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Einrichtung zum Kühlen von körnigen, insbesondere gesinterten
Materialien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kühlen von körnigen, insbesondere gesinterten
Materialien, wie Sintermagnesit.
Das Kühlen von körnigen heissen Materialien erfolgt bisher im allgemeinen entweder mit Hilfe von 'Rostkühlern oder Trommelkühlern, wobei im Falle von Rostkühlern durch das auf dem Rost liegende Material von unten her durch den Rost Kühlluft geblasen wird, im Falle von TrommelkUhlern hingegen durch den rotierenden Trommelkühler ein Kühlluftstrom geführt wird, um dem in der Trommel umgewälzten Material beim Durchströmen Wärme zu entziehen.
Als Rostkühler werden üblicherweise Schrdgrostkühler, z. B. Fuller-Schrägrostkühler mit einer Rüt-
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brennungsluft zuführt, geht eine beträchtliche Wärmemenge ungenützt verloren oder kann nur unter Verwendung von kompliziert gebauten Wärmerückgewinnungseinrichtungen verwertet werden.
Bei diesen Rostkühlern kann ferner ein Durchfallen von feinkörnigen Anteilen des zu kühlenden Materials durch die Roste nicht vermieden werden und diese Anteile müssen, wenn sie nicht verloren gehen sollen, durch weitere zusätzliche Einrichtungen abgefangen, gesammelt und der Verwertung zugeführt werden. Weiter muss noch in Betracht gezogen werden, dass auf Grund des Umstandes, dass Rostkühler aus zahlreichen bewegten Teilen aufgebaut sind, nicht nur ihre Herstellung bzw. Konstruktion mit grossen Kosten verbunden ist, sondern auch hohe Instandhaltungskosten entstehen, die zusätzlich noch dadurch erhöht werden, weil die Bauteile infolge der grossen thermischen Beanspruchung auch einem grossen Verschleiss unterliegen.
Schliesslich erfordert der Betrieb solcher Rostkühler naturgemäss auch einen grossen Kraftaufwand, wodurch die Betriebskosten im Verhältnis zur erzielbaren Durchsatzleistung hoch sind.
Bei den bekannten üblichen Trommelkühlern sind nun nur wenige bewegte Teile vorhanden, u. zw. im wesentlichen an der Trommelinnenwand befestigte Förderspiralen bzw. Hubschaufeln, von denen beim Umlauf der Trommel das heisse körnige, z. B. gesinterte, Material gehoben und von oben quer durch den in der Trommel geführten Luftstrom abgeworfen wird. Hiebei reicht aber die Kühlwirkung der durch die Trommel strömenden Luft bei den beispielsweise im Zusammenhang mit dem Betrieb eines Drehofens, dem ein solcher Trommelkühler nachgeschaltet ist, geforderten Durchsatzmengen für eine ausreichende Herabsetzung der Temperatur der zu kühlenden Materialien bei weitem nicht aus.
In der Praxis werden daher solchen Trommelkühlern stets sogenannte Haas-Trommelkühler nachgeschaltet, um die Kühlleistung der vom Drehofen ausgetragenen Menge an gesintertem Material anzupassen.
Ein Haas-Trommelkühler besteht aus einer waagrecht gelagerten Trommel, an deren Innenseite schraubenförmig angeordnete Bleche zur Erzeugung einer Förderbewegung der in der Trommel umgewälz- ten Materialien zur Austragseite der Trommel befestigt sind. Die Trommel taucht mit ihrem unteren Teil in einen Kühlwassertrog ein und trägt aussen inUmfangsrichtungverteilte Schöpfbecher, von denen sternför- mig angeordnete, die Form von Hohlwänden aufweisende doppelwandige Verbindungsstege zu einem in der Trommelachse liegenden zentralen Rohr führen. Diese Wände bzw.
Verbindungsstege bilden in der
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Trommel mehrere Kammern, durch die das zu kühlende Material mittels der an der Innenseite der Trommelwand angeordneten Bleche zur Austragöffnung hin gefördert wird, wobei das Material durch das Eintauchen der Trommel in das Wasser und durch die Berührung mit den durch das Kühlwasser abgekühlten Flächen der sternförmigenHohlwände bzw. doppelwandigen Verbindungsstege abgekühlt wird. Der Anbau einer solchen zusätzlichen Kühleinrichtung an einen Trommelkühler erfordert jedoch nicht nur einen beträchtlichen Baukostenaufwand, sondern naturgemäss auch die Verwendung einer stärkeren Kraftanlage für den Betrieb und damit auch verhältnismässig viel Raum für die ganze Anlage.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die erwähnten Mängel und Nachteile der oben erörterten bekannten Einrichtungen zum Kühlen von körnigen, insbesondere gesinterten Materialien so weit wie möglich zu beseitigen und die Kühlwirkung von Trommelkühlem so wesentlich zu erhöhen, dass ein Nachschalten von zusätzlichen Kühleinrichtungen auch dann, wenn es sich um ein Kühlen von sehr heissem Material, wie es z. B. beim Sintern von Magnesit oder Dolomit in einem Drehofen anfällt, handelt, entfallen kann.
Es wurde gefunden, dass dieses Ziel dann erreicht werden kann, wenn ein üblicher Trommelkühler mit einem Haas-Trommelkühler unter Anwendung besonderer Massnahmen zu einem Aggregat zusammengefasst wird. Demnach betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Kühlen von körnigen, insbesondere ge- sinterten Materialien, wie Sintermagnesit, mit an der Aussenseite einer drehbaren Trommel angeordneten, in einen Kühlwassertrog eintauchendenSchöpfbcchern, die durch sternförmig zur Drehachse der Trommel verlaufende Verbindungsstege, die in Form von in radialen Ebenen liegendenHohlwänden ausgebildet sind und das Innere der Trommel in einzelne Abschnitte unterteilen, mit einem mit der Trommelkoaxialen zentralen Rohr verbunden sind.
Diese Einrichtung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Schöpfbecher und ihre Verbindungsstege zum zentralen Rohr in dem an der Austragseite gelegenen Endabschnitt eines Trommelkühlers angeordnet sind, dessen Achse gegen die Waagrechte unter einem vorbestimmten Winkel, vorzugsweise um etwa
3, 50, zum austragseitigen Ende hin geneigt ist, und die Schöpfbecher Taschen bilden, deren Böden im
Abstand hinter den Öffnungen der Verbindungsstege der Schöpfbecher an die Trommelwand anschliessen, und dass vorzugsweise die in radialen Ebenen liegenden Verbindungsstege mit einer Vielzahl von senk- recht zu diesen Radialebenen verlaufenden schlitzförmigen Querkanälen für den Durchtritt von feinkör- nigen Anteilen des zu kühlenden Materials ausgestattet sind.
Das durch die Querkanäle durchfallende feinkörmige Material kann zusätzlich durch Luft, die vom austragseitigen Ende des Trommelkühlers durch diesen durchgeleitet wird, gekühlt werden und das von der Luft gekühlte Feinkorn kann immer wieder, wenn es mit Grobkorn in Berührung kommt, von diesem Wärme aufnehmen und diese beim nachfolgenden Durchrieseln durch die Querkanäle wieder abgeben.
Die Ausbildung der Kühleinrichtung gemäss derErfindung ermöglicht es auf einfache Weise, durch die kombinierte Anwendung von Wasser und Luft zur Kühlung von körnigen Materialien diese schon im End- abschnitt des Trommelkühlers bis auf die gewünschte Temperatur abzukühlen, ohne dass dem Trommelkühler noch eine weitere Kühleinrichtung nachgeschaltet werden muss.
Dadurch werden einerseits die Baukosten für die Anlage vermindert und ein Gewinn an Raum erzielt, und anderseits werden infolge der Herabsetzung des erforderlichen Bedarfes an Energie bzw. Kraft zum Betrieb der Anlage die Betriebskosten gesenkt und auch die Wartung beträchtlich vereinfacht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich hinsichtlich der Wärmeausnützung, weil bei dem relativ kleinen Bedarf an Kühlluft diese nach dem Austritt aus der Trommel zur Gänze verwertet und z. B. einem Sinterofen zugeführt werden kann, in welchem ihr Wärmeinhalt vollständig ausgenützt wird. Das erwärmte Kühlwasser kann ohne grossen konstruktiven Aufwand einer geeigneten Verwendung zugeführt werden.
Ein besonders wichtiger Vorteil dieser Kühleimichting besteht aber vor allem darin, dass bei der gemäss der Erfindung erfolgenden kombinierten Anwendung von Wasser und Luft zum Kühlen des körnigen Materials im Endabschnitt des Trommelkühlers trotz des kleineren Kraftaufwandes und des einfacheren Aufbaues der Anlage als bisher eine wesentlich grössere Tagesleistung oder Durchsatzmenge als bei bisher bekannten Anlagen gleicher Grösse erzielt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einige besonders bevorzugte Beispiele und Ausführungsformen der Kühleinrichtung gemäss der Erfindung näher erläutert sind.
In den Fig. 1 und 2 sind eine erste und ine zweite Ausführungsform der Kühleinrichtungdargestelltund Fig. 3 zeigt einen A bschnitt eines Verbindungssteges der Einrichtung in Ansicht in Richtung des Pfeiles a in den Fig. l und 2. In Fig. 4 ist ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Trommelkühler mit einem einteiligenKühlwas- sertrog und einem Drehantrieb in Seitenansichtdargestellt. Fig. 5 veranschaulicht in teilweise aufgeschnittener Seitenansicht den Endteil eines abgeänderten Trommelkühlers mit mehreren Kühlabschnitten und einer Lauf-
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rollenabstützung am freien Ende der Trommel.
Die Fig. 6 und 7 zeigen in Seitenansicht bzw. im Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6 den Endabschnitt eines im Kühlbereich erweiterten Trommelkühlers.
Bei der in Fig. l dargestellten Ausführungsform des Trommelkühlers sind im auslaufseitigen Endab- schnitt einer in Richtung des Pfeiles d angetriebenen Trommel an der Aussenseite der Trommelwand 1 in regelmässigen Umfangsabständen z. B. fünf Schöpfbecher 2 angeordnet, die jeweils abwechselnd Wasser aus einem Trog aufnehmen. Von diesen Schöpfbechern führen in sternförmiger Anordnung doppelwandige
Verbindungsstege 3 zu einem mit der Trommel koaxialen, an den Stirnseiten 4 (Fig. 3) verschlossenen
Zentralrohr5 mit Öffnungen 16. Die Trommelachse ist zum austragseitigen Ende hin um einen bestimm- ten Winkel geneigt, um ein Wandern des in der Trommel umgewälzten Materials zum Austragende hin zu bewirken.
Dieser Neigungswinkel beträgt in der Praxis etwa 3, 50. Gemäss der Erfindung bilden die
Schöpfbecher 2 tiefe Taschen 6, deren Böden 7 in einem beträchtlichen Abstand hinter den Öffnungen 8 der Verbindungsstege 3 an die Trommelwand 1 anschliessen.
Die Verbindungsstege 3 sind als Taschen bzw. Hohlwände ausgebildet. die in radialen Ebenen der
Trommel liegen und von einer Mehrzahl schlitzförmiger Querkanäle 9 durchsetzt sind, die senkrecht zu den Radialebenen durch die Verbindungsstege 3 verlaufen. Die Weite der Schlitze ist so bemessen, dass von dem in den sektorenförmigen Kammern 10 zwischen den Verbindungsstegen 3 und der Trommelwand 1 umgewälzten, zu kühlenden Material 11 feinkörniges Gut 12 bis zu einer bestimmten Korngrösse noch durch die Schlitzöffnungen durchtreten und quer zur Trommelachse in die darunterliegende Kammer fal- len kann ; dabei wird dieses feinkörnige Gut 12 durch einen vom Austragende 13 zum ofenseitigen Ende
14 (Fig. 4) der Trommel durch diese geführten Luftstrom zusätzlich gekühlt.
Das gekühlte Feinkorn 12 fällt in die jeweils nächste untere Kammer 10, vermengt sich dort mit dem Grobkorn 11, nimmt von diesem wieder Wärme auf und wird beim Durchfallen in die nächste Kammer wieder gekühlt. Die Schlitz- weite wird entsprechend der jeweils gewünschten oberen Grenze der Korngrösse des Materials, das noch durch die Schlitze fallen soll, gewählt und kann z. B. bei einer oberen Korngrössengrenze von 5 mm etwa
8 mm betragen.
Wie aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, wird an der unteren Hälfte des aufsteigenden Teiles der Trommelwand 1 (in der Zeichnung rechts) das an diesem Wandteil anliegende, zu kühlende Material 11 durch das in der jeweils aussen liegenden Tasche 6 des betreffenden Schöpfbecners 2 befindliche Wasser an einer relativ grossen Fläche von aussen her kräftig gekühlt. In gleicher Weise wird das in den Kammern 10 beim Umwälzen jeweils mit den oberen Wänden der Verbindungsstege 3 in Berührung kommende Material durch da3 in diesen Rohren aus den Schöpfbechern zum zentralen Rohr 5 strömende Wasser von aussen gekühlt.
Gleichzeitig damit wird auch noch das beim Umwälzen jeweils an die freie Oberfläche gelangende Material durch die in der Trommel strömende Luft (Strömungsrichtung der Kühlluft in Richtung der Pfeile k in Fig. 4 und 5) wirksam direkt gekühlt. Die Grösse der Öffnungen 16 in der Wand des zentralen Rohres wird in Abhängigkeit vom Radius und der Drengeschwindigkeit der Trommel, dem Fassungsraum und der Anzahl der Schöpfbecher und der Weite der Verbindungsstege vorzugsweise so gewählt, dass die Verbindungsstege nie vollständig leerlaufen.
Eine noch höhere Kühlwirkung kann nach einer besonderen Ausführungsform dann erreicht werden, wenn zwischen je zwei in Umfangsrichtung der Trommel benachbarten Schöpfbechern 2 je ein als abflussloser Schöpfbecher ausgebildeter Zusatzbecher 17 angeordnet wird, der gleichfalls eine tiefe Tasche 6 mit einem Boden 7 bildet. Das in diesen Zusatzbechern enthaltene Wasser kühlt zunächst am aufsteigenden Teil der Trommel auch das an den Wandabschnitten der Trommelwand 1 zwischen den Schöpfbechern 2 anliegende Material 11 in den Kammern 10 und ergiesst sich nach dem Überschreiten der Scheitellinie der Trommel als Überrieselwasser in Richtung des Pfeiles z über den absteigenden Teil der Trommelwand. Hiebei entzieht dieses Wasser der Trommelwand wieder einen Teil der auf diese vom heissen Material in den Kammern übergegangenen Wärme.
Die Kühlwirkung kann erforderlichenfalls noch weiter erhöht werden, indem den Schöpfbechem 2 und gegebenenfalls auch den Zusatzbechern 17 zusätzlich zu dem Wasser, das sie abwechselnd aus dem unter dem Trommelkühler angeordneten Trog aufnehmen, noch weiteres Wasser zugeführt wird. Dies kann z. B. mit Hilfe einer oder mehrerer Leitungen bzw. Düsenrohre 18 (Fig. 7) bewirkt werden, die aus einer Frischwasserleitung oder durch eine Pumpe aus dem erwähnten Trog gespeist werden. Dadurch werden die beim Aufsteigen bereits teilweise durch die Verbindungsstege entleerten Schöpfbecher 2 bzw. Zusatzbecher 17 wieder soweit nachgefüllt, dass ihr Inhalt auch bei starker Durchströmung der Verbindungsstege 3 so lange ausreicht, bis diese im Zuge der Bewegung der Trommel die Scheitelebene durchlaufen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten abgeänderten Ausführungsform des Trommelkühlers wird die Kühl-
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wirkung des Wassers auf die Trommelwand 1 dadurch erhöht, dass die Tasche 22 der Schöpfbecher 21 bis zum jeweils nächsten Schöpfbecher verlängert wird und bis zur Wand 23 der Öffnung 8 dieses nächsten
Schöpfbechers reicht. Dadurch wird eine bessere Füllung der Verbindungsstege 3 erzielt und ferner ergiesst sich nach dem Überschreiten der Scheitellinie der Trommel noch die allenfalls in der Tasche der Schöpfbecher verbliebene Restmenge an Wasser aussen über die Trommelwand.
Die Wasserkühlung des Trommelkühlers kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise zur
Wirkung gebracht werden. Bei normaler Kühlanforderung kann dem gekühlten Abschnitt des Trommel- kühlers ein einteiliger, durchgehender Kühlwassertrog zugeordnet sein. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 veranschaulicht, in der ein Trommelkühler 25 gezeigt ist, der in bekannter Weise zwischen seinem ofen- seitigen Ende 14 und seinem an der Austragseite 13 gelegenen wasser- und luftgekühlten Endabschnitt 27 mittels schematisch angedeuteter Laufringe 28 auf Laufrollenkränzen 29 abgestützt und wie üblich durch ein Zahnradgetriebe 30 in Drehung versetzt wird, das über ein Drehzahlreduktionsgetriebe 31 mit einem
Antriebsmotor 32 verbunden ist.
DieSchöpfbecher des gekühlten Endabschnittes 27 der Trommel 25 schöp- fen das Wasser aus einem einteiligen Kühlwassertrog 26, in welchem der Wasserspiegel das an der Aus- tragseite IS'gelegene Ende der Trommelwand unten berührt. Vom Kühlwassertrog wird am heissen Ende, also dem gegen das ofenseitige Ende 14 des Kühlers gerichteten Ende, in regelbarer Menge erwärmtes
Wasser abgezogen und einer passenden Verwertung zugeführt. Als Ersatz für das abgezogene Wasser wird dem Kühlwassertrog am kalten Ende Frischwasser in der erforderlichen Menge zugeführt.
Bei höheren betriebstechnischen Anforderungen kann bei nahezu unverändertem Wasserverbrauch eine grössere Kühlleistung erzielt werden, wenn, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, der gekühlte Endabschnitt 35 der Trommel mit grösseremDurchmesser als der übrige Teil der Trommel ausgebildet ist, so dass stets ein
Teil der Trommelwand unter den Wasserspiegel im Kühlwassertrog 33 eintaucht (Fig. 7).
Bei sehr grossen Anforderungen kann eine besonders intensive'Kühlung durch Unterteilung des ge- kühlsten Endabschnittes in mehrere Abschnitte erzielt werden. Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten
Anordnungen ist der gekühlte Endabschnitt 34 bzw. 35 des Trommelkühlers sozusagen in drei Abschnitte, nämlich in einen heissen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen kalten Abschnitt, unterteilt und auch der Kühlwassertrog 33 ist durch Trennwände in drei Abteile 40,41 und 42 gegliedert.
Vorzugsweise sind in diesem Fall auch die Verbindungsstege 3 und das zentrale Rohr 5 in der Längsrichtung des Kühlers durchtrennwände in Abschnitte von entsprechender Länge unterteilt. Wie bei praktischen Versuchen ermittelt worden ist, kann bei einem solchen dreistufigen Kühlsystem bei günstigstem Wasserverbrauch und geringsten
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ser abgezogen und dem heissen Abteil 40 des Kühlwassertroges zugeführt wird, während der Wasserstand in den Abteilen 41 und 42 des Troges durch Zufuhr von Frischwasser aufrechterhalten wird. Aus dem heissen Abteil 40 des Kühlwassertroges kann über einen Überlauf oder durch eine Pumpe heisses Wasser abgezogen und einer gewünschten Verwertung zugeführt werden.
Wenn eine Zufuhr von Zusatzwasser zu den Schöpf-
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zugeführt werden, die von einer an die Abteile 41 und 42 des Kühlwassertroges angeschlossenen Pumpe oder aus einer Frischwasserleitung gespeist werden können. Zur Regelung der Mengen bei der Überleitung, Ableitung und Zuleitung von Wasser von und zu den einzelnen Abteilen des Kühlwassertroges können die Pumpen oder in die Leitungen eingeschaltete Ventile mittels Fühlern, z. B. Schwimmern oder Thermostaten, vollautomatisch gesteuert werden.
Der gemäss der Erfindung gekühlte, austragseitige Endabschnitt des Trommelkühlers, z. B. der Abschnitt 34 der Trommel in Fig. 5, kann durch einen endseitig ausserhalb des Kühlwassertroges angeordneten Laufring 44 auf. einem Laufrollenkranz 45 zusätzlich abgestützt werden, wodurch die Belastungskräfte besser als bei freitragender Ausführung des gekühlten Endabschnittes der Trommel verteilt werden und die Beanspruchung durch Biegungs- und Verdrehungskräfte herabgesetzt wird.
Im gekühlten Endabschnitt des Trommelkühlers sind Hubschaufeln oder schraubenförmige Förderleisten oder Leitbleche zur Weiterbeförderung des zu kühlenden Materials nicht erforderlich, weil infolge der Neigung der Trommelachse zum Austragende das in der Trommel befindliche Material beim Umwälzen automatisch allmählich zur Austragöffnung der Trommel wandert.
Die Erhöhung der Kühlwirkung durch die gemäss der Erfindung angewendete kombinierte Wasser- und Luftkühlung im austragseitigen Endabschnitt eines normalen Trommelkühlers gegenüber den bisher bekannten Trommelkühlern konnte durch Ausführung von. Vergleichsversuchen festgestellt werden.
Ein normaler Trommelkühler von 2, 8 m Durchmesser und 30 m Länge kühlt bei einer Leistung von etwa 16, 5 t/h, die einem Tagesdurchsatz von etwa 400 t entspricht, gesintertes Material mit einer
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Körnung von 0 bis 25 mm von 1300 bis 14000C auf 250 bis 3000C ab.
Durch Einbau einer zusätzlichen Wasserkühlung am austragseitigen Endabschnitt des Trommelkühlers ist es möglich, einen beträchtlichen Teil der Restwärme aus dem Material zu entziehen, so dass die End- temperatur des Materials nach Verlassen des kombinierten Wasser-Luft-Trommelkühlers gemäss der Erfin- dung bei 500C liegt.
Es ist somit durch diese Massnahme die Kühlwirkung so erhöht, dass sich das Nachschalten eines Haas-
Kühlers erübrigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Kühlen von körnigen, insbesondere gesinterten Materialien, wie Sintermagnesit, mit an der Aussenseite einer drehbaren Trommel angeordneten, in einen Kühlwassertrog eintauchenden
Schöpfbechern, die durch sternförmig zur Drehachse der Trommel verlaufende Verbindungsstege, die in
Form von in radialen Ebenen liegenden Hohlwänden ausgebildet sind und das Innere der Trommel in ein- zelne Abschnitte unterteilen, mit einem mit der Trommel koaxialen zentralen Rohr verbunden sind, da- durch gekennzeichnet, dass die Schöpfbecher (2) und ihre Verbindungsstege (3) zum zentralen Rohr (5) in dem an der Austragseite (13) gelegenen Endabschnitt (27,34, 35) eines Trommelkühlers (25) angeordnet sind, dessen Achse gegen die Waagrechte unter einem vorbestimmten Winkel,
vorzugsweise um etwa
3, 50, zum austragseitigen Ende (13) hin geneigt ist, und die Schöpfbecher (2) Taschen (6) bilden, de- ren Böden (7) im Abstand hinter den Öffnungen (8) der Verbindungsstege (3) der Schöpfbecher an die
Trommelwand (1) anschliessen, und dass vorzugsweise die in radialen Ebenen liegenden Verbindungsste- ge mit einer Vielzahl von senkrecht zu diesen Radialebenen verlaufenden schlitzförmigen Querkanälen (9) für den Durchtritt von feinkörnigen Anteilen des zu kühlenden Materials ausgestattet sind.
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Device for cooling granular, especially sintered
materials
The invention relates to a device for cooling granular, especially sintered
Materials such as sintered magnesite.
The cooling of granular hot materials has hitherto generally been done either with the aid of grate coolers or drum coolers, with cooling air being blown through the grate from below through the material lying on the grate in the case of grate coolers, whereas in the case of drum coolers it is blown through the rotating drum cooler a flow of cooling air is guided in order to remove heat from the material circulating in the drum as it flows through.
Schrdgrostkühler, z. B. Fuller inclined grate cooler with a vibrating
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Combustion air is supplied, a considerable amount of heat is lost unused or can only be recovered with the use of complex heat recovery devices.
In the case of these grate coolers, fine-grained fractions of the material to be cooled cannot be prevented from falling through the grids, and these fractions must, if they are not to be lost, be intercepted, collected and recycled by further additional devices. It must also be taken into account that due to the fact that grate coolers are made up of numerous moving parts, not only are their production or construction associated with high costs, but also high maintenance costs arise, which are additionally increased because the components are also subject to great wear and tear due to the high thermal stress.
Finally, the operation of such grate coolers naturally also requires a great deal of effort, as a result of which the operating costs are high in relation to the achievable throughput.
In the known conventional drum coolers only a few moving parts are now available, u. between. Essentially attached to the inner drum wall conveyor spirals or lifting blades, of which the hot granular, z. B. sintered, material is lifted and thrown from above across the air flow guided in the drum. In this case, however, the cooling effect of the air flowing through the drum is far from sufficient for a sufficient reduction in the temperature of the materials to be cooled for the throughput quantities required, for example, in connection with the operation of a rotary kiln followed by such a drum cooler.
In practice, so-called Haas drum coolers are always connected downstream of such drum coolers in order to adapt the cooling capacity to the amount of sintered material discharged from the rotary kiln.
A Haas drum cooler consists of a horizontally mounted drum, on the inside of which helically arranged metal sheets are attached to generate a conveying movement of the materials circulated in the drum to the discharge side of the drum. The lower part of the drum plunges into a cooling water trough and carries scooping cups distributed around the outside, from which double-walled connecting webs arranged in a star shape and having hollow walls lead to a central tube located in the drum axis. These walls resp.
Connecting webs form in the
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Drum several chambers through which the material to be cooled is conveyed to the discharge opening by means of the metal sheets arranged on the inside of the drum wall, the material by immersing the drum in the water and by contact with the surfaces of the star-shaped hollow walls or cooled by the cooling water double-walled connecting webs is cooled. The attachment of such an additional cooling device to a drum cooler, however, not only requires considerable construction costs, but naturally also the use of a more powerful power plant for operation and thus a relatively large amount of space for the entire plant.
The aim of the invention is to eliminate the mentioned shortcomings and disadvantages of the above-discussed known devices for cooling granular, in particular sintered materials, as far as possible, and to increase the cooling effect of drum coolers so substantially that additional cooling devices can also be connected downstream if it is a question of cooling very hot material, such as B. when sintering magnesite or dolomite in a rotary kiln, acts, can be omitted.
It has been found that this goal can be achieved if a conventional drum cooler is combined with a Haas drum cooler to form a unit using special measures. Accordingly, the invention relates to a device for cooling granular, in particular sintered materials, such as sintered magnesite, with scoops arranged on the outside of a rotatable drum, immersed in a cooling water trough, through connecting webs running in a star shape to the axis of rotation of the drum, in the form of radial Hollow walls lying flat are formed and divide the interior of the drum into individual sections, with a central tube coaxial with the drum.
This device is now characterized in that the scoop cups and their connecting webs to the central pipe are arranged in the end section of a drum cooler located on the discharge side, the axis of which is at a predetermined angle from the horizontal, preferably by about
3, 50, is inclined towards the discharge end, and the scooping cups form pockets whose bottoms are in the
Distance behind the openings of the connecting webs of the scooping cups connect to the drum wall, and that preferably the connecting webs lying in radial planes are equipped with a large number of slot-shaped transverse channels running perpendicular to these radial planes for the passage of fine-grained fractions of the material to be cooled.
The fine-grained material falling through the transverse channels can also be cooled by air that is passed through the drum cooler from the discharge-side end of the drum cooler, and the fine grain, which is cooled by the air, can again and again, when it comes into contact with coarse grain, absorb heat from it and this release again when it trickles through the transverse channels.
The design of the cooling device according to the invention makes it possible in a simple manner, through the combined use of water and air to cool granular materials, to cool them down to the desired temperature in the end section of the drum cooler, without a further cooling device being connected downstream of the drum cooler got to.
As a result, on the one hand, the construction costs for the system are reduced and a gain in space is achieved, and on the other hand, as a result of the reduction in the energy or power required to operate the system, the operating costs are lowered and maintenance is also considerably simplified. Another advantage arises in terms of heat utilization, because with the relatively small requirement for cooling air this is fully utilized after exiting the drum and z. B. can be fed to a sintering furnace in which their heat content is fully utilized. The heated cooling water can be put to a suitable use without great structural effort.
A particularly important advantage of this Kühleimichting is, above all, that with the combined use of water and air to cool the granular material in the end section of the drum cooler in accordance with the invention, despite the lower expenditure of force and the simpler construction of the system, a significantly greater daily output than before or throughput than with previously known systems of the same size can be achieved.
Further features and advantages of the invention emerge from the following description, in which some particularly preferred examples and embodiments of the cooling device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawings.
1 and 2 show a first and a second embodiment of the cooling device and FIG. 3 shows a section of a connecting web of the device in the direction of arrow a in FIGS. 1 and 2. In FIG Drum cooler designed according to the invention with a one-piece cooling water trough and a rotary drive shown in a side view. Fig. 5 illustrates in a partially cut-away side view the end part of a modified drum cooler with several cooling sections and a running
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roller support at the free end of the drum.
FIGS. 6 and 7 show, in side view and in cross section along the line VII-VII in FIG. 6, the end section of a drum cooler which is expanded in the cooling area.
In the embodiment of the drum cooler shown in FIG. 1, in the outlet-side end section of a drum driven in the direction of arrow d, on the outside of the drum wall 1, at regular circumferential spacings, for. B. five scoop cups 2 are arranged, each alternately receiving water from a trough. Double-walled ones lead from these scoops in a star-shaped arrangement
Connecting webs 3 to a coaxial with the drum, closed at the end faces 4 (Fig. 3)
Central tube 5 with openings 16. The drum axis is inclined towards the discharge end at a certain angle in order to cause the material circulated in the drum to migrate towards the discharge end.
In practice, this angle of inclination is about 3.50
Scoop 2 deep pockets 6, the bases 7 of which adjoin the drum wall 1 at a considerable distance behind the openings 8 of the connecting webs 3.
The connecting webs 3 are designed as pockets or hollow walls. those in radial planes of the
Drum lie and are penetrated by a plurality of slot-shaped transverse channels 9, which run perpendicular to the radial planes through the connecting webs 3. The width of the slots is dimensioned so that from the material 11 to be cooled that is circulated in the sector-shaped chambers 10 between the connecting webs 3 and the drum wall 1, fine-grained material 12 up to a certain grain size still passes through the slot openings and transversely to the drum axis into the one below Chamber can fall; in the process, this fine-grained material 12 is moved by one from the discharge end 13 to the furnace-side end
14 (Fig. 4) the drum is additionally cooled by this air flow guided.
The cooled fine grain 12 falls into the next lower chamber 10, where it mixes with the coarse grain 11, absorbs heat again from this and is cooled again when it falls through into the next chamber. The slot width is selected according to the desired upper limit of the grain size of the material that is still supposed to fall through the slots and can e.g. B. at an upper grain size limit of 5 mm approximately
8 mm.
As can be clearly seen from Fig. 1, on the lower half of the ascending part of the drum wall 1 (on the right in the drawing) the material 11 to be cooled lying on this wall part is replaced by the material 11 in the respective outer pocket 6 of the respective Schöpfbecners 2 Water is strongly cooled from the outside over a relatively large area. In the same way, the material coming into contact with the upper walls of the connecting webs 3 during circulation in the chambers 10 is cooled from the outside by the water flowing in these pipes from the scoops to the central pipe 5.
Simultaneously with this, the material that reaches the free surface during circulation is also effectively and directly cooled by the air flowing in the drum (flow direction of the cooling air in the direction of arrows k in FIGS. 4 and 5). The size of the openings 16 in the wall of the central tube is preferably selected as a function of the radius and the drilling speed of the drum, the capacity and the number of scoops and the width of the connecting webs so that the connecting webs never run completely empty.
According to a special embodiment, an even higher cooling effect can be achieved if an additional cup 17 designed as a drainless cup is arranged between each two scooping cups 2 adjacent in the circumferential direction of the drum, which also forms a deep pocket 6 with a bottom 7. The water contained in these additional cups initially cools also the material 11 in the chambers 10 on the wall sections of the drum wall 1 between the scoops 2 on the ascending part of the drum and pours over as trickling water in the direction of arrow z after crossing the apex of the drum the descending part of the drum wall. This water removes part of the heat transferred to the drum wall from the hot material in the chambers.
If necessary, the cooling effect can be further increased by adding more water to the scoop cups 2 and possibly also the additional cups 17 in addition to the water that they alternately take from the trough arranged below the drum cooler. This can e.g. B. with the help of one or more lines or nozzle pipes 18 (Fig. 7), which are fed from a fresh water line or by a pump from the mentioned trough. As a result, the scooping cups 2 or additional cups 17, which have already been partially emptied through the connecting webs when ascending, are refilled to such an extent that their contents are sufficient, even when there is strong flow through the connecting webs 3, until they pass through the apex plane as the drum moves.
In the modified embodiment of the drum cooler shown in FIG. 2, the cooling
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The effect of the water on the drum wall 1 is increased in that the pocket 22 of the scoop cup 21 is extended to the next scoop and to the wall 23 of the opening 8 of the next one
Scoop is enough. This results in a better filling of the connecting webs 3 and furthermore, after crossing the apex line of the drum, the residual amount of water possibly remaining in the pocket of the scoop pours out over the drum wall.
The water cooling of the drum cooler can be used in various ways within the scope of the invention
Effect. With normal cooling requirements, a one-piece, continuous cooling water trough can be assigned to the cooled section of the drum cooler. Such an arrangement is illustrated in FIG. 4, in which a drum cooler 25 is shown, which is mounted in a known manner between its furnace-side end 14 and its water-cooled and air-cooled end section 27 located on the discharge side 13 by means of schematically indicated race rings 28 on roller rings 29 is supported and, as usual, set in rotation by a gear drive 30, which is connected to a speed reduction gear 31 with a
Drive motor 32 is connected.
The scoops of the cooled end section 27 of the drum 25 scoop the water out of a one-piece cooling water trough 26 in which the water level touches the bottom end of the drum wall on the discharge side IS '. The cooling water trough is heated in a controllable amount at the hot end, that is to say the end directed towards the furnace-side end 14 of the cooler
The water is drawn off and sent to suitable recycling. As a replacement for the withdrawn water, fresh water is fed to the cooling water trough at the cold end in the required amount.
In the case of higher operational requirements, a greater cooling capacity can be achieved with almost unchanged water consumption if, as shown in FIG. 6, the cooled end section 35 of the drum is designed with a larger diameter than the remaining part of the drum, so that there is always a
Part of the drum wall is immersed below the water level in the cooling water trough 33 (FIG. 7).
In the case of very high requirements, particularly intensive cooling can be achieved by dividing the coolest end section into several sections. In those shown in FIGS
In the arrangements, the cooled end section 34 or 35 of the drum cooler is divided into three sections, namely a hot section, a central section and a cold section, and the cooling water trough 33 is also divided into three compartments 40, 41 and 42 by partition walls.
In this case, the connecting webs 3 and the central tube 5 are also preferably divided into sections of a corresponding length in the longitudinal direction of the cooler dividing walls. As has been determined in practical tests, with such a three-stage cooling system with the most favorable water consumption and lowest
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water is withdrawn and fed to the hot compartment 40 of the cooling water trough, while the water level in the compartments 41 and 42 of the trough is maintained by supplying fresh water. From the hot compartment 40 of the cooling water trough, hot water can be drawn off via an overflow or by a pump and fed to a desired utilization.
If a supply of additional water to the scoop
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which can be fed by a pump connected to the compartments 41 and 42 of the cooling water trough or from a fresh water line. To regulate the quantities in the transfer, discharge and supply of water from and to the individual compartments of the cooling water trough, the pumps or valves switched on in the lines can be operated by means of sensors, e.g. B. floats or thermostats can be controlled fully automatically.
The cooled according to the invention, discharge-side end portion of the drum cooler, for. B. the section 34 of the drum in FIG. 5, can be opened by a race 44 arranged at the end outside the cooling water trough. a roller ring 45 are additionally supported, whereby the loading forces are better distributed than with a self-supporting design of the cooled end portion of the drum and the stress caused by bending and twisting forces is reduced.
In the cooled end section of the drum cooler, lifting blades or helical conveyor strips or guide plates are not required for the further conveyance of the material to be cooled because, due to the inclination of the drum axis towards the discharge end, the material in the drum automatically gradually migrates to the discharge opening of the drum when it is circulated.
The increase in the cooling effect through the combined water and air cooling applied according to the invention in the discharge-side end section of a normal drum cooler compared to the previously known drum coolers could be achieved by implementing. Comparative tests are determined.
A normal drum cooler with a diameter of 2.8 m and a length of 30 m cools sintered material with a capacity of around 16.5 t / h, which corresponds to a daily throughput of around 400 t
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Grain from 0 to 25 mm from 1300 to 14000C to 250 to 3000C.
By installing additional water cooling on the discharge-side end section of the drum cooler, it is possible to extract a considerable part of the residual heat from the material, so that the end temperature of the material after leaving the combined water-air drum cooler according to the invention is 500C .
This measure increases the cooling effect to such an extent that the subsequent connection of a Haas-
No need for a cooler.
PATENT CLAIMS:
1. Device for cooling granular, in particular sintered materials, such as sintered magnesite, with arranged on the outside of a rotatable drum and immersed in a cooling water trough
Scoops, which are connected by connecting webs that run in a star shape to the axis of rotation of the drum and are in
In the form of hollow walls lying in radial planes and dividing the interior of the drum into individual sections, they are connected to a central tube coaxial with the drum, characterized in that the scooping cups (2) and their connecting webs (3) for the central tube (5) in the end section (27, 34, 35) of a drum cooler (25) located on the discharge side (13), the axis of which is at a predetermined angle from the horizontal,
preferably by about
3, 50, is inclined towards the discharge-side end (13), and the scooping cups (2) form pockets (6) whose bases (7) are at a distance behind the openings (8) of the connecting webs (3) of the scooping cups
Connect the drum wall (1), and that preferably the connecting webs lying in radial planes are equipped with a plurality of slot-shaped transverse channels (9) running perpendicular to these radial planes for the passage of fine-grained portions of the material to be cooled.