DE1257116B - Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer oder physikalischer Reaktionen zwischen zwei Medien verschiedenen Aggregatzustandes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.: BOIj

Deutsche KL: 12 g-1/01

Met

Nummer: J 257116

Aktenzeichen: P 25138IV a/12 g

Anmeldetag: 8. Juni 1960

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder physikalischer Reaktionen zwischen zwei Medien verschiedenen Aggregatzustandes oder merkbar verschiedenen spezifischen Gewichts in der Schwebe, insbesondere zum Vorwärmen von Zementrohgut durch die Abgase eines nachgeschalteten Fertigbrennofens, bestehend aus einer zylindrischen Kammer, deren Höhe kleiner als ihr Durchmesser ist, deren Achse horizontal verläuft und der das spezifisch schwerere Medium axial zugeführt wird, wogegen das spezifisch leichtere Medium tangential in die Kammer eingeleitet und axial aus ihr abgezogen wird.

Für die Durchführung von Reaktionen zwischen staub- oder grießförmigem Gut und Gasen in der Schwebe ist schon eine zylindrische, stehende Reaktionskammer bekanntgeworden, deren Behandlungsraum oben mit einer axialen Gutzuführung versehen ist. In deren Bereich mündet ein tangential gerichteter Gasstrahl düsenförtnig in die Reaktionskammer ao ein. Im unteren Teil der Reaktionskammer sind ein zentraler Auslaß für die Gase und eine seitliche Austragsöffnung für das fertige Reaktionsprodukt vorgesehen. Die in die Kammer eingespeisten Gase werden infolge ihres tangentialen Einströmens und der »5 ihnen an der Einmündungsöffnung erteilten hohen Geschwindigkeit in eine Spiralbahn gebracht. Sie erfassen das zu behandelnde Gut, das auf seinem Weg durch den Reaktionsraum mit dem Gas reagiert. Hiernach werden beide Reaktionspartner — das behandelte Gut am Kammerumfang, das Gas axial — aus der Kammer abgezogen. Diese Reaktionskammer ermöglicht nur eine sehr kurze, in den meisten Fällen unzureichende Behandlungsdauer; denn das Gut wird unter der Wirkung hoher Zentrifugalkräfte gegen die Kammerwandung geschleudert und alsbald einer Einwirkung der Gase entzogen. Abgesehen davon arbeitet diese Anlage nach dem für einen wirksamen Stoffaustausch ungeeigneten Gleichstromprinzip.

Zum Behandeln pulvcrförmigen Guts mit einem gasförmigen Behandlungsmittel ist weiterhin eine flache zylindrische Behandlungskammer geschaffen worden, die tangential an ihrem Umfang einmündende Zuführungsstutzen für das Behandlungsmittel aufweist. Die Gutzuführung in den Behandlungsraum erfolgt axial mittels einer dessen Deckplatte durchdringenden Gutzuteilschnecke, der die Mündung einer den Kammerboden zentral durchstoßenden Zerstäuberdüse zugekehrt ist. Der ebene, mit Austragsschlitzen für das behandelte Gut versehene Boden der Behandlungskammer nimmt ein den Vorrichtung zur Durchführung
chemischer oder physikalischer Reaktionen
zwischen zwei Medien
verschiedenen Aggregatzustandes

Anmelder:

Polysius G. m. b. H.,

Neubeckum (Westf.), Graf-Galen-Str. 17

Als Erfinder benannt:

Otto Heinemann, Neubeckum (Westf.)

unteren Teil der Zerstäuberdüse koaxial umschließendes Abführungsrohr für das gebrauchte Behandlungsmedium auf. Das Behandlungsgas vollführt im Behandlungsraum, wo er an der Zerstäubungsstelle das zu behandelnde Gut erfaßt, eine schraubenlinienförmige Bewegung. Da in diesem Raum eine kleine Guteintrittsöflnung einer großen Austrittsöffnung für das bebandelte Gut gegenübersteht und im Kammerboden das Behandlungsgas zum Abführungsrohr abströmt, ist der Verwirbelungseffekt unbefriedigend und die Behandlung des Guts demzufolge unvollkommen und ungleichmäßig. Deshalb ist auch diese Vorrichtung zum Durchführen chemischer oder physikalischer Reaktionen zwischen Stoffen verschiedenen Aggregatzustandes praktisch unbrauchbar.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Umsetzung fester, feinverteilter Stoffe in einen gasförmigen Zustand bekanntgeworden. Diese Vorrichtung besteht aus einer einseitig geschlossenen zylindrischen Mischkammer, in die axial in der Mitte ihrer Stirnwand Reaktionsstoffe eingebracht werden. Für die Zufuhr eines weiteren Reaktionsstoffes ist eine tangential am Kammerumfang einmündende Leitung vorgesehen. Die Mischkammer ist von einem zylindrischen Gehäuse umgeben unter Belassung emes ringförmigen Rückführkanals für einen Teil de$-gasförmigen, tangential eingeführten Mediums. Das^ylindriiche Gehäuse ist am dem Eintrag abgekehrteWBede konisch nach innen bis nahe zur Wandung der Mischkammer eingezogen, wobei zwischen Mischkammerwandung und eingezogenem Ende des zylindrischen Gehäuses ein Ringspalt verbleibt. Der Rückführkanal ist aul diese Weise an der offenen Stirnseite der Mischkam-

709 710/562

3 4

mer radial umgelenkt und mündet schließlich als die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine axiale Zufuhrleitung umgebender Ringspajt wiedei Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszuin die Mischkammer. Durch diese Ausbildung der bilden, daß sie einen vollständigen und gleich-Karamer soll infolge Überlagerung einer translate- mäßigen Ablauf von Reaktionen zwischen zwei sich rischen und einer rotierenden Bewegung der Reak- 5 mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Medien vertionsteilnehmer eine ringförmige Reaktionszone ge- schiedenen Aggregatzustandes bei freier Durchdrinschaffen werden. Diese Vorrichtung ist nur für die gung in der Schwebe gewährleistet,
Verbrennung bzw. Vergasung von Feststoffen ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geeignet, jedoch nicht für die Durchführung von Reak- löst, daß die die Kammer beiderseits begrenzenden tionen, bei denen der zu behandelnde Stoff, wie bei- io Stirnwände je eine zentrale Gasaustrittsöft'nung aufspielsweise Zementrohgut beim Vorwärmen durch weisen, daß ferner durch eine der beiden einander Ofenabgase, seinen festen Zustand beibehalten soll. gegenüberliegenden Gasaustrittsöffnungen eine Gut-

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Durchführen einbringevorrichtung in die Kammer einmündet, an

chemischer und physikalischer Reaktionen zwischen deren offenes Ende ein Verteilorgan angeschlossen

Gasen und feinverteilten Feststoffen vorgeschlagen 15 ist, das eine radiale Gutverteilung in der Kammer

worden, die aus einer geschlossenen Kammer mit im außerhalb des Gasaustrittsbereichs bewirkt, und daß

Oberteil kegeligem, im Unterteil zylindrischem Quer- schließlich der Kammermantel für den Gutaustrag

schnitt besteht und schmal im Verhältnis zu ihrem durchbrochen ist.

Durchmesser ist. Der zylindrische Querschnittsteil Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung lieder Kammer ist mit spiralförmig angeordneten Leit- 20 gen die in den Stirnwänden der Kammer vorgeseheblechen versehen, die mit ilirem äußeren Ende in nen Gasaustrittsöffnungen konzentrisch zur Kammereine die Kammer außen begrenzende Zuführungslei- achse und sind über Leitungen mit dem Abscheider tung für ein Behandlungsgas hineinreichen. Eine Zu- verbunden. Vorzugsweise sind hierbei an die Gasbringevorrichtung für feinkörnigen Feststoff mündet austrittsöffnungen sich außerhalb der Kammer koin die Kammer durch die den zylindrischen Quer- as nisch erweiternde Gasaustrittsstutzen angeschlossen, schnittsteil abschließende Stirnwand ein, während Nach einem zusätzlichen Erfindungsschritt ist der die Stirnwand am Ende des kegeligen Kammerteils Gutaustrag des die aus der Kammer abströmenden eine zentrale Austrittsöffnung für das verbrauchte Gas reinigenden Abscheiders mit der Kammer durch Behandlungsgas und den behandelten Feststoff auf- eine in diese stirnseitig und mit Abstand von der weist. Den Leitblechen fällt die Aufgabe zu, in der 30 Kammerachse einmündende Gutrückführlcitung verKammer eine rotierende Gasströmung zu erzeugen, bunden. Schließlich kann die Kammer mit Vorteil die den Feststoff durch die Kammer hindurchführt durch normal zur Kammerachse angeordnete Stirn- und bewirkt, daß er zusammen mit dem Behänd- wände unterteilt sein.

lungsgas an gleicher Stelle ausgetragen wird. Diesel Bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung beVorrichtung haften jedoch folgende Mängel an: 35 schreibt das tangential in die Kammer eingeleitete Einerseits strömen und reagieren die beiden Medien und axial aus ihr abgezogene spezifisch leichtere im Gleichstrom miteinander, andererseits ist eine Medium, beispielsweise ein Gas, innerhalb der Kamgleichmäßige und vollständige Reaktion zwischen mer eine zentripetal gerichtete spiralige Strömungs-Gas und Feststoff in der Kammer nur dann erziel- bahn, erfaßt das in die Kammer eingebrachte spezibar, wenn dieser, was selten der Fall ist, in extrem 40 fisch schwerere Medium, beispielsweise einen feingleichmäßiger Kornzusammensetzung und -vertei- verteilten Feststoff, und versetzt es in kreisende Belung vorliegt. wegung. Hierdurch gelangt dieses Medium unter dem

Zur Durchführung von Reaktionen zwischen Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen zum Kam-

Stoffen verschiedenen Aggregatzustandes ist schließ- mermantel. Über Durchbrechungen in diesem wird

lieh eine im Verhältnis zu ilirem Durchmesser 45 das spezifisch schwerere Medium alsdann aus der

schmale zylindrische Kammer vorgeschlagen worden, Vorrichtung ausgetragen und einem Verbraucher zu-

die einen tangentialen Einlaß und einen axialen Aus- geführt.

laß für ein Behandlungsgas aufweist. Diese Kammei Um zu verhindern, daß das spezifisch schwerere ist ferner mit einem stirnseitigen Zuführungsspalt für Medium vom spezifisch leichtere Medium mitgerisdas zu behandelnde Gut und mit einem peripheren 50 sen und einer Reaktion mit ihm innerhalb der Kam-Austrag versehen für das gebildete, fertige Reak- mre entzogen wird, besteht die Notwendigkeit, den tionsprodukt. Hierbei wird das horizontal in den Be- zu behandelnden Feststoff in die Kammer vor Erhandlungsraum eingebrachte Gut von dem Behänd- reichen seines Gasaustritts einzubringen. Diese Belungsgas beschleunigt und unter der Wirkung der dingung läßt sich auf zweierlei Art erfüllen: einmal Zentrifugalkraft auf eine nach außen gerichtete, am 55 dadurch, daß das zu behandelnde feste Medium Kammerumfang im Bereich der Gutaustragsöffnung nahezu mit der Geschwindigkeit Null, aber in geendigende Spiralbahn gezwungen. Obwohl sich die nügendem Abstand vom zentralen Austritt des gasbeiden miteinander umzusetzenden Medien in diesel förmigen Behandlungsmediums mit diesem in Be-Reaktionskammer im Querstrom bewegen, haftet ihr rührung gebracht wird, andererseits dadurch, daß der Mangel an, daß der spezifisch schwerere Stoff mit 60 dem eintretenden Feststoff durch Druckluft, Schleudern spezifisch leichteren im Behandlungsraum nur derteller oder ähnliche Mittel ein dem austretenden nahe der guteintragsseitigen Kammerstirnwand in Gas entgegengesetzter Bewegungsimpuls erteilt wird. Berührung kommt und nicht die ganze Kammer- Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das einbreite erfüllt. Dieser Umstand bedingt über dem gebrachte spezifisch schwerere Medium bis auf gegesamten Kammerquerschnitt eine ungleichmäßige 65 ringe Verluste mit dem spezifisch leichteren Medium Komumspülung, weshalb diese Reaktionskammer für in der Kammer im Querstrom Kontakt nimmt und die Erzeugung eines Reaktionsproduktes gleichmä'ßi- so eine Reaktion ermöglicht. Die von dem ausströger Zusammensetzung ungeeignet ist. menden Medium aus der Kammer mitgerissenen ge-

ringen Mengen des zu behandelnden Mediums werden von jedem getrennt und in die Kammer zurückgeführt.

Beim Vorwärmen von Zementrohmehl empfiehlt es sich, der Kammer einen Abscheider, z. B. einen Zyklon, nachzuschalten, aus dem das abgeschiedene Gut wieder in die Kammer zurückgeführt wird. Da es sich bei diesen mitgerissenen Teilchen vorwiegend um die kleinsten bzw. leichtesten Partikeln handeln wird, ist es ratsam, die zugeführten Mengen in genügendem Abstand von der Kammermitte von neuem einzubringen, wo sie weniger in Gefahr sind, noch einmal mit herausgerissen zu werden.

Die Strömung der beiden Medien in der Kammer, deren axiale Breite zweckmäßig zur Kammermitte hin zunimmt, läßt sich insbesondere dann leicht beherrschen, wenn diese axiale Breite nicht zu groß gewählt wird. Muß diese aus Leistungsgründen größer bemessen werden, so ist es zweckmäßig, die Kammer in ihrer Breite durch normal zur Kammerachse angeordnete Zwischenwände zu unterteilen, um eine Sekundärwirbelbildung wirksam zu unterbinden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht daher bei sehr einfachem Aufbau und geringem Platzbedarf die Erzielung eines völlig gleichmäßigen Reaktionsproduktes; denn die einzelnen Feststoffpartikeln durchsetzen mehrfach den sich auf einer Spiralbahn bewegenden Gasstrom.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt eine Kammer im Schnitt normal zur Kammerachse;

F i g. 2 zeigt dieselbe Kammer im Axialschnitt, und

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Kammerform dieses Beispiels im Schnitt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 treten aus einem Drehrohrofen 1 Abgase 2 (gestrichelte Pfeile) durch einen tangentialen Stutzen 3 in eine zylindrische Kammer 4 ein, in der sie kreisend in einer zentripetal gerichteten Spirale zur Kammermitte strömen, wo sie axial austreten, in einem Zyklon 5 gesammelt und durch ein Gebläse 6 in die Atmosphäre ausgeblasen werden. Das in die Kammer 4 außerhalb ihres Gasaustrittsbereichs verteilt eingebrachte spezifisch schwerere Gut (näheres zeigt Fig. 2) kommt durch den kreisenden Gasstrom ebenfalls in Rotation, bewegt sich jedoch infolge seines größeren spezifischen Gewichts in Spiralenlinien? (voll ausgezogene Pfeillinien) bis zur äußeren Kammerwand, an der es in Strömungsrichtung der Gase entlangglcitet, bis es in den Bereich der die Kammerwand durchbrechenden Austragsschurre 8 gelangt und über diese dem Drehrohrofen 1 zugeführt wird. In die Austragsschurre 8 kann in bekannter Weise eine Gutschleuse eingebaut werden, um den Übertritt der Gase aus dem Drehrohrofen 1 durch die Austragssschurre 8 in die Kammer 4 zu verhindern.

F i g. 2 zeigt die Guteinbringevorrichtung 9 für das spezifisch schwerere Gut, im vorliegenden Fall eine Förderschnecke, an deren offenem Ende als Verteilorgan 10 eine umlaufende Streuvorrichtung vorgesehen ist, durch die das Gut in die Kammer 4 hineingeschleudert wird. Die Abgase treten aus der Kammer 4 beiderseits axial aus und werden über Leitungen 11 dem Zyklon 5 zugeführt, aus dem das abgeschiedene Gut durch die Gutrückführleitung 12 zur Kammer zurückläuft.

Fig. 3 zeigt als Variante eine Kammer, deren axiale Abmessung zur Mitte hin zunimmt, um den Wirbelkem günstig auszubilden. Außerdem trägt die Kammer konische Gasaustrittsstutzen 13 für die Abgase, um durch Herabsetzung des nahe dem Kammerzentrum herrschenden Druckes unter den Atmosphärendruck ein Selbstansaugen des Gutes durch die Förderleitung 14 zu ermöglich.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder physikalischer Reaktionen zwischen zwei Medien verschiedenen Aggregatzustandes odei merkbar verschiedenen spezifischen Gewichts in

so der Schwebe, insbesondere zum Vorwärmen von Zementrobgut durch die Abgase eines nachgeschalteten Fertigbrennofens, bestehend aus einer zylindrischen Kammer, deren Höhe kleiner als ihr Durchmesser ist, deren Achse horizontal verläuft und der das spezifisch schwerere Medium axial zugeführt wird, wogegen das spezifisch leichtere Medium tangential in die Kammer eingeleitet und axial aus ihr abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer (4) beiderseits begrenzenden Stirnwände je eine zentrale Gasaustrittsöffnung aufweisen, daß ferner durch eine der beiden einander gegenüberliegenden Gasaustrittsöffnungen eine Guteinbringevorrichtung (9) in die Kammer (4) einmün-

det, an deren offenes Ende ein Verteilorgan (10) angeschlossen ist, das eine radiale Gutverteilung in der Kammer (4) außerhalb des Gasaustrittsbereichs bewirkt, und daß schließlich der Kammermantel für den Gutaustrag durchbrochen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Stirnwänden der Kammer (4) vorgesehenen Gasaustrittsöffnungen konzentrisch zur Kammerachse liegen und über Leitungen (11) mit einem Abscheider (5) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustrag des die aus der Kammer (4) abströmenden Gase reinigenden Abscheiders (5) mit der Kammer (4) durch eine in diese stirnseitig und mit Abstand von der Kammerachse einmündende Gutrückführleitung (12) verbunden ist.

4. Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gutaustrittsöffnungen sich außerhalb der Kammer konisch erweiternde Gasaustrittsstutzen (13) angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) durch normal zur Kammerachse angeordnete Zwischenwände unterteilt sein kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 338 108;
französische Patentschrift Nr. 432 594.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 710/962 12.67

Buodesdruckcrel Berlin