DE1542378B1

DE1542378B1 - Vorrichtung zum Waerme- oder Stoffaustausch zwischen Feststoffen und einem gasfoermigen Medium

Info

Publication number: DE1542378B1
Application number: DE1965P0038074
Authority: DE
Inventors: Ritzmann Dr Horst
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1965-11-09
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1970-07-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärme- oder Stoffaustausch zwischen feinteiligen Feststoffen und einem gasförmigen Medium, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Schacht mit einer am unteren Schachtende vorgesehenen tangentialen Gaszuführung und einer am oberen Schachtende zentral angeordneten Gas ableitung, ferner mit an entgegengesetzten Schachtenden vorgesehener Zu- und Abführung für die Feststoffe sowie mit einem von der Schachtinnenwand frei in den Schachtinnenraum ragenden, schraubenlinienförmigen Steg, der gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art werden die Feststoffe am unteren Schachtende zugeführt und die genügend getrockneten Feststoffteilchen mit dem Gas am oberen Schachtende abgeführt. Außer einem im unteren Schachtteil tangential eingeführten Warmgasstrom wird noch ein Heißgasstrom in axialer Richtung von unten her in den Schacht eingeblasen, der unter anderem die Aufgabe hat, die Feststoffe zunächst in einer zentralen Strömung im Schacht etwas hochzutragen, ehe sie dann von der schraubenlinienförmigen äußeren Gasströmung erfaßt werden.
Der Schachtdurchmesser dieser bekannten Vorrichtung vergrößert sich etwas von unten nach oben, während die Breite des schraubenlinienförmigen Steges über die ganze Schachthöhe gleichbleibt.
Die Verwendung von zwei gesonderten, in unterschiedlicher Richtung in den Schacht eingeführten Gasströmen stellt einen erheblichen anlagentechnischen Aufwand dar und führt leicht zu unklaren Strömungsverhältnissen im Schacht. Ein Verzicht auf einen der beiden Gasströme ist andererseits bei der bekannten Vorrichtung nicht möglich, da ohne die axiale Gasströmung das Gut im Schacht nicht genügend hochgetragen wird, während ohne die schraubenlinienförmige Gasströmung nicht die notwendige Verweilzeit erreicht wird. Das bei der bekannten Vorrichtung benutzte Gleichstromprinzip (bei Betrachtung der grundsätzlichen Gas- und Gutführung) schließt ferner die Erzielung der (bei Anwendung des Gegenstromprinzips möglichen) maximalen Erwärmung der Feststoffe bei gegebener Gaseintrittstemperatur aus. Durch die Dimensionierung des bekannten Schachtes (mit Querschnittszunahme von unten nach oben) wird ferner die Strömungsgeschwindigkeit des schon abgekühlten Gases verlangsamt und damit das Gas gerade in seiner für die Wärmeübertragung am wenigsten wirksamen Phase relativ lange mit den Feststoffen in Berührung gehalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile der bekannten Ausführung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Einführung eines einzigen Gasstromes in den Schacht über die ganze Schachthöhe optimale Wärmeübertragungsverhältnisse erzielt und bei gegebener Gaseintrittstemperatur eine maximale Erwärmung der Feststoffe erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Durchmesser des Schachtes von unten nach oben verkleinert, daß sich ferner die Breite des Steges proportional zum Schachtdurchmesser von unten nach oben verringert, wobei der Innenrand des Steges von der Schachtachse einen Abstand aufweist, der etwa zwischen dem 0,2- und 0,7fachen Wert des jeweiligen Radius des Schacht- innenraumes liegt, und daß die Feststoffzuführung am oberen und die Feststoffabführung am unteren Schachtende vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung kommt somit ein Gegenstromprinzip (bezogen auf den ganzen Schacht) zur Anwendung. Dies gewährleistet bei gegebener Gaseintrittstemperatur eine maximale Erwärmung der Feststoffe. Durch die erfindungsgemäße Durchmesserverringerung des Schachtes von unten nach oben wird ferner die mit der Abkühlung des Gases eintretende Volumenverringerung berücksichtigt. Bei geeigneter Dimensionierung kann man auf diese Weise über die ganze Schachthöhe annähernd gleichmäßige Strömungsverhältnisse erzielen. Dabei wird gerade das Gas in seiner heißen Phase länger als bei der eingangs erläuterten bekannten Ausführung in Berührung mit den Feststoffen gehalten.
Die proportional zur Verkleinerung des Schachtdurchmessers erfolgende Verringerung der Stegbreite von unten nach oben gewährleistet, daß in jeder Schachtzone der Steg gerade so weit in den Schachtinnenraum hineinragt, wie dies für ein optimales Eintragen der Feststoffe in den Kern der Gasströmung erforderlich ist. Der Abstand des Innenrandes des Steges von der Schachtachse liegt je nach Art des Feststoffmaterials und der Dimensionierung des Schachtes zwischen dem 0,2- und dem 0,7fachen Wert, vorzugsweise in dem engeren Bereich zwischen dem 0,4- und O,5fachen Wert des jeweiligen Radius des Schachtinnenraumes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der in einem vertikalen Schnitt veranschaulichte Schacht 1 dient beispielsweise zur Vorwärmung von feinkörnigen oder pulverförmigen Feststoffen (wie Zementrohmehl) mit den Abgasen eines nachgeschalteten Drehrohrofens, in dem die vorgewärmten Feststoffe anschließend gebrannt werden.
Der Schacht 1 ist im Bereich des unteren Schachtendes mit einer tangential in den Schacht einmündenden Gaszuführung 2 und im Bereich des oberen Schachtendes mit einer zentral angeordneten Gasableitung 3 versehen. Die Feststoffe werden im oberen Bereich durch eine Zuführung 4 eingeführt und vom unteren Schachtende über einen Sammeltrichter 5 abgezogen.
An der Innenwand des Schachtes 1 ist ein frei in den Schachtinnenraum ragender, schraubenlinienförmiger Steg 6 vorgesehen, der sich über die ganze Schachthöhe von der Gaszuführung 2 bis zur Mündung der Gas ableitung 3 erstreckt. Der Steg selbst ist gegenüber der Horizontalen nach unten um einen Winkel or geneigt.
Der Durchmesser des Schachtes 1 verkleinert sich von unten nach oben. Proportional zum Schachtdurchmesser verringert sich auch die Breite des Steges 6 von unten nach oben. Der Innenrand des Steges 6 weist dabei von der Schachtachse 9 einen Abstand auf, der etwa zwischen dem 0,2- und 0,7fachen Wert des jeweiligen Radius des Schachtinnenraumes liegt. Die Ganghöhe des schraubenlinienförmigen Steges 6 kann etwa zwischen dem 0,3- und 2,5fachen Wert des jeweiligen Radius des Schachtinnenraumes gewählt werden. Der Winkel nr liegt zweckmäßig etwa zwischen 25 und 750, vorzugsweise zwischen 35 und 55°.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendermaßen: Das durch die Gaszuführung 2 in den Schacht 1 eintretende heiße Gas wird durch den vom Steg 6 gebildeten, schraubenlinienförmigen Leitkanal in eine schraubenlinienförmige Bewegung versetzt und durchströmt den Schacht 1 von unten nach oben längs der Bewegungsbahn7. Die durch die Zuführung4 eingeführten Feststoffe gelangen auf die oberste Windung des Steges 6 und rutschen längs der Stegoberseite nach innen in den mittleren Bereich des Schachtraumes. Beim Verlassen des Steges 6 werden die Feststoffe von der schraubenlinienförmigen Gasströmung erfaßt und nach außen gewirbelt, wobei sie in intensive Berührung mit dem Gas kommen. Die nach außen getragenen Feststoffe gelangen dann in einem etwas tiefer gelegenen Schachtteil wieder auf die Oberseite des Steges 6 und werden durch diese Leitfläche erneut in den mittleren Bereich des Schachtinnenraumes eingetragen. Die Feststoffe wandern somit längs der Bewegungsbahn 8 schrittweise von oben nach unten durch den Schacht.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Wärme- oder Stoffaustausch zwischen feinteiligen Feststoffen und einem gasförmigen Medium, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Schacht mit einer am unteren Schachtende vorgesehenen tangentialen Gaszuführung und einer am oberen Schachtende zentral angeordneten Gasableitung, ferner mit an entgegengesetzten Schachtenden vorgesehener Zu- und Abführung für die Feststoffe sowie mit einem von der Schachtinnenwand frei in den Schachtinnenraum ragenden, schraubenlinienförmigen Steg, der gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des Schachtes (1) von unten nach oben verkleinert, daß sich ferner die Breite des Steges (6) proportional zum Schachtdurchmesser von unten nach oben verringert, wobei der Innenrand des Steges von der Schachtachse (9) einen Abstand aufweist, der etwa zwischen dem 0,2- und 0,7fachen Wert des jeweiligen Radius des Schachtinnenraumes liegt, und daß die Feststoffzuführung (4) am oberen und die Feststoffabführung (5) am unteren Schachtende vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrand des Steges (6) von der Schachtachse (9) einen Abstand aufweist, der zwischen dem 0,4- und 0, 5fachen Wert des jeweiligen Radius des Schachtinnenraumes liegt.