DE3230340A1

DE3230340A1 - Verfahren und vorrichtung zur in-situ-reinigung von drehrohroefen

Info

Publication number: DE3230340A1
Application number: DE19823230340
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4300 Essen Wessiepe
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1982-08-14
Filing date: 1982-08-14
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE3230340C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von
Drehrohröfen Die Erfindung betrifft ein Vorfahren und eine Vorri.chtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen, die mittels eines im Inneren jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nichtrotierenden Endabschnitten installierten Systems von mit einem heißen fluiden Med1u, beispielsweise Sattdampf, heaufschlagt.en Wärmetauscherrohren mit rundem oder elliptischem Ouerschnitt beheizt werden und ihrerseits zur Erhitzung von backfähigem Schüttgut, baispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperatur unterhalb derwenigen des heißen fluiden Mediums dienen.
Zur optimalen Energienutzung wird seit längerer Zeit in nahezu allen Bereichen der privaten und industriellen Energieverwendung nach verfahrenstechnischen Möglichkeiten gesucht, insbesondere die bei jedem energieverbrauchenden Prozeß anfallende Abwärme zu nutzen. Dies betrifft unter anderem auch solche Prozesse, bei denen große Mengen von Schüttgut zwecks chemischer oder physikalisch-chemischer Umwandlung zunächst auf Rotbis Weißglut erhitzt und anschließend schnell abgekühlt werden, beispielsweise das Ablöschen von frisch ausgegartem Koks mit Wasser bei Atmosphärendruck und Luftzutritt in den bekannten Löschtürmen.
Eine erstrebenswerte Möglichkeit zur Abwärmenutzung ist in solchen Fällen die - zumindest teilweise - Abwärme-Rückgewinnung zum Zwecke der Vorerhitzung des Schüttgutes vor der eigentlichen Wärmebehandlung, womit einerseits wesentlich weniger Abwärme an die Umgebung abgegeben und andererseits eine merkliche Energieeinsparung bei der eigentlichen Wärmebehandlung erreicht wird. Beim Ablöschen mit Wasser bei Atmosphärendruck und Luftzutritt ist das Temperaturniveau des entstehenden Wasserdampfes tür eine wirtschaftlich sinnvolle Abwärme-Rückgewinnung, insbesondere unter Berücksichtigung des diskontinuierlichen Anfalls, allerdings zu niedrig. Ein alternatives bekanntes Verfahren ist jedoch das Durchblasen des heißen Schüttgutes mit kaltem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, bei leicht erhöhtem Druck und luftabschluß, im Falle der Sokerçitechn.ik als Kokstrockenkühlung bekannt. T1as Temperaturniveau des so erhitzten Gases kann so hoch eingestellt werden, daß es zur Erzeugung von Sattdarnpf mit einigen hundert Celsius in einem nachgeschalteten Wärmetauscher verwendet werden kann, so daß mit diesem aa.tdampf eine wirtschaftlich verwertbare Wärmequelle zur Verfügung steht.
Für die Vorerhitzung von Schüttgut mit derartigem Sattdampf kann einerseits nur eine Schüttguterwännung mittels Wärmetauscherrohren in einem abgeschlossenen Raum durchgeführt werden, andererseits ist bei der Vorerhitzung großer Mengen Schüttgut eine kontinuierlich arbeitende Ofenanordnung empfehlenswert, beispielsweise die Verwendung von Drehrohröfen. Daher wurden in der Vergangenheit für die Vorerhitzung von Schüttgut mittels Sattdampf Drehrohröfen entwickelt, die anstelle der üblichen Beheizung mit offener Flamme mittels in den Ofen eingeblasenen Kohlenstaubs, Öls oder Gas mit das Ofeninnere durchziehenden, von einem heißen fluiden Miedilm, beispielsweise Sattdampf, durchströmten Wärmetauscherrohren beheizt werden.
Bei Verwendung derartiger Drehrohröfen tritt bei der Vorerhitzung von backfähigem Schüttgut, beispielsweise Fokskohle, jedoch die Schwierigkeit auf, daß sich das Schüt gut an den Wärmetauscherrohren festsetzt und zwischen diesen zu Brücken zusammenwächst, die den Normalbetrieb des Otens empfindlich beeinträchtigen. Auch die Verwendung von Wärmetauscherrohren mit elliptischem statt rundem Querschnitt, wobei die längere Achse der Ellipse in der Senkrechten angeordnet ist, bringt dabei rn3r eine zwar merkliche, aber immer noch ungentigend a Verlänge rung des Zeitabschnitts zwischen je zwei zeitaufwendigen und teuren Reinigungen, die das Herausnehmen der gesamten Wärmetauscherrohr-Anordnung aus dem Drehrohrofen und das zeit- und kraftaufwendige Abschlagen der Anbackungen erfordern.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, derartige, mit häufigen und zeitaufwendigen Stillstandszeiten eines Drehrohrofens zr Vorerhi tzung von backfähigem Schüttgut verbundene Reinigungen weitgehend zu vermeiden.
Sie erreicht dies, in dem der für jeden Drehrohrofen installierte, mechanisch und/oder pneumatisch betätigte Beschickungskanal kontinuierlich aus einem Vorratslager - beispielsweise einer Halde, einem Bunker oder einem Silo - mit backfähigem Schüttgut - beispielsweise Kokskohle - und außerdem aus einem weiteren Vorratsbehälter kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mit Metallkugeln gespeist wird, deren Durchmesser kleiner ist als der minimale Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand des Drehrohrofens einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer, und diese Metallkugeln den Drehrohrofen zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitzten Schüttgut aus dem Drehrohrofen in den Abzugskanal in einer in diesem angeordneten geeigneten Trenneinrichtung bekannter Konstruktion aus dem Schüttgutstrom ausgeschieden werden.
Der besondere Vorteil dieser Erfindung ist darin begründet, daß die Metallkugeln als Gemisch mit dem backfähigen Schüttgut im Drehrohrofen dieselben Wege zwischen den Wärmetauscherrohren zurücklegen wie das Schüttgut selbst und aufgrund ihrer höheren kinetischen Energie gegenüber den Schüttgutpartikeln beim Herabfallen zwischen den Wärmetauscherrohren entstehende Anbackungen des Schüttgutes an den Wärmetauscherrohren bereits im hltstehen absöhlagen.
Darüber hinaus erweist es sich bei dem erfindungsgemaßen Verfahren als vorteilhaft, daß sich die Metallkugeln nach dem Durchhang durch den Drehrohrofen aus dem erhitzten Schüttgutstrom abtrennen und ariederverwenden lassen.
Von erheblichem Vorteil ist außerdem, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur geringfügige Zusatzinstallationen, nämlich einen Vorratsbehälter mit geeigneter bekannter Dosiereinrichtung für die Metallkugeln und eine geeignete bekannte Trennvorrichtung für die Metallkugeln im Abzugskanal des Drehrohrofens, zu nieder bereits vorhandenen oder zukünftigen Anordnung eines mit Wärmetauscherrohren beheizten Drehrohrofens erfordert.
Ein Anwendungsbeispiel der beschriebenen Vorrichtung zeigen die folgenden Figuren: Fig. 1 : Schematische Darstellung der Drehrohrofenanordnung mit Beschickungs- und Abzugsvorrichtung Fig. 2 : Schnitt A - A durch den Drehrohrofen Fig. 1 zeigt als zentralen Bestandteil der gesamten Anordntmg einen mit seiner Drehachse gegen die Horizontale leicht: geneigt installierten Drehrohrofen (1) mit einer rotierenden Außenwand (2) und nichtrotierenden Endabschnitten (3), die untereinander durch kombinierte Dichtungen und Lager (4) von einander getrennt sind. Die Beheizung des Drehrohrofens (1) erfolgt über Wärmetauscherrohre, die in seinem Inneren von einem nichtrotiereden Endabschnitt (3) zum anderen (3) verlaufen und hier nicht dargestellt sind. Sie werden über die Zuleitung (12) mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagt, das nach der Wärmeabgabe im Dreh rohrofen (1) durch die Ableitung (13) aus diesem wieder austritt.
Die Beaufschlagung des Drehrohrofens (1) mit backfähigem Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, erfolgt kontinuierlich aus dem Vorratslager (6) - Halde, Bunker oder Silo -iiber den Beschickungskanal (5), der gleichzeitig aus dem Vorratsbehälter (7) kontinuierlich oder diskontilluierli.ch mit Metallkugeln, vorzugsweise Stahlkugeln, gespeist wird.
Diese Kugeln durchwandern den Drehrohrofen gemeinsam mit dem Schüttgut und treten auch gemeinsam mit diesem durch den Abzugskanal (8) wieder aus dem Drehrohrofen (1) aus.
In einer nachgeschalteten geeigneten Trenneinrichtung (9) bekannter Konstruktion, vorzugsweise einem Magnetabscheider, werden die Metallkugeln aus dem Schüttgutstrom (10) ausgeschieden (11) und stehen zur Wiederverwendung bereit.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Drehrohrofen (15 am Schnitt A - A. Im Inneren der rotierenden Außenwand (2) des Drehrohrofens befindet sich eine nichtrotierende starre Anordnung von Wärmetauscherrohren (14), die im wesentlichen senkrecht zur Bildebene verlaufen. Das in den Drehrohrofen eingetragene Gemisch aus Schüttgut (15) und Metallkugeln (1 6), vorzugsweise Stahikugeln, wird durch an der rotierenden Außenwand (2) fest angebrachte Mitnehmer (17) in den oberen Bereich des Drehrohrofens befördert, von wo es durch diese Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherrohren (14) nach unten fällt und dabei erhitzt wird. Der Durchmesser der größten Schüttgutpartikel und der Metallkugeln ist dabei kleiner als der Mindes-tsb-Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren (14) untereinander bzw. zwischen diesen und der rotierenden Außenwand (2) einschließlich der auf ihrer Innenseite angebrachten Mitnehmer (17). Nach dem Herunterfallen des Gemisches aus Schüttgut (15) und Metallkugeln (16) auf den Bodenteil des Drehrohrofens setzt eie erneute Beförderung des Gemischers in den oberen Ofenbereich ein. Wegen der leichten Neigung zwischen Ofenachse und Horizontaler führt dies insgesamt zur Wanderung des Gemisches in Richtung der Ofenlängsachse bei ständig zunehmender Erhitzung des Gemisches.
Da beim Herabfallen des Gemisches durch die Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherrohren (14) die Metal)-kugeln (16) eine größere Dichte als die backfähigen Schüttgutpartikel (15) und damit eine höhere kinetische Energie als diese Partikel haben, schlagen die Metallkugeln (16) einsetzende Anbackungen von Schüttgut (15) an bzw. zwischen den Wärmetauscherrohren (14) bereits in der Entstehungsphase ab und führen so zu einer in-situ-Reinigung des verwendeten Drehrohrofens.
1 Drehrohrofen 2 Rotierende Außenwand des Drehrohrofens 3 Nichtrotierende Außenwände der Endabschnitte des Drehrohrofens 4 Kombinierte Dichtungen und Lager 5 Beschickungskanal 6 Vorratslager für backfähiges Schüttgut 7 Vorratsbehälter für Metallkugeln, vorzugsweise Stahlkl,lgeln 8 Abzugskanal 9 Trenneinrichtung, vorzugsweise Magnetabscheider 10 Schüttgutstrom 11 Ausgeschiedene Metallkugeln, vorzugsweise Stahlkugeln 12 Zuleitung für Wärmetauscherrohre 13 Ableitung der Wärmetauscherrohre 14 Wärmetauscherrohre (im Schnitt) 15 Schüttgut 16 Stahlkugeln 17 Mitnehmer L e e r s e i t e

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen Patentansprüche: 1. Verfahren zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen, die mittels eines im Inneren jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nichtrotierenden Endabschnitten installierten Systcms von mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagten Wärmetauscherrohren mit rundem oder elliptischem Querschnitt beheizt. werden und ihrerseits ur rhitzung von beckfao hige Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperasur unterhalb derjenigen des heißen fluiden Mediums dienen, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu erhitzenden Schnittgut vor dem Eintritt in einen Drehrohrofen kontinuierlich oder diskontinuierlich Metallkugeln zugesetzt werden, deren Durchmesser kleiner ist als der minimale Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand des Drehrohrofens.einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer, und daß diese Metallkugeln den Drehrohrofen zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitn Schüttgut aus dem Drehrohrofen mittels einer geeigneten Trenneinrichtung bekannter Konstruktion aus dem Schfittgut,strom ausgeschieden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln in einem Kreislauf gefahren werden.
3. Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von Drehrohröfen, die mittels eines im Inneren jedes Drehrohrofens starr zwischen dessen nichtrotierenden Endabschnitten installierten Systems von mit einem heißen fluiden Medium, beispielsweise Sattdampf, beaufschlagten Wärmetauscherrohren mit. runden oder elliptischem Querschnitt beheizt werden und ihrerseits ZUT Erhitzung von backfähi gern Schüttgut, beispielsweise Kokskohle, auf eine durch Vorgabe der Betriebsparameter einstellbare Temperatur unterhalb derjenigen des heißen fluiden Mediums dienen, dadurch gekennzeichnet. daß der für jeden Drehrohrofen (1) installierte, mechanisch und/oder pneumatisch betätigte Beschickungskanal (5) kontinuierlich aus einem Vorratslager (6) - beispielsweise einer Halde, einem Bunker oder einem Silo - mit backfähigem Schüttgut (..) - beispielsweise Kokskohle - und auSerdem aus einem weiteren Vorratsbehälter (7) kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mit Metallkugeln (..) gespeist wird, deren Durchmesser kleiner ist als der minimale Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren (..) untereinander bzw. zwischen diesen und der Außenwand (2,3) des Drehrohrofens einschließlich auf der Innenseite dieser Wand angebrachter und in den Ofeninnenraum ragender Mitnehmer (..), und daß diese Metallkugeln (..) den Drehrohrofen (1) zusammen mit dem zu erhitzenden Schüttgut (..) durchlaufen und nach dem gemeinsamen Austritt mit dem erhitzten Schüttgut (..) aus dem Drehrohrofen (1) in den Abzugskanal (8) in einer in diesem angeordneten geeigneten Trenneinrichtung (g) bekannter Konstruktion aus dem Schüttgutstrom (10) ausgeschieden werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Metallkugeln (..) aus magnetisierbarem Material, vorzugsweise Stahl, bestehen.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (9) ein Magnetabscheider bekannter Konstruktion ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln (..) im Kreislauf gefahren werden.