DE1245543B - Vorrichtung zum Waerme- oder Stoffaustausch zwischen einem feinkoernigen oder staubfoermigen Gut und einem gasfoermigen Medium - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Wärme= oder Stoffaustausch zwischen einem feinkörnigen oder staubförmigen Gut und einem gasförmigen Medium Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wärme- oder Stoffaustausch zwischen einem feinkörnigen oder staubförmigen Gut und einem gasförmigen Medium, insbesondere zum Vorwärmen; Brennen oder Kühlen des Gutes, bestehend aus einem Schacht, den das gasförmige Medium von unten nach oben etwa schraubenlinienförmig durchströmt, während das von oben zugeführte Gut bei seiner Bewegung durch den Schacht mehrfach zunächst in den zentralen Bereich der Gasströmung eingetragen. wird, vom gasförmigen Medium etwas mit aufwärts genommen und zum Schachtumfang geführt wird, dann aus dem Schachtinnenraum austritt, durch äußere Leitungen nach unten wandert und erneut in den Schachtinnenraum in einer Zone eintritt, die sich unterhalb der gegenüber der betrachteten Gutaustrittsstelle nächst tiefer gelegenen Gutaustrittsstelle befindet.
• Bei. einer bekannten Vorrichtung dieser Art weist der im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Schachtinnenraum über seine ganze Höhe einen annähernd gleichbleibenden Querschnitt auf. Da in .den außerhalb des Schachtinnenraumes vorgesehenen Gutleitungen praktisch keine Gasströmung vorhanden ist, muß sich das Gut in diesen Leitungen durch reine Schwerkraftwirkung abwärts bewegen. Eine derartige Vorrichtung ist mit zwei wesentlichen Nachteilen behaftet: Die verhältnismäßig engen Gutleitungen, in denen das aus einem Schachtabschnitt ausgetragene Gut zum nächsttieferen Schachtabschnitt wandert, setzen sich vor allem in den heißeren Zonen -der Vorrichtung ziemlich leicht mit Gut zu, was eine kontinuierliche Bewegung des Gutes durch den Schacht beeinträchtigt. Kommt es dann bei einer solchen mit Gut teilweise zugesetzten Leitung unter dem Gewicht der darüber lastenden Gutsäule zu einem Nachrutschen des nun meist zu größeren Klumpen zusammengeballten Gutes, so ist das Gewicht der aus einer solchen Leitung wieder in den Schachtinnenraum eintretenden Gutklumpen vielfach zu groß, als daß diese Gutteilchen von der Gasströmung-in der erwünschten Weise im Schachtinnenraum wieder ein Stück angehoben werden können. Diese Gutklumpen sacken vielmehr von der Guteintrittsstelle aus im Schachtinnenraum durch und erfahren daher nicht die gewünschte Wärmebehandlung.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so äuszubilden, daß diese Nachteile vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schachtinnenraum im Bereich der einzelnen Guteintrittszonen einen engeren Querschnitt als im Bereich der darüberliegenden Gutaustrittszonen aufweist.
• Eine derartige Gestaltung des Schachtinnenraumes verbessert die Verhältnisse in zweifacher Hinsicht: Durch die unterschiedliche Querschnittsbemessung ergibt sich im Bereich der Guteintrittsstellen eine verhältnismäßig hohe Gasgeschwindigkeit, die ein intensives Erfassen des ganzen an den betreffenden Stel= len erneut in den Schachtinnenraum eingetragenen Gutes gewährleistet und damit ein »Durchsacken« größerer Gutteilchen verhindert.
• Durch die erfindungsgemäße Querschnittswahl wird weiterhin erreicht, daß im Schachtinnenraum im Bereich der Gutaustrittsstellen ein etwas höherer Druck als in dem Bereich der Guteintrittsstelle herrscht, zu dem die an die genannte Gutaustrittsstelle anschließende Gutleitung führt. Durch diese Druckdifferenz wird in den einzelnen Gutleitungen eine Hilfsgasströmung in Bewegungsrichtung des Gutes erzwungen,- die--eine Verstopfung dieser Leitungen durch das Gut wirksam verhindert.
• Beide Wirkungen, d. h. sowohl die hohe Gasgeschwindigkeit im Bereich der Guteintrittsstellen als auch die Hilfsgasströmung in den Gutleitungen, tragen somit dazu bei, daß das gesamte Gut kontinuierlich, ohne störende Verstopfungserscheinungen und unter gleichmäßiger Behandlung aller Gutteilchen durch den Schachtinnenraum wandert und sich auf diese Weise ein optimaler Wärme- oder Stoffaustausch zwischen dem Gut und dem gasförmigen Medium ergibt. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung münden die -außerhalb des. Schachtinnenraumes vorgesehenen Leitungen an den Guteintrittsstellen tangential abwärts in den Schachtinnenraum ein. Auf diese Weise wird erreicht, daß die in diesen Leitungen vorhandene Hilfsgasströmung beim Wiedereintritt in den Schachtinnenraum die dort. vorhandene, schraubenlinienförmig aufsteigende auptgasströmung wirksam-anregt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in. der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt F i g. leinen Längsschnitt durch eine schematisch veranschaulichte erfindungsgemäße Vorrichtung, F i g. 2 und 3 Querschnitte längs der Linien U-II . bzw: HIHI der F i g. 1, Fsg.4 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der im Schachtinnenraum herrschenden Geschwindigkeits= und Druckverhältnisse.
• Die-in den F i g. -1 bis 3 veranschaulichte erfindungsgemäße Vorrichtung enthält als wesentliches Element einen Schacht 1, der sich aus mehreren gleichartigen Schachtabschnitten (z. B. 2, 2') zusammensetzt. Jeder dieser Schachtabschnitte besteht -im wesentlichen aus einer Guteintrittszone 3 von verhältnismäßig engem Querschnitt, einer Gutaustrittszone 4 von wesentlich größerem Querschnitt sowie zwei konischen Übergangszonen 5 -und 6.
• Außerhalb des Schachtinnenraumes sind Leitungen 7 vorgesehen, die jeweils die-Gutaustrittszone 4 eines Schachtabschnittes (z. B. 2') mit der. Guteintrittszone 3 des - tiefer gelegenen Schachtabschnittes (z. B. 2) verbinden. Geht man beispielsweise von der Gutaustrittszone 4 des Schachtabschnittes 2' aus, so liegt die zugehörige Guteintrittszone 3 unterhalb der gegenüber der betrachteten Gutaustrittszone 4 (des Schachtabschnittes 2') nächst tiefer gelegenen Gutaustrittszone 4 (des Schachtabschnittes '2).
• Die Leitungen 7 münden in . den Guteintrittszonen 3 etwa tangential in den Schachtinnenraum ein. Zur Vereinfachung. der Darstellung ist für jeden Schachtabschnitt nur eine Leitung 7 veranschaulicht; es können jedoch statt dessen auch mehrere am Schachtumfang verteilte Leitungen vorgesehen sein.
• Der Schacht 1 ist in seinem unteren Bereich mit einem tangential in den Schachtinnenraum mündenden Gaseinlaß 8 sowie mit einem trichterförmigen Gutaustrag 9 versehen. An- das obere Ende des Schachtes 1 schließt sich ein Zyklon 10 sowie ein Gebläse 11 an. Für den Guteintrag ist eine Schleuse 12 vorgesehen.
• Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendermaßen: Das beispielsweise zur Vorwärmung des feinkörnigen oder staubförmigen Gutes dienende Gas strömt durch den Einlaß 8 tangential in den Schachtinnenraum ein und bewegt sich im Schacht schraubenlinienförmig (entsprechend der voll ausgezogenen Bewegungsbahn 13) nach oben. Bedingt durch den sich über die. Schachthöhe ändernden Querschnitt des Schachtinnenraumes ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit c des Gases entsprechend der in der rechten Hälfte der F i g. 4 veranschaulichten Weise: Im. Bereich der engen Guteintrittszonen 3 herrscht eine hohe Gasgeschwindigkeit, während die- Gutaustrittszonen 4 (mit verhältnismäßig weitem Querschnitt) wesentlich langsamer durchströmt werden. 'Entsprechend dieser Geschwindigkeitsverteilung stellen sich im Schachtinnenraum Druckverhältnisse ein, wie sie in der linken Hälfte der F i g. 4 veranschaulicht sind: Im. Bereich der Guteintrittszonen 3 herrscht ein wesentlich stärkerer Unterdruck (-p) als in den, jeweils darüberliegenden Gutaustritts-Zonen 4. Zwischen deni oberen und dem unteren Ende der einzelnen Leitungen 7 herrscht somit ein Druckgefälle d p, das eine Hilfsgasströmung in diesen Leitungen von oben nach unten (d. h. entgegen . zur Hauptströmungsrichtung des Gases im Schachtinnenraum) bewirkt.
• Das durch die Schleuse 12 in den Schachtinnen= rauen eingeführte Gut wird zunächst vom Gas mit in den Zyklon 10 genommen, dort abgeschieden und gelangt dann über das Gutaüstragsrohr 10a dieses Zyklons in den obersten. Schachtabschnitt.-Hier wird das in den zentralen Bereich der Gasströmung eingetragene Gut vom Gas etwas mit aufwärts genommen, durch die von der schraubenlinienförmigen Gasströmung ausgeübte Zentrifugalwirkung zum Schachtumfang geführt, tritt dann im Bereich der Zone 4 des obersten Schachtabschnittes aus dem Schachtinnenraum aus, wandert durch die oberste Leitung 7 nach unten und tritt im Bereich der Zone 3 des nächst tieferen Schachtabschnittes 2' erneut in den Schachtinnenraum ein, wo sich der erläuterte Vorgang wiederholt. In dieser Weise wandert das Gut schrittweise von oben nach unten durch den Schacht, wobei es während seines Aufenthaltes im Schachtinnenraum in intensivem Wärmeaustausch mit dem Gas steht.
• Die in den Leitungen 7 herrschende, abwärts gerichtete Hilfsgasströmung gewährleistet einen völlig betriebssicheren, verstopfungsfreien Transport des Gutes zum nächsttieferen Schachtabschnitt, in dem das Gut sofort bei seinem Wiedereintritt in den. Schachtinnenraum durch die in der Guteintrittszone 3 herrschende hohe Gasgeschwindigkeit der im Schachtinnenraum aufsteigenden Hauptgasströmung sicher erfaßt und wieder ein Stück nach oben mitgenommen wird. Die Bewegung des Gutes ist in der Zeichnung mit gestrichelten Linien 14 angedeutet.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Wärme- oder Stoffaustausch zwischen einem feinkörnigen oder staubförmigen Gut und einem. gasförmigen Medium, insbesondere zum Vorwärmen, Brennen oder Kühlen des Gutes, bestehend aus einem Schacht, den das gasförmige Medium von unten nach oben etwa schraubenlinienförmig durchströmt, während das von oben zugeführte Gut bei seiner Bewegung durch den Schacht mehrfach zunächst in, ddn zentralen Bereich der Gasströmung eingetragen wird, vom gasförmigen Medium etwas mit aufwärts genommen und zum Schachtumfang geführt wird, dann aus dem Schachtinnenraum austritt, durch äußere Leitungen nach unten wandert und erneut in den Schachtinnenraum in einer Zone eintritt, die sich unterhalb der gegenüber der betrachteten Gasaustrittsstelle nächst tiefer gelegenen Gutaustrittsstelle befindet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schachtinnenraum im Bereich der einzelnen Guteintrittszonen (3) einen engeren Querschnitt als im Bereich der darüberliegenden Gutaustrittszonen (4) aufweist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Schachtinnenraumes vorgesehenen Leitungen (7) im Bereich der Guteintrittszonen (3) tangential abwärts .in den Schachtinneniaum einmünden. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schachtinnenraum vom Bereich der einzelnen Guteintrittszonen (3) zum Bereich der darüberliegenden Gutaustrittszonen (4) hin konisch erweitert.