Kühlen oder erhitzen von rieselfähigen Schüttgütern in einem wassergekühlten Rohrbündelwärmetauscher. Höchste Durchsatzleistungen und Produkteintrittstemperaturen von bis zu 1200 ° C werden in einem äußerst kompakten Apparat verarbeitet.

 Funktionsweise  

Der Schachtwärmetauscher ist ein indirekt wassergekühlter Rohrbündel-Wärmetauscher für feinkörnige, rieselfähige Schüttgüter (siehe Graphik Pos. 1, 2 und 3). Der Wärmetauscher arbeitet nach dem Moving-Bed-Prinzip, d. h. aus dem zu kühlenden Produkt wird eine Produktsäule (Graphik Pos. 2) erzeugt, welche die gesamten Rohre (Grapik Pos. 4) bedeckt und in der die einzelnen Partikel zwischen den Kühlrohren kontinuierlich abwärts fließen. Diese Produktsäule wird durch einen Austragsboden (Graphik Pos. 5) gehalten, dessen Öffnungsquerschnitte variabel sind, so dass genau soviel Feststoff gleichmäßig über den gesamten Querschnitt abgezogen wird, wie kopfseitig zufließt. Geregelt wird diese Betriebsweise durch eine Messung des Füllstandes oberhalb der Rohre, die auf den Öffnungsquerschnitt des Austragsbodens wirkt. Die Rohre sind horizontal in mehreren zueinander versetzten Rohrreihen angeordnet, so dass die Haupt-Produktfließrichtung quer zur Rohrachse verläuft und vielfache Produktumlagerungen realisiert werden. Die Rohre besitzen einen patentierten quadratischen Querschnitt mit diagonaler Ausrichtung zur Vertikalen. Für Produkte mit einem Schüttwinkel kleiner 45° wird hierdurch erreicht, dass die Kühlrohre auch an ihrer Unterseite mit dem Produktstrom in Berührung sind (im Gegensatz zu runden Rohren). In Kombination der genannten Effekte ergibt sich ein besonders hoher Wärmeübergang, der sehr kompakte Größen ermöglicht. Die Kühlwasser- bzw Dampfführung (Graphik Pos. 6) durch die Rohre erfolgt, bezogen auf die Produktbewegung, im Kreuzgegenstrom.

 Konstruktionsmerkmale  

Der Schachtwärmetauscher besteht aus einem oder mehreren übereinander angeordneten Wärmetauscherpaketen (Graphik Pos. 7) in Modulbauweise. Der Produktaustrag wird von dem Austragsboden (Graphik Pos. 5) und einem Austragstrichter (Graphik Pos. 8) gebildet. Erforderlichenfalls kann der Austragstrichter mit einer Produktsammelschnecke (Graphik Pos 9) ausgerüstet werden (ohne Einfluß auf das Moving-Bed). Oberhalb der Wärmetauscherpakete liegt gegebenenfalls ein dachförmiges Schutzsieb, mit dem Agglomerate oder Verunreinigungen abgefangen werden, welche die Rohrpakete nicht sicher passieren können. Zur Vermeidung von Verschleiß des Schutzsiebes können Prallvorrichtungen zum Einsatz kommen. Wasserseitig sind die Enden der Wärmetauscherpakete (Enden der Rohre) mit Umlenkkammern (Graphik Pos. 6) ausgerüstet und mit demontierbaren Kopfplatten (Graphik Pos. 10) verschlossen. Produktseitig sind die äußeren Rohre der Wärmetauscherpakete mit seitlichen Blechstreifen (Graphik Pos. 11) ausgerüstet, welche auf patentierte Weise das Produkt im Wärmetauscherhalten - ohne dass die Seitenwände die Zugänglichkeit und die Produktbewegung (durch Randeinflüsse) stören. Zusätzlich können produktseitig Türen (zum Schutz der Umgebung und der Produktqualität) vorgesehen werden.

 Vorteile  

Der Schachtwärmetauscher kann bis zu Produkttemperaturen von 1.200 °C betrieben werden. Die Produktbehandlung ist äußerst schonend. Es entsteht kaum Abrieb am Produkt und auch kein meßbarer Verschleiß am Apparat selbst. Das patentierte Oberflächendesign bewirkt einen besonders hohen Wärmeaustausch sowie eine vollständige Nutzung der gesamten Oberfläche. Im Vergleich zu anderen Kontaktwärmetauschern wird deshalb eine besonders kompakte Bauweise erzielt. Die Zugänglichkeit des Apparates ist hervorragend - die Gehäusekonstruktion ermöglicht eine schnelle und einfache Reinigung sowohl auf der Produkt- als auch auf der Kühlwasser- bzw. Dampfseite. Die spezielle, patentierte Seitengestaltung ermöglicht den Betrieb ggf. auch ohne Türen bei offenem Apparat. Aufgrund seiner Modulbauweise kann der Schachtwärmetauscher bei Bedarf nachträglich durch Aufstocken zusätzlicher Pakete vergrößert werden. Im Vergleich zu Wirbelbett- und Drehrohrkühlern hat der Schachtwärmetauscher einen wesentlich niedrigeren elektrischen Energiebedarf.

 Typische Anwendungsfälle  

Der Schachtwärmetauscher wird eingesetzt für im wesentlichen agglomeratfreie, frei rieselfähige Schüttgüter mittlerer und insbesondere hoher Temperaturbereiche hinter Öfen und Trocknern, wenn hohe Wärmemengen abgeführt werden müssen, große Produktmassenströme anfallen oder kompakte Baumaße benötigt werden. Typische Anwendungen sind die Kühlung von mineralischen Produkten (Quarzsand, Ilmentit etc.) und chemischen Erzeugnissen (NPK-Dünger, Soda, FCC-Katalysator, Natriumtripolyphosphat „STPP" etc.). Aufgrund der relativ neuen Technologie, mit verschiedenen potentiellen Vorteilen für neue wie existierende Produktionsprozesse, werden fortlaufend weitere Einsatzbereiche entwickelt.

 Einsatzgrenzen  

Der Schachtwärmetauscher ist generell einsetzbar für gut rieselfähige Schüttgüter mit einem Schüttwinkel kleiner 45° (gegen die Horizontale) und Partikelgrößen kleiner 6 mm. Die maximale Produktaufgabetemperatur kann 1.200 °C betragen. Wirtschaftlich realisierbare Volumendurchsätze liegen bei 0,5 - 250 m³/h. Für Produkte, welche eine Restfeuchte enthalten, muß ggf. eine Spülluftbeaufschlagung vorgesehen werden.