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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem
Gut mit Gasen, bestehend aus einem vertikal angeordneten Zyklon mit tangentialem
Gaseinlaß im oberen Bereich des Zyklons, mit konzentrisch oberhalb des Zyklons angeordnetem
Wirbler für die Gutzuführung und mit konzentrischem Gasabzug.
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Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zur Erzielung eines
angenäherten Gegenstroms von Gut und Gas das Gut von oben her in das Gasabzugsrohr
eines Zyklons aufgegeben wird. Die tangential im oberen Bereich des Zyklons eingeführten
heißen Ofenabgase durchziehen diesen in einer kreisenden Bewegung,- die sich im
Gasabzugsrohr in Form einer aufwärts gerichteten Schraubenlinie fortsetzt. Infolge
der im Gasabzugsrohr kreisenden Gasströmung wird das am oberen Ende des Gasabzugsrohres
aufgegebene feinkörnige Aufgabegut durch Fliehkräfte an der Rohrwandung gehalten
und rutscht in etwa einer Schraubenlinie nach unten in den Zyklon. An der Mündung
des Gasabzugsrohres im Zyklon löst es sich von der Mündungskante und wird von der
im Zyklon stark kreisenden heißen Gasströmung erfaßt und durchquert infolge der
Fliehkräfte freischwebend die Heißgase bis zur Zyklonwandung und wird dabei erhitzt.
An der Spitze des Zyklons wird das Gut abgezogen und der Verwendungsstelle, beispielsweise
dem Drehrohrofen, zugeführt. Beim Betrieb dieser Erhitzungseinrichtung treten wegen
der Aufgabe des zu erhitzenden Gutes zur Innenwand des Gasabzugsrohres dann Schwierigkeiten
auf, wenn die Vorrichtung mit erhöhter Durchsatzleistung betrieben wird. Da der
höheren Leistung entsprechend höhere Gutaufgabemengen in das Gasabzugsrohr eingeführt
werden, muß auch eine erhöhte Heißgasmenge der Vorrichtung zugeführt werden. Dadurch
ergeben sich im ganzen System sehr hohe Gasgeschwindigkeiten, so daß erhebliche
Gutmengen mitgerissen werden. Dies gilt vor allem für den Bereich der Mündung des
Gasabzugsrohres im Zyklon. Hierdurch kommt es entweder zu Materialkreisläufen, oder
das mitgerissene Gut wird in : der nachgeschalteten Abscheide- oder Filteranlage
aus dem Gasstrom abgeschieden. In beiden Fällen stellen sich erhöhte Wärmeverbrauchszahlen
ein.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten,
die bei der bekannten Vorrichtung auftreten können, zu beseitigen. Gelöst wird die
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein Rohr für den Gasabzug durch den vorgeschalteten
Wirbler durchgeführt ist und daß um das Gasabzugsrohr herum eine ringförmige Öffnung
für die Zuführung des feinkörnigen Gutes angeordnet ist, wobei die Mündung des Gasabzugsrohres
tiefer in den Zyklon eintaucht als die Mündung der Gutaufgabe. Der Vorteil der Erfindung
liegt darin, daß das dem Wirbler zugeführte Gut aufgelockert und in dispergierter
Form gleichmäßig über den Umfang der ringförmigen Zuführungsöffnung verteilt in
den Zyklon eintritt. Da erfindungsgemäß die Mündung des Gasabzugsrohres tiefer in
den Zyklon eintaucht als die Mündung der ringförmigen Gutaufgabeöffnung, wird das
feinkörnige Gut in einem Bereich innerhalb des Zyklons von der stark kreisenden
Heißgasströmung erfaßt, in dem sich die Einflüsse der Mündung des Gasabzugsrohres
auf die Heißgasströmung im Zyklon noch nicht auswirken können. Selbst bei erhöhter
Durchsatzleistung ergibt sich somit eine ausgezeichnete Trennung von Gas und Gut,
ohne daß nennenswerte .Gutmengen mitgerissen werden. Wie bei der bekannten Vorrichtung
durchquert das feinkörnige Gut freischwebend die gesamte Heißgasmenge bis zur ZykIonwandung.
Bei dieser freischwebenden Bewegung durch die Gasströmung im Zyklon wird jedes Gutteilchen
von immer heißeren Ofengasen vollständig umspült, so daß sich eine Erhitzung des
Gutes im Kreuzgleichstrom bzw. Querstrom bis nahezu auf die Gastemperatur am Eintritt
in den Zyklon erfolgt.
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Es ist zwar bereits eine Vorrichtung bekannt, die aus einem vertikalen
zylindrischen Schacht mit Gasabzug am oberen Ende besteht, in den das zu erhitzende
Gut durch ringförmig um das Gasabzugsrohr angeordnete Öffnungen mit Hilfe von Luft
in den Schacht eingeblasen wird. Das Heißgas wird tangential in das untere Ende
des Schachtes eingeführt. Durch die im Schacht aufwärts kreisende Gasströmung wird
das Gut erfaßt und infolge der Fliehkräfte bereits im oberen Schachtbereich an die
Wandung geschleudert, an der es unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten
rutscht. Hierbei hat das Gut lediglich Kontakt mit den an der Schachtwandung entlangströmenden
Gasen, während die im Schachtinneren rotierenden großen Gasmengen infolge eines
fehlenden Kontaktes mit dem zu erhitzenden Gut ohne Wärmeaustausch in das Gasabzugsrohr
einströmen. Trotz der scheinbaren Gegenbewegung von Gas und feinkörnigem Gut ist
es daher bei dieser Vorrichtung nicht möglich, den Wärmeinhalt der Heißgase in einem
Maße auf das feinkörnige Gut zu übertragen, wie das beim Wärmeaustausch im Gegenstrom
der Fall sein müßte.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in eine zum
WirbIer führende Nebenstromleitung ein Gebläse eingeschaltet ist und daß die Nebenstromleitung
vom Gasabzugsrohr des Zyklons abzweigt. Durch diese Anordnung kann in vorteilhafter
Weise das zu erhitzende Rohgut im Wirbler mit Gasen, die im Verhältnis zur Eintrittstemperatur
des feinkörnigen Gutes noch eine erhebliche Temperatur aufweisen, verwirbelt werden,
so daß bis zu einem gewissen Grade vorerhitztes Gut in den Zyklon eintritt. Hierdurch
ergibt sich eine gute Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Behandlungsgase und somit
eine Verbesserung der Wärmeverbrauchszahlen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
Gasabzugsrohr im Bereich des Wirblers wenigstens eine Öffnung aufweist, die zweckinäßigerweise
einen durch Stellorgane veränderbaren Querschnitt aufweisen. Hierdurch ist es mit
Vorteil möglich, die über die Nebenstromleitung in den Wirbler eingeführten kühleren
Abgase bereits im Bereich des Wirblers wieder in das Gasabzugsrohr zurückzuführen,
so daß die heiße Gasströmung innerhalb des Zyklons nicht durch die kühleren Hilfsgase
gestört und abgekühlt werden kann.
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Zweckmäßigerweise wird die Nebenstromleitung im gleichen Drehsinn
tangential in den Wirbler eingeführt wie der tangentiale Gaseinlaß in den Zyklon.
Durch diese Maßnahme wird das Aufgabegut bereits im Wirbler in Rotation versetzt,
so daß auf die einzelnen Gutteilchen beim Verlassen der ringförmigen Aufgabeöffnung
erhebliche Fliehkräfte wirken, die die Gutteilchen von der Kante abschleudern, worauf
sie dann von der im Zyklon kreisenden Gasströmung erfaßt werden. Durch diese Maßnahme
wird die Abscheidewirkung des Erhitzungszyklons verstärkt, d. h.,
es
werden selbst bei sehr feinem Behandlungsgut kaum Gutteilchen von den Heißgasen
in das Gasabzugsrohr mitgeschleppt.
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An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben, denen weitere Merkmale der Erfindung entnommen werden können. Es zeigt
F i g. 1 eine aus Wirbler und Zyklon bestehende Vorrichtung gemäß der Erfindung
im Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II durch die in F
i g. 1 dargestellte Vorrichtung, F i g. 3 die Zusammenschaltung mehrerer aus Wirbler
und Zyklon bestehender Vorrichtungen zu einer Einheit.
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Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, besteht die Vorrichtung aus einem
Zyklon 2, in den im oberen Bereich eine Rohrleitung 1 tangential einmündet. Ein
Gasabzugsrohr 3 ist zentrisch zum Zyklon angeordnet. Das untere Ende des Gasabzugsrohres
ragt als Tauchrohr in den Zykloninnenraum hinein. Oberhalb des Zyklons 2 ist ringförmig
um das Gasabzugsrohr 3 ein Wirbler 6 angeordnet, in den tangential eine Nebenstromleitung
einmündet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel münden sowohl die Nebenstromleitung
wie auch die Heißgasleitung 1 im gleichen Drehsinn in das System ein. Die
ringförmige Austragsöffnung des Wirblers ist koaxial um das Gasabzugsrohr angeordnet,
so daß ein kreisringförmiger Kanal? entsteht. Dieser kann so ausgebildet sein, daß
er ebenfalls in den Innenraum des Zyklons 2
hineinragt, jedoch nicht so tief
wie das als Tauchrohr ausgebildete Ende des Gasabzugsrohres 3. Kurz vor Einmündung
der Nebenstromleitung in den Wirbler mündet in diese das Austragsende eines Zuteilungsorgans
4, beispielsweise einer Zellenradschleuse, durch die das zu behandelnde feinkörnige
Gut in den Hilfsgasstrom in der Nebenstromleitung eingeführt wird. Im Bereich des
Wirblers ist das Gasabzugsrohr mit einstellbaren Öffnungen 9 versehen, durch die
ein Teil des Hilfsgasstromes abgezogen wird, so daß innerhalb des Zyklons die Heißgasströmung
nicht durch den kühleren Hilfsgasstrom gestört werden kann.
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Die für die Behandlung des feinkörnigen Gutes verwendeten Gase, beispielsweise
heiße Ofenabgase aus einem Drehrohrofen, treten durch die Gasleitung 1 tangential
in den Zyklon 2 ein und werden zentrisch durch das Gasabzugsrohr 3 aus dem
Zyklon wieder abgezogen. Durch das tangentiale Einströmen der heißen Ofenabgase
und den mittigen Abzug der Gase bildet sich innerhalb des Zyklons eine mit hoher
Geschwindigkeit rotierende Gasströmung in Form einer Wirbelsenke aus. Von dem Hauptgasstrom
wird oberhalb des Wirblers 6 ein Teil des Gases abgezweigt und als Hilfsgasstrom
über das Gebläse 5 tangential in den Wirbler 6 eingeblasen. Dieser Hilfsgasstrom
bewegt sich ebenfalls in Form einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Wirbelsenke
in dem Wirbler schraubenförmig nach unten und tritt je nach Größe der im Gasabzugsrohr
angeordneten Öffnungen 9 schon im Bereich des Wirblers wieder in das Gasabzugsrohr
3 ein. Nur ein Teil wird zur Erhaltung der Dispersion und der Rotationsbewegung
der Teilchen durch den ringförmigen Kanal 7 hindurchgeführt und erst am unteren
Ende des Tauchrohres gemeinsam mit den Heißgasen abgezogen. Das mit Hilfe des Zuteilungsorgans
4, bei spielsweise einer Zellenradschleuse, in den Hilfsgas-Strom eingeführte feinkörnige
Material wird von den Hilfsgasen schon in aufgelockerter Form in den Wirbler
6 eingetragen. Durch die starke Rotation des Hilfsgasstromes innerhalb des
Wirblers wirken auf die einzelnen Gutteilchen Fliehkräfte, die die Gutteilchen an
die Innenwandung des Wirblers schleudern, an der sie in einer Schraubenlinie unter
der Einwirkung der Schwerkraft und durch einen Teil des Hilfsgasstromes in Richtung
auf den ringförmigen Kanal 7 bewegt werden. Hierbei wird das aufgegebene feinkörnige
Gut in einer gleichmäßigen Schicht über die gesamte Innenwandung der Wirbelkammer
in einer aerosolartigen, d. h. mit dem Hilfsgas vermischten Schicht verteilt. Am
Ende des Kanals 7 tritt das feinkörnige Gut gleichmäßig und in feinverteilter Form
in die im Zyklon 2 mit hoher Geschwindigkeit rotierende Gasströmung ein.
Da infolge der Rotation des Hilfsgasstromes innerhalb des Wirblers das feinkörnige
Gut ebenfalls eine Rotationsbewegung ausführt, bei dem gezeichneten Beispiel im
gleichen Drehsinn wie der Hauptgasstrom im Zyklon 2, wirken auf das Gut beim Verlassen
des Austragsendes erhebliche Fliehkräfte, so daß schon durch diese das Gut von der
Kante abgeschleudert wird, worauf es dann von der im Zyklon kreisenden Gasströmung
erfaßt wird. Infolge der hier sehr viel stärkeren Fliehkräfte durchquert das feinkörnige
Gut freischwebend die gesamte Heißgutmenge bis zur Zyklonwandung, so daß jedes Gutteilchen
von immer heißeren Ofengasen vollständig umspült wird und in an sich bekannter Weise
nach dem Prinzip des Quer- bzw. Kreuzgleichstromes hin nahezu auf die Gaseintrittstemperatur
erhitzt wird. An der Wand des Zyklons 2 rutscht das so erhitzte Gut nach unten,
wo es an der Spitze des Zyklons abgezogen und der Verwendungsstelle, beispielsweise
einem Drehofen, oder aber bei mehrfacher Anordnung dieser Vorrichtung, der Hilfsgasleitung
der nächstfolgenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt wird. Aus dem in F i
g. 2 dargestellten Horizontalschnitt längs der Linie II-II ist der zuvor beschriebene
Bewegungsablauf für die Gutteilchen innerhalb des Zyklons 2 zu ersehen.
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Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung können mehrere
aus einem Wirbler und einem Zyklon bestehende Vorrichtungen übereinander angeordnet
und über Rohrleitungen in Hintereinanderschaltung miteinander verbunden sein. Außerdem
können aus einem Wirbler und einem Zyklon bestehende Vorrichtungen nach der Erfindung
nebeneinander angeordnet und über Rohrleitungen in Parallelschaltung miteinander
verbunden sein.
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F i g. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Anordnung
mehrere aus Wirbler und Zyklon bestehende Vorrichtungen in einem vertikal übereinander
angeordneten, zweistufigen Vorwärm-und Entsäuerungssystem mit den Stufen I und II.
Die obere, überwiegend der Vorwärmung des Rohmehls dienende Stufe I besteht aus
zwei parallelgeschalteten erfindungsgemäßen Zyklonen 2 mit übergeordneten Wirbler
6, während die Stufe II, in der überwiegend die Entsäuerung des vorgewärmten Rohmehls
durchgeführt wird, nur aus einem erfindungsgemäßen Zyklon 12 mit übergeordnetem
Wirbler 16 besteht. Die Aufgabe des kalten bzw. vorgewärmten Rohmehls in
die Wirbler der Stufen I und II erfolgt, wie oben beschrieben, pneumatisch durch
zwei Hilfsgaskreisläufe mit verschiedenen Gastemperaturen mit Hilfe der Gebläse
5 und 10. Infolge des pneumatisehen
Transportes und der pneumatischen
Aufgabe des Rohmehls ist es auch möglich, die Vorwärm- und Entsäuerungsstufe nebeneinander
anzuordnen. Die Anordnung der Stufe I (F i g. 3) bietet außerdem die Möglichkeit,
jedem Wirbler dieser Stufe eine eigene Zuteilungsvorrichtung 4 zuzuordnen
und so eine richtig dosierte Mehrkomponentenmischung des zu behandelnden feinkörnigen
Gutes der Stufe II zuzuführen.