Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mahlen von Mahlgut in einer Vertikalmühle gemäß Oberbegriff des Anspruches 8 und eine Vertikalmühle gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 .

Eine Vertikalmühle gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 ist zum Beispiel aus der EP 1 675 683 B1 bekannt und in schematischer Weise mit den wesentlichen Baugruppen in Fig. 3 dargestellt.

Eine derartige Vertikalmühle weist einen rotierenden Mahlteller 3 auf, auf dem Mahlwalzen 4 oder Mahlrollen zur Zerkleinerung und zum Mahlen des zum Beispiel als Zementklinker oder Rohkohle in den mittleren Bereich der Mahlschüssel 3 aufgegebenen Mahlgutes, vorgesehen sind.

Die Vertikalmühle 30 wird abhängig von der Art des auf die Mahlschüssel 3 aufgegebenen Mahlgutes von einer Hauptgasströmung 14, die bei einem Mahl-Trocknungs- Prozess üblicherweise eine Heißgasströmung ist, von unten nach oben durchströmt. In einem kreisförmig um die Mahlschüssel 3 angeordneten Ringkanal mit einem Schaufelkranz wird das von unten eingeblasene Heißgas, das als Transport- und Trocknungsgas dient, durch die Begrenzung des Mühlengehäuses 1 1 weitgehend in eine vertikale Transportströmung für gemahlene Partikel nach oben geführt.

Im oberen Bereich werden die nach oben geführten Partikel mittels eines Sichters 9, der zweckmäßigerweise als dynamischer, rotierender Sichter ausgelegt ist, klassiert. Vom Sichter abgewiesene größere Partikel des Mahlgutes werden von dem darunter angeordneten Griessekonus 6 auf den Mahlteller 3 zur weiteren Mahlung zurückgeführt.

Aufgrund der Form des Griessekonus 6 und der Anordnung von Mahlwalzen 4 oder Mahlrollen wird im unteren Bereich des Griessekonus zwischen diesem und dem oberen Bereich der Mahlwalzen 4 ein freier Ringspalt 21 gebildet.

Andererseits besteht bei dieser Auslegung der Vertikalmühle im Raum zwischen Mahlwalzen 4 und Gehäuse 1 1 der Vertikalmühle 30 eine Erweiterung des Raumvolumens, wozu auch die Form des Griessekonus beiträgt, so dass in dieser Raumerweiterung für die durch den Ringkanal mit Schaufelkranz austretende Strömung 32 ein Druckabfall entsteht, wodurch das durch die Strömung 32 aufsteigende Feingut in einer Rezirkulationsströmung 33 in den Ringspalt 21 gelangt und erneut dem Mahlteller und Mahlprozess durch die Walzen zugeführt wird.

Dieser Effekt der Rezirkulation und Umströmung der Mahlwalzen, insbesondere von Feingutpartikeln, erhöht sich mit zunehmender Mühlengröße und insbesondere mit zunehmendem Durchmesser der Mahlschüssel 3.

Dieses Strömungsmuster führt jedoch zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Betriebsleistung einer Vertikalmühle, da in erster Linie die kleinen Feingutpartikel aufgrund der geringeren Masse dem Druckabfall beziehungsweise dem Gassog in den Ringspalt 21 hinein folgen. Die derart in den Ringspalt 21 eingesogenen kleinen Partikel des Mahlgutes belasten nicht nur den Mahlgutkreislauf der Vertikalmühle unnötig und erhöhen damit den erzeugten Druckverlust, sondern sie verschlechtern darüber hinaus auch die Einzugs- und Belastungseigenschaften des Mahlbettes auf dem Mahlteller, was sich in einer erhöhten Vibrationsneigung auswirkt.

Da dieses Problem und die damit verbundenen Nachteile mit zunehmender Größe der Vertikalmühlen immer größer werden, was sich in Form von hohen Druckverlusten innerhalb der Vertikalmühle, hohen Betriebsvibrationen der Mahlwalzen und damit einer Beeinträchtigung der Betriebseffizienz einer Vertikalmühle zeigt, soll dies überwunden werden.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine gattungsgemäße Vertikalmühle so zu konzipieren, dass eine Verbesserung der Betriebseffizienz, insbesondere durch Vermeidung der Rezirkulation von Feingutpartikeln erreicht wird, wobei dies auch in einem entsprechenden Verfahren umsetzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vertikalmühle mittels der Merkmale des Kennzeichen des Anspruches 1 erreicht, und bei einem Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, im unteren Bereich des Griessekonus eine Zuführeinrichtung für eine Sperrgasströmung vorzusehen, deren Strömungsrichtung von innen nach außen führt und Feingutpartikel vom ringförmigen Spaltabstand zwischen Auslass des Griessekonus und dem oberen Bereich der Mahlwalzen abhält und somit eine Rezirkulation dieser Feingutpartikel vermeidet.

Ein ergänzender Kerngedanke liegt darin, einen Teil des insgesamt für eine Mahltrocknung in der Vertikalmühle benötigten Transport- und Trocknungs-Gasstromes vor dem Eintritt in den Ringkanal mit Schaufelkranz, unterhalb der Mahlschüssel abzuzweigen und diesen Teilgasstrom stattdessen oberhalb der Mahlwalzen auf Höhe des Austrittes aus dem Griessekonus, diese Teilgas- beziehungsweise Sperrgasströmung von innen nach außen in die Vertikalmühle einzuleiten.

Zweckmäßigerweise wird diese Sperrgasströmung über 360° gleichmäßig verteilt im Bereich des ringförmigen Spaltabstandes durchgeführt. Konstruktiv kann das mittels eines Ringkanales beziehungsweise einer Ringleitung an der Außenseite des unteren Bereichs des Griessekonus erfolgen.

Die Sperrgasströmung kann zweckmäßigerweise über 360° gesehen volumenmäßig auch sektoriell so verteilt eingeblasen werden, dass in Bereichen eines verstärkten Feingutanfalls eine stärkere Sperrgasströmung vorgesehen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vertikalmühle sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 und im Hinblick auf das Verfahren in den Ansprüchen 9 bis 12 unter Einbeziehung der Beschreibung angeführt.

Die Zuführeinrichtung für die Sperrgasströmung wird strömungstechnisch günstig am unteren Bereich des Griessekonus als diesen umgebender Gaskanal ausgelegt, so dass die Sperrgasströmung mit Strömungsrichtung nach außen eine Ableitung von zum ringförmigen Spaltabstand geführtem Feingut erzeugt und dieses in die aufsteigende Transport- und Trocknungs-Gasströmung umlenkt.

Es wird daher eine pneumatische Sperre am ringförmigen Spaltabstand zwischen Griessekonus und Mahlwalzen realisiert.

Hierdurch wird auch die Betriebseffizienz der Vertikalmühle als Relation zwischen ausgetragenem, bestimmungsgemäßem Feingut und dafür erforderliche Gesamtenergie der Vertikalmühle verbessert. In einer weiteren Alternative wird der Gaskanal im unteren Bereich des Griessekonus mit mehreren Ringkanal-Segmenten umlaufend verwirklicht.

Dies ermöglicht ein Einströmen des Sperrgases mit etwa gleichem Druck über den Umfang des Griessekonus gesehen. Andererseits wird strömungstechnisch ein besseres Aufsteigen des Transport- und Trocknungsgases an der äußeren Konusfläche des Griessekonus in den freibleibenden Abständen zwischen den einzelnen Ringkanal-Segmenten ermöglicht.

Eine weitere Verbesserung wird auch dadurch erreicht, dass von der Hauptversorgungsleitung der Vertikalmühle für das Transport- und Trocknungsgas eine Bypass- leitung für die Sperrgasströmung abgezweigt wird. Hierdurch wird das durch den Ringkanal mit Schaufelkranz geleitete Gasvolumen reduziert, was nachfolgend im erweiterten Strömungsraum zwischen dem Außenbereich der Mahlwalzen und dem Gehäuse der Vertikalmühle zu einem geringeren Druck und dementsprechend einem geringeren Druckverlust führt.

Sofern kein Heißgas als Trocknungsgas in der Vertikalmühle erforderlich ist, kann die Sperrgasströmung auch als separate Gasströmung, insbesondere als Umgebungsluft oder Frischluft, in die entsprechende Zuführeinrichtung eingeleitet werden.

Auch hierdurch ist es möglich, das durch den Ringkanal um den Mahlteller aufsteigende Transportgasvolumen zu reduzieren.

Eine separate Zuführung von Kühlgas punktuell über Düsen oder über einen Ringkanal, der auf der Innenseite des Gehäuses einer Vertikalmühle oberhalb der Mahlwalzen vorgesehen ist, ist zwar bekannt. Die Strömungsrichtung des Kühlgases ist hierbei von außen nach innen gerichtet und dient allein der Kühlung und Herabsetzung der Temperatur von gemahlenen Partikeln, zum Beispiel von aufsteigendem Feingut bei der Mahlung von Zementklinker.

Vorteilhafterweise wird gemäß der Erfindung die von innen nach außen gerichtete Sperrgasströmung mit vertikaler Strömungskomponente versehen, so dass ein strömungstechnisch günstiger Übergang zusammen mit der vertikal aufsteigenden Transport-Gasströmung erzeugt wird.

In einer weiteren Alternative von Mahlwalzenstellung und Außenkontur des Griessekonus kann der Griessekonus insbesondere im unteren Bereich auch zylindrische Form aufweisen, die in den Freiraum von gegenüberstehenden, weitgehend vertikal ausgerichteten Mahlwalzen reicht. Bei dieser Konfiguration wird das Raumvolumen, das Griessekonus und Mahlwalzen nach außen zur Innenwand des Gehäuses der Vertikalmühle umgibt, weitgehend vergleichmäßigt, so dass Druckverluste in diesem Bereich ebenso wie ein Rezirkulieren von Feingutpartikeln in den ringförmigen Spaltabstand reduziert werden können.

Verfahrensmäßig löst die Erfindung die zugrunde liegende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 8. Hierbei wird im unteren Bereich des Griessekonus eine Sperrgasströmung mit Strömungsrichtung von innen nach außen in den und/oder über den ringförmigen Spaltabstand erzeugt, so dass ein Einströmen und Rezirkulieren von Feingut in den Spaltabstand verhindert werden kann.

Die Sperrgasströmung wird hierbei zweckmäßig über eine Bypassleitung als Teil der für die Vertikalmühle erzeugten Hauptgasströmung für Transport- und Trocknungsgas abgezweigt, wobei dies insbesondere unterhalb des Mahltellers realisiert wird.

Bei einem Einbringen der Sperrgasströmung mit vertikaler Strömungskomponente wird hierdurch die aufsteigende Transport- und/oder Trocknungs-Gasströmung volumenmäßig verstärkt, wodurch die pneumatische Förderung der gemahlenen Partikel verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil wird dann erreicht, wenn das Volumen und/oder die Temperatur der Sperrgasströmung regelbar ist und dies insbesondere als Funktion des angestrebten Feingutes erfolgt.

Insgesamt gesehen werden durch die Erfindung mehrere verbesserte Effekte erreicht.

Feingutpartikel werden nicht mehr im Rahmen einer Rezirkulation auf den Mahlteller und damit auf das Mahlbett zurückgeführt, sondern gelangen zum Sichter. Hierdurch wird die Beschaffenheit des Mahlbettes positiv beeinflusst und die Vibrationsneigung reduziert.

Die Anteile des Fertig- beziehungsweise Feingutes im Materialkreislauf innerhalb der Vertikalmühle werden verringert, was zu einer Gesamtentlastung des pneumatischen Transportes in der Vertikalmühle führt und somit die Durchsatzleistung steigert und den Druckverlust herabsetzt. Die Gasgeschwindigkeit im Ringkanal mit Schaufelkranz nimmt um den Anteil des im Bypass abgezweigten Sperrgasstromes ab, wodurch der Druckverlust erheblich abgesenkt wird.

Die reduzierte Gasgeschwindigkeit im Schaufelkranz ermöglicht den Betrieb der Vertikalmühle mit einem kontrolliert anfallenden Reject, was wiederum den Druckverlust in der Vertikalmühle absenkt, da übergroße Mahlpartikel dann nicht mehr pneumatisch zurückgeführt werden, sondern in einem äußeren mechanischen Umlauf, zum Beispiel per Becherwerk zurückgeführt werden können.

Insgesamt wird daher eine Verbesserung der Betriebsleistung und Betriebseffizienz erreicht.

Die Erfindung kann daher in allen Bauarten von vertikalen Mühlen eingesetzt werden, bei denen oberhalb der Walzen eine Querschnittserweiterung für die Transport- und Trocknungs-Gasstromung vorliegt, da insbesondere in diesem Bereich das Problem des Rezirkulierens von Feingutpartikeln besteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Beispiele noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 : in sehr schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vertikalmühle mit einer Bypassleitung und einer Sperrgasströmung nach außen;

Fig. 2: die Vertikalmühle nach Fig. 1 mit einer Sperrgasströmung mit vertikaler

Komponente; und

Fig. 3: eine Vertikalmühle nach dem Stand der Technik im schematischen Vertikalschnitt mit den wesentlichen Baugruppen entsprechend der Fig. 1 , jedoch mit der problematischen und zu vermeidenden Rezirkulationsströ- mung für Feingutpartikel in einem Ringspalt zwischen Mahlwalzen und Griessekonus.

In den Figuren 1 bis 3 sind übereinstimmende Baugruppen der Vertikalmühlen 1 und 30 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dies gilt auch für die Gasströmungen, soweit diese übereinstimmen. Die in den Figuren 1 , 2 und 3 gezeigten Vertikalmühlen haben im Hinblick auf die wesentlichen Baugruppen wie Mahlteller 3, Mahlwalzen 4, Griessekonus 6 und darüber angeordnetem Sichter 9 mit umschließendem Mühlengehäuse 1 1 gleichen Aufbau.

Die problematische Rezirkulationsströmung 33 (Fig. 3) von aufwärtsgeführten Feingutpartikeln und deren Ablenkung nach innen in den Ringspalt 21 , auch aufgrund des Druckabfalles im Strömungsbereich zwischen Mühlengehäuse 1 1 und Außenkontur des Griessekonus 6, werden in konstruktiver und verfahrenstechnisch einfacher Weise durch die Lösungen nach Figuren 1 und 2 überwunden.

Im Beispiel der Vertikalmühle 1 nach Fig. 1 wird aus der Hauptgasströmung 14 eine Teilströmung über die Bypassleitung 17 abgezweigt.

Sofern der in der Vertikalmühle durchgeführte Mahlprozess ein Mahl-Trocknungs- prozess, zum Beispiel für feuchte Rohkohle ist, wird in einem Heißgaserzeuger Heißgas erzeugt und als Hauptgasströmung 14 der Vertikalmühle 1 unterhalb des Mahltellers 3 zugeführt. Die Abzweigung der Teilgasströmung über die Bypassleitung 17 erfolgt hierbei unterhalb des Mahltellers 3 oder außerhalb des Mühlengehäuses 1 1 . Dies ist schematisch durch die Pfeile 15 als Strömung durch den Ringkanal 5 mit Schaufelkranz dargestellt.

Diese Strömung 15 transportiert die zwischen Mahlwalzen 4 und Mahlteller 3 gemahlenen und nach außen in den Bereich des Ringkanales 5 geführten Mahlpartikel weitgehend vertikal nach oben. Diese pneumatische Transportfunktion ist insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit und dem Strömungsvolumen des Transport- und Trocknungsgases abhängig.

Auch im Beispiel nach Figuren 1 und 2 besteht zwischen dem unteren Bereich des Griessekonus 6 und dem oberen Bereich der Mahlwalzen 4 ein Ringspalt 21 , durch den bereits übermahlenes Mahlgut auf den Mahlteller 3 zurückfallen kann oder zurückgeführt wird.

Im Hinblick auf aufsteigende Feingutpartikel in der Strömung 15 wird dies jedoch dadurch verhindert, dass im unteren Bereich des Griessekonus 6 eine Sperrgasströmung 22 von innen nach außen zur Abschirmung des Ringspaltes 21 gegen einen Eintritt von Feingutartikeln in diesem Bereich erzeugt wird. Diese Sperrgasströmung 22 wurde aus der Hauptgasströmung 14 als Bypassströ- mung 16 abgezweigt und über die Bypassleitung 17 und die Zuführeinrichtung 18 in einen den Griessekonus 6 umschließenden Ringkanal 19 eingeleitet und dort über den gesamten Umfang des Ringkanales 19 als Sperrgasströmung 22 mit Strömungsrichtung von innen nach außen in den Freiraum für die Transportströmung 24 einge- blasen.

Die Bypassleitung 17 ist hierbei oberhalb der Mahlwalzen 4 etwa waagrecht durch das Mühlengehäuse 1 1 auf kurzem Weg zur Außenfläche des Griessekonus 6 geführt und im gezeigten Beispiel eine kurze Strecke am Griessekonus 6 nach unten zum Ringkanal 19 geleitet.

Der Ringkanal 19 kann umlaufend in einer Richtung durch die Bypassströmung 16 durchflössen werden.

Um umlaufend etwa gleiche Druckverhältnisse für die ausströmende Sperrgasströmung 22 zu schaffen, kann der Ringkanal 19 auch zum Beispiel zwei 180°-Segmente aufweisen, die im Gegensinn durchströmt werden.

Auch ist es möglich, mehrere Bypassleitungen mit gleichem Winkelabstand zueinander vorzusehen. Zum Beispiel können drei Bypassleitungen 17 jeweils um 120° versetzt mit jeweils einem von drei Ringkanal-Segmenten 19 strömungstechnisch verbunden sein.

Die Sperrgasströmung 22 in Fig. 1 blockiert im oberen, inneren Bereich den Ringspalt 21 gegen ein Eindringen von Feingutpartikeln. Nach weiter außen wird die Sperrgasströmung nach oben in die vertikale Transportströmung 24 abgeleitet, so dass eine volumenmäßig größere Aufwärtsströmung für gemahlene Partikel zur Verfügung steht.

Die Sperrgasströmung 22 kann abhängig von Austrittsvolumen, Austrittsgeschwindigkeit und Austrittswinkel aus dem Ringkanal 19 so geregelt werden, dass eine Re- zirkulation von Feingutpartikeln ab einer bestimmten Feinheit verhindert wird und mit der vertikalen Transportströmung 24 nach oben dem Sichter 9 zugeführt wird.

Die Sperrgasströmung 22 sollte daher so eingestellt werden, dass übermahlene, aber gröbere Mahlgutpartikel durch den Ringspalt 21 zum Mahlteller 3 zurückgeführt werden. Die Abzweigung der Bypassströmung als Sperrgasströmung zur Verhinde- rung einer Rezirkulation bestinnnnter Partikelgrößen durch den Ringspalt 21 führt letztendlich zu einer Verbesserung der Energiebilanz der Vertikalmühle im Vergleich zum ausgetragenen, gewünschten Feingut.

Das Beispiel nach Fig. 2 entspricht, abgesehen von der Sperrgasströmung 25, dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 .

In Fig. 2 weist die durch den Ringkanal 19 austretende Sperrgasströmung 25 oberhalb des Ringspaltes 21 , neben einer nach außen gerichteten Strömungskomponente, auch eine vertikale Strömungskomponente auf.

Dies erlaubt einerseits das Blockieren eines Eintritts von Feingut bestimmter Feinheit in den Ringspalt 21 und andererseits einen strömungstechnisch günstigen Zusam- menfluss mit der aufsteigenden Transportströmung 24, so dass eine Vergleichmäßigung aber auch eine Verstärkung des Volumens der Transportströmung 24 erreicht wird. Die aus dem Sichter nach oben austretende Fluidströmung 26 ist ein Feingut- Gas-Gemisch, aus dem das Feingut in nachgeschalteten Zyklonen und/oder Filtern abgeschieden wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren schaffen daher eine relativ einfache Möglichkeit, durch ein Blockieren der Rezirkulation bestimmter Partikelgrößen einen effizienteren Betrieb einer derartigen Vertikalmühle realisieren zu können.