DE2203544A1

DE2203544A1 - Vorrichtung zum abtrennen der groesseren und/oder schwereren anteile einer kornspanne aus einer fluidisierten materialienmischung

Info

Publication number: DE2203544A1
Application number: DE19722203544
Authority: DE
Inventors: Heinzw Dr Ing Adams; Karl Heinrich Van Dr Rer Heek; Heinrich Wagener
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS4884350A; JPS5520753B2; GB1366293A

Description

B E RGWE RKSVERBAND

G.M.B.H.
VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

43 ESSEN, 20. 12. 1971

FRILLENDORFER STRASSE 351 P/St/Ob

Vorrichtung zum. Abtrennen der- größeren und/oder schwereren Anteile einer Kornspanne aus einer fluidisiertes Materialienmischung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sum Abtrennen der grobkörnigen von feinkörniges! Korsasteiles mit gleicher oder geringerer Dichte und/oder der spezifisch schwereren Kornanteil© von gleichgroßen Korsanteiles mit geringerer Dichte aus einer fluidisiertes Materialienmischung,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise bei der Vergasung von Kohle in einem Wirbelbett angewendet werden, um schwerere oder größere zusammengesinterte mineralische Ascherückstände während des Vergasungsprozesses aus dem Wirbelbett -abzuziehen. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Abtrennung thermisch behandelter Reaktiosspartser aus einem Kreislauf fester Wärmeträger anderer Korngröße oder Dichte* Im übrigen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei jedem Wirbelbettreaktor angewendet werden, bei dem es darum geht, größere oder schwerere während eises Prozesses entstehende Korsantsile oder zugegebene Beimengungen aus dem Wirbelbett abzuscheiden. Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Wirbelbetten anwenden, die nach eiser be-

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stimmten Verweilzeit völlig oder dosiert abgezogen werden sollen. Dabei strömt während des Abzugsvorganges das Fluidisiergas bis zur vollständigen Entleerung des Reaktors weiter und verhindert somit eine Verstopfung des Anströmbodens des Reaktors.

Es sind bereits aus der Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik« Nr. 5» 1971, Seite 141, Abb. 1 und 2 sowie Seite 144, Abb. 5 und linke Spalte, Abs. 3 Abtrennvorrichtungen bekannt, die nach dem Prinzip der Wirbeischicht-Sinkscheidung arbeiten. In diesen Vorrichtungen wird beispielsweise Rohkohle in einem trockenen Schwerstoff -Wirbelbett vom Bergeanteil getrennt, wobei die Kohle als leichte Komponente oben "schwimmt" und der Bergeanteil als Schwergutanteil nach unten sinkt.

Diese Arbeitsweise ist insbesondere bei der Abtrennung von solchen Komponenten anwendbar, die ein stark unterschiedliches Schiit «gewicht zu denjenigen des Wirbelbettes aufweisen. Kennzeichnend. für diese Arbeitsweise ist weiterhin, daß der sich air. ir, der-Regel konisch ausgebildeten Anströmboden sammelnde Schwergutanteii durch langsam umlaufende mechanische Abstreifer zum. Austragsrohr transportiert und dort abgezogen wird.« Begannt -Is"? &\ΐύ der Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik" Hr. 3? 1971, Seite 144-rechte Spalte, Abs» 2 auch, daß über dieses Austragsrohr 2usat2>luft oder -gas eingeleitet wird, um den Austrag des Schwerstofxanteils bzw. des eigentlichen Wirbelbettes gering zu halten* tfeiir jedoch Komponenten aus einem Wirbelbett abgezogen werden scCl^.; die sich bei gleichem spezifischen Gewicht nur in der Korngroüe unterscheiden, so ist die bekannte Arbeitsweise weniger geeignet, da die Ab3etzgeschwindigkeit solcher Partikel gering ist«.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung au schaffen, mit der ein mit Anteilen größerer Korndurchmesaer einer Kornspanne versetztes Wirbelbett gleicher Dichte von letzteren auf einfache Weise und ohne großen Aufwand getrennt werden kann.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unterhalt eines Anströmbodens eines Wirbelschichtreaktors eine tragplatte angeordnet ist, die einen Windkasten mit einem oberen Einlaßstutzen für das 3?luidisiergas von einem Sammelraum mit einem weiteren unteren Einlaßstutaen für das Fluidisiergas abtrennt, wobei der Anströmboden und die Tragplatte durch ein oder mehrere Austragsrohre miteinander verbunden sind.

lach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Austragsrohre an ihrem oberen Ende mit Kragen versehen, die den Anströmboden des Reactors tragen. Dadurch werden Schäden durch eine Wärmeausdehnung der Austragsrohre infolge der sonst möglichen Verspannung des Anströmbodens an der Reaktorwand vermieden. Diese Ausführungsform ist insbesondere für thermisch hochbeanspruchte Anströmböden geeignet. Zusätzlich erlaubt es diese Ausführungsform, den Anströmboden leicht und schnell auszutauschen. Außerdem kann erfindungsgetaäß durch die in die Austragsrohre eingehängten Rohreinsätze eine schnelle Umrüstung der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung auf ein anderer Kornspektrum erfolgen. Der lichte Durchmesser der Austragsrohre sollte ungefähr doppelt so groß sein wie die abzuscheidende Korngröße. Hierbei können die Austragsrohre erfindungsgemäß zylindrisch oder konisch ausgebildet sein.

Selbstverständlich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Abtrennung spezifisch schwererer Kornanteile aus einem Wirbelbett mit großem Effekt möglich. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Fehlen jeglicher mechanisch bewegter Abstreifer. Dadurch entfallen Verschleiß- und Dichtprobleme, die sich insbesondere bei Arbeiten in Druckreaktoren bei hohen Temperaturen an den Wellendurchführungen negativ auswirken.

Anhand der Zeichnung sei ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihre Arbeitsweise näher beschrieben:

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Pig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch, die Vorrichtung und Pig. 2 eine Detailzeichnung der Anordnung der Austragsrohre.

Gemäß Pig. 1 wird dem Wirbelsehichtreaktor 1 durch einen oberen Einlaßstutzen 2 Pluidisiergas 5 - im !folgenden als Obergas bezeichnet - zugeleitet, das über den Windkasten 4 durch den Anströmboden 5 in den Reaktor 1 strömt und das dort anstehende Gutbett aufwirbelt. Die Windkammer 4 ist nach unten durch eine stabile Tragplatte 6 abgedichtet. Unter der Windkammer 4 befindet sich ein Sammelraum 7 mit einem Austragsorgan 6.

Ein oder mehrere Austragsrohre 9 durchdringen die Winkammer 4 und verbinden den Reaktor 1 mit dem Samaelraum 7. Biese Austragsrohre 9 sind mit der Tragplatte 6 fest verbünden, während sie im Anströmboden 5 mit geringem Spiel geführt werden können. Durch den unteren Einlaßstutzen 10 wird auch dem Sammelraum 7 Pluidisiergas 11 - im folgenden als Untergas bezeichnet - zugeleitet, das über die Austragsrohre 9 ebenfalls in den Reaktor 1 strömt und die Aufwirbelung unterstützt.

Durch die strahlförmige Einblasung des Untergases über beispielsweise 4 symetrisch angeordnete Austragsrohre 9 wird eine schnelle und wirksame vertikale Durchmischung des Wirbelbettes erzielt.

Wenn nun die größeren und/oder schwereren Kornanteile aus dem Wirbelbett abgetrennt werden sollen, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Untergases soweit verringert, da3 sie unter der für größere und/oder schwerere Kornanteile für den Schwebezustand erforderlichen Geschwindigkeit, während sie für die kleineren und/oder leichteren das wirbelbett bildenden Kornanteile oberhalb der für den Schwebezustand erforderlichen geschwindigkeit liegt. Bei kugelförmigen Teilchen liegt die für den Schwebezustand erforderliche Strömungsgeschwindigkeit beispielsweise etwas unterhalb der berechenbaren Endgeschwindigkeit im frei fallenden Zustand in einem gasförmigen Medium.

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Die größeren und schwereren Körner des Wirbelbettes.überwinden somit den Strömungswiderstand des Untergases in den Rohrstrecken " der Austrsjsrohre 9 und fallen in den Sammelraum 7« Die Länge der Austragsrohre 9 darf daher nicht zu kurz gewählt werden, damit eine saubere Klassierung erfolgen kann* Durch die gut© vertikale Durchmischung des Wirbelbettes, unterstützt durch die- strahlförmige EiiELasung des Untergases, passiert das gesamt© Wirbel« bett während kürzester Zeit das Mündungsloch irgendeines Austragsrohres 9j so daß ein hoher Klassierungsgraä erreicht wird.

Soll das Wirbelbett zum Teil oder ganz abgezogen also der Reaktor 1 zum Teil oder ganz geleert werden, braucht man nur das Untergas soweit zu drosseln, daß auch das Kleinstlrorn nicht mehr im Schwebezustand gehalten wird. Bei stetig v/eiterströmendem Obergas wird dann das gesamte Wirbelbett durch die Austragsrohre 9 mehr oder weniger schnell abgezogen» Erst nach einem restlosen Abzug des Wirbelgutes aus dem Reaktor 1 wird das Obergas abgestellt und dadurch ein Verstopfen der Bohrungen, Düsen oder Kapillaren im Anströmboden 5 vermieden,.

Pig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung_β In diesem Pail sind die Austragsrohre 9 mit Eragen 12 versehen^ die den eingelegten Anströmboden 5 tragen. Außerdem wird der Einbau von Rohreinsätzen 13 in di,e Austragsrohre 9 gezeigt, wodurch der Anströmboden 5 auf ein anderes Kornspektrum umgerüstet werden kann.

Beispiel 1

In einem Wirbelschichtreaktor mit einem Verhältnis der Anströmfläche dee Anströmbodens zur gesamten Querschnittsflache von 4 Austragsrohren wie 41:1 wird eine Mischung aus 90 Sew.-# Schwelkohle mit einer Korngröße von 0,75 mm und 10 Gew.-# Schwelkohle mit einer Korngröße von 1,6 mm, jedoch mit gleichem Schüttgewicht von 0,7, bei einer Strömungsgeschwindigkeit des Ober- und Untergases von 8,5 m/sec aufgewirbelt,, Dann wird die Strömungs-

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geschwindigkeit des Untergases in den Austragsrohren auf 6,5ρ m/sec gesenkt, worauf der Trennprozeß einsetzt. Nach 5 Minuten ist der Kohleanteil der Mischung mit der größeren Korngröße au 77 fi aus dem Wirbelbett abgetrennt, so daß die Konzentration des Kohleanteils mit der größeren Korngröße im Wirbelbett nur noch etwa 2 Gew.-^ beträgt. Gleichzeitig ist der Kohleanteil der Mischung mit der kleineren Korngröße zu unter 1 °/c> aus dem 1 wirbelbett ausgetragen worden.

Beispiel 2

Im Wirbelbettreaktor des Beispiels 1 wird eine Mischung aus 90 Gew.-^έ Rübsamen mit einem Schüttgewicht von 0,7 und 10 Gtew.-fo Aluminiumoxid mit einem Schüttgewicht von 1,9_f jedoch mit öei gleichen Korngröße von 1,3 mm, bei einer Strömungsgeschwindigkeit des Ober- und Untergases von 0,5 m/sec aufgewirbelt. Dann wird die Strömungsge sciiwindigKeit des Untergases in den Austrag^-· rohren auf 7,0 m/sec gesenkt. Nach 3 Minuten ist der Aluminiumoxidanteil der Mischung, zu 73 $ aus dem Wirbelbett abgetrennt, so daß die Konzentration des Aluminiumoxidanteils mit dem höheren Sohüttgewicht im Wirbelbett nur noch etwa 2,5 &ew,-Je Deträgt. Gleichzeitig ist der leichtere Rübsamenantei'i der Mischung zu unter 0,5 i» aus dem Wirbelbett ausgetragen worden.

Patentansprüche

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Claims

22035U Pat e nt ansprüche

1) Vorrichtung zum Abtrennen der grobkörnigen von feinkörnigen Kornanteilen mit gleicher oder geringerer Dichte und/oder der spezifisch schwereren Kornanteile von gleichgroßen Kornanteilen mit geringerer Dichte aus einer fluidisierten Materialienmischung, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb eines Anströmbodens (5) eines Wirbelschichtreaktors (1) eine Tragplatte (6) angeordnet ist, die einen Windkasten (4) mit einem oberen Einlaßstutzen (2) für das ITuidisiergas von einem Sammelraum (7) mit einem weiteren unteren Einlaßstutzen (10) für das Fluidisiergas abtrennt, wobei der Anströmboden (5) und die !Tragplatte (6) durch ein oder mehrere Austragsrohre (9) miteinander verbunden sind.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Austragsrohre (9) an ihren oberen Enden mit Kragen (12) versehen sind.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Austragsrohre (9) Rohreinsätze (13) eingehängt sind.

4) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsrohre (9) zylindrisch oder konisch ausgebildet sind.

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