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Vorrichtung zur Behandlung körnigen Gutes in einer Wirbelschicht Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlun körnigen Gutes in einer Wirbelschicht,
bestehend aus einem Wirbelschichtbehälter mit einer durchbrochenen Unterlage für
die Wirbelschicht.
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Die sogenannte Wirbelschicht-Technik stellt eine bekannte Verfahrensweise
dar, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das durch überlaufen erfolgende
Ausbringen des behandelten Materials aus den Schichten wirksamer zu gestalten.
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Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der innerhalb einer Wirbelschicht
ein Zwischenbereich, in dem beide Bestandteile einer Mischung vorhanden sind, durch
Gleichmachen der zugeordneten scheinbaren Wichten der Einzelbestandteile in einem
Gleichgewichtszustand gehalten wird. Dies wird durch Herstellung von getrennten
Materialsäulen aus den Mischungsbestandteilen in zwei konzentrisch ineinander angeordneten
Kammern erreicht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß zur Gleichmachung der
scheinbaren Wichten pro Flächeneinheit in den beiden Kammern ein Niveauunterschied
zwischen den beiden Bestandteilen der Mischung aufrechterhalten wird.
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Demgegenüber ist bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art
erfindungsgemäß der Wirbelschichtbehälter oben derart offen, daß behandeltes Gut
im wesentlichen über den gesamten Rand des Behälters überlaufen kann, und dieser
Rand besteht aus einer Anzahl von einzelnen in ihrer Höhe einstellbaren Teilen,
und ferner ist die Seitenwand des Behälters von einer überlaufrinne umgeben, die
in einzelne Abschnitte unterteilt ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird es möglich, auf sehr einfache,
vorteilhafte und an die jeweiligen Verhältnisse leicht anzupassende Weise das überlaufende
behandelte Material, sei es getrocknetes und/oder entstaubtes oder auch Aufgabegut
oder Fraktionen desselben, vollständig gleichmäßig auf verschiedene Verfahrensschritte
zu verteilen, wobei das Einspeisen in irgendeine dieser Verfahrensschritte oder
Verfahrensstufen einfach durch Anheben des entsprechenden Abschnittes der Oberkante
des Wirbelschichtbehälters geregelt bzw. unterbrochen werden kann. Die behandelte
Substanz läuft dabei aus der Schicht über im wesentlichen die ganze Ausdehnung des
oberen Behälterrandes über.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weisen die einzelnen Abteile
der Rinne durchlöcherte Böden zum Durchlaß eines gasförmigen Strömungsmittels auf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die
Rinne bzw. deren Abschnitte geneigte Böden haben. Um einen spezifisch dichten Bestandteil
des körnigen Gutes gegen einen bestimmten Bodenauslaß hin abzuführen ist nach einer
Weiterbildung der Erfindung ein Abstreifer vorgesehen, der den durchlöcherten Boden
des Wirbelschichtträgers bestreicht.
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Um eine Aufteilung auf verschiedene weitere Verfahrensschritte zu
ermöglichen, ist jedem Abschnitt der Rinne je eine weitere Wirbelschicht zugeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für die Wirbelschichtbehandlung
verschiedener Substanzen und für verschiedene, ihnen entsprechende Zwecke angewendet
werden. Sie eignet sich vorteilhaft zur Anwendung in den Fällen, in denen zerteilte
feste Substanzen selbst oder die Wirkung von gasförmigem Medium die Wirbelschicht
bilden, sowie in den Fällen, in denen die Substanz in einer Wirbelschicht aus einer
anderen zerteilten Substanz behandelt wird. Als Beispiele können erwähnt werden
die Scheidung zerteilter fester Stoffe mit Bestandteilen hohen und niedrigen spezifischen
Gewichts in einer Wirbelschicht von mittlerem spezifischem Gewicht, das Trocknen
zerteilter fester Substanzen und das Kalzinieren fester Substanzen in zerteilter
Form.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele
darstellt, näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 einen senkrechten Mittelschnitt
einer ersten Ausführungsform,
F i g. 2 einen Grundriß zu F i g.
1, F i g. 3 einen senkrechten Teilabschnitt einer Abänderung der F i g. 1 und 2,
F i g. 4 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
F i g. 5 einen Grundriß zu F i g. 4, F i g. 6 einen Grundrißschnitt eines zweiten
Ausführungsbeispiels und F i g. 7 einen senkrechten Mittelschnitt zu F i g. 6. Die
vorstehend als Beispiele gegebenen Ausführungsformen betreffen die Wirbelschichtbehandlung
von klassierter und unklassierter Rohkohle zum Zweck ihrer Befreiung von Verunreinigungen
und ihres Trocknens und Entstaubens während oder vor der Reinigung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Behälter mit einer
darin befindlichen durchbrochenen Unterlage für eine Wirbelschicht aus Festteilchen
von Magnetit, Ferrosilizium, Bleiglanz, Sand oder anderen indifferenten Stoffen
(hier der Zweckmäßigkeit halber einfach als »Magnetit« bezeichnet), die der Schicht
ein spezifisches Gewicht zwischen dem spezifischen Gewicht der Kohle und dem der
schwereren Verunreinigungen der Rohkohle erteilen, so daß die reine Kohle von den
Verunreinigungen auf Grund ihrer spezifischen Gewichte geschieden wird, die kleiner
bzw. größer als das der Wirbelschicht sind.
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Inn Fall von nasser Rohkohle ist es erwünscht, vor ihrer Behandlung
in -der Magnetitwirbelschicht eine Trocknung zu bewirken. Diese kann entweder ganz
oder teilweise in dieser Wirbelschicht durch Benutzung eines erhitzten gasförmigen
Mediums zum Aufschwemmen der Schicht erreicht werden. Jedoch kann das Trocknen teilweise
oder ganz in einer vorgeschaIteten Wirbelschicht erfolgen, die aus der Roh= kohle
selbst aus einer im Behälter oberhalb der Unterlage für die Magnetitwirbelschicht
angeordneten durchbrochenen Unterlage gebildet wird. Vorzugsweise wird auch hier
wieder ein erhitztes gasförmiges Medium für das Fluidisieren der Rohkohleschicht
verwendet. Die Rohkohle wird in dieser Schicht getrocknet und entstaubt und kann
aus ihr in die darunter befindliche Magnetitwirbelschicht für die Trennung der Reinkohle
von den Verunreinigungen überlaufen. Als Abwandlung können mehrere Magnetitwirbelschichten
im Behälter benutzt werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist dafür gesorgt, daß die getrocknete
und entstaubte Rohkohle und/ oder die geschiedene Reinkohle am Umfang der einen
oder anderen Wirbelschicht oder beider austreten.
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In der Zeichnung weist der Behälter 10 eine durchbrochene Unterlage
1 für die Wirbelschicht a und eine durchbrochene Unterlage 2 für eine oder mehrere
Magnetitwirbelschichten b auf.
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Nach dem in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Zufuhr von Rohkohle zur oberen Wirbelschicht a (welche als die Trocknungs- und Entstaubungsstufe
bezeichnet werden soll, zum Unterschied von der unteren Wirbelschicht b, welche
als die Reinigungsstufe benannt wird) durch ein Speiserohr oder einen Zufuhrkanal11
in konzentrischer oder wesentlich konzentrischer Anordnung zur Schicht, in die sein
unteres Ende vorzugsweise, aber nicht notwendig, eingetaucht ist. Am Umfang hat
die durchbrochene Unterlage 1 aufwärts ragende, nicht durchbrochene Seitenteile
4, die die Wirbelschicht an den Seiten umschließen. Diese Seitenkonstruktion kann
im wesentlichen aus Metallblech bestehen und erscheint in der Zeichnung als Aufwärtsverlängerung
des unteren Teiles des Behälters 10.
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Das Ausbringen der getrockneten und entstaubten Kohle erfolgt durch
überlaufen über im wesentlichen die ganze Ausdehnung der Oberkante 8 der aufwärts
ragenden Seitenkonstruktion 4 der Wirbelschicht,-unterlage 1. Um die Schicht a herum
weist die Seitenkonstruktion eine ringförmige äußere Abflugrinne 12 zur Aufnahme
des übergelaufenen Materials auf. Diese Rinne ist in der Zeichnung im oberen Teil
der Deutlichkeit halber weggebrochen, ist aber in Wirklichkeit haubenförmig und
bildet so den oberen Teil des Behälters 10. Die Rinne kann in Umfangsrichtung durch
radiale Trennwände 13 in eine Anzahl von Abteilen mit zugehörigen Auslässen 15 unterteilt
sein, so daß das Ausscheideprodukt in getrennten Strömen an darauffolgende Verfahrensabschnitte
abgegeben werden kann. Der Boden 14 der Rinne ist jedoch - unabhängig davon,
ob sie unterteilt ist oder nicht - gegen einen oder mehrere Auslässe 15 zur Erleichterung
des Entleerens geneigt. Die erwähnte Seitenkonstruktion kann so unterteilt sein,
da.ß durch Benutzung geeigneter bogenförmiger aufeinanderzustapelnder Leisten die
Höhe der Austritts- oder überlaufkante 8 auf dem ganzen Kantenumfang oder nur einem
Teil davon eingeregelt werden kann, indem Leisten hinzugefügt oder entfernt werden.
Es können auch nach F i g. 3 ähnliche Leisten, wovon eine bei 16 gezeigt ist, in
senkrechten Führungsstutzen 17 verschiebbar sein und nach Wunsch durch bei 18 schematisch
angedeutete Zahnstangen oder Ritzet betätigt werden. Es kann auch der abfallende
Boden 14
der Rinne oder ihrer Abteile für das Einlassen eines Stromes gasförmigen
Mediums durchbrochen sein, um das überlaufmaterial fließfähig zu machen und das
Entleeren weiter zu erleichtern. Außerdem ermöglicht dies eine Verringerung der
Neigung des Rinnenbodens oder von Bodenteilen in passendem Ausmaß in senkrechter
Richtung. Es ist wichtig, daß die Höhe aller wirksamen Teile des Umfangsüberlaufes
im wesentlichen dieselbe ist. Der Ausdruck »wirksame Teile« bezieht sich auf diejenigen
Teile des Umfangsüberlaufes, über die Teilchen in die Um= fangsrinne übergehen.
Sie können den ganzen Umfang oder den ganzen an jedes Rinnenabteil anliegenden Umfangsbogen
bilden, mit Ausnahme der vorhin erwähnten radialen senkrechten Platten oder des
von Führungsständern, wie 17, eingenommenen Umfangsteiles. Wenn es erforderlich
wird, eine oder mehrere Reinigungsstufen außer Betrieb zu setzen, kann der Zufluß
von getrockneter und entstaubter Beschickung zu dieser Stufe oder diesen Stufen
zweckmäßig durch Anheben des Niveaus des Umfangsüberlaufes an den zur fraglichen
Reinigungsstufe gehörenden Abteilen der Umfangsrinne 12 unterbrochen werden. Teilchen,
die aus jedem Rinnenabteil zu seinem Auslaßrohr 15 abwandern, werden einer entsprechenden
Reinigungsstufe zugeführt. Ferner können entsprechend F i g. 3 die Teilchen aus
den Abteilen durch innerhalb des, Behälters 10 angeordnete Rohre, wie 19,
geführt wer-, den, welches Rohr am unteren Ende offen ist. Eine ausreichende Gasdichtung
ist dort dadurch hergestellt, daß dieses untere Rohrende im erforderlichen Maß in
die entsprechende Magnetitwirbelschicht b eintaucht, wobei die verschiedenen Magnetitschichten
sich im Behälter 10 in verschiedenen Höhen befinden oder aus kleineren Schichten
im selben Niveau b&-. bestehen. Die aus den AusIaßrohren 15 und 19 kam,
tuende
getrocknete und entstaubte Rohbeschickung kann an irgendeiner Stelle an der senkrechten
Achse ihrer Magnetitwirbelschichten oder gegebenenfalls an irgendeiner anderen Stelle
abgegeben werden.
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Die in den F i g. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform bezieht sich
auf eine Reinigungsstufe. Im allgemeinen ist sie dem ersten Ausführungsbeispiel
ähnlich. Die zu reinigende oder in ihre Bestandteile von verhältnismäßig hohem und
niedrigem spezifischem Gewicht, d. h. die getrocknete und entstaubte Rohkohle aus
einer Wirbelschicht, wie der obenerwähnten Schicht a, kann durch ein zentrales Speiserohr
20 in eine Magnetitwirbelschicht b mit einem spezifischen Gewicht zwischen denen
der Beschickungskomponenten von relativ hoher und niedriger Dichte aufgegeben werden.
Die aufwärts ragende Seitenkonstruktion 5 der durchbrochenen Unterlage 2 der Schicht
b hat ebenfalls eine Umfangsüberlaufkante 31 und ist von einer Rinne 29 umgeben,
die ähnlich wie die obenerwähnte Rinne 12 in Abteile unterteilt sein kann. Die Rinne
oder jedes ihrer Abteile hat einen abfallenden Boden 22, der zu einem zugehörigen
Auslaß 30 führt. Die durchbrochene Unterlage 2 ist in geringem Abstand über dem
Boden eines zum Behälter 10 gehörenden Teiles 10' angeordnet. Der Behälter 10, der
in der Darstellung oben weggebrochen ist, ist natürlich am Boden bis auf den oder
die Auslässe 30 geschlossen. Der abfallende Boden 22 der Rinnenabteile kann wie
vorhin durchbrochen sein. Die durchbrochene Unterlage 2 ist mit im allgemeinen umgekehrt
kegeliger Form dargestellt, die aus aneinanderstoßenden inneren und äußeren Ringabschnitten
6 und 7 zusammengesetzt ist, welche unter verschiedenen Winkeln gegen die Waagerechte
geneigt sind. Der innere Abschnitt 6, der einen Außendurchmesser von etwa 15 bis
60 cm haben kann, ist gegen die Waagerechte um einen z. B. im Bereich von 25 bis
45° liegenden Winkel geneigt. Der äußere Abschnitt 7 ist gegen die Waagerechte unter
einem beispielsweise im Bereich von 0 bis 20° liegenden Winkel geneigt. Die Oberseite
der Unterlage 2 wird durch einen langsam umlaufenden Abstreifmechanismus bestrichen,
der z. B. vier in gleichen Winkelabständen angeordnete Abstreifer 24 am oberen Ende
einer vertikalen Welle 25 enthält, die axial im Fallrohr 9 angeordnet ist, welches
das gesamte Ausscheideprodukt oder die Fraktion hoher Dichte zusammen mit dem begleitenden
Magnetit abführt. Diese Welle 25 wird über ein geeignetes Getriebe 26 von einem
Motor für veränderbare Geschwindigkeit angetrieben. Die Abstreifer 24 sind in der
durch den Pfeil in F i g. 5 angedeuteten Drehrichtung nach vorwärts gekrümmt, und
ihre Unterkanten laufen knapp über die Oberseite der durchbrochenen Unterlage 6,
7, so daß beim Umlauf der Abstreifer 24 Teilchen des Ausscheideprodukts dem zentralen
Fallrohr 9 zugeleitet werden. Ein am Abstreifmechanismus befestigter durchbrochener
Konus 27 verteilt in der Wirbelschicht b gasförmiges Medium, das in das Fallrohr
9 eingelassen werden kann, um ein Entweichen von Magnetit zu verhindern. Ein von
einem Tragstern 28 gehaltenes Lager wird zum Festlegen des oberen Endes der Welle
25 im Fallrohr benutzt. Die Rinne 29 mit ihrem Auslaß oder ihren Auslässen 30 ist
zum Sammeln von gereinigter Kohle zusammen mit Magnetit vorgesehen, die aus der
Wirbelschicht an der Überlaufkante 31 übergehen. Selbstverständlich kann das Niveau
dieser Kante in senkrechter Richtung in ähnlicher Weise verstellbar gemacht sein,
wie an Hand der F i g. 1 bis 3 beschrieben wurde.
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Die beschriebenen durchbrochenen Unterlagen sind im Grundriß kreisförmig,
und dies ist in allen Fällen vorteilhaft, wo ein mechanisches Mittel zur Unterstützung
der Teilchenbewegung entlang der Oberseite der durchbrochenen Unterlagen benutzt
wird. Es ist jedoch durchaus möglich, der oberen durchbrochenen Unterlage und auch
der oder den unteren durchbrochenen Unterlagen (wenn Teilchen des Ausscheideprodukts
sich allein unter der Schwerkraftwirkung bewegen sollen) quadratische, rechteckige,
sechseckige, achteckige oder elliptische Gestalt im Grundriß zu geben. Das Merkmal
des Umfangsüberlaufes aus den über jenen durchbrochenen Unterlagen gebildeten Wirbelschichten
kann dabei noch immer beibehalten werden. Mit einem durchbrochenen und porösen Boden
versehene Abflußrinnen können ebenfalls in der schon beschriebenen Weise benutzt
werden.
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Bei dem in den F i g. 6 und 7 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel
hat der Behälter 10 quadratischen Querschnitt und in seinem unteren Teil vier durchbrochene
Unterlagen 2, jede ebenfalls von quadratischem Grundriß, für die gleiche Anzahl
von Magnetitwirbelschichten b. Die zu den Schichten führenden Zufuhrrohre für getrocknetes
und entstaubtes, zerteiltes Material sind entsprechend den Speiserohren 15 in F
i g. 1 und 2 bezeichnet, und die an Abflußrinnen 21 angeschlossenen Auslässe 23
für gereinigtes Material und Magnetit sind von ähnlicher Art wie die in F i g. 4
und 5 gezeigten. Das gereinigte Material läuft über den ganzen Umfang der Schichten
in die Rinnen 21, deren Böden 22 wie diejenigen der früher erwähnten Rinnen 12 und
29 durchbrochen sein und gegen die Auslässe 23 hin abfallen können, so daß die Rinnen
als »pneumatische Gleitbahn« für das übergelaufene Material wirken, wobei die erforderliche
»Luft« aus gasförmigem Medium besteht, das dem Behälter an den Stellen 3 zugeführt
wird und in den Rinnen dem schon erwähnten Zweck dient. Die Fallrohre 9 sind ähnlich
den vorher beschriebenen.
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Bei jedem Ausführungsbeispiel sind die Einlässe für das erhitzte oder
nicht erhitzte gasförmige Strömungsmittel zum Fluidisieren der Schichten
a, b mit 3 bezeichnet. Dieselben Einlässe können für die Zufuhr gasförmigen
Strömungsmittels zu den Binnenanteilen benutzt werden, wo diese für die angegebenen
Zwecke einen durchbrochenen Boden haben; beispielsweise sind von 3 abzweigende Rohre
vorgesehen, wo es nötigt ist.
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Als Beispiele anderer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchzuführender
Behandlungsverfahren außer der Reinigung von Kohle kann das Trocknen anderer Handelsprodukte
außer Kohle und das Kalzinieren verschiedener Substanzen erwähnt werden, die alle
einer Behandlung nach dem Wirbelschichtverfahren unter Benutzung von erhitztem oder
nicht erhitztem gasförmigem Strömungsmedium zum Aufwirbeln der Schichten fähig sind.