DD200922A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung von koernigen festkoerpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Abschreckung von heissen Festkoerpern, vorzugsweise Zementklinker vom Belittyp, mit Korngroessen 0 bis 15 mm Durchmesser. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, den Belitklinker von Brenntemperaturen um 1250 bis 1450 Grad auf etwa 800 bis 1000 Grad bei Abkuehlgradienten groesser 150K/min abzukuehlen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Materialabschreckung in einem zweigeteilten Fliessrinnenkuehler erfolgt. Der erste Teil des Fliessrinnenkuehlers besteht aus zwei untereinander angeordneten, durch eine luftdurchlaessige Wand getrennte Kanaele. Beide Kanaele werden mit kalter Luft beaufschlagt, wobei sich Klinker und Luft im oberen Kanal im Gleichstrom und im unteren im Querstrom bewegen. Die Aufteilung der Kuehlluftmenge haengt vom Kornsprektrum der Festkoerper ab. Der zweite Teil der Fliessrinne ist eine sich in Stroemungsrichtung erweiternde Beruhigungskammer zur Absenkung der Stroemungsgeschwindigkeit und Abscheidung der kleinen Teilchen. Figur

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von körnigen Pestkörpern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Kühlung bzw« Abschreckung körniger heißer Festkörper ₉ insbesondere Zementklinker, vorzugsweise vom Belit· typ«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Abschreckung heißer Festkörper, vorzugsweise von Belit-Zement-Klinker werden gemäß DD 138 197 und DD 142 704 Abkühlgradienten von mehr als 500 K/min und bei Silikatmoduli größer 2₉5 Abkühlgradienten kleiner 500 K/min gefordert· Bei Silikatmoduli kleiner 3 sind Abkühlgradienten kleiner 500 K/min bei Teilchendurchmessern von 0 bis 7 mm erforderlich· Damit scheiden für die technische Anwendung Vorrichtungen mit Festbett für Luftkühlung aus*

Vorrichtungen mit Movlng-Bett beschreiben DB 848 318, DE 1 022 958 und DE 2 343 339» Die bekannten Vorrichtungen können aber die geforderten hohen Abkühlgradienten nicht erreichen« Vorrichtungen nach dem Prinzip einer Y/irbe!schicht sind bekannt gemäß DB 1 106 238 und DE 2 007 539· Wirbelschichtkühler haben den Nachteil, daß sie nur bei relativ engem Kornband stabil arbeiten_e Diese Voraussetzung ist bei

Zementklinker aber nicht gegebene Vorrichtungen zum raschen Kühlen in der Plugstaubwolke in einem Fallschacht sind bekannt gemacht in DD 119 082« Diese Anlagen beanspruchen bei Massengütern wie in der Zementherstellung erhebliche Bauhöhen, die im Anschluß an den üblichen Drehofen schwer zu realisieren sind» Als Sonderformen der Materialkühlung in der Plugstaubwolke sind Vorrichtungen bekannt, die gemäß DE 913 278 und DD 20 941 das heiße Material mit Schleuderwalzen oder Schleudertellern gagen kalte Luft mit hohen Geschwindigkeiten bewegen* Schnelldrehende Bauelemente bei Materialtemperaturen um 1 350 ⁰C sind störanfällig» Diese Geräte haben sich deshalb in der Praxis nicht durchgesetzte.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und die Vorrichtung zur Abschreckung von heißen Pestkörpern, vorzugsweise von Belitklinker, zu schaffen, die die Nachteile bekannter Vorrichtungen überwindet»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vor allem Belit°» klinker mit Teilehendurchmessern von 0 bis etwa 15 ram, vorzugsweise von 0 bis 7 mm, bei Abkühlgradienten von größer als 150 K/min von Brenntemperaturen um 1 250 bis 1 450 ⁰C auf etwa 800 bis 1 000 ⁰C abzukühlen. Die anschließende Weiterkühlung des Klinkers auf Transporttemperatur bei gleichzeitiger Rückgewinnung seiner fühlbaren Wärme geschieht nach bekannten Verfahren und in bekannten Vorrichtungen«

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Materia labschreckung in einem zweigeteilten Pließrinnenkühler erfolgt« Der erste Teil des Pließrinnenkühlers besteht aus zwei untereinander angeordneten Kanälen, die mittels einer luftdurchlässigen Wand, die aus Rosten, keramischen Filterplatten oder Sintermetallplatten bestehen kann, voneinander getrennt sind· Beide Kanäle werden mit kalter Luft beauf-

schlagt« Diese Luft dient der Abschreckung des heißen Materials und gleichzeitig dem Transport. Der oben liegende Kanal enthält das zu kühlende Material und wird so angeströratj daß sich Klinker und Luft im Gleichstrom bewegen· Der unten liegende Kanal ist als Luftverteiler ausgebildet und besteht aus Zellen ₉ die einzeln mit kalter Luft beaufschlagt werden* Nach Durchtritt der Luft durch die Trennwand trifft sie im Querstrom auf den Klinker· Die Gesamtluft kann je nach K₀-rnungsaufbau des zu behandelnden Klinkers zu 0 bis 50 % auf den Gleichstromkanal und zu 50 bis 100 % auf den Querstromkanal aufgeteilt werden₀ Die Anströmgeschwindigkeit in beiden Kanälen beträgt bei Lufteintritt 10 bis 30 m/s, vorzugsweise 20 m/s» Um die Anströmbedingungen der Teilchen längs des Gleichstromkanals nahezu konstant zu halten, muß dieser bei gleichbleibender Grundfläche in Strömungsrichtung konisch erweitert werden· Dadurch wird der infolge Wärmetausch ansteigenden Lufttemperatur und der durch Querströmung größer werdenden Luftmenge Rechnung @tragen» Die Luftgeschwindigkeit und die Luftführung im Gleich« und Querstrom ermöglichen, den geforderten hohen Abkühlgradienten zu erreichenβ

Der Transport der Klinkerteilchen im Gleichstromkanal geschieht in unterschiedlicher Weise« Die kleinen Teilchen bis zu etwa 2 mm Durchmesser werden pneumatisch transportiert« Die mittleren Teilchen um etwa 4 mm im Durchmesser bewegen sich in einer Wirbelschicht, die durch die Anströmung im Gleichstromkanal horizontal transportiert wird« Die größeren Teilchen bis 7 mm Durchmesser rollen auf dan Bodenplatten in der Art eines Moving-Bett8s_e Damit ergeben sich für die verschiedenen Teilchengrößenfraktionen im PIießrinnenkühler unterschiedliche Verweilzeiten· Mit steigender Teilchengröße nimmt die Verweilzeit zu* Dieser Effekt wird angestrebt« Unter den ge«: nannten verfahrenstechnischen Bedingungen wird für alle genannten Teilchengrößen die Forderung nach einem Abkühlgradienten größer ala 150 K/min erfüllt« Das Verweilzeitspektrum läßt sich noch weiter spreizen₉ wenn der Fließrinnenkühler einen positiven Anstiegswinkel erhält» Als oberer Anstiegs»

winkel wurde bei einer Korngröße bis 7 mm Durchmesser etwa 20° ermittelt. Mit der Variation des Anstiegswinkels läßt sich in einfacher Y/eise das Kornspoktrum dem für die Abschreckung erforderlichen Verweiizeitspektrum anpassen« Dieser Sachverhalt verdeutlicht neben dem Unterschied in der Materialbewegung einen weiteren entscheidenden Unterschied zum Wirbelschichtkühler bekannter Bauart, bei dem der Winkel zwischen null und Minusgraden schwankt und ein relativ enges Kornband vorliegt»

Die abgeschreckten und im Gleichstromkanal transportierten Klinkerteilchen gelangen anschließend in den zweiten Teil des Fließrinnenkühlers, die Beruhigungskammer, die sich konisch erweitert und deren Querschnitt das Mehfache vom größten Querschnitt des Gleichstromkanals beträgt· Dieser Teil des Fließrinnenkühlers bezweckt eine erhebliche Senkung der Luftgeschwindigkeit, um die feinen Anteile des Klinkerstromes zur Sedimentation zu bringen» Die Teilchenabscheidung wird von einem Schieber unterstützt, der gleichzeitig die Beruhigungs« kammer begrenzt» Der Schieber kann in vertikaler Richtung verstellt werden und dient darüber hinaus der Material- bzwο Gasströmung zwischen der Beruhigungs- und Zwischenkäufer als Regelorgan· Der nunaehr auf etwa 800 bis 1 000 ⁰C abgeschreckte Klinker rutscht und rollt auf dem geneigten Boden der Be« ruhigungskamraer durch eine Zwischenkaramer in die zweite Kühlstufe, in der mittels bekannter Kühler die weitere Klinkerabkühlung stattfindet* Die am Ende des Fließrinnenkühlers vor dem Schieber abgezogene und erwärmte Kühlluft wird in einem Zyklonabscheider vom Staub befreit und am Klinkeraustritt der 2· Kühlstufe über ein Gebläse wieder in Kontakt mit dem Klinkerstrom gebracht. Diese Luft dient der zweiten Kühlstufe als Kühlluft, durchläuft sie im Gegenstrom zum Materials wird hier auf etwa 700 °c aufgeheizt und als Sekundärluft dem Drehofen zugeführt· Eventuell muß diase Sekundärluft noch einmal mittels eines Zyklonabscheiders entsfeubt werden« Die dritte Kühlstufe dient der Weiterkühlung des Klinkers auf Transporttemperatur mit felter Frischluft in bekannten Geräten« Die anfallende erwärmte Abluft wird wie bekannt weiterbehandelte

Die Luftführung geschieht am zweckmäßigsten nach dem System mit Abluft β Das heißt, die Gesamtmenge der eingesetzten Kühlluft ist größer als die unter den Bedingungen der Praxis übliche Verbrennungsluftmenge für Heizöl von etwa O_S9 .nr i*.N„/kg' Klinker» Dabei kann nach 2 Varianten verfahren werden« Nach Variante 1 wird dem Fließrinnenkühler eine Luftmenge von etwa 0,9 et iJ!i_e/kg Klinker aufgegeben, die im Fließrinnenkühler auf etwa 300 ⁰C aufgeheizt wird· Diese Luft dient zur Kühlung für die zweite Kühlstufe und anschließend als etwa 700 ⁰O heiße Sekundärluft zur Verbrennung im Drehofen» In der dritten Kühlstufe wird kalte Kühlluft eingesetzt und als Abluft wie bekannt behandelt» Kach Variante 2 wird dam .Fließrinnenkühler eine Luftmenge von etwa 2,3 ß i_e3tf_o/kg Klinker aufgegeben, die am Ende der ersten Kühlstufe auf etwa 120 ⁰G aufgeheizt ist» lach der Entstaubung wird diese Luft hinter dem Zyklonabschaider aufgeteilt, wobei etwa o₉9 m*^ i«lT«/kg Klinker als Kühlluft der zweiten Kühlstufe und nach der Erwärmung dem Drehofen als Verbrennungsluft zugeführt wird* Der Rest von etwa 1,4 m ioN./kg Klinker ist Abluft« Pur die dritte Kühlstufe des Klinkers wird frische Kaltluft eingesetzt, die ebenfalls als Abluft-gilt« Wird eine Luftführung nach dem System ohne Abluft bevorzugt ₉ so kann zur Abschrekkung des heißen Klinkers an beliebiger Stelle des Fließrinnenkühlersjvorzugsweise jedoch im Bereich des Materialeintritts, Wasser eingespritzt werden und zwar in der Menge wie der Enthalpie der verworfenen Abluft bei vergleichbarer Klinkertempe~ ratur äquivalent ist©

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden« In der dazugehörigen Zeichnung ist dia Erfindung schematisch dargestellte Der Fließrinnenkühler 2 besteht aus einem Gleichstromkanal7, in dem das Material transportiert wird, und einem Querstrom·» kanal 8 als Luftverteiler_s die durch eine luftdurchlässige Trennwand 9 beispielsweise aus Sintermetall voneinander ge-

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trennt sind, und der Beruhigungskammer 10· Die luftdurchlässige Trennwand 9 ist als Siebboden ausgeführt, deren Düsen und / oder Leitbleche so angeordnet sind, daß die aus" dem Querstromkanal 8 einströmende Luft eine Komponente in horizontaler Strömungsrichtung erhält· In den Gleichstromkanal 7 kann Luft beispielsweise mittels eines Lüfters eingedrückt werden· Der Gleichstromkanal 7 erweitert sich in Strömungsrichtung bei gleichbleibender Grundfläche konisch· Der Querstromkanal 8 ist in einzelne Zellen unterteilt, die getrennt mit Luft beispielsweise mittels Lüfter beaufschlagt werden* Dieser Teil des Fließrinnenkühlers 2 ist bei einem anfallenden Kornspektrum von 0 bis 7 mm Durchmesser mit eine m positiven Anstiegswinkel von Null" bis zu 20° installierte Die Beruhigungskammer 10 erweitert sich konisch und ist so ausgelegt, daß ihr Querschnitt das Mehrfache des größten Querschnittes vom Gleichstromkanal 7 beträgt· Die nachfolgende Zwischenkammer 3 grenzt sich gegenüber der Beruhigungskammer 10 durch einen Schieber 4 ab₀ Der Schieber 4 läßt einen Durchgang am Boden offen. Dem Fließrinnenkühler 2 mit Zwischenkammer 3 schließt sich als zweite Kühlstufe ein bekanntes Aggregat, beispieIsweise ein Rohrkühler 5» und als dritte Kühlstufe wiederum ein bekanntes Kühlaggregat 6 an· Funktionsgemäß fällt das heiße Material aus dem Drehofen 1 in den Gleichstromkanal 7 und wird von der mit einer Anströmgeschwindigkeit von etwa 20 m/s eintretenden Kaltluft abgeschreckt und transportiert· An der Materialeintrittsstelle muß der statische Druck Null herrschen, was sich durch Abstimmung aller zusammenwirkenden Gebläse erreichen läßt. Die hier eingesetzte Luftmenge entspricht einem Teil der im ganzen zur Gewinnung heißer Sekundärluft verwendeten Luft von etwa 0₉9 m i.N./kg Klinker«. Der zweite Teil der Kühl~ luftmenge wird beispielsweise drei getrennten Zellen des Querstromkanals 8 aufgegebenο Die Luft durchdringt die luftdurchlässige Trennwand S₉ tritt aus ihr mit ebenfalls etwa 20 m/s aus, schreckt die Klinkerteilchen ab und unterstützt deren Transport» Die Anströmbedingungen der Klinkerteilchen sind längs des Gleichstromkanals 7 nahezu konstant« Der auf

etwa 800 ⁰C abgeschreckte und die auf etwa 300 ⁰C erwärmte Kühlluft treten in die Beruhigungskammer 10« Die feinen Teilchen scheiden sich hier infolge der Senkung der Gasgeschwindigkeit auf einige Meter pro Sekunde weitgehend ab, wobei der Schieber 4 diesen Vorgang als Prallwand noch unterstützt» Durch Verstellen des Schiebers 4 in vertikaler Richtung kann die Material- bzw« Gasströmung zwischen der Beruhigungskammer 10 und der Zwischenkammer 3 geregelt werden* Auf dem geneigten Boden rutscht und rollt das Material durch die Zwischenkäufer 3 in den konventionellen Kühler der zweiten Stufe j beispielsweise den Rohrkühler 5· Die erwärmte Kühlluft der ersten Stufe wird in der Beruhigungskammer 10 abgezogen , in einem Aggregat bekannter Bauart, be^ielsweise einem Zyklonabscheider 11, entstaubt und mittels eines Lüfters dem Rohrkühler 5 zugeführt» Der Staubanteil gelangt am Boden der Zwischenkammer 3 in den weiter zu kühlenden Klinkerstrome Im Kühler 5 erfolgt im Gegenstrom die weitere Abkühlung des Klinkers und die Aufheizung der Kühlluft auf etwa 700 ⁰C* Diese Sekundärluft wird über das Abgasgebläse (in der Figur nicht dargestellt) d©s Systems Brennaggregat/Vorwärmer dem Drehofen 1 aufgegeben«

Die Klinkerkühlung in der dritten Stufe geschieht in einem Rohrkühler 6 mit frischer Kaltluft im Gegenstromο Die anfallende Kühlluft wird wie bekannt als Abluft behandelt. Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die erfindungsgemäße Lösung vorzugsweise Belit-Zement-Klinker mit Teilchendurchmesser von 0 bis 15 mm im Temperaturbereich von 1 250 bis 1 450 ⁰C auf 800 bis 1 000 ⁰C mit einem Abkühlgradienten größer 150 K/min gekühlt werden können, der bei der Herstellung von aktiven Belit-Zement benötigt wird· Mit der erfindungsgemäSen Lösung wurde ein Kühlertyp entwickelt, in dem sich technisch die erforderlichen Abkühlgradienten verwirklichen lassen bei gleichzeitigem guten thermischen Wirkungsgrad des Kühlers* Durch die Ausbildung des Kühlers ist es möglich, die Verweilzeit des Materials im Kühler mit steigender Teilchengröße zu erhöhen, und somit dem gesamten Korn« spektrum nahezu optimale Kühlbedingungen zu schaffen«

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   1β Verfahren zur Kühlung von körnigen Festkörpern, vorzugsweise Belit-Zement-Klinker, in mehreren Stufen mit Teilchendur chmesserf?von O bis 15 mm, vorzugsweise 0 bis 7 mm, bei Abkühlgradienten im Temperaturbereich von 1 250 bis 1 450 ⁰C auf 800 bis 1 000 ⁰C größer als 150 K/min mit Luft, gekennzeichnet dadurch, daß die Abschreckung in der ersten Stufe im Quer- und Gleichstrom bei gleichzeitiger Klassierung und Förderbewegung derart erfolgt, daß die kalte Abschreckluft der aus der Sinterzone austretenden Materialschicht von unten im Querstrom in solcher Menge und hohen Geschwindigkeit zugeführt wird, daß in Verbindung mit den annähernd horizontal und im Gleichstrom zugeführten Kühlluft ein Transport der Peinanteile pneumatisch, der mittleren Teilchen wirbelschichtartig und der großen Teilchen rollend erfolgt und die Strömungsgeschwindigkeit in einer zweiten Stufe am Aus« tragsende der Kühlzone abfällt·

   Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in die Kühlzone, vorzugsweise im Bereich der mittleren und großen Teilchen, Wasser eingedüst wirdo

   3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Fließrinnenkühler (2) durch eine quer zur Fließrichtung horizontal angeordneten, luftdurchlässigen Trennwand (8) aus«

   gebildete Teil vorzugsweise unterteilt und mit Luftzuführungen versehen ist und der obere als Gleichstromkanal (7) ausgebildete Teil auf der Materialzuführungsseite mit einer Luftzuführung versehen ist und der Gleichstromkanal zur Auslaufseite einen erweiterten Querschnitt aufweist, der in eine Beruhigungskammer (10) übergeht·

   4» Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3₉ gekennzeichnet dadurch, daß die Beruhigungskammer (10) mit einer als Schieber (4) ausgebildeten Prallwand versehen ist₀

   ο Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4* gekennzeichnet dadurch ₉ daß der Kühler ₉ insbesondere die Trennwand (9) in Richtung des Materialstromes einen positiven Anstellwinkel aufweist»

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen