DE1952099A1 - Einrichtung zur Durchfuehrung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen zwischen Gasen und feinkoernigen Feststoffen - Google Patents

Description

Anlage zum Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz H 69/28

Aktiengesellschaft _ _/c!

vom 24. September 1969 Bh/bch

Einrichtung zur Durchführung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen zwischen Gasen und feinkörnigen Peststoffen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Einrichtung -zur Durchführung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen zwischen Gasen und feinkörnigen Feststoffen.

Um physikalische und chemische Reaktionen zwischen Gasen und feinkörnigen Peststoffen mit "bestmöglichem Wirkungsgrad ablaufen zu lassen, wäre es erforderlich, die Stoffteilchen möglichst gleichmäßig über den Querschnitt der Reaktionsstrecke zu verteilen und sie im Gegenstrom zum Behandlungsgas zu bewegen. Die einfachste Torrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wäre eine vertikale, von unten nach oben vom Gas durchströmte Röhre in der der feinkörnige Stoff entgegen der Gasströmung von oben nach unten absinkt. Im großtechnischen industriellen Prozeß ist es jedoch praktisch nicht möglich, die Gasgeschwindigkeit unterhalb der sehr kleinen Sinkgeschwindigkeiten der einzelnen Peststoffteilchen zu halten, um so unter Aufrechterhaltung der Dispersion einen physikalisch und chemisch wirksamen Gegenstrom zu verwirklichen. Hinzu tritt der Nachteil, daß bei

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in der Regel gleichzeitiger Anwesenheit verschiedener Kornfraktionen ein unerwünschter Sichtungseffekt auftritt.

In dem Bestreben trotz diesen physikalischen Gegebenheiten den wünschenswerten Gegenstrom zu erzwingen, sind Einrichtungen entwickelt worden, in denen das Gas aufeinander folgende Zyklonströmungen beschreibt, mit deren Hilfe das in dem Gas mitgeführte feinkörnige Gut systematisch abgeschieden, d.h. vom Gas getrennt, und stufenweise in der der Gasströmung entgegengesetzten Richtung geführt wird. So findet zwar in jeder Stufe letztlich nur eine Gleichstromreaktion statt, doch besitzen derartige Systeme insgesamt ein Gegenstromverhalten. Ein System aber, bei welchem beispielsweise die einzelnen Behandlungsstufen als Zyklone ausgebildet sind, welche übereinander angeordnet sind, erfordert nicht nur eine große Bauhöhe, sondern hat außerdem einen hohen Bnergiebedarf, da die Zyklone der Durchströmung der Gase einen großen Widerstand entgegensetzen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 280 486 ist eine Einrichtung zum Trocknen und Vorwärmen von feinkörnigem Gut bekannt, welche aus mehreren übereinander angeordneten Vorwärmstufen besteht, durch welche die Heizgase, z.B. die Abgase eines Drehrohrofens, nacheinander hindurchgesaugt werden. Jede der Vorwärmstufen besteht aus einer rechteckigen Abscheidekammer

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mit trichterförmigem Boden, in die an der einen Seite ein Eintrittskanal für das Heizgas einmündet und aus der auf der gegenüberliegenden Seite ein Absaugkanal herausführt, der gleichzeitig in seinem oberen Teil den Eintrittskanal der um 180° versetzten nächsten Stufe darstellt. Durch die Decke der jeweiligen Kammer mündet ein Aufgaberohr für die in der darüberangeordneten Stufe ausgeschiedenen Feststoffe. Die Feststoffe sollen die Kammern im Querstrom zu den Gasen frei durchfallen und dabei erhitzt werden. Ein beträchtlicher Teil der Feststoffe wird aber jeweils von den Gasen mitgenommen und in die darüber angeordnete Kammer zurückgeführt, so daß sich unerwünschte Kreisläufe von erheblichen Feststoffmengen ergeben.

Die Erfindung geht aus von der vorbeschriebenen Einrichtung. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf die Querstromführung von Gut und Gas innerhalb der einzelnen Kammern verzichtet, und es wird auf das im Prinzip bekannte Gleichstromprinzip zurückgegriffen. Der Gutabzug mündet daher gemäß der Erfindung in den zu der jeweils darunterliegenden Kammer führenden Verbindungskanal. Die Anwendung dieses Prinzips ist Voraussetzung für eine gute Abscheidung innerhalb der einzelnen Kammern und damit für eine Vermeidung unerwünscht hoher Feststoffkreis-

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laufe, da es hierbei möglich, ist, Erhitzung und Abscheidung voneinander zu trennen,und die Abscheidung deshalb für sich optimal gestaltet werden kann. Um einen ausreichend hohen Abscheidungsgrad zu erzielen, wird vorgeschlagen, daß die Abscheidekammern aus zwei im wesentlichen vertikalen Gasführungen bestehen, die in ihrem unteren Bereich miteinander in Verbindung stehen, und von denen die eine in ihrem oberen Bereich mit dem das Gas zuführenden Verbindungskanal, die

" andere in ihrem oberen Bereich mit dem gasabfuhrenden Verbindungskanal in Verbindung steht. Durch die scharfe Umlenkung der Gase beim Übergang von der abwärtsgerichteten Gasführung der Kammer in die aufwärtsgerichtete Gasführung werden die Feststoffe ausgeschleudert, so daß ein hoher Abscheidungsgrad erzielt wird. Dieser kann noch dadurch verbessert werden, daß die abwärtsgerichtete Gasführung einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweist als die aufwärtsgerichtete, so daß die Gase und damit die Feststoffteilchen in der abwärtsgerichte-

) ten Gasführung beschleunigt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Boden jeder Abscheidekammer in Richtung auf die Schachtwandung geneigt angeordnet ist. Hierdurch entsteht eine natürliche durch die Gasströmung unterstützte Gutbewegung in Richtung auf den jeweiligen Gutabzug, so daß unerwünschte, den Betrieb behindernde

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- 5 ■ Gutablagerungen nicht auftreten können.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung läßt sich zweckmäßig dadurch freitragend gestalten, daß die Abscheidekammern mit Verbindungskanälen in einem Schacht vereinigt sind und durch entsprechende Schachteinbauten dargestellt werden. Um die Kontrolle des Materialflusses zu erleichtern, können die Gutabzugsleitungen außerhalb des Schachtes verlaufen.

Schließlich dient der weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes der Vorschlag, daß der Schacht einen rechteckigen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis von 2:1 bis 3:2 aufweist oder einen Querschnitt, der sich in ein solches Rechteck einbeschreibeh läßt. Auf diese Weise sind

bei

Kammerquerschnitte erzielbar, die sich unter den/Erhitzungsund Reaktionseinrichtungen bekannten Verhältnissen, insbesondere auch bei möglichen Querschnittsverminderung durch sich an den Wandungen absetzendes Gut, noch optimal beherrschen lassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist zeichnerisch dargestellt, wobei sich aus der speziellen Beschreibung weitere, durch die Erfindung zu erzielende Vorteile erkennen lassen.

Es zeigen:

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!Pig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Einrichtung nach der Erfindung und

Pig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II - II in Pig. 1.

Ein Schacht 1 weist einen Querschnitt auf, der einem Recht-" eck mit einem Seitenverhältnis von 2:1 Ms 3:2, vorzugsweise 5* 3 einbeschrieben ist, und der so ausgebildet ist, daß einander parallel gegenüberliegende Seiten 2, zwei gegeneinander geöffnete Halbkreise 3 miteinander zu einer ge- , schlossenen Figur verbinden. In seinem Innenraum weist der Schacht senkrechte, gegeneinander höhen- und seitenversetzte Trennwände 4 bis. 4¹¹¹ auf, welche die Innenseiten der Schachtwände 2 im wesentlichen gradlinig miteinander verbinden. An die Trennwand 4' schließt ein ebener Boden 5 an, welcher ) sich mit senkrechtem Abstand zur Unterkante der Trennwand gegen den Scheitel der rechten Schachtwandung 3 neigt und dort mit einem die Schachtwandung durchsetzenden Gutabzug 12· in ,Verbindung steht. Ebenso weist die Trennwand 4" einen entsprechenden Boden 5* auf, der sich gegen den Scheitel der linken Schachtwandung 3 neigt und dort mit einem die Schachtwandung durchsetzenden Gutabzug 12" verbunden ist. Ein an die Trennwand 4"' anschließender Boden 5" neigt sich gegen den Scheitel der rechten Schachtumfassung und mündet in

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einen Gasabzug 12¹¹¹, der im dargestellten Pail innerhalb der Schachtumfassung liegt und nach unten führt. Auf diese .WäsB werden im vorliegenden Falle drei übereinander und im Grundriß wechselseitig gegeneinander versetzt angeordnete Abscheidekammern gebildet, deren Wirkungsweise nachfolgend beschrieben ist. Auf der rechten Seite seines Oberteiles weist der Schacht 1 eine Leitung 7 auf, welche den Schachtinnenraum mit einem Zyklonabscheider 8 verbindet, der gasaustrittseitig über eine Gasleitung an die Saugseite eines Gebläses 9 angeschlossen ist. Unterhalb der Leitung 7 mündet in den Schacht eine gegen dessen senkrechte Achse geneigte Gutzufuhr 11, die mit einem schematisch angedeuteten, neben dem Schacht angeordneten Gutvorratsbehälter 10 über eine Zuteilschleuse 13 verbunden ist. Ein Gutabzug 12 am unteren Ende des Zyklonabscheiders 8 ist mit einer angedeuteten Gutabzugleitung 17 verbunden, die an der linken Schachtaußenseite bei 11^f, gegen die senkrechte Achse des Schachtes geneigt, in den Schachtinnenraum mündet. Der Gutabzug 12' auf der rechten Schachtseite weist eine angedeutete, außen am Schacht entlangführende Gutabzugleitung 17' auf, welche bei 111', gegen die senkrechte Schachtachse geneigt, in den Schachtinnenraum mündet. Ebenso weist auf der linken Schachtseite der Gutabzug 12" eine nur angedeutete Gutabzugleitung 17" auf, die bei 11'·', ebenfalls gegen die senkrechte Schachtachse geneigt, in den Schachtinnenraum mündet. Das

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Gas tritt bei 6 in den unteren Schachtbereich ein, umströmt die senkrechten Trennwände auf einem mäanderförmigen Weg, verläßt den Schacht oberseitig durch die Leitung 7 und wird nach Durchströmen des Zyklonabscheiders durch das Gebläse 9 abgeführt. Das zu behandelnde Gut 15 gelangt durch die Gutzufuhr 11 in den senkrecht aufwärts gerichteten Gasstrom, wird von diesem durch die Leitung 7 mitgeführt und im Zyklonfe abscheider 8 von dem Gas getrennt. Durch den Gutaustrag 12 im unteren Teil des Zyklonabscheiders 8 gelangt das Gut auf dem vorbeschriebenen Wege bei 11' in den aufwärts gerichteten Gasstrom, wird von diesem um die Oberkante der Trennwand 4' mitgeführt und bei der Umlenkung des Gasstromes um die Unterkante der Trennwand 4 durch die Zentrifugalkräfte ausgeschieden und gelangt über den geneigten Boden 5 zu dem Gutabzug 12' auf der rechten Seite des S hachtes. Von dort gelangt das Gut auf dem vorbeschriebenen Weg bei 11" in den aufwärts gerichteten Gasstrom, wird in diesem um die Oberkante der Trennwand 4" mitgeführt und beim Richtungswechsel des Gasstromes um die Unterkante der Trennwand 4¹ aus dem Gas abgeschieden. Über den geneigten Boden 5¹ gelangt das Gut dann zu dem Gutabzug 12" auf der linken Seite des Schachts, von dort in bekannter Weise bei 11^!lt in den aufwärts gerichteten Gasstrom, wird hierbei um die Oberkante der Trennwand 4'·' mitgeführt und bei dem Gasrichtungswechsel um die Unterkante der Trennwand 4" aus dem Gas abge-

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schieden. Über den Boden 5" verläßt das absinkende Gut den Schachtinnenraum durch den Gutabzug 12 * * *. Das zunächst in den oberen Bereich des Schachts eingebrachte Gut nimmt bei der Berührung mit dem aufwärts strömenden Gas Wärme auf, und gelangt auf dem beschriebenen Weg in Bereiche jeweils höherer Gastemperaturen. Auf diese Weise wird das zu behandelnde Gut schrittweise und schonend aufgewärmt, wobei es auf seinem Wege durch die Einrichtung voll durchreagieren kann. Infolge der mehrfachen, nach Seite und Höhe versetzten Gasumlenkung ergibt sich eine gute Ausnutzung des Schachtinnenraumes bei einer auf dem überwiegenden Teil des Strömungsweges gewährleisteten Berührung zwischen Gut und Behandlungsgas.

Je nach anstehendem Reaktionsproblem können die Trennwände und die Böden im Schachtinnenraum z.B. aus Keramik bestehen, wobei sich, insbesondere bei den senkrechten Trennwänden, metallische Tragkonstruktionen vorteilhaft erübrigen. In den auf den Außenseiten und unterhalb des Schachtes angeordneten Gutabzugleitungen sind vorteilhaft Gasabschlußorgane 14 vorgesehen, die eine Gegenströmung des Gases durch die Gutabzugleitungen und damit eine Störung der Gutabscheidung verhindern.

Patentansprüche - 10 -

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Claims (6)

steht. 1957099 - 10 - . Patentansprüche

1. ■ Einrichtung zur Durchführung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen zwischen Gasen und feinkörnigen Peststoffen, bestehend aus mehreren durch mindestens je einen Gaskanal miteinander verbundenen Abscheidekammern, die übereinander und im Grundriß wechselseitig gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei das Gut aus jeder Kammer, mit Ausnahme .der untersten, über einen Gutabzug in die darunterliegende Kammer gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutabzug in den zu der jeweils darunterliegenden Kammer führenden Verbindungskanal mündet und die Abscheidekammern aus zwei im wesentlichen vertikalen Gasführungen bestehen, die in ihrem unteren Bereich miteinander in Verbindung stehen und von denen die eine in ihrem oberen Bereich mit dem das Gas zuführenden Verbindungskanal, die andere in ihrem oberen Bereich mit dem gasabfuhrenden Verbindungskanal in Verbindung

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden jeder Abscheidekammer in Richtung auf die Schachtwandung geneigt angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidekammern mit Verbindungskanälen

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in einem Schacht vereinigt sind und durch entsprechende Schachteinbauten dargestellt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die G-utabzugleitungen außerhalb des Schachtes verlaufen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht einen rechteckigen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis von 2:1 bis 3:2 aufweist oder einen Querschnitt, der sich in ein solches Rechteck einbeschreiben läßt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärtsgerichtete Gasführung der Abscheidekammer einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweist als die aufwärtsgerichtete.

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