DE3230340C2

DE3230340C2 - Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen

Info

Publication number: DE3230340C2
Application number: DE19823230340
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4300 Essen Wessiepe
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1982-08-14
Filing date: 1982-08-14
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3230340A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen, die mit in ihrem Inneren verlaufenden und von einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, durchströmten Wärmetauscherrohren beheizt werden und zur Erhitzung von backfähigem Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, dienen, wobei dem Schüttgut vor dem Eintritt in einen Drehrohrofen Metallkugeln, vorzugsweise Stahlkugeln, zugesetzt werden, die mit dem Schüttgut durch den Ofen wandern und nach dem Austritt aus dem Ofen mittels einer geeigneten Trenneinrichtung, vorzugsweise einem Magnetabscheider, aus dem Schüttgutstrom ausgeschieden werden. Die Metallkugeln fallen mit dem Schüttgut durch die Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherrohren und schlagen aufgrund ihrer höheren kinetischen Energie gegenüber den Schüttgutpartikel entstehende Anbackungen unverzüglich ab.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohrofen, die mittels eines im Inneren jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nichtrotierfinden Endabschnitten installierten Systems von mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagten Wärmetauscherrohren mit rundem oder elliptischem Querschnitt beheizt werden und ihrerseits zur Erhitzung von backfähigem Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperatur unterhalb derjenigen des heißen fluiden Mediums dienen.

Zur optimalen Energienutzung wird seit längerer Zeit in nahezu allen Bereichen der privaten und industriellen Energieverv· endung nach verfahrenstechnischen Möglichkeiten gesucht, insbesondere die bei jedem energieverbrauchenden Prozeß anfallende Abwärme zu nutzen. Dies betrifft unter anderem auch solche Prozesse, bei denen große Mengen von Schüttgut zwecks chemischer oder physikalisch-chemischer Umwandlung zunächst auf Rot- bis Weißglut erhitzt und anschließend schnei! abgekühlt werden, beispielsweise das Ablöschen von frisch ausgegartem Koks mit Wasser bei Atmosphärendruck und Luftzutritt in den bekannten Löschtürmen.
Eine erstrebenswerte Möglichkeit zur Abwärmenutzung ist in solchen Fällen die — zumindest teilweise — Abwärme-Rückgewinnung zum Zwecke der Vorerhitzung des Schüttgutes vor der eigentlichen Wärmebehandlung, womit einerseits wesentlich weniger Abwärme an die Umgebung abgegeben und andererseits eine merkliche Energieeinsparung bei der eigentlichen Wärmebehandlung erreicht wird. Beim Ablöschen mit Wasser bei Almosphärendruck und Luftzutritt ist das Temperaturniveau des entstehenden Wasserdampfes für eine wirtschaftlich sinnvolle Abwärme-Rückgewinnung, insbesondere unter Berücksichtigung des diskontinuierlichen Anfalls, allerdings zu niedrig. Ein alternatives bekanntes Verfahren ist jedoch das Durchblasen des heißen Schüttgutes mit kaltem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, bei leicht erhöhtem Druck und Luftabschluß, im Falle der Kokereitechnik als Kokstrockenkühlung bekannt. Das Temperaturniveau des so erhitzten Gases kann so hoch eingestellt werden, daß es zur Erzeugung von Sattdampf mit einigen hundert Celsius in einem nachgeschalteten Wärmetauscher verwendet werden kann, so daß mit diesem Sattdampf eine wirtschaftlich verwertbare Wärmequelle zur Verfügung steht.

Für die Vorerhitzung von Schüttgut mit derartigem Sattdampf kann einerseits nur eine Schüttguterwärmung mittels Wärmetauscherrohren in einem abgeschlossenen Raum durchgeführt werden, andererseits ist bei der Vorerhitzung großer Mengen Schüttgut eine kontinuierlich arbeitende Ofenanordnung empfehlenswert, beispielsweise die Verwendung von Drehrohr-

öfen. Daher wurden in der Vergangenheit für die Vorerhitzung von Schüttgut mittels Sattdampf Drehrohröfen entwickelt, die anstelle der üblichen Beheizung mit offener Flamme mittels in den Ofen eingeblasenen Kohlenstaubs, Öls oder Gas mit das Ofeninnen; durchziehenden, von einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, durchströmten Wärmef?uscherrohren beheizt werden.

Bei Verwendung derartiger Drehrohröfen tritt bei der Vorerhitzung von backfähigem Schüttgut, beif pielsweise Kokskohle, jedoch die Schwierigkeit auf, daß sich das Schüttgut an den Wärmetauscherrohren festsetzt und zwischen diesen zu Brücken zusammenwächst, die den Normalbetrieb des Ofens empfindlich beeinträchtigen. Auch die Verwendung von Wärmetauscherrohren mit elliptischem statt rundem Querschnitt wobei die längere Achse der Ellipse in der Senkrechten angeordnet ist, bringt dabei nur eine zwar merkliche, aber immer noch ungenügende Verlängerung des Zeitabschnitts zwischen je zwei zeitaufwendigen und teuren Reinigungen, die das Herausnehmen der gesamten Wärmetauscherrohr-Anordnung aus dem Drehrohrofen und das zeit- und kraftaufwendige Abschlagen der Anbackungen erfordern.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, derartige, mit häufigen und zeitaufwendigen Stillstandszeiten eines Drehrohrofens zur Vorerhitzung von backfähigem Schüttgut verbundene Reinigungen weitgehend zu vermeiden.

Sie erreicht dies, in dem der für jeden Drehrohrofen installierte, mechanisch und/oder pneumatisch betätigte Beschickungskanal kontinuierlich aus einem Vorratslager — beispielsweise einer Halde, einem Bunker oder einem Silo — mit backfähigem Schüttgut — beispielsweise Kokskohle — und außerdem aus einem weiteren Vorratsbehälter kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mit Metallkugeln gespeist wird, deren Durchmesser kleiner ist als der minimale Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand des Drehrohrofens einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer, und diese Metallkugeln den Drehrohrofen zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitzten Schüttgut aus dem Drehrohrofen in den Abzugskanal in einer in diesem angeordneten geeigneten Trenneinrichtung bekannter Konstruktion aus dem Schüttgutstrom ausgeschieden werden.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung ist darin begründet, daß die Metallkugeln als Gemisch mit dem backfähigen Schüttgut im Drehrohrofen dieselben Wege zwischen den Wärmetauscherrohren zurücklegen wie das Schüttgut selbst und aufgrund ih>er höheren kinetischen Energie gegenüber den Schüttgutpartikeln beim Herabfallen zwischen den Wärmetauscherrohren entstehende Anbackungen des Schüttguts an den Wärmetauscherrohren bereits im Entstehen abschlagen.

Darüber hinaus erweist es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft, daß sich die Metallkugeln nach dem Durchgang durch den Drehrohrofen aus dem erhitzten Schüttgutstrom abtrennen und wiederverwenden lassen.

Von erheblichem Vorteil ist außerdem, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur geringfügige Zusatzinstallationen, nämlich einen Vorratsbehälter mit geeigneter bekannter Dosiereinrichtung für die Metallkugeln und eine geeignete bekannte Trennvorrichtung für die Metallkjgeln im Abzugskanal des Drehrohrofens, zu jeder bereits vorhandenen oder zukünftigen Anordnung eines mit Wärmetauscherrohren beheizten Drehrohrofens erfordert.
Ein Anwendungsbeispiel der beschriebenen Vorrichtung zeigen die folgenden Figuren:

F i g. 1 schematische Darstellung der Drehrohrofenanordnung mit Beschickungs- und Abzugsvorrichtung, F i g. 2 Schnitt A -A durch den Drehrohrofen.

ίο Fig. 1 zeigt als zentralen Bestandteil der gesamten Anordnung einen mit seiner Drehachse gegen die Horizontale leicht geneigt installierten Drehrohrofen (1) mit einer rotierenden Außenwand (2) und nicht rotierenden Endabschnitten (3), die miteinander durch kombinierte Dichtungen und Lager (4) verbunden sind. Die Beheizung des Drehrohrofens (1) erfolgt über Wärmetauscherrohre, die in seinem Inneren von einem nicht rotierenden Endabschnitt (3) zum anderen (3) verlaufen und hier nicht dargestellt sind. Sie werden über die Zuleitung

(12) mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagt, das nach der Wärmeabgabe im Drehrohrofen (1) durch die Ableitung (13) aus diesem wieder austritt

Die Beaufschlagung des Drehrohrofens (1) mit backfähigem Schüttgut beispielsweise Kokskohle, erfolgt kontinuierlich aus dem Vorratslager (6) — Halde, Bunker oder Silo — über den Beschickungskanal (5), der gleichzeitig aus dem Vorratsbehälter (7) kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Metallkugeln, vorzugsweise Stahlkugeln, gespeist wird. Diese Kugeln durchwandern den Drehrohrofen gemeinsam mit dem Schüttgut und treten auch gemeinsam mit diesem durch den Abzugskanal (8) wieder aus dem Drehrohrofen (1) aus. In einer nachgeschalteten geeigneten Trenneinrichtung (9) bekannter Konstruktion, vorzugsweise einem Magnetabscheider, werden die Metallkugeln aus dem Schüttgutstrom (10) ausgeschieden (11) und stehen zur Wiederverwendung bereit.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Drehrohrofen (1) am Schnitt A-A. Im Inneren der rotierenden Außenwand (2) des Drehrohrofens befindet sich eine nicht rotierende starre Anordnung von Wärmetauscherrohren (14), die im wesentlichen senkrecht zur Bildebene verlaufen. Das in den Drehrohrofen eingetragene Gemisch aus Schüttgut (15) und Metallkugeln (16), vorzugsweise Stahlkugeln, wird durch an der rotierenden Außenwand (2) fest angebrachte Mitnehmer (17) in den oberen Bereich des Drehrohrofens befördert, von wo es durch die Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherrohren (14) nach unten fällt und dabei erhitzt wird. Der Durchmesser der größten Schütigutpartikel und der Metallkugeln ist dabei kleiner als der Mindestabstand zwischen den Wärmetauscherrohren (14) untereinander bzw. zwischen diesen und der rotierenden Außenwand (2) einschließlich der auf ihrer Innenseite angebrachten Mitnehmer (17). Nach dem Herunterfallen des Gemisches aus Schüttgut (15) und Metallkugeln (16) auf den Bodenteil des Drehrohrofens setzt eine erneute Beförderung des Gemisches in den oberen Ofenbereich ein. Wegen der leichten Neigung zwischen Ofenachse und Horizontaler führt dies insgesamt zur Wanderung des Gemisches in Richtung der Ofenlängsachse bei ständig zunehmender Erhitzung des Gemisches.
Da beim Herabfallen des Gemisches durch die Zwisciienräume zwischen den Wärmetauscherrohren (14) die Metallkugeln (16) eine größere Dichte als die backfähigen Schüttgutpartikel (15) und damit eine höhere kinetische Energie als diese Partikel haben, schlagen die

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I ι I ^l I ! * ψ	j 32 30 340 ⁵ Metallkugeln (16) einsetzende Anbaekungen von Schüttgut (15) an bzw. zwischen den Wärmetauscher rohren (14) bereits in der Entstehungsphase ab und füh ren so zu einer in-situ-Reinigung des Drehrohrofens. 5	15 i i 20 j I 1 ²⁵
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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen, die mittels eines im Innerer, jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nicht rotierenden Endabschnitten installierten Systems von mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagten Wärmetauscherrohren mit rundem oder elliptischem Querschnitt beheizt werden und ihrerseits zur Erhitzung von backfähigem Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperatur unterhalb derjenigen des heißen fluiden Mediums dienen, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu erhitzenden Schüttgut vor dem Eintritt in einen Drehrohrofen kontinuierlich oder diskontinuierlich Metallkugein zugesetzt werden, ^.eren Durchmesser kleiner ist als der mininmale Absland zwischen den Wärmetauscherrohren untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand des Drehrohroiens einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer, und daß diese Metallkugeln den Drehrohrofen zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitzten Schüttgut aus dem Drehrohrofen mittels einer geeigneten Trenneinrichtung bekannter Konstruktion aus dem Schüttgutstrom ausgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln in einem Kreislauf gefahren werden.

3. Vorrichtung zur in-situ-keinigung von Drehrohrofen, die mittels eines im Inneren jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nichtrotierenden Endabschnitten installierten Systems von mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagten Wärmetauscherrohren mit rundem oder elliptischem Querschnitt beheizt verden und ihrerseits zur Erhitzung von backfähigem Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperatur unterhalb derjenigen des heißen fluiden Mediums dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der für jeden Drehrohrofen (1) installierte, mechanisch und/oder pneumatisch betätigte Beschickungskanal (5) kontinuierlich aus einem Vorratslager (6) — beispielsweise einer Halde, einem Bunker oder einem Silo — mit backfähigem Schüttgut (15) — beispielsweise Kokskohle — und außerdem aus einem weiteren Vorratsbehälter (7) kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mit Metallkugeln (16) gespeist wird, deren Durchmesser kleiner ist als der minimale Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren (14) untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand (2, 3) des Drehrohrofens einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer (17), und daß diese Metallkugeln (16) den Drehrohrofen (1) zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut (15) durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitzten Schüttgut (15) aus dem Drehrohrofen (1) in den Abzugskanal (8) in einer in diesem angeordneten geeigneten Trenneinrichtung (9) bekannter Konstruktion aus dem Schüttgutstrom (10) ausgeschieden werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln (16) aus magnetisier-

barem Material, vorzugsweise Stahl, bestehen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (9) ein Magnetabscheider bekannter Konstruktion ist

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln (16) irr. Kreislauf gefahren werden.