Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung fester Teilchen in einem gasförmigen Medium. Es ist, bereits bekannt, zum Zwecke der Trocknung fester Teilchen, diese in einem Gas in Schwebe zu halten, das durch eine Rohr leitung hindurchgelassen wird. Jedoch sehen die meisten diesbezüglichen Verfahren nur einen einmaligen Durchgang durch die Rohr leitung vor. Da die Geschwindigkeiten, welche nötig sind, um feste Teilchen im Schwebe zustand zu halten, verhältnismässig hoch sind lind da die Ränne der benützten Rohrleitung begrenzt. ist, ergibt sich eine verhältnismässig kurze Dauer des Kontaktes zwischen Gas und festen Teilehen bei einem einmaligen Durch gang.
Deshalb können die Behandlungsbedin gungen nicht. frei gewählt werden, so dass z. B. Schwebetrockner bekannter Ausführung bei relativ hohen Temperaturen arbeiten müs sen, um bei der gegebenen kurzen Kontakt dauer einen erheblichen Betrag von Feuchtig keit aus den Teilchen entfernen zu können.
'Uni diesen Nachteil. zu mildern, sind be reits eine wiederholte Behandlung und eine teilweise Rückführung vorgeschlagen worden. Jedoch wurde das Führen im Kreislauf sowohl der festen Teilchen als auch des Gases nur in Kombination mit Mahlwerken, zum Zwecke des Alxseheidens und Sammelns feiner Pulver, benützt..
Das Verfahren nach der Erfindung zur Behandlung fester Teilchen in einem gasför migen Medium ist nun dadurch gekennzeich net, dass die festen Teilchen in einem einen Kreislauf beschreibenden gasförmigen Medium in Schwebe gehalten werden, bei@kontinuier- licher Zufuhr von Frischgas und kontinuier licher Entnahme von feste Teilchen führendem Abgas.
Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Ringleitung mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für das gasförmige Medium, ferner durch Mittel zur Erzeugung einer Kreislaufströmung des gasförmigen Mediums durch diese Leitung, Mittel zur Zufuhr regel barer Mengen von festen Teilchen und Mittel zur Abseheidung der behandelten Teilchen aus delii ans der Ringleitung abgezogenen<B>Ab-</B> gas.
Bei geeigneter Ausbildung und Hand- habung einer solchen V orriehtung lässt sich die Dauer der Kontaktbehandlung der Teil chen im gasförmigen Medium in befriedigen der Weise steuern.
Das Verfahren na.eh der Erfindung ist nachstehend beispielsweise an Hand der bei gefügten Zeichnung, die einige Ausführungs beispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellt, näher erläutert.
Die FiJ.1 bis 5 zeigen je eine Ausfüh rungsform der Vorrichtung schematisch.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wer den die zu behandelnden festen Partikel bei 1 in die Ringleitung 2 eingeführt, so dass sie durch das Gas oder den Dampf, welcher in dieser Leitung zirkuliert, mitgenommen wer den.
Frisches Gas wird kontinuierlich in die Ringleitung bei 3 eingeführt. Feste Teilchen enthaltendes Abgas wird kontinuierlich bei 4 abgezogen und gelangt in den Separator 5.
In der Ringleitung 2 wird unter Zuhilfe nahme des Injektorprinzipes ein Gasumlauf mit einer zur betreffenden Behandlung erfor derlichen Geschwindigkeit aufrechterhalten. Das frische Gas wird bei 3 in einem starken Strahl von so hoher Geschwindigkeit zu geführt, dass ein grosser Teil des Gases und der festen Teilchen von der Stelle 4 nach der Stelle 3 gerissen wird und sich mit dein ein geführten Strahl mischt.
Die Entnahmestelle 4 ist als Sichtei aus gebildet, mit. dem Ziele, jeweils nur eine kleine Menge der behandelten Teilchen mit. dem Ab gas aus der Ringleitung zu entfernen und in den Separator 5 gelangen zu lassen, wogegen der grössere Teil der festen Teilchen von der Stelle 4 wieder zur Stelle 3 und damit wieder in den Kreislauf gelangt. Wie aus der Zeich nung ersichtlich, zweigt die Abzapfleitung 12 auf der Innenseite eines Krümmers der Ring leitung 2 ab.
Vermöge der Zentrifugalkraft werden die festen Teilchen vornehmlich längs der äussern Wand des Krümmers strömen, so dass lediglich eine verhältnismässig begrenzte Menge der feinsten und leichtesten festen Teil chen in den Separator 5 mitgenommen wer den, wogegen die Hauptmenge der festen Teilchen im Kreislauf verbleibt.
Auf diese Weise hat der Sichtei zugleich eine quantitative und eine qualitative Wir kung. Eine quantitative Wirkung entsteht da durch, dass im Durchschnitt jedes Teilchen eine Anzahl von Zirkulationen in der Ring leitung ausführen wird, bevor es bei der Stelle 4 aus dem Kreislauf herausgelangt.
Die Konzentration fester Teilchen pro Vo lumeneinheit des gasförmigen Mediums ist daher in der Kreislaufströmung in der Ring- leittmg 2 höher als die Konzentration fester Teilchen in dem durch die Abzapfleitung 12 aus dem Kreislauf ausscheidenden Medium. Der Sichtei hat eine qualitative Ausschei dungswirkung insoweit, als leichte und feine Teilchen in. das abgezogene Gas gelangen, wo gegen grobe und schwere Teilchen im Kreis lauf verbleiben.
In den meisten Fällen kann erwartet. werden - wenn auch mit gewissen Ausnahmen - dass das in den Separator 5 ge langende Fertigprodukt leichter und feiner ausfällt als dienigen Teilchen, welche noch nicht eine genügend lange Behandlung er fahren haben und sich daher noch im Kreis lauf befinden. Die Zuführung von frischem Material erfolgt aus einem Fülltrichter 6 durch eine Dosiervorrichtung oder Schleuse 7 in kontrollierbarer Menge kontinuierlich oder diskontinuierlich.
Durch die Regelung der Zufuhrmenge kann auch die Zeitdauer, wäh rend welcher die festen Teilchen im Kreislauf verbleiben, innerhalb weiter Grenzen geregelt werden, weil die Abscheidungswirkung des Sichteis in hohem -Masse von der -Menge der zirkulierenden Teilchen abhängt.
Bei der Vorrichtung nach Fig.2 erfolgt. die Materialaufgabe in die Frischgasleitung, so da.ss Gas und feste Teilchen. zusammen in die Ringleitung 2 gelangen, wogegen alle an dern Figuren Ausführungsformen mit Mate rialaufgabe in die Ringleitung selbst dar stellen.
Der Gasstrahl, welcher bei 3 in die Ring leitung 2 eintritt, wird durch einen Ventilator 8 erzeugt. Alle gezeichneten Ausführungs formen besitzen einen Erhitzer<B>1.0</B> als Frisch gasquelle. In Wirklichkeit hängen die Tem peraturbedingungen im Kreislauf natürlich von der Art der erforderlichen Behandlung in jedem besonderen Falle ab. Im Falle des Trocknens oder Ka'lzinierens ist: das Frischgas warm oder heiss; für gewisse andere Zwecke muss das Frischgas kalt sein.
Das Abgas wird nach Durchlaufen des Abscheiders 5 durch die Leitung 13 abgebla sen, wogegen die abgeschiedenen festen Teil ehen durch die Leitung 14 und die Schleuse 15 ausgeschieden werden. Statt als Zyklon wie gezeichnet - könnte der Separator z. B. als Absetzkammer, als Sackfilter, als elektro- statischer Ausseheider oder dergleichen aus gebildet, sein.
Gemäss Fig.2 ist die Ringleitung 2 mit dem Injektor 3 und dein Siehter 4 ähnlich wie nach Fig.1 ausgebildet. Die festen Teilchen werden von dem Trichter 6 über die Schleuse 7 in die Leitung 9 eingeführt und gelangen zusammen mit dem Frischgas in die Ring leitung. Der Ventilator 8 saugt, erwärmtes Gas durch die Ringleitung. Dementsprechend ist bei der Anordnung nach Fig.2 die Ringlei tung 2 unter leichtem Vakuum gehalten, wo gegen sie bei der Anordnung nach Fig. 1 unter einem leichten Überdruck steht.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist gemäss Fig. 2 eine doppelte Kreislaufströmung vorhanden. Dies ist vorteilhaft, wenn die Behandlung in der Ringleitung 2 unter engbegrenzten Bedin gungen, z. B. Temperaturvorschriften, durch geführt werden muss. Nach Fig. 2 strömt ein Teil des der Ringleitung 2 durch die Leitung 12, den Ventilator 8 und die Leitung 16 ent nommenen Gases durch die Leitung 18 und wird mit Frischgas, welches aus dem Ofen 10 durch die Leitung 17 kommt, gemischt. Ein Ventil 19 ist in der Leitung 18 vorgesehen, um die Menge des in dieser Weise zurückströmen den Abgases zu regeln.
Bei der Vorrichtung nach Fig.3 mündet die wiederum auf der Innenseite einer Um biegung der Ringleitung 2 vorgesehene Aus lassstelle 21 in eine Trommel 20, so dass das durch die Öffnung 21 in die Trommel 20 strömende Gas in letzterer in der gleichen Drehrichtung rotiert, wie im gebogenen Teil der Ringleitung, den es eben verlassen hat. Ungefähr axial und ungefähr vom Zentrum der Trommel geht eine Leitung 22 aus, die zum Separator 5 führt. Die meisten der festen Teilehen verbleiben jeweils infolge der Zen trifugalkraft in der Ringleitung 2 und ledig lich ein kleiner Teil gelangt mit dem Abgas durch die Öffnung 21. in die Trommel. 20.
Hier wird nun eine weitere Sortierwirkung erreicht. Innerhalb der Trommel wird wieder der grösste Teil der festen Teilchen sich in der Nähe der Peripherie ansammeln, und zwar wiederum vermöge der Zentrifugalkraft. Die- ser Teil kehrt durch die Öffnung 21 in die Ringleitung 2 zurück.
Der Regelung der Sichtung dient eine Leit- schaufel 23 mit Gelenk 24 bei der Öffnung 21. Eine ähnliche Leitschaufel. 25 ist zur Beein flussung des Injektoreffektes an der Stelle 26 angelenkt.
In jeder andern I4insieht stimmt die Fig. 3 mit der Fi-. 1. überein. und die gleichen Be zugszeichen bezeichnen in beiden Figuren die gleichen Teile.
In den Fig. 4 und 5 sind t'lusführungsfor- znen der Vorrichtung dargestellt, welche be sondere Mittel für die Zerkleinerung der in der Ringleitung in Schwebe gehaltenen festen Partikel aufweisen. In beiden Figuren ist, schematisch eine Schlagstiftmühle 44 dar gestellt. Statt .dessen kann auch eine Mühle anderer Bauart verwendet werden.
Eine Reduktion der Korngrösse von im Schwebezustand behandeltem Material erfolgt oft ohne einen besonderen Zerkleinerer, ein fach durch Reibung. Je nach der Struktur der festen Teilchen, der Transportgeschwindigkeit in der Ringleitung, der Anzahl der Umlen- kungsstellen und der Rauheit der Leitungs wände, variiert dieser Abschleifeffekt. in wei ten Grenzen. Zur Vergrösserung dieses Effek tes können die Wände mit Vorsprüngen oder Ablenkplatten versehen sein.
Diese Kornzerkleinerung kann erwünscht oder unerwünscht sein. Wenn z. B. Saat getreide gekühlt werden soll, ist ein Abschlei fen äusserst unerwünscht. In disem Falle hat die Behandlung so zu erfolgen, dass die ein zelnen Körner nicht gebrochen oder beschädigt werden. Wenn aber z. B. die Vorrichtung be nützt. wird zum Kalzinieren von Salz, wird ein Abschleifen die -Überführung der Kristalle in dehydriertes Pulver begünstigen und beschleu nigen.
Die Fig. 4 stimmt im wesentlichen mit der Fig.1 überein. An einer Stelle der Ringleitung 2 ist jedoch ein Zerkleinerer 44 angeordnet, und zwar in einer solchen Weise, dass sämt liches zirkulierendes Gas mit den in Schwebe gehaltenen festen Teilchen durch ihn hin durchgehen muss. Fig. 5 stimmt im grossen und ganzen mit Fig.4 überein mit der Ausnahme, dass der Zerkleinerer im äussern Teil eines Krümmers von grossem Querschnitt der Ringleitung 2 an geordnet ist.
Infolgedessen gehen nur ein Teil des zirkulierenden Gases und ein aussortierter Teil der in Schwebe gehaltenen festen Teilchen durch den Zerkleinerer hindurch. Insbeson dere handelt es sieh hierbei um die grösseren und schwereren Teilchen, welche vermöge der Zentrifugalkraft sich an der Aussenseite des Krümmers befinden. Die Anordnung nach Fig. 5 ist mit. einer Entlastung des Zerkleine- rers 44 verbunden, weil der grösste Teil des Gases, wie auch die leichten festen Teilchen am Zerkleinerer vorbeigehen.
Zur weiteren Klarstellung der Erfindung kann folgendes praktische Ausführungsbei- spiel dienen Es sei beispielsweise unterstellt, dass mit der Vorrichtung nach Pig.1 1250 kg Gras pro Stunde getrocknet und dabei von einem Feuchtigkeitsgehalt von 82 % in einen solchen von 7.0 % übergeführt
werden sollen. Das Gras mit 82 % Feuchtigkeitsgehalt wird kontinuier- lieli durch den Trichter 6 in die Ringleitung .\3 eingeführt. Die Vorrichtung wird so betrie ben,
dass stündlich 250 kg von getrocknetem Gras mit 10 % restlicher Feuchtigkeit kon- tinuierlich aus dem Separator 5 abgezogen werden. Die nötige Verdampfung beträgt 1.000 kg Wasser pro Stande, was einer Netto- v-ärnieieistLin- von ungefähr 600 000 kcal; Std. entspricht.
Einschliesslich des Auf heizens des Materials und dem Verlust an Wärme resultiert ein Verbrauch von ungefähr 800 000 kcal Std. Eine - geeignete Betriebs- temperatur beim Eintritt. in die Ringleitung ist 300' C, gemessen im Injektor an der Stelle 3, und 100" C bei der Austrittsstelle 4. Der vorstehende Wärmedurchgang ergibt bei den genannten Temperaturgrenzen eine Menge von etwa 1 6 000 kg Std. von in. der Ringleitung 2 zirkulierendem Gas.
Die Ventilatorleistung und die Ausbildung des Injektors 3 und des Sichteis 4 seien eine solche, dass die Hälfte dieser in der Lei tung \? zirkulierenden Gasmenge, das sind also 8000 kg/Std., kontinuierlich durch die Leitung 13 abgezogen wird, während die andern 8000 kg Gas/Std. den Hauptteil von unvoll ständig getrocknetem Gras von der Stelle 4 zum Injektor (Stelle 3) weiterleiten.
Hier wird eine Menge von 8000k-'Std. von fri schem Gas eingeleitet, das dazu dient, das ab gezogene Gas zu ersetzen und die Kreislauf zirkulation aufrechtzuerhalten. Uni die Tem peratur der Mischung an der Stelle 3 auf 300 C zii heben, wobei das Cias von der Stelle 4 mit 100 C kommt, muss die Temperatur des Frischgases, das durch die Leitung 9 zu geführt wird, etwa, 500 C betragen.
Die Ringleitung '2 muss natürlich den Durchgang von 16 000 kg Gas pro Stunde ge statten und so lang sein, dass in ihr der vor gesehene Temperaturabfall des Gases von 300' C auf 100 C erreicht wird. Die Länge der Leituuig und die Geschwindigkeit des Gases können so vorgesehen sein, da.ss der Durch gang eines Grashalmes vom Injektor bis zum Sichtei -?: im Durchschnitt zwei Sekuuiden be nötigt.
Auf der andern Seite kann unterstellt erden, dass die Trocknung-szeit, welche be nötigt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des Grases von 8\? auf 10 % zu reduzieren, bei der intensiven Kontaktbehandlung mit dem Gas unter den oben.
erwähnten Gesehwindig- keits- und Temperaturverhältnissen ungefähr in der Grössenordnung von 1 Minute liegt..
Das bedeutet, da ss im Durchschnitt jeder Urashadm 30mal die Ringleitung ? zu durch fliessen hat, bevor er getrocknet ist. Da die abgeführte Menge, bezogen auf vollständig ge trocknetes Gras, 225 beträgt, müssen in der Ringleitung \? 6750 ko, Trockensubstanz pro Stunde zirkulieren. Aus diesem starken Strom in der Ringleitinig,
zirkulierenden Gra- ses werden \'50 kg Cm ras: Std. mit. 10 % Feuch- tigkeitsgehalt mit dem Abgas in den Separator 5 geführt.
Während der effektiven Troek- nungszeit von einer Minute treten demnach etwa 4 kg getrocknetes Material aus der Ring leitung aus.