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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung fester
Stoffe in einem Wirbelschichtreaktor Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen
Wärmebehandlung fester Stoffe und einen mr Durchfhrung des Verfahrens verwendeten
Wirbelsehichtreaktor, der konisch und rostlos ausgebildet und mit einer geteilten
Wirbelkammer versehen ist.
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Es ist bekannt, durch ein entsprechendes Anordnen der Ein-und Austragsöffnungen
oder den Einbau von Trichtern oder Umlenkblechen in Wirbelschichtreaktoren eine
kontinuierliche Arbeitsweise und eine fUr alle Feststoffteilchen annähernd konstante
Verweilzeit im Reaktor zu erzielen.
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So ist eine AusfUhrungsform von Wirbelschichtreaktoren bekanrt, bei
denen der Reaktorraum durch eine Zwischenwand halbiert wird. Der zu behandelnde
Feststoff wird mittels eines Trdgergases in die eine Hälfte der Wirbelkammer eingetragen,
wandert während des Wirbelvorganges durch die freie Fläche hindurch, die zwischen
der Unterkante der Trennwand und dem Gaseinströmrost freigelassen ist, und wird
in den oberen Teil des zweiten Abschnittes der Wirbelkammer ausgetragen.
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Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher Verfahrensgang zu erreichen.
Die gentnten Verfahren sind jedoch nur in Wirbelschichtreaktoren anwendbar, deren
Querschnitt Uber die gesamte Reaktorlänge konstant bleibt. Das Festgut muß dauber
hinaus bei diesen Verfahren weitgehend feinkörnig sein, damit
in
Wirbelbett ein der Flüssigkeit ahnlicher Aggregat-zustahd erreicht wird. Außerdem
ist der Anwendung höherer Temperaturen durch die Beständigkeit der Einbauten eine
Grenze gesetzt.
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Sollen endotherme Prozesse in Wirbelsehichtreaktoren durchgeführt
werden, so muS ferner der die Wärme übertragende heiße Gasstrom durch den Rost in
den Reaktor eingefUhrt werden, was bei hohen Gastemperaturen ebenafalls zu Materialschwierigkeiten
führt. Es ist ferner bekannt, rostlose Wirbelschichtreaktoren mit nach oben hin
zunehmendem Querschnltt zu verwenden, wodurch es möglich wird, auch bei endothermen
Prozessen hohe Arbeitstemperaturen in der wirbelnden Schicht anzuwenden. Es ist
dabei jedoch äußerst schwierig, in einem konisch ausgebildeten Wirbelschichtreaktor
einen kontinuierlichen Feststofffluß mit einer fUr all@ Feststoffteilchen konstanten
Verweilzeit zu erzielen. Aj. 3h der Einbar einer Zwischenwand, die die Wirbelkamrner
halbiert, brachte nicht den gewünschten Erfolg. Es war nicht möglich, einen konstanten
Peststofffluß von der einen Hälite der Wirbelkammer in die andere zu errei hen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Nachteile der bekannten Vefahren und
Vorrichtungen vermieden werden. Insbesondere besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung
darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer auch bei Anwendung
hoher Temperaturen ein kontinuierlicher, gleichmäßiger Stofffluß und eine einheitliche
Erwärmung auch bei gröberen Kornklassen des Feststoffes in einem Wirbelschichtreaktor
gewahrleistet ist.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daB das Trägergas
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in die beiden Teile der Wirbelkammer eingeleitet
wird, wobei die zu behandelnden Feststoffe der Teilkammer zugefUhrt werden, die
von dem Trägergasstrom mit geringerer Geschwindigkeit durchströmt wird, worauf die
Feststoffe von dem mit hoher Geschwindigkeit strdmenden Teil des Trägergastromes
ausgetragen werden.
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Die der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens zugrunde liegende
Vorrichtung, die als konisoher, rostloser Wirbelsohiohtreaktor ausgebildet und mit
einer geteilten Wirbelkammer versehen ist, ist so. aufgebaut, da8 unterhalb der
Wirbelkammer im zylindrischen Teil der GaszufUhrung eine keilförmige, einseitige
Vereingung vorgesehen ist oder daß die Trennwand der Wirbelkammer als Rohr ausgebildet
und im zylindrischen Teil der GaazufUhrung ein Umlenkring angeordnet ist.
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Der zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienende neue
Wirbelschiohtreaktor ist in der Zeichnung anhand von zwei Ausführungsbeispielen
sohematisoh dargestellt.
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Wie aus Fit. 1 hervorgeht, ist die Wirbelkammer 1 des doppelt konisch
ausgebildeten Wirbelschichtreaktors mit einem Zulauf 2 sowie einem Auslauf 3 versehen.
Durch die Trennwand 4 wird die Wirbelkammer 1 halbiert. In dem zwischen der Wirbelkammer
1 und der Brennkammer 5 liegenden zylindrisohen Teil 6 der GaszufUhrung zu der Wirbelkanmer
1 ist ein Keil 7 angeordnet, durch den der zylindische Teil 6 einseitig verengt
ist.
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Die Feststoffteilchen werden zur Behandlung über den Zulauf 2 der
Wirbelkammer 1 zugeführt. In diesem Teil der Wirbelkammer 1 werden die Feststoffteilchen
durch den dort wirksamen Gasstrom mit geringer Geschwindigkeit aufgewirbelt, wobei
ein Teil der Feststoffe laufend unterhalb der Trennwand 4 in den Binflußbereich
des Trägergasstromes mit höherer Geschwindigkeit gerät, von diesem angesaugt wird,
nach oben steigt und über den Auslauf 3 ausgetragen wird.
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In glelcher Weise lUt sich das Verfahren nach der Erfindung auch in
einem Wirbelschichtreaktor durchführen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem
Fall ist die gleichfalls konisch ausgebildete Wirbelkammer 1 durch eine als Rohr
8 ausgebildete Trennwand geteilt. Im zylindrischen Teil 6, der
zwischen
der Brennkammer 5 und der Wirbelkammer 1 liegt, ist dauber hinaus ein Umlenkring
9 angeordnet, der so ausgebildet ist, daß der Trägergasstrom aus der Brennkammer
5, wie durch Pfeile 10 angedeutet, zum größeren Teil in das Rohr 6 geleitet wird.
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Über den vorteilhafterweise beidseitig angeordneten Zulauf 2 werden
die zu behandlenden Feststoffteilchen in die Wirbelkammer 1 eingeftlhrt. Sie werden
dort von dem Teilstrom des Trägergases, der zunächst nicht in das Rohr 8 gelang-t
und der eine geringe Geschwindigkeit aufweist, aufgewirbelt.
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Der Teil der Feststoffe, der in die Såhe des unteren Endes des Rohres
8 gelant, wird von dem Teilstrom des TrXgergases, der 1aX mit hoher Geschwindigkeit
aus dem Umlenkring 9 ausströmt, erfaßt und von ihm am oberen Ende des Rohres 8 ausgetragen.
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In vorteilhafter Weise wird es somit durch das Verfahren sowie die
Vorrichtung nach der Erfindungmtfglioh gemacht, auch bei der Anwendung hoher Temperaturen
einen kontinuierlichen und gleichmäßigen Stofffluß zu erzielen, und dabei gleichzeitig
eine einheitliche Erwärmung auch bei gröberen Kornklassen der zu behandelnden Feststoffteilchen
zu erreichen. Das Verfahren ist ferner mit Vorteil in besonderem Maße fUr Korngrößen
der Feststoffe bis zu 20 mm, z. B. fUr das Härten von Erzpellets, das Brennen von
Kalkstein usw. geeignet.