EP0442129A1 - Verfahren sowie Rostkühler zum Kühlen von heissem Gut - Google Patents

Verfahren sowie Rostkühler zum Kühlen von heissem Gut Download PDF

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EP0442129A1
EP0442129A1 EP90125238A EP90125238A EP0442129A1 EP 0442129 A1 EP0442129 A1 EP 0442129A1 EP 90125238 A EP90125238 A EP 90125238A EP 90125238 A EP90125238 A EP 90125238A EP 0442129 A1 EP0442129 A1 EP 0442129A1
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grate
cooling
temperature
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EP90125238A
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Otto Dipl.-Ing. Heinemann
Heinz-Herbert Dipl.-Ing. Schmits
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Krupp Polysius AG
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    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0087—Automatisation of the whole plant or activity

Definitions

  • the invention relates to a method (according to the preamble of claim 1) and a grate cooler (according to the preamble of claim 5) for cooling hot goods.
  • red spots or stripes can often be observed on the surface of the goods to be cooled, the cause of which lies in insufficient cooling of these areas of the refrigerated goods layer.
  • the coarser pieces often fall mostly on one side of the grate and the finer pieces on the other side. Since the air permeability of a coarse-grained bed is greater than that of a fine-grained bed and the cooling air flow seeks the path of least resistance through the bed, the finer material is often insufficiently cooled in the grate cooler. On the other hand, it takes a longer time to cool the coarse pieces to the core.
  • the invention has for its object to provide a method (according to the preamble of claim 1) and a grate cooler (according to the preamble of claim 5) so that a significantly improved degree of recuperation compared to the prior art is achieved and thus the cooling goods outlet temperature is further reduced becomes.
  • layer areas of the refrigerated goods layer which have a higher temperature than the surrounding layer zones are additionally cooled and shifted by impulses of cooling air supplied.
  • impulses of cooling air which are supplied in pulses, thus overlap the usual cooling air flow, which continuously penetrates the layer transverse to its direction of movement.
  • the grate plate carrier 3 contains a box-shaped cooling air supply space 5 for the individual grate plates 2, 2 ', which has an inlet opening 5a in the form of a nozzle on the underside.
  • nozzles 14 are arranged below the cooling air supply spaces assigned to the individual grate plates 2, 2 'and are aligned axially (axis 15) with the inflow opening 5a of the associated cooling air supply spaces 5. These nozzles 14 are connected via lines 16 with solenoid valves 17 arranged therein to a wind boiler 18 which is connected to a compressed air generator 19.
  • the air chamber 8 is closed at the bottom by a base 20 which is provided with a discharge opening 21 for cooling goods falling through the grate.
  • a device 22 indicated only schematically, with which the temperature prevailing on the individual areas of the surface of the refrigerated goods layer 12 can be measured or sensed.
  • the device 22 is connected to a computing and control unit 23, from which the solenoid valves 17 can be controlled individually.
  • the function of the grate cooler according to the method according to the invention is as follows:
  • the device 22 scans the surface of the refrigerated goods layer 12 in a grid pattern.
  • the size of a grate plate 2, 2 'can serve as a grid dimension, for example.
  • the suddenly opening solenoid valve 17 allows a blast of cooling air to enter the bed from the air chamber 18 and the air chamber 8 through the openings in the grate plate 2, 2 ′ in question, which causes an immediate material shifting in this hot zone, the mechanical impulse still passing through the increase in volume of the air mass is supported, which results from the spontaneous heating of the cooling air flow supplied in pulses.
  • a grate cooler contains a recuperation zone (from which the cooling air is fed to a combustion unit upstream of the grate cooler after passing through the cooling goods layer) and a post-cooling zone (from which the cooling air is fed to another heat consumer, e.g. a grinding plant or a dryer, after passing through the cooling goods layer).
  • the nozzles 14 used for the pulsed supply of cooling air blows are expediently provided in the entire recuperation zone (which, for example, comprises about a third of the entire grate surface).
  • the overall energy balance of the grate cooler is very favorable due to the improvement in the degree of recuperation achieved according to the invention.
  • Figures 2a and 3a illustrate a typical temperature profile of the sections illustrated in Figures 2 and 3.
  • a high temperature (max ⁇ ) arises here, so that the layer surface is preferably scanned in this (transverse to the conveying direction) strip.
  • 3a shows that in this strip of high temperature - viewed transversely to the conveying direction - there is again a maximum (max ⁇ ) that is then used in the manner already explained to supply an additional burst of cooling air in order to cool and redeploy this particularly critical area.
  • a rotary kiln system is always operated with the same throughput and the same furnace speed, so that the grain distribution in the grate cooler does not change significantly either.
  • the cycle control can be programmed as required, regardless of where the grate plates are installed.
  • the energy balance is also favorable here by improving the degree of recuperation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Rostkühler zum Kühlen von heißem Gut, wobei Bereiche der Kühlgutschicht, die eine höhere Temperatur als die umgebenden Schichtzonen aufweisen, durch impulsweise zugeführte Kühlluftstöße zusätzlich gekühlt und umgeschichtet werden. Auf diese Weise läßt sich der Rekuperationsgrad des Rostkühlers wesentlich verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie einen Rostkühler (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 5) zum Kühlen von heißem Gut.
  • Beim Betrieb von Rostkühlern sind auf der Oberfläche des zu kühlenden Gutes vielfach rote (d. h. noch heißglühende) Stellen oder Streifen zu beobachten, deren Ursache in einer ungenügenden Kühlung dieser Bereiche der Kühlgutschicht liegt.
  • Wird das im vorgeschalteten Brennaggregat gebrannte Gut auf den Rostkühler abgeworfen, so fallen vielfach die gröberen Stücke überwiegend auf die eine Seite des Rostes und die feineren auf die andere Seite. Da die Luftdurchlässigkeit einer grobkörnigen Schüttung größer als die einer feinkörnigen ist und sich der Kühlluftstrom den Weg des geringsten Widerstandes durch die Schüttung sucht, wird im Rostkühler das feinere Gut vielfach nur ungenügend gekühlt. Auf der anderen Seite wird eine längere Zeit benötigt, um die groben Stücke bis zum Kern durchzukühlen.
  • Beim Betrieb eines Rostkühlers ist weiterhin zu beachten, daß nicht nur das zugeführte heiße Gut ausreichend gekühlt werden soll, sondern daß es darüber hinaus darauf ankommt, dem heißen Gut schnell möglichst viel Wärme zu entziehen, die über die dadurch aufgeheizte Kühlluft dem vorgeschalteten Brennaggregat wieder zugeführt wird. Die Güte eines Kühlers wird daher in erster Linie an seinem Rekuperationsgrad gemessen, der ein Maß für diesen Wärmerückgewinn darstellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren (ensprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie einen Rostkühler (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 5) so auszubilden, daß ein im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verbesserter Rekuperationsgrad erreicht und damit auch die Kühlgutaustrittstemperatur weiter abgesenkt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Schichtbereiche der Kühlgutschicht, die eine höhere Temperatur als die umgebenden Schichtzonen aufweisen, durch impulsweise zugeführte Kühlluftstöße zusätzlich gekühlt und umgeschichtet. Diese impulsweise zugeführten Kühlluftstöße überlagern sich somit dem üblichen Kühlluftstrom, der die Schicht quer zu ihrer Bewegungsrichtung ständig durchsetzt.
  • Durch die impulsweise zugeführten Kühlluftstöße erfolgt somit zum einen eine zusätzliche Kühlung besonders heißer Bereiche der Kühlgutschicht und damit eine sehr erwünschte Vergleichmäßigung des Temperaturprofiles quer zur Bewegungsrichtung der Schicht. Zum andern wird durch diese impulsweise zugeführten Kühlluftstöße auch eine stark mechanische Bewegung der hiervon berührten Schichtbereiche und ein Umschichten der in diesen Bereichen befindlichen Gutpartikel erreicht. Auf diese Weise wird auch grobes und feines Gut, das bei der Aufgabe auf die Kühlfläche mehr oder weniger separiert wurde, wieder miteinander vermischt, so daß die Luftdurchlässigkeit der Schicht vergleichmäßigt wird und der die Schicht ständig durchsetzende Kühlluftstrom in weitgehend gleichmäßiger Verteilung die ganze Schicht durchströmt.
  • Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen
    • Fig.1
    eine Perspektivansicht eines Teiles eines erfindungsgemäßen Rostkühlers,
    Fig.2 und 3
    Schnitte (längs der Linien II.2 bzw. III.3) durch den Rostkühler
    Fig.2a und 3a
    zu den Schnittdarstellungen gemäß Fig.2 und 3 gehörige Temperaturprofile

    Von dem in den Fig.1 bis 3 in einem Teilausschnitt veranschaulichten Rostkühler sind ein Teil des Kühlergehäuses 1, einige Rostplatten 2 und der Rostplattenträger 3 dargestellt. Die Rostplatten 2 sind in Form eines Stufenrostes angeordnet, wobei sich jeweils eine in Längsrichtung des Pfeiles 4 bewegliche Rostplatte 2' zwischen zwei feststehenden Rostplatten 2 befindet.
  • Der Rostplattenträger 3 enthält für die einzelnen Rostplatten 2, 2' einen kastenförmigen Kühlluft-Zuführraum 5, der an der Unterseite eine düsenförmig ausgebildete Einströmöffnung 5a aufweist.
  • Die über einen Ventilator 6 durch einen Stutzen 7 in den Luftkammer 8 unterhalb des Rostplattenträgers 3 eingeführte Kühlluft (Pfeil 9) strömt einerseits (Pfeile 10) durch die Einströmöffnungen 5a, die Kühlluft-Zuführräume 5 und die Rostplatten 2, 2' und andererseits (Pfeile 11) zwischen benachbarten Kühlluft-Zuführräumen 5 und damit auch zwischen benachbarten Rostplatten 2, 2' in die Kühlgutschicht 12, die sie quer zu ihrer Bewegungsrichtung (Pfeil 13) von unten nach oben ständig durchsetzt.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind unterhalb der den einzelnen Rostplatten 2, 2' zugeordneten Kühlluft-Zuführräume Düsen 14 angeordnet, die axial (Achse 15) auf die Einströmöffnung 5a der zugehörigen Kühlluft-Zuführräume 5 ausgerichtet sind. Diese Düsen 14 sind über Leitungen 16 mit darin angeordneten Magnetventilen 17 mit einem Windkessel 18 verbunden, der an einen Drucklufterzeuger 19 angeschlossen ist.
  • Die Luftkammer 8 ist nach unten durch einen Boden 20 abgeschlossen, der mit einer Austragsöffnung 21 für durch den Rost hindurchfallendes Kühlgut versehen ist.
  • Oberhalb des von den Rostplatten 2, 2' gebildeten Rostes befindet sich eine nur schematisch angedeutete Einrichtung 22, mit der sich die an den einzelnen Bereichen der Oberfläche der Kühlgutschicht 12 herrschende Temperatur messen bzw. abtasten läßt. Die Einrichtung 22 ist an eine Rechen- und Steuereinheit 23 angeschlossen, von der die Magnetventile 17 einzeln gesteuert werden können.
  • Die Funktion des Rostkühlers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wie folgt:
    Die Einrichtung 22 tastet die Oberfläche der Kühlgutschicht 12 rastermäßig ab. Als Rastermaß kann beispielsweise die Größe einer Rostplatte 2, 2' dienen.
  • Es werden zunächst alle Temperaturen einer Rostplattenreihe (quer zur Förderrichtung - Pfeil 13 -) gemessen und registriert. Dann wird diejenige Rostplatte in dieser Reihe ermittelt, die die höchste Temperatur aufweist, die somit eine höhere Temerpatur als die umgebenden Schichtzonen besitzt. Da der Grund für die höhere Temperatur in einer schlechteren Durchlüftung dieses Schichtbereiches zu suchen ist, erfolgt erfindungsgemäß hier eine zusätzliche Kühlung und Umschichtung. Zu diesem Zweck wird das Magnetventil 17 geöffnet, das der unter der betrachteten Rostplatte befindlichen Düse 14 zugeordnet ist. Der genannte heiße Bereich der Kühlgutschicht wird infolgedessen mittels eines impulsweise zugeführten Kühlluftstoßes zusätzlich gekühlt und umgeschichtet.
  • Das schlagartig öffnende Magnetventil 17 läßt hierbei aus dem Windkessel 18 und aus der Luftkammer 8 einen Kühlluftstoß durch die Öffnungen in der betreffenden Rostplatte 2, 2' in die Schüttung eintreten, der eine sofortige Materialumschichtung an dieser heißen Zone bewirkt, wobei der mechanische Impuls noch durch die Volumenzunahme der Luftmasse unterstützt wird, die sich durch die spontane Erwärmung des impulsweise zugeführten Kühlluftstromes ergibt.
  • Der beschriebene Vorgang wiederholt sich dann in der folgenden Rostplattenreihe.
  • Üblicherweise enthält ein Rostkühler eine Rekuperationszone (aus der die Kühlluft nach Durchsetzen der Kühlgutschicht einem dem Rostkühler vorgeschalteten Brennaggregat zugeführt wird) und eine Nachkühlzone (aus der die Kühlluft nach Durchsetzen der Kühlgutschicht einem weiteren Wärmeverbraucher, etwa einer Mahlanlage oder einem Trockner, zugeführt wird). Zweckmäßig sind die zur impulsweisen Zuführung von Kühlluftstößen dienenden Düsen 14 in der gesamten Rekuperationszone vorgesehen (die beispielsweise etwa ein Drittel der gesamten Rostfläche umfaßt).
  • Als Treibluft für die Düsen wird nur eine geringe Luftmenge benötigt, da der durch die Düsen 14 austretende Treibluftstrahl aus der (unter Überdruck stehenden) Luftkammer 8 weitere Kühlluft mitreißt, was in den Fig.2 und 3 durch die Pfeile 24 angedeutet ist.
  • Die Gesamtenergiebilanz des Rostkühlers wird durch die erfindungsgemäß erzielte Verbesserung des Rekuperationsgrades sehr günstig.
  • Die Fig.2a und 3a veranschaulichen ein typisches Temperaturprofil der in den Fig .2 und 3 veranschaulichten Schnitte. Im Längsschnitt (Fig.2, 2a), d. h. in Förderrichtung des Rostes (Pfeil 13), zeigt sich vielfach eine Materialanhäufung in der Zone, in der das auf den Rostkühler aufgegebene Gut auf die Schüttung auftrifft. Hier stellt sich infolgedessen eine hohe Temperatur (max δ) ein, so daß bevorzugt die Schichtoberfläche in diesem (quer zur Förderrichtung verlaufenden) Streifen abgetastet wird. Fig.3a läßt erkennen, daß sich in diesem Streifen hoher Temperatur - quer zur Förderrichtung betrachtet - erneut ein Maximum (max δ) ergibt, das dann in der bereits erläuterten Weise zur Zuführung eines zusätzlichen Kühlluftstoßes benutzt wird, um diesen besonders kritischen Bereich verstärkt zu kühlen und umzuschichten.
  • Für Anwendungsfälle mit einem über längere Zeiträume annähernd gleichbleibenden örtlichen Temperaturprofil der bewegten Schicht ist es erfindungsgemäß möglich, die örtliche Verteilung der impulsweise zugeführten Kühlluftstöße in Abhängigkeit von dem örtlichen Temperaturprofil der bewegten Schicht zu wählen und so lange beizubehalten, bis sich das Temperaturprofil der bewegten Schicht um einen vorgegebenen Wert geändert hat.
  • So wird eine Drehrohrofenanlage in vielen Fällen immer mit der gleichen Durchsatzleistung und der gleichen Ofendrehzahl betrieben, so daß sich die Kornverteilung im Rostkühler ebenfalls nicht wesentlich ändert. In einem solchen Fall ist es denkbar, in einstellbaren Taktzeiten gezielt einzelne oder mehrere Rostplatten gleichzeitig oder nacheinander mit einem Kühlluftstoß zu beaufschlagen, um eine gleichmäßige Durchlüftung der Schüttung zu erreichen.
  • Die Taktsteuerung läßt sich unabhängig vom Einbauort der Rostplatten beliebig programmieren. Die Energiebilanz wird auch hier durch die Verbesserung des Rekuperationsgrades günstig.
  • Schließlich besteht auch die Möglichkeit, nach optischer Beobachtung eine gezielte, punktuelle Stoßbelüftung von Hand auszulösen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Kühlen einer bewegten Schicht von heißem Gut mittels eines die Schicht quer zu ihrer Bewegungsrichtung ständig durchsetzenden Kühlluftstromes, dadurch gekennzeichnet, daß Schichtbereiche, die eine höhere Temperatur als die umgebenden Schichtzonen aufweisen, durch impulsweise zugeführte Kühlluftstöße zusätzlich gekühlt und umgeschichtet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Schichtoberfläche abgetastet wird und Ort und Zeit der Zuführung der Kühlluftstöße in Abhängigkeit von den durch die Abtastung gewonnenen Temperaturmeßwerten gesteuert werden.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Schichtoberfläche nacheinander jeweils in einem quer zur Bewegungsrichtung der Schicht verlaufenden Streifen abgetastet und wenigstens der in dem abgetasteten Streifen befindliche Schichtbereich höchster Temperatur durch einen Kühlluftstoß zusätzlich gekühlt und umgeschichtet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 für Anwendungsfälle mit einem über längere Zeiträume annähernd gleichbleibenden örtlichen Temperaturprofil der bewegten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die örtliche Verteilung der impulsweise zugeführten Kühlluftstöße in Abhängigkeit von dem örtlichen Temperaturprofil der bewegten Schicht gewählt und so lange beibehalten wird, bis sich das Temperaturprofil der bewegten Schicht um einen vorgegebenen Wert geändert hat.
  5. Rostkühler zum Kühlen von heißem Gut mittels eines die Rostfläche und die darauf liegende Kühlgutschicht von unten nach oben ständig durchsetzenden Kühlluftstromes, enthaltend
    a) eine Rekuperationszone, aus der die Kühlluft nach Durchsetzen der Kühlgutschicht einem dem Rostkühler vorgeschalteten Brennaggregat zugeführt wird,
    b) sowie eine Nachkühlzone, aus der die Kühlluft nach Durchsetzen der Kühlgutschicht einem weiteren Wärmeverbraucher zugeführt wird,

    gekennzeichnet durch

    c) Einrichtungen zur impulsweisen Zuführung von Kühlluftstößen zu in der Rekuperationszone befindlichen Schichtbereichen, die eine höhere Temperatur als die umgebenden Schichtzonen aufweisen.
  6. Rostkühler nach Anspruch 5, bei dem die Rostfläche aus einzelnen Rostplatten (2, 2') besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur impulsweisen Zuführung von Kühlluftstößen durch über Magnetventile (17) einzeln ansteuerbare, den Rostplatten (2, 2') der Rekuperationszone zugeordnete Düsen (14) gebildet werden.
  7. Rostkühler nach Anspruch 6, bei dem der die Rostplatten (2, 2') abstützende Rostplattenträger (3) für die einzelnen Rostplatten (2, 2') jeweils einen kastenförmigen Kühlluft-Zuführraum (5) mit einer an der Unterseite vorgesehenen, düsenförmig ausgebildeten Einströmöffnung (5a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Zuführung der Kühlluftstöße bestimmten Düsen (14) annähernd axial auf die Einströmöffnung (5a) der zugehörigen Kühlluft-Zuführräume (5) ausgerichtet sind.
EP90125238A 1990-02-13 1990-12-21 Verfahren sowie Rostkühler zum Kühlen von heissem Gut Withdrawn EP0442129A1 (de)

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