CH673965A5

CH673965A5 -

Info

Publication number: CH673965A5
Application number: CH150887A
Authority: CH
Inventors: Lothar Schuart; Lothar Backhauss; Reiner Wetzel; Frank-Detlef Wende; Jens Koepke
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1990-04-30
Also published as: DE3707625C2; DE3707625A1; DD249860A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf Prozesse in der chemischen Industrie, in der Land- und Nahrungsgüterwirtschaft und in der Grundstoffindustrie, bei denen Wirbelschichtapparate zur Granulation, Trocknung, Kühlung oder Reaktionsführung von fluidisierten Schüttgütern eingesetzt werden. The invention relates to processes in the chemical industry, in agriculture and the food industry and in the raw materials industry, in which fluidized bed apparatuses are used for granulation, drying, cooling or reaction control of fluidized bulk materials.

Es ist bekannt, dass bei Wirbelschichtprozessen, bei denen ein Schüttgut durch einen durchströmenden Gasstrom fluidisiert wird, durch den Abrieb, den Austrag des Feinkorns und mögliche prozessbedingte Staubzuführungen, immer ein Staubaustrag aus der Schicht erfolgt. Ausserdem werden durch Prallwirkung auch grössere Körner aus der Schicht sporadisch mit ausgetragen. It is known that in fluidized bed processes in which a bulk material is fluidized by a gas stream flowing through, abrasion, the discharge of the fine grain and possible process-related dust supply always result in a dust discharge from the layer. In addition, larger grains are sporadically removed from the layer due to the impact.

Bleibt dieser Austrag unberücksichtigt, so führt er zu Verlusten an Einsatzstoffen und beeinträchtigt die Umweltbedingungen durch den Austritt staubhaltiger Abluft in die Umgebung. Bei Kreislauffahrweise entstehen erhebliche Erosionsprobleme am Lüfter. Deshalb wurden bisher die Staubausträge aus der Anlage vermieden, indem im Wirbelschichtsapparat oberhalb der Schicht eine grössere Beruhigungszone mit erweitertem Querschnitt und damit verringerten Luftgeschwindigkeiten angeordnet wurde und indem diesem Wirbelschichtapparat Zyklone, Elektrofilter oder Nassabscheider einzeln oder in Kombination nachgeschaltet wurden. If this discharge is not taken into account, it leads to losses of input materials and affects the environmental conditions through the escape of dust-containing exhaust air into the environment. Circular mode of operation causes significant erosion problems on the fan. For this reason, dust discharge from the system has been avoided so far by arranging a larger settling zone with an enlarged cross-section and thus reduced air velocities in the fluidized bed apparatus above the bed and by connecting cyclones, electrostatic filters or wet separators to this fluidized bed apparatus individually or in combination.

Diese Lösungen führen jedoch zu einer erheblichen Erhö-5 hung des Anlagenvolumens. Es ist bekannt, dass das Volumen der Wirbelschicht weniger als 4% des zur Abscheidung benötigten Apparatevolumens beträgt. Ausserdem muss der abgeschiedene Staub aus Gründen der Materialökonomie wieder in die Schicht zurückgeführt werden, wozu weitere Einrichtungen und io ein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich sind. However, these solutions lead to a considerable increase in the system volume. It is known that the volume of the fluidized bed is less than 4% of the apparatus volume required for the separation. In addition, the separated dust must be returned to the layer for reasons of material economy, for which purpose additional facilities and additional energy expenditure are required.

Es wurden auch Lösungen realisiert, bei denen die Staubabscheidung im Wirbelschichtapparat selbst oberhalb der Beruhi; gungszone in Gewebefiltern verschiedener Bauart erfolgt. Die Nachteile dieser Lösung bestehen ebenfalls in einem grösseren 15 Apparatevolumen durch zusätzliche mechanische oder pneumatische Einrichtungen zur Reinigung der Filter, um den Anstieg des Druckverlustes der Filter zu begrenzen und den Staub, allerdings meist diskontinuierlich, in die Schicht zurückzuführen. Solutions were also implemented in which the dust separation in the fluidized bed apparatus itself above the Beruhi; zone in fabric filters of various types. The disadvantages of this solution also consist in a larger apparatus volume through additional mechanical or pneumatic devices for cleaning the filters in order to limit the increase in the pressure loss of the filters and to return the dust, albeit mostly discontinuously, to the layer.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Staubaustrag aus 20 dem Wirbelschichtapparat ohne Abscheidung des Staubs an einer Filterfläche zu verhindern, die Verfahrensprozessdurchführung zu intensivieren und die Installation voluminöser Abscheider innerhalb oder ausserhalb des Wirbelschichtapparates zu vermeiden. The aim of the invention is to prevent the discharge of dust from the fluidized bed apparatus without separating the dust from a filter surface, to intensify the implementation of the process process and to avoid the installation of voluminous separators inside or outside the fluidized bed apparatus.

25 Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung zu lösen ist, besteht darin, in einem Wirbelschichtapparat die mit dem Abluftstrom aus der Schicht mitgerissenen Staubteilchen und/ oder Flüssigkeitströpfchen im Raum oberhalb der Wirbelschicht durch geeignete Verfahrensschritte und Mittel aus dem Abluft-30 ström zu entfernen und in die Schicht zurückzuführen. 25 The technical problem to be solved by the invention is to remove in a fluidized bed apparatus the dust particles and / or liquid droplets entrained with the exhaust air stream from the bed in the space above the fluidized bed by suitable process steps and means from the exhaust air stream and return to the layer.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die aus der Wirbelschicht ausgestossenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Schicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort im aufgebauten elektrischen 35 Feld aufgeladen werden, agglomerieren und in die Schicht zurückfallen. Die Agglomeration wird dadurch erreicht, dass oberhalb der Wirbelschicht eine gitterartige, unter negativer Hochspannung stehende Sprühelektrode angeordnet ist, durch die die mit Teilchen geschwängerte Abluft hindurchstreicht, 40 welche Teilchen dabei aufgeladen und an räumlich darüberliegenden geerdeten Niederschlagselektroden abgeschieden werden. Die Verfahrensdurchführung wird dadurch intensiviert, According to the invention, this object is achieved in that the suspended particles ejected from the fluidized bed reach the calmed zone of the fluidized bed apparatus located above the bed, are charged there in the built-up electric field, agglomerate and fall back into the bed. The agglomeration is achieved in that a grid-like spray electrode, which is under negative high voltage, is arranged above the fluidized bed, through which the exhaust air impregnated with particles passes, which particles are charged and deposited on earthed precipitation electrodes located above it. The process implementation is intensified by

dass der Abluftstrom in mindestens zwei, vorzugsweise in vier Teilströme aufgeteilt wird, diese einzeln bzw. paarweise gegen-45 polig aufgeladen und zwecks Agglomeration wiedervereinigt werden. Darüber hinaus kann der Raum oberhalb der Wirbelschicht in Teilräume gegliedert und in jedem Teilraum ein elektrisches Feld angeordnet sein. that the exhaust air stream is divided into at least two, preferably four, partial streams, these are charged individually or in pairs against 45 poles and are reunited for agglomeration. In addition, the space above the fluidized bed can be divided into subspaces and an electric field can be arranged in each subspace.

Weiterhin wird das Verfahren dadurch vorteilhaft ergänzt, 50 dass durch ein Einspritzsystem und Zusatz von Salizinsäure in einer Konzentration von 0,01-0,1% der Agglomerationseffekt unterstützt wird. Furthermore, the process is advantageously supplemented by the fact that the agglomeration effect is supported by an injection system and the addition of salicylic acid in a concentration of 0.01-0.1%.

Der obere Teil des Wirbelschichtapparates besteht aus elektrisch nicht leitfähigem Material oder ist mit einer durchschlagssi-55 cheren Isolation versehen. Der Abgaskanal kann auch seitlich angeordnet und durch eine netzartige, abgasdurchlässige, gleichpolige, vorzugsweise parallel zur Austrittsöffnung liegende Hochspannungselektrode abgeschottet sein, unterhalb der sich ein Auffangvolumen für das Agglomerat und eine Abführ-60 schleuse befindet. The upper part of the fluidized bed apparatus consists of electrically non-conductive material or is provided with a breakdown-proof insulation. The exhaust duct can also be arranged laterally and sealed off by a network-like, exhaust-gas-permeable, equipolar, preferably parallel to the outlet opening high-voltage electrode, below which there is a collecting volume for the agglomerate and a discharge lock.

Die Aufladung der Teilchen kann mittels Kontakt- oder Koronaaufladung erfolgen. Dabei wird dem Koronafeld der Vorrang gegeben, da in diesem die höchste Ladungsdichte und somit die grössten wirkenden Feldkräfte erzeugt werden können. 65 Für die Abscheidung der geladenen Partikel ergeben sich zwei Möglichkeiten: The particles can be charged by means of contact or corona charging. Priority is given to the corona field, since the highest charge density and thus the largest field forces can be generated. 65 There are two options for separating the charged particles:

1. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich nicht voneinander getrennt. Die Staub- und/oder Flüssigkeitspartikel 1. The charging and separation zone are not spatially separated from one another. The dust and / or liquid particles

3 673 965 3,673,965

werden durch negative Sprühdrähte aufgeladen und an geerde- ordneten Abluftausgang 4 den Wirbelschichtapparat. Die Appa-ten Niederschlagselektroden, die sich in unmittelbarer Nähe ratewände oberhalb der Wirbelschicht sind mit einer durchbefinden, abgeschieden. Das integrierte Auflade- und Abschei- schlagssicheren elektrisch isolierenden Schicht ausgekleidet, desystem wird in einem Abstand von 100 bis 700 mm Höhe Sprüh- und Abscheideelektroden sind mittels Isolatoren 7 im oberhalb der Wirbelschicht im Erweiterungsteil des Wirbel- 5 Wirbelschichtapparat 5 befestigt. are charged by negative spray wires and the fluidized bed apparatus at earthed exhaust air outlet 4. The appa-th precipitation electrodes, which are in the immediate vicinity of the walls above the fluidized bed, are separated by one. The integrated charging and separating-proof, electrically insulating layer is lined, the system is installed at a distance of 100 to 700 mm in height. Spray and separating electrodes are attached by means of insulators 7 in the extension part of the fluidized-bed apparatus 5 above the fluidized bed.

schichtapparates angeordnet. Die angelegte Feldstärke liegt im Fig. 4 mit den zugehörigen Schnitten A-A (Fig. 5) und B-B Layer apparatus arranged. The applied field strength lies in FIG. 4 with the associated sections A-A (FIG. 5) and B-B

Bereich 5-25 kV-cm"1 (für Luft). (Fig. 6) zeigt das Beispiel der Verwendung eines runden Wirbel- Range 5-25 kV-cm "1 (for air). (Fig. 6) shows the example of using a round vortex

2. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich vonein- schichtapparates mit klassierendem Abzug für einen Granulaander getrennt. Dabei werden die Staub- und/oder Flüssigkeits- tionstrocknungsprozess eines ebenfalls weichen Produktes mit Partikel in einem negativen Koronafeld bzw. durch Kontaktauf- xo hohem Abrieb. Der Anströmboden 1 erzeugt ein sich überla-ladung aufgeladen und an darüber angeordneten geerdeten gerades radiales und axiales Strömungsprofil in der Wirbel-Niederschlagselektroden abgeschieden. Für das Koronafeld fin- Schicht. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis den als Sprühelektroden dünne Drähte mit scharfen Kanten 0,5 mm. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s im freien Verwendung. Diese befinden sich in einem Abstand von 100 bis Querschnitt sind 150 mm über dem Einspritzsystem 8 die 250 mm 300 mm oberhalb der Wirbelschicht und sind netzartig angeord- is langen Aufladekanäle 9 angeordnet, wobei sich in jedem Aufla-net, wobei der Abstand der Sprühdrähte zwischen 10 bis 20 mm dekanal eine Sprühelektrode 2,3 befindet. Die angelegte nega-variieren kann. Als Abscheideelektroden dienen geerdete Plat- tive Spannung beträgt -25 kV und die positive -I-15 kV. 2. The charging and separation zone are spatially separated from single-layer devices with classifying discharge for a granuleander. The dust and / or liquid drying process of a likewise soft product with particles in a negative corona field or through contact with high abrasion. The inflow base 1 generates an overcharge charged and deposited on the straight radial and axial flow profile in the vortex precipitation electrodes arranged above it. For the corona field fin layer. The discharged dust has a grain size of 0.05 to the wires that are thin as spray electrodes with sharp edges of 0.5 mm. At an air speed of 1 m / s outdoors. These are located at a distance of 100 to a cross-section, are 150 mm above the injection system 8, the 250 mm 300 mm above the fluidized bed and are arranged in a network-like manner long charging channels 9, each being in each case, the distance of the spray wires between A spray electrode 2, 3 is located 10 to 20 mm decanal. The nega applied can vary. Grounded platitive voltage is -25 kV and the positive -I-15 kV are used as separation electrodes.

ten oder zweckentsprechend gestaltete Profile mit grosser Ober- Nach der Vereinigung der entgegengesetzt aufgeladenen fläche. Die Abscheideelektroden befinden sich im Erweiterungs- Teilströme kommt es zur Agglomeration der Teilchen. Durch die teil des Wirbelschichtapparates. Die angelegte Hochspannung 20 rotierende Bewegung der Strömung werden die Agglomerate an liegt im Bereich von 1 bis 50 kV. . die geerdete Apparatewand geschleudert, entladen und fallen in ten or appropriately designed profiles with a large top surface after merging the oppositely charged surface. The separating electrodes are located in the extension partial streams and the particles agglomerate. Through the part of the fluidized bed apparatus. The applied high voltage 20 rotating movement of the flow, the agglomerates is in the range of 1 to 50 kV. . the grounded apparatus wall hurled, unloaded and fell into

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbei- die Schicht zurück. Der gereinigte Abluftstrom verlässt den spielen näher erläutert. Hierbei zeigen: Wirbelschichtapparat 5 über den Abluftkanal 4. Alle Sprühelek- In the following, the invention is back on the basis of embodiments. The cleaned exhaust air flow leaves the games explained in more detail. Here show: fluidized bed apparatus 5 via the exhaust air duct 4. All spray elec-

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Wirbelschichtappa- troden sind durch Isolatoren 7 im Wirbelschichtapparat 5 befe- 1, the schematic representation of a fluidized bed array is fixed by insulators 7 in the fluidized bed apparatus 5.

rates mit quadratischem Querschnitt; 25 stigt und abgesichert. rates with square cross-section; 25 stigt and secured.

Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1, Fig. 7 stellt einen quadratischen Wirbelschichtapparat 5 mit 2 shows the section A-A according to FIG. 1, FIG. 7 shows a square fluidized bed apparatus 5

Fig. 3 den Schnitt B-B nach Hg. 1; SeitlichemAbluftkanal4dar,derebenfallsfüreinenGranulie- 3 shows the section B-B according to ed. 1; Side exhaust duct 4, which is also used for granulation

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Wirbelschichtappa- rungsprozess eines weichen produktes mit hohem Abrieb rate mit rundem Querschnitt; benutzt wird. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 4 shows the schematic representation of a fluidized bed processing process of a soft product with a high abrasion rate with a round cross section; is used. The discharged dust has a grain size of 0.05

Rg. 5 den Sehn« A-A nach F.g 4; J° bis 0,5 mm. Rg. 5 the tendons «A-A according to F.g 4; J ° to 0.5 mm.

Fig. 6 den Schnitt B-B nach Fig. 4; Fig. 6 shows section B-B of Fig. 4;

Fig. 7 die schematische Darstellung eines quadratischen Der Wirbelschichtapparat 5 besteht oberhalb des Einspritzsy- 7 shows the schematic representation of a quadratic. The fluidized bed apparatus 5 is above the injection system.

Wirbelschichtapparates mit seitlichem Abluftkanal. stems 8 aus Plast, unterhalb daneben aus Stahl und ist geerdet. Fluid bed apparatus with side exhaust air duct. stems 8 made of plastic, below it made of steel and is grounded.

Es zeigt Fig. 1 mit den zugehörigen Schnitten A-A (Fig. 2) Die Luftgeschwindigkeit im freien Querschnitt des Wirbel-sowie B-B (Fig. 3) einen quadratischen Wirbelschichtapparat für35 schichtapparates 5 beträgt 1,2 m/s. Der Abstand der netzartigen denTrocknungsprozess eines weichen Produktes mit hohem Elektrode 2 mit einer Maschenweite von 1,2 mm von dem 1 shows the associated sections A-A (FIG. 2). The air velocity in the free cross section of the fluidized bed and B-B (FIG. 3) a square fluidized bed apparatus for 35 bed apparatus 5 is 1.2 m / s. The distance of the net-like drying process of a soft product with a high electrode 2 with a mesh size of 1.2 mm from that

Abrieb. Der ausgetragene Staub hat eine KörnungvonO, Ibis geerdeten Einspritzsystem 8 beträgt 50 mm. Abrasion. The discharged dust has a grain size of 0, Ibis grounded injection system 8 is 50 mm.

0,2 mm. Die über eine Spannungsreduzierungseinrichtung 11 ange- 0.2 mm. The voltage applied via a voltage reducing device 11

Bei einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s im freien Quer- legte Spannung an der Elektrode 2 gegenüber Erde beträgt schnitt ist 200 mm über der Wirbelschicht, die sich im Wirbel- 40 mindestens -15 kV. Über der Hochspannungselektrode 2 befin-schichtapparat 5 oberhalb des Anströmbodens 1 ausbildet, eine det sich ein Freiraum 10 mit einer Höhe von 600 mm, der die gitterartige, negativ geladene Sprühelektrode 2 angeordnet. Die natürliche Absatzbewegung grösserer Teilchen fördert. Dieser angelegte negative Spannung beträgt -5 kV. An dieser Sprüh- Freiraum 10 geht in einen sich allmählich verjüngenden Abluftelektrode 2 werden die Staubteilchen negativ aufgeladen. An der kanal 4 über, in dem eine weitere senkrechte netzartige Hochgeerdeten Abscheideelektrode 3 werden die Staubteilchen nie- 45 spannungselektrode 11 mit einer Maschenweite von 0,05 mm dergeschlagen und agglomeriert. angebracht ist. Diese Hochspannungselektrode 11 liegt gegen- At an air speed of 0.5 m / s in the free transverse voltage at the electrode 2 compared to earth is 200 mm above the fluidized bed, which is at least -15 kV in the fluidized bed. Above the high-voltage electrode 2-layer apparatus 5 above the inflow floor 1 forms a free space 10 with a height of 600 mm, which arranged the grid-like, negatively charged spray electrode 2. The natural sales movement of larger particles promotes. This applied negative voltage is -5 kV. At this spray clearance 10 goes into a gradually tapering exhaust air electrode 2, the dust particles are negatively charged. At the channel 4, in which a further vertical, mesh-like, high-earthed separating electrode 3, the dust particles 45 are knocked down and agglomerated with a mesh size of 0.05 mm. is appropriate. This high-voltage electrode 11 is opposite

Durch das sich aufbauende Eigengewicht fallen die abge- über Erde an einem Potential von-50 kV. Die Staubteilchen, die schiedenen Staubteilchen in die Wirbelschicht zurück und wer- bis zur Hochspannungselektrode 11 gelangen, rutschen an ihr den mit dem Trockenprodukt ausgetragen. Mit 6 ist die Zufüh- unter dem Einfluss der Schwerkraft herunter und fallen in das rung der Hochspannung bezeichnet. Der staubfreie Abluftstrom 50 Auffangvolumen 12. Von dort gelangt das Produkt über eine verlässt über den am Kopf des Wirbelschichtapparates 5 ange- Zellenschleuse 13 zurück in die Wirbelschicht. Due to the build-up of the dead weight, the earth falls at a potential of -50 kV. The dust particles, the different dust particles return to the fluidized bed and will reach the high-voltage electrode 11, slide there with the dry product. With 6 the feed is down under the influence of gravity and fall into the high voltage. The dust-free exhaust air flow 50 collecting volume 12. From there, the product passes back into the fluidized bed via a cell lock 13 via the cell lock 13 attached to the head of the fluidized bed apparatus 5.

m m

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

673 965

PATENT CLAIMS

1. Process for the treatment of fluidized bulk materials in fluidized bed apparatus and prevention of dust discharge, characterized in that the suspended particles expelled from the fluidized bed reach the calm zone of the fluidized bed apparatus located above the fluidized bed, are charged there in an established electric field, agglomerate and into the Fall back layer.

Process according to claim 1, characterized in that above the fluidized bed there is a grid-like spray electrode (2) under negative high voltage, through which the exhaust air impregnated with particles passes, which particles are charged and deposited on earthed precipitation electrodes (3) lying above them .

3rd A method according to claim 1, characterized in that the exhaust air stream is divided into at least two, preferably four, partial streams, these are charged individually or in pairs with opposite poles and combined again for agglomeration.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the agglomeration effect is supported by an injection system and the addition of conditioning agents such as salicinic acid in a concentration of 0.01-0.1%.

5. Device for performing the method according to any one of claims 1-4, wherein a housing is provided with at least one inflow opening and at least one outflow opening, in which housing fluidized beds are generated, characterized in that the space above the fluidized bed is divided into subspaces and an electric field is arranged in each subspace.

6. The device according to claim 5, characterized in that the upper part of the fluidized bed apparatus consists of electrically non-conductive material or is provided with a puncture-proof insulation.

7. The device according to claim 5 and 6, characterized in that an exhaust duct is arranged laterally and is partitioned off by a network-like, exhaust gas-permeable, equipolar, preferably vertical and parallel to the outlet opening high-voltage electrode (11), below which there is a collecting volume (12) for the Agglomerate and a discharge lock (13) is located.