Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen Gas und feinkörnigem Gut

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen Gas und feinkörnigem Gut, enthaltend mehrere übereinander angeordnete zyklonartige Abscheider, die abgeknickte Mittelachsen aufweisen. Ein derartiger Wärmetauscher zeichnet sich durch eine besonders gedrängte Bauweise und eine gute Abscheideleistung der einzelnen Abscheider aus.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-A- 1 069 059 bekannt. Die zyklonartigen Abscheider dieser bekannten Vorrichtung bestehen aus einem gegenüber der Lotrechten um einen Winkel von etwa 45° geneigten zylindrischen Körper, an den sich die quer zu diesem zylindrischen Körper verlaufende (und damit gleichfalls um etwa 45° gegenüber der Lotrechten geneigte) trichterförmig ausgebildete Gutaustragsleitung anschließt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahin weiterzuentwickeln, daß der konstruktive Aufbau vereinfacht und zugleich die Abscheideverhältnisse verbessert werden.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0005] Im Unterschied zu der eingangs erläuterten bekannten Ausführung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Hauptkörper der zyklonartigen Abscheider nicht über die gesamte Höhe zylindrisch (mit geradliniger Achse) ausgebildet, sondern setzt sich aus zwei Teilen mit gegeneinander abgewinkelter Achse zusammen: Der Abscheider-Oberteil bildet mit der Lotrechten denselben Winkel wie die Achse der anschließenden Gasleitung, während die Achse des Abscheider-Unterteiles einen kleineren Winkel mit der Lotrechten einschließt. Auf diese Weise ergibt sich ein räumlich gedrängter, materialsparender Aufbau, der sich außerdem durch eine ausgezeichnete Abscheidung und einen zuverlässigen, von Materialverstopfungen freien Gutaustrag auszeichnet.

[0006] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele erläutert.

[0007] In der Zeichnung zeigen

Fig.1 eine Teildarstellung (Seitenansicht) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine Ansicht eines Abscheiders gemäß Fig.1,

Fig.3 und 4 Schnitte längs der Linie III-III der Fig.2 bzw. IV-IV der Fig.3,

Fig.5 eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abscheiders,

Fig.6 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles,

Fig.7, 8 und 9 Ansicht, Aufsicht und Schnitt eines Abscheiders gemäß Fig.6,

Fig.10 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles,

Fig.11, 12 und 13 Ansicht, Aufsicht und Schnitt eines Abscheiders gemäß Fig.10,

Fig.14, 15 und 16 Ansicht, Aufsicht und Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Abscheiders,

Fig.17, 18 und 19 Ansicht, Aufsicht und Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines zyklonartigen Abscheiders,

Fig.20 und 21 Seitenansicht und Aufsicht einer Gutaustragsleitung mit Gutverteilerschurre,

Fig.22 und 23 Seitenansicht und Aufsicht einer weiteren Variante von Gutaustragsleitung und Gutverteilerschurre,

Fig.24 und 25 Aufsicht und Seitenansicht einer weiteren Version der Gutverteilerschurre.

[0008] Die in Fig.1 in einer Teildarstellung veranschaulichte Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen Gas und feinkörnigem Gut (beispielsweise zum Vorwärmen oder Kühlen) besteht aus einer Anzahl von übereinander angeordneten zyklonartigen Abscheidern 1, 2, 3 usw. Jeder dieser Abscheider besteht aus einem Oberteil 4 (mit Achse 5) und einem trichterförmig ausgebildeten Unterteil 6 (mit Achse 7).

[0009] An den Abscheider-Oberteil 4 schließt sich eine Gasleitung 8 an, die zum nächsten Abscheider führt. An den Abscheider-Unterteil 6 schließt sich eine Gutaustragsleitung 9 (Achse 10) an, in der beispielsweise Pendelklappen 11 angeordnet sind und die in die Gasleitung 8 einmündet, die zum darunter angeordneten Abscheider führt.

[0010] Die Achse 5 des Abscheider-Oberteiles 4 fällt mit der Achse 12 der an diesen Abscheider anschließenden Gasleitung 8 zusammen, wobei die Abscheider so angeordnet sind, daß die Gasleitungen 8 durch geradlinig verlaufende Rohre gebildet werden.

[0011] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Achsen 5 und 12 mit der Lotrechten einen Winkel cl von vorzugsweise etwa 45°, während die Achse 7 des Abscheider-Unterteiles 6 und die Achse 10 des an den Unterteil 6 anschließenden Teiles der Gutaustragsleitung 9 mit der Lotrechten vorzugsweise zusammenfallen. Die Achse 13 des untersten Abschnittes der Gutaustragsleitung 9 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel leicht gegenüber der Lotrechten geneigt.

[0012] Bei dem in den Fig.2 bis 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel besitzt der Abscheider-Oberteil 4 eine im wesentlichen elliptische Querschnittsform. Der Abscheider-Unterteil 6 ist trichterförmig ausgebildet, wobei die Wand dieses Abscheider-Unterteiles 6 mit der Achse 7 dieses Unterteiles 6 einen Winkel γ einschließt, der um höchstens + 30° von dem Winkel α abweicht, den die Achse 5 des Abscheider-Oberteiles 4 mit der Lotrechten einschließt.

[0013] Die zyklonartigen Abscheider der erfindungsgemäßen Vorrichtung können eine im wesentlichen kreiszylindrische Querschnittsform besitzen, wie dies bei Zyklonen allgemein üblich ist.

[0014] Wesentlich verbesserte Abscheideverhältnisse lassen sich dagegen erzielen, wenn der Abscheider-Oberteil 4 eine elliptische Querschnittsform (gemäß Fig.4) oder die Querschnittsform eines Polygons mit abgerundeten Ecken (Fig.5) erhält. Bei diesen Querschnittsformen ergibt sich eine periodische Änderung der Gasgeschwindigkeit bei der Durchströmung des Abscheiders, was zu einer Verbesserung der Abscheideleistung, d.h. zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades, führt.

[0015] Der Einbau des in Fig.1 dargestellten Wärmetauschers in eine größere Anlage ist nicht im einzelnen veranschaulicht. Findet der Wärmetauscher beispielsweise zur Erhitzung von feinkörnigem Gut, wie Zementrohmaterial, vor dem Brennen in einem Drehrohrofen Verwendung, so wird das Heißgas ( Abgas des Drehrohrofens) beispielsweise über eine Calcinierschleife 14 dem untersten Abscheider 1 zugeführt und durchströmt dann in bekannter Weise die folgenden Abscheider 2, 3 usw. (Pfeile 15, 16), während das vorzuwärmende feinkörnige Gut aus einer höheren Stufe des Vorwärmers über die Gutaustragsleitung 9 in die vom Abscheider 2 zum Abscheider 3 führende Gasleitung 8 eingeführt wird (Pfeil 17), nach Abscheidung im Abscheider 3 in die zum Abscheider 2 führende Gasleitung 8 eingeführt wird, dann in die zum Abscheider 1 führende Gasleitung (nicht dargestellt) eingeführt wird (Pfeil 18) und schließlich aus dem Abscheider 1 ausgetragen und zum Drehrohrofen geführt wird (Pfeil 19).

[0016] Die Fig.6 bis 9 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Abscheider 1, 2, 3 einen elliptischen Oberteil 4 und einen Unterteil besitzen, der sich aus einem zylindrischen Abschnitt 6a, einem trichterförmigen Abschnitt 6b und einem übergangsstück 6c zusammensetzt. Das übergangsstück 6c ist zweckmäßig um die Achse 7 des Abscheider-Unterteiles drehbar, so daß sich die Gutauslauföffnung 6d in unterschiedliche Richtung schwenken läßt.

[0017] Wie die Fig.7 bis 9 veranschaulichen, mündet bei diesem Ausführungsbeispiel die zum Abscheider führende Gasleitung 8 etwa parallel zur großen Ellipsenachse in den Oberteil 4 des Abscheiders 1.

[0018] Die Länge des Tauchrohres 20 kann hier - wie auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen - unterschiedlich gewählt werden.

[0019] Bei dem in den Fig.10 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt der Oberteil 4 der Abscheider 1, 2, 3 gleichfalls eine elliptische Querschnittsform, wobei jedoch die Höhe des gegenüber der Lotrechten geneigten Abscheider-Oberteiles 4 im höher liegenden Umfangsbereich größer als im tiefer liegenden Umfangsbereich ist.

[0020] Die zum Abscheider führende Gasleitung 8 mündet bei diesem Ausführungsbeispiel etwa parallel zur kleinen Ellipsenachse in den Oberteil 4 ein.

[0021] Der Abscheider-Unterteil 6 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem einzigen trichterförmigen Abschnitt, dessen öffnungswinkel jedoch etwas kleiner als bei der Ausführung gemäß den Fig.1 bis 4 gehalten ist.

[0022] Der in den Fig.14 bis 16 dargestellte Abscheider enthält einen zylindrischen Oberteil 4 und einen Unterteil, der sich aus einem zylindrischen Abschnitt 6a und einem trichterförmigen Abschnitt 6b zusammensetzt.

[0023] Die in den Fig.17 bis 19 veranschaulichte Variante eines Abscheiders enthält gleichfalls einen Oberteil 4 von zylindrischem Querschnitt, jedoch einen Unterteil 6, der durch einen einzigen Trichter bzw. Kegel gebildet wird. Der zylindrische Oberteil 4 und der kegelförmige Unterteil 6 sind dabei unter einem solchen Winkel ϕ geschnitten, daß sich für den zylindrischen Oberteil und den kegelförmigen Unterteil deckungsgleiche Ellipsen ergeben.

[0024] In den Fig.20 bis 25 sind schließlich einige Varianten des unteren Endes der Gutaustragsleitung 9 und einer anschließenden Schurre 21 dargestellt.

[0025] Bei der Ausführung gemäß Fig.20 , 21 fällt das in einem zyklonartigen Abscheider abgeschiedene mehlförmige Gut direkt von der vertikal verlaufenden Gutaustragsleitung 9 auf den Boden einer ebenen, sich fächerförmig verbreiternden Schurre 21, die schräg (beispielsweise unter einem Winkel von 25 bis 35° gegenüber der Lotrechten) verläuft und in die zum nächst tieferen Abscheider führende Gasleitung einmündet. Die Schurre 21 wirkt damit als Gutverteiler und sorgt dafür, daß das Gut annähernd gleichmäßig über den Querschnitt der Gasleitung verteilt in diese eintritt.

[0026] Bei der in den Fig.22 und 23 dargestellten Variante fällt das Gut aus einem geneigten Schurrenteil 9a der Gutaustragsleitung 9 durch ein vertikal verlaufendes Rohrstück 9b auf den Boden der sich fächerförmig verbreiternden Schurre 21. Die Schurre 21 kann sich bei diesem Ausführungsbeispiel (ebenso wie bei der Variante gemäß den Fig.20, 21) auf den drei- bis fünffachen Wert des Durchmessers der Gutaustragsleitung 9 verbreitern.

[0027] Die Fig.24 und 25 veranschaulichen eine Variante, bei der (wie in Fig.6 dargestellt) in der schräg verlaufenden Gutaustragsleitung 9 eine Pendelklappe 11 angeordnet ist, die eintrittsseitig einen runden und austrittsseitig einen eckigen Querschnitt besitzt. An die Pendelklappe 11 schließt sich eine ebene Schurre 21 an, die sich fächerförmig verbreitert und eine Auflösung des Gutstromes über den ebenen, geneigten Boden der fächerförmigen Schurre bewirkt. Die Neigung der Schurre 21 gegenüber der Vertikalen beträgt auch hier zweckmäßig 25 bis 35°.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen Gas und feinkörnigem Gut,

a) bestehend aus einer Anzahl von übereinander angeordneten, zyklonartigen Abscheidern (1, 2, 3), deren Achsen (5, 7) gegenüber der Lotrechten geneigt sind,

b) wobei die Achsen benachbarter Abscheider um etwa 90° gegeneinander versetzt sind,

c) und wobei die Gutaustragsleitungen (9) der einzelnen Abscheider jeweils in die zum darunter angeordneten Abscheider führenden Gasleitungen (8) einmünden,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Abscheider (1, 2, 3) eine abgeknickte Mittelachse (5, 7) aufweisen, wobei die Achse (5) des Abscheider-Oberteiles (4) mit der Lotrechten denselben Winkel (α) wie die Achse (12) der anschließenden Gasleitung (8) bildet, während die Achse (7) des Abscheider-Unterteiles (6) einen kleineren Winkel mit der Lotrechten einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (5) des Abscheider-Oberteiles (4) mit der Lotrechten einen Winkel (α) zwischen 30 und 60°, vorzugsweise von 45°, bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (7) des Abscheider-Unterteiles (6) mit der Lotrechten zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider-Oberteil (4) eine im wesentlichen kreiszylinddrische Querschnittsform aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider-Oberteil (4) eine im wesentlichen elliptische Querschnittsform aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider-Oberteil (4) die Querschnittsform eines Polygons mit aberundeten Ecken aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abscheider führende Gasleitung (8) etwa parallel zur großen Ellipsenachse in den Abscheider-Oberteil (4) eintritt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abscheider führende Gasleitung (8) etwa parallel zur kleinen Ellipsenachse in den Abscheider-Oberteil (4) eintritt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil (6) des Abscheiders einen zylindrischen Abschnitt (6a) und einen darunter angeordneten trichterförmigen Abschnitt (6b) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den trichterförmigen Abschnitt (6b) ein Übergangsstück (6c) anschließt, dessen Gutauslauföffnung (6d) durch Drehen des Übergangsstückes (6c) um seine Achse (7) in unterschiedliche Richtung schwenkbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider-Unterteil (6) aus einem einzigen trichterförmigen Abschnitt besteht, wobei die Höhe des gegenüber der Lotrechten geneigten Abscheider-Oberteiles (4) im höher liegenden Umfangsbereich größer als im tiefer liegenden Umfangsbereich ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider-Unterteil (6) aus einem einzigen kegelförmigen Abschnitt besteht, wobei der zylindrische Oberteil (4) und der kegelförmige Unterteil (6) unter einem solchen Winkel (ϕ) geschnitten sind, daß sich für den zylindrischen Oberteil und den kegelförmigen Unterteil deckungsgleiche Ellipsen ergeben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaustragsleitung (9) über eine ebene, sich fächerförmig verbreiternde, als Gutverteiler wirkende Schurre (21) in die zum nächst tieferen Abscheider führende Gasleitung (8) einmündet, wobei sich die Schurre (21) auf den drei- bis fünffachen Wert des Durchmessers der Gutaustragsleitung (9) verbreitert und gegenüber der Lotrechten eine Neigung von 25 bis 35° aufweist.

Zeichnung