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Vorrichtung und Verfahren zur Wärmerekuperation aus heißem Material - Dokument DE10128514A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10128514A1 19.12.2002
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Wärmerekuperation aus heißem Material
Anmelder Krupp Polysius AG, 59269 Beckum, DE
Erfinder Avermann, Norbert, 59227 Ahlen, DE
Vertreter RA u. PA Volkmar Tetzner; PA Michael Tetzner; RA Thomas Tetzner, 81479 München
DE-Anmeldedatum 13.06.2001
DE-Aktenzeichen 10128514
Offenlegungstag 19.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.12.2002
IPC-Hauptklasse F27B 17/00
IPC-Nebenklasse F27B 9/00   F27D 5/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wärmerekuperation von heißem Material, welches in einem Ofen thermisch aufbereitet und von dort über eine schachtartige Schurre herausgeführt wird, wobei die Schurre einen geneigten, statischen Rost aufweist, an dessen unterem Ende ein Austragsorgan vorgesehen ist, wobei die Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgan derart geregelt wird, daß sich das aus dem Ofen fallende Material auf dem Rost bis in die schachtartige Schurre zurückstaut und wobei ferner Kühlluft über den Rost in das aufgestaute Material eingeblasen und die dabei erwärmte Kühlluft dem Ofen zugeführt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Wärmerekuperation aus heißem Material.

Bei der Zementherstellung wird der Zementklinker in einem Drehrohrofen gebrannt und gelangt von dort über eine Auslaufschurre in einen Klinkerkühler. Derartige Kühler weisen meist eine belüftete Rostfläche auf, wobei sich die durch das Klinkerbett strömende Kühlluft erwärmt und die erwärmte Kühlluft im Drehrohrofen oder anderen vorgeschalteten Aggregaten verwendet wird. Auf diese Weise kann ein Teil der bei der thermischen Aufbereitung des Materials verwendeten Energie wieder zurückgewonnen werden.

Aus der Praxis sind ferner Eisenerzanlagen bekannt, in denen Eisenerz in einem Drehofen thermisch aufbereitet wird und anschließend mit einer Temperatur von etwa 1000°C über eine Schurre in einen Trommelkühler gelangt, wo das Material durch ein Wassersprühsystem heruntergekühlt wird. Nachdem bei derartigen Anlagen die eigentliche Kühlung nicht durch Luft, sondern durch ein Wassersprühsystem erfolgt, wurde eine Wärmerückgewinnung bisher nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren anzugeben, mit der eine Wärmerückgewinnung unabhängig von einem gegebenenfalls nachgeschalteten Kühler erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmerekuperation aus heißem Material besteht im wesentlichen aus einem Ofen zur thermischen Aufbereitung des Materials, einer schachtartigen Schurre, in die das aus dem Ofen kommende, thermisch aufbereitete Material gelangt, wobei die Schurre an ihrem unteren Ende einen geneigten, statischen Rost aufweist sowie einem am unteren Ende des Rostes vorgesehenen Austragsorgan, dessen Austragsgeschwindigkeit derart regelbar ist, daß sich das aus dem Ofen fallende Material auf dem Rost bis in die schachtartige Schurre zurückstaut. Ferner sind Mittel zum Zuführen von Kühlluft über den Rost in das aufgestaute Material vorgesehen, wobei die erwärmte Kühlluft über die schachtartige Schurre in den Ofen geleitet wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmerekuperation aus heißem Material wird das Material in einem Ofen thermisch aufbereitet und von dort über eine schachtartige Schurre herausgeführt, wobei die Schurre einen geneigten, statischen Rost aufweist, an dessen unterem Ende ein Austragsorgan vorgesehen ist, wobei die Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans derart geregelt wird, daß sich das aus dem Ofen fallende Material auf dem Rost bis in die schachtartige Schurre zurückstaut, und wobei ferner Kühlluft über den Rost in das aufgestaute Material eingeblasen und die dabei erwärmte Kühlluft dem Ofen zugeführt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Austragsorgan durch eine Förderschnecke gebildet, welche einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb aufweist.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Austragsorgan durch einen Walzenbrecher gebildet, welcher ebenfalls einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb aufweist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die ein von der sich auf dem Rost aufbauenden Materialmenge abhängiges Ausgangssignal liefert und dieses Ausgangssignal zur Regelung der Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans verwendet wird.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele und der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung längs der Linie III- III der Fig. 4 und

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in einer schematischen Schnittdarstellung längs der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Wärmerekuperation aus heißem Material 1 besteht im wesentlichen aus einem Ofen 2 zur thermischen Aufbereitung des Materials 1, einer schachtartigen Schurre 3, in die das aus dem Ofen kommende, thermisch aufbereitete Material gelangt, wobei die Schurre an ihrem unteren Ende einen geneigten, statischen Rost 4 aufweist sowie ein am unteren Ende des Rostes vorgesehenes Austragsorgan 5. Ferner sind Mittel 6 zum Zuführen von Kühlluft über den Rost 4 in das aufgestaute Material vorgesehen.

Die schachtartige Schurre 3 wird an ihrem unteren Ende durch den Rost 4 und das Austragsorgan 5 verschlossen, so daß das in der Schurre befindliche Material nur durch Betätigung des Austragsorgans aus der Schurre herausgeführt werden kann.

Das Austragsorgan ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Förderschnecke ausgebildet, die einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb 7 aufweist. Die Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans 5 wird dabei über den Antrieb 7 derart geregelt, daß sich das aus dem Ofen 2 fallende Material 1 auf dem Rost 3 bis in die schachtartige Schurre zurückstaut.

Der Rost 4 ist mit an sich bekannten Kühlluftöffnungen versehen, durch die mit Hilfe der Mittel 6 Kühlluft (Pfeil 8) in das aufgestaute Material 1 eingeblasen werden kann. Die Kühlluft 8 durchsetzt das über dem Rost aufgestaute Material, erwärmt sich dabei und wird dann über die Schurre 3 in den Ofen geleitet, und dient dort als Verbrennungsluft.

Die Mittel 6 zum Zuführen der Kühlluft werden beispielsweise durch einen Ventilator gebildet, der auf seiner Druckseite in geeigneter Weise an den Rost 4 angeschlossen ist.

Das aus der Schurre 3 über das Austragsorgan 5 herausgeförderte Material wird im dargestellten Ausführungsbeispiel einem Trommelkühler 8 zugeführt. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch auch ein anderer Kühler oder eine andere Einrichtung nachgeschaltet werden.

Bei herkömmlichen Anlagen gelangt das aus dem Ofen fallende Material über einen Einlaufschacht in einen Kühler, wobei sich auf dem Rost eine Materialschicht mit dem natürlichen Schüttwinkel des entsprechenden Materials (beispielsweise 37°) ausbildet, wobei das gesamte nachfolgende heiße Material ohne lange Verweilzeit auf diese Schicht abgleitet. Eine Wärmerekuperation ist bei einer solchen Ausgestaltung im Bereich dieses Einlaufrostes nicht möglich.

Erfindungsgemäß ist daher das Austragsorgan in Verbindung mit der schachtartigen Einlaufschurre und dem Rost vorgesehen, so daß durch die Regelung der Austragsgeschwindigkeit das Material bis in die schachtartige Schurre zurückgestaut werden kann. Dadurch entsteht eine wesentliche dickere Materialschicht, die eine Wärmerekuperation ermöglicht.

Zweckmäßigerweise wird die Austragsgeschwindigkeit so geregelt, daß sich eine Materialschicht mit im wesentlichen konstanter Höhe ausbildet. Zu diesem Zweck ist eine geeignete Meßeinrichtung vorgesehen, die ein von der auf dem Rost aufgebauten Materialmenge abhängiges Meßsignal liefert. Dieses Meßsignal wird dann zur Regelung der Drehzahl des Austragsorgans verwendet.

Die Meßeinrichtung könnte beispielsweise durch einen Füllstandssensor in der schachtartigen Schurre, eine mit dem Rost in Verbindung stehende Kraftmeßeinrichtung oder auch einen Druckaufnehmer gebildet werden, wobei dieser Druckaufnehmer den durch die Höhe der Materialschicht verursachten Druckverlust bei der Zuführung der Kühlluft mißt. Im Falle eines Druckaufnehmers verursacht eine hohe Materialschicht einen entsprechend großen Druckverlust und eine geringere Materialhöhe einen entsprechend niedrigeren Druckverlust.

In Fig. 1 ist schematisch eine Regeleinrichtung 9 vorgesehen, die von einer nicht näher dargestellten Meßeinrichtung ein Meßsignal 10 erhält und daraufhin ein entsprechendes Steuersignal für den Antrieb 7 erzeugt.

Sobald die Regeleinrichtung 9 von der Meßeinrichtung ein Meßsignal erhält, das einer genügend hohen Materialschicht auf dem Rost 4 entspricht, wird der Antrieb 7 über das Steuersignal 11 derart angesteuert, daß im folgenden genau die Materialmenge ausgetragen wird, die der Menge des aus dem Ofen fallenden Materials entspricht.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Wärmerekuperation aus heißem Material dargestellt. Sie unterscheidet sich im wesentlichen jedoch nur durch das Austragsorgan, welches hier als Walzenbrecher 5' ausgebildet ist. Auch dieser Walzenbrecher weist einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb 7' auf, der über eine geeignete Regeleinrichtung 9 in Abhängigkeit der sich auf dem Rost aufgebauten Materialmenge steuern läßt.

Mit einem solchen Walzenbrecher kann nicht nur das Material gezielt und mit einstellbarer Austragsgeschwindigkeit ausgetragen werden, sondern es ermöglicht außerdem noch eine Zerkleinerung des thermisch aufbereiteten Materials.

Auch bei dieser Ausführungsvariante ist eine geeignete Meßeinrichtung vorgesehen, mit der die sich auf dem Rost aufbauende Materialmenge ermittelt werden kann. Es kommen dabei insbesondere die oben bereits erwähnten Meßeinrichtungen in Betracht. Das Meßsignal 10 der Meßeinrichtung wird in der Regeleinrichtung 9 in ein entsprechendes Steuersignal für den Antrieb 7' umgewandelt.

Neben den oben beschriebenen Austragsorganen in Form einer Förderschnecke bzw. einem Walzenbrecher sind im Rahmen der Erfindung auch andere Förderaggregate mit regelbarem Antrieb denkbar. So könnte beispielsweise das Austragsorgan auch durch einen Vibrationsförderer mit regelbarem Antrieb gebildet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Wärmerekuperation aus heißem Material (1), mit

    einem Ofen (2) zur thermischen Aufbereitung des Materials,

    einer schachtartigen Schurre (3), in die das aus dem Ofen kommende, thermisch aufbereitete Material gelangt, wobei die Schurre an ihrem unteren Ende einen geneigten, statischen Rost (4) aufweist,

    einem am unteren Ende des Rostes vorgesehenen Austragsorgan (5, 5'), dessen Austragsgeschwindigkeit derart regelbar ist, daß sich das aus dem Ofen fallende Material auf dem Rost bis in die schachtartige Schurre zurückstaut und

    Mitteln zum Zuführen von Kühlluft (8) über den Rost in das aufgestaute Material, wobei die erwärmte Kühlluft über die schachtartige Schurre in den Ofen geleitet wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragsorgan durch eine Förderschnecke gebildet wird, welche einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb (7) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragsorgan durch einen Walzenbrecher gebildet wird, welcher einen in der Drehzahl regelbaren Antrieb (7') aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, die ein von der sich auf dem Rost aufbauenden Materialmenge abhängiges Meßsignal (10) liefert.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, die ein von der sich auf dem Rost aufbauenden Materialmenge abhängiges Meßsignal (10) liefert und ferner eine Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, durch die die Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans (5, 5') in Abhängigkeit des Meßsignals (10) regelbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung durch einen Druckaufnehmer gebildet wird, der den durch das aufgestaute Material bedingten Druckverlust in der Kühlluft ermittelt.
  7. 7. Verfahren zur Wärmerekuperation aus heißem Material (1), welches in einem Ofen (2) thermisch aufbereitet und von dort über eine schachtartige Schurre (3) herausgeführt wird, wobei die Schurre einen geneigten, statischen Rost (4) aufweist, an dessen unterem Ende ein Austragsorgan (5, 5') vorgesehen ist, wobei die Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans derart geregelt wird, daß sich das aus dem Ofen fallende Material auf dem Rost bis in die schachtartige Schurre zurückstaut, und wobei ferner Kühlluft über den Rost in das aufgestaute Material eingeblasen und die dabei erwärmte Kühlluft dem Ofen zugeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der sich auf dem Rost aufgestauten Materialmenge abhängiges Signal (10) ermittelt wird und dieses Signal zur Regelung der Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans verwendet wird.






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