DE2037973B2 - Autoklavenanlage für stückiges Aufgabegut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Autoklavenanlage für stückiges Aufgabegut, insbesondere für aus Mineralteilchen agglomerierte Körper in Form von Kugeln, Granulaten, Pellets oder Briketts, mit wenig-Itens zwei verschließbaren, in Reihe geschalteten Druckkammern zur Behandlung des Aufgabeguts, die durch Druckgasleitungen und absperrbare Rohrkanäle miteinander verbunden sind.

Bei einer gattungsgleichen Anlage (vgl. GB-PS 60 943) sind in Reihe geschaltete, senkrecht übereinander angeordnete Druckbehälter durch verschließbare Rohrkanäle für das Aufgabegut und durch absperrbare Druckgasleitungen miteinander verbunden.

Bei der Behandlung von aus agglomerierten Mineral- ⁶S teilchen bestehendem Aufgabegut, insbesondere von Pellets oder Briketts, haben neben den thermischen und chemischen Kriterien die mechanische Festigkeit und der Abrieb der Aufgabegranulate auf die Qualität des erzielten Endproduktes besonderen Einfluß. Wenn man davon ausgeht, daß z. B. sogenannte grüne Pellets nach dem Verlassen des Tellers oder der Drehtrommel zwischen zwei Fingern ohne Anstrengung zerdrückt werden können, wird deutlich, daß sie bis zu einer gewissen Vorhärtung schonend behandelt werden müssen. Da bei dieser bekannten Anlage die Schichthöhe zu groß ausfällt, werden die Pellets insbesondere in den oberen Kammern zerdrückt

Eine ähnliche zerstörende Wirkung wie durch eine übergroße Schichthöhe wird durch ein freies Stürzen der Rohpellets z. B. von einer oberen in eine vertikal darunterstehende Kammer verursacht, weil die einzelnen Pellets beim Auftreffen auf die Wände der unteren Kammer bzw. auf eine untere Pelletsschicht zerplatzen.

In der Baustoffindustrie werde:« gewöhnlich waagerecht Siegende zylindrische Autoklaven verwendet, in denen das für die hydrothermische Behandlung bestimmte Gut auf niedrigen Schienenwagen gestapelt transportiert wird.

Bei len bekannten Autoklaven erfolgt die Behandlung weitgehend satzweise, wobei ein vollständiger Druckausgleich mit dem Atmosphärendruck durchzuführen ist, bevor das gehärtete Erzeugnis für die fortgesetzte Behandlung in eine andere Druckkammer und in gegebenenfalls wechselnde Behandlungsumgebung weiter transportiert werden kann. Eine kontinuierliche Behandlung ist zwar auch bekannt (vgl. BE-PS 5 20 418), wobei das Gut in mehreren, waagerecht angeordneten Behältern durch Rührwerke in Bewegung gehalten wird. Für die Behandlung mechanisch wenig widerstandsfähiger Agglomerate ist diese Anlage jedoch nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Autoklavenanlage der eingangs bezeichneten Gattu.g zu schaffen, in der bei großer Durchsatzleistung und weitgehendster Ausnutzung der Energie des gasförmigen oder flüssigen Reaktionsmediums das stückige Aufgabegut äußerst schonend behandelt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die achsensyminetrisch ausgebildeten Druckkammern mit ihren Achsen im Winkel zueinander und zur Horizontalebene angeordnet und derart zu einer Einheit zusammengebaut sind, daß das Aufgabegut nach der Behandlung in ler oberen Kammer infolge seines Gewichtes in die untere Kammer für die weitere Behandlung in der gleichen Einheit herabrutschen kann.

Bevorzugte weitere Ausbildungen sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Durch die schräge Anordnung der Druckkammern eines Druckkammerpaares wird ein freies Stürzen der Pellets sicher vermieden. Die rutschenförmigen Einbauten in den jeweils oberen Druckkammern dienen einmal zum Herabsetzen der Schichthöhe und zum anderen einer langsamen, rollenden Bewegung der in diesem Zustand noch äußerst anfälligen Granulate. Die schonende Bewegung setzt sich in den Rohrkanälen fort, wobei nunmehr die Förder- bzw. Rollgeschindigkeit erhöht werden kann, da die jeweiligen Körper des Aufgabegutes am Ende der ersten Druckkammer bereits vorgehärtet sind. Durch die Zusammenfassung der Druckkammern zu Druckkaminerpaaren wird ein annähernd kontinuierlicher Betrieb erreicht und werden damit die Durchsatzleistung und die Nutzung des Reaktionsmediums erheblich gesteigert.

Ausführungsbeispiele der Autoklavenanlage gemäß

der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert Es zeigt

pig. 1 eine Seitenansicht einer einfachen Ausfüh-Oingsform mit zwei Druckkammern, wobei die Längsachse der einen Kammer in der Zeichenebene liegt,

Fig·2 eine Ansicht der Autoklavenaniage nach F i g. 1 von links gesehen,

Fig.3 eine Autoklavenanlage i.iit vier Druckkammern,

ρ i g. 4 die Anlage nach F i g. 3 in anderer Sicht, _w

pig.5 eine Autoklavenanlage entsprechend Fig.3 mit vier Druckkammern, zur Veranschaulichung des inneren Aixfbaues teilweise geschnitten, und

Fig.6 ein Schaltbild der Leitungsführung für das Reaktionsmedium. ,₅

Bei der Ausfünrungsform nach F i g. 1 und 2 ist ein Druckbehälter mit zwei hauptsächlich stumpfkegelförjnigen Druckkammern a und b ausgebildet, die an ihren einander zugewandten Basen durch einen Verbindungsteil e ineinander übergehen, so oaß der Mantel der Vorrichtung eine Einheit bildet. Die Längsachsen Her Kammern bilden gleiche Winkel von ungefähr 30° mit der Horizontalebene, was dadurch ermöglicht wird, daß die Längsachse der einen Kammer einen Winkel mit der Vertikalebene bildet, die die Längsachse der anderen Kammer enthält. Die Neigungswinkel und die Kegelform Jer Kammern erzeugen geeignete Rutschwinkel für die in den Kammern behandelten Körper.

Die in der Vorrichtung zu behandelnden Körper aus agglomeriertem Material werden in das obere Ende der otv-en Kammer a eingeführt, deren Ende mit einem Deckel / versehen ist, der mittels eines Druckflüssigkeitszylinders g geöffnet und geschlossen werden kann.

Das untere schmale Ende der unteren Kammer b ist ebenfalls mit einem Deckel h versehen, der in ähnlicher Weise betätigt werden kann. Der Druckbehälter wird von einem Gesiell k getragen.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Autoklavenvorrichtung ist unsymmetrisch aufgebaut. Eine symmetrische Vorrichtung mit größerer Kapazität kann durch den Zusammenbau von zwei solchen Vorrichtungen zu einer Vorrichtung, z. B. der in F i g. 3 bis 5 gezeigten Bauart, -halten werden, wo auch die Vorrichtungen für die uampfzufuhr und ausfuhr und den K ndensatablaß eingezeichnet sind.

Die in Fig. > bis 5 gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus vier monolithisch zusammengebauten, zylindrischen oder kegeligen Druckbehältern A. B, C und D, die mit ihren Achsen derart dreidimensional angeordnet sind, daß die Längsachsen der zwei oberen Behälter A und Γ um etwa 30° zur Honzontalebene geneigt sind und zwischen sich einen Winkel von 120° bilden, und daß die Längsachsen der beiden tiefer liegendenDruckbehälter B und D um etwa 30° zur Horizontalebene geneigt sind und deren gegenseitiger Komplementwinkel dadurch etwa 120° beträgt. Ferner sind die Druckkammern derart orientiert, daß die Längsachsen der oberen Kammern A und C in einer gedachten, gemeinsamen Vertikalebene liegen und daß die Längsachsen der unteren Kammern B und D in einer anderen gemeinsamen Vertikalebene liegen, doch derart, daß diese gedachten Vertikalebenen zwischen sich Winkel von 90" bilden. Abweichungen davon zwischen 80 und 100" können zugelassen werden. SamtIi- ^h5 ehe Längsachsen der Kammern können außerdem einen gemeinsamen Schnittpunkt haben, aber das ist keine unerläßliche Bedingung für die Verwendbarkeil der Vorrichtung.

Durch die Kegetform der Seitenwände der Druckkammern werden günstige Rutschwinkel, ein großes Inhaltsvolumen, eine gute Gewichtsverteilung gegenüber dem Gestell, lange Fugnähte und dadurch geringe Zugspannungen im Behälter erhalten.

Die vier äußerlich untereinander gleichen Druckkammern A, B, C. D sind somit an ihren weiteren Enden dadurch zu einer Einheit zusammengebaut, daß deren Seitenwände teilweise bis zu gemeinsamen Schnittlinien verlängert sind.

Die Endwände der Kammern bestehen innerhalb des durch den Zusammenbau erhaltenen Raumes aus Kugelsegmenten, die einander in einigen Punkten berühren können. Jede dieser Endwände ist mit mindestens drei öffnungen 1, 2, 3 versehen zwecks Überführung des zu behandelnden Gutes und in gewissem Maße auch des Druckmittels oder des Dampfes von den höher liegenden Kammern A und C zu den entsprechenden unteren Kammern B und D. Der Raum hinter und zwischen diesen End wänden wird für Ventile oder Schieber, deren hydraulische oder pneumatische Betätigungsorgane und für kurze Rohrkanäle Γ. 2' und 3' verwendet, die vorzugsweise zwischen den Überführungsöffnungen in den entsprechenden Endwänden angeordnet sind. Diese Vorrichtungen sind von außen durch Mannlöcher 4 (F i g. 3) zugänglich, die an den Schnittstellen zwischen zwei oder drei Kammeraußenwänden vorgesehen sind. Die beiden oberen Druckkammern A und C enthalten vorteilhaft U-förmige bzw. bogenförmige Einbauten oder Zwischenwände 20, 21, die an den Endwänden und den Kammerseilenwänden derart befestigt sind, daß die Neigung der Regale in der Längsrichtung im wesentlichen niii Jet jenigen der Längsachse der betreffenden Druckkammer übereinstimmt, so daß aeren niedrigster Punkt, bezogen auf die Horizontalebene, die Unterkante der jeweiligen öffnung 2 bzw. 3 tangiert. Die Lage der Einbauten oder Zwischenwände ist aus F i g. 5 ersichtlich.

Die Einfuhr von Frischdampf kann durch eine Stammleitung 18 erfolgen, die sich zuerst in zwei Hautpleitungen 19,22 verzweigt, die sich ihrerseits vorzugsweise in der Nähe des oberen Dreiwandschnittpunktes der Außenwand verzweigt, so daß der eine Endzweig 23 über ein Ventil 6 (F i g. 3 und b) in die obere Kammer A und der andere Endzweig 24 über das Ventil 7 in die untere Kammer B ausmündet. Auf der diagonal entgegengesetzten Seite sind die Endver-/weigungen 25, 26 der Dampfleitung an die Kammern Cund Düber Ventile 27 bzw. 28 angeschlossen. Durch Zuschließen eines Ventils 8 in der Frischdampfleitung 22 kann der letzte Teil des Leitungszweiges mit den Ventilen 6 und 7 bzw. 27 und 28 in der Offeniagc für den Druckausgleich und für die Überführung von im Kammersystem bereits vorhandenem Dampf dienen, also zwischen den Kammern A- B bzw. C-D. Eine andere kurze flberführungsleitung, vorzugsweise auf der entgegengesetzten Seite des oberen Dreiwandschnittpunktes, die durch Ventile 9 und 10 reguliert werden kann, ist vorgesehen, um den Druckausgleich im System zwischen den Kammern Bund Cbzw. Dund A zu besorgen und um durch ein Auslaßrohr 29 mit einem Ventil II bei Bedarf die im System nicht mehr anwendbaren Dampfreste hinauszublasen.

Getrennte Ausgleichventile 12 und 13 ermöglichen die Entleerung von Dampfresten aus den oberen Kammern A und C voneinander unabhängig und gleichzeitig mit dem Ausblasen aus einer weiter unten liegenden

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Kammer, ohne daß bei verschiedenen Ausblasdrücken zuerst ein Druckausgleich zwischen diesen Kammern vorgenommen zu werden braucht. Dies gestattet eine größere Anpaßbarkeit an verschiedene Gebrauchssysteme. Während der ersten Periode der Dampfhärtung, d. h. während der Erhitzung des Gutes und der Erhöhung des Dampfdruckes, kondensiert Dampf. Das Kondensat wird aus der Vorrichtung fortlaufend durch selbsttätig arbeitende Kondenswasserabscheiderventiie 14,15 bekannter Bauart abgeleitet, die mit Dampffallen versehen sind und an den unteren Dreiwandschneidestellen angeordnet sowie nur an die höher liegenden Druckkammern A bzw. C angeschlossen sind. Da nur unbedeutende Mengen Kondensat in den unteren Kammern gebildet werden, sind die da vorhandenen Kondensatabscheider 16 kleiner und vorzugsweise an den untersten Teilen der Kammern B und D vorgesehen, z. B. am Unterrand des Deckelringes.

Der erfindungsgemäß aufgebaute, monolithische Dampfhärtungsautoklav wird wie folgt verwendet.

Der Deckel zur Kammer A wird mittels einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung geöffnet, und ungehärtete, rohe Kugeln, Brikette oder Körner werden von einem Bandförderer direkt in den Autoklaven beschickt und rollen infolge der Neigung der Kammersei- *5 tenwände und der Regale nach unten. Durch Einsetzen halbkreisförmiger Schirme in der Autoklavenmündung Uann man praktisch genommen die ganze Kammer mit zu härtenden Körpern füllen. Die Einbauten oder Zwischenwände entlasten zum Teil die zuunterst liegenden, ungehärteten Körper und vermeiden dadurch die Zerquetschungsgefahr in Kammern mit großem Durchmesser. Der Deckel wird geschlossen. Die Überführungsventile werden geöffnet, während das Ventil 11 geschlossen ist, so daß zu Beginn Restdampf aus der Kammer D in die Kammer A überführt wird. Danach wird Frischdampf durch die Ventile 8 und 6 eingeleitet, während das Ventil 7 geschlossen ist. Wenn der Druck in der Kammer A die gleiche Höhe erreicht hat wie der und die nicht vollständig fertiggehärteten Körper rollen in die tieferliegendc Kammer B in verschiedenen Richtungen gekrümmten Flächen entlang herunter, so daß nur ein rollender Rutsch vorkommt und ein freier Fall vermieden wird. Die Absicht ist, die in diesem Stadium nicht ganz durchgehärteten Kugeln oder Brikette in einem geschlossenen System von der einen Kammer in die andere weiterzufördern, ohne d»ß eine Zerquetschungsgefahr vorliegt. Gleichzeitig mit dem Strom fester Stoffe in einer Richtung entsteht im geschlossenen System ein ausgleichender Gassirom in der entgegengesetzten Richtung. Dieser Ausgleichdruck wird durch die oberen und unleren Kammern sowohl durch offene Überführungsleitungen als auch durch das poröse Erzeugnis und die jeweiligen öffnungen geleitet.

Nachdem die Fortbewegung der zu härtenden Körper zwischen den unterst liegenden Kammerabteilen durchgeführt, worden ist, wird die öffnung 2 geöffnet, und die Kugeln oder Brikette, die zwischen den Einbauten in der Kammer A liegen, werden durch Rutschbewegung über die früher eingeführten Körper in die Kammer B überführt. Um diese Bewegung einzuleiten oder deren Fortlauf zu erleichtern, können kurze Dampfdruckstöße in die obere Kammer bei den Seiten der Einbauten eingeführt werden. Dies wird dadurch erleichtert, daß die Einbauten die Dampfrohrmündungen überschneiden. Durch diese Anschlußart wird eine Verteilung eines etwa eingeführten Dampfstrahles sowohl auf der Oberseite wie auf der Unterseite der Einbauten erhalten, was zur Folge hat, daß die Einbauten infolge verschiedener Turbulenzbedingungen auf beiden Seiten selbst in Schwingung versetzt werden, was seinerseits die notwendigen Bedingungen für das Herabrutschen des Gutes schafft.

Die begrenzten Höhenunterschiede zwischen den Mittelteilen der Druckkammern A und B sowie die Eigenschaften des Rutschwinkels des 711 härtenden Gutes hat zur Folge, daß ein vollständiges Füllen der unteren Kammer B erst im Zusammenhang mit der Über-

beim Einlaß des Überführungsdampfes aus der Kam- 40 führung des Härtgutes durch die öffnung 3 aus dem

mer D, wird das Überführungsventil geschlossen und das Ventil 1! an seiner Stelle geöffnet, so daß das Ausblasen des Restdampfes aus der Kammer D erfolgen kann.

Die Druckerhöhung in der Kammer A wird mit Frischdampf fortgesetzt, bis die volle erwünschte Druckhöhe erreicht worden ist. Danach wird ein neuer Satz ungehärteter Körper in die zweite obere Kammer C beschickt und diese zugeschlossen. Diese Kammer höchstliegenden Abteil der Kammer A stattfinden kann. Diese Überführung erfolgt zuletzt in gleicher Weise wie die vorhergehende Überführung zwischen den verschiedenen Abteilen der Kammern. Schließlich werden alle drei öffnungen zwischen den Kammern Λ und ß geschlossen. Der Druck in der mit unvollständig gehärteten Körpern gefüllten Kammer B wird wieder langsam auf den erwünschten Volldruck erhöht, während in der Kammer A rückständiger Dampf aus dieser

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wird zuerst mit Überführungsdampf aus der Kammer B 5° Kammer ausgeblasen wird, wonach der Deckel geöff- und danach nur mit Frischdampf gespeist. Gleichzeitig mit der Druckerhöhung durch Frischdampfzufuhr in der Kammer C herrscht der volle Druck in der Kammer A, während Restdampf aus der Kammer B ausgeblasen wird Danach wird die Kammer B unten geöffnet und die gehärteten Körper rollen direkt auf eine Transportvorrichtung, gleisfreie Wagen oder ein Förderband herunter. Der Ausfluß kann durch verschiedene Einstellung des Öffnungsgrades des Deckels mittels dessen hydraulischer Betätigungsvorrichtung geregelt werden.

Sobald die Kammer B von ihrem Inhalt gehärteter Körper entleert ist. wird der Deckel (z. B. h in F i g. 1) geschlossen, und die Überführung von Dampf aus der Kammer A wird durch die beiden zugänglichen Überführungsleitungen vorgenommen. Wenn der Druck in den Kammern A und B beinahe ausgeglichen ist. wird die öffnung 1 im unteren Teil der Kammer A geöffnet.

net wird und ein neuer Satz zu härtender Körper eingeführt wird. Das in die Kammer B überführte Erzeugnis wird in der unteren Kammer während nahezu gleichlanger Zeit nachgehärtet wie in der oberen Kammer. Durch ein solches Verfahren wird nämlich die höchstmögliche Ausnützung der Kapazität eines erfindungsgemäßen Autoklaven und die beste Dampfökonomie erhalten.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die gleiche Vorrichtung in einem wesentlich verschiedenen Verfahren als dem oben beschriebenen und zeitlich versetzten Parallelsystem durch die Kammern A-B und C-D, zu verwenden.
Wenn man nämlich die Vorrichtung durch Verdoppclung der öffnungen 1. 2 und 3 ergänzt, so daß die Überführung des Härtungserzeugnisses im Innern der Vorrichtung von einer oberen Kammer in zwei untere Kammern gleichzeitig stattfinden kann, werden Mög-

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ichkeiten für andere Verwendungssysteme in im übrigen praktisch genommen identischen Härtungsvorrichtungen geschaffen.

Der beschriebene monolithische Autoklav kann mit Kugeln, Briketts, Stücken oder Körnern in kurzen Zeitabständen in einer Höhe über ein gemeinsames Förderband abwechselnd in den Kammern A und C beschickt werden, während die Ausfuhr unbehindert über einer in einer anderen Richtung verlaufenden Transportbahn auf niedriger Höhe stattfinden kann.

Eine Härtungsanlage üblicher Bauart mit zwei zy lindrischen Autoklaven und mit auf Gleisen fahrenden Autoklavwagen, fordert bei gleichen Deckeldurchmessern und infolgedessen gleicher Kapazität eine viermal größere Bodenfläche und muß mit mindestens zweimal größeren Anlagen beschickt werden, als dies für einen erfindungsgemäßen Autoklav vergleichbarer Kapazität erforderlich ist.

Die Erfindung wird auch berechnet, wesentliche Vorteile beim infragekommenden Dampfhärtungsverfahren zu bringen, und zwar durch Einsparung von gleisfahrenden Atuoklavwagen, Bodentraversen, Einsatz- und Ausziehvorrichtung, Umlastern von Autoklavwagen auf Transportwagen und durch kürzere Dampfleitungen.

Durch Zusammenordnen der Beschickung des zu härtenden Erzeugnisses auf zwei oder mehrere monolithische Autoklaven oben beschriebener Art über ein Förderband kann ein kontinuierlicher Produktionsvorgang erhalten und die Automatisierung desselben erleichtert werden.

Statt Wasserdampf kann man als Behandlungsmittel in den Kammern Gase oder Gasgemische und, besonders hinsichtlich der unteren Kammern, auch Flüssigkeiten, z. B. ium Laugen oder Eintränken des Gutes verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Autoklavenanlage für stückiges Aufgabegut, insbesondere für aus Mineralteilcheii agglomerierte Körper, in Form von Kugeln, Granulaten, Pellets oder Briketts, mit wenigstens zwei verschließbaren, in Reihe geschalteten Druckkammern zur Behandlung des Aufgabeguts, die durch Druckgasleitungen und absperrbare Rohrkanäle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die achsensymmetrisch ausgebildeten Druckkammern (a, Zj,- A, B; bzw. C, D) mit ihren Achsen im Winkel zueinander und zur Horizontalebene angeordnet und derart zu einer Einheit zusammengebaut sind, daß das Aufgabegut nach der Behandlung in der oberen Kammer infolge seines Gewichtes in die untere Kammer für die weitere Behandlung in der gleichen Einheit herabrutschen kann.

2. Autoklavenanlage nach Anspruch J, dadurch «> gekennzeichnet, daß die Druckkammern Kegelstumpfform haben, und daß die Basis des einen Kegels mit der Basis des anderen Kegels, gegebenenfalls über ein Zwischenstück (e), fest miteinander verbunden ist. *5

3. Autoklavenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aus je einer oberen (A, C) und je einer unteren (B, D) Druckkammer bestehende Druckkammerpaare zu einer Baugruppe zusammengebaut sind.

4. Autoklavenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Längsachsen der beiden oberen Druckkammern (A, C) bestimmte Vertikalebene mit der durch die Längsachsen der unteren Kammern (B, D) bestimmten Vertikalebene einen Winkel von 80 bis 100° einschließt.

5 Autoklavenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Kammern miteinander einen Winkel von 110 bis 130° einschließen.

6. Autoklavenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Druckkammern (a. A, C) Einbauten (20, 21) mit einem bogenförmigen Querschnitt aufweisen, an deren unteren Enden sich Rohrkanal (Γ, 2', 3') anschließen, welche die beiden Druckkammern eines Paares miteinander verbinden.