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.
Device for treating fine-grained, solid substances
The invention relates to a device for treating, in particular for drying, heating and / or calcining, and then separating fine-grain, solid substances by means of a gas stream.
Such devices are known which are used to heat cement raw meal with the aid of the exhaust gases of a cement rotary kiln. A known device of this type consists of a chamber with a cylindrical peripheral wall, a tangentially opening gas supply line and an axial gas outlet. The chamber has flat side walls and is arranged so that its side walls are perpendicular. The gas outlet openings are arranged centrally in both side walls. A rotating vortex flow of the gases forms in the chamber as a result of the tangential gas supply line and the axial discharge. The fine-grained, solid substances to be heated are placed centrally inside the chamber and are to be thrown outwards by the centrifugal forces that occur as a result of the vortex flow of the gases, where they migrate across the gas flow and are to be heated in the process.
The solids are finally deposited on the cylindrical chamber wall and exit through an opening provided at the deepest point of the peripheral wall. As a result of the central introduction of the solids in the vicinity of the outlet openings, i. H. At a point where very high gas velocities occur, considerable proportions of the material supplied are entrained with the gases, especially the very fine-grained portions, since the centrifugal forces acting on these fine-grained particles are low, while the drag forces of the gases are high. These fine constituents must therefore be fed back into the chamber in the circuit, so that there is a considerable load on the circuit with the associated known disadvantages.
Furthermore, a heating device for cement raw meal is known in which the chamber is designed as a cyclone. The material feed ends in the gas feed line of the cyclone, specifically in the vicinity of the inner wall, i. H. the wall facing the chamber. This is intended to ensure that the fine-grained, solid components migrate transversely through the gas flow before they are deposited on the inner wall of the cyclone, so that particularly favorable conditions for the heat transfer from the gas to the solids result. The desired effect is only partially achieved, however, because at the point where the material feeds into the gas supply line, the material must be finely distributed in the gas flow by means of baffles so that the material enters the cyclone practically evenly distributed in the gas flow.
The invention is based on the object of creating a device in which particularly good prerequisites exist for the heat transfer between gas and fine-grained, solid substances without the disadvantages described above occurring.
In order to achieve this object, the device according to the invention, which has a chamber with at least partially approximately cylindrical circumferential wall, tangential gas inlet and axial gas outlet partially surrounded by a wall in the area of the gas inlet inside the chamber, the material supply in the area of the Chamber facing wall of the gas supply line opens into the same, characterized in that at least part of the gas supply line is divided by a partition in the longitudinal direction such that a partial flow of the gas flows along the line wall (inner wall) facing the chamber, and that the material supply device in this Partial flow opens.
In the device according to the invention, the partial flow of the gases flowing along the inner wall carries the solids to be treated into the chamber.
There the solids are thrown outwards by the centrifugal force that occurs. The solids thrown outwards by the centrifugal forces that occur initially migrate across the gas flow. This results in a relatively long suspension time of the solids in the gases, so that very favorable conditions exist for the heat exchange between solids and gases. The solids centrifuged towards the wall can finally be discharged in a manner known per se.
The gas outlet openings can be arranged in a manner known per se in one or in both lateral chamber walls. In this embodiment of the device according to the invention, an essentially partially cylindrical guide plate, which partially surrounds the gas outlet opening, can advantageously be drawn into the chamber interior, starting from the inside of the gas inlet opening. The gases are therefore forced to first flow through the curved space between the baffle plate and the outer chamber wall before they can reach the outlet opening. In this way, particularly fine-grained, solid substances are also separated out, so that the dust pollution of the gases being withdrawn is relatively low.
The center of curvature of the guide plate can advantageously be arranged shifted from the center of curvature of the chamber wall in the direction of the gas inlet, so that the flow channel of the gas in the interior of the chamber expands in the direction of the gas flow. As a result, the path of the particles to be separated in the gas flow is lengthened and thus the heat exchange is improved.
In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown. Show it:
Fig. 1 shows a cross section through the device and
FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.
The device shown in the drawing comprises a chamber 1 with vertically arranged, flat side walls 2 and 3. The circumferential wall 4 of the chamber is partially cylindrical in the upper area. A gas supply line 5 opens tangentially into the chamber, which is divided in the longitudinal direction by a wall 6 in such a way that a partial flow of the gases flows along the inner wall 7 of the line 5 facing the chamber. The feed 8 for the fine-grained material to be treated opens into this partial flow.
In the side walls 2 and 3 of the chamber 1 outlet openings 9 and 10 are provided for the gases.
These outlet openings are covered in the area of the gas inlet by an essentially partially cylindrical baffle plate 11 which, starting from the inside of the gas supply line 5, extends between the two side walls 2 and 3 and partially encloses the outlet openings 9 and 10, so that only at the end of the guide plate 11, an opening 12 facing the lower region of the chamber 1 remains free, through which opening the gases can flow to the actual exhaust openings 9 and 10. The center of curvature M1 of the guide plate 11 is arranged shifted in relation to the center of curvature M2 of the upper chamber wall 4 in the direction of the gas inlet, so that the flow channel 13 located between the guide plate 11 and the chamber wall 4 widens in the direction of the gas flow.
The lower region 14 of the chamber is funnel-shaped and, at its lowest point, has an outlet opening 15 for the separated fine-grained, solid substances. The outlet opening is sealed against the passage of gases with the help of a pendulum flap 16, which is loaded by a weight 17, in such a way that it allows the dust stored on it to escape downwards, but as a result of the dust accumulation that forms, the entry of gases into the Interior of the chamber prevented. A material discharge pipe 18 connects to the outlet opening.
In operation, gas is supplied to chamber 1 through line 5. This can be, for example, the exhaust gases from a cement rotary kiln. The material to be treated, for example cement raw meal, is fed through the line 8 to the gases flowing between the longitudinal wall 6 and the inner wall 7 of the gas supply line 5. The material thus enters the chamber together with the corresponding amount of gas on the inside of the line 5. As a result of the cylindrical curvature of the chamber outer wall 4, the gases are deflected so that centrifugal forces act on the material, which drive the individual material particles outwards. The good particles traverse the gas flow, as is illustrated in FIG. 1 by the arrows 19.
Depending on the grain size of the particles, the solids are thrown against the wall 4 after different distances, so that an approximately fan-shaped area, also indicated by the arrows 19, is formed in which the fine portions of the material to be treated, which because of their relatively large surface area in increased mass subject to the influence of the drag forces of the treatment gas are also largely separated by the centrifugal forces due to the cover of the gas outlet openings 9 and 10 by the guide plate 11 and the strong deflection of the gas flow caused by this.
This has the consequence that the dust content of the gases emerging from the device is low. As a result of the increasing expansion of the flow channel 13 between the outer wall 4 of the chamber and the guide plate 11, the path of the particles on which they are suspended in the gas is relatively long, so that there is very good heat transfer from the hot rotary kiln exhaust gases to the fine-grain cement raw meal results.
The raw cement meal slides along the inside of the chamber wall 4 and is finally discharged through the opening 15 at the lowest point of the funnel-shaped chamber part 14. The hot gases, the flow path of which is illustrated by the arrows 20 and 21, flow through the opening 12 at the end of the guide plate 11 to the outlet openings 9 and 10 and in this way leave the chamber 1.