daß durch Trennwände 3 dieser in einzelne Sektionen aufgeteilt ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß bei einem wechselnden kontinuierlichen und diskontinuierlichen Gutiransport auf gegensinnig geneigten Kühloder Vorwärmrosten durch die Bildung von Totwassergebieten und geneigt ablaufenden Wirbelschichten ein Klassiereffekt in den einzelnen Kühlkammern erreicht

.o wird, durch den für die Teile unterschiedlicher Größe optimale Wärmeübergangsbedingungen erreicht wer den.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Wärmetausch, insbesondere zum Behandeln von Schüttgut unterschiedlicher Kornfraktion, beispielsweise Zementklinker in einer schachtförmigen Behandlungseinrichtung mit unmittelbar anschließender Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut einer Behandlungseinrichtung kontinuierlich zugeführt, in Teilströme unterteilt, daran anschließend in Chargen, bei gleichzeitiger Sichtung und Klassierung in den einzelnen Sektionen der Kühlkammern und Umwälzung der Gutmenge, im Gegenstrom gekühlt wird, nach dem Klassieren chargenweise in einer Ruheschicht weiter gekühlt und anschließend ausgetragen wird, wobei die Gasmenge so eingestellt werden kann, daß sich ein dem Kühlvorgang entsprechender Strömungsverlauf mit optimalen Wärmeüb^rgangsbedingungen entsprechend dem Fortschriii der Wärmeübertragung und der Beladung des Gases ergibt, um als Trägerluft die Klassierung und Sichtung zu bewirken und oberhalb der ruhenden Schichten Totwassergebiete gebildet werden, in denen das mit dem Gasstrom mitgerissene Feinstkorn intensiv gekühlt aus dem Gasstrom ausgeschieden und im strömiingslosen Raum abgelagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutschicht in einer solchen Neigung zur Horizontalen angeordnet wird, daß dem Schüttnege! des Gutes entsprechende Schichten kontinuierlich aufgebaut werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß lie Chargen zeitlich nacheinander bzw. in zeitlicher Überlagerung abgezogen werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 3, bestehend aus einem Ringschachtofen mit unmittelbar nachgeschaltetem Schachtkühler, dadurch gekennzeichnet, daß einem Füllschacht (1) mehrere Kühlkammern als Sektionen nachgeschaltet sind, daß diese Sektionen zentrisch um eine Mittelsäule (15) od. dgl. angeordnet sind, die nachfolgenden Sektionskühlkammern (7; 9) mit gesteuerten Vorrichtungen, beispielsweise Stellklappen (6; 10) ausgerüstet sind, daß sich in den Sektionskühlkammern gegensinnig geneigte feste Roste (5; 8; 11) befinden, daß den Sektionskühlkammern ein oder mehrere Austragsschächte (13) zugeordnet sind, aus denen das Gut kontinuierlich ausgetragen wird und daß die Vorrichtung mit zweckentsprechenden Einrichtungen für die Gaszuführung ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Kühlroste vorzugsweise trapezförmig ausgeführt sind, die Größe und die Zahl der Durchbräche in den Rostflächen ungleichmäßig so angeordnet sind, daß die wirksame Fläche für den Gasdurchtritt nach außen hin zunimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch zwei oder mehrere übereinander angeordnete trapezförmige Roste sich die Breite der Rostbahn verengt und wieder erweitert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den geneigten Rosten ein freier Raum als Durchlaß für Gas und Material befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelsäule in die Austragsschicht zum Abschluß der einzelnen Sektionen eintaucht, daß aber auch durch Einstellung der Höhe der Austragsschicht bei Gebläseausfall einer Sektion dieser Abschluß der Sektionen aufgehoben werden kann.