DD242972A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen behandlung von feststoffhaufwerken - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von Feststoffhaufwerken, die in stoffverarbeitenden sowie stoff- und energieumwandelnden Zweigen der Volkswirtschaft angewendet werden kann. Ziel und Aufgabe ist es, bei definierter und regelbarer Verweilzeit sowie gleichmaessiger Verteilung des Feststoffhaufwerkes den Energieaufwand zur maximalen Nutzung vorhandener Potentialunterschiede fuer den Waerme- und Stofftransport in einer fluidisierten Schicht zu minimieren. Mit der Erfindung wird die Aufgabe geloest, in einer Vorrichtung zylindrischer Form eine fluidisierte Schicht eines kontinuierlich zu behandelnden Feststoffhaufwerkes in sich bewegende Kontaktierungsraeume zu unterteilen, deren Grundflaeche sich in radialer Richtung aendert und in denen ein ununterbrochener Transport vom Eingang zum Ausgang der Vorrichtung erfolgt. Der erfindungsgemaesse Apparat besitzt eine zylindrische Mantelflaeche. Zylindrische Zwischenwaende unterteilen den Apparat in Kreissektionen. An bewegten Tragarmen befindliche Trennwaende bewegen sich in den Kreissektionen ueber einen im Niveau radial von aussen nach innen abnehmend befestigten perforierten Anstroemboden. Fig. 1

Description

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Behandlung von Feststoffhaufwerken mit fluiden Medien eine maximale Ausnutzung des Triebkraftpotentials bei minimalem Apparatevolumen und Energieverbrauch zu erreichen und eine erhöhte Produktqualität zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zylindrischer Form zu entwickeln, in der eine fluidisierte Schicht eines kontinuierlich zu behandelnden Feststoff haufwerkes in sich bewegende begrenzte Kontaktierungsräume unterteilt wird, deren Grundfläche sich in radialer Richtung ändert und in denen ein ununterbrochener Transport des Feststoffhaufwerkes vom Eingang zum Ausgang der Vorrichtung erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Apparat mit zylindrischer Mantelfläche durch zylindrische Zwischenwände, die konzentrisch angeordnet sind, in Kreissektionen aufgeteilt wird, wobei die Querschnittsflächen der so gebildeten Kreissektionen radial von außen nach innen abnehmen. In den zylindrischen Zwischenwänden ist jeweils eine Öffnung freigehalten, die sich dort befindet, wo Umlenkelemente die einzelnen Kreissektionen abschließen. Durch die Öffnungen in den Zwischenwänden und die Umlenkelemente wird ein freier Kanal vom an der zylindrischen Mantelfläche oberhalb des

liegenden Kreissektion gebildet. Im Zentrum des Apparates befindet sich eine sich drehende Welle, an der Tragarme oberhalb der zylindrischen Zwischenwände senkrecht befestigt sind. DieTragarme überstreichen alle Kreissektionen und sind mit um die Mittelachse der Tragarme beweglichen Trennwänden versehen, die innerhalb einer Kreissektion von einer zylindrischen Begrenzungsfläche zur anderen und nach unten bis zum perforiert gestalteten Anströmboden reichen und somit die Kreissektionen in Kontaktierungsräume unterteilen. Der perforiert gestaltete Anströmboden ist fest mit den zylindrischen Begrenzungswänden der Kreissektionen verbunden. Dabei kann das Öffnungsverhältnis konstant sein oder sich ändern. Das Niveau des Anströmbodens nimmt in radialer Richtung von außen nach innen ab. In Funktion tritt Feststoff kontinuierlich durch den Feststoffeintrittsstutzen in den Apparat ein und wird über dem perforiert gestalteten Anströmboden mittels eines Fluidisierungsmediums fluidisiert. Durch die Trennwände der mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Tragarme wird das fluidisierte Feststoffhaufwerk durch die Kreissektion innerhalb eines so geschaffenen Kontaktierungsraumes geführt. Über die Geschwindigkeit der sich drehenden Welle wird die gewünschte Verweilzeit des Feststoffhaufwerkes im Apparat eingestellt, durch die geschaffenen Kontaktierungsräume ist diese für alle Feststoffpartikel gleich. Trifft der Feststoff auf ein Umlenkelement der Kreissektion, gelangt er durch die Öffnung in der zylindrischen Zwischenwand in die nächste radial weiter innen liegende Kreissektion, bei der der Anströmboden tiefer angeordnet ist. Die Trennwand wird in geeigneter Weise umgeklappt und überquert das Umlenkelement. Da der Querschnitt der inneren Kreissektion kleiner ist, nimmt die Höhe der fluidisierten Feststoffschicht zu, wodurch eine bessere Nutzung der geringer gewordenen Potentialdifferenzen erfolgt. Produktabhängig ist die Höhe der fluidisierten Feststoffschicht ebenfalls über das Öffnungsverhältnis des perforierten Anströmbodens und sich damit einstellender Geschwindigkeiten des Fluidisierungsmediums zu ändern. Gelangt das Feststoffhaufwerk an das Ende der inneren Kreissektion, so wird es von dort dem Feststoffaustrittsstutzen zugeführt und verläßt den Apparat.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert, wobei die Zeichnung in den einzelnen Figuren in

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Vorrichtung Fig.2: eine Schnittdarstellung nach Fig. 1

zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die Vorrichtung aus einem zylindrischen Behälter 1 mit darin konzentrisch angeordneten Zwischenwänden 2 — Fig.2 —, dem Feststoffeintrittsstutzen 3 und dem Feststoffaustrittsstutzen 4. durch die Zwischenwände entstehen vier Kreissektionen, die radial von außen nach innen unterschiedliche Breiten aufweisen, welche durch perforierte Anströmboden 5 verschlossen sind. Oberhalb des zylindrischen Behälters 1 ist die Beruhigungszone 6 vorgesehen, während sich unterhalb der Anströmboden 5 die Anströmkammer 7 befindet. Der Einströmstutzen 8 des Fluidisierungsmediums ist zentrisch unterhalb der Anströmkammer 7 und der Anströmstutzen 9 des Fluidisierungsmediums ist seitlich und oberhalb der Beruhigungszone 6 vorgesehen. Die Welle 11 ist zentrisch im zylindrischen Behälter 1 gelagert und weist Tragarme 12 auf, an denen die Trennwände 13 befestigt sind. Wie aus der Fig.2 weiter zu ersehen ist, weisen die einzelnen zylindrischen Zwischenwände 2 Umlenkelemente 10 auf, die immer zwischen zwei Zwischenwänden 2 vorgesehen sind. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann folgendermaßen gestaltet sein: Der zylindrische Behälter 1 weist einen Durchmesser von 1700 mm auf. An der sich im Zentrum befindlichen Welle 11 sind zwölf Tragarme 12 senkrecht befestigt. Die Breiten der Kreissektionen betragen, von außen nach innen gesehen, 150mm, 175 mm, 200mm, 250 mm. An den Tragarmen 12 befinden sich dieTrennwände 13, von denen jeweils zwölf in die drei radial äußeren und sechs in die innere Kreissektion hineinreichen und an den seitlichen zylindrischen Begrenzungswänden 2 in einem Abstand von 1 mm entlanggleiten. Der Abstand der Tragarme 12 zum Anströmboden 5 der radial äußeren Kreissektion beträgt 250 mm. Die Öffnungen in den zylindrischen Zwischenwänden 2, die zum Überströmen des fluidisierten Feststoffhaufwerkes von der radial äußeren in die benachbarte innere Kreissektion dienen, haben die Größe eines von den Trennwänden 13 gebildeten Kontaktierungsraumes. Die Einbauhöhen des Anströmbodens 5 in jeder Kreissektion betragen radial von innen nach außen:

Qmm (Nullniveau), 150mm, 190mm, 210mm, so daß eine einheitliche Feststoffschichthöhe über den Apparatequerschnitt erreicht wird. Durch verschiedene Öffnungsverhältnisse der Perforation des Anströmbodens 5 jeder Kreissektion (radial von innen nach außen: 12%, 8%, 6%, 5%) wird die Gleichverteilung des Fluidisierungsmediums garantiert. Das Feststoffhaufwerk gelangt über den Feststoffeintrittsstutzen 3 in die äußere Kreissektion und wird aus der inneren Kreissektion über den Feststoffaustrittsstutzen 4 abgeführt. Das Fluidisierungsmedium tritt durch den Einströmstutzen 8 des Fluidisierungsmediums in die Vorrichtung, durch die Anströmkammer 7 und den perforierten Anströmboden 5 gelangt es schließlich in die Beruhigungszone 6 und verläßt die Vorrichtung, durch den Ausströmstutzen 9.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von Feststoffhaufwerken, ausgeführt als Apparat mit zylindrischer Mantelfläche und daran angeordnetem, oberhalb des Anströmbodens der äußeren Kreissektion befindlichen, Feststoffeintrittsstutzen, an den sich oberhalb eine Beruhigungszone und der Ausströmstutzen des Fluidisierungsmediums und unterhalb Anströmkammer und Einströmstutzen des Fluidisierungsmediums anschließen, unterteilt durch ebenfalls zylindrische Zwischenwände, die konzentrisch angeordnet sind, so daß Kreissektionen entstehen, gekennzeichnet dadurch, daß die zylindrischen Zwischenwände (2) eine Öffnung oberhalb des Anströmbodens (5) aufweisen, wo auf dem Anströmboden (5) der in radialer Richtung weiter außen liegenden Kreissektion ein Umlenkelement (10) angeordnet ist, im Zentrum des Apparates eine drehbare Welle (11) gelagert ist, an der mindestens vier Tragarme (12) oberhalb der zylindrischen Zwischenwände (2) senkrecht befestigt sind und bis zur zylindrischen Mantelfläche des Behälters (1) reichen sowie mit Trennwänden (13) versehen sind, die in die von den zylindrischen Begrenzungswänden (2) gebildeten Kreissektionen hineinreichen, so daß deren seitliche Begrenzungen einen Abstand kleiner 4mm zu den zylindrischen Begrenzungswänden (2) und deren untere Begrenzung mit der oberen Fläche des Anström bodens (5) geeignete Gleitpaarungen bilden, die mindestens 50 mm hoch sowie in geeigneter Weise um die Mittelachse der Tragarme (12) beweglich sind und weiterhin der Anströmboden (5) perforiert gestaltet, in den einzelnen Kreissektionen fest mit den zylindrischen Begrenzungswänden (2) verbunden, angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenwände (2) gleiche bzw. ungleiche Abstände zueinander aufweisen, die Querschnittsflächen der Kreissektionen radial von außen nach innen abnehmen, wobei das Flächenverhältnis einer Kreissektion zur radial benachbarten inneren Kreissektion mindestens 1,1 beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Öffnungsverhältnis der perforierten Anströmboden (5) wählbar gestaltet und ihr Niveau radial von außen nach innen stetig abnimmt, wobei der zur Horizontalen gebildete Winkel kleiner 45° ist ober das Niveau stufenförmig, mit gleichem Niveau in einer Kreissektion, abnimmt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung '

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von Feststoffhaufwerken. Sie kann in allen Zweigen der Volkswirtschaft, in denen körnige Güter mit f luiden Medien in Kontakt gebracht werden sollen, angewendet werden. Vorzugsweise ist ihr Anwendungsgebiet in der chemischen Industrie, in der Futtermittelwirtschaft, in der Umweltschutztechnik und in der Nahrungsgüterwirtschaft.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bisher sind Vorrichtungen zur Behandlung von Feststoffhaufwerken mit fluiden Medien bekannt, bei denen das fluide Medium oberhalb eines Anströmbodens mit dem Haufwerk in Kontakt gebracht wird. Der Anströmboden ist dabei mit Öffnungen für den Durchtritt des fluiden Mediums versehen. Die oberhalb des Bodens angeordneten Räume haben dabei die Form von Zylindern (US-PS 3246961), von Rinnen (DE-PS 1269597) oder von Ringspalten (DE-AS 2343810). Diese Räume sind durch bewegliche Zwischenwände in einzelne Segmente unterteilt. Durch die Bewegung dieser Zwischenwände wird das Feststoffhaufwerk von seiner Eintrittsstelle im Apparat zu seiner Austrittsstelle aus dem Apparat transportiert. Dabei kann eine Fluidisation oberhalb der Wirbelpunktgeschwindigkeit erfolgen (DE-PS 1269597), (DE-AS 2343810), oder die Feststoffschicht wird bei einer Durchströmung unterhalb der Wirbelpunktgeschwindigkeit geschlossen durch den Apparat bewegt (US-PS 3246961). Diese bekannten Vorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sich das Volumen der Einzelräume während der Bewegung durch den Apparat nicht verändert. Dies ist insbesondere bei Triebkraftprozessen, wie z. B. der Trocknung, der Kühlung oder der Aufheizung, deswegen von Nachteil, weil in der Regel das unter dem Anströmboden in die Feststoffschicht einströmende Medium an allen Stellen das gleiche Triebkraftpotential besitzt. Dadurch kommt es entweder am Feststoffeintritt zu einer vollen Ausnutzung des Triebkraftpotentials, während am Feststoffaustritt dieses Potential nur ungenügend genutzt werden kann oder am Feststoffaustritt wird ein maximaler Potentialausgleich erreicht, dann muß aber in Kauf genommen werden, daß am Feststoff eintritt der Fluiddurchsatz bei weitem nicht ausgeschöpft ist. In beiden Fällen führt dies zu einer Minderung der Leistungsfähigkeit des Apparates bzw. zu einem erhöhten Energieverbrauch durch unnötig große Druckabfälle. Bekannt ist eine Einrichtung zur Lösüngsmittelentfemung (DD-WP 136454), wo sich in einem zylindrischen Wirbelschichtapparat ein Anströmboden mit konzentrischen Ringen, die zu einer Spirale ausgebildet sind, befindet. Mit Hilfe dieser Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, eine Veränderung der Höhe der Feststoffschicht zugunsten einer besseren Triebkraftausnutzung vorzunehmen. Nachteilig ist ebenso die mögliche Vermischung der Feststoffpartikel längs der Bewegungsbahn, was zu unterschiedlichen Verweilzeiten führt.