Vorrichtung zum Behandeln von feinkörnigen, festen Stoffen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Trocknen, Erhitzen und/ oder Kalzinieren, und anschliessendem Abscheiden von feinkörnigen, festen Stoffen mittels eines Gasstromes.
Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, die zum Erhitzen von Zementrohmehl mit Hilfe der Abgase eines Zementdrehofens dienen. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art besteht aus einer Kammer mit zylindrischer Umfangswandung, tangential mündender Gaszuführungsleitung und axialem Gasabzug. Die Kammer besitzt ebene Seitenwände und ist so angeordnet, dass ihre Seitenwände senkrecht stehen. Die Gasaustrittsöffnungen sind in beiden Seitenwänden zentral angeordnet. Es bildet sich in der Kammer infolge der tangentialen Gaszuleitung und der axialen Abführung eine rotierende Wirbelströmung der Gase aus. Die zu erhitzenden feinkörnigen, festen Stoffe werden zentral im Innern der Kammer aufgegeben und sollen durch die infolge der Wirbelströmung der Gase auftretenden Zentrifugalkräfte nach aussen abgeschleudert werden, wobei sie quer durch die Gasströmung wandern und dabei erhitzt werden sollen.
Die Feststoffe werden schliesslich an der zylindrischen Kammerwandung abgeschieden und treten durch eine an der tiefsten Stelle der Umfangswandung vorgesehene Öffnung aus. Infolge der zentralen Einführung der festen Stoffe in der Nähe der Austrittsöffnungen, d. h. an einer Stelle, an der sehr hohe Gasgeschwindigkeiten auftreten, werden beträchtliche Anteile des zugeführten Gutes mit den Gasen mitgerissen, und zwar vor allem die sehr feinkörnigen Anteile, da die auf diese feinkörnigen Teilchen wirkenden Zentrifugalkräfte gering, die Schleppkräfte der Gase dagegen hoch sind. Diese feinen Bestandteile müssen also im Kreislauf wieder in die Kammer zurückgeführt werden, so dass sich eine erhebliche Kreislaufbelastung mit den damit verbundenen bekannten Nachteilen ergibt.
Es ist ferner eine Erhitzungsvorrichtung für Zementrohmehl bekannt, bei der die Kammer als Zyklon ausgebildet ist. Die Gutszuführung mündet in der Gaszuführungsleitung des Zyklons, und zwar in der Nähe der Innenwandung, d. h. der der Kammer zugewandten Wandung. Hierdurch soll erreicht werden, dass die feinkörnigen, festen Bestandteile die Gasströmung quer durchwandern, bevor sie an der Innenwandung des Zyklons abgeschieden werden, so dass sich besonders günstige Bedingungen für den Wärmeübergang vom Gas auf die Feststoffe ergeben. Der gewünschte Effekt wird jedoch nur zum Teil erreicht, da an der Mündungsstelle der Gutszuführung in die Gaszuführungsleitung durch Prallbleche eine feine Verteilung des Gutes im Gasstrom erfolgen muss, so dass das Gut praktisch gleichmässig im Gasstrom verteilt in den Zyklon eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der besonders gute Voraussetzungen für den Wärmeübergang zwischen Gas und feinkörnigen, festen Stoffen bestehen, ohne dass die oben geschilderten Nachteile auftreten.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist die erfindungsge mässe Vorrichtung, welche eine Kammer mit zumindest teilweise etwa zylindrischer Umfangswandung, tangentialem Gaseintritt und axialem, im Bereich des Gaseintritts im Innern der Kammer von einer Wandung teilweise umfasstem Gasaustritt aufweist, wobei die Gutszuführung im Bereich der der Kammer zugewandten Wandung der Gas zuleitung in dieselbe mündet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Gaszuführungsleitung durch eine Trennwand in Längsrichtung derart geteilt ist, dass ein Teilstrom des Gases entlang der der Kammer zugewandten Leitungswandung (Innenwandung) strömt, und dass die Gutszuführungsvorrichtung in diesen Teilstrom mündet.
Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung trägt der entlang der Innenwandung strömende Teilstrom der Gase die zu behandelnden Feststoffe in die Kammer.
Dort werden die Feststoffe durch die auftretende Zentrifugalkraft nach aussen geschleudert. Die durch die auftretenden Zentrifugalkräfte nach aussen geschleuderten Feststoffe wandern zunächst quer durch die Gasströmung. Es ergibt sich auf diese Weise eine verhält nismässig lange Schwebezeit der Feststoffe in den Gasen, so dass sehr günstige Bedingungen für den Wärmeaustausch zwischen Feststoffen und Gasen vorliegen. Die zur Wandung ausgeschleuderten Feststoffe können schliesslich in an sich bekannter Weise ausgetragen werden.
Die Gasaustrittsöffnungen können in an sich bekannter Weise in einer oder in beiden seitlichen Kammerwänden angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann vorteilhaft von der Innenseite der Gaseintrittsöffnung ausgehend ein im wesentlichen teilzylindrisches Leitblech in den Kammerinnenraum gezogen sein, welches die Gasaustrittsöffnung teilweise umfasst. Die Gase sind also gezwungen, zunächst den gekrümmten Raum zwischen dem Leitblech und der äusseren Kammerwandung zu durchströmen, bevor sie zur Austrittsöffnung gelangen können. Auf diesem Wege werden auch besonders feinkörnige, feste Stoffe abgeschieden, so dass die Staubbelastung der abziehenden Gase verhältnismässig gering ist.
Der Krümmungsmittelpunkt des Leitbleches kann vorteilhaft vom Krümmungsmittelpunkt der Kammerwandung in Richtung auf den Gaseintritt verschoben angeordnet sein, so dass sich der Strömungskanal des Gases im Inneren der Kammer in Richtung der Gasströmung erweitert. Hierdurch wird der Weg der abzuscheidenden Teilchen im Gasstrom verlängert und somit der Wärmeaustausch verbessert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung und
Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung umfasst eine Kammer 1 mit senkrecht angeordneten, ebenen Seitenwänden 2 und 3. Die Umfangswandung 4 der Kammer ist im oberen Bereich teilzylindrisch ausgebildet. Tangential mündet in die Kammer eine Gaszuführungsleitung 5, die durch eine Wand 6 in Längsrichtung derart unterteilt ist, dass ein Teilstrom der Gase entlang der der Kammer zugewandten Innenwandung 7 der Leitung 5 strömt. In diesen Teilstrom mündet die Zuführung 8 für das zu behandelnde feinkörnige Gut.
In den Seitenwänden 2 und 3 der Kammer 1 sind Austrittsöffnungen 9 bzw. 10 für die Gase vorgesehen.
Diese Austrittsöffnungen sind im Bereich des Gaseintritts abgedeckt durch ein im wesentlichen teilzylindrisches Leitblech 11, das, von der Innenseite der Gaszuführungsleitung 5 ausgehend, sich zwischen den beiden Seitenwänden 2 und 3 erstreckt und die Austritts öffnungen 9 und 10 teilweise umschliesst, so dass lediglich am Ende des Leitbleches 11 eine dem unteren Bereich der Kammer 1 zugewandte Öffnung 12 freibleibt, durch die die Gase den eigentlichen Abzugsöffnungen 9 und 10 zuströmen können. Der Krümmungsmittelpunkt M1 des Leitbleches 11 ist gegenüber dem Krümmungsmittelpunkt M2 der oberen Kammerwandung 4 in Richtung auf den Gaseintritt verschoben angeordnet, so dass sich der zwischen dem Leitblech 11 und der Kammerwandung 4 befindliche Strömungskanal 13 in Richtung der Gasströmung erweitert.
Der untere Bereich 14 der Kammer ist trichterförmig ausgebildet und weist an seiner tiefsten Stelle eine Austrittsöffnung 15 für die abgeschiedenen feinkörnigen, festen Stoffe auf. Die Austrittsöffnung ist gegen den Durchtritt von Gasen abgedichtet mit Hilfe einer Pendelklappe 16, die durch ein Gewicht 17 belastet ist, derart, dass sie zwar den auf ihr lagernden Staub nach unten austreten lässt, infolge der sich bildenden Staubansammlung aber den Eintritt von Gasen in das Innere der Kammer verhindert. An die Austrittsöffnung schliesst sich ein Gutsaustragsrohr 18 an.
Im Betrieb wird der Kammer 1 Gas durch die Leitung 5 zugeführt. Es kann sich hierbei zum Beispiel um die Abgase eines Zementdrehofens handeln. Den zwischen der Längswand 6 und der Innenwandung 7 der Gaszuführungsleitung 5 strömenden Gasen wird das zu behandelnde Gut, zum Beispiel Zementrohmehl, durch die Leitung 8 aufgegeben. Das Gut tritt also zusammen mit der entsprechenden Gasmenge an der Innenseite der Leitung 5 in die Kammer ein. Infolge der zylindrischen Krümmung der Kammeraussenwandung 4 werden die Gase umgelenkt, so dass auf das Gut Zentrifugalkräfte einwirken, die die einzelnen Gutsteilchen nach aussen treiben. Die Gutsteilchen durchqueren dabei die Gasströmung, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile 19 veranschaulicht ist.
Je nach Korngrösse der Teilchen werden die Feststoffe nach unterschiedlichen Weglängen an die Wandung 4 geschleudert, so dass sich ein etwa fächerförmiger, ebenfalls durch die Pfeile 19 angedeuteter Bereich ausbildet, in dem die feinen Anteile des zu behandelnden Gutes, die wegen ihrer relativ grossen Oberfläche in verstärktem Masse dem Einfluss der Schleppkräfte des Behandlungsgases unterliegen, werden infolge der Abdeckung der Gasaustrittsöffnungen 9 und 10 durch das Leitblech 11 und der hierdurch bewirkten starken Umlenkung der Gasströmung ebenfalls durch die Zentrifugalkräfte weitgehend abgeschieden.
Das hat zur Folge, dass der Staubgehalt der aus der Vorrichtung austretenden Gase gering ist. Infolge der zunehmenden Erweiterung des Strömungskanals 13 zwischen der Aussenwandung 4 der Kammer und dem Leitblech 11 ist der Weg der Teilchen, auf dem sie sich im Gas in der Schwebe befinden, verhältnismässig lang, so dass sich ein sehr guter Wärmeübergang von den heissen Drehofenabgasen auf das feinkörnige Zementrohmehl ergibt.
Das Zementrohmehl gleitet an der Innenseite der Kammerwandung 4 entlang und wird schliesslich durch die Öffnung 15 an der tiefsten Stelle des trichterförmig ausgebildeten Kammerteiles 14 ausgetragen. Die heissen Gase, deren Strömungsweg durch die Pfeile 20 und 21 veranschaulicht ist, strömen durch die Öffnung 12 am Ende des Leitbleches 11 zu den Austrittsöffnungen 9 und 10 und verlassen auf diese Weise die Kammer 1.