DD249860A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE TREATMENT OF FLUIDIZED SCHUETTGUETERN IN SWIVEL LAYER APPARATUS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf Prozesse in der chemischen Industrie, in der Land- und Nahrungsgueterwirtschaft und in der Grundstoffindustrie. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Staubaustrag aus dem Wirbelschichtapparat ohne Abscheidung des Staubes an einer Filterflaeche zu verhindern, die Verfahrensprozessdurchfuehrung zu intensivieren und die Installation voluminoeser Abscheider innerhalb oder ausserhalb des Wirbelschichtapparates zu vermeiden. Die technische Aufgabe besteht darin, die mit dem Abluftstrom mitgerissenen Staubteilchen und/oder Fluessigkeitstroepfchen im Raum oberhalb der Wirbelschicht durch geeignete Verfahrensschritte und Mittel zu entfernen und in die Schicht zurueckzufuehren. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die einzeln und an sich bekannten Verfahrenstechniken kombiniert zur Wirkung gebracht werden, indem die aus der Wirbelschicht ausgestossenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Schicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort im aufgebauten elektrischen Feld aufgeladen werden, agglomerieren und in die Schicht zurueckfallen.The invention relates to processes in the chemical industry, in the agriculture and food industry and in the basic industry. The object of the invention is to prevent the dust discharge from the fluidized bed apparatus without separation of the dust on a Filterflaeche, to intensify the Verfahrensprozessdurchfuehrung and to avoid the installation of voluminoeser separator inside or outside the fluidized bed apparatus. The technical problem is to remove the dust particles entrained with the exhaust air stream and / or liquid droplets in the space above the fluidized bed by suitable process steps and means and return them to the layer. According to the invention, the object is achieved in that the individually and per se known process techniques are combined brought to action by the suspended from the fluidized bed suspended particles in the above the layer located calmed zone of the fluidized bed apparatus, where they are charged in the built-up electric field, agglomerate and fall back into the layer.
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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 the agriculture and food industry and in the basic industry, in which fluidized bed apparatus for granulation, drying, cooling or reaction of fluidized bulk materials are used.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß bei Wirbelschichtprozessen, bei denen ein Schüttgut durch einen durchströmenden Gasstrom fluidisiert wMtt, 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 fluidized by a gas stream flowing through wMtt, by the abrasion, the discharge of the fine grain and possible process-related dust supplies, always a dust discharge from the layer. In addition, larger grains are sporadically carried out of the layer by impact.
Eieiibt dieser Austrag unberücksichtigt, so führt er zu Verlusten an Einsatzstoffen und beeinträchtigt die Umweltbedingungen awdtt 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 Wirbelschichtapparat oberhalb der Schicht eine größere Beruhigungszone mit erweitertem Querschnitt und damit verringerten Luftgeschwindigkeiten angeordnet wäiiKleisrid indem diesem Wirbelschichtapparat Zyklone, Elektrofilter oder Naßabscheider einzeln oder in Kombination ^achgsschaitet wurden.If this discharge is disregarded, it leads to losses of starting materials and adversely affects the environmental conditions awdtt the discharge of dust-laden exhaust air into the environment. When cycling, considerable erosion problems arise on the fan. Therefore, dust discharges from the plant have hitherto been avoided by arranging in the fluidized bed apparatus above the bed a larger calming zone having an expanded cross section and thus reduced air velocities by separating cyclones, electrostatic precipitators or wet scrubbers individually or in combination with each other.
Diess Lösungen führen jedoch zu einer erheblichen Erhöhung des Anlagevolumens. Es ist bekannt, daß das Volumen der Wirbelschicht weniger als 4% des zur Abscheidung benötigten Apparatevolumens beträgt. Außerdem muß der abgeschiedene Siaüte aus Gründen der Materialökonomie wieder in die Schicht zurückgeführt werden, wozu weitere Einrichtungen und ein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich sind.However, these solutions lead to a considerable increase in the investment volume. It is known that the volume of the fluidized bed is less than 4% of the apparatus volume required for the deposition. In addition, the deposited Siaüte must be recycled for reasons of material economy back into the layer, including further facilities and additional energy consumption are required.
Es warden auch Lösungen realisiert, bei denen die Staubabscheidung im Wirbelschichtapparat selbst oberhalb der BetüthiiguiRgszone in Gewebefiltern verschiedener Bauart erfolgt. Die Nachteile dieser Lösung bestehen ebenfalls in einem gjö&ren Äpparatevolurnen durch zusätzliche mechanische oder pneumatische Einrichtungen zur Reinigung der Filter, um den ArasSieg des Druckverlustes der Filter zu begrenzen und den Staub, allerdings meist diskontinuierlich, in die Schicht zu riaokzaführen.It is also realized solutions in which the dust separation takes place in the fluidized bed apparatus even above BetüthiiguiRgszone in fabric filters of various types. The drawbacks of this solution also exist in a similar apparatus design by additional mechanical or pneumatic means for cleaning the filters to limit the Aras victory in the pressure loss of the filters and riaokzühren the dust, but mostly discontinuous, in the layer.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Staubaustrag aus 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 object of the invention is to prevent the dust discharge from the fluidized bed apparatus without depositing the dust on a filter surface, to intensify the process process implementation and to avoid the installation of voluminous separators inside or outside the fluidized bed apparatus.
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung zu lösen ist, besteht darin, in einem Wirbeischichtapparat die mit dem Abluftstrom aus der Schicht mitgerissenen Staubteilchen und/oder Flüssigkeitströpfchen im Raum oberhalb der Wirbelschicht durch geeignete Verfahrensschritte und Mittel aus dem Abluftstrom zu entfernen und in die Schicht zurückzuführen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzeln und an sich bekannten Verfahrenstechniken kombiniert zur Wirkung gebracht werden, indem die aus der Wirbelschicht ausgestoßenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Schicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort im aufgebauten elektrischen 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, dabei aufgeladen und an räumlich darüberliegenden geerdeten Niederschlagselektroden abgeschieden werden. Die Verfahrensdurchführung wird dadurch intensiviert, daß der Abluftstrom in mindestens zwei, vorzugsweise in vier Teilströme augeteilt wird, diese einzeln bzw. paarweise gegenpolig aufgeladen undd zwecks Agglomeration wiedervereinigt werden. Darüber hinaus kann der Raum oberhalb der Wirbelschicht in Teilräume gegliedert und in jedem Teilraum ein elektrisches Feld angeordnet sein.The technical problem to be solved by the invention is to remove in a Wirbeischichtapparat with the exhaust air flow from the layer entrained dust particles and / or liquid droplets in the space above the fluidized bed by suitable steps and means from the exhaust air stream and into the layer due. According to the invention, this object is achieved in that the individually and per se known process techniques are brought to effect combined by the suspended particles from the fluidized bed in the located above the layer calmed zone of the fluidized bed apparatus, where they are charged in the built-up electric field, agglomerate and fall back into the layer. The agglomeration is achieved in that above the fluidized bed a lattice-like, standing under negative high voltage spray electrode is arranged, through which sweeps the exhausted with particulate exhaust air, thereby charged and deposited on spatially overlying grounded precipitation electrode. The process implementation is intensified by the fact that the exhaust air stream is divided into at least two, preferably divided into four streams, these charged individually or in pairs opposite polarity and reunited for agglomeration. In addition, the space above the fluidized bed can be subdivided into subspaces and an electric field can be arranged in each subspace.
Weiterhin wird das Verfahren dadurch vorteilhaft ergänzt, daß durch ein Einspritzsystem und Zusatz von Salizinsäure in eine Konzentration von 0,01-0,1 % der Agglomerationseffekt unterstützt wird.Furthermore, the method is advantageously supplemented by the fact that is supported by an injection system and addition of salicylic acid in a concentration of 0.01-0.1% of the agglomeration effect.
Der obere Teil der Wirbelschichtapparates besteht aus elektrisch nicht leitfähigem Material oder ist mit einer durchschlagssicheren Isolation versehen. Der Abgaskanal kann auch seitlichen 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 Abführschleuse befindet.The upper part of the fluidized bed apparatus is made of electrically non-conductive material or is provided with a puncture-proof insulation. The exhaust duct can also be arranged laterally and be partitioned off by a net-like, exhaust gas-permeable, uniform-pole, 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. Für die Abscheidung der geladenen Partikel ergeben sich zwei Möglichkeiten:The charging of the particles can take place by means of contact or corona charging. Here, the corona field is given priority, since in this the highest charge density and thus the largest acting field forces can be generated. For the deposition of the charged particles there are two possibilities:
1. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich nicht voneinander getrennt. Die Staub- und/oder Flüssigkeitspartikel werden durch negative Sprühdrähte aufgeladen und an geerdeten Niederschlagelektroden, die sich in unmittelbarer Nähe befinden, abgeschieden. Das integrierte Auflade- und Abscheidesystem wid in einem Abstand von 100 bis 700 mm Höhe oberhalb der Wirbelschicht im Erweiterungsteil des Wirbelschichtapparates angeordnet. Die angelegte Feldstärke liegt im Bereich 5-25kV · cm"1 (für Luft).1. The charging and deposition zone are not spatially separated. The dust and / or liquid particles are charged by negative spray wires and deposited on grounded precipitation electrodes that are in close proximity. The integrated charging and separation system wid arranged at a distance of 100 to 700 mm height above the fluidized bed in the extension part of the fluidized bed apparatus. The applied field strength is in the range 5-25kV · cm " 1 (for air).
2. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich voneinander getrennt. Dabei werden die Staub- und/oder Flüssigkeitspartikel in einem negativen Koronafeld bzw. durch Kontaktaufladung aufgeladen und an darüber angeordneten geerdeten Niederschlagselektroden abgeschieden. Für das Koronafeld finden als Sprühelektroden dünne Drähte mit scharfen Kanten Verwendung. Diese befinden sich in einem Abstand von 100 bis 300 mm oberhalb der Wirbelschicht und sind netzartig angeordnet, wobei der Abstand der Sprühdrähte zwischen 10 bis 20 mm variieren kann. Ais Abscheideelektroden dienen geerdete Platten oder zweckentsprechend gestaltete Profile mit großer Oberfläche. Die Abscheideelektroden befinden sich im Erweiterungsteil des Wirbelschichtapparates. Die angelegte Hochspannung liegt im Bereich von 1 bis 50 kV.2. The charging and separation zone are spatially separated. In this case, the dust and / or liquid particles are charged in a negative corona field or by contact charging and deposited on grounded precipitation electrodes arranged above. For the corona field, thin wires with sharp edges are used as the discharge electrodes. These are located at a distance of 100 to 300 mm above the fluidized bed and are arranged in a network, wherein the distance of the spray wires can vary between 10 to 20 mm. Separating electrodes are grounded plates or appropriately designed profiles with a large surface area. The separation electrodes are located in the extension part of the fluidized bed apparatus. The applied high voltage is in the range of 1 to 50 kV.
Die Erfindung soll anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail with reference to three exemplary embodiments:
Es zeigt Fig. 1 mit den zugehörigen Schitten A-A sowie B-Beinen quadratischen Wirbelschichtapparat für den Trocknungsprozeß eines welchen Produktes mit hohem Abrieb. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,1 bis 0,2 mm.It shows Fig. 1 with the associated sections A-A and B-legs square fluidized bed apparatus for the drying process of which a product with high abrasion. The discharged dust has a grain size of 0.1 to 0.2 mm.
Bei einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s im freien Querschnitt ist 200 mm über der Wirbelschicht, die sich im Wirbelschichtapparat 5 oberhalb des Anströmbodens 1 ausbildet, eine gitterartige negative geladene Sprühelektrode 2 angerodnet. Die angelegte negative Spannung beträgt -5kV. An dieser Sprühelektrode 2 werden die Staubteilchen negativ aufgeladen. An der geerdeten Abscheideelektrode 3 werden die Staubteilchen niedergeschlagen und agglomeriert.At an air velocity of 0.5 m / s in the free cross section 200 mm above the fluidized bed, which is formed in the fluidized bed apparatus 5 above the inflow base 1, a lattice-like negative charged spray electrode 2 gerwernet. The applied negative voltage is -5kV. At this discharge electrode 2, the dust particles are negatively charged. At the grounded deposition electrode 3, the dust particles are precipitated and agglomerated.
Durch das sich aufbauende Eigengewicht fallen die abgeschiedenen Staubteilchen in die Wirbelschicht zurück und werden mit dem Trockenprodukt ausgetragen. Mit 6 ist die Zuführung der Hochspannung bezeichnet. Der staubfreie Abluftstrom verläßt über den am Kopf des Wirbelschichtapparates 5 angeordneten Abluftausgang 4 den Wirbelschichtapparat. Die Apparatewände oberhalb der Wirbelschicht sind mit einer durchschlagssicheren eiektrischen isolierenden Schicht ausgekleidet. Sprüh- und Abscheideelekroden sind mittels Isolatoren 7 im Wirbelschichtapparat 5 befestigt.As a result of the inherent weight, the separated dust particles fall back into the fluidized bed and are discharged with the dry product. 6 denotes the supply of high voltage. The dust-free exhaust air stream leaves via the arranged at the top of the fluidized bed apparatus 5 exhaust air outlet 4, the fluidized bed apparatus. The apparatus walls above the fluidized bed are lined with a breakthrough proof electrical insulating layer. Spray and Abscheideelekroden are fixed by means of insulators 7 in the fluidized bed apparatus 5.
Fig. 2 mit den zugehörigen Schnitten A-A und B-B zeigt des Beispiel der Verwendung eines runden Wirbelschichtapparates mit kassierendem Abzug für einen Granulationstrocknungsprozeß eines ebenfalls weichen Produktes mit hohem Abrieb. Der Anströmboden 1 erzeugt ein sich überlangerndes radiales und axiales Strömungsprofil in der Wirbelschicht. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis 0,5 mm. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 1m/s im freien Querschnitt sind 150 mm über dem Einspritzsystem 8 die 250 mm längen Aufladekanäle 9 angeordnet, wobei sich in jedem Aufladekanal eine Sprühelektrode 2,3 befindet. Die angelegte negative Spannung beträgt -25kVund die positive +15kV.Fig. 2 with the associated sections A-A and B-B shows the example of the use of a round fluidized bed apparatus with a condenser deduction for a granulation drying process of a likewise soft product with high abrasion. The inflow base 1 generates an overlapping radial and axial flow profile in the fluidized bed. The discharged dust has a grain size of 0.05 to 0.5 mm. At an air velocity of 1 m / s in the free cross section 150 mm above the injection system 8, the 250 mm length charging channels 9 are arranged, with a spray electrode is 2.3 in each charging channel. The applied negative voltage is -25kV and the positive + 15kV.
Nach der Vereinigung der entgegengesetzt aufgeladenen Teilströme kommt es zur Agglomeration der Teilchen. Durch die rotierende Bewegung der Strömung werden die Agglomerate an die geerdete Apparatewand geschleudert, entladen und fallen in die Schicht zurück. Der greinigte Abluftstrom verläßt den Wirbelschichtapparat 5 über den Abluftkanal 4. Alle Sprühelektroden sind durch Isolatoren 7 im Wirbelschichtapparat 5 befestigt und abgesichert.After the unification of the oppositely charged partial streams, agglomeration of the particles occurs. As a result of the rotating movement of the flow, the agglomerates are thrown to the grounded apparatus wall, discharged and fall back into the layer. The greinigte exhaust air stream leaves the fluidized bed apparatus 5 via the exhaust duct 4. All spray electrodes are fixed by insulators 7 in the fluidized bed apparatus 5 and secured.
Fig. 3 stellt einen quadratischen Wirbelschichtapparat 5 mit seitlichem Abluftkanal 4 dar, der ebenfalls für einen Granulierungsprozeß eines weichen Produktes mit hohem Abrieb benutzt wird. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis 0,5mm.Fig. 3 shows a square fluidized bed apparatus 5 with lateral exhaust duct 4, which is also used for a granulation process of a soft product with high abrasion. The discharged dust has a grain size of 0.05 to 0.5mm.
Der Wirbelschichtapparat 5 besteht oberhalb des Einspritzsystems 8 aus Plast, unterhalb daneben aus Stahl und ist geerdet. Die Luftgeschwindigkeit im freien Querschnitt des Wirbelschichtapparates 5 beträgt 1,2m/s. Der Abstand der netzartigen Elektrode 2 mit einer Maschenweite von 1,2mm von dem geerdeten Einspritzsystem 8 beträgt 50 mm.The fluidized bed apparatus 5 is above the injection system 8 made of plastic, below steel and is grounded. The air velocity in the free cross section of the fluidized bed apparatus 5 is 1.2 m / s. The distance of the net-like electrode 2 with a mesh size of 1.2 mm from the grounded injection system 8 is 50 mm.
Die über eine Spannungsreduzierungseinrichtung 11 angelegte Spannung an der Elektrode 2 gegenüber Erde beträgt mindestens -15 kV. Über der Hochspannungselektrode 2 befindet sich ein Freiraum 10 mit einer Höhe von 600 mm, der die natürliche Absatzbewegung größerer Teilchen fördert. Dieser Freiraum 10 geht in einen sich allmählichen verjüngenden Abluftkanal 4 über, in dem eine weitere senkrechte netzartige Hochspannungselektrode 11 mit einer Maschenweite von 0,05 mm angebracht ist. Diese Hochspannungselektrode 11 liegt gegenüber Erde an einem Potential von -5OkV. Die Staubteilchen, die bis zur Hochspannungselektrode 11 gelangen, rutschen an ihr unter dem Einfluß der Schwerkraft herunter und fallen in das Auffangvolumen 12. Von dort gelangt das Produkt über eine Zellenschleuse 13 zurück in die Wirbelschicht.The voltage applied across the electrode 2 to ground via a voltage reduction device 11 is at least -15 kV. Above the high voltage electrode 2 is a free space 10 with a height of 600 mm, which promotes the natural sales movement of larger particles. This free space 10 merges into a gradual tapered exhaust duct 4, in which a further vertical net-like high-voltage electrode 11 is mounted with a mesh size of 0.05 mm. This high voltage electrode 11 is opposite to ground at a potential of -5OkV. The dust particles, which reach the high-voltage electrode 11, slip down under the influence of gravity and fall into the collecting volume 12. From there, the product passes through a cell lock 13 back into the fluidized bed.
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