DE1757018A1 - Wirbelschichtreaktor - Google Patents
WirbelschichtreaktorInfo
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Description
DR. WILLRATH DR. WEGER
WIESBADEN
& Ul 372720
Dorr-Oliver Incorporated, 77 Havemeyer Lane, Stamford, Connecticut, USA
\7irbelschichtreaktor
Priorität: 627 489 vom 31. März 1967
in USA
Die Erfindung betrifft einen Mehrkammerwirbelachichtreaktor
mit einem Ansaugsystem, das verhindert, daso feine Feststoffe und Staub, die sich aus dem Gasstrom
abgelagert haben können und in den heissen Windkasten eintreten bzw. durch die Windformen in der V/irbelschioht
oberhalb des heissen Windkastens herabfallen, in dem Reisten Windkasten zurückbleiben.
ORIGINAL INSPECTED
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Die Aufrechterhaltung eines sauberen heissen Windkastens ist immer eine beträchtliche Schwierigkeit bei der
Konstruktion und dem Betrieb von Mehrkammerwirbelsohiehtreaktoren gewesen. Staub und Feststoffe, die in den eintretenden
Gasen aus dem heissen Zyklon während des Betriebes mitgeführt werden, sowie Feststoffe, die durch die Windformen der Vorheizkammer während der Abschaltung durchsickern, haben gemeinsam eine häufige Säuberung des heissen Windkastens erforderlich gemacht. Man muss nicht nur die Säuberung von Hand
vornehmen, was teuer und schon an sich zeitraubend ist, sondern es ist auch eine sehr unangenehme Aufgabe im Hinblick auf
die geschlossene und unangenehme Umgebung. Ausserdem neigen
gewisse Arten von Rohstoffen, wie Kalkstein und Phosphatgestein, zur Klebrigkeit bei erhöhten Temperaturen, so dass die
aus dem Hitzebehandlungsabteil mitgeführten feinen Stoffe sich ansetzen und die Windformen in der Lochplatte der Vorheiekammer verstopfen. TJm mit dieser Schwierigkeit fertig zu werden,
hat es eich als notwendig erwiesen, Windformen oder Luftdüsen
für diesen Lochboden zu verwenden, die gerade hindurchgehen oder eine Absiebung bewirken. Dadurch wird jedoch die ünterhaltungeschwierigkeit dee heissen Windkaetena nooh grosser, well dtr
Durchmesser dieser Luftdüsen ao gross wird» dass, wenn einmal
das Aufströmgaa abgestellt wird, wie z.B. während der Absohal
tung des Reaktors, der ganze Inhalt des Vorheizabteilee durch j
■' i die Winddüsen in den heissen Windkasten hindurchsiokert. Ein ,
Teil dieses Materials kann zwar durch die Luftdlisen in die
Vorheizkammer zurückgeführt werden, wenn wieder Aufströmgas ;
zum heissen Windkasten eingeführt wird, jedoch bleibt immer noch genügend in letzterem zurüok, um eine Abschaltung und
Säuberung zu erzwingen, j 09836/ 1 1 70
Die Erfindung vermeidet dieae Schwierigkeiten durch eine Reihe von Öffnungen in dem Dom zwischen dem
heissen Windkasten und dem Hitzebehandlungsabteil zur Überführung von Staub und Feststoffen, die sich in dem heissen
T.'indkasten abgelagert haben, um diese zur Hitzebehandlungskammer
zurückzuführen. Ausserdem wird eine Reihe Ansaugdüsen von hoher Geschwindigkeit vorgesehen und zwar je eine für
jede Ablauföffnung, um den Überführungsvorgang durch Vergrösserung
der Arbeitsfläche so zu steigern, dass jede Ablauföffnung aus dem heissen Windkasten ansaugen kann und die Austragsgeschwindigkeit
daraus zur Hitzebehandlungskammer gesteigert wird.
Demnach richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Behandlung feinteiliger Peststoffe nach der Wirbelschichtmethode
mit mehreren Behandlungskammern, die übereinander liegen und durch welche die zu behandelnden Feststoffe
abwärts im Gegenstrom zu aufsteigenden Aufströmgasen gehen; die Behandlungskammern umfassen eine Vorbehandlunskammer und
eine Hauptbehandlungskammer mit einem Windkasten und einem Zyklonabscheider, der wirkungsmässig mit der Hauptbehandlungskammer
verbunden ist, während der Yfindkasten zur Abtrennung
von feinen Teilchen dient, die in den aufsteigenden Aufströmgas
en mitgeführt werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbehandlungskammer von dem Windkasten
durch eine Platte mit mindestens einer Öffnung abgetrennt ist, die mit Ansaugeinrichtungen zur Überführung des Feingutes aus
dem Windkasten zur Hauptbehandlungskammer versehen ist.
Zum besseren Verständnis und zur leichteren Durchführbarkeit der Erfindung wird diese nachstehend anhand der
Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel beschrieben«
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Pig. 1 zeigt schematisch eine Mehrkammerwirbel-
schichtreaktoranlage mit den Merkmalen der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Verteiler und die Luftzufuhrleitung für die Ansaugdüae
nach der Erfindung.
Fig. 3 zeigt teilweise geschnitten unter Fortlassung von einzelnen Teilen die Verteilerleitung,
Luftzufuhrleitung und eine Düse für einen Ansaugstrahl.
Der Wirbelschichtreaktor 10 besteht aus einem Mantel 12, einer Vorheizkammer 14, einem heissen Windkasten 16,
einer Calcinierkammer 18, einer Kühlkammer 20 und einem kalten Windkasten 22. Die Vorheizkammer 14 und der heisse Windkasten
sind voneinander durch eine Querwand 24 mit mehreren Löchern oder Windformen 26 getrennt. Calcinierkammer 18, Kühlkammer
und kalter Windkasten 22 sind jeweils durch Lochböden 28 und voneinander getrennt.
Das zu behandelnde Erz wird oben in die Vorheizkammer 14 mittels bekannter Einrichtungen, z.B. einer Leitung 32 zugespeist.
Nach Aufnahme der gewünschten Wärmemenge in einer nunmehr zu beschreibenden Weise werden die Feststoffe durch
Schwerkraft über Leitung 34 in die Calcinierkammer 18 überführt. Wenn die Feststoffe calciniert sind, werden sie wiederum
unter Schwerkraft durch Leitung 36 in die Kühlkammer überführt, um anschliessend durch Leitung 38 aus dem Reaktor
ausgetragen zu werden.
BAOORIQtNAt 109836/1170
Durch das Gebläse 40 wird Luft in den kalten Uindkasten
22 eingeblasen und fliesst durch den Lochboden 30 zur Kühlkammer 20 und durch den Lochboden 28 zur Kühlkammer 18.
Die aufsteigende Luft steht in direkter Wärmeübertragung in
der Kühlkammer 20, absorbiert aus den calcinLcrten Teilchen
^ärme» kühlt dadurch die Peststoffe unter V/irbelschichtbildung
und streicht durch die Schicht. Die vorerhity te Luft strömt
dann die Schicht auf und liefert den Sauerabo ff für die CaI-cinierreaktion
in Abteil 18. Das verbrauch be Aufströmgas steigt in den oberen Beruhigungsraum über der Schicht in der
Calcinierkammer 18 und trägt Feingut und Staub zum Austrag durch
Leitung 41 in den heissen Zyklon 42 mit sich. In diesem Zyklon erfolgt eine Trennung, wobei die meisten feinen Teilchen durch
die Apexleitung 44 ausgetragen werden, während die heissen Gase die restlichenmitgerissenen feinen Teilchen und Staub mit sich
führen, zum heissen Windkasten des Reaktors durch Leitung 46
zurückkehren, um das !/irbelschichtgas für die Schicht in der
Vorheizkammer 14 zu liefern.
Gerade an dieser Verbindungsstelle treten die Hauptschwierigkeiten
bei dem heissen Yfindkasten auf. Der plötzliche Abfall an Druck und Geschwindigkeit der Luft bei ihrer Überführung
aus dem eingeengten Volumen der Leitung 46 in das grösaere
Volumen des heissen Uindkastens 16 lässt die meisten der noch
vorhandenen Peingutteilchen und den Staub, die mit der Luft aua dem heissen Zyklon mitgerissen wurden, ausfallen und sich
in dem heissen V/indkasten ablagern. Ausserdem dienen Wirbelströme
und sich daraus ergebende tote Ecken in dem heisasn
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V/indkasten zur Ausscheidung etwa zurückgebliebenen Peingutes
und Staubs, die nach dem plötzlichen Abfall von Druck und
Geschwindigkeit noch in dem Aufströmgas mitgerissen wurden.
Nach einer unwirtschaftlich kurzen Betriebsdauer haben bisher die sich im heissen Uindkasten aufbauenden Peststoffe zu
einer kostspieligen und zeitraubenden Abschaltung zwecks Reini gung gezwungen. Wenn einmal die Zufuhr von Aufströmluft unterbrochen
wurde, so wurde das Reinigungsproblem zu einer wesentlichen Betriebsmassnahme. Dies beruht darauf, dass gewisse
Erze, inabesondere Kalkstein und Phosphatgestein, feine Teilchen
mit erheblichen Verkruatungaschwierigkeiten erzeugen, welche die Verwendung grosser Durchmesser für die Windformen
verlangten, um deren Verstopfung und Abschaltung der Anlage zu verhindern. Diese Windformen waren zu gross, um die Schicht
zu tragen, wenn die Luftzufuhr abgeschaltet wurde, so dass die ganze Schicht der Vorheizkammer in den heissen Windkasten
fiel.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist der Domboden 50 zwischen dem heissen 'Tindkasten 16 und der Galcinierkaramer 18 mit
mehreren öffnungen 52 verteilt über den Umfang und einer öffnung
54 in der Mitte versehen. Jede öffnung 52 und 54 besitzt
ein Metallfutter 56 zur Verminderung der Abnutzung und Steigerung der Betriebsdauer des Domes. Im Abstand oberhalb jeder
Öffnung befindet sich eine Luftstrahldüae 58, die einwärts gegen die Mitte der öffnung gerichtet ist. Mehrere Luftzufuhrleitungen
60, und zwar je eine für jede Düse, sind an das
eine Ende der Düse und mit dem anderen Ende an eine Verteilerringleitung 62 angeschlossen. Die Verteilerleitung erhält
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Luft von einem Gebläse 64 und führt sie mit erwünschtem Druck und erwünschter Geschwindigkeit zu jeder Zufuhrleitung. Der
statische Druck in der Calcinierkammer 18 ist grosser als der statische Druck im heissen Y/indkasten 16, so dass die Geschwindigkeit
der Luftstrahlen hoch genug sein muss, um zu verhindern, dass verbrauchtes Aufströmgas in der Calcinierkamraer die Leitung
41 umgeht und durch die Öffnungen 52 und 54 im Dom aufsteigt. V/ie oben angegeben, ist der kombinierte Effekt der
öffnungen und der Ansaugstrahlen ausreichend, um etwaiges Peingut und Staub, die sich im heissen Windkaaten abgetrennt haben
können, von dort zu der Calcinierkammer zu überführen. V/enn einmal Peingut und Staub in die Calcinierkammer eintreten und
von dom Einfluss der Ansaugluftstrahlen freikommen, dann v/erden
sie durch aufsteigendes verbrauchtes Aufströmgas wieder mitgerissen und wiederum durch Leitung 41 in den heissen Zyklon 42
abgegeben. Ein zusätzliches Merkmal der Anlage besteht darin, dass im Falle einer notwendigen Abschaltung des Reaktors die
Ansaugstrahlen in Betrieb gehalten werden können und alle Teilchen
aus der Vorheizkammer, die normalerweise im heisaen Vindkasten
zur Ablagerung kämen, jetzt in die Calcinierkammer geblasen werden können.
Die Aufströmluft vom heissen >/indkasten steigt durch
^indformen 26 im Lochboden 24, um die eintretenden Peststoffe
aufzuströmen und durch direkten Wärmeübergang vorzuheizen, wenn die Luft durch die Schicht geht. Die verbrauchte Luft
wird dann durch Leitung 66 zum kalten Zyklon 68 abgezogen, wo die endgültige Abtrennung von Peingut und Staub erfolgt. Die
im kalten Zyklon 68 abgetrennten Teilchen werden zur Calcinierkammer "durch" Leitung 70 zurückgeführt,um weiterbehandelt
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zu werden, und die abgehende Luft gelangt entweder in die Atmosphäre oder in weitere nicht dargestellte Behandlungazonen.
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Claims (3)
1. Mehrkaooerifirbelschichtroaktor,, worin zu behandelnde
Toliehen im Gegenstrora zu aufsteigenden Au/strtfmgasen abwärts wandern, mit einer Vorbehandlungskammer uud einer
Hauptbehandlungskamraer, die durch einen Windkasten voneinander getrennt sind, und mit einem an die Huuptbehandlungskantmer und den Windkasten angeschlossenen Kyklonabsohelder
zur Abtrennung der im Aufströmgaa entrissenen feinen Teilchen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbebandlungskammer von
de· Windkasten durch einen Boden Bit mindestens einer öffnung
abgetrennt ist» die Ansaugeinriohtungen zur überführung
des Feingutes aus dem Windkasten in dio Hauptbohandlungskammer aufweist,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Boden mit mehreren Öffnungen versehen ist und oberhalb jeder öffnung eine Ansaugeinriohtung vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansaugeinrichtung eine der betreffenden öffnung zugeordnete Düse aufweist, die einen Gasstrom in die Öffnung
richtet» der Peingut hindurchsaugt,
h. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet,
daß die öffnungen ein abriebfestes Innenfutter besitzen. ·
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