Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Dreh- rohrofen für Zementklinker zur Luftkühlung des Brenngutes, mit am unteren Teil des Drehrohrofens konzentrisch befestigten und durch Öffnungen mit dessen Innenraum verbundenen Kühirohren.
Öfen für die Hersteliung von Zement wurden, ausgehend von den diskontinuierlichen Schachtöfen der Kalkindustrie, über Ringöfen bis zu den heutigen Drehrohröfen weiterentwickelt.
Ein Drehrohrofen besteht aus einem schwach geneigten Rohr aus Stahlblech mit feuerfester Auskleidung und ist auf Laufrollen an mehreren Stellen gelagert. Die Neigung beträgt 2" bis 6" und die Drehgeschwindigkeit 30 bis 180 Sekunden per Umdrehung. Der Durchmesser beträgt bis über 7 m, die Länge bis 250 m und die Kapazität bis 5 000 t Klinker pro Tag. Der Ofen wird durch einen Brenner für Öl, Gas oder Kohle am unteren Ende, dem Ofenkopf, erhitzt, und am oberen Ende, dem Ofeneinlauf, wird das Brenngut in Form von Schlamm, Mehl oder Granulat eingeführt.
Durch die Neigung des Ofens und dessen Rotation bewegt sich das eingeführte Gut gegen die Flamme und fällt als fertig gebrannter Klinker am Ende des Ofens in einen Kühler, in welchem er durch Luft, die dann als Verbrennungsluft oder Sekundärluft verwendet wird, abgekühlt wird.
Der gebrannte Klinker hat beim Verlassen der Brennzone eine Temperatur von über 1200"C. Es ist daher zweckmässig, die bedeutende, in ihm enthaltene Wärmemenge zur Vorwärmung der Verbrennungsluft auszunutzen. Zu diesem Zweck waren die ersten Öfen mit einem Rohrkühler ausgerüstet, bestehend aus einem unter dem Ofen liegenden, schwach geneigten Rohr, welches im oberen Drittel feuerfest ausgemauert war. Das-Rohr hatte ausserdem inwendig hitzebeständige Schaufeln, welche bei Drehung des Kühlrohres den Klinker anhoben und durch die gegenströmende Kühlluft streuten.
Eine Weiterentwicklung war der Planetenkühler, welcher aus mehreren kleineren Rohren, die am Auslaufende des Drehrohrofens aussen angebracht waren, bestand und in welche der heisse Klinker am Ende des Ofens hineinfiel. Durch die Verteilung des Klinkers auf eine Mehrzahl von Rohren wurde die Kühlung intensiver als im früheren Rohrkühler.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der im wesentlichen in dem Erfordernis nur eines Antriebes und der guten Kühlwirkung mehrerer Rohre bestehenden Vorteile des Planetenkühlers sowie des grundsätzlich einfachen Aufbaues eines Ringkühlers eine Vorrichtung an einem Drehrohrofen für Zementklinker zur Luftkühlung des Brenngutes zu schaffen, dessen Rohre gleichwohl einfach in der Herstellung und erheblich leichter als bei herkömmlichen Planetenkühlern und somit weniger störanfällig, zuverlässig befestigt und dennoch leicht auswechselbar sind und deren Längenausdehnung ohne Rückwirkungen auf die Befestigung bzw. das Drehrohr gewährleistet ist.
Erfindungsgemäss ist die eingangs genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die dicht nebeneinander angeordneten Kühlrohre einen trapezförmigen Aussenquerschnitt aufweisen und jeweils zwischen auf dem Ofenmantel in gleichmässiger Umfangsverteilung radial abstehend angeordneten Schienen gehalten und im Bereich der zwischen den Schienen angeordneten Verbindungsöffnungen gegen axiale Verschiebung festgeklemmt sind.
Hierdurch kann auf dem Drehrohrofenmantel gewissermassen für jedes Kühlrohr ein eigenes, das Rohr zuverlässig aufnehmendes Bett gebildet werden. Zwischen den Schienen können jeweils schräge Klemmbleche angeordnet sein, und die Kühlrohre können mit korrespondierenden Anschrägungen versehen sein. Durch diese Massnahme kann in einfacher Weise und robuster Bauausführung eine definierte axiale Lage der Kühlrohre erreicht werden.
In zweckmässiger weiterer Ausgestaltung können die Kühlrohre durch in den Schienen drehbar gelagerte Walzen gehalten, und jedes Kühlrohr mit Transportaugen.versehen sein, von denen das jeweils der Anschrägung benachbarte Transportauge im Zusammenwirken mit einer Walze das Kühlrohr einlaufseitig arretiert. Die Walzen können somit sowohl einer unproblematischen radialen Halterung sowie - im Zusammenwirken mit den Transportaugen - einer sehr einfachen und zuverlässigen axialen Arretierung der Kühlroh- re dienen. Letztere können sich darüber hinaus nach ihrer Auslaufseite hin ungehindert ausdehnen, wobei die Walzen auf ihnen abrollen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die Kühlrohre innen mit Leitschienen versehen sein, die einen Steigungswinkel von 150 bis 80" gegenüber der Längsachse des Drehrohrofens aufweisen. Hierdurch kann eine gute Durchmischung sowie eine Aufwärtsförderung des Klinkers entgegen der Ofenneigung erreicht werden.
Schliesslich kann das Auslaufende jedes Kühlrohres als Sammelkammer mit einem Auslaufstutzen ausgebildet sein, wodurch sich definierte Auslaufverhältnisse ergeben.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 die Ansicht eines Ofenkopfes,
Fig. 2 die Ansicht eines Ofenkopfes in einer etwas anderen Ausführung,
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt eines Ofenkopfes gemäss Erfindung,
Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Kühlrohr in verschiedenen Lagen,
Fig. 6 Kühlerbefestigung am Drehrohrofen, und
Fig. 7 und 8 verschiedene Kassettenhubkästen im Drehrohrofen.
In der Fig. 1 wird das untere Ende des Drehrohrofens I gezeigt. mit einem Kühler 2. Der Ofen ist mit Laufringen 3 versehen, die auf Rollen 4 gelagert sind. Die Fig. 1 zeigt eine Plazierung des unteren Laufringes 3 hinter dem Kühler 2, wobei das Drehrohr 1 verlängert ist. Die Fig. 2 zeigt stattdessen den unteren Laufring 3 aussen auf dem Kühler 2 angebracht, wodurch das Drehrohr kürzer sein kann, wodurch jedoch stattdessen der Laufring einen grösseren Durchmesser bekommt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung. Der Ringkühler besteht aus einer Anzahl von Kühlrohren 5 mit fast quadratischem Querschnitt. Diese Rohre sind um das Drehrohr 1 befestigt, im vorliegenden Fall mit einer Anzahl von 16 Stück, was durch deren schwache Trapezform ermöglicht wird.
Die Kühlrohre sind dicht nebeneinander angeordnet und jeweils zwischen auf dem Drehrohrofenmantel radial und in gleichmässiger Umfangsverteilung angeordneten Schienen 23 gehalten.
Die thermische Ausdehnung der Kühlrohre wird dadurch kompensiert, dass die Oberseite am Einlaufende der Kühlrohre bei 25 schräg abgefast und die Schräge gegen eine zwischen den Schienen 23 angeordnete Anschrägung 24 mit gleicher Neigung festgekeilt ist. Die übrigen Halterungen bestehen aus in Halterungen 6 gelagerten Rollen 22, wodurch die Rohre sich ohne zu deformieren frei ausdehnen können.
Die Halterungen zwischen den einzelnen Kühlrohren sind gegeneinander versetzt, so dass jedes Kühlrohr für sich abgenommen werden und ohne nennenswerten Stillstand der Anlage ausgetauscht werden kann und ohne dass die übrigen Rohre bewegt werden müssen. Für die Abnahme der Kühlrohre und als Stütze für die ersten Rollen sind Transportaugen 17 aufgeschweisst, aussen auf die Kühlrohre 5 auf der dem Ofen abgewendeten Seite. Die erste Halterung bestehend aus Rolle 22 und Transportauge 17, dient somit als Sperre, die je doch eine thermische Ausdehnung in Richtung auf den Kühlerauslauf zulässt. Das Drehofenrohr schliesst nach unten mit einer konischen, feuerfesten Einschnürung 7 ab, gegen welche ein Endstück 8 anliegt. Durch das isolierte Endstück 8 geht das Brennerrohr 9, dessen Länge mindestens dem derKühlrohre 5 oder mehr entspricht.
Aussen auf dem unteren Teil des Ringkühlers ist der letzte Laufring 3 angebracht. Inwendig im unteren Teil des Ofens 1 befinden sich ein Kammfutter 10 und Kassettenhubkästen 11, um den Klinker anzuheben, durch den Ofenquerschnitt zu streuen und damit zur Erwärmung der Sekundärluft beizutragen sowie die Wärmeökonomie zu verbessern. Die Kühlung des Zementklinkers beginnt, bevor dieser im Drehrohr in den Bereich der Aufhängung der Kühlrohre 5 aussen am Drehrohr gelangt. Die Kassettenhubkästen 11 bestehen aus feuerfestem, keramischem Material aus im Ofen angeordneten Einsatzringen 18 mit sägeblattförmiger, innerer Stufenfläche 19.
Die vorwärtsgerichtete Fläche in Drehrichtung ist plan für jede Stufe, die Rückseite ist aber gegebenenfalls weich gerundet, wenn jede Stufe aus einem Stück besteht oder aber verzahnt mit Absätzen wenn jede Stufe aus platten, verschieden hohen Keilsteinen aufgebaut ist. Zwischen den Ringen mit Kassetten
18 sind zweckmässigerweise ganze, geschlossene Ringe 20 einzusetzen, um die Verzahnung der Ringe 18 gegen grosse Klinkerklumpen zu schützen.
Das Drehrohr hat inwendig zweckmässigerweise im Bereich der Kühler 5 eine Isolierung 21. Unmittelbar oberhalb der konischen Einschnürung 7 sind Öffnungen 12 vorhanden, in welche die Einlaufstutzen 13 jedes Kühlrohres 5 hineinpassen.
Die Kühlrohre 5 sind mit Leitschienen 14 aus Flachstahl, die innen gegen die Neigung des Ofens mit 150 bis 800 angebracht sind, versehen. Die Leitschienen haben eine Höhe, die etwa einem Viertel der inneren Weite der Kühlrohre entspricht und etwa ein Drittel der inneren, lichten Fläche des Kühlrohres freilassen.
Durch die eingebauten Leitschaufeln wird nun der Klinker gegen die Ofenneigung des Drehrohres 1 durch die Drehung transportiert. Die Kühlrohre 5 schliessen durch einen Auslaufkasten 15 ab durch dessen Auslaufstutzen 16 der Klinker in eine geeignete Auffangvorrichtung geleitet werden kann.
The invention relates to a device on a rotary kiln for cement clinker for air cooling of the kiln, with cooling tubes fastened concentrically to the lower part of the rotary kiln and connected to its interior through openings.
Furnaces for the production of cement were developed further, starting with the discontinuous shaft furnaces of the lime industry, through ring furnaces up to today's rotary kilns.
A rotary kiln consists of a slightly inclined tube made of sheet steel with a refractory lining and is mounted on rollers at several points. The incline is 2 "to 6" and the rotation speed is 30 to 180 seconds per revolution. The diameter is over 7 m, the length up to 250 m and the capacity up to 5,000 t of clinker per day. The furnace is heated by a burner for oil, gas or coal at the lower end, the furnace head, and at the upper end, the furnace inlet, the material to be fired is introduced in the form of sludge, flour or granules.
Due to the inclination of the furnace and its rotation, the imported material moves against the flame and falls as finished clinker at the end of the furnace into a cooler, in which it is cooled by air, which is then used as combustion air or secondary air.
The burnt clinker has a temperature of over 1200 "C when it leaves the combustion zone. It is therefore advisable to use the significant amount of heat it contains to preheat the combustion air. For this purpose, the first kilns were equipped with a pipe cooler consisting of a lower The slightly inclined pipe lying next to the furnace, the upper third of which was lined with refractory brick, and inside the pipe had heat-resistant blades, which lifted the clinker when the cooling pipe was rotated and scattered it with the cooling air flowing in the opposite direction.
A further development was the planetary cooler, which consisted of several smaller pipes that were attached to the outside of the outlet end of the rotary kiln and into which the hot clinker fell at the end of the kiln. By distributing the clinker over a number of pipes, the cooling became more intensive than in the earlier pipe cooler.
The invention is based on the object of creating a device on a rotary kiln for cement clinker for air cooling of the fuel, while maintaining the advantages of the planetary cooler, which essentially consist of the requirement of only one drive and the good cooling effect of several tubes, as well as the fundamentally simple structure of a ring cooler Pipes are nevertheless easy to manufacture and considerably lighter than with conventional planetary coolers and are therefore less prone to failure, are reliably attached and yet easily exchangeable and their linear expansion is guaranteed without affecting the attachment or the rotary tube.
According to the invention, the device mentioned at the beginning is characterized in that the cooling tubes arranged close to one another have a trapezoidal external cross-section and are each held between rails protruding radially on the furnace shell in a uniform circumferential distribution and are clamped against axial displacement in the area of the connecting openings arranged between the rails.
In this way, to a certain extent, a separate bed that reliably receives the tube can be formed on the rotary kiln shell for each cooling tube. Inclined clamping plates can be arranged between the rails, and the cooling tubes can be provided with corresponding bevels. By means of this measure, a defined axial position of the cooling tubes can be achieved in a simple and robust construction.
In an expedient further embodiment, the cooling tubes can be held by rollers rotatably mounted in the rails, and each cooling tube can be provided with transport eyes, of which the transport eye adjacent to the bevel locks the cooling tube on the inlet side in cooperation with a roller. The rollers can thus serve both for an unproblematic radial mounting and - in cooperation with the transport eyes - for a very simple and reliable axial locking of the cooling tubes. The latter can also expand unhindered towards their outlet side, with the rollers rolling on them.
In a further advantageous embodiment, the cooling tubes can be provided on the inside with guide rails which have an incline angle of 150 to 80 "with respect to the longitudinal axis of the rotary kiln. This enables good mixing and upward conveyance of the clinker against the inclination of the kiln.
Finally, the outlet end of each cooling tube can be designed as a collecting chamber with an outlet nozzle, which results in defined outlet conditions.
The invention is described below in connection with the drawings, for example.
Fig. 1 is a view of a furnace head,
2 shows a view of a furnace head in a somewhat different embodiment,
3 shows a partial longitudinal section of a furnace head according to the invention,
FIG. 4 shows a cross section along line 4-4 of FIG. 3,
5 shows a cross section through a cooling tube in different positions,
Fig. 6 radiator attachment on the rotary kiln, and
7 and 8 different cassette lifting boxes in the rotary kiln.
In Fig. 1, the lower end of the rotary kiln I is shown. with a cooler 2. The furnace is provided with race rings 3 which are mounted on rollers 4. Fig. 1 shows a placement of the lower race 3 behind the radiator 2, wherein the rotary tube 1 is extended. Instead, FIG. 2 shows the lower race 3 mounted on the outside of the cooler 2, whereby the rotary tube can be shorter, but instead the race gets a larger diameter.
3 and 4 show embodiments according to the invention. The ring cooler consists of a number of cooling tubes 5 with an almost square cross section. These tubes are fastened around the rotary tube 1, in the present case 16 in number, which is made possible by their weak trapezoidal shape.
The cooling tubes are arranged close to one another and are each held between rails 23 arranged radially on the rotary kiln shell and in a uniform circumferential distribution.
The thermal expansion of the cooling tubes is compensated by the fact that the top side at the inlet end of the cooling tubes is chamfered at 25 and the slope is wedged against a bevel 24 arranged between the rails 23 with the same inclination. The other brackets consist of rollers 22 mounted in brackets 6, as a result of which the tubes can expand freely without deforming.
The brackets between the individual cooling tubes are offset from one another so that each cooling tube can be removed separately and replaced without any significant downtime of the system and without having to move the other tubes. To remove the cooling tubes and as a support for the first rollers, transport eyes 17 are welded onto the outside of the cooling tubes 5 on the side facing away from the furnace. The first bracket, consisting of roller 22 and transport eye 17, thus serves as a lock that, however, allows thermal expansion in the direction of the cooler outlet. The rotary kiln tube closes at the bottom with a conical, refractory constriction 7, against which an end piece 8 rests. The burner tube 9, the length of which is at least equal to that of the cooling tubes 5 or more, passes through the insulated end piece 8.
The last race 3 is attached to the outside on the lower part of the ring cooler. Inside the lower part of the furnace 1 there is a comb chuck 10 and cassette lifting boxes 11 in order to lift the clinker, scatter it through the furnace cross-section and thus contribute to the heating of the secondary air and improve the heat economy. The cooling of the cement clinker begins before it reaches the area of the suspension of the cooling tubes 5 on the outside of the rotary tube in the rotary tube. The cassette lifting boxes 11 consist of fireproof, ceramic material from insert rings 18 arranged in the furnace with a saw-blade-shaped, inner step surface 19.
The forward-facing surface in the direction of rotation is flat for each step, but the back is possibly softly rounded if each step consists of one piece or toothed with shoulders if each step is made of flat wedge stones of different heights. Between the rings with cassettes
18 whole, closed rings 20 are expediently used to protect the teeth of the rings 18 against large clinker clumps.
The rotating tube has inside, expediently, insulation 21 in the area of the cooler 5. Immediately above the conical constriction 7 there are openings 12 into which the inlet connections 13 of each cooling tube 5 fit.
The cooling tubes 5 are provided with guide rails 14 made of flat steel, which are attached on the inside against the inclination of the furnace with 150 to 800. The guardrails have a height that corresponds to about a quarter of the inner width of the cooling tubes and leaves about a third of the inner, clear area of the cooling tube.
By the built-in guide vanes, the clinker is now transported against the inclination of the rotary kiln 1 by the rotation. The cooling pipes 5 close by an outlet box 15 through whose outlet nozzle 16 the clinker can be passed into a suitable collecting device.