DE2362622C2 - Vorrichtung zur Entstaubung heißer Abgase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entstaubung heißer Abgase bei Zement-, Kalk- und Dolomitöfen, die einen Abgasraum zum Sammeln und Leitungen zum Abführen der heißen Abgase, Einrichtungen zum Zuführen von frischer Kühlluft und ein Schlauchfilter zur Entstaubung der Abgase aufweist.

Um den Erfordernissen zur Reinhaltung der Luft nachzukommen, ist es besonders in der Zementindustrie bekannt, z. B. hinter Drehofen, Kühlaggregate zu verwenden, die ohne Abluft arbeiten. Bei derartigen Kühlaggregaten ergeben sich besonders bei großen Durchsätzen Schwierigkeiten, vor allem verringerte Laufzeit durch Futterschäden und durch höhere KühlgutaustrittstemDeraturen.

Weiterhin ist die Gewinnung von erwähnter Luft z. B. für Trocknungszwecke nicht möglich.

Der Bau dieser Kühlaggregate war vor Jahren besonders bei wärmesparenden Zementöfen weitgehend verlassen worden. In neuerer Zeit werden diese Kühlaggregate trotz der erwähnten Nachteile und konstruktiven Schwierigkeiten wieder gebaut, da die Entstaubung der Abgase anderer Systeme nicht befriedigend gelöst ist.
Aus der Fachzeitschrift »Zement-Kalk-Gips*, Heft 9/1973, Seiten 421—427 ist der für Klinkerkühlerentstaubung zuständige Stand der Technik eingehend beschrieben. So sind bei mit Abluft arbeitenden Kühlern, z.B. Klinkerkühlern in Rostbauweise (Treppen- oder Wanderrost) zur Entstaubung Zyklonabscheider be-

kiinnt, die jedoch den zunehmend höher werdenden Anforderungen zur Reinhaltung der Luft nicht mehr genügen. Weiterhin sind zur Entstaubung heißer Gase Kiesbettfilter und Gewebefilter bekannt Kiesbettfilter können zwar die bei der Entstaubung der Abluft von Kühlern auftretenden hohen Temperaturen der Abluft, die im Normaifaii 160 bis 250°C betragen und in Siörungsfällen bis über 400° ansteigen können, aufnehmen, jedoch müssen bei hohen Spitzentemperaturen Sonderwerkstoffe für die Konstruktion verwendet werden.

Bei hohen Temperaturen bis 350° können auch Gewebefilter angewendet werden, wenn diese mit Spezial-Filtertüchern aus Glasfaser oder ähnlichen Materialien ausgestattet werden.
Zur Aufnahme von über solche Werte hinausgehenden Temperaturspitzen erfordern jedoch Gewebefilter-Einrichtungen bekannter Art entweder die Beimischung von Frischluft, was bei den bekannten Einrichtungen eine erhebliche Vergrößerung der Einrichtung bedingt, oder das Ablassen ungereinigter Luft in die Atmosphäre, was den Erfordernissen zur Reinhaltung der Luft entgegensteht Bei Beimischung von Frischluft kann das Temperaturniveau zwar soweit abgesenkt werden, daß auch weniger aufwendige Filtermaterialien zur Anwendung gelangen können.

Jedoch kann die hierbei notwendige Vergrößerung der Einrichtung einen Raumbedarf erfordern, der etwa doppelt so groß ist als aufgrund der Abluftmenge nötig wäre. Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil dieser Lösungen ist, daß das Gebläse, welches die staubhaltigen

Gase aus dem Abgasraum absaugt, mit hoher Temperatur betrieben wird.

Sowohl die Entstaubungseinrichtung als auch das Gebläse ist für einen bestimmten Volumenstrom ausgelegt. Für den Kühleffekt ist jedoch die Kühlmittelmenge maßgeblich.

Wird die Entstaubungseinrichtung auf den bei Tempei aturspitzen vorkommenden größten Volumenstrom ausgelegt, dann ergeben sich umfangreiche und daher teure Anlagen, die im Normalfall gedrosselt laufen und daher nicht ausgenutzt sind.

Wird die Anlage für den Normalbetrieb ausgelegt, so muß bei auftretenden Temperaturspitzen ungereinigtes Abgas über Dach ausgestoßen werden.

Die Kühlung des Abgases mit Hilfe eines mit Frischluft betriebenen Recuperators bedingt eine große Heizfläche und führt, da guter Wärmeübergang vom Abgas über die Heizfläche zur Frischluft nur bei entsprechender Geschwindigkeit erreicht wird, zu verschleißanfälligen Wärmeaustauschflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Entstaubung heißer Abgase von Produktkühlern bei Zement-, Kalk-, und Dolomitöfen der eingangs genannten Gattung eine Einrichtung zu schaf-

fen, die es ermöglicht, die Temperatur eines Kühlers auch bei Temperaturspitzen so weit zu senken, daß zur Entstaubung bzw. Reinigung der Abluft Gewebefilter üblicher Art verwendet werden können, die einen geringen Raumbedarf haben und mit Schläuchen aus Wolle, Baumwolle oder Kunstfasern, z. B. Polyester, Polyacryl versehen sind. Dabei soll die Einrichtung so beschaffen sein, daß nur die Förderung von reiner oder gereinigter, niedertemperierter Luft nötig ist um Kraft beirrt Betrieb der Gebläse zu sparen und den Verschleiß gering zu halten. Auch soll es mit der Einrichtung möglich sein, verfahrungsbedingter Temperaturspitzen abzubauen, ohne die vorerwähnten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Darüber hinaus wird angestrebt, durch besondere Schaltung der Abgasströme aus im Querstrom arbeitenden Kühlern die notwendige Frischluftmenge zur Kühlung dieser Abgasströme gering zu halten, um einerseits Kraft für die Frischluftförderung zu sparen und andererseits die hierbei anfallende Reinluft mit möglichst hoher Temperatur zu erhalten, so daß unter Umständen eine weitere Verwertung wirtschaftlich möglieü ist

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art darin, daß der Abgasraum mit einem durch eine langsam drehbare Trommel und eine Vielzahl von in dieser angeordneten Wärmetauschflächen gebildeten, regenerativ arbeitenden Wärmetauscher verbunden ist, dem das mit Schläuchen oder Tüchern aus üblichem Filtermaterial, wie Wolle, Baumwolle oder Kunstfaserstoff versehene Gewebefilter nachgeschaltet ist und der in einem 50% der gesamten Wärmetauschflächen entsprechenden Bereich von den heißen Abgasen bzw. von der Abluft und in dem restlichen Bereich von einem kühlenden Frischluftstrom durchströmbar ist

Bei einer in dieser Weise gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung besteht zunächst der Vorteil, daß ein Wärmetauscher verwendet wird, der gegen Verschleiß nahezu unempfindlich ist, bzw. tritt Verschleiß an Wärmetauschflächen auf, die billig und leicht zu ersetzen sind.

Ein Übertritt von staubhaltigem Abgas auf die Kühlluftseite wird durch geeignete Abdichtung sowie Durchspülen der eben erhitzten Wärmetauschflächen mit Luft verhindert, wobei letztere Menge ,klein gehalten und dem Abgas zugemischt wird.

Ein durch Verschleiß verursachter Übertritt von Kühlmedium, wie z. B. bei Wasserkühlern, ist daher weitgehend ausgeschlossen. Dabei ist durch die Verwendung regenerativ arbeitender Wärmetauscher der angegebenen Art die bisher überwiegend bei Feuerungsanlagen zur Vorwärmung der Verbrennungsluft zur Anwendung gelangten, in überraschender Weise erreicht, daß auch bai hohen Temperaturen der heißen Gase bzw. der erhitzten Abluft bis zu 400⁰C und selbst bei darüber hinausgehenden Temperaturspitzen bis 550⁰C, wie sie z. B. bei Betriebsstörungen auftreten können, eine weitgehende Kühlung der Gase bzw. Luft ermöglicht ist, da die Speichermasse des drehbaren Wärmetausehers bei verhältnismäßig geringem Platzbedarf so groß gewählt werden kann, daß sie in der Lage ist, auch solche Temperaturspitzen ohne weiteres aufzunehmen. Die Beimischung von Kaltluft unmittelbar zu den heißen Gasen bzw. zu der erhitzten Abluft ist daher unnötig. Die durch den Wärmetauscher erreichte Kühlung ist dabei so groß, dp.ß.in Verbindung mit dem Wärmetauscher an sich bekannte und bewährte Entstaubungsvorrichtungen in Form von mit Tüchern aus den genannten üblichen Filtermaterialien versehenen Gewebefiltern verwendet werden können, die einen hohen Wirkungsgrad haben und einen Reingasstaubgehalt von weniger als 50—75 mg/Nm³ ermöglichen.

Da die staubbeladenen heißen Gase bzw. die staubbe-Iadene Abluft insgesamt durch den Wärmetauscher und das diesem nachgeschaltete Schlauchfilter hindurchgehen und da die in den Wärmetauscher als Kühlmittel eingeleitete, im wesentlichen staubfreie Frischluft mit der staubbeladenen Abluft in dem Wärmetauscher nicht in unmittelbare Berührung kommt wird weitgehend vermieden, daß staubhaltige bzw. ungereinigte Luft in die Atmosphäre gelangt. Vielmehr kann lediglich die durch das Staubfilter hindurchgegangene, gereinigte Luft und gegebenenfalls die durch den Wärmetauscher hindurchgeleitete Frischluft in die Atmosphäre abströmen. Diese Frischluft braucht nur in geringer Menge verwendet zu werden, wird aber in dem Wärmetauscher hochtempenert und kann dann als Heißluft hoher Reinheit an anderen Stellen verwendet werden, wobei die Gefahr von Ablagerungen auf dem Transportweg zu solchen Verwendungsstellen vermieden ist.

Wenn die erfindungsgemäße Einrichtung in Verbindung mit einem mit Kühlluft im Kreuzstrom arbeitenden länglichen Kühler verwendet wird, in dem die zugeführte Kühlluft auf eine nach dem Auslaßteil des Kühlers hin abnehmende Temperatur erhitzt wird, so kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Abluftraum des Kühlers an mehreren, i» Längsrichtung desselben im Abstand voneinander liegenden Stellen mit dem Wärmetauscher durch voneinander unabhängige Rohrleitungen verbunden sein, die dem Wärmetauscher mehrere Luftströme unterschiedlicher Temperatur derart zuleiten, daß die Wärmetauschflächen des Wärmetauschers bei der Drehung desselben zuerst mit der niedrigiemperierten und zuletzt mit der hochtemperierten Abluft des Kühlers in Berührung kommen. Da die Temperatur der zuletzt durch den WärmetäcKcher strömenden Luft höher ist als die Mischungstemperatur der gesamten Abluft wird die Speichermasse insgesamt auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.

Hierdurch wird ermöglicht, den Bedarf an Frischluftmenge für den Wärmetauscher gering zu halten, diese Frischluftmenge aber stärker zu erhitzen, was für ihre etwaige Weiterverwertung von Vorteil sein kann.

Zweckmäßig sind für die Kühlerabluft und für die Frischluft mit kaltem Medium beaufschlagbare Gebläse vorgesehen. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß der Volumenstrom und damit der Kraftbedarf klein gehalten werden kann.

Weiterhin kann der Wärmetauscher mit einer Abdichtungsvorrichtung ur;d/oder einer Einführungsvorrichtung für Spülluft versehen sein, die verhindert, daß in den im Wärmetauscher abzukühlenden heißen Gasen enthaltener Staub in den wärmeaufnehmenden Frischluftstrom gelangt.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann bei Weiterverwendun/7 der im Wärmetauscher erhitzten Frischluft ein Gebläse zur Druckerhöhung angeordnet werden, ohne daß ein übermäßiger Verschleiß aufiritt.

Nachstehend sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt in sehematischer Darstellung

A b b. 1 eine erstr Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung bei einem Rostkühler für Zementklinker,

Abb. la einen Wärmetauscher für die Einrichtung nach A b b. 1 in schaubildlicher Ansicht,

Abb.2 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung nach A b b. 1

A b b. 3 einen Teil der Einrichtung nach A b b. 1 oder 2 in Verbindung mit einem Schachtkühler, und

A b b. 4 einen Teil der Einrichtung nach A b b. 1 oder 2 in Verbindung mit einem Trommelkühler.

Bei der in A b b. 1 dargestellten Ausführungsform gelangt der vom Drehrohrofen 1 kommende fertig gebrannte Klinker 2 mit einer Temperatur von J 200-1500°C in den Einlaufteil eines langgestreckten to Rost bzw. Querstromkühlers 3 und auf den in diesem angeordneten, als Schwingrost ausgebildeten Kühlrost 4.

Infolge der schwingenden Bewegung des Kühlrostes 4 wandert das Kühlgut 2 dem Auslauf 5 zu. Hierbei wird das Kühlgut durch kühle Frischluft 6, die durch Gebläse 7 zugeführt wird, auf eine solche Temperatur abgekühlt, daß der Weitertransport mit gebräuchlichen Fördergeraten möglich ist. Die dem Rostkühler zugeiührte Frischluft 6 wird beim Durchströmen durch das Kühlgut 2 erwärmt, wobei die Erwärmung im Bereich des Einlaufteiles 800⁰C beträgt und bis zum Auslaufteil des Rostkühlers auf etwa 100° C abfällt. Die erwärmte Frischluft gelangt in den Abgas- bzw. Abluftraum 23 des Rostkühiers, aus dem ein Teil dieser Luft als Sekundärluft 8 der Drehofenfeuerung 9 zugeführt werden kann, während die überschüssige Luft 10, deren Menge meist mehr als 50% der eingebrachten Luftmenge beträgt, gereinigt und als Abluft abgeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese überschüssige Abluft aus dem Abluftraum 23 ζ. B. über eine Rohrleitung 11 abgeführt und einem an sich bekannten regenerativ arbeitenden Wärmetauscher 12 zugeleitet, der etwa der Bauart »Ljungström« entspricht. Ein solcher Wärmetauscher besteht im wesentlichen aus einer langsam rotierenden Trommel 13, die zur Bildung von Wärmeübergangsflächen 54 mit Wärmcspcichcrblechen in entsprechender Anzahl versehen ist. Die Abluft durchstreicht den Wärmetauscher in axialer Richtung in einem 50% der Grundfläche des Wärmetauschers einnehmenden Bereich. Dabei wird die überschüssige Wärmemenge an die Wärmespeicherbleche abgegeben, die ihrerseits beim Weiterdrehen der Trommel 13 in einem dem Abluftstrom entgegenlaufenden Kühlluftstrom 15, der durch das Gebläse 19 erzeugt wird, hinein bewegt werden und an diesen die gespeicherte Wärme abgeben. Hierbei können Maßnahmen getroffen sein, die das Verschleppen von Staub aus der Aufwärm- in die Kühlzone vermeiden. Vorzugsweise kann der Wärmetauscher hierzu mit einer Abdichtung und/oder Einführung für Spülluft versehen sein, die verhindert, daß in dem abzukühlenden Abluftstrom enthaltener Staub in den Kühlluftstrom 15 gelangt Die Luft des wärmeaufnehmenderi Kühlluftstromes kann daher ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Filters einer weiteren Verwendung zugeführt oder in die Atmosphäre ausgestoßen werden.

Die beim Durchtritt durch den Wärmetauscher 12 abgekühlte, stäubhahige Abluft wird über die Rohrleitung 16 einem Schlauchfilter 17 zugeleitet, das in bekannter Weise mit Schläuchen aus Wolle, Baumwolle, Kunstfasern, z. B. Polyester- oder Polyacrylfasern oder dergleichen versehen ist Das hinter dem Schlauchfilter 17 angeordnete Gebläse 18 überwindet den gesamten Druckverlust und stößt die gereinigte Abluft in die Atmosphäre aus.

Die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform der Entstaubungseinrichtung enthält eine Verbesserung, die dadurch erreicht ist daß die vom Kühler kommende.

überschüssige Abluft 10 in zwei oder mehr z. B. drei verschieden temperierte Teilluftströme 10a, iOb, 10c aufgespalten wird. Diese Teilluftströme wurden dem Wärmetauscher 12 in Drehrichtung gesehen so zugeleitet, daß zuerst der niedrig temperierte Luftstrom 10a, sodann der nächsthöher temperierte Luftstrom iOb und schließlich der am höchsten temperierte Luftstrom 10c das Wärmespeicherpaket durchströmt. Auf diese Weise kann die Luftmenge des durch das Gebläse 19 zuzuführenden, wärmeaufnehmenden Kühlluftstromes 15 verringert und erreicht werden, daß dieser Luftstrom beim Durchströmen durch den Wärmetauscher eine größere Temperaturerhöhung erfährt, was bei Weiterverwertung der Abluft von Vorteil ist. Auch derKühlluftstrom 15 kann, wie in A b b. 2 gezeigt, in Teilströme 15a. 156 aufgeteilt werden, welche mit verschiedenem Temperaturniveau anfallen.

Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Abb. 2 derjenigen nach Abb. i. Bei beiden Ausführungsformen ist der Kraftbedarf für die Gebläse 18 und 19 höchstens in der Größenordnung wie bei bekannten Entstaubungseinrichtungen, bei denen das Gebläse im ungekühlten, heißen Luftstrom arbeitet.

Gemäß Abb.3 und 4 ist die Entstaubungseinrichtung nicht auf Querstromkühler beschränkt, sondern kann auch bei einem Schachtkühler 3a oder bei einem Trommelkühler 3b oder einem nicht gezeigten Kombinationskuiiler angewendet werden.

Bei den Beispielen nach A b b. 3 und 4 wird die Abluft aus dem jeweiligen Kühler 3a bzw. Zb entsprechend Abb. I über die Rohrleitung 11 dem Wärmetauscher 12 zugeführt und im übrigen wie in Abb. 1 gezeigt, weitergeleitet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entstaubung heißer Abgase von Produktkühlern bei Zement, Kalk- und Dolomitöfen, die einen Abgasraum zum Sammeln und Leitungen zum Abführen der heißen Abgase, Einrichtungen zum Zuführen von frischer Kühlluft und ein Schlauchfilter zur Entstaubung der Abgase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasraum (23) mit einem durch eine langsam drehbare Trommel (13) und eine Vielzahl von in dieser angeordneten Wärmetauschflächen (14) gebildeten, regenerativ arbeitenden Wärmetauscher (12) verbunden ist, dem das mit Schläuchen oder Tüchern aus üblichen Filtermaterial versehene Gewebefilter (17) nachgeschaltet ist und der derart aufgebaut ist, daß er in einem 50% der gesamten Wärmetauschflächen entsprechenden Bereich von den heißen Abgasen bzw. der lyhitzten Abluft und in dem restlichen Bereich von einem kühlenden Frischluftstrom (15 bzw. 15a, 15b) durchströmbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in Verbindung mit einem mit Kühlluft im Kreuzstrom arbeitenden langgestreckten Kühler, in dem die zugeführte Kühlluft auf eine nach dem Auslaßieil des Kühlers hin abnehmende Temperatur erhitzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftraum (23) des Kühlers (3) an mehreren, in Längsrichtung desselben im Abstand voneinander liegenden Stellen mit dem Wärmetauscher (12) durch voneinander unabhängige Rohrleitungen (10a, lOft lOcJ verbunden ist, die dem Wärmetauscher (12) mehrere Luftströme unterschiedlicher Temperatur derart zuleiten, daß die Wärmetauschflächen (14) des Wärmetauschers (12) bei der Drehung desselben zuerst mit der niedrigtemperierten und zuletzt mit der hochtemperierten Abluft des Kühlers (3) in Berührung kommen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlerabluft und für die Frischluft mit kaltem Medium beaufschlagbare Gebläse vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (12) mit einer Abdichtungsvorrichtung und/oder einer Einführungsvorrichtung für Spülluft versehen ist, die verhindern(t), daß in den im Wärmetauscher abzukühlenden heißen Gasen enthaltener Staub in den wärmeaufnehmenden Frischluftstrom (15) gelangt.