DE3344070C2

DE3344070C2 - Wärmetauscher für einen feinkörnigen Feststoff

Info

Publication number: DE3344070C2
Application number: DE19833344070
Authority: DE
Inventors: Chapar Dr.-Ing. 4300 Essen Mostofizadeh; Wolfgang Ing.(grad.) 4740 Oelde Rother; Georg Dipl.-Ing. 4722 Ennigerloh Schepers
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1983-12-06
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE3344070A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Umlenkabscheider (1), bei dem die Umlenkzone (3) durch einen Krümmer gebildet wird, an dessen abströmseitigem Ende eine Trennwand (6) angeordnet ist, die den Austragskanal (4) für den Feststoff vom Austrittskanal (5) für das Gas trennt. Ein solcher Umlenkabscheider zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion sowie einen guten Wirkungsgrad aus und eignet sich zum Aufbau eines mehrstufigen Suspensions-Wärmetauschers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art sind beispielsweise aus DUDA, "Cement-Data-Book", 1976, S. 337-345, bekannt. Die einzelnen Wärmetauscherstufen werden hierbei in der Regel durch Zyklone gebildet, die einen horizontalen Eintrittskanal für das feststoffhaltige Gas, einen vertikal nach oben geführten Austrittskanal für das Gas und eine an den Trichter des Zyklons anschließende Austragsleitung für den Feststoff aufweisen.
Wärmetauscher dieser bekannten Ausführung erfordern ein großes Bauvolumen, insbesondere eine große Bauhöhe und eine aufwendige Leitungsführung durch die horizontale Zuführung und die vertikale Ableitung des Gases. Sie bedingen ferner teilweise einen beträchtlichen Druckverlust.
Durch die DE-PS 3 48 198 ist ferner ein Umlenkabscheider bekannt, bei dem die vom Gasstrom mitgeführten Staubteilchen in einer Umlenkzone der Strömungsbahn unter Wirkung der Fliehkraft an die Außenseite der Strömungsbahn geschleudert und dort angesaugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß sie sich - bei einem gegenüber bekannten Ausführungen nicht erhöhten Energiebedarf - durch eine vereinfachte, raumsparende Bauweise, eine leichtere Montage und einen besseren Wirkungsgrad auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Wärmetauscherstufe mit einem Umlenkabscheider,
Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch den Umlenkabscheider gemäß Fig. 1,
Fig. 3 und 4 Schnitte längs der Linien III-III bzw. IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5, 6 und 7 Schnitte (entsprechend den Fig. 2, 3 und 4) durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Umlenkabscheiders,
Fig. 8 eine Schemadarstellung eines mehrstufigen Wärmetauschers.
Der in den Fig. 1 bis 4 veranschaulichte Umlenkabscheider 1 enthält einen Eintrittskanal 2 für das feststoffhaltige Gas, eine sich an den Eintrittskanal 2 anschließende Umlenkzone 3, einen in zwei Feststoff-Teilkanäle 4 a, 4 b unterteilten Feststoff- Austragskanal 4 sowie eine Austrittskanal 5 für das Gas.
Die Umlenkzone 3 wird durch einen Krümmer gebildet, der sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Winkel von etwa 180° erstreckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 4 ist der Austrittskanal 5 für das Gas über dem Eintrittskanal 2 für das feststoffhaltige Gas vorgesehen.
Am abströmseitigen Ende der als Krümmer ausgebildeten Umlenkzone 3 ist eine Trennwand 6 angeordnet, die den an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließenden Austragskanal 4 für den Feststoff von dem an den strömungsinneren Bereich der Umlenkzone anschließenden Austrittskanal 5 für das Gas voneinander trennt. Die der Umlenkzone 3 zugewandte Kante 6 a der Trennwand 6 ist als Schneide ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 4 ist der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließende Teil des Feststoff-Austragskanales 4 durch eine Querwand 7 in zwei Feststoff- Teilkanäle 4 a, 4 b unterteilt, deren Fortsetzungen auf unterschiedlichen Außenseiten des Eintrittskanales 2 für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanales 5 angeordnet sind. Dabei gehen die an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließenden Feststoff-Teilkanäle 4 a, 4 b über je eine weitere Umlenkung (zunächst eine Umlenkung in einer horizontalen Ebene, dann in einer vertikalen Ebene) und eine trichterförmige Mulde 8 a bzw. 8 b in Fallrohre über, die auf den beiden Außenseiten der Kanäle 2, 5 liegen.
Im Eintrittsbereich der Umlenkzone 3 ist durch einen Einbaukörper 9 eine keilförmige Verengung des Strömungsraumes gegeben. Ein weiterer Einbaukörper 10 ergibt eine Verengung des Strömungsraummes zu Beginn des Eintrittskanales 2.
Die Wirkungsweise des Umlenkabscheiders gemäß den Fig. 1 bis 4 ist wie folgt:
Das feststoffhaltige Gas wird durch den Eintrittskanal 2 zugeführt, wobei sich durch den Einbaukörper 10 eine Beschleunigung der Strömung ergibt, durch die Ablagerungen in diesem Bereich vermieden werden. Die Strömung erfährt am Übergang vom Eintrittskanal 2 in die Umlenkzone 3 durch den Einbaukörper 9 eine Tangentialbeschleunigung für die Feststoffabscheidung. In der halbkreisförmig ausgebildeten Umlenkzone 3 werden die Feststoffpartikel durch die Fliehkraft an die Wand gedrängt, so daß sich Feststoffsträhnen bilden. Am Ende der Umlenkzone 3 werden die Feststoffsträhnen durch die Schneide 6 a der Trennwand 6 in den Feststoff-Austragskanal 4 geleitet und gelangen damit in die Feststoff-Teilkanäle 4 a und 4 b. Die im Übergangsbereich vorgesehenen Mulden 8 a, 8 b verhindern hierbei Ablagerungen. Das vom Feststoff befreite Gas verläßt den Umlenkabscheider durch den Austrittskanal 5, der dicht oberhalb des Eintrittskanales 2 angebracht ist.
Das in den Fig. 5 bis 7 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel entspricht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß nur ein einziger, ungeteilter Feststoff-Austragskanal 4 vorgesehen ist, der auf der einen Außenseite des Eintrittskanales 2 und des Austrittskanales 5 angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführung ist am abströmseitigen Ende des die Umlenkzone 3 bildenden Krümmers eine Trennwand 6 vorgesehen, die die Feststoffsträhnen im strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone in den seitlich angeordneten Feststoff-Austragskanal 4 führt, wobei eine Mulde 8 Ablagerungen verhindert. Diese Ausführung mit einem einzigen, seitlich angeordneten Feststoff- Austragskanal ist vor allem für kleine und schmale Abscheider geeignet.
Fig. 8 veranschaulicht einen mehrstufigen Suspensions-Wärmetauscher, der aus mehreren Umlenkabscheidern der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 4 aufgebaut ist.
Der dargestellte Suspensions-Wärmetauscher 21 enthält fünf Wärmetauscherstufen 22, 23, 24 und 25 und 26, die durch je einen Umlenkabscheider der Bauart gemäß den Fig. 1 bis 4 gebildet werden. Die Wärmetauscherstufen 22 bis 26 sind übereinander angeordnet, wobei der Gasaustrittskanal einer Stufe (beispielsweise der Austrittskanal 5 der Stufe 26) unmittelbar in den Eintrittskanal der nächst höheren Stufe (beispielsweise in den Eintrittskanal 2 der Stufe 25) übergeht.
Im Bereich des Überganges zwischen Gasaustrittskanal einer Stufe (beispielsweise Gasaustrittskanal 5 der Stufe 26) und Gaseintrittskanal der nächsten Stufe (beispielsweise Gaseintrittskanal 2 der Stufe 25) mündet der Feststoff-Austragskanal der übernächsten Stufe (beispielsweise der Feststoff-Austragskanal 4 bzw. die beiden Feststoffteilkanäle 4 a, 4 b der Stufe 24).
Im Bereich der Einmündung der Feststoff-Austragskanäle 4 ist der Gasströmungsraum durch einen Einbaukörper 27 verengt. Die dadurch bedingte erhöhte Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet eine sichere Auflösung des Feststoffstromes im Gasstrom und vermeidet Ablagerungen und Verstopfungen an dieser Guteinführungsstelle.
Wird der in Fig. 8 veranschaulichte Suspensions- Wärmetauscher zur Erhitzung von feinkörnigem Feststoff verwendet, so wird heißes Gas über die Zuleitung 28 der untersten Stufe 26 zugeführt und durchströmt nacheinander die Stufen 25, 24, 23 und 22 in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung. Der zu erhitzende Feststoff wird über ein Rohr 29 in den Eintrittskanal 2 der obersten Stufe 22 eingeführt, durchsetzt mit dem Gas die Umlenkzone 3 dieser Wärmetauscherstufe 22, wird dann in der erläuterten Weise abgeschieden und gelangt über den Feststoff-Austragskanal 4 der obersten Stufe 22 in den Gaseintrittskanal 2 der nächsttieferen Stufe 23. In dieser Weise durchsetzt der Feststoff nacheinander die Wärmetauscherstufen 22, 23, 24, 25 und 26, bis er schließlich über den Feststoff-Austragskanal 4 der untersten Wärmetauscherstufe 26 abgeführt wird. Durch den wiederholten Kontakt mit dem heißen Gasstrom wird der Feststoff zunehmend erhitzt.
In entsprechender Weise kann der dargestellte Wärmetauscher auch zur Kühlung von heißem Gut mittels eines über die Zuleitung 28 zugeführten gasförmigen Kühlmediums Verwendung finden.
Auch können die Ein- und Austrittskanäle eine beliebige Querschnittsform besitzen. Ferner ist statt der dargestellten horizontalen Anordnung der Ein- und Austrittskanäle auch eine Anordnung in beliebig geneigter Lage möglich.
Um eine optimale Feststoff-Abscheidung nach der Umlenkzone auch bei unterschiedlichen Verhältnissen zu gewährleisten, kann die Schneide 6 a der Trennwand 6 (vgl. Fig. 2) in Längs- und/oder Querrichtung der Strömung verstellbar sein.

Claims

1. Wärmetauscher zum Erhitzen oder Kühlen eines feinkörnigen Feststoffes durch einen Gasstrom mit mehreren Wärmetauscherstufen (22 bis 26), die der Feststoff in entgegengesetzter Reihenfolge wie der Gasstrom durchsetzt, wobei jede Wärmetauscherstufe einen Abscheider (1) mit einem Eintrittskanal (2) für das feststoffhaltige Gas, eine sich an den Eintrittskanal (2) anschließenden Umlenkzone (3) wenigstens einen an die Umlenkzone (3) angrenzenden Austragskanal (4) für den Feststoff sowie einen an die Umlenkzone (3) anschließenden Austrittskanal (5) für das Gas aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Abscheider (1 ) ist als Umlenkabscheider ausgebildet, dessen Umlenkzone (3) durch einen Krümmer gebildet wird, der sich über einen Winkel von mindestens 90°, vorzugsweise 180°, erstreckt;

b) am abströmseitigen Ende des Krümmers ist eine Trennwand (6) angeordnet, die den an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone (3) anschließenden Austragskanal (4) für den Feststoff von dem an den strömungsinneren Bereich der Umlenkzone (3) anschließenden Austrittskanal (5) für das Gas trennt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die einzelnen Wärmetauscherstufen (22 bis 26) sind übereinander angeordnet;

b) der Gasaustrittskanal (z. B. 5) einer Stufe (z. B. 26) geht unmittelbar in den Gaseintrittskanal (z. B. 2) der nächst höheren Stufe (z. B. 25) über;

c) im Bereich des Übergangs zwischen Gasaustrittskanal (z. B. 5) einer Stufe (z. B. 26) und Gaseintrittskanal (z. B. 2) der nächsten Stufe (z. B. 25) mündet der Feststoff-Austragskanal (z. B. 4) der übernächsten Stufe (z. B. 24) ein.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasströmungsraum im Bereich der Einmündung der Feststoff-Austragskanäle (4) verengt ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone (3 ) anschließende Teil des Feststoff-Austragskanales (4) durch eine Querwand (7) in zwei Feststoff-Teilkanäle (4 a, 4 b) unterteilt ist, deren Fortsetzungen auf unterschiedlichen Außenseiten des Eintrittskanales (2) für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanales (5) angeordnet sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone (3) anschließende Feststoff-Austragskanal (4) über je eine weitere Umlenkung und eine trichterförmige Mulde (8 a, 8 b) in zwei als Fallrohre ausgebildete Feststoff-Teilkanäle (4 a, 4 b) übergeht.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Wärmetauscherstufe ein einziger, ungeteilter Feststoff-Austragskanal (4) auf einer Außenseite des Eintrittskanales (2) für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanales (5 ) angeordnet ist.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Umlenkzone (3) zugewandte Kante (6 a) der Trennwand (6) als Schneide ausgebildet ist.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (6 a) in Längs- und/oder Querrichtung der Strömung verstellbar ist.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich der Umlenkzone (3) eine keilförmige Verengung des Strömungsraumes vorgesehen ist.