DD244705A1 - METHOD AND SWIVELING FAIR FOR THE SEPARATION OF A PARTICLE MIXTURE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Wirbelgefaess zur Trennung eines Gemisches aus Partikeln unterschiedlicher Dichte und/oder Korngroesse nach der Partikeldichte und/oder Korngroesse einer Fraktion gleicher Dichte, unter Anwendung des Wirbelschichtprinzips. Vorrangiges Anwendungsgebiet ist die Trennung eines Partikelgemisches mit stark streuenden Korngroessen und/oder Partikeldichten, wobei Dichtesortierung und Korngroessenklassierung gleichzeitig ablaufen. Ziel ist, das Partikelgemisch insgesamt aufzuwirbeln, so dass die Trennung ohne weiteren Aufwand moeglich ist. Aufgabengemaess soll der gesamte Wirbelschichtprozess mit einer konstanten Auflockerung - moeglichst nahe des Lockerungspunktes - betreibbar sein. Gemaess der Erfindung wird in jeder Teil-Wirbelschicht eine solche Stroemungsgeschwindigkeit bestimmt, dass die Teil-Wirbelschicht einen konstanten Lueckengrad im Vergleich zu benachbarten Teil-Wirbelschichten hat. Fig. 1The invention relates to a method and a Wirbelgefaess for the separation of a mixture of particles of different density and / or grain size according to the particle density and / or grain size of a fraction of the same density, using the fluidized bed principle. The primary field of application is the separation of a particle mixture with strongly scattering grain sizes and / or particle densities, whereby density sorting and grain size classification occur simultaneously. The aim is to whirl up the particle mixture as a whole, so that the separation is possible without further effort. Depending on the task, the entire fluidized bed process should be able to operate with a constant loosening - as close as possible to the loosening point. According to the invention, such a flow rate is determined in each partial fluidized bed that the partial fluidized bed has a constant degree of leakage compared to adjacent partial fluidized beds. Fig. 1
Description
Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurTrennung eines Gemisches aus Partikeln unterschiedlicher Dichte und/oder Korngröße nach der Partikeldichte und/oder Korngröße einer Fraktion gleicher Dichte, unter Anwendung des Wirbelschichtprinzips, wobei das Gemisch in einem Wirbelgefäß durch dessen porösen Boden durch ein gasförmiges Fluid angeströmt wird, dessen (auf das Leerrohr bezogene) Strömungsgeschwindigkeit gleich oder größer der Auflockerungsgeschwindigkeit der Partikel ist, so daß sich aus dem Gemisch eine Übereinanderschichtung von Teil-Wirbelschichten bildet, denen bestimmte Fraktionen der Partikel zugeordnet sind, welche ausgetragen werden können, sowie ein Wirbelgefäß zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der sicheren Trennung eines Partikelgemisches mit stark streuenden Korngrößen und/oder Partikeldichten, wobei Dichtesortierung und Korngrößenklassierung (einer Fraktion gleicher Dichte) gleichzeitig ablaufen und sich gegenseitig behindern. Dieses ist z. B. bei Trennvorgängen körniger Stoffe in der Verfahrens- und Aufbereitungstechnik oder bei der Trennung von vermahlener Kohle in Ballast- und Kohleanteile im Kraftwerksprozeß gegeben.The invention relates to a method for separating a mixture of particles of different density and / or grain size according to the particle density and / or grain size of a fraction of the same density, using the fluidized bed principle, wherein the mixture is in a vortex vessel through its porous bottom by a gaseous fluid flows, its (relative to the empty tube) flow rate is equal to or greater than the loosening speed of the particles, so that the mixture forms a stack of sub-fluidized beds, which certain fractions of the particles are assigned, which can be discharged, and a vortex vessel for carrying out the process. The invention is particularly applicable to the safe separation of a particulate mixture having highly diffusive grain sizes and / or particle densities, with density sorting and grain size classification (of a fraction of equal density) occurring simultaneously and interfering with one another. This is z. B. in separation processes of granular materials in process and processing technology or in the separation of milled coal in ballast and coal shares in the power plant process.
Es ist bekannt, daß mit einem Fluid aufgewirbelte Feststoffpartikel eine Wirbelschicht mit einer eigenen und im bestimmten Umfang regelbaren Wirbelschichtdichte bilden (s. Brauer, H. „Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen", Verlag Sauerländer 1971, S.459ff.), mit deren Hilfe Trennungen von Stoffen unterschiedlicher Dichte bzw. Korngröße* ähnlich der Schwimm-Sink-Sortierung, durchgeführt werden können. Das hat bei Einsatz eines gasförmigen Fluides den zusätzlichen Vorteil, daß auch Stoffe getrennt werden können, die nicht mit Flüssigkeiten in Berührung kommen dürfen.It is known that solid particles whirled up with a fluid form a fluidized bed with its own and to a certain extent controllable fluidized bed density (see Brauer, H. "Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen", Verlag Sauerländer 1971, p.459ff Help Separations of substances of different density or grain size * similar to the floating-sink sorting, can be performed.This has the additional advantage of using a gaseous fluid, that also substances can be separated, which must not come into contact with liquids.
Es ist üblich, unter Anwendung des Wirbelschichtprinzips entweder eine Dichtesortierung oder eine Korngrößenklassierung durchzuführen. Bei der Dichtesortierung geht man von einem Gemisch mit einem relativ engen Korngrößenbereich aus, so daß die auftretenden Klassiereffekte unbedeutend sind und die Sortierung nicht beeinflussen. Durch die Aufwirbelung ordnen sich die spezifisch schweren Partikel im unteren und die spezifisch leichteren im oberen Teil des Wirbelgefäßes an, so daß die einzelnen Fraktionen abgezogen werden können (DE-AS 2702987).It is customary to perform either a density sorting or a grain size classification using the fluidized bed principle. In the case of density sorting, a mixture having a relatively narrow particle size range is used, so that the classifying effects that occur are insignificant and do not influence the sorting. By the Aufwirbelung arrange the specific heavy particles in the lower and the specific lighter in the upper part of the vortex vessel, so that the individual fractions can be deducted (DE-AS 2702987).
Bei einem anderen bekannten Verfahren der Dichtesortierung (DD-PS 114228, DE-OS 2848474) wird mit einer annähernd monodispersen Trennwirbelschicht gearbeitet, deren Dichte so eingestellt wird, daß sie zwischen den Dichten der Bestandteile des zu trennenden Gemisches liegt. Wird dieses der Wirbelschicht zugeführt, so schwimmen die spezifisch leichteren Partikel auf und die spezifisch schweren sinken ab. Austragvorrichtungen ermöglichen den getrennten Abzug der Fraktionen.In another known method of density sorting (DD-PS 114228, DE-OS 2848474) is carried out with an approximately monodisperse separating fluidized bed whose density is adjusted so that it is between the densities of the components of the mixture to be separated. If this is added to the fluidized bed, the specific lighter particles float on and the specific heavy sink. Discharge devices allow the separate withdrawal of the fractions.
Bei diesem bekannten Verfahren müssen die Korngrößen des zu trennenden Gemisches deutlich über der Partikelgröße der Trennwirbelschicht liegen, sonst ist eine weitgehend sichere Trennung nicht möglich.In this known method, the grain sizes of the mixture to be separated must be well above the particle size of the separating fluidized bed, otherwise a largely secure separation is not possible.
Bei der bekannten Korngrößenklassierung mit Hilfe einer Wirbelschicht (DE-OS 2524286) wird dagegen von einer gleichen Dichte aller Partikel ausgegangen. Beim Aufwirbeln kommt es zur Anreicherung der großen Partikel im unteren und der kleineren Partikel im oberen Bereich des Wirbelgefäßes, so daß die Fraktionen getrennt ausgetragen werden können.In the known grain size classification using a fluidized bed (DE-OS 2524286), however, it is assumed that an equal density of all particles. When fluidized, it comes to the accumulation of large particles in the lower and the smaller particles in the upper part of the vortex vessel, so that the fractions can be discharged separately.
Vorstehende grundsätzliche Verfahren werden auch analog angewandt, wenn Gemische aus zwei Fraktionen mit verschiedenen Dichten und Korngrößen getrennt werden sollen (DD-PS 116766). Dabei ist es auch üblich, die jeweils kleinere und spezifisch leichtere Fraktion nach oben auszublasen (DD-PS 155392, DE-OS 2737103).The above basic methods are also applied analogously when mixtures of two fractions with different densities and particle sizes to be separated (DD-PS 116766). It is also customary to blow out the respective smaller and specific lighter fraction upwards (DD-PS 155392, DE-OS 2737103).
Bei der Trennung körniger Gemische mit in weiten Bereichen sich ändernden Korngrößen und/oder Dichten mit Hilfe des Wirbelschichtprinzipstreten bei Anwendung der bekannten Verfahren und Vorrichtungen sehr große Schwierigkeiten auf. Es ist praktisch nicht möglich, solche Gemische insgesamt aufzuwirbeln. Entweder werden große Anteile der kleinen und/oder spezifisch leichten Fraktion ausgeblasen oder große Teile der großen und/oder spezifisch schweren Fraktionen überhaupt nicht aufgewirbelt. Im ersten Fall wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids so hoch gewählt, daß auch die größten und schwersten Partikel zum Schweben kommen. Diese Geschwindigkeit liegt dann aber schon über der Sinkgeschwindigkeit der genannten kleinen und leichten Partikel. Inhomogenität der Wirbelschicht bzw. Ausblasen der leichten Fraktion(en) sind die Folge (vergl. DE-AS 2702987). Im zweiten Fall wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids bewußt unter der Sinkgeschwindigkeit der kleinen bzw. leichten Partikel gehalten. Dafür reicht sie aber nicht aus, die großen und spezifisch schweren Partikel aufzuwirbeln.· Aus diesem Grund ist bei der Trennung körniger Gemische mit in weiten Bereichen sich ändernden Korngrößen und/oder Dichten eine Vortrennung durch Siebung und Windsichtung sowie ein mehrstufiger Betrieb notwendig. Bei gleichzeitigem Ablauf von Klassierungs- und Sortierungsvorgängen ist bei breit gefächerten Korngrößen und Dichtespektren der Aufwand besonders hoch und wird deshalb praktisch nicht realisiert.In the separation of granular mixtures with widely varying grain sizes and / or densities with the aid of the fluidized bed principle, very great difficulties occur when using the known methods and devices. It is not practically possible to whirl up such mixtures in total. Either large portions of the small and / or specific light fraction are blown out or large parts of the large and / or specific heavy fractions are not whirled up at all. In the first case, the flow rate of the fluid is chosen so high that even the largest and heaviest particles are levitated. However, this speed is already above the rate of descent of said small and light particles. Inhomogeneity of the fluidized bed or blowing out of the light fraction (s) are the result (see DE-AS 2702987). In the second case, the flow rate of the fluid is deliberately kept below the sinking speed of the small particles. For this reason, separation of granular mixtures with widely varying particle sizes and / or densities requires pre-separation by sieving and air classification as well as multistage operation. With simultaneous sequence of classification and sorting processes, the complexity is particularly high with widely varied particle sizes and density spectra and is therefore virtually unrealized.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zurTrennung von Partikelgemischen mit in weiten Bereichen streuenden Korngrößen und/oder Dichten, sowie ein Wirbelgefäß zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit welchem derartige Partikelgerrtische insgesamt aufgewirbelt werden können, so daß eine Trennung nach der Partikeldichte und/oder Korngröße einer Fraktion gleicher Dichte nach dem Wirbelschichtprinzip ohne weiteren Aufwand möglich ist.It is the object of the invention to provide a method for separating particle mixtures with widely scattering grain sizes and / or densities, and a vortex vessel for carrying out the method, with which such particle particles can be whirled up altogether, so that a separation according to the particle density and / or grain size of a fraction of the same density according to the fluidized bed principle without further effort is possible.
Die Ursache füf die Nachteile und Mängel des bekannten Standes der Technik wird darin gesehen, daß die einzelnen Partikelfraktionen im Wirbelschichtprozeß einer unterschiedlichen Auflockerung unterliegen, d. h. es erfolgt eine Aufwirbelung, die.von Fraktion zu Fraktion verschieden, teils unterhalb des Lockerungspunktes, teils wesentlich darüber, bereits im inhomogenen Bereich ist. Die bekannten Wirbelgefäße besitzen i.d.R. einen konstanten Querschnitt; meist eine kreiszylindrische Form. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zurTrennung eines Gemischesaus Partikeln unterschiedlicher Dichte und/oder Korngröße nach der Partikeldichte und/oder Korngröße einerFraktion gleicher Dichte, unter. Anwendung des Wirbelschichtprinzips, wobei das Gemisch in einem Wirbelgefäß durch dessen porösen Boden durch ein gasförmiges Fluid angeströmt wird, dessen (auf das Leerrohr bezogene) Strömungsgeschwindigkeit gleich oder größer der Auflockerungsgeschwindigkeit der Partikel ist, so daß sich aus dem Gemisch eine Übereinanderschichtung von Teil-Wirbelschichten bildet, denen bestimmte Fraktionen der Partikel zugeordnet sind, welche ausgetragen werden können, sowie ein Wirbelgefäß zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wobei der gesamte Wirbelschichtprozeß mit einer konstanten Auflockerung — möglichst nahe des Lockerungspunktes — betreibbar ist.The cause fü the disadvantages and deficiencies of the prior art is seen in the fact that the individual particle fractions in the fluidized bed process are subject to a different loosening, d. H. There is a Aufwirbelung. The fraction differs from fraction to fraction, partly below the loosening point, partly much more, is already in the inhomogeneous area. The known vortex vessels have i.d.R. a constant cross section; usually a circular cylindrical shape. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for separating a mixture of particles of different density and / or grain size according to the particle density and / or grain size of a fraction of equal density, below. Application of the fluidized bed principle, wherein the mixture is flowed through a porous fluid in a vortex vessel by a gaseous fluid whose (relative to the empty tube) flow rate is equal to or greater than the Aufschlungsgeschwindigkeit of the particles, so that the mixture is a stacking of partial fluidized beds forms, which certain fractions of the particles are assigned, which can be discharged, and to create a vortex vessel for performing the method, wherein the entire fluidized bed process with a constant loosening - as close to the loosening point - is operable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in jeder Teil-Wirbelschicht eine solche (auf das Leerrohr bezogene) Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird, daß die Teil-Wirbelschicht einen konstanten Lückengrad im Vergleich zu benachbarten Teil-Wirbelschichten hat. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die Bestimmung der (auf das Leerrohr bezogenen) Strömungsgeschwindigkeit jeder Teil-Wirbelschicht mit Hilfe einer entsprechenden Querschnittsbestimmung der Teil-Wirbelschicht erfolgt.According to the invention the object is achieved in that in each partial fluidized bed such (relative to the empty tube) flow rate is determined that the partial fluidized bed has a constant degree of void compared to adjacent partial fluidized beds. It is particularly advantageous that the determination of the (related to the empty pipe) flow rate of each partial fluidized bed by means of a corresponding cross-sectional determination of the partial fluidized bed takes place.
Das Wirbelgefäß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sich dessen Querschnitt in Richtung der Strömung des Fluids kontinuierlich oder stufig erweitert. In einer vorteilhaften Variante sind dessen Wände kontinuierlich gekrümmt, so daß eine Wirbelschicht mit insgesamt konstantem Lückengrad erzeugbar ist. In einer anderen zweckmäßigen Variante sind die Wände des Wirbelgefäßes innerhalb zweier gekrümmter Grenzkonturlinien geradlinig ausgebildet, wobei die Grenzkonturlinien zwei Grenzwerten des Lückengrades der Wirbelschicht entsprechen.The vortex vessel for carrying out the method according to the invention is characterized in that its cross-section widens continuously or in steps in the direction of the flow of the fluid. In an advantageous variant, the walls of which are continuously curved, so that a fluidized bed with a total of constant void level can be generated. In another expedient variant, the walls of the vortex vessel are formed in a straight line within two curved boundary contour lines, the boundary contour lines corresponding to two limit values of the void ratio of the fluidized bed.
Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to some embodiments. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: die Querschnitte von zwei möglichen Konturen eines Wirbelgefäßes,1 shows the cross sections of two possible contours of a vortex vessel,
Fig. 2: den Querschnitt eines in der Form vereinfachten Wirbelgefäßes,2 shows the cross section of a simplified in the form vortex vessel,
Fig. 3: ein als Wirbelschichtrinne ausgebildetes Wirbelgefäß in teilweise geschnittener Seitenansicht,3: a vortex vessel formed as a fluidized bed channel in a partially sectioned side view,
Fig.4: eine Variante zu Fig. 3 in Schnittdarstellung.4 shows a variant of FIG. 3 in a sectional view.
Den Ausführungsbeispielen liegt die Trennung von für den Kraftwerksprozeß aufbereiteten Kohlenstaub, d. h. eines Gemisches aus Kohle und Ballast (z. B. Sand) in Kohle- und Ballastanteile zugrunde.The embodiments is the separation of processed for the power plant process coal dust, d. H. a mixture of coal and ballast (eg sand) in coal and ballast shares.
Eine Siebanalyse einer Probe des Gemisches zeigt, daß dieses stark polydispers ist. Sowohl Kohle- als auch Ballastpartikel streuen in einem relativ großen Korngrößenbereich. Die Trennung der Kohle- von den Ballastpartikeln soll nun so erreicht werden, daß die Kohlepartikel auf einer Wirbelschicht aus mit Luft aufgewirbelten Ballastpartikeln aufschwimmen.A sieve analysis of a sample of the mixture shows that it is highly polydisperse. Both carbon and ballast particles scatter in a relatively large grain size range. The separation of the carbon and the ballast particles should now be achieved so that the coal particles float on a fluidized bed of air-stirred up ballast particles.
Im ersten Ausführungsbeispiel soll die Trennung der Kohle- von den Ballastpartikeln mit Hilfe einer Dichtesortierung erfolgen, d.h. auf eine Trennung der klassierten Ballastpartikel wird verzichtet.In the first embodiment, the separation of the carbon and the ballast particles is to be done by means of a density sorting, i. on a separation of the classified ballast particles is omitted.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gemisch unter Verwendung von Luft so aufgewirbelt, daß sich eine Wirbelschicht aus mit Luft aufgewirbelten Ballastpartikeln bildet. Die Kohlepartikel mit ihrer geringen Dichte schwimmen auf dieser Wirbelschicht (nach Ablauf einer bestimmten Entmischungszeit) auf.According to the method of the invention, the mixture is fluidized using air to form a fluidized bed of air-entrained ballast particles. The carbon particles with their low density float on this fluidized bed (after a certain separation time).
Dazu muß die Wirbelschicht einen konstanten Lückengrad ε aufweisen, welcher zwischen dem Lückengrad sL am Lockerungspunkt und einem oberen Grenzwert ε0 liegt.For this purpose, the fluidized bed must have a constant degree of void ε, which lies between the void ratio s L at the loosening point and an upper limit ε 0 .
Beider Annahme von kugelförmigen Ballastpartikeln ist £L = 0,42 (vergl. Brauer, a.a.O.), während der obere Grenzwert des Lückengrades 8G einer Ausdehnung der Wirbelschicht von maximal 20% über der Ausdehnung am Lockerungspunkt entspricht, da darüber die auftretenden Inhomogenitäten in der Wirbelschicht eine Trennung erschweren bzw. unmöglich machen.Assuming spherical ballast particles, £ L = 0.42 (see Brauer, supra), while the upper limit of the degree of voiding corresponds to 8 G of a maximum expansion of the fluidized bed of 20% over the expansion at the loosening point, since above this the occurring inhomogeneities in the Fluidized bed make separation difficult or impossible.
Dementsprechend istSa = 0,517.Accordingly, Sa = 0.517.
Bei der Bestimmung des oberen Grenzwertes 8q muß das Dichteverhältnis von Kohlepartikeln und Ballastwirbelschicht beachtet werden, d. h. es muß das Aufschwimmen der Kohlepartikel gesichert sein.When determining the upper limit value 8q, the density ratio of carbon particles and ballast fluidized bed must be taken into account, i. H. the floating of the coal particles must be ensured.
Der konstante Lückengrad ε der Ballast-Wirbelschicht wird durch eine entsprechende Bestimmung der (auf das Leerrohr bezogenen) Strömungsgeschwindigkeit der Luft erreicht. Zweckmäßig wird dabei der jeweils wirksame leere Querschnitt der Ballast-Wirbelschicht so bestimmt, daß sich in diesem jeweiligen Querschnitt die erforderliche (auf das Leerrohr bezogene) Strömungsgeschwindigkeit der Luft einstellt.The constant degree of void ε of the ballast fluidized bed is achieved by a corresponding determination of the (relative to the empty pipe) flow velocity of the air. Appropriately, the respective effective empty cross-section of the ballast fluidized bed is determined so that adjusts the required (related to the empty tube) flow rate of air in this particular cross-section.
Dieses wird dadurch erreicht, daß der Querschnitt des Wirbelgefäßes in Strömungsrichtung der Luft erweitert wird.This is achieved in that the cross section of the vortex vessel is expanded in the flow direction of the air.
Bei der entsprechenden Querschnittsgestaltung des Wirbelgefäßes 1 (Fig. 1) wird wie folgt vorgegangen:In the corresponding cross-sectional configuration of the vortex vessel 1 (Figure 1), the procedure is as follows:
Gemäß der Siebanalyse des Gemisches wird dieses in die einzelnen Dichte- und Korngrößenfraktionen zerlegt und die Masse jeder Fraktion bestimmt. Im folgenden interessieren nur die Massen der Korngrößenfraktionen des Ballastes.According to the sieve analysis of the mixture, this is broken down into the individual density and grain size fractions and the mass of each fraction is determined. In the following, only the masses of the particle size fractions of the ballast are of interest.
Für die Masse einer Korngrößenfraktion giltFor the mass of a particle size fraction applies
dm = A-Sp(I -e)dh=f.(dp) (1)dm = A-Sp (I -e) dh = f. (dp) (1)
mitWith
dm = (differentiell kleine) Masse einer Korngrößenfraktiondm = (differentially small) mass of a particle size fraction
A = WirbelschichtquerschnittA = fluidized bed cross section
5p = Dichte der Ballastpartikel5p = density of the ballast particles
dh = differentiell kleine Höhe desie = differentially small height of the
WirbelschichtvolumensFluidized bed volume
dp = Korngröße der Ballastpartikel.dp = particle size of the ballast particles.
Der Wirbelschichtquerschnitt A ist abhängig vom Querschnitt AL des am unteren Ende des Wirbelgefäßes 1 (unterhalb des porösen Wirbelbodens 3) angebrachten Leerrohrs L sowie der dort herrschenden Luftströmungsgeschwindigkeit Cl und der Lüftströmungsgeschwindigkeit C, die zur Auflockerung der speziellen, durch die Korngröße dp gekennzeichneten Ballastpartikelfraktion notwendig ist. Wegen der Kontinuitätsbedingung für Fluide giltThe fluidized bed cross section A is dependent on the cross section A L of the lower end of the vortex vessel 1 (below the porous fluidized bed 3) mounted empty tube L and the prevailing air flow rate Cl and the Lüftströmungsgeschwindigkeit C, which is to loosen the special, characterized by the particle size d p ballast particle fraction necessary is. Because of the continuity condition for fluids
Die Luftströmungsgeschwindigkeit C, die erforderlich ist, um Partikel bestimmter Korngröße (und Dichte) mit einem bestimmten Lückengrad ε aufzulockern, kann nach bekannten Beziehungen (vergl. Brauer, a. a. 0.) rechnerisch bestimmt werden. Damit ist es möglich, für jede Korngrößenfraktion (des Ballastes) unter Anwendung der bekannten Beziehungen in Verbindung mit Gleichung (1) und (2) den jeweiligen Wirbelschichtquerschnitt A und die zugeordnete differentiell kleine Höhe dh zu berechnen, d. h. es kann die Kontur der Wände 2 des Wirbelgefäßes 1 punktweise über dessen Höhe so berechnet werden, daß in jedem differentiell kleinen Wirbelschichtvolumen (der Ballast-Wirbelschicht) ein konstanter Lückengrad ε herrscht. Fig. 1 zeigt die Kontur 2.1 der Wände 2 eines (mit kreisförmigem QuerschnitLangfinommenen) Wirbelgefäßes 1, wobei die Ballast-Wirbelschicht einen konstanten Lückengrad ε = sL = 0,42 aufweist, sowie die Kontur 2.2 der Wände 2 des Wirbelgefäßes 1, wenn die Ballast-Wirbelschicht einen konstanten Lückengrad ε = Sq = 0,517 besitzt. Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels:The air flow velocity C, which is required to loosen particles of certain particle size (and density) with a certain degree of void ε, can be determined by computation according to known relationships (see Brewer, supra). Thus, it is possible to calculate, for each particle size fraction (of the ballast) using the known relationships in conjunction with equations (1) and (2), the respective fluidized bed cross section A and the associated differentially small height, ie the contour of the walls 2 of the vortex vessel 1 are calculated pointwise over its height so that in each differentially small fluidized bed volume (the ballast fluidized bed) a constant degree of void ε prevails. 1 shows the contour 2.1 of the walls 2 of a vortex vessel 1 (with a circular cross section), wherein the ballast fluidized bed has a constant degree of voiding ε = s L = 0.42, and the contour 2.2 of the walls 2 of the vortex vessel 1, if the Ballast fluidized bed has a constant degree of void ε = Sq = 0.517. The operation of the first embodiment:
Bei Einstellung einer entsprechend dem gewählten Lückengrad ε berechneten Luft-Strömungsgeschwindigkeit CL im Leerrohr L bildet sich aus dem im Wirbelgefäß 1 eingebrachten Gemisch nach Ablauf einer bestimmten Entmischungszeit eine (gering wirbelnde) Wirbelschicht der Ballastpartikel, deren Dichte so groß ist, daß die im Gemisch befindlichen Kohlepartikel oben aufschwimmen. Die Ballast-Wirbelschicht besteht aus einer Übereinanderschichtung von Teil-Wirbelschichten, deren unterste (nahe am porösen Wirbelboden 3 befindliche) die Fraktion der größten Ballastpartikel enthält, auf der sich weitere Teil-Wirbelschichten mit jeweils kleineren Ballastpartikeln aufschichten. In jeder der Teil-Wirbelschichten herrscht aufgrund der konkreten Strömungsverhältnisse der konstante Lückengrad ε, d.h. entsprechend der Masse dm der jeweiligen Korngröße dp wurde der jeweilige Querschnitt A und die Höhe dhdieserTeilwirbelschicht, d.h. also der Querschnitt des Wirbelgefäßes 1 ander entsprechenden Stelle, bestimmt, so daß sich eine solche auf das Leerrohr L bezogene Strömungsgeschwindigkeit C an dieser Stelle des Wirbelgefäßes. 1 einstellt, daß die entsprechenden Ballastpartikel mit dem konstanten Lückengrad ε aufgelockert werden.When setting a calculated according to the selected degree of void ε air flow velocity C L in the empty tube L is formed from the introduced in the vortex vessel 1 mixture after a certain demixing a (low swirling) fluidized bed of ballast particles whose density is so high that in the mixture float up coal particles. The ballast fluidized bed consists of a stacking of partial fluidized beds, the lowest (located near the porous fluidized bed 3) contains the fraction of the largest ballast particles, on which further partial fluidized beds each stack with smaller ballast particles. In each of the partial fluidized beds prevails due to the concrete flow conditions, the constant degree of void ε, ie according to the mass dm of the respective grain size d p , the respective cross section A and the height dhdieserTeilwirbelschicht, ie the cross section of the vortex vessel 1 at the appropriate location, so in that such a flow velocity C related to the empty tube L at this point of the vortex vessel. 1 adjusts that the corresponding ballast particles are loosened with the constant degree of void ε.
Am obersten Ende der Wände 2 des Wirbelgefäßes 1 befindet sich demgemäß die Teil-Wirbelschicht, welche die kleinsten Ballastpartikel enthält. Auf dieser schwimmen die ungewirbelten Kohlepartikel, welche durch eine (nicht gezeichnete) Austragvorrichtung ausgetragen werden können. Mit diesem Verfahren und dem Wirbelgefäß 1 läßt sich eine sehr gute Dichtetrennung der Bestandteile des Gemisches erreichen, da auch der größte Teil der Ballastfeinpartikel eine niedrig ausgedehnte Teil-Wirbelschicht der entsprechend großen Dichte bildet, so daß Vermischungen mit den Kohlepartikeln weitgehend vermieden sind.At the uppermost end of the walls 2 of the vortex vessel 1 is accordingly the partial fluidized bed which contains the smallest ballast particles. On this swim the untreated coal particles, which can be discharged through a (not shown) discharge device. With this method and the vortex vessel 1, a very good density separation of the components of the mixture can be achieved, as well as the majority of ballast fine particles forms a low-expanded partial fluidized bed of correspondingly large density, so that mixing with the carbon particles are largely avoided.
Zweites Ausführungsbeispiel:Second embodiment:
Zur Vereinfachung der Herstellung des Wirbelgefäßes 1 werden — wie vorstehend beschrieben — die Konturen 2.1 und 2.2 ermittelt (s. Fig. 1). Diese stellen Grenzkonturlinien dar, zwischen denen eine geradlinige Kontur 4 (in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet) auswählbar ist. Gemäß dieser Kontur 4 kann nun ein wesentlich einfacheres Wirbelgefäß 1 (s. Fig. 2) gefertigt werden. Als Luft-Strömungsgeschwindigkeit CL im Leerrohr L wird eine Geschwindigkeit gewählt, die zwischen den beiden, durch die Lückengrade 8L und εα bestimmten Grenzgeschwindigkeiten liegt, so daß der Lückengrad ε der sich ausbildenden Teil-Wirbelschichten der Ballastpartikel zwischen den beiden genannten Grenzwerten liegt.To simplify the production of the vortex vessel 1, as described above, the contours 2.1 and 2.2 are determined (see Fig. 1). These represent boundary contour lines, between which a rectilinear contour 4 (drawn in dashed lines in FIG. 1) can be selected. According to this contour 4, a much simpler vortex vessel 1 (see Fig. 2) can now be manufactured. As the air flow velocity C L in the empty tube L, a speed is selected which lies between the two limit velocities determined by the gap degrees 8 L and ε α , so that the degree of voiding ε of the forming partial fluidized beds of the ballast particles lies between the two mentioned limit values ,
Oberhalb der Kontur 4 des Wirbelgefäßes 1 schließt sich ein im wesentlichen zylindrischer Gefäßteil 5 an, der oben mit einem offen- und verschließbaren Deckel 6 mit Abluftleitung 7 versehen ist. Der Gefäßteil 5 dient der Aufnahme der aufschwimmenden Kohlepartikel. Ein zwischen Gefäßteil 5 und Kontur 4 des Wirbelgefäßes 1 angeordnetes verschiebbares und ggf. in der Höhe einstellbares Steckblech 8 wird zur Trennung der Kohleanteile von den Ballastanteilen verwendet. Im übrigen ist die Wirkungsweise des zweiten analog der des ersten Ausführungsbeispiels.Above the contour 4 of the vortex vessel 1 is followed by a substantially cylindrical vessel part 5, which is provided at the top with an openable and closable cover 6 with exhaust air duct 7. The vessel part 5 serves to receive the floating coal particles. An arranged between the vessel part 5 and 4 contour of the vortex vessel 1 displaceable and possibly adjustable height plug-in sheet 8 is used to separate the coal shares of the Ballastanteilen. Incidentally, the operation of the second is analogous to that of the first embodiment.
Drittes Ausführungsbeispiel:Third embodiment:
Um einen kontinuierlichen Trennvorgang des Gemisches zu erreichen, wird als Wirbelgefäß 1 eine Wirbelschichtrinne 9 (Fig. 3) eingesetzt. Im Querschnitt (rechtwinklig zur Zeichenebene) besitzt diese eine Form, die der geradlinigen Kontur 4 in Fig. 1 und 2 entspricht. Die Wirbelluft wird über einen Lufteintritt 10 zum porösen Wirbelboden 3 geführt und von diesem verteilt. Das Gemisch wird über die Zuführeinrichtung 11 zugeführt. .In order to achieve a continuous separation process of the mixture, a fluidized bed trough 9 (FIG. 3) is used as the vortex vessel 1. In cross-section (at right angles to the plane) this has a shape corresponding to the straight contour 4 in Fig. 1 and 2. The fluidized air is passed through an air inlet 10 to the porous fluidized bed 3 and distributed by this. The mixture is supplied via the feed device 11. ,
Die Wirkungsweise ist analog zum zweiten Ausführungsbeispiel. Die Trennung der Kohle- von den Ballastpartikeln erfolgt mit Hilfe eines Trennbleches 12 am Ende der Wirbelschichtrinne 9, so daß die Kohle über die Kohleaustrittsöffnung 13 und der Ballast über die Ballastaustrittsöffnung 14 abgezogen werden kann.The mode of action is analogous to the second embodiment. The separation of the carbon from the ballast particles takes place with the aid of a separating plate 12 at the end of the fluidized bed channel 9, so that the coal can be withdrawn via the coal outlet opening 13 and the ballast via the ballast outlet opening 14.
Viertes Ausführungsbeispiel:Fourth embodiment:
Besteht die Notwendigkeit, die Partikel der aufgewirbelten Bestandteile des Gemisches (d.h. gemäß Ausführungsbeispiel der Ballastpartikel) nach der Korngröße klassiert zu entnehmen, dann wird jeder der den jeweiligen Korngrößen der Ballastpartikel zugeordneten Teil-Wirbeischichten (vergl. 1. Ausführungsbeispiel) eine gesonderte Ballastaustragsvorrichtung 15 mit entsprechenden Ballastaustrittsöffnungen 14 zugeordnet (Fig.4).If there is a need to remove the particles of the fluidized constituents of the mixture (ie according to the exemplary embodiment of the ballast particles) according to the grain size, then each of the respective particle sizes of the ballast particles associated with part-Wirbeischichten (see 1. Embodiment) with a separate Ballastaustragsvorrichtung 15 corresponding ballast outlet openings 14 assigned (Figure 4).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28537085A DD244705A1 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | METHOD AND SWIVELING FAIR FOR THE SEPARATION OF A PARTICLE MIXTURE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28537085A DD244705A1 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | METHOD AND SWIVELING FAIR FOR THE SEPARATION OF A PARTICLE MIXTURE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD244705A1 true DD244705A1 (en) | 1987-04-15 |
Family
ID=5575177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD28537085A DD244705A1 (en) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | METHOD AND SWIVELING FAIR FOR THE SEPARATION OF A PARTICLE MIXTURE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD244705A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913807A (en) * | 1988-10-26 | 1990-04-03 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Particle separator |
| DE102010042167A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Fritz Schoppe | Method and device for separating a dust mixture into its dust components |
-
1985
- 1985-12-24 DD DD28537085A patent/DD244705A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913807A (en) * | 1988-10-26 | 1990-04-03 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Particle separator |
| DE102010042167A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Fritz Schoppe | Method and device for separating a dust mixture into its dust components |
| DE102010042167B4 (en) | 2010-10-07 | 2019-01-31 | August Buchberger | Method and device for separating a dust mixture into its dust components |
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