DE10029724A1 - Device and method for expanding vermiculite - Google Patents

Device and method for expanding vermiculite

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Blähen von körnigem Roh-Vermiculit bekannt, mit einem Expansionsrohr und einem oder mehreren an einem Ende des Expansionsrohres angeordneten Brenner, der mindestens eine Brenngasdüse für die Einleitung eines Brenngases und mindestens eine Primärluftdüse für Verbrennungsluft aufweist. Zum Blähen von körnigem Roh-Vermiculit wird im Flugstrom einer Flamme ein sauerstoffhaltiges Gas in diese eingeleitet. Um hiervon ausgehend eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, die Durchsatzleistung von Roh-Vermiculit zu erhöhen und den spezifischen Energiebedarf zu senken, wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Primärluftdüse die Brenngasdüse konzentrisch umgibt, oder dass mehrere Brenngasdüsen innerhalb der mindestens einen Primärluftdüse angeordnet sind, wobei der Brenner weiterhin mindestens eine Unterschalldüse für Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass als sauerstoffhaltiges Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft eingesetzt wird, wobei der Sauerstoff oder die sauerstoffangereicherte Luft durch Unterschalldüsen axial in die Flamme eingeleitet werden.A device for expanding granular raw vermiculite is known, with an expansion tube and one or more burners arranged at one end of the expansion tube, which has at least one fuel gas nozzle for the introduction of a fuel gas and at least one primary air nozzle for combustion air. In order to expand granular raw vermiculite, an oxygen-containing gas is introduced into the entrained flow of a flame. In order to use this to provide a device and a method that allow the throughput of raw vermiculite to be increased and the specific energy requirement to be reduced, it is proposed according to the invention that the primary air nozzle concentrically surrounds the fuel gas nozzle, or that several Fuel gas nozzles are arranged within the at least one primary air nozzle, the burner further comprising at least one subsonic nozzle for oxygen or oxygen-enriched air. The method according to the invention is characterized in that oxygen or oxygen-enriched air is used as the oxygen-containing gas, the oxygen or the oxygen-enriched air being introduced axially into the flame through subsonic nozzles.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Blähen von körnigem Roh- Vermiculit mit einem Expansionsrohr und einem oder mehreren an einem Ende des Expansionsrohres angeordneten Brenner, der mindestens eine Brenngasdüse für die Einleitung eines Brenngases und mindestens eine Primärluftdüse für Verbrennungsluft aufweist.The present invention relates to a device for the expansion of granular raw Vermiculite with an expansion tube and one or more at one end of the Expansion tube arranged burner, the at least one fuel gas nozzle for the Introduction of a fuel gas and at least one primary air nozzle for Combustion air has.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Blähen von körnigem Roh- Vermiculit im Flugstrom einer Flamme unter Einleitung eines sauerstoffhaltigen Gases in diese Flamme.The invention further relates to a method for the expansion of granular raw material. Vermiculite in the entrained flow of a flame with the introduction of an oxygen Gases in this flame.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dieser Gattung sind aus der DE-C 132 29 995 bekannt. Darin wird das Blähen von körnigem ROH-Vermiculit unter Einsatz eines von unten befeuerten Wirbelbettschachts beschrieben. Das Rohkorn wird dabei in die Flamme zudosiert und zirkuliert in der Wirbelschicht, in der es zunächst erwärmt, geschmolzen und durch das verdampfende Hydratwasser aufgebläht wird. Anschließend wird es nach oben ausgetragen. Als Brennstoff für den Schachtofen werden Brenngase, wie zum Beispiel Erdgas, Propan und Butan, sowie Heizöl verwendet und mit Luft als Oxidationsmittel verbrannt.A method and an apparatus according to this genus are known from the DE-C 132 29 995 known. It is used to bloat granular ROH vermiculite Use of a fluidized bed chute fired from below is described. The raw grain is metered into the flame and circulates in the fluidized bed in which it is first warmed, melted and evaporated by the water of hydrate is inflated. Then it is carried upwards. As fuel for the shaft furnace uses fuel gases such as natural gas, propane and butane, as well as heating oil and burned with air as an oxidizing agent.

Als Apparat zur Herstellung von Vermiculit hat sich heute der Schachtofen gegenüber dem horizontal rotierenden Drehrohr weitgehend durchgesetzt. Der Schachtofen besteht aus einem vertikalen Expansionsrohr aus hitzebeständigen Stahl, das von unten durch eine Flamme beheizt wird. Wärmeverluste durch Wärmestrahlung werden durch eine feuerfeste Isolierung, die im Abstand um das Expansionsrohr angebracht ist, minimiert. Die maximal zulässige Betriebstemperatur der Expansionsrohre ist werkstoffabhängig. Als Werkstoff wird in der Regel ein hitzebeständiger Stahl verwendet.Today, the shaft furnace has become an apparatus for the production of vermiculite largely enforced the horizontally rotating rotary tube. The shaft furnace consists of a vertical expansion tube made of heat-resistant steel, made by is heated below by a flame. Heat loss through heat radiation are made of fireproof insulation that is spaced around the expansion pipe is minimized. The maximum permissible operating temperature of the Expansion pipes depend on the material. As a rule, a heat-resistant steel is used.

Die Temperatur im Ofen beträgt typisch zwischen 850°C und 950°C. Im Betrieb werden zur Erhöhung der Standzeit niedrige Wandtemperaturen angestrebt, da bereits ab 900°C verstärkt Verzunderung auftritt. The temperature in the oven is typically between 850 ° C and 950 ° C. Operational low wall temperatures are aimed to increase the service life, because Scaling occurs even at 900 ° C.  

Das Aufblähen der Roh-Vermiculitpartikel wird im wesentlichen durch die Lage und die räumliche Ausdehnung der heißen Flammzone sowie deren Temperatur beeinflusst. Die Temperatur kann durch die Düsengeometrie des Brenners, dem Brennstoff/Luft-Verhältnis und durch den Ofendruck, das heißt die Zufuhr von Falschluft, nur in bestimmten Grenzen beeinflusst werden, ohne dass die zulässigen Betriebstemperaturen überschritten werden. Der inerte Stickstoffanteil in der Verbrennungsluft und der Luftüberschuss in der Flamme begrenzen außerdem die Temperatur in der Verbrennungszone und damit den Wärmeübergang auf die Roh- Vermiculitpartikel. Dadurch ist bei vorhandenem Querschnitt des Expansionsrohres der Durchsatz an expandiertem Vermiculitgranulat mit definiertem Schüttgewicht begrenzt.The swelling of the raw vermiculite particles is essentially due to the location and the spatial extent of the hot flame zone and its temperature influenced. The temperature can be determined by the nozzle geometry of the burner, the Fuel / air ratio and by the furnace pressure, that is the supply of False air, can only be influenced within certain limits without the permissible Operating temperatures are exceeded. The inert nitrogen content in the Combustion air and excess air in the flame also limit the Temperature in the combustion zone and thus the heat transfer to the raw Vermiculite particles. As a result, there is an existing cross section of the expansion tube the throughput of expanded vermiculite granules with a defined bulk density limited.

Es besteht deshalb ein prinzipielles Interesse an einer Produktivitätsverbesserung, das heißt an einer Durchsatzsteigerung für expandiertes Vermiculit. Ferner sollte der Energieverbrauch reduziert werden.There is therefore a fundamental interest in improving productivity, that means an increase in throughput for expanded vermiculite. Furthermore, the Energy consumption can be reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Blähung von Roh-Vermiculit zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, den Durchsatz von Roh- Vermiculit zu erhöhen und den spezifischen Energiebedarf zu senken.The object of the invention is to provide an apparatus and a method for bloating To provide raw vermiculite, which allow the throughput of raw Increase vermiculite and lower specific energy requirements.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Primärluftdüse die Brenngasdüse konzentrisch umgibt, oder dass mehrere Brenngasdüsen innerhalb der mindestens einen Primärluftdüse angeordnet sind, wobei der Brenner weiterhin mindestens eine Unterschalldüse für Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft aufweist.With regard to the device, this task is based on the mentioned device according to the invention solved in that the primary air nozzle Surrounds fuel gas nozzle concentrically, or that several fuel gas nozzles within the at least one primary air nozzle are arranged, the burner still at least one subsonic nozzle for oxygen or oxygen-enriched air having.

Bei der Vorrichtung zur Herstellung von geblähtem Vermiculit mit einem Expansionsrohres ist das Expansionsrohr vorzugsweise in etwa senkrecht, dass bedeutet die Längsachse des Expansionsrohres verläuft genau senkrecht oder mit relativ geringen Abweichungen, beispielsweise einige Grad aus der senkrechten Lage. Der Brenner ist dann vorzugsweise am unteren Ende des senkrechten Expansionsrohres angeordnet.In the device for producing expanded vermiculite with a Expansion tube, the expansion tube is preferably approximately perpendicular to that means the longitudinal axis of the expansion pipe runs exactly perpendicular or with relatively small deviations, for example a few degrees from the vertical  Location. The burner is then preferably at the lower end of the vertical Expansion tube arranged.

Bei der Vorrichtung wird der Roh-Vermiculit vorzugsweise im Flugstrom einer Flamme unter Einleitung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft durch eine Unterschalldüse in diese Flamme expandiert. Diese Vorrichtung wird hier als "Flugstromreaktor" bezeichnet.In the device, the raw vermiculite is preferably one in the entrained flow Flame through the introduction of oxygen or oxygen-enriched air an subsonic nozzle expands into this flame. This device is called here "Entrained flow reactor".

Durch Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff wird die Temperatur in der Reaktionszone angehoben und damit der Wärmeübergang auf die Roh- Vermiculitpartikel verbessert. Das bedeutet, der Durchsatz von Roh-Vermiculit kann so erhöht werden. Vorteile hinsichtlich der Einleitung des Sauerstoff oder der sauerstoffangereicherten Luft mittels einer Unterschalldüse werden weiter unten anhand des Verfahrens noch näher erläutert.By enriching the combustion air with oxygen, the temperature in the Reaction zone raised and thus the heat transfer to the raw Vermiculite particles improved. That means the throughput of raw vermiculite can so be increased. Advantages with regard to the introduction of oxygen or Oxygen-enriched air using a subsonic nozzle are shown below explained in more detail using the method.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further refinements of the device according to the invention are in the Subclaims specified.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als sauerstoffhaltiges Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft eingesetzt wird, wobei der Sauerstoff oder die sauerstoffangereicherte Luft durch mindestens eine Unterschalldüse axial in die Flamme eingeleitet werden.With regard to the method, the above task is based on the The method described in the introduction is solved according to the invention in that oxygen-containing gas oxygen or oxygen-enriched air is used, wherein the oxygen or oxygen-enriched air is replaced by at least one Subsonic nozzle are introduced axially into the flame.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Further refinements of the method according to the invention are in the Subclaims specified.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Brenner, der vorzugsweise am unteren Ende des vertikalen Expansionsrohres angeflanscht ist, wobei vorzugsweise das Brenngas und die Primärluft durch eine zentrische Einzeldüse mit konzentrischer Ringspalt-Primärluftdüse oder durch konzentrische Einzeldüsen innerhalb der Primärluftdüse in das Expansionsrohr eingeblasen wird. Das Brenngas kann sowohl parallel als auch transversal in den Primärluftstrom eingeblasen werden. Das Brenngas und die Primärluft können sowohl außenmischend als auch vorgemischt aus den Brennerdüsen austreten. Durch die Sekundärluftdüse, die bevorzugt konzentrisch um die Primärluftdüse angeordnet ist, kann mit einem separaten Gebläse Luft eingeblasen werden. Es ist aber ebenso möglich, dass sekundäre Luft bzw. Falschluft nur aufgrund eines Unterdrucks im Expansionsrohr angesaugt wird.The device according to the invention consists of a burner, which is preferably on is flanged to the lower end of the vertical expansion tube, preferably the fuel gas and the primary air through a central single nozzle with concentric Annular gap primary air nozzle or through concentric individual nozzles within the Primary air nozzle is blown into the expansion tube. The fuel gas can both be blown into the primary air flow in parallel and transversely. The  Fuel gas and the primary air can be mixed as well as premixed emerge from the burner nozzles. Through the secondary air nozzle, which is preferred is arranged concentrically around the primary air nozzle, with a separate Blower air to be blown. But it is also possible that secondary air or false air is only drawn in due to a negative pressure in the expansion pipe.

Der Sauerstoff wird durch eine Unterschalldüse, die vorzugsweise zentrisch im Brenner angeordnet ist, axial in die Primärluftflamme eingeblasen. Die Düsenaustrittsgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise zwischen 5 m/sec. bis 100 m/sec. Es kann vorteilhaft reiner Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft mit einem Sauerstoffanteil von vorzugsweise mindestens 50 Vol.-% eingeblasen werden.The oxygen is through a subsonic nozzle, which is preferably centric in the Burner is arranged, axially blown into the primary air flame. The The nozzle exit speed is preferably between 5 m / sec. up to 100 m / sec. It can advantageously be pure oxygen or oxygen-enriched air an oxygen content of preferably at least 50% by volume.

Höhere Sauerstoffaustrittsgeschwindigkeiten von 100 m/sec. bewirken aufgrund der hohen Mischungsenergie eine Verkürzung der Flammenlänge. Bedingt durch die reduzierte Schichtdicke der Hochtemperaturzone wird bei höheren Roh- Vermiculitdurchsätzen die Verweilzeit reduziert, das bedeutet, die Roh- Vermiculitpartikel fallen ungebläht durch die Flamme. Gleichzeitig verlagert sich die Verbrennungszone in Richtung Brennerdüse, die Flamme beginnt zu pulsieren und der Ofen flammt aus. Neben einer erheblichen Durchsatzminderung steigt der Energieverbrauch überproportional.Higher oxygen exit speeds of 100 m / sec. effect due to high mixing energy a shortening of the flame length. Due to the reduced layer thickness of the high temperature zone is Vermiculite throughput reduces the dwell time, which means the raw Vermiculite particles fall uninflated through the flame. At the same time, the Combustion zone towards the burner nozzle, the flame begins to pulsate and the stove burns out. In addition to a significant reduction in throughput, the Disproportionate energy consumption.

Durch die Reduzierung der Sauerstoffgeschwindigkeit im Bereich zwischen 5 m/sec. bis 100 m/sec. gemäß der Erfindung wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit die Primärflamme verlängert und die Temperatur in der Reaktionszone erhöht, ohne dass es zu einer Überschreitung der zulässigen Wandtemperatur kommt. Durch den verbesserten Wärmeübergang und die längere Verweilzeit kann der Durchsatz an Roh-Vermiculit um 50% erhöht werden und der spezifische Energieverbrauch um 35% reduziert werden.By reducing the oxygen speed in the range between 5 m / sec. up to 100 m / sec. according to the invention, depending on the speed the primary flame lengthened and the temperature in the reaction zone increased without that the permissible wall temperature is exceeded. By the The throughput can improve the heat transfer and the longer dwell time Raw vermiculite can be increased by 50% and the specific energy consumption by Be reduced by 35%.

Die höheren Temperaturen in der Primärflamme können auch für eine Reduzierung des Schüttgewichtes genutzt werden, da die Roh-Vermiculitpartikel weicher werden und durch das verdampfende Hydratwasser stärker aufblähen.The higher temperatures in the primary flame can also be used for a reduction of the bulk weight can be used because the raw vermiculite particles become softer and swell more due to the evaporating water of hydration.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnenThe invention is described below using exemplary embodiments and a Drawing explained in more detail. In the drawing show in detail

Fig. 1 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Vermiculitgranulat mit einem Brenner, der am unteren Ende eines Expansionsrohres angeordnet ist, Fig. 1 shows a detail of the device according to the invention for the production of vermiculite granules with a burner, which is arranged at the lower end of an expansion pipe,

Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Brenners, Fig. 2 shows a cross-section of the burner illustrated in Fig. 1,

Fig. 3 eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Brenners, Fig. 3 shows a modification of the burner shown in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt des in Fig. 3 dargestellten Brenners und Fig. 4 is a cross section of the burner shown in Fig. 3 and

Fig. 5 einen anderen Querschnitt des in Fig. 3 dargestellten Brenners. Fig. 5 shows another cross section of the burner shown in Fig. 3.

In Fig. 1 ist der untere Abschnitt aus einem Flugstromreaktor gemäß der Erfindung dargestellt. Der Brenner 1 ist am Expansionsrohr 2 an dessen unterem, konisch zulaufenden Ende 3 angeordnet. Über eine zentrisch angeordnete Brennstoff- Einzeldüse 4 wird dem Brenner der Brennstoff zugeführt. Sauerstoff wird durch eine konzentrisch um die Brennstoff-Einzeldüse 4 angeordnete Sauerstoff-Ringspaltdüse 5 über einen Anschlussstutzen 6 zugeführt. Konzentrisch um die Sauerstoff- Ringspaltdüse 5 ist eine Primärluftdüse 7 angeordnet, der über Anschlussstutzen 8 Luft zugeführt wird und welche konzentrisch von einer Sekundär-/Falschluft-Düse 9 mit Anschlussstutzen 10 umgeben ist. Die Zufuhr bzw. die Einblasrichtung der Stoffe ist hier durch Pfeil A dargestellt.In Fig. 1, the lower section is shown of an entrained-flow reactor according to the invention. The burner 1 is arranged on the expansion tube 2 at its lower, tapered end 3 . The fuel is fed to the burner via a centrally arranged individual fuel nozzle 4 . Oxygen is supplied through an oxygen annular nozzle 5 arranged concentrically around the individual fuel nozzle 4 via a connecting piece 6 . A primary air nozzle 7 is arranged concentrically around the oxygen annular gap nozzle 5 , to which air is supplied via connection piece 8 and which is surrounded concentrically by a secondary / false air nozzle 9 with connection piece 10 . The supply or the blowing direction of the substances is shown here by arrow A.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Brenners 1 in der Ebene der in Fig. 1 dargestellten Fläche D bis D'. Konzentrisch ineinander und um die Längsachse des Brenners 1 herum sind die Brennstoff-Einzeldüse 4, die Sauerstoff-Ringspaltdüse 5, die Primärluftdüse 7 und die Sekundär-/Falschluft-Düse 9 angeordnet. Die jeweiligen dazugehörigen Anschlussstutzen sind hier nicht dargestellt. Fig. 2 shows a cross section of the burner 1 in the plane of the surface D to D 'shown in Fig. 1. The individual fuel nozzle 4 , the oxygen annular gap nozzle 5 , the primary air nozzle 7 and the secondary / false air nozzle 9 are arranged concentrically one inside the other and around the longitudinal axis of the burner 1 . The respective associated connecting pieces are not shown here.

In Fig. 3 ist der untere Abschnitt aus einem Flugstromreaktor mit einer Abwandlung des Brenners 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Der Brenner 1 ist am Expansionsrohr 2 an dessen unterem, konisch zulaufenden Ende 3 angeordnet. Über eine zentrisch angeordnete Sauerstoff-Einzeldüse 11 wird dem Brenner Sauerstoff zugeführt. Konzentrisch um die Sauerstoff-Einzeldüse 11 ist eine Sekundär-/Falschluft-Düse 12 als Ringspaltdüse angeordnet. Brennstoff wird hier durch eine Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 und über den Stutzen 14 zugeführt, wobei die Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 konzentrisch um die Sekundär-/Falschluft-Düse 12 angeordnet ist. Konzentrisch um die Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 ist eine Primärluftdüse 15 angeordnet, der über Anschlussstutzen 16 Luft zugeführt wird, wobei die Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 Düsenöffnungen 17 aufweist, wodurch Brennstoff in die Primärluftdüse 15 gelangt (Pfeile A und B).In Fig. 3, the lower section is shown of an entrained-bed reactor with a modification of the burner 1 according to the invention. The burner 1 is arranged on the expansion tube 2 at its lower, tapered end 3 . Oxygen is supplied to the burner via a centrally arranged individual oxygen nozzle 11 . Concentrically around the oxygen-single nozzle 11, a secondary / secondary air nozzle 12 is arranged as an annular gap nozzle. Here, fuel is supplied through a fuel annular gap nozzle 13 and via the connecting piece 14 , the fuel annular gap nozzle 13 being arranged concentrically around the secondary / false air nozzle 12 . A primary air nozzle 15 is arranged concentrically around the fuel annular gap nozzle 13 , to which air is supplied via connecting pieces 16 , the fuel annular gap nozzle 13 having nozzle openings 17 , as a result of which fuel enters the primary air nozzle 15 (arrows A and B).

In Fig. 4 ist ein Querschnitt des Brenners 1 in der Ebene der Fläche E bis E' in Fig. 3 dargestellt. Konzentrisch ineinander und um die Längsachse des Brenners 1 herum sind die Sauerstoff-Einzeldüse 11, die Sekundär-/Falschluft-Ringspaltdüse 12, die Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 und die Primärluft-Düse 15 angeordnet. Die jeweiligen dazugehörigen Anschlussstutzen sind hier nicht dargestellt. FIG. 4 shows a cross section of the burner 1 in the plane of the surface E to E 'in FIG. 3. The individual oxygen nozzle 11 , the secondary / false air annular gap nozzle 12 , the fuel annular gap nozzle 13 and the primary air nozzle 15 are arranged concentrically one inside the other and around the longitudinal axis of the burner 1 . The respective associated connecting pieces are not shown here.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Brenners 1 in der Ebene der in Fig. 3 dargestellten Fläche F bis F'. Konzentrisch ineinander und um die Längsachse des Brenners 1 herum sind die Sauerstoff-Einzeldüse 11, die Sekundär-/Falschluft-Ringspaltdüse 12, die Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 und die Primärluft-Düse 15 angeordnet, wobei hier die Düsenöffnungen 17 der Brennstoff-Ringspalt-Düse 13 zu erkennen sind. FIG. 5 shows a cross section of the burner 1 in the plane of the area F to F ′ shown in FIG. 3. The individual oxygen nozzle 11 , the secondary / false air annular gap nozzle 12 , the fuel annular gap nozzle 13 and the primary air nozzle 15 are arranged concentrically one inside the other and around the longitudinal axis of the burner 1 , here the nozzle openings 17 of the fuel annular gap Nozzle 13 can be seen.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Ein Flugstromreaktor mit einem Expansionsrohrdurchmesser von ca. 630 mm und einem konischen Boden dient zur Herstellung von geblähtem Vermiculit aus Roh- Vermiculit mit einer Körnung mit Korndurchmessern im Bereich zwischen 0,25 mm und 8 mm. An entrained flow reactor with an expansion tube diameter of approx. 630 mm and a conical base is used to produce expanded vermiculite from raw Vermiculite with a grain size in the range between 0.25 mm and 8 mm.  

Als Brennstoff werden 170 m3/h Erdgas mit einem unterstöchiometrischen Primärluftanteil (entsprechend λ = 0,35) durch einen außenmischenden Brenner, der am konischen Boden angeflanscht ist, verbrannt. Das Erdgas wird über mehrere Einzeldüsen transversal in den Primärluftstrom eingeblasen. Durch abgasseitige Saugzuggebläse werden zusätzlich Sekundär- und Falschluft durch die Sekundärluftdüse angesaugt.170 m 3 / h of natural gas with a substoichiometric proportion of primary air (corresponding to λ = 0.35) are burned as fuel by an external mixing burner that is flanged to the conical bottom. The natural gas is transversely blown into the primary air stream via several individual nozzles. Secondary and false air is additionally drawn in through the secondary air nozzle by exhaust-side induced draft fans.

Durch zwei Öffnungen im Expansionsrohr wird der Roh-Vermiculit durch eine Dosiervorrichtung in die Flamme zudosiert. Nach der Ofenoptimierung werden als Produkt im Zyklon und Filter der geblähte Vermiculit abgeschieden.The raw vermiculite is separated by one through two openings in the expansion tube Dosing device metered into the flame. After the furnace optimization are considered Product deposited in the cyclone and filter of the expanded vermiculite.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

An dem Flugstromreaktor gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde bei gleicher Körnung des Roh-Vermiculits die Primärluft mit Sauerstoff angereichert.On the entrained flow reactor according to Comparative Example 1, the grain size was the same of the raw vermiculite enriched the primary air with oxygen.

Die Primärluftmenge wurde reduziert und mit maximal 40 m3/h Sauerstoff auf 27,4 Vol.-% Sauerstoff angereichert. Nach der Ofenoptimierung werden als Produkt im Zyklon und Filter maximal 15 m3/h geblähtem Vermiculit mit einem Schüttgewicht von etwa 79 kg/m3 abgeschieden. Höhere Sauerstoffmengen waren nicht möglich, da der obere zulässige Grenzwert der Wandtemperatur überschritten wurde. Nach der Optimierung konnte eine Leistungssteigerung von 20% bei vergleichbarem Schüttgewicht des Vermiculits erreicht werden.The primary air volume was reduced and enriched with a maximum of 40 m 3 / h oxygen to 27.4 vol.% Oxygen. After the furnace has been optimized, a maximum of 15 m 3 / h of expanded vermiculite with a bulk density of about 79 kg / m 3 are separated out in the cyclone and filter. Higher amounts of oxygen were not possible because the upper permissible limit of the wall temperature was exceeded. After the optimization, a performance increase of 20% was achieved with a comparable bulk density of the vermiculite.

Beispiel 1example 1

Anstatt der Sauerstoffanreicherung der Primärluft wurde zentrisch in die vorhandene Primärluftdüse eine Sauerstoffdüse eingebaut. Bei einem Sauerstoffvolumenstrom von 50 m3/h, das bedeutet einer Düsenaustrittsgeschwindigkeit von etwa 33 m/sec., wurde bei konstantem Erdgasdurchsatz die Primärluftmenge ebenfalls gedrosselt. Über die Sekundärluftdüse wurde Sekundär-/Falschluft angesaugt. Instead of oxygen enrichment of the primary air, an oxygen nozzle was installed centrally in the existing primary air nozzle. With an oxygen volume flow of 50 m 3 / h, which means a nozzle exit speed of about 33 m / sec., The primary air volume was also throttled with a constant natural gas throughput. Secondary / false air was drawn in via the secondary air nozzle.

Durch die erfindungsgemäße Sauerstoffeinspeisung war eine Erhöhung der Vermiculitdurchsatzleistung von 50% möglich. Der Erdgasverbrauch reduzierte sich dabei um 35%.Due to the oxygen feed according to the invention there was an increase in Vermiculite throughput of 50% possible. Natural gas consumption was reduced thereby by 35%.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Blähen von körnigem Roh-Vermiculit mit einem Expansionsrohr und einem oder mehreren an einem Ende des Expansionsrohres angeordneten Brenner, der mindestens eine Brenngasdüse für die Einleitung eines Brenngases und mindestens eine Primärluftdüse für Verbrennungsluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärluftdüse die Brenngasdüse konzentrisch umgibt, oder dass mehrere Brenngasdüsen innerhalb der mindestens einen Primärluftdüse angeordnet sind, wobei der Brenner weiterhin mindestens eine Unterschalldüse für Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft aufweist.1. Device for expanding granular raw vermiculite with an expansion tube and one or more burners arranged at one end of the expansion tube, which has at least one fuel gas nozzle for the introduction of a fuel gas and at least one primary air nozzle for combustion air, characterized in that the primary air nozzle is the fuel gas nozzle surrounds concentrically, or that a plurality of fuel gas nozzles are arranged within the at least one primary air nozzle, the burner further comprising at least one subsonic nozzle for oxygen or oxygen-enriched air. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärluftdüse die Unterschalldüse umgibt.2. Device according to claim 1, characterized in that the primary air nozzle surrounds the subsonic nozzle. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sekundärluftdüse für Verbrennungsluft vorgesehen ist, die die Primärluftdüse koaxial umgibt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one secondary air nozzle for combustion air is provided which Primary air nozzle coaxially surrounds. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Sekundärluftdüse die mindestens eine Unterschalldüse angeordnet ist.4. The device according to claim 3, characterized in that in the at least a secondary air nozzle which is arranged at least one subsonic nozzle. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner einen Brennermund aufweist, in dem die Brenngasdüse und/oder die Primärluftdüse und die Unterschalldüse bündig abschließen.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the burner has a burner mouth in which the fuel gas nozzle and / or flush the primary air nozzle and subsonic nozzle. 6. Verfahren zum Blähen von körnigem Roh-Vermiculit im Flugstrom einer Flamme unter Einleitung eines sauerstoffhaltigen Gases in diese Flamme, dadurch gekennzeichnet, dass als sauerstoffhaltiges Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft eingesetzt wird, wobei der Sauerstoff oder die sauerstoffangereicherte Luft durch mindestens eine Unterschalldüse axial in die Flamme eingeleitet werden.6. Method for expanding granular raw vermiculite in the entrained flow of a flame by introducing an oxygen-containing gas into this flame, characterized in that as the oxygen-containing gas oxygen or oxygen-enriched air is used, the oxygen or the oxygen-enriched air axially through at least one subsonic nozzle Flame to be initiated. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffes oder der sauerstoffangereicherten Luft aus der Unterschalldüse 5 m/sec. bis 100 m/sec. beträgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the Exit velocity of oxygen or oxygen-enriched  Air from the subsonic nozzle 5 m / sec. up to 100 m / sec. is. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sauerstoffangereicherte Luft mindestens 50 Vol-% Sauerstoff enthält.8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the oxygen-enriched air contains at least 50% by volume oxygen.
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