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Vorrichtung zur Behandlung feinverteilter Feststoffe nach dem Wirbelschichtverfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von feinverteilten Feststoffen nach dem
Wirbelschichtverfahren mit übereinander angeordneten Vorbehandlungs-, Hauptbehandlungs- und Nach- behandlungswirbelschichtkammem, die von dem Aufströmgas in entgegengesetzter Richtung nacheinan- der durchströmt werden. Es ist allgemein bekannt, bei Wirbelschichtanlagen Zyklonabscheider zur Ab- trennung von aus den Wirbelschichten mitgerissenem Feingut vorzusehen.
Beim Betrieb industrieller und versuchsmässiger Wirbelschichtunterlagen mit bestimmten Substan- zen, wie Kalkstein und Phosphatgesteinen besitzen die von den Kalzinierkammern mitgerissenen feinen
Teilchen Krustenbildungseigenschaften, so dass eine Verstopfung der Öffnungen in der Verengungsplatte der Vorbehandlungskammern auftritt. Um dieses Problem zu mildern, ist es nötig, in der Verengungsplatte der Vorbehandlungskammer Öffnungen vom gerade hindurchlaufenden Typ zu verwenden. Die Be- nutzung von Öffnungen dieses Typs verminderte die Gefahr der Verstopfung der Öffnungen durch die mitgerissenen feinen Teilchen aus der Hauptbehandlungskammer, doch verursachte sie ein anderes Problem, da die Feststoffteilchen in der Vorbehandlungskammer in den zwischengeschalteten Windkasten immer dann gelangen, wenn der Wirbelschichtreaktor stillgelegt wird.
Dies erforderte häufiges Reinigen des zwischengeschalteten Windkastens durch manuell betriebene Einrichtungen, was Zeit beansprucht, aufwendig ist und eine sehr unangenehme Aufgabe darstellt. Ausserdem wird der bei der Reinigungsarbeit gebildete Staub an die den Reaktor umgebende Luft abgegeben und über die ganze Anlage verteilt.
Daher ist es ein Ziel dieser Erfindung, einen Wirbelschichtreaktor mit mehreren Behandlungskammern zu liefern, der das Zurückbleiben feiner Teilchen aus der Vorbehandlungszone in dem zwischengeschalteten Windkasten nicht ermöglicht und keine ständige Reinigung erfordert. Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist ein Wirbelschichtreaktor mit mehreren Behandlungskammern, der mit Materialien arbeitet, deren feine Teilchen dazu zur Krustenbildung neigen, ohne dass deswegen der zwischengeschaltete Windkasten ständig gereinigt werden muss.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die Wirbelschichtbehandlungsvorrichtung nach der Erfindung gekennzeichnet durch zwei Wirbelschichtgehäuse, von denen das eine die Vorbehandlungswirbelschichtkammern und das andere die Hauptbehandlungs- und Nachbehandlungskammern enthält, und eine Zyklonabscheideeinrichtung unterhalb des Windkastens des ersten Wirbelschichtgehäuses, die wirkungsmässig mit der Hauptbehandlungskammer verbunden ist, und durch eine Teilchenüberführungsleitung von der untersten Vorbehandlungskammer zur Hauptbehandlungskammer.
Vorzugsweise sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung der Einlass der Zyklonabscheideeinrichrung an den freien Raum oberhalb der Wirbelschicht der Hauptbehandlungskammer und ihr Überlaufauslass an den Windkasten des ersten Wirbelschichtgehäuses angeschlossen. Ferner besitzen zweckmässig die Vorbehandlungswirbelschichtkammern Verengungsplatten mit gerade durchgehenden Öffnungen für das Aufströmgas.
Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung chemischer Reaktionen verwendet wird,
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wie zum Kalzinieren von Kalkstein oder Phosphatgestein, weist das zweite Wirbelschichtgehäuse eine
Reaktionswirbelschicht und darunter eine Kühlungswirbelschicht auf. Zweckmässig mündet eine Auf- stromgaszuführung in den Windkasten des zweiten Wirbelschichtgehäuses und eine Abführung für diebe- handelten und abgekühlten Feststoffteilchen in den Unterlauf der Zyklonabscheideeinrichtung ein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung offenbar, die einen
Kalzinierbetrieb erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung des hier beschriebenen Wirbelschichtreaktors und Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt eines Teiles der Verengungsplatte der Vorheizzone vom gerade hindurchverlaufen- den oder Siebtyp.
In Fig. 1 besteht der Wirbelschichtreaktor hauptsächlich aus zwei Gehäusen --10 und 12--. Gehäuse - enthält mehrere Vorheizkammern --14, 16 und 18--, die durch eine Verengungsplatte --15, 17 und 19-- jeweils voneinander getrennt sind sowie einen zwischengeschalteten Windkasten --20--. Ge- häuse --12-- umfasst im wesentlichen die Kalzinierkammer --22--, die Kühlkammer --24--und einen Windkasten --26--, die durch Verengungsplatten --23 und 25-- voneinander getrennt sind.
Zu behandelnde Feststoffe werden der oberen Vorheizkammer --14-- durch einen nicht gezeigten geeigneten Aufzug zugeführt, der die Feststoffe von dem nicht gezeigten Beschickungsbehälter aufnimmt. Die Zuführung erfolgt über geeignete Fördereinrichtungen, wie Förderbänder. dieinder Technik wohlbekannt sind. Die Feststoffe der Beschickung treten an der Spitze der Vorheizkammer --14-- durch eine Beschickungseinlassleitung --34-- ein, die mit einem Kontrollventil --36-- ausgestattet ist. Die Feststoffe gelangen nach und nach von der Vorheizkammer --14-- zu den Vorheizkammern --16 und 18-- durch geeignete Überführungsröhren --38 und 40--, die ebenfalls mit geeigneten Ventileinrichtungen --39 und 41-- ausgestattet sind.
Die vorbeheizten Feststoffe in dem Abteil --18-- werden unter der Schwerkraft durch die Feststoffbeschickungs-Einlassleitung --42--, die durch ein geeignetes Ventil --44-- eingestellt wird, in die Kalzinierkammer-22-über die Überführungsleitung --45-- ausgetragen, um für die Kalzinierung reduziert zu werden. Von der Kalzinierkammer --22-- gelangen die behandelten Feststoffe über die Überführungsleitung --45-- in die Kühlkammer-47--, der aus dem Ge- bläse --46-- über die Überführungsleitung --48-- Luft zugeführt wird. Die Leitung --45-- ist gewöhnlich mit einer Ventileinrichtung --49-- ausgestattet.
Die behandelten Feststoffe werden dann zu irgendeiner geeigneten nicht gezeigten Lagerungsfläche geführt, etwa mit Hilfe eines Schneckenförderers--50.
Die Verbrennungs- und Wirbelluft wird in den unteren Windkasten --26-- mit Hilfe des Gebläses --46--
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Wirbelgase treten aus dem Überlauf--50--des heissen Zyklons aus und strömen nach und nach durch den zwischengeschalteten Windkasten --20-- und die Vorheizkammern --18, 16 und 14--, worin die ankommenden zu behandelnden Feststoffe durch die abgehenden Gase vorerhitzt werden. Von der Spitze derVorheizkammer --14--gelangen die Gase und mitgerissenen Festoffe über Leitung--59--zu einem äusseren Staubsystem. Das äussere Staubsystem besteht aus einem kalten Zyklon --60--, worin die gewonnenen Feststoffe zu der Kalzinierkammer --22-- durch die mit dem Unterlauf des Zyklons --60-- verbundene und mit einer geeigneten
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verbundene Leitung --64-- abgegeben.
Der Unterlaufaustrag aus dem Zyklon --60-- kann wechselweise über Leitung --66--, die mit einem nicht gezeigten Ventil ausgestattet ist, zu dem Produkt ausgetragen werden.
Wenn bestimmte Materialien, die feine Teilchen mit krustenbildenden Eigenschaften ergeben, behandelt werden sollen, ist es, wie oben diskutiert, nötig, in den Vorheizabteilen Verengungsplatten zu verwenden, die gerade hindurchgehende bzw. Siebtypöffnungen besitzen, wie in Fig. 2 im einzelnen dar-
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gezeigten Typ mit gerade hindurchgehenden Kanälen-68-. Die Verengungsplatten --15, 17 und 19-bestehen gewöhnlich aus feuerfestem Material und sind üblicherweise, wie gezeigt, mit sich verjüngenden Metalleinsätzen oder Düsen --70-- versehen.
Kanäle dieser Art neigen im allgemeinen nicht dazu, infolge von Verkrustungseigenschaften der im Gas durch sie hindurchströmenden feinen Teilchen zu verstopfen, doch liegt es auf der Hand, dass, wenn der Reaktor stillgelegt wird, die Feststoffe durch die Kanäle unter der Schwerkraft in den zwischengeschalteten Windkasten --20-- durch die relativ grosse Öffnung in den Düsen fallen. In dem normalen Wirbelschichtreaktor müssen diese Feststoffe von Hand ent-
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fernt werden, doch es ist klar, dass in dem hier beschriebenen System beim Stillegen des Reaktors die
Feststoffe in den Windkasten --20-- fallen, doch durch diesen hindurch gelangen und in den Zyklon - fallen, aus dem sie ohne manuelle Reinigungsmassnahmen leicht in dem äusseren System behan- delt werden können.
Beim Betrieb bewegen sich die zu behandelnden Feststoffe und die Wirbelluft gewöhnlich im Ge- genstromprinzip, wobei die fein verteilten Feststoffe in die Vorheizkammer --14-- eintreten und nach und nach durch die Kammern --16 und 18-- gelangen, worin sie auf etwa 5930 C durch die heiss auf- steigenden Abgase aus der Kalzinierkammer --22-- vorerhitzt werden. Die vorerhitzten Feststoffe wer- den danach zu der Kalzinierkammer --22-- überführt, wo sie kalziniert werden. Danach werden die kalzinierten Feststoffe zu der Kühlkammer --24-- gebracht, wo sie in Kontakt mit der relativ kühlen, durch Leitung --48-- eingeführten Wirbelluft gebracht werden.
Die Wirbelluft tritt durch den Wirbel- kasten --52-- in die Kühlkammer --24-- mit genügender Geschwindigkeit ein, um die Feststoffe in der Kühlzone und Kalzinierzone aufzuwirbeln. Die Wirbelluft tritt in den Reaktor mit einer Temperatur ein, die allgemein niedriger als die Temperatur der kalzinierten Feststoffe ist, und durch direkten Wärme- austausch werden die Feststoffe in der Kühlkammer --24-- gekühlt, während die durch diese Zone auf- steigende Wirbelluft vorerhitzt wird. Die vorerhitzte Wirbelluft gelangt durch die Verbrennungsplat- te --23-- und wirbelt die Feststoffe in der Kalzinierkammer --22-- auf.
Die Temperatur der Kalziniet- kammer wird im Bereich von etwa 9820C durch Verbrennung von Brennstoff gehalten, der direkt in der Kalzinierungsschicht, etwa mit Hilfe einer Brennstoffspritze, die allgemein durch die
Bezugsziffer --72-- bezeichnet wird, eingeführt wird. Die heisse Wirbelluft und mitgerissene feine Teilchen treten aus dem freien Raum der Kalzinierkammer --22-- direkt in einenhei- ssen Zyklon-54-- aus, worin die meisten der mitgerissenen feinen Teilchen abgetrennt und durch den Apex bzw. die Unterlaufaustragleitung --56-- ausgetragen werden.
Die Abgase, von denen die feinen Teilchen abgetrennt wurden, gelangen zu dem Oberlaufauslass und streichen nach und nach durch den Windkasten --20--, die Abteile --18, 16 und 14--, wobei die abwärts sichbewegenden
Feststoffteilchen vorerhitzt werden.
Obwohl in der Beschreibung lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, können viele Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke ver- lassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung feinverteilter Feststoffe nach dem Wirbelschichtverfahren mit über- einander angeordneten Vorbehandlungs-, Hauptbehandlungs- und Nachbehandlnngswirbelschichtkam- mern, die von dem Aufströmgas in entgegengesetzter Richtung nacheinander durchströmt werden, und mit Zyklonabscheidern zur Abtrennung von aus den Wirbelschichten mitgerissenem Feingut, g e kenn- zeichnet durch zwei Wirbelschichtgehäuse (10,12), von denen das eine die Vorbehandlungswirbel- schichtkammern (14,16, 18) und das andere die Hauptbehandlungs- und Nachbehandlungskammern (22,
24) enthält, und eine Zyklonabscheideeinrichtung (54) unterhalb des Windkastens (20) des ersten Wir- belschichtgehäuses,
die wirkungsmässig mit der Hauptbehandlungskammer verbunden ist, und durch eine
Teilchenüberführungsleitung (42,45) von der untersten Vorbehandlungskammer zur Hauptbehandlungs - kammer.
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scheideeinrichtung (54) an den freien Raum oberhalb der Wirbelschicht der Hauptbehandlungskammer (22) und ihr Überlaufauslass (58) an den Windkasten (20) des ersten Wirbelschichtgehäuses angeschlossen sind.