DE19513034A1 - Vorrichtung für die Fließbett-Strahlmahlung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Fließbett- Strahlmahlung. In ein Fließbett aus fluidisierten Feststoff­ partikeln wird mittels einer Düse ein Dampf- oder vorzugsweise Gasstrahl mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet. Im Strahl herrscht ein Unterdruck, weshalb Feststoffpartikel aus dem Fließbett in den Strahl angesaugt werden. Im Strahl werden die angesaugten Feststoffpartikel auf die hohe Geschwindigkeit des Gasstrahls beschleunigt. Dabei erfolgt der für die Zerkleine­ rung der Feststoffpartikel notwendige Impulsaustausch zwischen den Feststoffpartikeln. Die Geschwindigkeits- und damit Unter­ druckverteilung im Gasstrahl ist Anlaß dafür, daß die Parti­ kelverteilung über den Strahlquerschnitt ungleichmäßig ist derart, daß die weit überwiegende Zahl der angesaugten Fest­ stoffpartikel im Randbereich des Gasstrahles verbleiben und im Kernbereich des Gasstrahles relativ wenige Partikel mitgeführt werden. Entsprechend unzulänglich wird die Energie des Gas­ strahles für die Prallzerkleinerung genützt. Dies wird als un­ befriedigend empfunden, wenn die Prallzerkleinerung allein durch Energieaustausch zwischen den Partikeln im Gasstrahl er­ folgt, aber auch dann, wenn auf die Prallzerkleinerung inner­ halb des Gasstrahles die eigentliche Prallzerkleinerung erst anschließend dadurch erfolgt, daß die im Gasstrahl suspendier­ ten und teilweise zerkleinerten Feststoffpartikel mit hoher Energie zum Auftreffen auf eine feststehende Prallfläche ge­ bracht werden.

Zum Bekanntsein der Prallzerkleinerung mittels eines in ein Fließbett eingebrachten Dampf- bzw. Gasstrahles kann bei­ spielsweise auf die DE-PS 5 98 421 verwiesen werden. Mit dem dabei gegebenen Problem der unzulänglichen Energieausnutzung befaßt sich die DE 42 43 438 A1 oder auch die DE-OS 20 40 519.

Beide zuletzt genannten Publikationen sehen zum Zwecke der besseren Ausnutzung der Strahlenergie eine Vergleichmäßigung der Verteilung der aus dem Fließbett in den Dampf- oder Gas­ strahl - aus Gründen der Vereinfachung wird von nun an nur von einem Gasstrahl gesprochen, obwohl dort immer ein Strahl ge­ meint ist, der entweder ein Gasstrahl oder Dampfstrahl sein kann - angesaugten Feststoffpartikel über den Strahlquer­ schnitt vor, d. h. Maßnahmen, die bewirken, daß in den Strahl­ kern zusätzlich Feststoffpartikel aus dem Stahlrandbereich transportiert werden. In der DE-OS 20 40 519 wird die notwen­ dige Partikelbewegung quer zur Strahlrichtung durch mechani­ sche Mittel bewirkt, was einen hohen Bauaufwand ohne optimales Ergebnis zur Folge hat. Im Fall der DE 42 43 438 A1 wird vor­ geschlagen, die Größe des Strahlimpulses bei Austritt aus der Strahldüse im Umfangsbereich des Düsenquerschnittes mindestens zweimal zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert wechseln zu lassen und die Größe des Strahlimpulses im Kernbereich höchstens auf einem Wert zu halten, der dem Minimalwert des Umfangsbereiches entspricht. Es werden bei dieser Lösung in den Strahlbereichen mit niedrigem Strahlimpuls unmittelbar nach dem Austritt des Strahles aus der Strahldüse Strömungska­ näle quer zur Strahlrichtung geschaffen, in denen ein Druckge­ fälle vom Strahlrand zum Strahlkern besteht, so daß Feststoff­ partikel vom Strahlrand in den Strahlkern gesaugt werden.

Bewirkt wird das mit einer Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch ein in eine Halterung einsetzbares Düsenelement zur Strahlerzeugung, das mit mindestens zwei über den Querschnitt des Düsenelementes gleichmäßig verteilten Austrittsöffnungen unterschiedlicher Form und Größe versehen ist. Diese Lösung läßt Probleme erwarten, wenn stark unterschiedlichen Betriebs­ bedingungen Rechnung getragen werden soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die den mehrfach angesprochenen Effekt zuverläs­ sig mit einfachen Mitteln erbringen kann.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1, zweck­ mäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den auf den Anspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch ein Aggregat mit erfindungsgemäß einer Hauptdüse und zwei Hilfs­ düsen und

Fig. 2 ein zylindrisches Fließbettgehäuse mit drei erfin­ dungsgemäßen Aggregaten gemäß Fig. 1, die dem Gehäuse umfangssymmetrisch zugeordnet sind, d. h. in Umfangsrichtung des Gehäuses gleiche Abstände voneinander haben.

In einem Düsengehäuse 1 ist eine Hauptdüse 2 angeordnet, in der ein durch die Zuführung 3 zugeführter Gasstrahl stark beschleunigt wird (Lavaldüse), ehe er die Hauptdüse 2 ver­ läßt. Die gemeinsame Längsachse der rotationssymmetrischen Dü­ se 2 und des demzufolge rotationssymmetrischen Austritts­ strahles 4 ist mit 5 bezeichnet. Zwei erfindungsgemäß vorgese­ hene Hilfsdüsen 6, 7 sind um 180° gegeneinander versetzt der Hauptdüse 2 zugeordnet und zwar derart, daß die Winkel zwi­ schen der Längsachse 5 der Hauptdüse 2 bzw. des aus der Haupt­ düse austretenden Gas- bzw. Dampfstrahles 4 und jeder der Längsachsen 8, 9 der Hilfsdüsen 6,7 bzw. der aus ihnen austre­ tenden Hilfsstrahlen 10, 11, die aus dem gleichen Gas oder Dampf bestehen, wie der aus der Hauptdüse 2 austretende Haupt­ gasstrahl, im Bereich zwischen 5° und 60°, vorzugsweise im Be­ reich zwischen 25° und 45°, liegt. Die drei Gasstrahlen gelan­ gen durch eine gemeinsame Kammer 12 in der Stirnseite des Dü­ sengehäuses 1, die in Strahlrichtung offen ist, in das Gutbett 13. Durch den Unterdruck im Hauptgasstrahl werden insbesondere im unmittelbaren Anschluß an die Düse 2 Feststoffpartikel aus dem Fließbett 13 in den Hauptgasstrahl 4 angesaugt und darin auf die Geschwindigkeit des Hauptgasstrahles gebracht. Im Ver­ lauf des Gasstrahles findet ein Energieaustausch zwischen den angesaugten Feststoffpartikeln statt, der diese in kleinere Partikel zerlegt. Ohne die Hilfsdüsen würde die Masse der Par­ tikel überwiegend im Randbereich des (Haupt-)Gasstrahles sich aufhalten und die Prallzerkleinerung würde überwiegend auf diesen Bereich beschränkt sein. Um die aus dem Fließbett 13 angesaugten Partikel nun gleichmäßig über den Querschnitt des Gasstrahles zu verteilen, dringen die Hilfsgasstrahlen aus den Hilfsdüsen in den Hauptgasstrom und "drücken" ein Teil der an­ gesaugten Partikel in den Kernbereich des Hauptgasstrahles.

Gemäß Fig. 2 sind drei Düsenaggregate A, B, C vorgesehen. Je­ des dieser Düsenaggregate ist ein Düsenaggregat gemäß Fig. 1. Es bilden sich drei Hauptstrahlen 5 aus, jedem dieser Haupt­ strahlen werden mindestens zwei, optimal drei Hilfsstrahlen entsprechend den beiden Hilfsstrahlen 10, 11 zugeordnet und die drei auf diese Weise gebildeten Mahlstrahlen aus je einem Hauptstrahl und ihm zugeordneten Hilfsstrahlen treffen in ei­ nem Vereinigungsbereich und um das Zentrum 14 des zylindri­ schen Gehäuses 15 zusammen. Eine Zerlegung von Feststoffparti­ keln findet beim Aufeinandertreffen der drei Mahlstrahlen, aber auch bereits in jedem der drei Mahlstrahlen statt, wes­ halb die gesamte Vorrichtung mit den drei Aggregaten A, B, C und dem Gehäuse 15 so ausgelegt ist, daß die drei Mahlstrahlen mit großer Energie aufeinandertreffen und ineinander eindrin­ gen und dabei die Partikel in allen drei Gasstrahlen über de­ ren Querschnitte weitgehend gleichmäßig verteilt sind. Das Ge­ häuse 15 ist eine relativ kurze zylindrische Trommel.

Claims (7)

1. Vorrichtung für die Fließbett-Strahlmahlung, bei der ein aus einer Düse austretender Gas- oder Dampfstrahl hoher Geschwin­ digkeit in ein fluidisiertes Bett eingelegt wird, um in ihm Feststoffpartikel aus dem Fließbett einzusaugen und Maßnahmen vorgesehen sind, um die Partikelverteilung über den Gas- oder Dampfstrahlquerschnitt zu vergleichmäßigen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einer Hauptdüse (2) Hilfsdüsen (6, 7) zugeordnet sind, deren Strahlauslaßrichtung (8, 9) schräg zur Strahlaus­ laßrichtung (5) der Hauptdüse gerichtet ist derart, daß die Hilfsstrahlen in den Hauptstrahl eindringen unmittelbar, nach­ dem dieser die Hauptdüse verlassen hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zuord­ nung von drei Hilfsdüsen zu einer Hauptdüse (2), wobei die Hilfsdüsen gleichmäßig beabstandet um die Hauptdüse (2) herum angeordnet sind, die Austrittsöffnungen der Hauptdüse und der Hilfsdüsen in einer Ebene liegen und die Strahlachse (8, 9) je­ der der Hilfsdüsen die Strahlachse (5) der Hauptdüse unter ei­ nem Winkel im Bereich von 5° bis 60° schneidet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelbereich 25° bis 45° beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hauptdüse (2) und die Hilfsdüsen (6, 7) in eine Kammer münden, die unmittelbar hinter dem vorderen Ende eines gemeinsamen Düsengehäuses liegt und die einen gemeinsa­ men Auslaß für die Gas- bzw. Dampfstrahlen von Haupt- und Hilfsdüsen aufweist, wobei der Schnittpunkt der Längsachsen von Haupt- und Hilfsdüsen außerhalb der Kammer liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch drei Hilfsdüsen für eine Hauptdüse.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Zuord­ nung von drei Hauptdüsen mit je drei Hilfsdüsen zu dem zumin­ dest im Bereich der Vorrichtung zylindrischen Fließbettgehäuse (15).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei Aggregate aus einer Hauptdüse und drei Hilfsdüsen unabhängig voneinander steuerbar sind.