Querstromwärmetauscher Die Erfindung bezieht sich auf Querstromwärmetauscher
für die Behandlung körniger bis staubförmiger Korngemische durch Gasep die das in
einer Schicht auf einer geneigten Pläche abwärtsfließende Korngemisch quer zu dessen
Fließrichtung von unten nach oben durchströmen. Derartige Wärmetauscher sind unter
anderem bekannt geworden durch die britische Patentschrift 500 734 und die
französieche Patentschrift 1 245 435. Bei der zuerst genannten
Schrift
handelt es sich uiR einen Wärmetauscher, bei den
das Gas nur Wärmeträger
ist und die 7örderung den Guten über schrägeg gelochte Plächen allein durch
die Schwerkraft bewirkt wird, Das Behandlungegut ist Getreide, also ein Gut mit
einheitlicher Korngröße. Nach der französischen Patentechrift handelt
es sich um eine Vorrichtung zur Reduktion von Irnen, bei der dem in Wirbel
der aufsteigenden Ofengane abwärtarionelnden Gut, durch schräge zur Yallrichtung
gestellte poröse 7lächen hindurch, Behandlungegase zur Beherrschung der Reduktion
und Oxydation zugeführt werden. Die große Neigung der schrägen 7lächen ermöglicht
den
Durchlauf des Gutes unter Schwerkraftwirkung, wobei eine Auflockerung
(Fluidisierung) des aus einem feinkörnigen Gemisch verschiedener Korngrößen durch
die quer zur Förderrichtung einetrömenden Behandlungegase denkbar ist. Allerdings
würde hierbei der über die ganze Schrägfläche gleichmäßig austretende Gasstrom eine
Entmischung des Behandlungsgutes bewirken, so daß sich das feinere Korn in der oberen
Schicht anreichert. In diesem Stadium kann eine Auflockerung der bodennahen grobkörnigen
Schicht nicht mehr erfolgen, da sie zu durchlässig geworden ist. Da aber verhindert
werden muß, daß das gröbere Korn auf den schrägen 7lächen zur Ruhe kommt und die
Pörderwege verstopft, muß die Neigung der schrägen Plächen so groß gemacht werdeng
daß die 7örderung den Guten im wesentlichen durch Schwerkraft ohne Auflokkerung
erfolgen kann. Bei der in der genannten Schrift angegebenen etagenartigen Anordnung
mehrerer Schrägflächen übereinander, führt das zu beträchtlichen Bauhöhen. Der Zrfidniing
liegt die Aufgabe zugrundet einen Queretronwärmetauscher mit geringer Bauhöhe für
ein Behandlungegut zu schaffen, welche aus einer Mischung verschiedener Korngrößen
besteht, also beispielsweise 7einkorn, Grieß und Staub enthält. Um dienen Ziel zu
erreichen, muß eine pneumatische Auflockerung (Pluidinierung) auch den gröberen
Korns nach etwaiger Entmischung erfolgen, damit das Gut auch
auf
schwach geneigten Flächen in Fluß bleibt. Um trotzdem zu verhindern, daß die staubfeinen
Anteile vom Gasstrom mitgerissen werden, sind einer einfachen Steigerung der Gasgeschwindigkeit
Grenzen gesetzt. Eine allgemeine ErhÖhung der Gasgeschwindigkeit ißt ferner wegen
der damit verbunde-' nen Verkürzung der Kontaktzeit zwischen Gut und Gas unerwünscht,
weil dabei unter Umständen eine größere Zahl von Etagen, d.h. wiederum eine entsprechende
Vergrößerung der Bauhöhe erforderlich wäre. Die Lösung der Aufgabe erfolgte durch
in Fließrichtung des Korngemisches auf der geneigten Fläche verlaufende Rinnen mit
sich nach oben erweiternder Querschnittoform, an deren unteren Rand die über die
Fließrichtung oder quer dazu gerichtete Hohlräume oder Öffnungen geführten Gase
in das Korngemiscb:eintretene Die Rinnen bilden das Fließbett für das Gut. Das quer
zur Fließrichtung des Gutes aufsteigende Gas hat in den tieferen Schichten eine
höhere Strömungegeschwindigkeit als in den oberen,. da sich der Rinnenquerschnitt
nach oben verbreitert. Der Gradient der Verbreiterung wird den gegebenen physikalischen
und betrieblichen Bedingungen entsprechend gewählt.,
In Ausgestaltung
der Erfindung sollen parallel zur Pließrichtung des Korngemisches verlaufende Leitkörper,
die den Querschnitt der Korngemischschicht in mehrere sich nach oben verbreiternde
etwa trapezförmige Rinnen unterteilen, angeordnet werden, vorzugsweise von dachförmiger
Gestalt, Der freie Raum unter dem Dach kann für die Zuleitung oder Verteilung der
Gase benutzt werden, Dazu erfolgt die Anordnung zweckmäßig so, daß zwischen den
unteren Rändern der Leitkörper und der geneigten Fläche Spalte für den Eintritt
der Gase in das Korngemisch verbleiben. Das Gas kann in bekannter Weise durch die
poröse Fläche,hindurch aber auch in Richtung der Längsachse der Leitkörper oder
über Durchbrechungen in der geneigten Fläche hindurch in den von den Leitkörpern
begrenzten Hohlraum und von#dort in das Korngemisch eingeführt werden. Um den Materialfluß
am oberen Rand der geneigten Fläche in Gang zu bringen, sind dort DüBen zum Einblasen
von Spülgas in das Kärng"iäoh in dessen Fließrichtung vorgesehen. Je nach der erforderlichen
Kontaktzeit werden mehrere schräge Flächen in Zickzackform übereinander angeordnet.
Dabei tritt das Korngenisch am unteren Rand der schrägen Fläche über einen kurzen
vertikalen Kanal nach der nächstfolgenden niedrigen schrägen Fläche über, Zur Beherrschung
der Bewegung der Ströme von Gut und.Gas
ist die Anordnung von Stellorganen
zur Veränderung des Durchtrittaquerschnittee für das Korngemisch zweckmäßig -bzw.
erforderlich. In den Abbildungen sind Beispiele für erfindungegemäße Wärmetauscher
dargestellts wie sie für die Rohmehlvorbereitung der Zementfabrikation Verwendung
finden können. Bei entsprechender Anordnung sind erfindungegemäße Wärmetauscher
aber auch für-viele andere Prozesse, bei denen ein Korngemisch einer chemischen
Veränderung einer Vertrtoknung, Aufwärmung, Kristallwasserauntreibung, Entsäuerung
oder auch Kühlung durch Gase unterzogen werden soll, anwendbar. 7ig. 1 und
3 zeigen je einen vertikalen Längeschnitt durch einen Wärmetauacher
mit fünf übereinanderliegenden geneigten Plächeng Fig. 2 und 4 zeigen einen Teil
den vertikalen längsschnitten in einer um 900 versetzten Schnittebene. Gleiche
Teile sind in allen Abbildungen mit den gleichen Bezugeziffern gekennzeichnet* an
Korngemisch wird dem Wärmetaus'oher über eine Aufgabeöffnung
1
zugeführt und gelangt auf die oberste der geneigten Flächen 2. Die.Neigung der Fläche
2 ist im Gegensatz zu bekannten Anlagen sehr gering. Sie beträgt nur etwa
60
bis 160. Damit das Korngemisch abfließt, wird es durch in Richtung
der Pfeile 3 strömendes Gas aufgelockert (fluidisiert). Die Reibung wird
dadurch weitgehend aufgehoben, so daß sich das Korngemisch etwa wie eine Flüssigkeit
verhält. In den dargestellten Beispielen-werden die heißen Abgase eines Brennofens
4 dem Wärmetauscher über eine Rohrleitung 5 zugeführt, Ein Gebläse
6 zieht das Gas ab, nachdem dieses den Wärmetauscher durchströmt hat. Das
in etwa gleichmäaeiger Schichtdicke über die geneigten Flächen 2 abwärtsfließende
Korngemiach wird in Yließrichtung in mehrere Bahnen bzw. Binnen mit etwa trapezförmigen,
zieh nach oben erweiterndem Querschnitt unterteilt. Das wird in den dargestellten
Beispielen durch den Einbau natteldachförniger leitkörper 7 erzielt, wie
aus Pig. 2 und Pis. 4 deutlich zu erkennen ist, Obgleich es möglich und mehrfach
vorgeschlagen worden ist, das Gas durch poröse lflächen hindurchzuführen, was ein
staubfreies Gas voraussetzt, worden in den Abbildungen andere Beispiele für die
Einfübriing des mit Staub beladenen Gazen in das Korngemiach aufgezeigt, Danach
soll4en die leitkörper 7 vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildet und zur
Mnung der Gaae nutzbar gemacht werden» Zu diesen Zweck erfolgt die Anordnung so,
aaß zwischen den
Unterkanten der Leitkörper 7 und den geneigten
Flächen 2 Spalte 17 vorgesehen werden, durch die die Gase parallel zu der
geneigten Fläche 2 in das Korngemisch eintreten. Die untere'Schicht des Korngemieches
wird also zunächst quer zu ihrer Fließrichtung angeströmt, Dadurch wird verhindert,
daß sich Teile des Gemisches auf dem Rinnengrund festsetzen. Besonders wirksam in
dieser Beziehung ist es, wenn die Schlitze 17 nicht über die ganze Itänge
der Leitkörper verlaufen, sondern mehrfach unterbrochen oder sogar nur einseitig
geführt werden. Bei richtiger Verteilung der Unterbrechungen an einander benachbarten
Leitkörpern 7#
wird das Korngemisch während seiner Fließbewegung über die
geneigte Fläche 2 abwechselnd aus entgegengesetzten Richtungen seitlich angeblasen,
wobei die bodennahe Körnerschicht in kreisende Bewegung versetzt wird und damit
eine besonders wirksame Auflockerung erfährt. In den Abbildungen Fig. 2 und 4 sind
Beispiele für die Einführung der Gase in die durch die Leitkörper 7 gebildeten
Hohlräume 9 dargestellt. Fig. 2 zeigt vertikale Durchbrechungen
8, die unter dem von den Leitkörpern 7 begrenzten Raum 9 münden
und so den Durehtritt der Gase in ihrer vertikalen Hauptrichtung 5 durch
die geneigte Fläche 2 hindurch ermöglichen.
Eine andere Möglichkeit
besteht nach Fig. 4 darin, die Gase über einen vertikalen-Schacht 10 in den
von den Leitkörpern 7 begrenzten Hohlraum 9 in Richtung deren Längsachse
einzuführen, wobei dann die Gasströmung etwa in Richtung der Pfeile 11 (Fig.
3) verläuft, gleichfalls wieder in die Hauptrichtung von unten nach oben.
Die aus dem Brennofen 4 austretenden Gase gelangen unmittelbar unter die zuunterst
angeordneten lieitkörper 7a, wie durch Pfeile 12 (Fig, 3)
angedeutet. Bei
der Anordnung mehrerer Einheiten von geneigten Flächen 2 mit Leitkörpern
7 übereinander sind noch zusätzliche Maßnahmen für die Führung der Ströme
von Gas und Korngemisch vorgesehen. So ist am unteren Rand jeder geneigten Fläche
2 und am oberen Rande der obersten geneigten Fläche je ein Stellorgan
13 schematisch dargestellt. Für die praktische Ausführung stehen bekannte
Vorrichtungen u*B, in Gestalt von Klappen, Schieber oder Zellenschleusen zur Verfügung.
Die Stellorgane 13 sollen in erster Linie der Dosierung des Durchlaufes von
Korngemisch dienen, aber auch dazu beitragen, einen Gaastrom zu unterbinden, der
unter Umgehung des vorgesehenen,Weges direkt von Etage zu Etage aufsteigt, ohne
an der Auflockerung des Korngemisches teilzunehmen. Ein sich vor dem Stellorgan
13 bildender Körnerstau 14 retht in-der Regel zur Erzielung eines genügenden
Gasverschlusses
aus. -Das von oben zugeführte Korngemisch kommt wegen des geringen Gefälles der
geneigten Flächen 2 nicht von selber in Fließrichtung in Bewegung. Deshalb werden
am oberen Rand der geneigten Flächen 2 Gaodüsen 15 vorgesehen, durch die
Spülgas in Fließrichtung unmittelbar in das Korngemisch eingeblasen wird, Das Spülgaa
kann, wie in Fig. 1 und 3
schematisch angedeutetg mittels Hilfsgebläne
16 gefördert werden* Mit den erfindungegemäßen Einrichtungen können thermieche
und thermochemische Prozesse verschiedener Art, bei denen din Behandlungsgan mit
einem Korngenisch in Kontakt zu bringen istg bei gutem thermischen Wirkungegradg
langer Verweilzeit und geringem Aufwand an mechanischer Energie durchgeführt werden,
Von besonderem Vorteil ist dabei die sich ergebende geringe Bauhöhe, durch die sich
nicht nur ein geringer Aufwand an Raum und Baukosten bei der'Zrrichtung ergebdnp
sondern auch verminderte Wärmeyerluste infolge der kleineren außenliegenden Oberflächen
den Wärmetauschern.