DE2014809A1

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Info

Publication number: DE2014809A1
Application number: DE19702014809
Authority: DE
Priority date: 1969-03-31
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-10-08
Also published as: GB1310441A; CA918605A; DE2014809C3; CH504892A; DE2014809B2; US3650037A

Description

München, den 26. März 1970 OR. ELISABETH 3UMG Pl. VOLKER VOSSIUS DB. JORGHN SCHIRDEWAHN PATENTANWÄLTE

I München 23, Clsmensjtr. 30

!•!•for»: S4S067

u.Z.: F 068 M + a (Dr.S/Ni)

.GEBRÜDER BÜHLER AG. '

Uzwil /Schweiz " -

Verfahren und Vorrichtung zur Gewährleistung einer ruhigen Strömung von Behandlungsgas durch ein Schüttgutgemisch

Priorität: 31. März 1969, Schweiz

Anmelde-Nr. : 4832/69 "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewährleistung einer ruhigen Strömung von Behandlungsgas durch ein Schüttgutgemisch, das in dichter gleichmäßiger Fließbettschicht ändernder Schichthöhe über eine poröse, gasdurchlässige Gutauflage fließt, welche aus einer gitterartigen, porösen gasdurchlässigen Matte zum Tragen des Schüttgutes und einer mit Abstand darunter angeordneten, von Behandlungsgas angeströmten,

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gelochten Platte besteht. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Eine Großzahl von Veröffentlichungen aller Art befaßt sich mit der Behandlung unterschiedlichster Schüttgüter fester und gemischt fest-flüssiger Form in aufgelockerter Art, was allgemein als Fließbett- oder Wirbelschicht-Behandlungen bezeichnet wird. Die damit angestrebten Ziele sind sehr unterschiedlich, seien es Reaktionsbehandlungen der zu kontaktierenden Schüttgüter mit den zur Erzeugung der Fließbetten oder Wirbelschichten darauf einwirkenden Aktivatoren oder aber Sicht-, Trennoder Klassier-Arbeiten der Schüttgüter im Fließbett unter dem Einfluß des Fluidisationsmediums, eventuell bei gleichzeitig mechanischem Schwingen. Eine grundsätzliche Arbeit mit "Beiträgen zur Theorie der Wirbelschicht-Ausbildung" liegt von C.Vincenz in Revue Roumaine Sei. Techn., Serie metallurg., Jg. 12 (1967) Nr. 2, Seiten 185 - 206 vor, worin sehr anschaulich drei Formen der Wirbelschicht-Ausbildung nachgewiesen werden:

a) die homogene-dichte Wirbelschicht, die hier zum besseren Verständnis die dichte gleichmäßige Fließbettschicht genannt wird. ,

b) die heterogene Wirbelschicht, die auch, wesentlich beschreibender, als instabil pulsierende, stoßende Wirbelschicht bezeichnet werden kann.

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. c) die homogene-lockere Wirbelschicht, bei der die Schüttgutschicht erneut stabil, aber die Gutteilchen in viel stärker aufgelockerter Phase, in Schwebe gehalten werden«

Der Autor weist nach, daß sich die dichte gleichmäßige Fließbettschicht nur in einem äußerst geringen Bereich kleinster und größter Geschwindigkeit des Pluidisationsmediums ohne die Bildung von durchbrechenden Blasen stabil verhält, daß die instabil pulsierende, stoßende Wirbelschicht mit den aufwallenden kanalisierenden Phänomenen stark zu Vermischungen der Schicht führen und daß erst die homogene-lockere Wirbelschicht, deren Behandlung ihn besonders interessiert, wieder stabil ist, Diese letztgenannte Wirbelschicht arbeitet unter der Voraussetzung von großer Behandlungsmedium-Geschwindigkeit und bei relativ großem Druckgefälle.

Es ist bekannt, die Behandlung von Schüttgut verschiedenster Art, vor allem auch des in diesem Zusammenhang interessie renden Getreides, in einer Fließbettschicht durchzuführen. Dabei kommen stetige oder pulsierende Behandlungsmedium-, besonders Behandlungsgas-Strömungen durch die Schüttgutschicht zur Anwendung. Auch sind die porösen, gasdurchlässigen Auflagen zum Tragen der zu behandäLnden Schüttgutschicht teils ruhend, teils mechanisch bewegt. Diese mechanische Bewegung vermag eine Pör- ^derwirkung auf die unterste Gutschicht auszuüben, während die oberen Gutschichten unter dem Einfluß der Fluidisierung durch das Behandlungsgas bei geeigneter Neigung der Auflage flüssig-

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keitsähnlich wegfließen. Diese Behandlungen von Schüttgut, besonders Getreide, in einem Gas-Peststoff-Fließbett dienen vor allem der Trennung in zwei oder mehr Gutfraktionen unterschiedlicher Wichte, die gesondert, in größtmöglicher Reinheit anfallen sollen. Bisher traten aber immer wieder große Probleme zur eindeutigen Einstellung des Behandlungsverfahren auf stabile Verhältnisse auf, was im allgemeinen darauf zurückzuführen ist, daß der Betrieb in dem oben angegebenen Bereich der instabil pulsierend stoßenden Wirbelschicht erfolgt. In diesem Bereich ™ erfolgt aber zumindest für gewisse Fraktionen des Schüttgutes nicht eine saubere Trennung, sondern es wird die gegenteilige Mischung ausgelöst. Zur Verminderung dieser Schwierigkeiten wurde schon vorgeschlagen, unter der porösen gasdurchlässigen Matte mit Abstand davon eine Gitterkonstruktion anzuordnen, derart, daß zwischen einzelnen Stäben langgestreckte Schlitze,

sind die sich über die Fläche der Gutauflage erstrecken, vorgesehen/.

Wie noch nachzuweisen sein wird, war es durch diese Maßnahme . nicht möglich, die Gutbehandlungsbedirgingen in den Bereich des gleichmäßig dichten Fließbettes zu bringen, indem das derart erreichte Flächenverhältnis zwischen der Lochung und der gesamten Gutauflagsflache nicht genügend klein wird.

Es wurde gefunden, daß in dem ersten stabilen Bereich der Fluidistion der oben angegebenen sehr engen Zone dichten gleichmäßigen Fließbettes eine optimale Trennung in zwei und mehr Fraktionen möglich ist.

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Pur die optimale Trennung mußten auch die erforderlichen .Verfahrensmerkmale und Vorrichtungselemente gefunden werden. Nach der Erfindung bestehen die Verfahrensmerkmale darin, daß das Behandlungsgas zusätzlich zu dem von der durchströmten Matte und der Plie'ßbettschicht ausgeübten Einfluß einer durch die Blendenwirkung der Lochung der Platte verursachten Geschwindigkeit sveränderung unterworfen wird und dabei der Wert der Blendenwirkung innerhalb eines zur Gewährleistung der dichten gleichmäßigen Fließbettschicht festgelegten Geschwindigkeitsbereiches so festgelegt wird, daß er umgekehrt proportional zum Quadratwurzelwert der auf die Gutäuflage wirkenden spezifischen Flächenlast der höchsten zugelassenen Schüttgütschicht ist.

Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahrensmerkmalen zur Erreichung des angestrebten Fließbettverhaltens unter der Verwendung von blendenartig gelochten Platten wurde gefunden, daß das Verhältnis von Iochungsfläche zur gesamter Plattenfläche nicht nur, wie bekannt, von ^ bis 1/5betragen darf, sondern daß die wesentlich" weiter gehende Beziehung zur spezifischen Flächenlast, wie sie durch die geforderte größte Schüttgut-Bchichthöhe festgelegt wird, erfüllt sein muß. Zur einheitengerechten Erfüllung dieser Forderung ist es bekannt, daß charakteristische Werte des Behandlurigsgases, dör Erdbeschleunigung und der Geschwindigkeitsvariationen des Behändlungsgases im zugelassenen Schichthöhenvariationsbereich als Proportionalitätsgröße in der festgelegten Beziehung Berücksichtigung finden, ·

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Pur den wirtschaftlichen Bereich zur Durchführung dieses Verfahrens werden ergänzend"einschränkende Forderungen gestellt, besonders bezüglich des Druckbereiches, innerhalb dessen die Behandlungen zu erfolgen haben.Diese Einschränkung .wirkt sich nämlich sehr stark auf den apparativen Aufwand, besondere hinsichtlich von Gebläse und Staubabscheide-Einrichtungen aus.

Die Erfindung betrifft weiter eine poröse, gasdurchlässige Gutauflage zur Durchführung des Verfahrens, deren kennzeichnen-

^v des Merkmal darin besteht, daß die von Behandlungsgas durchströmte Fläche der lochung in der gelochten Platte kleiner oder höchstens gleich dem zehnten Teil von der Gesamtfläche der Gutauflage ist.

Damit ist die Dimensionierung des wesentlichsten Elementes, nämlich der Gutauflage, zum Bau einer im übrigen Gesamtaufbau, wie Gehäuse, Tragelemente, luftzu- und -abführung, allJSLlige luftStromunterbrecher und Schwingungserzeuger, bekannten Vor- ^ richtung festgelegt, was zur Erreichung des oben angegebenen Ziels der scharfen Trennung in mindestens zwei Schüttgutfraktionen führt.

Ergänzend kann die Fläche der gasdurchlässigen Porosität _j der gitterartigen Matte mindestens doppelt so groß wie die Fläche der lochung sein. Dies garantiert einen weitgehend störungsfreien Gebrauch der Gutauflage, indem nicht bereits sehr

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feine Verunreinigungen das Zusetzen der Mattenporen verursachen, was in der Folge den Behandlungsstrom zusätzlich drosselt oder unterbricht und die Fluidisation hemmt oder verunmöglicht.

In der beigefügten Zeichnung stellen dar: '

die Figur 1 ein Hohr mit Einzelblende zur Erläuterung der grundsätzlichen Zusammenhänge von Gasstrom und Schüttgutschicht;

die Figur 2 einerseits den Verlauf des Druckgefälles durch eine Gutauflage und unterschiedliche Schüttgutschichten in Abhängigkeit vom Strömungsverhältnis und andererseits den Verlauf der Grenzhöhen von Schüttgutschichten Über den gleichen Strömungsverhältnissen bei unterschiedlichen Blendenwirkungen;

die Figur 3 die erforderlichen Flächenverhältnisse der als Blende dienenden Lochung über den größten Schichthöhen für verschiedene spezifische Schüttgewichte von Schüttgütern bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeitsverhältnissen;

die Figur 4 eine bevorzugte Ausführung einer Gutauflage zur Durchführung des Behandlungsverfahrens in Ansicht von unten und teilweisem horizontalem Schnitt;

die Figur 5 einen teilweisen Vertikal-Sehnitt durch die Gutauflage. ,

009841Λ1302 ⁸. "*

Zur Erläuterung der grundsätzlichen Zusammenhänge zwischen dem durch eine Blende in einem Rohr strömenden Behandlungsgas und der auf das Schüttgut oberhalb dieserBlende wirkenden Kräf- · te diene die Figur 1. Im Verlauf der Berechnungen anhand der Figur 1 und davon abgeleitet für die Gesamtfläche der Gutauf- · lage kommen folgende Bezeichnungen zur Anwendung:

F = Rohrfläche (in qm)

f = Blendenfläche (in qm)

^ 4 = m = Flächenverhältnis (wird angegeben in # = m.1OO)

a = Blendenformfaktor

hs κ Schichthöhe (in m)

dhs = Schichthöhenvariation (in m)

v¹ = Geschwindigkeit des Gases durch die Blende (in m/s)

ν β Geschwindigkeit des Gases durch das Rohr (in m/s)

vu = Untere Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit (in m/s)

vo = Obere Fluidlsabionsgrenzgeschwindigkeit (in m/s)

dpa = Druckgefälle über der Gutauflage (in kg/m² = mm WS)

k dps = Druckgefälle über der Schüttgutschicht

(in kg/m²= mm WS)

dp = Totales Druckgefälle (in kg/qm = mm WS)

Gl S= Spezifisches Luftgewicht (in kg/m')

Gs = Spezifisches Schüttgutgewicht (in kg/m')

g ~ Erdbeschleunigung (in m/s )

K s= Diffundierender Strömungskegel

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Bezüglich des spezifischen Schüttgutgewichtes Gs ist zu beachten, daß dieses vorzugsweise als spezifisches Raumschüttgewicht zur Anwendung kommt. Unter dieser Voraussetzung wird automatisch die normale. Packungsdichte des Schüttgutes berücksichtigt.

Die Strömungsvolumina durch die Blendenfläche f resp. die .Rohrfläche P sind:

V= V.P = v'.f - (1)

Saraus folgt:

Das gesamte Druckgefälle dp setzt sieh zusammen aus dem Druckgefälle Über der Gutauflage dpa plus dem Druckgefälle über der Schüttgutschicht dps, also \ ;-"·;".

dp = dpa + dps

- 2 ■

dpa = : (3) ν

a . m . 2g

dps β hs . Gs - ■ (4)

Aus der Beziehung dp = dpa ' + dps folgt unter Verwendung der Gleichungen 3 und 4 ganz allgemein

dp = + hs . Gs . (5>

bT . tot . 2g

009841/1302 ■■ . - 10 -

¹⁰ , 20Η809

Diese allgemeine Formel für das gesamte Druckgefälle über der Gutauflage und der Schüttgutschicht gilt nun auch für unterschiedliche Betriebszustände des Fließbettes. Als untere Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit vu wird der Pail bezeichnet, bei dein das Behandlungsgas den Strömungswiderstand durch die Gutauflage einerseits und denjenigen durch die Schüttgutschicht andererseits vollständig zu überwinden vermag derart, daß das Schüttgut in der gewünschten dichten gleichmäßigen Fließbettschicht bei der kleinstmöglichen Strömungsgeschwindigkeit des Behandlungsgases eine aufgelockerte Schüttung darstellt.

Als obere Pluidisationegrenzgeschwindigkeit vo wird diejenige Geschwindigkeit des Befaandlungsgases bezeichnet, bei der die Fließbettschicht gerade noch dicht gleichmäßig ist, d.h. es ist der Arbeitspunkt, bei dem die Pließbettschicht in die unstabil pulsierende, stoßende Wirbelschicht übergeht.

Unter diesen Voraussetzungen gilt:

a .m .2g a .m

In diesen beiden Gleichungen bezeichnen hs₁ und he« die kleinstzugelassene und die größzugelassene Schüttgutsohicht auf der Gutauflage bei den betreffenden unteren reap, oberen Tluidisationsgrenzgeschwindigkeiten vu resp. vo.

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Suren geeignete Substitutionen kann man nun aus den Gleichungen (3) bis (6) mit Abhängigkeit von Schüttgutgewicht j Schichthöhenvariation, Verhältnis von oberer zu unterer Pluidi ßation8grenzge8chwindigkeit und kleinetmöglicher Schichthöhe BUr|folgenden allgemeinen Druckgefälle-Gleichung kommen:

dna

dp « Ge j /^2 Y + hs 1 (7)

Weiter kann als charakteristischer Wert für die Blendenwirkung abgeleitet werden: ■■'-...-

Gb* dhe 2g

Diese Beziehung setzt eich zusammen aus definierten Grossen , Wahlgrößen und solchen, die aus Versuchen als Erfahrungswerte bekannt sind. Dabei ist vor allem zu beachten, daß dieUnteren und oberen Pluidisationsgrenzgeschwindigkeiten vu und vo im wesentlichen bereits bekannt sind» Damit wird der zweite Multiplikant unter der Wurzel, enthaltend die Größen vo, vu, Gl und die doppelte Erdbeschleunigung 2 g,zu einer Konstanten

- vu²) .Gl 2g

unter Verwendung dieser Eonstanten und durch eine kleine Umformung erhält man schlußendlich für die Blendenwirkung die nachstehende Berechnungsformeli

■ '" ; . . ■;.'.■■■....■-." "■■"■"■ .■■■■"■'■ - 12 -

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- 12 - 20U809

C

a.m

= -U Gs . dhs (10)

Aus dieser Gleichung geht hervor, daß die Blendenwirkung umgekehrt proportional zum Quadratwurzelwert der auf die Gutauflage .wirkenden spezifischen Flächenlast der höchsten züge- · lassenen Schüttgutschicht ist, da das Produkt Gs . dhs gleich dieser spezifischen Flächenlast ist. Als Proportionalitätsfaktor erscheint die Konstante c, die innerhalb festgelegter Grenzen zumindest eine Wahlgröße vo aufweist.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß diese Ableitungen unter der Voraussetzung laminarer Strömung des Behandlungsgases und unter Vernachlässigung von Strömungswiderständen an der Rohrwand erfolgen, deren Berechtigung leicht nachzuweisen ist.

Von grundsätzlicher Bedeutung sind die Beziehungen (7) und (10), da damit das Betriebsverhaltendes Fließbettes unter Verwendung einer Gutauflage, die den an diese gesetzten Forde- ^ rungen entspricht, und bei dem der sehr enge Bereich stabilen Verhaltens bezüglich der Luftgeschwindigkeit durch das Fließbett nicht überschritten wird, deutlich zum Ausdruck kommt. Weiter stellt die Gleichung (5) eine grundsätzliche Beziehung dar, wo die beiden Teildruckgefälle, über der Gutauflage einerseits und in der Gutschicht andererseits, schön herausgearbeitet sind.

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Eine entsprechende graphische Darstellung geht für verschiedene Blendenwirkungen durch unterschiedliche Lochung in der Platte unter der porösen Matte aus der Figur 2 hervor. Das Druckgefälle in Punktion der Behaidlungsgeschwindigkeit mit der Blendenwirkung einerseits und der Schichthöhe andererseits als Parameter zeigt verschiedene charakteristische Arbeitsbereiche und die ihnen zugehörigen Schichthöhenvaiiationen zwischen der unteren und der oberen Fluidisatiönsgrenzgeschwindigkeit. So ist durch eine Doppelpunkt-Strichlinie ein Verfahrenszustand herausgegriffen. Das Verhältnis von oberer zu unterer Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit beträgt ~" =1,2. Die der Gutauflage vorgeschaltete Blendenwirkung durch die gelochte Platte erfolgt bei einem Flächenverhältnis m =4 #. Das Schuttgewicht des Schüttgutes beträgt 80Ö kg/nr. Unter diesen Voraussetzungen resultiert eine zulässige Schichthöhenvariation von etwas mehr wie 3 cm und ein gesamtes Druckgefälle über der Kombination von Gutauflage und Schutt gut schicht von rund 87 mm.. Wassersäule. Die entsprechende Schichthöhenvariation dhs geht aus dieser Figur 2 ebenfalls als Funktion der Fluidisationsgrenzgeschwindigkeitsverhältnisse hervor, wobei wiederum das Flächenverhältnis m als Parameter erscheint. Dabei ist das Flächenverhältnis unter zusätzlicher Berücksichtigung des Blendenformfaktors a der Blendenwirkung>gleichzusetzen₀

Das Verhältnis von Blendenwirkung a.m zu Schichthöhenvariation dhs stellt ebenfalls ein wesentliches Kriterium für

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die Auslegung der Gutauflage zur Durchführung des Verfahrene dar. Die entsprechende Entwicklung wurde bis zur Beziehung (10) "bereits durchgeführt. Aue der Figur 3 geht die graphische Darstellung dieser Zusammenhänge hervor, -indem mit den Parametern Fluidisationsgrenzgeschwindigkeitsverhältnis ~ einerseits und spezifisches Schüttgewicht des Schüttgutes Gs andererseits der charakteristische hyperbolische Verlauf nachgewiesen werden kann. Dabei wurden einerseits das sichere und andererseits das erfahrungsgemäß bereits ausgesprochen an der obersten Grenze liegende Geschwindigkeitsverhältnis ~ * 1,2 und ^s 1,5 angenommen. Bei ~j = 1,2 zeigt sich recht deutlich, daß ein Flächenverhältnis von 10 # zu äußerst uninteressanten zulässigen Schichthöhenvariationen dhs führt, indem diese Variation bei einem kleinsten Schüttgewicht des Schüttgutes von 600 kg/m⁵ bereits wesentlich weniger als 1 cm beträgt. Dieser Wert fällt für Getreide mit einem Schüttgewicht von rund 800 kg/m noch tiefer. Zwar sehen die Verhältnisse für ein Geschwindigkeitsverhältnis von 1,5 auf den ersten Blick günstiger aus, doch ist dabei zu beachten, daß infolge der an der oberen Grenze liegenden Behandlungsgasgeschwindigkeit die sehr geringe Schichtdickenvariation dhs sehr leicht zum instabilen Verhalten der heterogenen Wirbelschicht führt. Geringfügige Änderungen der Schichtdicke bringen den Betrieb des Fließbettes außerhalb der stabilen Grenze.

Im Zusammenhang mit den Begriffen "Blendenwirkung" und "Verhältnis von Blendenfläche zu Gesamtfläche der Gutauflage"

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ist zu bemerken, daß erst der Blendenformfaktor zusammen mit dem Flächenverhältnis die Blendenwirkung ausmacht» Je nach der Art, wie die Iiöeher in der gelochten Platte in Strömungsrichtung ausgebildet sind/ändert sich der Wert dieses Formfaktors. Er liegt zwischen den Grenzwerten 0,6 und 1,0. Der für die Strömung effektive Querschnitt einer Blende ist daher ohne besondere Herstellungsmaßnahmen sicher kleiner als der fabrikatorisch meßbare. Bei gestanzten löchern findet man einen Blendenformfaktor im Bereich von 0,76» Dieser Wert kann aber noch stark variieren. . ,

Wie erwähnt, sind Einschränkungen für den Bereich zwischen der oberen und unteren Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit zu machen. Die untere Pluidisationsgrenzgeschwindigkeit liegt durch die Forderung fest, daß bei dieser Geschwindigkeit sämtliche Teilchen der Schüttgutschicht vom Behandlungsgasstrom getragen werden. Die Verhältnisse für den·oberen Wert sind schwieriger zu erkennen und vor allem festzulegen. Erfahrungsgemäß liegt die obere Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit zwischen der 1,2- bis 1,5-fachen unteren Fluidisationsgrenzgeschwindigkeit und liegt absolut im Bereich von 1,1 bis 1,5 m/s, welche für die Aufzeichnung der Kurven in den Figuren 2 und 3 Anwendung finden.

Für die konstruktiv-fabrikatorische Festlegung der porösen gasdurchlässigen Gutauflage aufgrund der entwickelten Beziehungen sind noch praktische, wirtschaftliche Überlegungen zu berück-

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sichtigen. An sich stellt man aus den graphischen Darstellungen heraus fest, daß man mit sehr geringen Unterschieden der Grenzgeschwindigkeit und sehr starken Blendenwirkungen a.m, was mit sehr kleinen Flächenverhältnissen m erreichbar ist, sehr große Schichthöhenvariationen dhs zulassen kann. Dabei steigt aber das vom Behandlungsgas zu überwindende Druckgefälle dp über der Gutauflage und der Schüttgutschicht überaus stark an. Derart übermäßige Druckgefälle führen in sehr vielen Fällen zu einem unwirtschaftlichen Betrieb, indem aufwendige Strömungserzeuger anzuwenden sind, die bei der Überwindung sehr großer Druckunterschiede bei gleichzeitig großen Behandlungsgas-Durchsatzmengen noch sehr gleichmäßig und linear arbeiten müssen. Daher wird im allgemeinen ein Kompromiß zu schließen sein, derart, daß von der fabrikatorischen Seite her die Lochung der gelochten Platte nicht allzuklein gewählt werden kann. Die Erfahrung lehrt, daß die Grenze bei etwa 2 j> für den Wert m liegen dürfte.

ψ Diese untere Grenze ist aber nicht nur fabrikatorisch festgelegt, sondern bildet im Hinblick auf den störungsfreien Betrieb der Behandlungsvorrichtung eine weitere einschränkende Bedingung. Im allgemeinen wird man sehr daran interessiert sein, den Behandlungsgasstrom nicht bereits eintrittsseitig reinigen zu müssen. Er sollte in der natürlich vorliegenden Form ohne Vorbehandlung Anwendung finden können. Aus diesen Gründen dürfen die Lochungen in der gelochten Platte einerseits zur Er-

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zeugung der Blendenwirkung und die gasdurchlässige Porosität .der Matte andererseits als !Pragfläche für die Schüttgutschicht "auf keinen Fall sehr klein gewählt werden, da dies schon innert , ©ehr kurzer Zeit zu deren Verunreinigung und vor allem Verstopfung und damit Beeinträchtigung der Fließbett-Behandlung führt. Daher werden im allgemeinen die 2 # Flächenverhältnis auch von diesem Gesichtspunkte her ein kaum zu unterschreitender Grenzwert sein. .

Auch inbezug auf das Druckgefälle sind wirtschaftliche Überlegungen anzustellen« Einerseits können Forderungen nach sehr großer Schichthöhenvariation vorliegen, so daß mit sehr hohen Druckunterschieden zu arbeiten wäre. Nun kann man aber diese Schichthöhenvariationen "in· sehr vielen Fällen auf bedeutend kleinere Werte reduzieren, wenn man die Gesamtfläche, über der das zu behandelnde Schüttgut verteilt wird und über die dieses Schüttgut fließt, aufteilt in eine mehr oder weniger große Anzahl von Teilflachen» Damit erreicht, man über den einzelnen Teilflachen bedeutend kleinere Schichthöhenveränderungen, über die; Gesamtfläche eine bessere luftverteilung und vemünftige Beschränkungen von Schichthöhenvariationen, so daß das Behandlungsverfahren wesentlich einfacher durchführbar ist« Aus diesen Gründen erwies sich ein Druckgefälle von 150 mm Wassersäule als oberer Grenzwert» Die Erfahrung zeigt aber darüber hinaus, daß man im allgemeinen mit Druckgefällen zwischen 20 und 100 mm Wassersäule, auch wirtschaftlich beurteilt, sehr vorteilhafte Betriebsbedingungen besitzt.

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Als' Beispiel sei erwähnt, daß für die Behandlung von Getreide, besonders Weizen, in einer größeren Vereuchseerie festgestellt wurde, daß in Vorrichtungen mit Gutauflagen, die Flächenverhältnisse zwischen 4 ^ und 6 Jf in der Lochplatte aufweisen und als gasdurchlässige poröse Matte ein Maschengitter mit einer Maschenweite von rund 1 mm besitzen, sehr gute Betriebsergebnisse im Druckbereich unterhalb von 100 mm Wassersäule erzielt wurden bei zulässigen Schichthöhenvariationen bis zu 6 cm. Große Schichthöhen sind aber gleichbedeutend mit großer Durch- W satzleistung.

Wie bereits erwähnt wurde, haben die Größe der lochungen der gelochten Platte und, teilweise damit zusammenhängend, das yiächenverhältnis einen großen Einfluß auf die Betriebssicherheit dieses Behandlungsverfahrens, indem damit die Verstaubungs- und Verstopfungsgefahr wesentlich herabgesetzt werden kann. An sich könnte man die erforderliche Blendenwirkung und damit das erhöhte Druckgefälle über der Gutauflage auch erb reichen, wenn man anstelle der Kombination von Maschengittern mit lochplatte ein sehr feinporöses Material verwenden würde wie Sintermetall-Platten. Diese Sintermetallplatten weisen aber den ganz beachtlichen Nachteil auf, daß einerseits für das Anströmen ein äußerst sauberes Behandlungsgas zur Verfügung / , stehen muß und daß andererseits keine Schüttgüter, die staubbeladen sind, darüberströmend behandelt werden können. Bei Nichterfüllung einer oder beider Forderungen erfolgt ein Zu-

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setzen der gasdurchlässigen feinen Poren des Sintermetalls und , damit innert kürzester Zeit ein Aussetzen der geforderten Arbeit.

Zur Durchführung des Verfahrens sind verschiedene Vorrichtungen konetruierbar. Für alle ist es aber charakteristisch, daß die Gutauflage die festgestellten Forderungen erfüllt und in geeigneter Weise hergestellt wird. Zur Erfüllung dieser Forderungen kann als eine vorteilhafte Ausbildung die Gutaufläge nach den Fig. 4 und 5 hergestellt werden, über einen Rahmen wird die poröse, gasdurchlässige-Matte, besonders in der Form eines Maschengitters 102, gespannt. Unter dem Rahmen "100 und gleichzeitig distanziert von der porösen, gasdurchlässigen Matte 102 wird eine Lochplatte 105 befestigt. Diese Lochplatte 105 weist Blendenöffnungen 106 auf. Die Gesamtheit dieser Blendenöffnungen 106 stellt die Lochung dar. Die Verteilung der Blendenöffnungen 106 Über die Gesamtfläche der gelochten Platte 1st derart gewählt, daß der im Zwischenraum zwischen der gelochten Platte 105 und der porösen Matte 102 sich diffundierend ausbreitende Strömungskegel E auf der porösen Matte 102 eine

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gleichmäßige Beaufschlagung durch das strömende Behandlungsgas gewährleistet.

In gewissen Fällen erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Gesamtfläche der porösen,, gasdurchlässigen Gutauflage in Teilfelder aufgeteilt wird. Dafür können in den Zwischenraum

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zwischen der Matte 102 und der gelochten Platte 105 Trennwände 108 resp. 109, die beispielsweise parallel zu den Seitenwänden der Gutauflage eingelegt sind und genau die Höhe des Zwischenraumes aufweisen, eingebaut werden. Es erwies sich als vorteilhaft, die gesamte Konstruktion durch Kleben zu verbinden, da damit die Verwendung sehr dünner Zwischenwände möglich wurde, was wiederum für eine sehr gleichmäßige Behandlungsgasverteilung im darüber fließenden Schüttgut erforderlich ist. Somit fc wurden keine zusätzlichen besonderen Haßnahmen nötig, um diese Verteilung auch oberhalb der Matte zu gewährleisten.

Der Einbau solcher Gutauflagen in Gutbehandlungsvorrichtungen erfolgt in bekannter Weise.

Durch die Anwendung der angegebenen Verfahrensschritte sowie deren Durchführung in der angegebenen Vorrichtung erreicht man in überraschend einfacher Weise eine sichere Beherrschung der Bildung eines dichten, gleichmäßigen, stabilen Fließbettes. ^ zur Behandlung von Schüttgütern in dem nachweisbar sehr engen zulässigen Bereich von Pluidisationsluftgeschwindigkeit. Auch erlauben erst die angegebenen Maßnahmen die Schaffung einer Gutauflage, die unempfindlich ist gegenüber Verstopfungen praktisch jeglicher Art, womit einerseits an die Qualität des Behandlungsgases bezüglich Reinheit keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen und andererseits die Beschaffenheit des zu behandelnden Schüttgutes nicht besondere Qualitätsmerk-

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aale aufzuweisen hat· Daher 1st eine solche Gutauflage zur Behandlung schwieriger Schüttgüter, besonders auch solcher, die staubbeladen sind und damit sehr leicht zu Verstopfungen feinmaschiger und feinporöser Gutauflagen führen, anwendbar,

Da im übrigen allein schon durch die gleichmäßige Verteilung der relativ kleinen löcher in der Platte zur Bildung der Lochung eine günstige Luftverteilung über die gesamte, poröse Matte erreicht wird, läßt sich durch den sehr einfachen Einbau von Zwischenwänden bei allfällig größeren Unterschieden von Schichthöhen über die Gesamtfläche der Gutauflage eine zonenweise resp. flächenweise Vergleichmäßigung der Strömung von Behandlungsmedium durch die unterschiedlichen Schichten erreichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewährleistung einer ruhigen Strömung von Behandlungsgas durch ein Schüttgutgemisch, das in dichter, gleichmäßiger Fließbettschicht ändernder Schichthöhe über eine poröse gasdurchlässige Gutauflage fließt, welche aus einer gitterartigen, porösen gasdurchlässigen Matte sum Tragen des Schüttgutes und einer mit Abstand darunter angeordneten, von Behand-

Ψ lungsgas angeströmten, gelochten Platte besteht, dadurch gekennzeichnet , daß das Behandlungsgas zusätzlich zu dem von der durchströmten Matte und der Fließbett- -schicht ausgeübten Einfluß einer durch die Blendenwirkung (a.m) der Lochung der Platte verursachte Geschwindigkeitsveränderung

unterworfen und dabei der Wert der Blendenwirkung (a.m) innerhalb eines zur Gewährleistung der dichten, gleichmäßigen Fließbettschicht festgelegten Geschwindigkeitsbereiches (vu, vo) so festgelegt wird, daß er umgekehrt proportional zum Quadratwurfc seiwert der auf die Gutauflage wirkenden spezifischen Flächenlast (hs.Gs) der höchsten zugelassenen Schüttgutschicht (hs) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - , ; seichnet , daß durch die Veränderung der Geschwindigkeit des Behandlungsgases durch die Lochung der Platte und die

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gitterartige Matte und die dichte, gleichmäßige Fließbett- , schicht ein Druckgefälle (dp) auf das strömende Behandlungsgas von nicht sehr als 150 mm Wassersäule erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

κ eich net, daß das erzeugte Druckgefälle (dp) nicht veniger als 20 mm Wassersäule beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch g e k'e η η -8 ei eh η et, daß das erzeugte Druckgefälle (dp) nicht mehr als 100 um Wassersäule beträgt. .

5· Poröse, gasdurchlässige Gutauflage zur Durchführung des Verfahrene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e -kenn ζ e 1 c h η et, daß die von Behandlungsgas durchströmte fläche der Lochung (106) in der gelochten Platte (105) kleiner oder höchstens gleich dem zehnten teil der Gesamtfläche der Gutauflage (99) ist.

6. Gutauflage nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η et , daß die Fläche der gasdurchlässigen Porosität der gitterartigen Matte (102) mindestens doppelt so groß wie die Fläche der Lochung (106) ist.

7. Gutauflage nach Anspruch 4 oder 5» dadurch g e k e η η, -ζ eic h η e t , daß die Lochung (106) in der gelochten Plat-

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te (105) durch runde löcher (106) gebildet ist, wobei diese Löcher (106) gleichmäßig über die Fläche der Gutauflage (99) ▼erteilt sind.

8. Gutauflage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Verteilung der löcher (106) in der gelochten Platte (105) und die Distant zwischen dieser und der Matte (102) in einem solchen Verhältnis zueinander festgelegt sind, daß das durch die löcher (106) und daran anschließend als diffundierender Strömungskegel (K) von den löchern (106) κατ Matte (102) strömende Behandlungsgas diese Matte (102) gleichmäßig gesamthaft beaufschlagt.

9. Gutauflage nach einem der A_nsprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Lochung (106) in der Platte (105) zwischen 3 und 8 i» von der Gesamtfläche der Gutauflage (99) beträgt.

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