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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR COOLING BULK MATERIALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/141307
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an apparatus and method for cooling bulk materials, the physical and chemical properties of which depend on the cooling medium, comprising: a. a base through which a cooling medium can flow and on which the bulk material is transported and cooled in the process, b. means for feeding a gaseous, non-oxidizing cooling medium, for example water vapour, c. means for the separate discharge of the heated, non-oxidizing cooling medium, d. a device for the thermal treatment of the discharged, heated, non-oxidizing cooling medium, e. means for recirculating the thermally treated, non-oxidizing cooling medium to the means for feeding the non-oxidizing cooling medium, f. means for feeding a gaseous, oxidizing cooling medium, for example air, g. means for the separate discharge of the heated, oxidizing cooling medium, h. and comprising a plurality of cooler sections and associated means for setting and regulating the cooling medium flows in order to optionally set either non-oxidizing cooling conditions or oxidizing cooling conditions in all the cooler sections or in individual cooler sections.

Inventors:
LAGAR GARCIA LUIS (DE)
KAESTINGSCHAEFER GERHARD (DE)
BRENTRUP LUDGER (DE)
DILLY DIRK (DE)
DRIEMEIER GUENTER (DE)
KOENNING LUDWIG (DE)
NIEMERG HERMANN (DE)
WILLMS ELKE (DE)
SCHMIDT ARND (DE)
SCHNIEDER ERICH (DE)
Application Number:
EP2007/055602
Publication Date:
December 13, 2007
Filing Date:
June 06, 2007
Export Citation:
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Assignee:
POLYSIUS AG (DE)
LAGAR GARCIA LUIS (DE)
KAESTINGSCHAEFER GERHARD (DE)
BRENTRUP LUDGER (DE)
DILLY DIRK (DE)
DRIEMEIER GUENTER (DE)
KOENNING LUDWIG (DE)
NIEMERG HERMANN (DE)
WILLMS ELKE (DE)
SCHMIDT ARND (DE)
SCHNIEDER ERICH (DE)
International Classes:
F27B7/38; F27D15/02
Foreign References:
DE2154771A11972-05-25
DE2140508A11972-02-17
DE1209040B1966-01-13
US3595543A1971-07-27
Other References:
SCHULZ D: "TECHNOLOGIE UND AUSLEGUNG EINER WEISSZEMENTANLAGE TECHNOLOGY AND DESIGN OF A WHITE CEMENT PLANT TECHNOLOGIE ET CONCEPTION D'UNE USINE A CIMENT BLANC" ZKG INTERNATIONAL, BAUVERLAG BV., G]TERSLOH, DE, Bd. 56, Nr. 2, 2003, Seiten 82-87, XP001163759 ISSN: 0949-0205 in der Anmeldung erwähnt
Attorney, Agent or Firm:
TETZNER, Michael et al. (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern (1), deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen mit: a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2), auf dem das

Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, b. Mitteln (3) zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums (19), beispielsweise Wasserdampf, c. Mitteln (4) zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums (19), d. einer Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums , e. Mitteln (24) zum Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums (19) zu den Mitteln (3) zum Zuführen des nicht oxidierenden Kühlmediums (19), f. Mitteln (10) zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums (11), beispielsweise Luft, g. Mitteln (9) zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, h. sowie mit mehreren Kühlerabschnitten und zugeordneten Mitteln (12, 13) zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, um in allen oder einzelnen Kühlerabschnitten (20a, 20b) wahlweise entweder nicht oxidierende Kühlbedingungen oder oxidierende Kühlbedingungen einzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Mittel

(18) zum Aufbringen eines das Schüttgut (1) nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des

abgeführten, erhitzten Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher (5 a) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat (5b) zur Erzeugung von

Heißgasen umfasst, welches indirekt über einen Wärmetauscher (5 a) oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten Kühlmedium beaufschlagt wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (20a, 20b) aufweist, wobei zwischen den beiden Kühlerabschnitten Mittel zum Trennen (22) der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt (20a, 20b) aufweist, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten ein Aggregat zur Zerkleinerung oder zur Vergleichmäßigung der Korngrößenverteilung des Schüttguts, beispielsweise ein Brecher (21) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel, insbesondere zum Beheizen, vorgesehen sind, die ein Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern.

8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern (1), deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen, gekennzeichnet durch a. Bereitstellen einer Vorrichtung mit

i. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2), auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, ii. Mitteln (3) zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden

Kühlmediums (19), beispielsweise Wasserdampf, iii. Mitteln (4) zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden

Kühlmediums, iv. Mitteln (10) zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden

Kühlmediums (11), beispielsweise Luft, v. Mitteln (9) zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums,

b. Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums (11), insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand,

c. Auswahl des oxidierenden Kühlmediums bei oxidierend zu kühlendem Schüttgut und Auswahl beider Kühlmedien oder nur des nicht oxidierenden Kühlmediums bei nicht oxidierend zu kühlendem Schüttgut,

d. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem ausgewählten Kühlmedium,

e. Separates Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes (1), insbesondere Weißzementklinker, zusätzlich ein flüssiges, nicht oxidierendes Kühlmittel, insbesondere Wasser, dem heißen Schüttgut mindestens im vorderen Bereich (20a) des Kühlers zugeführt wird, das nicht oxidierende, zunächst flüssige Kühlmedium anschließend verdampft und in die Gasphase übergeht und danach thermisch behandelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit derartigem Druck zugeführt wird, dass es zu einer Durchmischung des Schüttguts kommt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessführung, die Konstruktion und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunkts des Kühlmediums in der Vorrichtung verhindert wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines oxidierend zu kühlenden Schüttguts das oxidierende Kühlmedium durch den durchströmbaren Boden in allen Bereichen (20a, 20b) des Kühlers zugeführt wird, um dort eine oxidierende Atmosphäre einzustellen und das Schüttgut (1) gleichzeitig auf die gewünschte Endtemperatur zu kühlen und ferner wenigstens ein Teil des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums als Verbrennungsluft genutzt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, das aus einem zweiten, mit einem oxidierenden Kühlmittel betriebenen Kühlerabschnitt (20b) abgeführte Kühlmedium dem nicht oxidierenden, abgeführten Kühlmedium aus einem ersten Kühlerabschnitt (20a) in einer Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung, beispielsweise einem Wärmetauscher (5a), Energie entzieht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, das aus der Einrichtung (5) zur thermischen Behandlung austretende oxidierende Kühlmedium als Verbrennungsluft genutzt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der thermischen Behandlung des erhitzten Kühlmediums gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung genutzt wird.

16. Verfahren zum Kühlen von Schüttgut (1), welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden (2) eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellen eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand, b. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium, c. Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. Thermisches Behandeln des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden

Kühlmediums (19) und f. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem rezirkulierten Kühlmedium (19).

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein oxidierendes Kühlmedium (11), insbesondere Luft, bereitgestellt wird, mit dem das Schüttgut in einem hinteren Kühlerabschnitt (20b) beaufschlagt wird, um dort eine oxidierende Atmosphäre einzustellen und das Schüttgut auf die gewünschte Endtemperatur zu kühlen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttguts gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 verfahren wird.

Description:

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen von Schüttgütern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Kühlen von Schüttgütern, insbesondere Weiß- und Grauzementklinker, welches auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt wird.

Bei Verwendung eines gasförmigen Kühlmediums, insbesondere Luft, sind für die Förderung des Schüttgutes verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beim so genannten Schubrostkühler erfolgt der Transport des Schüttgutes durch bewegbare Rostreihen, die sich in Transportrichtung mit feststehenden Kühlrostreihen abwechseln. Außerdem sind Systeme bekannt, wo ein feststehender, von Kühlgas durchströmter Rost zur Aufnahme des Schüttgutes vorgesehen ist, wobei oberhalb des Rostes Förderelemente zum Transport des Schüttgutes vorgesehen sind. Diese Förderelemente können dabei hin- und herbeweglich oder umlaufend ausgebildet sein. Weiterhin sind Systeme bekannt, in denen die Förderung des Schüttguts nach dem so genannten Walking-Floor-Prinzip erfolgt.

Diese Systeme haben sich in der Industrie bewährt und haben insbesondere die Vorteile einer hohen Verfügbarkeit, einer hohen Kühleffizienz und einer hohen

Durchsatzleistung von bis zu 10.000 Tagestonnen für bestimmte Schüttgüter. Außerdem wird die erhitzte Kühlluft als Verbrennungsluft im vorgeschalteten Drehrohrofen oder als Tertiärluft im Calcinator verwendet.

Schüttgüter, die durch Oxidation Schaden nehmen oder an Qualität verlieren, müssen unter nicht oxidierender Atmosphäre gekühlt werden. Für die Abkühlung von solchen Schüttgütern, wie beispielsweise Weißzementklinker, dessen Weißwert durch Oxidation herabgesetzt wird, werden Kühlvorrichtungen eingesetzt, in denen z.B. Wasser als Kühlmittel benutzt wird, um eine nicht oxidierende Atmosphäre einzustellen oder feste Brennstoffe, wie beispielsweise Kohle, oder flüssige

Brennstoffe, wie beispielsweise Schweröl, eine endotherme chemische Reaktion mit

einem weiteren Kühlmedium eingehen, um dem Schüttgut Energie zu entziehen und/oder eine reduzierende Atmosphäre einzustellen.

Die Begriff „Oxidation" von Weißzementklinker als Ursache für die Farbänderung hat sich durchgesetzt. Im Folgenden wird daher bei Weißzementklinker stets von

„nicht oxidierend" wirkenden Kühlmedien gesprochen, wobei hiermit gemeint ist, dass die Kühlmedien keine Reaktionen hervorrufen, die eine Veränderung der Farbe bewirken. Insofern ist die Formulierung „nicht oxidierend" mit der Formulierung „nicht färbend" gleichzusetzen.

Bekannt sind beispielsweise Systeme, in denen das Schüttgut, vorzugsweise Weißzement, in einem Wasserbad abgeschreckt wird. Der hierbei entstehende Dampf wird gegebenenfalls über ein Filter entstaubt und der Umgebung zugeführt. Derartige Systeme haben damit eine schlechte oder gar keine Wärmerekuperation. Außerdem verlässt das Schüttgut die Kühlvorrichtung oft mit einer hohen Feuchte.

Weiterhin sind beispielsweise für Weißzementklinker Kühlsysteme bekannt, die aus einem Trommelkühler bestehen, in dem Wasser versprüht, der entstehende Dampf einem Filter zur Entstaubung zugeführt und dann in die Umgebung abgeführt wird. Hierbei sind die Trommelkühler als erste Kühlstufe ausgebildet, in der die

Schüttguttemperatur soweit abgesenkt wird, dass Oxidationsreaktionen Qualitätseigenschaften, wie die Farbe bei Weißzementklinker, nicht mehr verändern. Bei Weißzementklinkern liegt diese Grenztemperatur bei ca. 600 0 C. In einer zweiten Stufe kann dann ein Rostkühler nachgeschaltet werden, welcher mit einem oxidierenden Kühlmedium, z.B. Luft betrieben werden kann. Die Luft kann anschließend als Verbrennungsluft dem Hauptbrenner zugeführt oder anderweitig thermisch verwertet werden. Derartige Systeme zeichnen sich gegenüber reinen Wasserbädern durch einen geringeren Wärmeverbrauch und einen geringeren Wasserverbrauch aus. Außerdem verlässt das Schüttgut die meist mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium betriebene erste Kühlvorrichtung in der Regel im trockenen Zustand.

In der DE 100 13 929 C2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem reduzierend gebrannter Zementklinker mit Wasserdampf gekühlt wird. Dieses Verfahren basiert unter anderem auf einer Oxidationsreaktion von zweiwertigem zu dreiwertigem Eisen in Anwesenheit von Wasserdampf im Temperaturbereich um 1100 0 C und erwähnt die Möglichkeit einer Verschiebung zur vierwertigen Oxidationsstufe des

Eisens bei höheren Temperaturen. Der Wasserdampf wird in diesem Fall im vorderen Bereich des Klinkerkühlers zugeführt und extern erzeugt. Gemäß dieser

Patentschrift läuft diese Reaktion an im Drehrohrofen reduziert gebrannten und in den Zementklinkerphasen enthaltenen Eisenoxiden in Anwesenheit von Dampf ab.

Aus der Literatur (D. Schulz, ZKG 56, 82-87, 2003) ist bekannt, dass ein Weißzementklinker mit einem Anteil an Eisenoxid von mehr als 0,4 Massenprozent in den meisten Fällen eine gelbliche Verfärbung des Fertigproduktes verursacht, wenn keine nennenswerten Anteile an anderen färbenden Oxiden wie Chrom (grün) oder Mangan (rot) enthalten sind. Wenn Klinker, der bezüglich seiner Zusammensetzung und der Konzentration seiner färbenden Bestandteile bei der Kühlung in einer nicht oxidierenden Atmosphäre einen Weißzementklinker ergibt, in Luft gekühlt wird, entsteht oft ein satter Grünton des Klinkers. Der in einer Kühltrommel gekühlte industrielle Weißzementklinker weist oft lediglich einen leicht grünlichen Stich auf. Der Weißzementklinker wird oftmals in einer oxidierenden Atmosphäre gebrannt und in einer Kühltrommel mit einem Sprühnebel aus Wasser abgekühlt. Beim Abkühlvorgang des ofenfallenden Weißzementklinkers ist ein Kontakt von Wasserdampf mit dem 1250 0 C bis 1450 0 C heißen Weißzementklinker gegeben.

Bei der Weißzementherstellung in einer oxidierenden Ofenatmosphäre ist damit nicht davon auszugehen, dass zwischen dem ofenfallenden Weißzementklinker und dem Wasserdampf in signifikantem Maße Oxidationsreaktionen auftreten, die die Farbe des Weißzementklinkers verändern.

Da beim Brennen von Weißzementklinker in der Regel keine reduzierende Atmosphäre herrscht und der Weißzementklinker einen im Vergleich zum Grauzementklinker kleinen Eisengehalt aufweist, muss im Gegensatz zur Patentschrift DE 100 13 929 C2 bei der Weißzementklinkerherstellung und insbesondere dessen Kühlung von anderen Randbedingungen ausgegangen werden.

In der DE 12 09 040 A und der DE 11 63 295 B sind Verfahren beschrieben, in denen Wasser oberhalb einer Schüttschicht aus Zementklinker verdüst und bei Kontakt mit dem heißen Zementklinker verdampft wird. Der Dampf wird gemeinsam mit dem die Klinkerschicht durchströmenden gasförmigen Kühlmittel, das aus einem

Dampf- Luftgemisch oder über die Ventilatoren zugeführter Frischluft besteht, über Kopf abgezogen, zumindest teilweise einem Zyklon zur Entstaubung zugeführt und nach dem Zyklon dem durchströmbaren Boden des Klinkerkühlers zugeführt. In beiden Verfahren wird das Kühlmedium dann dem Drehrohrofen zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung von Schüttgütern, die in unterschiedlichen Atmosphären gekühlt werden müssen zu verbessern.

Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den energetischen Wirkungsgrad bei der Kühlung von Schüttgütern, die durch Oxidation Schaden nehmen, weiter zu verbessern.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 16 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern, deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen besteht im Wesentlichen aus:

a. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird,

b. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Wasserdampf, c. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. einer Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzen, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Mitteln zum Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums zu den Mitteln zum Zuführen des nicht oxidierenden Kühlmediums, f. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Luft, g. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums, h. sowie aus mehreren Kühlerabschnitten und zugeordneten Mitteln zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, um in allen oder einzelnen Kühlerabschnitten wahlweise entweder nicht oxidierende Kühlbedingungen oder oxidierende Kühlbedingungen einzustellen.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in ein und derselben Vorrichtung wahlweise Schüttgut mit einem oxidierenden und/oder nicht oxidierenden Kühlmittel gekühlt werden kann.

Bei der Kühlung eines oxidierend zu kühlenden Schüttgutes werden alle Kühlerabschnitte mit einem oxidierenden Kühlmedium betrieben. Soll ein Schüttgut in nicht oxidierender Atmosphäre gekühlt werden, kann dem mit nicht oxidierendem Kühlmedium betriebenen ersten Kühlerabschnitt ein zweiter Abschnitt nachgeschaltet werden. Diesem zweiten Kühlerabschnitt wird ein oxidierendes

Kühlmedium dem durchströmbaren Boden aufgegeben und kühlt das Schüttgut, das die für Oxidationsreaktionen notwendige Temperatur unterschritten hat, auf die gewünschte Endtemperatur. Das erhitzte oxidierende Kühlmedium kann anderen Aggregaten, beispielsweise einem Wärmetauscher zugeführt werden. In einem solchen Aggregat wird das nicht oxidierende Kühlmedium abgekühlt und dem oxidierenden Kühlmedium zusätzlich Energie zugeführt. Anschließend kann das

oxidierende Kühlmedium, beispielsweise als Verbrennungsluft, einer Brennkammer, dem Hauptbrenner eines Drehrohrofens oder dem Vorwärmer zugeführt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, die Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut, insbesondere Weißzementklinker, in einem ersten Abschnitt ausschließlich mit Mitteln zum Zuführen eines nicht oxidierenden

Kühlmediums, insbesondere Wasser in unterschiedlichen Aggregatzuständen,

Mitteln zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie einer

Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums zu versehen. In einem zweiten Abschnitt werden dann ausschließlich Mittel zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums, insbesondere

Luft, vorgesehen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden

Kühlmediums wenigstens einen Wärmetauscher auf. Neben der energetischen Nutzung der abgeführten Wärme besteht darüber hinaus die Möglichkeit, das abgeführte, erhitzte nicht oxidierende Kühlmedium nach seiner Abkühlung wenigstens teilweise wieder zum Kühlen des Schüttguts zurückzuführen.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Einrichtung zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat zur Erzeugung von Heißgasen umfasst, welches indirekt über einen vom nicht oxidierenden, erhitzten Kühlmedium durchströmten Wärmetauscher mit einem oxidierenden Kühlmedium oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten und oxidierenden

Kühlmedium aus dem oder den mit oxidierenden Kühlmedium betriebenen Teilen der Kühlvorrichtung beaufschlagt wird.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind Mittel zur Erzeugung einer vertikalen Durchmischung der Schüttung vorgesehen. Diese können beispielsweise dadurch gebildet werden, dass als Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium mit

derartigem Druck zugeführt wird, dass es wenigstens zu einer teilweisen Durchmischung des Schüttguts kommt.

Die Vorrichtung kann außerdem wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt aufweisen, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel zum

Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel können beispielsweise durch eine oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand gebildet werden. Es ist auch denkbar, dass es sich bei den Trennmitteln um einen zwischen den beiden Kühlerabschnitten angeordneten Brecher handelt.

Weiterhin kann die Vorrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt aufweisen, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten ein Aggregat zur Zerkleinerung oder zur Vergleichmäßigung der Korngrößenverteilung des Schüttguts, beispielsweise ein Brecher angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgütern, deren physikalische und chemische Eigenschaften vom Kühlmedium abhängen, ist wie folgt gekennzeichnet: a. Bereitstellen einer Vorrichtung mit i. einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, ii. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, nicht oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Wasserdampf, iii. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden

Kühlmediums, iv. Mitteln zum Zuführen eines gasförmigen, oxidierenden Kühlmediums, beispielsweise Luft, v. Mitteln zum separaten Abführen des erhitzten, oxidierenden Kühlmediums,

b. Bereitstellen eines oxidierenden Kühlmediums (11), insbesondere Luft, und eines nicht oxidierenden Kühlmediums (19), insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand,

c. Auswahl des oxidierenden Kühlmediums bei oxidierend zu kühlendem Schüttgut und Auswahl beider Kühlmedien oder nur des nicht oxidierenden Kühlmediums bei nicht oxidierend zu kühlendem Schüttgut,

d. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem ausgewählten Kühlmedium,

e. Separates Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums.

Beim Kühlen von Schüttgut, welches mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium gekühlt werden muss, wie beispielsweise Weißzementklinker, wird das Schüttgut auf einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden eines Kühlers aufgegeben, transportiert und dabei gekühlt. Das Verfahren ist dabei durch folgende

Verfahrensschritte gekennzeichnet: a. Bereitstellen eines nicht oxidierenden Kühlmediums, insbesondere Wasser in gasförmigem Zustand, b. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium, c. Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, d. Thermisches Behandeln des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums, e. Rezirkulieren des thermisch behandelten, nicht oxidierenden Kühlmediums und f. Beaufschlagung des Schüttguts mit dem rezirkulierten Kühlmedium.

Bei der Kühlung eines nicht oxidierend zu kühlenden Schüttgutes, insbesondere Weißzementklinker, kann insbesondere in einem ersten Abschnitt das nicht oxidierend wirkende Kühlmedium, insbesondere Wasser in seinen unterschiedlichen Aggregatzuständen aufgegeben werden. Sobald die Temperatur unterschritten ist, bei der im Schüttgut keine unerwünschten Oxidationsreaktionen mehr auftreten,

beispielsweise eine Farbänderung bei Weißzementklinker, wird in einem zweiten Abschnitt ein oxidierendes Kühlmedium zugeführt. Vorzugsweise wird das heiße, nicht oxidierende Kühlmedium abgeleitet, thermisch behandelt und dem vom Kühlmedium durchströmbaren Boden wieder zugeführt, so dass sich für das nicht oxidierende Kühlmittel ein Rezirkulationskreislauf ausbildet, in dem dieses regeneriert wird.

Bei diesem Verfahren ergeben sich unter anderem die Vorteile, dass im nicht oxidierenden Betrieb die im nicht oxidierenden Kühlmedium enthaltene Energie genutzt und hiermit der Energiebedarf verringert wird. Das Kühlmedium kann aufgrund der Rezirkulation wiederverwendet und damit die Verbrauchsmenge an Kühlmedium reduziert werden.

Bei der Kühlung eines Schüttgutes, bei dem oxidierende Bedingungen während des gesamten Kühlprozesses erwünscht sind, insbesondere Grauzementklinker, wird dem vom Kühlmedium durchströmbaren Boden ein oxidierendes Kühlmedium, insbesondere Luft, zugeführt. Hier wird in allen Abschnitten des Kühlers mit dem oxidierenden Kühlmedium gekühlt, wobei dieses nicht im Kreislauf geführt, sondern anderen Aggregaten, insbesondere als Verbrennungsluft dem Drehrohrofen oder Calcinator, zugeführt wird.

Weiterhin können Verfahren und Vorrichtung so ausgebildet sein, dass mindestens zwei unterschiedliche nicht oxidierende Kühlmedien entweder extern vorgemischt und mindestens einer Kammer des Kühlabschnittes zugeführt werden oder in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten, die Mittel zum Trennen dieser

Abschnitte aufweisen, den Kühlabschnitten zugeführt, die Kühlmedien innerhalb eines Kreislaufes mit entsprechenden Mitteln thermisch behandelt und anschließend im Kreislauf dem Kühlabschnitt wieder zugeführt werden. Es ist auch vorstellbar, die zurückgeführten, thermisch behandelten Kühlmedien einem anderen Kühlabschnitt zuzuführen. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens entsteht eine

Kaskadenverschaltung mit mindestens zwei Stufen, die nicht oxidierend betrieben

werden und in denen die Kühlmedien rezirkuliert werden. Der mindestens zweistufig ausgeführten Kaskade könnten dann weitere Kühlstufen vor oder nachgeschaltet werden. Die Kühlstufen können mit einem oxidierenden Kühlmittel betrieben werden, das dann nicht rezirkuliert und nicht einer anderen Kühlstufe aufgegeben, sondern einem anderen Aggregat als dem Kühler, beispielsweise als

Verbrennungsluft, zugeführt wird.

Im Gegensatz zu den in der DE 12 09 040 A und der DE 11 63 295 B beschriebenen Verfahren wird bei der vorliegenden Erfindung ein Verfahren angewendet, in dem bei der Kühlung eines Schüttgutes, welches durch Oxidation Schaden nimmt, wie beispielsweise Weißzementklinker, eine Atmosphäre geschaffen, in welcher der Sauerstoffgehalt null oder zumindest vernachlässigbar klein ist. Das nicht oxidierende Kühlmedium gelangt hier nicht in den Ofen, sondern wird dem Kühler nach der Abkühlung in beispielsweise einem Wärmetauscher wieder zugeführt. Gleichzeitig wird einem oxidierenden Medium im Wärmetauscher Energie zugeführt. Dementsprechend muss die Temperatur des nicht oxidierenden Kühlmittels, insbesondere am Eintritt in den nicht oxidierend betriebenen Kühlbereich, so hoch gewählt werden, dass der Taupunkt nicht unterschritten wird. Hierfür werden beispielsweise geeignete Mittel, insbesondere zum Beheizen, vorgesehen, die ein Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern

Bei der Verwendung von Dampf als Kühlmittel wird beispielsweise eine Temperatur von mehr als 100 0 C eingestellt. Idealerweise rezirkuliert das nicht oxidierende Kühlmedium bei der Abkühlung des heißen Schüttgutes so oft, dass kein frisches Kühlmedium, beispielsweise durch Verdüsen von Wasser oberhalb der

Klinkerschicht, hinzugegeben werden muss.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zum

Kühlen von Schüttgut gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die in Fig.l dargestellte Vorrichtung zum Kühlen von Schüttgut 1 besteht im Wesentlichen aus einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden 2, auf dem das Schüttgut transportiert und dabei gekühlt wird, Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums 19, insbesondere Wasser in gasförmigem Aggregatzustand, Mitteln 4 zum Abführen des erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums sowie einer Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmediums 19.

Das Schüttgut 1 wird beispielsweise durch Zementklinker gebildet, der zuvor in einem Drehrohrofen 6 mit Hilfe eines Brenners 7 gebrannt worden ist. Der von einem Kühlmedium durchströmbare Boden 2 wird entweder durch einen an sich bekannten Schubrost mit abwechselnd bewegbaren sowie feststehenden Kühlrostreihen oder aus einem feststehenden, vom Kühlmedium durchströmbaren

Rost gebildet, der oberhalb des Belüftungsbodens Förderelemente aufweist, die hin- und her oder umlaufend bewegbar sind. Es ist auch denkbar, dass der Boden 2 nach dem so genannten Walking-Floor-Prinzip ausgebildet ist. Der Anfangsabschnitt des von einem Kühlmedium durchströmbaren Boden 2 kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, als starrer, geneigter Rost 2a ausgebildet sein.

Der Kühler ist zweckmäßigerweise unterhalb seines Bodens 2 in ein oder mehrere, separat mit einem Kühlmedium beaufschlagbare Abschnitte 8a-8c aufgeteilt. Die Mittel 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden Kühlmediums 19 sind an wenigstens einen, vorzugsweise an alle Abschnitte 8a-8c angeschlossen, um dadurch den zugehörigen Abschnitt des Bodens 2 mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19

beaufschlagen zu können. Als nicht oxidierendes Kühlmedium 19 wird vorzugsweise Wasserdampf verwendet.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind an wenigstens einen, vorzugsweise alle Abschnitte 8a-8c ferner Mittel 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums 11 angeschlossen. Die Mittel 3 und die Mittel 10 zum

Zuführen des nicht oxidierenden bzw. oxidierenden Kühlmediums sind jeweils mit

Mitteln 12, 13 zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme, wie Schiebern,

Klappen oder dergleichen, ausgestattet, um die Menge und/oder Art des Kühlmediums für jeden Abschnitt 8a-8c einstellen zu können.

Die Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten, nicht oxidierenden Kühlmittels weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 5 a auf, der beispielsweise Luft erhitzt. Hierbei kann es sich entweder um Umgebungsluft oder das über die Mittel 9 abgeführte, oxidierende Kühlmedium

11 handeln, welches zuvor in einer Einrichtung 23 entstaubt wurde.

Weiterhin kann die Einrichtung 5 zur thermischen Behandlung des abgeführten, erhitzten Kühlmediums ein Aggregat 5b zur Erzeugung von Heißgasen umfassen, welches indirekt über den Wärmetauscher 5 a oder direkt mit dem abgeführten, erhitzten und oxidierenden Kühlmedium oder mit einem aus der Umgebung zugeführten oxidierenden Kühlmedium beaufschlagt werden kann. Die erzeugten Heißgase werden beispielsweise als Verbrennungsluft einem vorgeschalteten Calcinator über die Mittel 14 und/oder als Verbrennungsluft dem Brenner 7 eines Drehrohrofens 6 über die Mittel 15 zugeführt.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch denkbar, die gewonnene Wärme zumindest teilweise für die Strom-, Energieerzeugung oder die Energiespeicherung zu nutzen.

Das im Wärmetauscher 5a thermisch behandelte nicht oxidierende Kühlmedium wird anschließend einem Aggregat 16 zur Entstaubung oder Abscheidung von Feststoffen 17 zugeführt. Das im Wärmetauscher 5 a abgekühlte und im Aggregat 16 entstaubte nicht oxidierende Kühlmedium 19 kann dann wenigstens teilweise über eine Leitung 24 zu den Mitteln 3 rezirkuliert und dem Boden 2 zur Kühlung des Schüttgutes zugeführt werden.

Weiterhin können oberhalb des Schüttguts 1 zusätzliche Mittel 18 zum Aufbringen eines nicht oxidierenden, flüssigen Kühlmediums auf das Schüttgut vorgesehen werden. Als flüssiges, nicht oxidierendes Kühlmittel, welches über die Mittel 18 auf das Schüttgut 1 aufgebracht wird, kommt insbesondere Wasser in Betracht. Dieses flüssige Kühlmedium wird dabei verdampfen und kann dann im gasförmigen Zustand zusammen mit dem durch das Schüttgut strömenden nicht oxidierenden Kühlmedium 19 über die Mittel 4, falls alle Kammern mit nicht oxidierendem Kühlmittel beaufschlagt werden, abgeführt werden.

Die Vorrichtung kann außerdem in wenigstens einen ersten und einen zweiten Kühlerabschnitt 20a, 20b aufgeteilt sein, wobei zwischen beiden Kühlerabschnitten Mittel 22 zum Trennen der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten und durch das Schüttgut erhitzten Kühlmedien vorgesehen sind. Diese Trennmittel werden in Fig.1 durch eine gestrichelt dargestellte, oberhalb des Schüttguts angeordnete Trennwand gebildet.

Jeder Kühlerabschnitt 20a, 20b weist Mittel zum Zuführen von ein oder zwei Kühlmedien sowie Mittel 4, 9 zum Abführen der erhitzten Kühlmedien auf. Die

Trennmittel ermöglichen somit ein separates Abführen der Kühlmedien, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn in den beiden Kühlerabschnitten mit unterschiedlichen Kühlmedien gearbeitet wird.

Durch das Vorsehen von Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden

Kühlmediums sowie Mitteln 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums

besteht die Möglichkeit, ein oder mehrere Abschnitte des durchströmbaren Bodens 2 mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 und ein oder mehrere andere Abschnitte des Bodens mit einem oxidierenden Kühlmedium 11 zu beaufschlagen.

So kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die beiden ersten Abschnitte 8a und

8b, die dem ersten Kühlerbereich 20a zugeordnet sind, mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 und der hintere Abschnitt 8c, der dem zweiten Kühlerbereich 20b zugeordnet ist, mit einem oxidierenden Kühlmedium, beispielsweise Luft, beaufschlagt wird. Die Abluft des hinteren Abschnitts 8c kann dann durch die Mittel 9 abgeführt und durch das erhitzte, den Wärmetauscher 5 a durchströmende, nicht oxidierende Kühlmedium weiter erhitzt werden, bevor es dem Aggregat 5b zur Erzeugung von Heißgasen zugeführt wird. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, den gesamten Kühler nur mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium oder den gesamten Kühler mit einem oxidierenden Kühlmedium zu betreiben und so eine optimale Kühlung für das jeweilige Schüttgut 1 zu bewirken.

Hierbei werden die Mittel 12, 13 zum Stellen und Regeln der Kühlmedienströme sowie die an den Mitteln 4, 9 bzw. 14, 15 vorhandenen Stell- und Regulierorgane lediglich umgestellt.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die beiden Kühlerabschnitte 20a, 20b durch einen Brecher 21, insbesondere einen Walzenbrecher, voneinander getrennt sind. Auch bei dieser Variante ist eine klare Trennung der in beiden Kühlerabschnitten zugeführten Kühlmedien möglich. Dies ist besonders bei Verwendung von unterschiedlichen Kühlmedien zweckmäßig. Im

Bereich des Brechers, insbesondere zwischen Brecher und zweitem Kühlerabschnitt kann außerdem eine Einrichtung zur Entnahme einer Probe vorgesehen werden. Dadurch erhält man ein repräsentatives Kornspektrum und kann möglichst schnell eine Analyse des Klinkers durchführen, um so ggf. frühzeitig in den Herstellungsprozess eingreifen zu können.

Bei der Kühlung von Zementklinker, aber auch bei anderen Schüttgütern, ist es vorteilhaft, wenn die Prozessführung, die Konstruktion des Kühlers und die Auswahl des Kühlmediums so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Unterschreitung des Taupunktes des Kühlmediums an irgendeiner Stelle des Kühlers verhindert wird. Dies kann insbesondere durch Mittel zum Beheizen realisiert werden, die ein

Unterschreiten des Taupunktes in der Vorrichtung verhindern. Dabei sind insbesondere die Bereiche von Relevanz, die mit dem nicht oxidierenden Kühlmedium 19 in Kontakt kommen.

Der oben beschriebene Kühler sowie das Verfahren zum Kühlen von Schüttgut zeichnet sich aufgrund der Nutzung der im abgeführten Kühlmedium enthaltenen thermischen Energie und der Rezirkulation des nicht oxidierenden Kühlmediums durch eine besonders Energie und Kühlmittel sparende Betriebsweise aus.

Durch das Vorsehen von Mitteln 3 zum Zuführen eines nicht oxidierenden

Kühlmediums und Mitteln 10 zum Zuführen eines oxidierenden Kühlmediums lässt sich der Kühler äußerst vielfältig einsetzen, wobei die unterschiedlichsten Schüttgüter mit ein und derselben Vorrichtung in optimaler Weise gekühlt werden können.

Im Folgenden wird ein Verfahrensbeispiel näher beschrieben:

In der Vorrichtung soll zunächst ein Schüttgut (1) gekühlt werden, das in einem bestimmten Temperaturbereich nicht oxidierend gekühlt werden muss und in einem anderen Temperaturbereich oxidierend gekühlt werden darf. Hierbei kann es sich beispielsweise um Weißzementklinker handeln, der bei Temperaturen größer 600 0 C nicht oxidierend gekühlt wird und im Temperaturbereich darunter oxidierend gekühlt werden kann, da sich dessen Farbeigenschaften nicht mehr verändern.

Falls Trennmittel 22, wie in Fig.l dargestellt, vorgesehen sind, werden die

Abschnitte 8a und 8b mit einem nicht oxidierenden Kühlmedium 19, beispielsweise

Wasserdampf, über die Mittel 3 und der Abschnitt 8c mit einem oxidierenden Kühlmedium 11, beispielsweise Luft, über die Mittel 10 beaufschlagt.

Sind zwei unterschiedliche Kühlabschnitte (20a und 20b) vorgesehen, die durch einen Brecher, wie in Fig. 2 dargestellt, getrennt sind, erfolgt die Kühlung von

Weißzementklinker im ersten Kühlabschnitt 20a ausschließlich mit einem nicht oxidierenden Kühlmittel 19 und die Kühlung im zweiten Kühlabschnitt 20b mit einem oxidierenden Kühlmedium 11.

In beiden Fällen wird der Wasserdampf als nicht oxidierendes Kühlmedium aus dem

Klinkerkühler über die Mittel 4 abgezogen und dem Wärmetauscher 5 a zugeführt. Der Dampf wird hierbei nicht dem Drehrohrofen 6 zugeführt. Dem Wärmetauscher wird entweder vorgewärmte, und mittels eines Entstaubungszyklons 23 entstaubte Kühlluft aus dem hinteren Kühlabschnitt 20b oder Umgebungsluft zugeführt. Im Wärmetauscher wird der Dampf abgekühlt und die zugeführte Luft erwärmt. Der

Dampf verlässt den Wärmetauscher und wird in einer nachgeschalteten Aggregat zur Entstaubung und Abscheidung von Feststoffen entstaubt. Anschließend wird er über die Leitung 24 und die Mittel 3 dem Kühlabschnitt 20a wieder von unten zugeführt und damit rezirkuliert.

Die aus dem Wärmetauscher austretende Luft wird einem Heißgaserzeuger 5b zugeführt, dort erwärmt und anschließend als Verbrennungsluft teilweise dem Drehrohrofen und/oder teilweise dem Calcinator zugeführt.

Der Dampf wird so konditioniert, dass er mit einer Temperatur von mehr als 100 0 C in den Kühlerbereich eintritt. Im Idealfall werden die Dampfverluste so klein gehalten, dass kein zusätzliches Kühlmedium über die Mittel 18 zugeführt werden muss.

Wird im selben Kühler ein Schüttgut gekühlt, bei dem oxidierende Bedingungen erwünscht sind, beispielsweise Grauzementklinker, werden die Kühlbereiche 20a

und 20b mit einem oxidierenden Kühlmedium, beispielsweise Luft, beaufschlagt. Das erhitzte oxidierende Kühlmedium aus dem ersten Kühlerabschnitt 20a wird als Verbrennungsluft teilweise direkt dem Drehrohrofen über den Ofenschacht und/oder als Verbrennungsluft (Tertiärluft) über die Mittel 14 dem Calcinator zugeführt.

Hierbei werden die in den Mitteln 4, 9 zum Abführen des oxidierenden bzw. nicht oxidierenden Kühlmediums vorhandenen Stell- und Regelorgane so geschaltet, dass weder der Wärmetauscher noch der Heißgaserzeuger vom oxidierenden Kühlmedium aus dem Kühler durchströmt werden. Die Abluft aus dem zweiten Kühlabschnitt 20b durchströmt den Entstaubungszyklon 23, wird anschließend über das Filter 16 geführt und von dort aus der Umgebung zugeführt. Eine abwechselnde Kühlung von Weiß- und Grauzement, auf ein und demselben Kühlaggregat ist somit möglich.