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Vorrichtung zum elektrischen Erwärmen von korn- oder pulverförmigem
Gut, das in verwirbeltem Zustand durch eine Reaktionskammer in horizontalem Fluß
hindurchgeführt wird Es ist bekannt, feinkörnige Stoffe durch eine oder mehrere
Kammern zu leiten, deren Boden mit feinen Öffnungen versehen ist, durch die Luft
oder Gas von geeigneter Temperatur geblasen wird, so daß die feinkörnigen Stoffe
dadurch fließbar gemacht werden und die Kammern in der Längsrichtung durchwandern.
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Die PJehandlungsdauer und Temperatur in den Kammern kann durch die
Menge und Temperatur des durch den Kammerboden zugeführten gasförmigen Mediums geregelt
werden. Auch hat man schon den fluidisierten Stoff zusätzlich durch elektrische
Heizspulen aufgeheizt.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Erwärmen
von korn- oder pulverförmigem Gurt, das in verwirbeltem Zustand durch eine Reaktionskammer
in horizontalem Fluß hindurchgeführt wird.
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Die Form der Widerstandselemente ist erfindungsgemäß ein Bandwiderstand,
der mit seiner größeren Wandfläche unter einem Winkel gegenüber der Waagerechten
geneigt ist, wobei die stromabwärtige Kante des Widerstandes am höchsten Punkt liegt.
Die elektrischen Heizwiderstände können vorzugsweise in Elementen aus waagerecht
angeordneten und quer ver laufenden Einzelwiderständen bestehen, die aus der Vorrichtung
durch einen Schieber herausgenommen werden können, der im Deckelteil der Vorrichtung
vorgesehen ist. Es können auch mehrere Widerstände durch gemeinsame senkrechte Verteilerstäbe
gespeist werden, die mit oben gelegenen Sammelstäben ver hunden sind.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschuitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,
die beispielsweise zum Rösten sulfidischer Erze verwendbar ist; in dieser Darstellung
ist gezeigt, wie die Heizelemente des Kanals in verschiedenen Zonen zum Zweck der
fraktionierten Entgasung unterteilt sind; Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch
einen Röster gemäß der Erfindung, wobei elektrische Bandwiderstände verwendet sind,
die in Kribben angeordnet sind und mehrere Widerstandselemente aufweisen; Fig. 3
zeigt einen Längsschnitt entsprechend Fig. 2, wobei indessen die Anordnung in Zonen
unterteilt ist; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt dnrch einen Röster; Fig. 5 zeigt
einen senkrechten Längsschnitt durch die Schicht und einen Bandwiderstand in schaubildlicher
Darstellung, wobei der Fluß der Gase und der festen Körper kenntlich gemacht ist;
Fig. 6 zeigt einen waagerechten Schnitt durch eine geeignete Kalzinierungsanlage
gemäß der Erfindung.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem längs verlaufenden
Kanal mit rechteckigem Querschnitt, der durch zwei Seitenwände aus feuerfestem Werkstoff
und dem Deckel 12, ebenfalls aus feuer-
festem Werkstoff sowie dem gleichartigen
Boden 13 gebildet wird.
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Der Kanal ist mit einem gasdurchlässigen Boden 14 ausgestattet, der
parallel zum Boden verläuft und sich vom einen bis zum anderen Ende des Kanals erstreckt.
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Der Boden 14 kann z. B. aus einem Drahtgitter, das von einem starken
Drahtrost getragen wird, oder aus einem porösen Werkstoff bestehen. Der Kanal weist
an seinem einen Ende einen Zulaufkasten 15 auf, der mit dem Kanalillllern über eine
Öffnung 17 in Verbindung steht, der unter einer Unterstromstauwand 18 liegt.
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Der Boden 19 des Zulaufkastens ist so schräg geneigt, daß das Gut
innerhalb des Zulaufkastens. 15 durch Eigenschwere in das Innere des Kanals hineinfließt.
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Am anderen Ende des Kanals ist ein Ablaufkasten 20 vorgesehen, der
mit dem Kanalinnern über eine Öffnung21 in Verbindung steht, welche oberhalb einer
Überstromstauwand22 liegt. Der Kasten 20 weist eine geeignete Abflußöffnung 23 auf.
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Die Bandwiderstände mit den Heizeinheiten 43 sind so nach Abstand
und Dichte angeordnet, daß sie die gewünschte Heizwirkung herbeiführen. Der Abstand
der Heizelemente wird in den Teilen der Vorrichtung dichter gewählt, in welchen
der Wärmebedarf
größer ist. Wie gezeigt, ist die Vorrichtung nach
Fig. 1 in eine Vorheizzone C, eine Röstzone D und eine Kühlzone E durch Trennvorrichtungen
eingeteilt, die als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Jede
dieser Anordnungen besteht aus einer Überstromstauwand 40 und einer Unterstromstauwand
41, die parallel in gewissem Abstand von der tSberstromstauwand und auf deren Stromabseite
angeordnet ist, d. h. also auf der Seite, die dem Aufgabeende der Vorrichtung abgelegen
ist. Undurchlässige Blocks 42 verhindern den Eintritt des Fluidisierungsmittels
unterhalb des Raumes zwischen den Stauwänden 40 und 41.
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Der Raum zwischen der Membran 14 und dem Boden 13 der Vorrichtung
ist in verschiedene Gas kammern C', D' und E' durch Zwischenwände eingeteilt, die
unterhalb der undurchlässigen Blocks 42 angeordnet sind. Diese Kammern C', D' und
E' werden mit verschiedenen Fluidisierungsgasen c, d bzw. e von voneinander unabhängigen
Versorgungsstellen beschickt. Innerhalb des Kanals sind die elektrischen Heizwiderstände
43 so angeordnet, daß sie in der Fluidisierungssdicht vollstindig untertauchen und
gleichmäßig in ihr verteilt sind. Diese Widerstände sind bandförmig und quer verlaufend
durch die Schicht angeordnet. Sie können aus Metall bestehen, Wenn die Temperatur
hoch ist, oder falls korrodierende Gase oder Dämpfe zur Entstehung gelangen, dann
können sie z. B. aus Siliciumkarbiden oder anderen gegen Temperaturen und Korrosion
wider standsfähigen Werkstoffen hergestellt werden.
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Das Fluidisierungsgas wird in die Kammern C, D und E eingeführt und
steigt durch den porösen Boden 14 nach oblen. Das Gut wird in den Zulaufkasten 15
-hereinlgeta,eben, tritt unter der Unterstromstauwand 18 sowie unter dem Einfluß
des Eigengewichts ein und fließt über die Membran 14. Hierbei fluidisiert das durch
den gasdurchlässigen Boden 14 aufwärts strömende Gas, das in das Innere des Kanals
vom Zulaufkasten 15 hin fließende Gut, das sich im Innenraum des Kanals bis zur
Höhe der Überlaufkante der Überstromstauwand 22 anfüllt und durch die Öffnung 21
in den Ablaufkasten 20 im gleichen Maße strömt, indem es durch den Zulaufkasten
15 zufließt. Auf diese Weise stellt sich eine feste Schichthöhe für das fließende
Gut innerhalb des Kanals ein. Die Schidthöhe soll im allgemeinen ungefähr zwei Drittel
bis drei Viertel der gesamten Tiefe des Kanals ausmachen.
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Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, wie die Heizkörper in mehreren senkrechten
Elementen von gitterförmiger Konstruktion angeordnet sein können.
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In der Vorrichtung nach Fig. 2 ist die Heizzone F von der Kühlzone
G durch eine Unterstromstauwand 50 getrennt. Eine derartige Anordnung kann nur dann
benutzt werden, wenn die Drücke in den Kammern F und G im wesentlichen die gleichen
sind.
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Die Heizkörper 52, wie sie in der Vorrichtung nach den Fig. 2, 3,
4 dargestellt sind, sind in zahlreiche lotrechte Elemente zusammengeschlossen, von
denen jedes an jeder Seite mit senkrechten Verteilerschienen 53 ausgestattet ist,
durch welche der elektrische Strom zugeführt wird. Diese Verteilerschienen sind
an ihren oberen Enden mit Hauptverteilerschienen 54 verbunden, die ihrerseits mit
lotrechten Zuführungsleitungen 55 in Verbindung stehen. Der lichte Zwischenraum
zwischen den senkrechten Verteilerschienen auf jeder Seite der Heizelemente 52 wird
durch isolierte Abstandsstücke 56 aufrechterhalten, die sich zwischen den Endverteilerschienen
jedes Heizelements befin-
den. Jedes Heizelement kann im Kanal von Blocks aus keramischem
Werkstoff getragen sein, so z. B. von den Blocks 57 unterhalb des Bodens 14 und
den Blocks 58 oberhalb derselben.
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Die Decke des Kanals wird von Blöcken aus keramischem Werkstoff gebildet,
und diese sind in der Weise angeordnet, daß sie abnehmbare Platten 59 bilden, die
unmittelbar oberhalb der gitterförmigen Heizelemente liegen, so daß zum Zwecke der
Instandhaltung der Gitter diese nach oben durch die Platten herausgezogen werden
können.
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Die Anordnung von Heizelementen, wie sie vorstehend beschrieben sind,
hat mancherlei Vorteile. In erster Linie ist ein leichtes Entfemen und Einstellen
der Heizelemente möglich, so daß man die Anordnung, die Dichte und die Heizleistung
jedes Teiles der Vorrichtung abändern kann, ohne die gesamte Vorrichtung umbauen
zu müssen.
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Wenn Bandwiderstände mit ihren größeren Flächen waagerecht angeordnet
werden, dann wird die darüberliegende Fläche hinsichtlich des Fluidisierungsmittels
abgedeckt, so daß sich unfluidisiertes Gut an den Oberflächen der Heizkörper absetzt.
Dieses wird zwar teilweise durch die waagerechte Vorschubbewegung fortgeschoben.
Indessen bleibt ein beträchtlicher Anteil stets auf der Oberfläche jedes Heizkörpers
liegen. Zu gleicher Zeit bildet sich unter jedem Körper eine Lufttasche. Auf diese
Weise wird nicht nur die Lebensdauer der Heizkörper in starkem Alaße beeinträchtigt,
sondern die gesamte Fluidisierungswiirkung gefährdet. Bei der Verwendung flacher
Widerstände in der Weise, daß die größeren Oberflächen senkrecht verlaufen, wird
der Gesamtwiderstand, der dem waagerechten Fluß der Schicht entgegengesetzt wird.
so groß, daß praktisch ein Arbeiten nicht möglich ist.
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Sowohl das feste Gut als auch das Gas kann dann die Streifenwiderstände
mit einer sehr gleichmäßigen Geschwindigkeit durchströmen, wenn, wie dies in Fig.
a dargestellt ist, die großen Flächen der Widerstände in der Weise geneigt angeordnet
sind, daß die stromabwärtigen Kanten höher liegen als die stromaufwärtigen, und
zwar unter Bildung eines gewissen Winkels gegenüber der Waagerechten. Auf diese
Weise werden die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten überwunden.
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Es hat sich herausgestellt, daß der Neigungswinkel der größeren Flächen
um 45 bis 750 gegenüber der Horizontalen betragen muß, wobei die Körper in einer
solchen Dichte angeordnet sein können, daß etwa 50 m Heizkörperlänge von 25 mm Breite
auf 100: 1 Schichtinihalt kommen, ohne daß der glatte Fluß des Gutes durch die Schicht
unterbrochen wird und ohne daß die Fluidlisierungswirkung beeinträchtigt wird.
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Um das beste Ergebnis zu erzielen, ist es von Wichtigkeit, dafür zu
sorgen, daß die waagerechte Schichtgeschwindigkeit möglichst hoch ist, weil bei
geringeren Geschwindigkeiten die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten fühlbarer
werden. Bei Verwendung von Bandwiderständen gemäß der Erfindung hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, eine Schichtgeschwindigkeit, beispielsweise von 2 m zu verwenden.
Bei größerer waagerechter Geschwindigkeit der Schicht muß die Heizzone entsprechend
verlängert werden, um die erforderlichen Wärmemengen dem Gut zuzuführen.
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Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung zeigt eine Abwandlung der Ausführung
nach Fig. 1, wonach die Heizzone in zwei Zonen H und K unterteilt ist. Hierbei ist
die Zone K von der Kühlzone L durch die
Trennvorrichtung getrennt,
die aus keilförmigen Stauwänden 60 und Unterstromstauwand 61 besteht.
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Die Vorrichtung verwendet Bandwiderstände, die in zahlreichen Elementen
oder gitterförmig angeordnet sind.
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Eine Vorrichtung, wie sie z. B. zur Kalzinierung von Tonerde geeignet
ist. ist in Fig. 6 wiedergegeben.
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Wie diese Figur zeigt, besteht die Anlage aus drei Heizzonen P, Q
und R und zwei Kühlzonen S, T, die unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, wobei
das Gut durch die Leitung 101 zugeführt und durch die Leitung 102 abgeführt wird.
Die Wärme wird dem Gut durch zahlreiche Gruppen von Bandwiderstandselementen 103
erteilt, während die Wärme im heißen kalzinierten Erzeugnis in großem Umfang durch
eine Flüssieglieitsküh,lung zurückgewonnen wird, indem die Kühlflüssigkeit durch
die Kühlschlangen 104 in den Kühlabteilungen S und T fließt. Die elektrischen Zuleitungen
sind oberhalb der Vorrichtung angeordnet.
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PATENTANSPROCHE 1. Vorrichtung zum elektrischen Erwärmen von korn-
oder pulverförmigem Gut, das in verwirbeltem Zustand durch eine Reaktionskammer
in horizontalem Fluß hindurchgeführt wird, gekennzeichnet durch das Vorhandensein
von Bandwiderständen, deren Profile zur Horizontalen geneigt angeordnet sind.