Anlage zur Behandlung von blähfähigem Gut in einer vom Gasstrom getragenen Wirbelschicht Für die Behandlung von blähfähigem Gut gibt es eine grosse Anzahl von Vorschlägen für die Durch führung des Verfahrens und für die diesem Zweck dienenden Anlagen. Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren aus, bei dem die Wirbelschicht des blähfähigen Gutes, insbesondere von blähfähigem Ton, nicht über einem Rost mit Durchbrechungen gebildet wird (sogenanntes Wirbelbettverfahren), sondern frei über dem aufsteigenden Gasstrom schwebt.
(Eigentliches Wirbelschichtverfahren). Das rohe, blähfähige normalerweise als Granalien vorlie gende Gut verschiedener Körnung wird in die Wir belschicht eingegeben. Die Auftriebskraft des Gas stromes ist so gewählt, dass das rohe Gut weder auf den Boden der Behandlungskammer fällt, noch durch den Gasstrom nach oben ausgetragen wird. Durch die Hitze des Gasstromes erleidet das Korn eine Verän derung. Zunächst wird das Oberflächenwasser und das gebundene Wasser ausgetrieben, so dass sich das spezifische Gewicht des Kornes etwas verringert. Dann setzt im Korninneren eine Gasentwicklung ein, die das Korn aufbläht. Beim Blähvorgang ist nun auf eine Erscheinung Rücksicht zu nehmen, die wichtig ist.
Beim geblähten Gut, insbesondere beim Blähton, strebt man ein im wesentlichen kugelförmiges Korn mit verhältnismässig glatter geschlossener Oberfläche an. Ein Korn mit diesen Eigenschaften lässt sich nur erreichen, wenn sich auf ihm vor dem Einsetzen einer merklichen Gasentwicklung eine plastische Glashaut gebildet hat, die das Korn umschliesst und den Gasaustritt verhindert. Die Glashaut wird durch die entstehenden Gase ballonartig aufgebläht und bildet dadurch ein kugelförmiges Korn mit glatter Oberflä che.
Durch den Blähvorgang wird das spezifische Ge wicht des Kornes wegen seiner Volumenvergrösse- rung weiter verringert, bis der Auftrieb des Gasstro mes ausreicht, um es oben aus der Behandlungskam mer auszutragen.
Von diesem bekannten Verfahren geht die Erfin dung aus und schafft eine Anlage, die dieses Verfah ren nach verschiedenen Richtungen hin günstiger zu gestalten erlaubt und zwar durch eine besonders zweckmässige Zusammenfassung von einzelnen kon struktiven Massnahmen, so dass mittels dieser An lage ein Blähgut, insbesondere Blähton, besonders hoher Güte erzeugt werden kann.
Die Erfindung be steht darin, dass die Behandlungskammer Doppelko- nusform besitzt, mit einem sich erweiternden unteren Teil und einem sich verengenden oberen Teil, an den die Austragsleitung angeschlossen ist, dass ein zur Beheizung der Kammer dienender Brenner in einem quer zur Achse der Behandlungskammer liegenden Kanal angeordnet ist, der mit dem unteren Ende der Behandlungskammer in Verbindung steht, dass die Austragsleitung der Behandlungskammer in einen Abscheidebehälter mündet,
und dass an den Ab scheidebehälter eine Leitung zur Zuführung von heissen Abgasen zu einem Vorwärmer für das rohe Blähgut angeschlossen ist.
Zu der Bedeutung der einzelnen Merkmale der Erfindung ist folgendes auszuführen: Die Doppelkonusform der Behandlungskammer dient der Anpassung an die Volumenänderungen des Gutes während des Behandlungsvorganges. Wenn Granalien in einer Wirbelschicht über einem Gas strom behandelt werden, so wird zwar, wie schon der Name sagt, eine ständige Wirbelbewegung der Gra- nalien stattfinden;
jedoch wird unvermeidlich eine Schichtbildung eintreten in der Weise, dass die grös- seren Granalien sich in der unteren Zone und die fei- neren Granalien in der oberen Zone der Wirbel schicht ansammeln. Wenn man entsprechend be kannten Vorschlägen eine zylindrische Behandlungs kammer anwendet, so besteht die Gefahr, dass die Gasgeschwindigkeit in der oberen Zone der Wirbel schicht gross genug ist, um die feineren Granalien bereits vor vollendeter Blähung auszutragen.
Um dem vorzubauen, soll die Behandlungskammer ge- mäss der Erfindung im unteren Teil mit einem sich erweiternden unteren Teil ausgeführt werden. Der Gasstrom muss sich also bei seinem Weg durch den unteren Teil der Behandlungskammer über einen grösseren Querschnitt ausbreiten, was seine Ge schwindigkeit und seinen Auftrieb normalerweise verringert. Dadurch werden die Granalien in der oberen Zone der Wirbelschicht nicht mehr so leicht ausgetragen.
Durch Länge und Erweiterungswinkel des unteren Teils der Behandlungskammer kann man die Verweilzeit des Gutes seinen Eigenschaften an passen. Das ist ein neuartiger Gedanke. Infolge Verengung des oberen Teils der Behandlungskammer steigt die Gasgeschwindigkeit wieder an und zwar hoch genug, dass hier die fertiggeblähten spezifisch leichter gewordenen Granalien vom Gasstrom nach oben ausgetragen werden können. Der sich erwei ternde untere Teil ist zweckmässig länger als der sich verengende untere Teil.
Bei bekannten Anlagen werden die Brenner un mittelbar unterhalb der Wirbelschicht vorgesehen und zwar deshalb, weil man glaubte, man müsste das frische Blähgut in eine möglichst heisse Flammen zone bringen. Hiervon geht die Erfindung ab und gibt an, dass der zur Beheizung der Behandlungskammer dienenden Brenner in einem quer zur Achse der Be handlungskammer liegenden Kanal angeordnet ist, der mit dem unteren Teil der Behandlungskammer in Verbindung steht. Das ist sehr wichtig und zwar aus folgendem Grunde. Bei einer Flamme sind zwei Fak toren zu beachten, nämlich ihre Temperatur und die Temperaturverteilung über ihren Querschnitt.
Die hohe Flammentemperatur erscheint zwar zunächst günstig, weil sie eine sehr intensive Gasentwicklung innerhalb des Kornes ergibt, aber sie ist deshalb ge fährlich, weil das Korn zu sehr erweicht werden kann, so dass die Glashaut das Gas nicht mehr zu rückhält. Die Glashaut reisst und lässt die Gase aus treten:. Man erhält zwar auch in diesem Falle ein ge blähtes Korn, aber ein Korn mit zerklüfteter Oberflä che und daher verminderter Brauchbarkeit. Die An ordnung des Brenners in einen querliegenden Kanal bewirkt, dass nur das heisse Gas hinter der Flamme, aber nicht die Flamme selbst mit dem Gut in Berüh rung kommt. Hieraus ergibt sich normalerweise eine Homogenisierung des Gasstromes.
Es ist eine be kannte Tatsache, dass die Temperaturverteilung über den Querschnitt einer Flamme nicht gleichförmig ist, sondern dass Zonen hoher und tiefer Temperaturen regellos verteilt sind. Das bringt aber die Gefahr mit sich, dass einzelne Granalien wesentlich stärker er hitzt werden als andere, so dass unter Umständen Klumpenbildung eintritt. Ein homogenisierter Gas strom ist wesentlich betriebssicherer.
Auch dass die Austragsleitung der Behandlungs kammer in einen Abscheidebehälter mündet, und dass an den Abscheidebehälter eine Leitung zur Zu führung von heissen Abgasen zu einem Vorwärmer für das rohe Blähgut angeschlossen ist, begünstigt die Erzeugung eines geblähten, insbesondere eine ge schlossene Oberfläche aufweisenden Gutes.
Es war bereits gesagt, dass zweckmässigerweise vor der Bildung der Glashaut und der Gasentwick lung das freie und das gebundene Wasser des Kornes ausgetrieben werden, Wenn man gemäss den bekann ten Vorschlägen das frische Blähgut unmittelbar in die Behandlungskammer einführt, so kann die Tem peratur des Kornes so schnell steigen, dass sich die Glashaut nicht mehr in genügendem Masse bildet. Dem wird vorgebeugt, wenn das frische Blähgut durch den aus dem Abscheider kommenden Abgas strom vorgewärmt wird.
Hierdurch wird der Prozess der Austreibung des freien und gebundenen Wassers vor die Behandlungskammer verlegt, so dass wenn das Korn in die Behandlungskammer eintritt, sofort die Glashautbildung einsetzen kann.
Die Anlage gemäss der Erfindung ermöglicht bes ser als bisher ein insbesondere körniges Blähgut hoher Güte zu erzeugen. <I>Ausführungsbeispiel</I> Eine Anlage gemäss der Erfindung und deren zweckmässiger Betrieb sind in der Figur dargestellt. Die Behandlungskammer ist im ganzen mit 7 be zeichnet, die darin befindliche Wirbelschicht des Blähgutes in Granalienform, insbesondere von Bläh ton mit 11. Durch die Linie 35 ist die untere Begren zung der Wirbelschicht angedeutet. Das Blähgut 1 wird aus dem Schütttrichter 2 über ein Schleusenrad 3 in den Kanal 4 eingegeben und gelangt durch Schwerkraft in die Behandlungskammer 7.
Es kann aber auch durch eine Förderschnecke zugeführt wer den; 3 ist ein Brennergebläse, 9 ein Brenner. Das fer tiggeblähte Gut wird durch den Gasstrom am oberen Ende der Behandlungskammer 7 über die Leitung 14 ausgetragen und gelangt in den Abscheidebehälter 15, in dem sich Blähgut und Gas voneinander tren nen.
Die Behandlungskammer 7 ist in ihrem unteren längeren Teil 12 mit einer konischen Erweiterung, im oberen kürzeren Teil 12' mit einer konischen Ver jüngung ausgeführt. Im unteren Teil 12 passt sich die Erweiterung den mit dem Blähvorgang steigenden Volumina der Granalien an, während durch die obere Verjüngung die Gasgeschwindigkeit soweit erhöht wird, dass der Gasauftrieb die fertiggeblähten Grana- lien austragen kann.
Zwischen die Teile 12 und 12' ist im Ausführungsbeispiel noch eine zylindrische Zone 13 zwischengeschaltet, um die Verweilzeit der leichter gewordenen Granalien zu vergrössern. Die untere Begrenzung der Wirbelschicht 11 ist durch die Linie 35 angedeutet. Der Brenner 9 ist so angeordnet, dass die Brennerflamme nicht bis zur Linie 35 reicht; der Brenner befindet sich in einem quer zur Achse der Behandlungskammer 7 verlau fenden Kanal 33. Die Flamme 34 des Brenners 9 endet also bereits vor der Linie 35, so dass nur heis- ses Brenngas, aber nicht die Flamme selbst zur Wir belschicht 11 gelangt.
An den Abscheidebehälter 15 ist eine Leitung 21 angeschlossen, die in die Zuführungsleitung 4 des Blähgutes mündet. Die den Kanal 4 durchlaufenden Granalien strömen also im Gegenstrom zu dem durch die Leitung 21 zugeführten noch heissen Abgas und werden hierdurch vorerhitzt. Das abgekühlte Abgas wird mit Hilfe eines Lüfters 32 nach aussen abge führt.
Aus dem Abscheidebehälter 15 wird das fertigge blähte Gut 20 über ein Schleusenrad 16 zunächst in eine Kühlkammer 17 eingebracht etwa bis zur Höhe der Linie 30. In die Kühlkammer 17 wird von unten über die Leitung 24 und den Lüfter 23 kalte Luft zu geführt, welche die Säule des heissen Blähgutes durchströmt und dieses hierbei abkühlt. Die vorer- hitzte Luft wird über die Leitung 25 dem Kanal 33 zugeleitet, das gekühlte Blähgut 20 wird aus der Kühlkammer 17 über das Schleusenrad 18' und die Leitung 19 ausgetragen.
Schliesslich ist eine teilweise Gasrückführung möglich. über die Leitung 21 wird nicht die gesamte im Abscheidebehälter 15 freigewordene Abgasmenge zur Vorerhitzung des frischen Gutes abgeleitet, son dern es wird ein Teil durch die Platte 31 abgezweigt und über die Leitung 22 zur Einmündungsstelle 26 der Leitung 25 geführt, so dass dem Kanal 33 ein Gemisch aus Abgas und Frischluft zugeführt wird.
Um den Kanal 33 nachsehen und reinigen zu können, ist er mit einer Öffnung 37 und einem Ver- schlussdeckel 36 versehen. Weiter sind an der Be handlungskammer 7 Schauöffnungen 28 und Stoker- öffnungen 27 vorgesehen, für den Fall, dass durch eine Betriebsstörung eine Klumpenbildung eintreten sollte.
Plant for the treatment of expandable material in a fluidized bed carried by the gas stream. For the treatment of expandable material there are a large number of proposals for the implementation of the process and for the systems used for this purpose. The invention is based on a known method in which the fluidized bed of the expandable material, in particular of expandable clay, is not formed over a grate with openings (so-called fluidized bed method), but floats freely over the rising gas stream.
(Actual fluidized bed process). The raw, expandable material of various grain sizes, normally present as granules, is entered into the bed. The buoyancy of the gas flow is chosen so that the raw material neither falls to the bottom of the treatment chamber, nor is it carried upwards by the gas flow. The grain undergoes a change due to the heat of the gas flow. First of all, the surface water and the bound water are expelled, so that the specific weight of the grain is slightly reduced. Then a gas development starts inside the grain, which inflates the grain. During the bloating process, one phenomenon must now be taken into account, which is important.
In the case of expanded material, in particular in the case of expanded clay, an essentially spherical grain with a relatively smooth, closed surface is sought. A grain with these properties can only be achieved if a plastic glass skin has formed on it before the onset of a noticeable evolution of gas, which surrounds the grain and prevents the gas from escaping. The glass skin is inflated like a balloon by the gases produced, thereby forming a spherical grain with a smooth surface.
As a result of the expansion process, the specific weight of the grain is further reduced due to its volume increase until the lift of the gas flow is sufficient to carry it out of the treatment chamber at the top.
The inven tion is based on this known method and creates a system that allows this procedural ren in different directions to be designed more favorably through a particularly expedient combination of individual constructive measures, so that by means of this system, an expanded material, in particular expanded clay , particularly high quality can be generated.
The invention consists in the fact that the treatment chamber has a double cone shape, with a widening lower part and a narrowing upper part to which the discharge line is connected, that a burner serving to heat the chamber is located transversely to the axis of the treatment chamber Channel is arranged, which is connected to the lower end of the treatment chamber, that the discharge line of the treatment chamber opens into a separation container,
and that a line for supplying hot exhaust gases to a preheater for the raw expanded material is connected to the separating container.
With regard to the significance of the individual features of the invention, the following should be stated: The double conical shape of the treatment chamber is used to adapt to the changes in volume of the goods during the treatment process. If granules are treated in a fluidized bed over a gas stream, then, as the name suggests, a constant vortex movement of the granules will take place;
however, stratification will inevitably occur in such a way that the larger granules collect in the lower zone and the finer granules in the upper zone of the fluidised bed. If one uses a cylindrical treatment chamber according to known proposals, there is a risk that the gas velocity in the upper zone of the fluidized bed is large enough to carry out the finer granules before the flatulence is complete.
In order to prevent this, the treatment chamber according to the invention is to be designed in the lower part with a widening lower part. The gas flow must therefore spread over a larger cross section on its way through the lower part of the treatment chamber, which normally reduces its speed and its buoyancy. As a result, the granules in the upper zone of the fluidized bed are no longer so easily discharged.
The length and extension angle of the lower part of the treatment chamber can be used to adapt the residence time of the goods to their properties. That is a new thought. As a result of the narrowing of the upper part of the treatment chamber, the gas velocity rises again and indeed high enough that the completely expanded, specifically lighter granules can be carried upwards by the gas stream. The widening lower part is expediently longer than the narrowing lower part.
In known systems, the burners are provided directly below the fluidized bed because it was believed that the fresh expanded material would have to be brought into a flame zone that was as hot as possible. The invention is based on this and specifies that the burner used to heat the treatment chamber is arranged in a channel lying transversely to the axis of the treatment chamber and which is connected to the lower part of the treatment chamber. This is very important for the following reason. There are two factors to consider with a flame, namely its temperature and the temperature distribution over its cross-section.
The high flame temperature initially appears favorable because it results in a very intense gas development within the grain, but it is dangerous because the grain can be softened too much so that the glass skin no longer holds back the gas. The glass skin tears and lets the gases escape: In this case, too, one obtains an expanded grain, but a grain with a rugged surface and therefore reduced usability. The arrangement of the burner in a transverse channel means that only the hot gas behind the flame, but not the flame itself, comes into contact with the material. This normally results in a homogenization of the gas flow.
It is a known fact that the temperature distribution over the cross section of a flame is not uniform, but that zones of high and low temperatures are randomly distributed. However, this brings with it the risk that individual granules are heated to a much greater extent than others, so that lumps may form. A homogenized gas flow is much more reliable.
The fact that the discharge line of the treatment chamber opens into a separation container, and that a line for supplying hot exhaust gases to a preheater for the raw expanded material is connected to the separation container, favors the production of an expanded material, in particular a closed surface.
It has already been said that it is advisable to expel the free and bound water of the grain before the formation of the glass skin and the development of gas.If you introduce the fresh expanded material directly into the treatment chamber according to the known proposals, the temperature of the grain can rise so quickly that the glass skin no longer forms to a sufficient extent. This is prevented if the fresh puff is preheated by the exhaust gas flow coming from the separator.
As a result, the process of expelling the free and bound water is relocated in front of the treatment chamber, so that when the grain enters the treatment chamber, the formation of glass skin can begin immediately.
The system according to the invention enables a particularly granular, high-quality expanded material to be produced better than before. <I> Exemplary embodiment </I> A system according to the invention and its appropriate operation are shown in the figure. The treatment chamber is designated as a whole with 7, the fluidized bed of the expandable material located therein in the form of granules, in particular of expanded clay with 11. The line 35 indicates the lower limit of the fluidized bed. The expandable material 1 is fed from the hopper 2 via a sluice wheel 3 into the channel 4 and reaches the treatment chamber 7 by gravity.
But it can also be supplied by a screw conveyor to who; 3 is a burner fan, 9 is a burner. The fer-tiggeblstehgut is discharged by the gas stream at the upper end of the treatment chamber 7 via the line 14 and enters the separating container 15, in which the expanded material and gas are separated from each other.
The treatment chamber 7 is designed in its lower longer part 12 with a conical extension, in the upper shorter part 12 'with a conical Ver taper. In the lower part 12, the widening adapts to the increasing volumes of the granules with the expansion process, while the upper taper increases the gas velocity to such an extent that the gas buoyancy can discharge the fully expanded granules.
In the exemplary embodiment, a cylindrical zone 13 is also interposed between the parts 12 and 12 'in order to increase the residence time of the granules that have become lighter. The lower limit of the fluidized bed 11 is indicated by the line 35. The burner 9 is arranged so that the burner flame does not reach the line 35; the burner is located in a channel 33 running transversely to the axis of the treatment chamber 7. The flame 34 of the burner 9 ends before the line 35, so that only the hot fuel gas, but not the flame itself, reaches the fluidized bed 11.
A line 21 is connected to the separating container 15 and opens into the supply line 4 of the expanded material. The granules passing through the channel 4 therefore flow in countercurrent to the still hot exhaust gas supplied through the line 21 and are thereby preheated. The cooled exhaust gas is discharged with the help of a fan 32 to the outside.
From the separating container 15, the ready-inflated material 20 is first introduced into a cooling chamber 17 via a lock wheel 16 approximately up to the level of the line 30. In the cooling chamber 17, cold air is fed from below via the line 24 and the fan 23, which the Column of the hot expanded material flows through and this cools down. The preheated air is fed to the channel 33 via the line 25, the cooled expandable material 20 is discharged from the cooling chamber 17 via the lock wheel 18 ′ and the line 19.
Finally, partial gas recirculation is possible. Not all of the exhaust gas released in the separating tank 15 for preheating the fresh material is diverted via the line 21, but part of it is branched off through the plate 31 and passed via the line 22 to the junction 26 of the line 25, so that the channel 33 is a Mixture of exhaust gas and fresh air is supplied.
In order to be able to look up and clean the channel 33, it is provided with an opening 37 and a closure cover 36. In addition, inspection openings 28 and stoker openings 27 are provided on the treatment chamber 7 in the event that lumps should form due to an operational malfunction.