DE1642942B2 - Vorrichtung zur behandlung von festen, pulverfoermigen oder teilchenfoermigen feststoffen mit gasen im gegenstrom - Google Patents

Description

Tonnen pro Tag pro Einheit des Querschnittes. Es

werden zwei Verteiler 16a und 166 in dem unteren Teil

20 des Ofem angeordnet und im Abstand darüber liegen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behänd- zwei ähnliche Verteiler 17a und 176 und darüber zwei lung von pulverförmigen oder teilchenförmigen Färb- weitere Verteiler 18a und 186 vor. Man sieht, daß die stoffen mit Gasen im Gegenstrom, wobei der Farbstoff Verteiler übereinander in senkrechter L:nie aufgrund am oberen Ende der zylindrischen Vorrichtung einge- der weiter unten angegebenen Zwecke angeordnet sind, führt wird. 25 Die Verteiler sind so angeordnet, daß in den Ofen unter Bei Vorrichtungen dieser Art durchläuft der Farbstoff Bedingungen das Strömungsmittel eingeführt wird, die den zylindrischen Schacht kontinuierlich, d. h. die zu einer im wesentlichen einheitlichen Verteilung über Einführung erfolgt laufend am oberen Ende und ein die seitliche Abmessung des Ofens an den Verteilern Abziehen der Stoffe am unteren Ende der Vorrichtung. führen, wodurch sich eine einheitliche Verteilung des Anwendung finden diese Vorrichtungen auf zahlrei- 30 Strömungsmittels in dem gesamten Querschnitt der chen Gebieten, so zum Beispiel beim Kalzinieren von Materialmasse und auch senkrecht zu dem Ofen ergibt.
Kalkstein. Die speziellen Verteiler für den Ofen nach der F i g. 1 Bei allen Anwendungsmöglichkeiten muß primär sind in den F i g. 3 bis 6 wiedergegeben und es handelt dafür Sorge getragen werden, daß die Medien sich sich hierbei um ein inneres Strömungsmittelverteilerausreichend lange berühren können, um die gewünsch- 35 rohr 20, das daran eine obere Ummantelung 21 und eine ten Umsetzungen zu erhalten. Abgesehen davon spielt untere Ummantelung 22 befestigt aufweist. Die auch die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Gase eine Ummantelungen sind so angeordnet, daß ein freiliegenwesentliche Rolle, und zwar unabhängig von der des Teil des Rohrs 20 an jeder Seite verbleibt. Die Enden Teilchengröße der Feststoffe. Schließlich soll auch eine des Rohrs sind bei 23 und 24 für eine Verbindung mit Kanalbildung, die zu ungleichmäßigen Aussetzungen 40 einer Strömungsmittelzuführungsleitung und/oder führen könnte, vermieden werden. einem Verschluß mit Flanschen versehen und dies in Die hieraus sich ergebenden Aufgaben gilt es zu lösen. Abhängigkeit von der speziellen in Betracht gezogenen Die der Lösung dienende erfindungsgemäße Vorrich- Arbeitsweise. Es ist ein Befestigungsring 25 benachbart tung ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in zu jedem Ende des Verteilers angeordnet, wodurch sich übereinanderliegenden horizontalen Zonen angeordne- 45 eine Anordnung für das Abdichten in der Ofenwand ten Gaszuführungsrohre, die sich quer durch den Ofen ergibt. Die obere Ummantelung 21 stellte eine erstrecken und die jeweils horizontale gegenüberliegen- kanalförmige Platte dar, die mit dem oberen Ende des de Austrittsöffnungen aufweisen, wobei der gesamte Rohrs 20 verschweißt ist und weist einen Einlaß 26 an Querschnitt der Austrittsöffnungen wesentlich kleiner einem Ende und einen Auslaß 27 an dem gegenüberlieist als der Querschnitt des jeweüigen Gaszuführungs 50 genden Ende für das Hindurchführen eines kühlenden rohres. Strömungsmittels auf. Die kanalförmige Platte kann An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung auch eine andere Form erhalten, um an die besonderen nachfolgend erläutert werden, wobei die Vorrichtung im Erfordernisse des Ofens und des Verfahrens angepaßt folgenden als Ofen bezeichnet wird, da die Erläuterung zu werden. In ähnlicher Weise ist die Ummantelung 22 am Beispiel des Kalzinierens von Kalk erfolgt. Es zeigt: 55 an dem Boden mit einem Einlaß 28 an einem Ende und Fig. 1 einen Teilquerschnitt, mit einem Auslaß 29 an dem gegenüberliegenden Ende F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht, für das Hindurchführen eines kühlenden Strömungsmit-F i g. 3 ein Gaszuführungsrohr in Seitenansicht, tels versehen. Es ist eine Mehrzahl an öffnungen 30 an Fig. 4 ein Gaszuführungsrohr in Aufsicht, jeder Seite des Gasverteilers in dem Raum zwischen Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung, 60 den Ummantelungen 21 und 22 für das Einführen des F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5, Strömungsmittels in den Ofen vorgesehen. Die Anord-Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht auf einen nung und Größe dieser öffnungen bestimmt die Ofen mit zwei Verteilern und erläutert die Verteilung Verteilung der Strömungsmittel in dem Ofen,
der Strömungsmittels über die seitliche Abmessung des Die in den Ofen eingeführten Strömungsmittel Ofens. 65 werden durch das Verteilerrohr 20 und durch die F i g. 8 ist eine schematische Ansicht, eines Verteilers öffnungen 30 in das Innere des Ofens überführt. Die und erläutert eine idealisierte Konfiguration der Geometrie der öffnungen im Verhältnis zu dem Verteilung des Strömungsmittels von einem Verteiler in Verteilerrohr 20 ist dergestalt, daß die Querschnittsflä-

ehe des Rohre 20 größer als die vereinigte Querschnittsfläche der öffnungen 30 ist In dieser Weise kann das Rohr 20 mit Strömungsmittel gespeist werden und das in jede öffnung eintretende Strömungsmittel wird unter dem gleichen statischen Druck für das Einführen einer vorherbestimmten Menge des Strömungsmittels an einer besonderen örtüchkeit stehen. Es ist wichtig, ein gleiches Volumen des Strömungsmittels pro Volumeneinheit <3^s Materials vorzusehen, das durch diese öffnung eine Bearbeitung erfährt Da alle öffnungen mit Strömungsmittel von der gemeinsamen Hauptleitung oder Verteiler 20 aus gespeist werden, können die unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder Beträge des eingedrückten Strömungsmittels erzielt werden durch (1) Verändern der Querschnittsabmessungen der öff-,nungen im Verhältnis zu der Größe der Querschnittsfläche, die durch die öffnung bearbeitet wurden, und zwar auf der Grundlage des waagerechten Querschnittes in dem Ofen und (2) durch Vorsehen von öffnungen mit einheitlichem Durchmesser und Verändern des Abstandes zwischen benachbarten öffnungen, um so einen einheitlichen Betrag des Strömungsmittels pro Volumeneinheit des Materials zu erzielen, daß durch die spezielle öffnung bearbeitet wird.

Bei dem schematischen Diagramm nach der F i g. 7 für eine Hälfte eines Ofens dienen die öffnungen 30 an der Innenseite des Verteilers für die Bearbeitung gleicher Flächen, wiedergegeben als die Fläche, die durch die gestrichelten Linien A und B begrenzt wird, des Durchmessers D und der Wand des Verteilers 16a und 166 in Abhängigkeit von dem speziellen Fall, wobei angenommen wird, daß jede öffnung eine Hälfte der Fläche von Verteiler zu Verteiler bearbeitet. An der gegenüberliegenden Seite oder der Außenseite jedes Verteilers dienen die Öffnungen 30a, 30Z), 30c (F 1 g. 7) gegenüberliegend zu jeder inneren öffnung der Bearbeitung einer geringfügig unterschiedlichen Fläche, und zwar bedingt durch die Krümmung der Wand und aus diesem Grunde muß die Größe der öffnungen 30a, 306 und 30c verändert werden, um so eine Anpassung an die unterschiedlichen zu bearbeitenden Flächen durchzuführen. Die durch die öffnung 30a bearbeitete Fläche ist geringfügig kleiner als die durch die öffnung 30 an der Innenseite oder der gegenüberliegenden Seite des Verteilers bearbeitete Fläche und die durch die öffnung 306 bearbeitete Fläche ist kleiner als die durch die Öffnung 30 an der gegenüberliegenden Fläche bearbeitete Fläche. An der Innenseite des Verteilers dient eine Öffnung 30c/unmittelbar zu der Wand der Bearbeitung einer Fläche mit anderer Größe und soll'.e somit eine unterschiedliche Größe vergleichsweise zu der öffnung 30 besitzen. Die durch die öffnung 30c/ bearbeitete Fläche wird durch einen Teil der kreisbogenförmigen Wand 10, den Durchmesser D. die gestrichelte Linie A und die Wand des Verteilers 16a oder 166 begrenzt in Abhängigkeit von dem besonderen Fall. Wie weiter unten angegeben, ist die Querschnittsfläche des Verteilerrohrs 20 größer als die vereinigten Flächen der öffnungen in dem Rohr, so daß das aus dieser öffnung austretende Strömungsmittel unter dem gleichen Druck steht und die Öffnungsgröße bestimmt die Menge oder den Betrag an Strömungsmittel, das in diese Fläche des Ofens eingedrückt wird.

Wenn das Material des Bettes in dem Ofen eine einheitliche Teilchengröße besitzt und somit kein Wandeffekt vorliegt, wodurch das Material benachbart zu der Wand reibungsmäßig während der senkrechten Bewegung des Bettes nach unten verzögert wird, ergibt

sich auf der Grundlage lediglich der bearbeiteten Fläche, daß die Größe der öffnung 30a geringfügig kleiner sein würde als die gegenüberliegende öffnung 33 und geringfügig größer sein würde als die öffnung 306 und geringfügig größer sein würde als die öffnung 30a Jedoch nicht das gesamte Material des Bettes des Ofens 10 kann einheitliche Teilchengröße besitzen und so kann eine Segregation der Teilchen in Abhängigkeit von deren Größe, des »Wandeffektes« und der Wärmereflektion von dem feuerfesten Material der Wand zurück in das Bett vorliegen, jeder dieser Faktoren beeinflußt die Bestimmung der Größe der öffnungen 30a, 306,30c 30c/sowie die Differenz in der Flächengröße, die durch jede öffnung bearbeitet wird.

In denjenigen Fällen, wo eine Segregation des teilchenförmigen Materials eintritt unter Ausbilden wesentlich größerer Teilchen benachbart zu der Wand, werden die öffnungen 30a, 306, 30c. durch die Strömungsmittel in Richtung auf die Wand eingeführt wird, wesentlich größer ausgeführt um so den »Wandeffekt« oder den Widerstand gegenüber einer einheitlichen nach unten gerichteten Bewegung des Materials an der Wand 10 zu kompensieren. Bei einem Kalkofen, z. B. wo das Bett durch Segregation durchschnittlich einen größeren Prozentsatz an größeren Teilchen benachbart zu der Wand aufweist wird normalerweise mehr Wärme längs der Wand für das einheitliche Kalzinieren des Kalksteins erforderlich. Die öffnungen 30a, 306, 30c, 30c/ direkt benachbart zu der Wand sollten deshalb geringfügig größer gemacht werden als es fur ein Material mit einheitlicher Größe berechnet ist. In denjenigen Fällen, wo die Segregation dazu führt daß kleinere Teilchen benachbart zu der Wand vorliegen, werden die öffnungen dementsprechend kleiner als berechnet im Verhältnis zu der bearbeiteten Fläche gemacht. Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann man durch Verändern der Entfernung zwischen den öffnungen mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern eine Verteilung des Strömungsmittels in das Bett so durchführen, daß eine Kompensation für jede Veränderung der Fläche erzielt wird, und zwar eine Veränderung bedingt durch die Segregation, Veränderung durch Wandeffekt usw. Das Bett des teilchenförmigen Materials in den Ofen für Inkrementeinheiten der Zeit ist praktisch statisch und die Berechnungen werden auf dieser Grundlage durchgeführt. Es kann ein Schild erforderlich sein, um ein Blockieren der öffnungen zu verhindern, wobei in diesem Fall ein kleines Schild eingebaut in den oberen Kühlkanal über jeder öffnung zu einem Schutz gegenüber Gestein wirkt, das zeitweilig gegen die Öffnung verklemmt ist und somit den Durchtritt des Strömungsmittels durch die öffnung unterdrückt

Der in den F i g. 3 bis 6 gezeigte Verteiler ist für das Einführen eines vorgemischten Gemisches aus Strömungsmittel für Umsetzungen im Inneren des Ofens angeordnet. Dort wo einer der Umsetzungsteilnehmer verbrannt wird, kann die Sauerstoffmenge in dem Gemisch so gesteuert werden, daß sich eine gesteuerte Verbrennung in verschiedenen Höhen in dem Ofen ergibt. So führt z. B. das Einführen eines brennstoffreichen Gemisches von dem Verteiler 16a lediglich zu einer teilweisen Verbrennung des Brennstoffs in dem Ofen in der Höhe des Verteilers. Das Einführen eines sauerstoffreichen Gemisches in den Verteiler 18a führt Sauerstoff für die Verbrennung des nicht verbrannten Brennstoffs von dem Verteiler 18a aufsteigt, sowie des Brennstoffs in dem Gemisch aus dem Verteiler 17a, und

indem man ein stark an Sauerstoff angereichertes Gemisch von dem Verteiler 18a aus zuführt, wird die Verbrennung des gesamten Brennstoffes von den Verteilern in jeder senkrechten Linie zum Abschluß gebracht. Die durch Verbrennen derartiger Gemische aus Brennstoff und Sauerstoff oder Luft bedingte Wirkung an jeder Seite des Ofens stellt eine längliche Flamme ähnlich derjenigen dar, wie ne bei einer Bunsenbrennerflamme in dem Ofen ausgebildet wird. Die seitliche Verteilung des Strömungsmittels, und zwar entweder Flüssigkeit oder Gas, wird durch die Öffnungskonfiguration des Verteilers unter Ausbilden einheitlicher Umsetzungen, und zwar sowohl waagerecht als auch senkrecht bezüglich des Ofens gesteuert.

Eine allgemeine Anordnung der Verteiler ist in der Fi 2 2 gezeigt wobei die Verteiler 16a und 16ö in einem Ofen 10 angeordnet sind, wobei eine gemeinsame Zuführungsleitung 50 über eine Hauptleitung 51 mit den zwei Verteilerleitungen verbunden ist. In diesem hall sind die Enden der zwei Verteiler gegenüberliegend zu der Hauptleitung 50 verschlossen. Die Ummantelungen werden mit Kühlmittel von einer Zuführungsleitung 54 aus an einem Ende durch die Einlaßte.le 55 und 56 zu den Ummantelungen 21 und 22 gespeist. Das Kuhlmittel wird aus den Ummantelungen durch ein Ausiaßte.l 57 am oberen Ende und einem Auslaßteil 58 an dem unteren Ende gegenüberliegend zu den Enden der Verteiler abgezogen, die mit einer Rückführungsleitung 59 verbunden sind. Wie weiter oben angegeben, w.rd eine ausreichende Menge des Strömungsm.ttelgemisches in jede der Verteilerleitungen 20 eingedrückt, so daß auf jede der Öffnungen in jeder Verteilerleitung 20 ein einheitlicher Druck ausgeübt wird. In dieser Weise wird der Verteiler in etwa wie ein Speicher wirken und führt zur Ausbildung eines einheitlichen Druckes fur alle Öffnungen.

In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, ein gasförmiges Strömungsmittel zusammen mit einem flüssigen Strömungsmittel durch die Verteilerleitungen einzudrücken. Wie in der Fig.9 gezeigt, ist ein Verteilerrohr 60 mit einer Mehrzahl Öffnungen 61 an jeder Seite vorgesehen und weist daran angeordnet eine obere Ummantelung 63 und eine untere Ummantelung 64 auf und zwar ähnlich der Konfiguration nach der Figo Eine mittlere Hauptleitung 65 weist eine Mehrzahl Düsenauslässe 67 an jeder Seite auf die jeweils auf eine Öffnung 61 in dem Verteiler 60 gerichtet sind. Dies führt zu einer Anordnung, durch die sowohl ein flüssiges Strömungsmittel von der mittleren Hauptleitung 65 aus und ein Gas von dem Verteilerrohr 60 in das Bett eingedrückt werden kana Der Strom der Flüssigkeit und des unter Druck stehenden Gases treten durch die Öffnungen 61 hindurch in das Bett eia die fur die Verteilung in das Bett hinein gründlich vermischt werden und dies gilt auch für bestimmte Verfahren zum Verbrennen oder zur Behandlung von Material in dem Ofen. Um einen einheitlichen Fhiß der Flüssigkeu durch die Öffnungen zu erzielea ist die Querschnittsfläche der Hauptleitung 65 größer als die vereinigten Querschnittsflächen der Düsenöffnungen 67. so daß die Flüssigkeit durch jede der Öffnungen mit der gleichen Geschwindigkeit und dem gleichen Druck verteilt wird. Das Vermischen der Flüssigkeit und des Gases wird erreicht sobald beide Strömungsmittel durch die Öffnungen 61 hindurch und in das Bett geführt werden 6; Die F1 g 8 zeigt eine idealisierte Anordnung eines Strömungsmiuelverteilers 70. der dann angeordnet e.ne Mehrzahl an gegenüberliegenden Öffnungen 71 aut weist von denen aus das Strömungsmittel in Form idealisierter Sprühmuster 72 austritt. Es ist zu beachten, daß zwischen benachbarten Sprühmustern 72 Flachen 73 benachbart zu der äußeren Wand des Verteilers 70 vorliegen, die praktisch im Abstand von den Strömungsmittel-Sprühmustern 72 angeordnet sind. Man geht von der Annahme aus, daß die Brennstoffgemische, die aus den Öffnungen 30 und 61 in den Verteilerleitungen 20 und 60 austreten, ebenfalls Muster sind, die ähnlich den in der F i g. 8 gezeigten Mustern sind.

Der Erfindungsgegenstand erweist sich als sehr wirksam zum Ausbilden einer einheitlichen Verteilung von Strömungsmitten pro Volumeneinheit des Materials über die waagerechte und senkrechte Abmessung von Schachtgefäßen mit einem Durchmesser bis zu 9,1 oder 12,2 mm oder auch darüber. Die einheitliche Berührung ermöglicht eine wesentliche Verringerung in der Gesamthöhe, und insbesondere die ausgezeichnete Steuerung der Verteilung des Strömungsmittels führt zu einer wirksamen Steuerung der Berührungszeit des Strömungsmittels mit dem zu behandelnden Material. Bei der vorliegenden Offenbarung ist ein Gefäß mit zwei Verteilern pro entsprechender Höhe wiedergegeben, bei Zunahme des Durchmessers des Gefäßes jedoch müssen zusätzliche Verteiler in jeder Höhe angewandt werden, um ausreichendes Strömungsmittel für die Behandlung zur Verfügung zu stellen. Für kleinere Gefäße kann gegebenenfalls nur ein Verteiler erforderlich sein. Jeder zusätzliche Verteiler bei einem Gefäß macht es erforderlich, daß die Größe und der Abstand der Öffnungen anhand der Fläche (Volumen des Materials) berechnet wird, die durch die Öffnung hindurch bearbeitet wird.

Die Steuerung der Strömungsmittelverteilung in waagerechter Richtung an jeder Verteilerhöhe in dem Gefäß ergibt eine bessere Steuerung der Strömungsmittelverteilung senkrecht bezüglich des Gefäßes. Das Volumen um jede Verteilerhöhe kann als eine Zone in der senkrechten Abmessung des Gefäßes betrachtet werden und durch Steuern des Eindrückdrucks des Strömungsmittels von den Verteilern aus in die verschiedenen Höhen kann der Druck der verschiedenen Zonen in dem Gefäß gesteuert werden, wodurch weiterhin die einheitliche Verteilung der Strömungsmittel in dem Gefäß unterstützt wird. Durch Eindrücken des Strömungsmittels z. B. von den Verteilern an einer Höhe mit einem höheren Druck unter Ausbilden einer höheren Druckzone als dies bei einer darunterliegenden der Fall ist, ergibt sich eine Verringerung der Kanalbildung gegenüber der benachbarten darunter vorliegenden Zone, die sich bei einem niedrigeren Druck befindet, wodurch eine einheitlichere waagerechte Verteilung des Strömungsmittels erzielt wird, das in der unteren Zone aufsteigt Der höhere Druck neigt dazu, den nach oben gerichteten Fluß des Stromungsmittels von einer unteren Zone aus zu hindern, in der der Strömungsmitteldruck niedriger ist wodurch das Strömungsmittel bei dem niedrigeren Druck sich waagerecht ausbreitet und einheitlicher in der unteren Druckzone verteilt ist wo die gesamte Bewegung des Strömungsmittels in dem Gefäß nach oben gerichtet ist Somit wird hier in einer anderen Weise die Steuerung erreicht. Dies führt ebenfalls zu einer Steuerung der Umsetzung, da nur oder weniger Strömungsmittel in eine Zone eingedrückt werden kann, wie es durch das Erfordernis der Umsetzung in der speziellen Zpne in dem Gefäß bestimmt wird.

Ilici/u ^! Iü.itt Zeichnung η

Claims (1)

1. ein Materialbett in einem senkrechten Gefäß.

   Patentanspruch- Fig.9 ist eine typische Querschnittsansicht einer

   weiteren Ausführungsform eines Verteilers.

   Vorrichtung zur Behandlung von festen, pulver- In den Zeichnungen zeigt die F i g. 1 eine Form eines

   förmigen oder teilchenförmigen Feststoffen mit 5 Ofens mit darin angeordneten Stromungsmittelyertei-

   Gasen im Gegenstrom, wobei der Feststoff am lern mit einer bevorzugten Konfiguration fur bestimmte

   oberen Ende der zylindrischen Vorrichtung einge- Arten der Hochtemperatur-Behandlung von Gestein,

   führt wird, gekennzeichnet durch eine z.B. für das Kalzinieren von Kalk bei Temperaturen von

   Vielzahl von in übereinanderliegenden horizontalen 950 bis 1300⁰C unter Ausbilden von Calciumoxid. Der

   Zonen angeordneten Gaszuführungsrohre (16a, 6; ■«> Ofen weist eine röhrenförmige Wand 10 aus feuerfe-

   17a, 6; 18a, 6Jl die sich quer durch den Ofen stern Material und einen kegelförmigen Auslaß 12 daran

   erstrecken und die jeweils horizontale gegenüberlie- befestigt auf. wodurch sich ein unterer Auslaß 14 fur die

   gende Austrittsöffnungen (30) aufweisen, wobei der Abgabe des Materials ergibt und durch einen Rost 15

   gesamte Querschnitt der Austrittsöffnungen wesent- hindurchtritt Die Höhe und der Durchmesser des Ofens

   lieh Meiner ist als der Querschnitt des jeweüigen t₅ werden im allgemeinen durch die zu behandelnde

   Gaszuführungsrohres. Materialart bestimmt und der erforderliche Durchsatz

   wird normalerweise berechnet auf der Grundlage