DD203476A1 - Vorrichtung zur abscheidung und thermischen behandlung von mehlfoermigem gut - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlfoermigem Gut aus einem heiszen oder kaltem Gasstrom bei gleichzeitigem Waermetausch zwischen Gas und Material bzw. Material und Gas. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, den Druckverlust des Abscheidegrades bei geringem Staubaustrag zu vermindern sowie die thermische Effektivitaet zu verbessern. Erfindungsgemaesz wird das dadurch geloest, dasz der Abscheider aus einem horizontal liegenden Zylinder mit der 1,2-bis 4fachen Laenge, bezogen auf den Durchmesser, gebildet wird, der durch einen im Durchmesser 1,1- bis 2,0fachen groeszeren Drallraum geteilt wird. Auf der einen Seite tritt der materialbeladene Gasstrom tangential ein, so dasz eine verdrallte Grundstroemung zum tangentialen Austritt am anderen Ende des Zylinders entsteht. Der zylindrische, erweiterte Drallraum mit einer Breite von 0,4 bis 1,0fachen seines Durchmessers im mittleren Bereich des zylindrischen Grundkoerpers ist in seinem unteren Teil mit einem sich nach unten verjuengenden Abscheideraum verbunden.

Description

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Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlförmigern Gut

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlförmigem G-ut aus einem heißen oder kaltem Gasstrom bei gleichzeitigem Wärmetausch zwischen Gas und Material bzw. Material und Gas.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Abscheidung mehlfürmiger Materialien wird verbreitet in Zyklonen durchgeführt, von denen zahlreiche verschiedene Typen bekannt sind. Zyklone werden in Vorwärmern und in Kühlern eingesetzt, bei denen das mehlförmige Gut durch Vermischung mit einem heißen bzw. kalten Gasstrom stufenweise erhitzt bzw. gekühlt und vom Gas getrennt wird. Nachteilig ist, daß bei derartigen, aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Anlagen insgesamt ein hoher üruckverlust entsteht und die Gesamthöhe wegen, der senkrecht angeordneten Zyklone sehr hoch ist.

Ss ist außerdem bekannt, in einem waagerecht angeordneten, aus Zylinder und Pyramidenstumpf bestehenden Hohlkörper bei tangentialem Eintritt des mehlbeladenen Gases und tangentialem Austritt des Gases, mehlförmiges Gut thermisch zu behandeln und gleichzeitig abzuscheiden.

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.Nachteile dieser Vorrichtung sind, daß das in der Drallströmung befindliche Gut erst dann abgeschieden wird, wenn die Tragfähigkeit des Gases überschritten wird und daß das im Gutsammelbehälter befindliche Material ständig aufgewirbelt wird. Dadurch wird ein nur geringer Abscheidegrad erreicht.

Es ist bekannt, mehlförmiges Gut in einer sogenannten Bogenkanalstufe vorzuwärmen und abzuscheiden« Hierbei mündet in Fortsetzung des Eintrittsrohres ein halbkreisförmig gebogener Gaskanal, in dem das Material an die Wandung getragen wird, in einem senkrecht angeordneten Materialsammelbehälter, während das Gas seitlich durch ein waagerechtes Tauchrohr, senkrecht zum vertikalen Materialwirbel, abgezogen wird· Die Materialabscheidung einer solchen Anordnung ist jedoch erheblich gestört, weil die für die Abscheidung notwendige kreisförmige Biegung des Gaskanals durch den MaterialsammeIbehälter unterbrochen und sogar bereits abgeschiedenes Gut durch den Gaswirbel wieder mitgerissen wird. Da der Gasabzug, wie im Zyklon, mittels Tauchrohr erfolgt, ist auch keine Verminderung des Druckverlustes zu erwarten·

Der Bogenkanalstufe ähnlich ist ein Abscheider, de.r als Wärmetauscherstufe wirken soll, in dem in den schmalen, liegenden, zylinderförmigen Drallraum mit pyramidenstumpfförmigen Materialaustrag der Feststoff direkt seitlich aufgegeben v/ird.

Das Gas tritt tangential in den Drallraum ein und wird seitlich in Höhe der Mittelachse axial abgezogen. Machteilig ist, daß, abgesehen vom unbefriedigenden Abscheiden des Materials, nur eine geringe Aufenthaltszeit zur Vorwärmung im Reaktionsraum vorhanden ist, da das nach dem Eintritt in den Drallraum an die Innenwand gedrängte Material im Austragsbereieh sofort aus der Gasströmung entfernt wird.

Nach einer weiteren bekannten Lösung ist ein waagerecht angeordneter Zjrlinder mit tangentialem Sin- und Austrag mit einem pyramidenstumpfartigen Hohlkörper derart verbunden, daß dessen Basis parallel zur Längsachse des Zylinders lie-

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gend vorgesehen ist und sich beide Körper durchdringen. Um die Abscheidung des Materials in den Pyramidenstumpf-Abzug zu erreichen, ohne daß die Drallströmung im waagerechten Zylinder gestört wird und ohne daß bereits abgeschiedenes Material wieder aufgewirbelt wird, ist eine kreisbogenfönnige Führungsplatte angeordnet, die den zylindrischen gegenüber dem pyramidenartigen Hohlraum abgrenzt und lediglich Schlitze zum Material- und Gasdurchtritt freiläßt. Nachteilig ist, daß der niedrige Druckverlust dieses Abscheiders und sein gutes Abscheideverhalten, erreicht durch die Anbringung der Führungsplatte, durch Störanfälligkeit erkauft worden ist. Im Yorwärmerbetrieb mit heißen Medien kommt es zu Anbaekungen und Verklebungen im Bereich der Schlitze und führungskanäle, so daß diese Lösung nicht bei Zementrohmehl und ähnlichen Materialien eingesetzt werden kann. Andere bekannte Lösungen gehen von vertikal angeordneten Abscheidern aus, denen der TTachteil großer Bauhöhen und großen Materialeinsatzes zur Fertigung anhaftet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Druekverlust des Abscheiders bei Reduzierung der Bauhöhe bei geringem Staubaustrag zu vermindern sowie die thermische Effektivität zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mehlförmigem Gut zu schaffen, deren Wärmetauscherstufen leicht kombinierbare Abscheider niedriger Bauhöhe enthalten, die einen guten Abscheidegrad bei niedrigem Druckverlust aufweisen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Abscheider aus einem horizontal liegenden Zylinder mit der 1,2 bis'4fachen Länge,_ bezogen auf den Durchmesser, gebildet wird,- der durch einen im Durchmesser 1,1 bis 2,Ofach größeren Drallraum geteilt wird. Auf der einen Seite tritt der .materialbeladens Gasstrom mit 10 bis 20 m/s tangential ein,

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so daß eine verdrallte Grundströmung ztim tangentialen Austritt am anderen Ende des Zylinders entsteht, Dabei wird das Material infolge der Zentrifugalkraft an die Wandung geschleudert, wo es sich anreichert, während die achsnahen Gebiete nahezu materialfrei sind. Der zylindrische erweiterte Drallraum mit einer Breite rom 0,4 "bis 1,Ofachen seines Durohmessers im mittleren Bereich des zylindrischen Grundkörpers ist in seinem unteren Teil mit einem sich nach unten verjüngenden Abscheideraum verbunden. Das sich in Wandnähe befindende und mit dem Material rotierende Gas gelangt zusammen mit dem Material in den Abscheideraum. Da der gesamte Übergang vom Drallraum zum Abscheideraum eine Öffnung ohne Einbauten oder ähnliches bildet, ist eine robuste und durch Ansatzbildung weitestgehend ungestörte Arbeitsweise des Abscheiders gewährleistet. Der Hauptgasstrom, der sich nicht in der wandnahen Schicht befindet und im wesentlichen materialfrei ist, wird direkt durch den austrittsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers abgezogen. Das in den Abscheideraum gelangte Teilgas wird abgelenkt, wodurch noch im Gasstrom vorhandene Materialpartikel abgeschieden werden und in Eotationsrichtung tangential in den abzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers gesaugt. Die Menge des Teilgasstromes reguliert sich nach dem entstehenden Druckverlust des Hauptgasstromes vom erweiterten Drallraum über den Wiedereintritt in den engeren Querschnitt des zylindrischen Grundkörpers bis zur Yereinigungsstelle ein. Daher wird einerseits eine gute Abscheidung erreicht, weil der mitströmende Teilgasstrom den Eintritt des Materials in den Abscheideraum unterstützt, ohne daß durch eine zu große Gasgeschwindigkeit Staub aufgewirbelt wird, andererseits wird der Druckverlust nicht durch Umlenkungen oder hohe Gasgeschwindigkeiten, wie z. B. im Tauchrohr eines Zyklons, vergrößert, sondern durch eine stetige, gleichsinnige Bewegung des Hauptgasstromes bei niedrigen Axialgasgeschwindigkeiten an allen Stellen niedrig gehalten.

Zur Abscheidung besonders feiner Stäube wird der Bereich des abzugsseitig angeordneten tangentialen Eintrittes des Teil-

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gasstromes aus dem Abseheideraum in den zylindrischen.Grundkorper als Bachabscheider verwendet, so daß ein zweistufiger Abscheider entsteht. Dabei ragt der zylindrische Grundkörper in den im Durchmesser größeren, im Vergleich zum erweiterten Drallraum aber kleineren ffaehabscheider, der mit einem zusätzlichen Materialsammelbeiiälter ausgerüstet ist, bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkö'rpers tauchrohrartig hinein. Das aus dem erweiterten Drallraum in den Fachabscheideraum gelangende zum Teil feststoffbeladene G-as umkreist den tauchrohrartig in den Fachabscheideraum hineinragenden Teil des zylindrischen Grundkörpers, dessen Durchmesser bis zum 0,8fachen reduziert werden kann, bezogen auf seinen eintrittsseitigen Durchmesser, wobei durch die Zentrifugalkraft und die extrem unsymmetrische Ausbildung der Drallströmung im Bereich des zusätzlichen Materialsammelbehälters der restliche Peststoff abgeschieden wird. Das gereinigte Teilgas verläßt, am Eintritt in den Gasabzugskanal mit dem Hauptstrom vereinigt, über den gasabzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkb'rpers die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Sind aus verfahrenstechnischen Gründen zwei oder mehrere Materialaustritte erforderlich, kann eine Lösung mit einem in der Mitte des zylindrischen Grundkörpers befindlichen Gas-Material-Eintritt verwendet werden, wobei Drall- und Abscheideraum und Gasaustritt auf beiden Seiten spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

Die Anordnung von Brennern in den eintragsseitigen Teil des zylindrischen. GrundkSrpers ermöglicht eine Befeuerung der erfiηdungsgemäßen Vorrichtung und damit eine Verwendung als Ealzinator, der ohne zusätzlichen Abscheider arbeitet. Die Kombination mehrerer -erf indungsgsmäßer Vorrichtungen su einem Vorwärmer erlaubt eine versetzte Anordnung der Stufen und fuhrt deshalb au geringen Bauhöhen.

Aüsfiihrungsbeispiel

Die Erfindung- wird an Hand nachfolgend-aufgeführter Figuren näher erläutert. Is bedeuten:

fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung des Abscheiders in seiner einfachsten Ausführung

2 die erfindungsgemäße Vorrichtung des Abscheiders mit Fachabscheider, zusätzlichem Materialsammelbehälter und tauchrohrartig einragenden zylindrischem Grundkörper

3 die erfindungsgemäße Vorrichtung des Abscheiders mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Material- und Gasaustritten

Mg. 4 Die Kombination mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen.zu einem Vorwärmer,

Wie aus figur 1 ersichtlich, gelangt das feststoffbeladene Gas aus dem Eanal 1 mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 20 m/s durch den tangentialen Eintritt 2 in den zylindrischen Grundkörper 3> dessen Lange bezogen auf seinen Durchmesser das 1,2 bis 4fache beträgt. Das Gas und der feststoff befinden sich in Rotation, wobei sich der feststoff an der Wandung anreichert. Auf dem Wege zum tangentialen Austrag 4 aus dem zylindrischen Grundkörper 3 gelangt das Gasfes tsto ff gemisch rotierend in den erweiterten zylindrischen Drallraum 5· Der zylindrische. Drallrauni 5 besitzt einen. 1 ,1 bl3 2,Ofach größeren Durchmesser als der zylindrische Grundkörper 3 und seine Breite beträgt das 0,4 bis .1,Ofache seines Durchmessers. Aus dem zylindrischen Drallraum 3 strömt das nicht an der Wandung befindliche materialfreie Gas in den austragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers 3· Das sich in Wandnähe befindliche Material sowie ein kleiner Teil des dort ebenfalls vorhandenen Gases gelangen im unteren Teil des erweiterten Drallraumes befindlichen Abscheideraum 6, der in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet ist. Während die Stirnseiten 7 nicht oder gering geneigt zur Vertikalen angeordnet sind, bilden die den Drallraum tangierenden Seiten 8 im unteren Bereich einen Winkel von 45 ... 60° zueinander. Der Teilgasstroni hat im Absehei-

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aeraum 6 eine geringe Geschwindigkeit, so daß es nicht zur Aufwirbelung bereits abgeschiedenen Materials kommt. Außerdem wird er umgelenkt, an der Abzugsstelle 9 abgezogen und in Rotationsrichtung dem abzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers tangential an der Eintrittsstelle 10 wieder zugegeben. Durch die gleichsinnige Bewegung des Hauptgasströmes wird die Axialgeschwindigkeit im zylindrischen Grundkörper mit 4 bis 10 m/s niedrig gehalten. Das abgeschiedene Material wird bei 11 abgezogen. Bei sehr feinen Stäuben ist es möglich, daß der Teilgasstrom beim Verlassen des Abscheideräumes 6 noch mit einer Teilmaterialmenge behaftet ist. Mr diesen Pail ist eine Ausführung nach Figur 2 vorgesehen. Die Bewegung von Gas und Feststoff erfolgt bis zum Eintritt in den Abscheideraum 6 zunächst genau so wie nach Figur 1. Fach der Erweiterung 5 befindet sich in Gasflußrichtung eine zweite zylindrische Erweiterung 12, die im Durchmesser größer als der zylindrische Grundkörper 3, aber kleiner-als der erweiterte Drallraum 5 ist. Unter der Erweiterung 12 ist analog zur Erweiterung 5 ebenfalls ein Abscheideraum 13 angebracht, so daß ss zu einer nochmaligen Abscheidung kommt. Die Verbindung zwischen den Abscheideräumen 6 und 13 kann ^e nach Materialart größer oder kleiner sein« Die Trennwand 14 im oberen Teil wird entsprechend eingestellt« In den erweiterten Drallraum 12 ragt der zylindrische Grundkörper 3 als Tauchrohr 15 mit gleichbleibendem- oder bis zum 0,Sfachen Durchmesser ein. Seine Eintauchtiefe beträgt bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkörpers 3«

Der Teilgasstrom vereinigt sich am Tauchrohreintritt mit dem Hauptgasstrom. Beide verlassen bei 4 tangential den Abscheider.

Gemäß Figur 3 teilt sich das einströmende feststoffbeladene Gas am tangentialen Eintritt 2 in zwei Sinze!ströme, von denen jeder, wie in Figur 1 gezeigt, auf seiner Teilstrecke behandelt wird» Dadurch entstehen awei Materialaustritte 20

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und 21 sowie zwei G-asaustritte 18 und 19. Die Zwillingsausbildung des Abscheiders läßt sich auch in zweistufiger Abscheidung nach Figur 2 realisieren.

figur 4 zeigt das Beispiel eines vierstufigen Wärmetauschers für mehlSrmige Materialien, die durch einen heißen Gasstrom analog zu einem Zyklonwärmetauseher aufgewärmt werden sollen· Der Wärmetausch findet vorzugsweise in den Kanalstrecken 15, Restwärmetausch in den in Pig· 1 und 2 mit 3 gekennzeichneten Teil des Grundkörpers (einlaufseitlg) statt, während der erfindungsgemäße Abscheider 17 für die Trennung von Gas und Gut bei niedrigem. Druckverlust und geringer Bauhohe des Wärmetauschers sorgt.

Die Anordnung von Brennern in den eintragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers ermöglicht eine Befeuerung der erfindungsgemäßen "Vorrichtung und damit eine Verwendung als Kalzinator.

Vorteil der Erfindung ist es, daß der.Staubaustrag sowie der Druckverlust des Abscheiders bei. !Reduzierung der Bauhöhe vermindert wird. Bei Einsatz des Abscheiders zur gleichzeitigen thermischen Behandlung des Materials wird mit dem erfindungsgemäßen Abscheider eine hohe thermische Effektivität erreicht. Außerdem wird eine durch Ansatzbildung weitestgehend ungestörte Arbeitsweise des Abscheiders erreicht, da im Abscheider keine ansatzfördernde Einbauten vorhanden sind.

Claims (5)

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   Erf indungs ansprucii

   1. Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlfdrmigem Gut aus einem heißen oder kaltem Gasstrom "bei gleichzeitigem Wärmetausch zwischen Gas und Material bzw. Material und Gas, gekennzeichnet dadurch , daß an einem vorzugsweise waagerecht angeordneten zylindrischen Grundkörper (3) an einem Ende ein tangentialer Eintritt (2) für das Staub-Gas-Gemisch und'an dem anderen Ende ein tangentialer Austritt (4) für das Reingas angeordnet ist und im vorzugsweise mittleren Teil des zylindrischen Grundkörpers (3) ein oder mehrere halbzylindrische Drallräume (5) angeordnet sind, die einen größeren Durchmesser als der Grundkörper (3) besitzen und in einen nach unten sich verjüngenden Abscheideraum (6) übergehen an dem ein Materialaustritt (11) und eine Absugsstelle (9) für einen Teilgasstrom angeordnet ist, der über die Eintrittsstelle (10) tangential in den austragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers (3) mündet.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch , daß an den halbzylindrischen Drallraum (5) ein zweiter erweiterter Drallraum (12) mit Aoscheideraum (13) angeordnet ist j dessen Durchmesser kleiner als der des Drall- · räumes (5) aber größer als der des zylindrischen Grundkörpers (3) ist und daß der zylindrische Grundkörper (3)

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   dessen Durchmesser "bis zum 0,8faohen Durchmesser des eintragsseitigen Teils, des zylindrischen Grundkörpers (3) betragen kann, tauchrohrartig in den erweiterten Drallraum (12) hineinragt, wobei die Eintauchtiefe des zylindrischen Grundkörpers (15) bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkörpers (3) beträgt«
3. 3. Torrichtung nach !Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch , daß der Durchmesser des erweiterten halbzylindrischen Drallraumes (5) das 1 ,1 bis 2, Of ache des Durchmessers des zylindrischen Grundkörpers (3)_} die Breite des Drallraumes (5) das 0,4 bis 1,Ofache seines Durchmessers und die gesamte Länge des zylindrischen Grundkörpers (3) das 1,2 bis 4fache seines Durchmessers beträgt.
4. 4. Vorrichtung· nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch , daß die Stirnseiten (7) des erweiterten halbzylindrischen Drallraumes (5) parallel oder zum Materialaustritt (11) hin sich verengend angeordnet sind und daß die beiden anderen Seiten im oberen Teil die Mantelflächen tangierend parallel zueinander verlaufen und im unteren Teil einen. Winkel von 45 bis 60° zueinander bilden,
5. 5. Torrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet d a -

   d u r c h ,daß in den eintragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkörpers (3) von der Seite und von oben in axialer Richtung ein oder mehrere Brenner hineinragen.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen