DE1642960C3 - Wirbelschichtofen - Google Patents

Description

DeTErfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Wh-belschichtofen der erwähnten Art so auszubilden, T i Wämebehandlung bis zu 70O=C

Zufuhrleitung für die Wirbelströmung und einen ίο w Wärmebehandlung bis zu 700°C

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Auslaß für das wärmebehandelte Gut sowie in seinem oberen Bereich eine Absaugleitung für die Verbrennungsgase aufweist, und der ferner mit einem über eine Gut-Zufuhrleitung mit dem Ofeninnenraum verbundenen Gutbehälter und mit einer Hsizgaszuführung versehen ist, dadurch ■gekennzeichnet, daß die Heizgaszuführung (15) vom oberen Bereich des Ofens (10) in etwa

vertikaler Richtung so weit nach unten ragt, daß ihre ■ —

Austrittsöffnung mit geringem Abstand oberhalb 20 gerichtet mündet, des Verteilergitters (12) und nach unten gerichtet Infolge dieser

mündet.

2. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseiten der Wandungen (11) des Ofens (10) im unteren Bereich in Richtung auf das Verteilergitter (12) konvergieren.

3. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgaszuführung (15) an ihrer Austrittsöffnung geriffelt ist.

Tß da er g

ohne besonderen konstrukt.ven Aufwand m allen

Bereichen der Wirbelschicht gle.chmaßig erwärmt

NachderErfindung wird diese Aufgabe dadurch getöst daß die Heizgaszuführung vom oberen Bereich des Ofens in etwa vertikaler Richtung so weit nach unten ragt, daß ihre Austrittsöffnung mit geringem Abstand oberhalb des Verteilergitters nach unten

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtofen zur

[n^Cfolge^mdieser Ausbildung des Wirbelschichtofens werden die Heizgase in vertikaler Richtung nach unten in die Wirbelschicht eingeleitet und im unteren Bereich des Ofens nach oben umgelenkt. Es können darum keine toten Zonen in der Wirbelschicht entstehen. Da das aufgewirbelte Gut in allen Bereichen des Ofens mit dem durchströmenden Heizgas direkt in Berührung gelangt, wird auch ein hoher Wirkungsgrad des Ofens erreicht

Zweckmäßig ist der Ofen so ausgebildet, daß die ™ Innenseiten der Wandungen im unteren Bereich in Richtung auf das Verteilergitter konvergieren; dadurch wird eine geringere Luftmenge benötigt als bei zylindrischer Ausbildung des Innenraumes und das Aufsteigen der heißen Gase durch die Wirbelschicht i U eine gleichmäßige Ausbreitung der

^₁. ^. ₆ .. _beg_ünstigt Um eine gleichmäßige Ausbreitung der

Durchführung von chemischen oder physikalischen 35 JJ¹" °*^g _um^;_{telbar im} Mündungsbereich der Heiz-

Reaktionen unter Einwirkung von Hitze in der " „_{mhrung zu} gewährleisten, ist diese Zuführung an

Wirbelschicht von körnigem oder pulverförmigem Gut, gaszutunrung zu g ^

insbesondere von Phosphatgestein, der in seinem

von Phosphatge,

unteren Bereich unterhalb der Wirbelschicht ein Verteilergitter, eine Zufuhrleitung für die Wirbelströmung und einen Auslaß für das wärmebehandelte Gut sowie in seinem oberen Bereich eine Absaugleitung für die Verbrennungsgase aufweist, und der ferner mit einem über eine Gut-Zufuhrleitung mit dem Ofeninnenraum verbundenen Gutbehälter und mit einer Heizgaszuführung versehen ist.

Bei der Behandlung von Mineralien ist es oft erwünscht, körniges Gut bis zu Temperaturen von 700⁰C zu erhitzen. Während bei Behandlungstempera-0° C öl d d flüssige oder

ihrer Austrittsöffnung geriffelt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher

beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Wirbelschichtofen nach der Erfindung.

Der zylindrische Wirbelschichtofen 10 hat isolierte Wandungen 11, deren Innenseiten in Richtung auf ein im unteren Teil des Ofens befindliches Verteilergitter konvergieren. In der Längsmittelachse des Ofens

erhitzen. Während bei Behandlungstempera- liegt eine rohrförmige Heizgaszuführung 15, in der ein türen von mehr als 700°C öl oder andere flüssige oder 50 Hauptölbrenner 14 angeordnet ist. Die Heizgaszufühgasförmige Heizstoffe direkt in die Wirbelschicht rung 15 bildet zusammen mit dem Hauptölbrenner 14 eingespritzt werden können, wo die Heizstoffe ein- eint Verbrennungskammer, die in Richtung der wandfrei verbrennen und so die gewünschte Tempera- Längsmittelachse des Ofens nach unten verläuft. Durch tür ergeben, kann bei Behandlungstemperaturen unter die Lage der Verbrennungskammer innerhalb des Ofens 700⁰C Öl oder ein anderer flüssiger oder gasförmiger 55 treten in vorteilhafter Weise nur geringe Wärmeverlu-Brennstoff nicht einwandfrei durch Einspritzen in die ste auf.

verwirbelte Schicht verbrannt werden. Daher wird bei Im Betrieb werden dem Hauptölbrenner 14 öl sowie

diesen niedrigen Behandlungstemperaturen üblicher- Primär- und Sekundärluft in bestimmten Mengen weise die Wärme dadurch erzeugt, daß der Brennstoff in zugeführt. Die Austrittsöffnung der Heizgaszuführung einer äußeren Brennkammer in Luft verbrannt und 60 15 liegt mit geringem Abstand oberhalb des Verteilerdieses erwärmte Gasgemisch der Wirbelschicht züge- gitters 12, so daß die heißen Verbrennungsgase direkt in führt wird. die Wirbelschicht eingeleitet werden. Die Heizgaszu-

Bei einem bekannten Wirbelschichtofen der eingangs führung 15 ist an ihrer Austrittsöffnung 16 geriffelt, um erwähnten Art ist die Heizgaszuführung im unteren eine gleichmäßige Ausbreitung des Gases im Mün-Bereich des Ofens seitlich an die Ofenwandung 65 dungsbereich der Heizgaszuführung zu gewährleisten, angeschlossen. Durch diese horizontal liegende Heiz- Die Wandungen 11 des Ofens 10 reichen bis unterhalb

gaszuführung werden die zur Wärmebehandlung des des Gitters 12 und bilden eine Kammer 18, in die über aufgewirbelten Gutes notwendigen erwärmten Heizga- eine Zufuhrleitung 19 Druckluft zur Verwirbelung des

Gutes eingeführt wird; in der Zufuhrleitung ist ein zusätzlicher Gasbrenner 20 angeordnet, wodurch eine besonders gleichmäßige Erwärmung der Wirbelschicht erreicht wird.

Die aus der Wirbelstrom-Zufuhrleitung 19 austreten- s den heißen Gase werden in der Kammer 18 vor dem Durchtritt durch das Verteilergitter 12 gesammelt. Dadurch wird erreicht, daß diese Gase über die ganze Fläche des Gitters gleichmäßig in die Wirbelschicht strömeii.

Das körnige Gut wird von einem Behälter 21 über eine Dosiereinrichtung 22 bekannter Art und durch eine Gut-Zufuhrleitung 23 in den Ofen eingebracht. Das eingebrachte körnige Gut bildet eine allmählich größer werdende Wirbelschicht Die bis zu einer Oberlauföffnung 24 in der Wandung 11 ansteigenden Gutteilchen werden durch diese öffnung und ein anschließendes Rohr 25 als nicht behandeltes Gu* abgeleitet Das wärmebehandelte Gut wird durch eine Leitung 30, die ein unteres Austrittsrohr bildet, aus dem unteren Bereich der Wirbelschicht als fertiges Produkt abgeführt. Eventuell durch das Verteilergitter 12 hindurch nach unten fallendes, ebenfalls als fertiges Produkt vorliegendes Gut, gelangt in die Kammer 18 und wird von dort durch eine Auslaßleitung 28 ausgebracht

In die Heizgaszuführung 15 mündet ein Rohr 311, über das die Verbrennungsgase gemessen bzw. geprüft werden können. Durch eine im oberen Bereich des Ofens vorgesehene Leitung 34 werden die Gase abgesaugt, die anschließend in einen Reinigungsityklon 35 gelangen.

Der Hauptölbrenner 14 und der zusätzliche Gasbrenner 20 sind so angeordnet, daß jederzeit mehr als die Hälfte der zugeführten Wärme über die Heizgaszuführung 15 geliefert wird. Normalerweise liefert die Heizgaszuführung 15 80% und die Zufuhrleitung 19 mit dem Gasbrenner 20 20% der Wärme. Beiden Brennern sind nicht dargestellte Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckluft zugeordnet, um die Strömung der heißen Gase zu beschleunigen.

Die Heizgaszuführung bzw. eine andere geeignete Brennkammer kann aus feuerfestem Material bestehen und mit einer Auslaßöffnung oder Düse versehen sein, die in die Wirbelschicht ragt.

Die in der Zeichnung dargestellte Heizgaszuführung 15 besteht allerdings aus Metall und ist vollständig in die Wirbelschicht eingetaucht. Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Wärmeübergang zwischen der metallenen Heizgaszuführung und der Wirbelschicht besonders schnell, so daß eine Überhitzung der Wirbelschicht vermieden wird. Die Betriebstemperatur dieser Heizgaszuführung liegt näher bei der Temperatur der Wirbelschicht als bei der Temperatur der Verbrennungsgase.

Mit dem erfindungsgemäßen Ofen kann körniges oder pulverförmiges Gut bis zu etwa 700° C erwärmt werden, wie beispielsweise Phosphatgestein. Dieses ist so weit zerkleinert, daß es durch ein Gitter mit einer Maschenweite von 6,35 mm hindurchtreten kann. Das Phosphatgestein besteht hauptsächlich aus den Mineralien Millisit und Crandallit; durch Brennen bzw. Rösten bei Temperaturen zwischen 550 und 600⁰C wird die mineralische Struktur von der kristallinen in die amorphe Form geändert. Diese Umwandlung kann bei Temperaturen unterhalb 500⁰C nicht vollständig erfolgen und wird andererseits bei Temperaturen von wesentlich mehr als 600⁰C beeinträchtigt. Die zur Erwärmung des Gutes notwendigen Verbrennungsgase werden durch die Heizgaszuführung 15 von oben nach unten in die Wirbelschicht eingeleitet Die Gasströmung wird im unteren Bereich der Wirbelschicht umgelenkt und durch die Schicht hindurch nach oben geführt. Dadurch wird eine gleichmäßige Erwärmung der Gutteilchen erreicht, die noch durch die durch das Verteilergitter 12 hindurchtretenden Verbrennungsgase aus der Zufuhrleitung 19 verbessert wird. Die Verwirbelung der Schicht kann ausschließlich durch Einleiten der Heizverbrennungsgase in die Wirbelschicht erreicht werden, die sich in einem festen Gefäß befindet. Die Temperatur der Verbrennungsgase kann sehr hoch sein und ist weder durch die Gestaltung noch durch das Material des Verteilergitters begrenzt.

Die Verbrennungskammer bzw. die Heizgaszuführung können unter stöchiometrischen Bedingungen oder mit einem Minimum an Zusatzluft arbeiten, so daß der thermische Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zu den üblichen Wirbelschichtverfahren erhöht wird, die unterhalb von 700⁰C durchgeführt werden. Der Brennstoffverbrauch kann im Vergleich zu bekannten Verfahren auf 70% gesenkt werden. Ebenso kann der Gesamtbedarf an Luft auf etwa ein Drittel der sonst benötigten Menge verringert werden. Eine kontinuierliche Zufuhr von Gut ist bei dem erfindungsgemäßen Ofen mit Erfolg bis zu Mengen von 500 kg pro Stunde in einer Zeit von 4 Tagen durchgeführt worden; der Innendurchmesser des hierfür verwendeten Ofens betrug 0,46 m. Die Temperatursteuerung war in sehr engen Grenzen, also mit großer Genauigkeit möglich.

Der erfindungsgemäße Ofen kann bei allen Wirbelschichtverfahren verwendet werden, bei denen die Behandlungstemperaturen nicht höher als 700⁰C liegen. Andere Brenn- und Röstverfahren und ebenso Trocknungsverfahren können daher ebenfalls angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Wirbelschichtofen zur Durchführung von chemischen oder physikalischen Reaktionen unter Einwirkung von Hitze in der Wirbelschicht von körnigem oder pulverförmigem Gut, insbesondere von Phosphatgestein, der in seinem unteren Bereich unterhalb der Wirbelschicht ein Verteilergitter, eine

l d einen

se in die Wirbelschicht eingeführt. Dabei können in.olge der horizontalen Richtung des in den Ofen eintretenden Stromes im Bereich der Austnttsoffnungen tote Zonen in der Wirbelschicht entstehen, in denen die - Hdzgase nicht ausreichend mit dem aufgewirbelten Gut ^D h kommen. Die Folge davon .st e.ne

- ungleichmäßige Erwärmung der Wirbel-