DE2226100A1 - Einrichtung zum erhitzen von feststoffteilchen mittels heisser gase - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Erhitzen von Feststoffteilchen mittels heißer Gase Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erhitzen von Feststoffeilchen mittels heißer Gases bestehend aus einer Kammer in Gestalt eines Flichkraftabscheiders mit um eine horizontale Achse gekrümmter Abscheidewandfläche, mit einem Zutrittskanal für ein Gemisch aus den Feststoffteilchen und den Reißgasen sowie mit Abzugsvorrichtungen für die Feststoffteilchen und Abströmöffnungen für die Heißgase.
• Line Linrichtung zur Lrwärmung von feinteiligen Feststoffen mittels heißer Gase ist aus der DT-AS 1 442 745 bekannt. Sie Desteht aus einer Kammer mit einer im oberen Teil um eine horizontal liegende Achse halbzylinderartig verlaufenden Umfangswandung, die sich in unteren Bereich stetig und angenähert keilförmig ver jüngt und mit senkraechten, ebenen Seitenwänden verbunden ist. Zwischen den Seitenwänden und parallel zur horizontal liegenden Kammerachse lst ein di@ Seitenwände miteinander verbindendes zylindrisches Leitblech mit einer öffnung auf seiner Unterseite angeordnet. Eine senkrencht aufwärts gerichtete Gaszuführungsleitung führt tangential auf die halbzylinderartig verlaufende Umfangswandung zu, während parallel zu dieser Gaszuführungsleitung eine cbenfalls senkrecht aufwärts gerichtete, tangential außenseitig an dem zylindrischen Leitblech anliegende Feststoffzuleitung angebracht ist. An der tiefsten Stelle der Kammer ist ein Feststoffaustritt vorgesehen, der mit einer gegen außenseitigen Gaseinbruch sichernden Klappe ausgestattet ist. Die Achse der halbzylinderartig verlaufenden Umfangswandung und die Achse des zylindrischen Leitbleones sind so parallel gegeneinander versetzt, daß von der Stelle an, an der der Gasstrom senkrecht nach chan gerichte@ in die Kammer eintritt und an der in ecwa gleicher @öhe dir Poststoff zugeführt wird, bis @u der Stelle, an der der Gasstrom eine Richtungsänderung um 180° erfahren hat, ein ststig sich erweiternder Strömungsguerschnitt verhanden ist.
• Bei dieser bem@nnten @@@@@@chtung werden die Feststoffteilchen von einem @e@@ des senkrecht nach oben in die Kammer einströmedaß Ga@es er@a@t und durchqueren allmählich den sich indam erve@@ernden @aerschnitt der Kammer verlangsamenden G@ssttom in Richtung der Umfangswandung. Die Zentrifugalkiafte @e@i@@en, cas die sich im @asstrom erwärmenden Feststo @teilchen an die Dmfangswandung geschlendert werden, @on No aus sie @@ @@@@de d@@ sich verlangsamenden Gasstromes sen@re@@@ @@@ch unte@ fallen können und dabei den Peststoffaustritt an der tiefsten Stelle der Kammer erreichen. Das Gas strömt unter das zylindrische Leitblech und zieht an dessen Stirnseite über Öffnungen in den senkrechten Seitenwänden der Kammer ab.
• Eine mehrstuflge EInrichtung zum Erhitzen von staubartigen Gut ist aus den DT-Gbm 6 908 897 bekannt. Auch hler treten die Gase, nachdem sie vorher die Feststoffteilchen aufgenommen und erwärmt haben, mit zunächst hoher Geschwindigkeit in die oben halbzylinderartig abgedeckte jeweilige Kammer ein, wobei dann die sich im langsamer werdenden Gasstrom erwärmenden Feststoffteilchen durch Zentrifugalkräfte an die halbzylindrische Wand geschleudert werden. Von dort aus fallen sse In Richtung einer tlefliegenden Feststoffabzugseinrichtung herab, während die umgelenkte Gasströmung jeweils, mit ihrer durch den sich arweiternden Kammerquerschnitt bedingten geringer werdenden Geschwindigkeit, zu einer ebenfalls im Bere-ich der Feststoffabzugsvorrichtung liegenden Abströmöffnung geführt wird.
• Die bekannten Einrichtungen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. So werden bei der erstgenannten Einrichtung insbesondere die kleinen Feststoffteilchen die heißen Gase nur selten bis zur Umfangswandung durchqueren1 da sie infolge der zunehmend langsamer werdenden Gasströmung auch geringer werdenden Zentrifugalkräften ausgesetzt sind, so daß sie mit großer Wahrscheinlichkeit von der Gasströmung zun der Kammer wi@der easge@@@gen Werden. Die Abscheidewirkung dieser Einrichtung ist geringer zu veranschlagen, als die eines entsprechend dimensionien Zyllons. Bei der letztgenannten bekannten Einrichtung kommt außerdem - zu dem hier ebenfalls vorhandenen Nachteil der ungenügenden Zentrifugalkräfte infolge des sich erweiternden Strömungsquerschnittes - als weiterer Nachteil hinzu, daß durch die dort gewählte gegenseitige Anordnung des Feststoffaustritts und des Gasaustrittes an der tiefstliegenden Stelle der jeweiligen Kammer die Gefahr einer neuen Aufwirbelung der Feststoffteilchen und ihrer Mitführung mit den aus der Kammer abzichenden Gasen gegeben ist. Schließlich führt die dort vorgeschlagene Anordnung der einzelne Kammern übereinander zu einer beachtlichen Bauhöhe der gesamten Anlage.
• Es ist Aufgabe der vorlieqenden Erfindung, eine Einrichtung zum Erhitzen von Feststoffteilchen mittels heißer Gase zu schaffen, die einen hohen Abscheidegrad, insbesondere auch für feinste Feststoffteilchen, und eine möglichst niedrige Bauhöhe aufweist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Zutrittskanal, in Strömungzrichtung dor heißgase gesehen, einen sich stetig verengenden Querschnitt aufweist und, um die Achse herumgeführt, in eine Düse ausläuft und daß eine Verteilvorrichtung für die Feststoffteilchen im Bereich der Eingangsöffnung des Zutrittskanals angeordnet ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung sind di@ Abzugsvorrichtungen für die Feststoffteilchen nach der Düse angebracht und in einer der beiden, vorzugsweise ebenen, Seitenwände der Kammer eine Abströmöffnung für die Heißgase vorhanden.
• Durch diese Maßnahmen wird vor allem der Vorteil erreicht, daß die im Bereich der Eingangsöffnung des Zutrittskanals eingeführten und verteilten Feststoffteilchen dem WErmeaustausch in einer tangential und radial beschleunigten Gasströmung ausgesetzt sind und sich unter der Wirkung der ständig wachsenden Zentrifugalkräfte nachezu quantitativ an der Abscheidewandfläche absetzen. Die AbzugsvorrIchtungen für die e Feststofftellchen sind ausreichend entfernt von den Rundöfnungen für das wirbelartige Abströmen der Heißgase angeordnet, so daß keine unerwünschte erneute Aufwirbelung der abgeschiedenen Feststoffteilchen stattfinden kann. Diese müssen nicht mehr, wie es bei der letzterwähnten bekannten Einrichtung der Fall ist, den eg der abziehenden heißgase queren und werden somit auch nicht mehr der Gefahr ausgesetzt, von der Gasströmung neuerdings erfaßt und ausgetragen zu werden. Gegenüber der erstgenannten bekannten Einrichtung ist vor allem der Vorteil 1 des weitaus höheren Abscheidegrades der erfindungsgemäßen Einrichtuno hervorzuheben, der hauptsächlich durch den erfindungscjemäß sich verengenden Strömungsquerschnitt des Zutrittskanals bedingt ist.
• Die Vorteile der Erfindung kommen weiterhin besonders dann zur Wirkung, wenn mehrere solche Einrichtungen zu einer mehrstufigen, kombinlerten Cleich- und Gegenstrom-Wärme austauschan@ge angeordnet werden, bei der die Abströmöffnungen für die fleißgase zugleich die Eingangsöffnungen der Zutri ttskanäle der jeweils nachfolgenden Kammer sind.
• Hierdurch ist es möglich, eine beachtliche Verringerung der Bauhöhe bei einer mahrstufigen Anlage zu erreichen, da sich die untere Hälfte einer höher liegenden Einrichtung auf diese Weise in der gleichen Höhe anordnen läßt, in der sich die obere Hsifte der darunter angeordneten Einrichtung befindet.
• Es wird Wsite@hin vorgeschlagen, aaß bei einer oder mehreren Einrichtungen die Abzugsvorrichtungen für die Feststoffteilchen jeweils durch ein Feststoffeintragsrohr mit der Verteilvorrichtung einer, in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, vorhergehenden Einrichtung verbunden sind.
• Die erfindungsgemäß angeordneten Abzugsvorriichtungen für die Feststoffteilchen weisen jeweils sich vorzugsweise über die ganze achsenparallele Breite der Kanuner erstrekende, in die Hei~gasströmung hineinragende Trennschneiden auf, die den Eingang zu Ablaufkanälen für die Feststoffteilchen bilden.
• bei einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Abzugsvorrichtungen sind im Anschluß an die Trennschneiden etwa 65° gegen die Vertikale geneigts Ablaufkanäle für die Feststoffteilchen vorhanden.
• Fardreh werden die senkrecht nach unten zwischen den Trennschneiden hindurchtretenden Feststoffteilchen auf den geneigten Boden der Ablaufkanäle gedrückt und können so leichter gesammelt werden.
• Erfindungsgemäß sind in den Ablaufkanälen Absaugöffnungen und an diese, zur Absaugung der mit den an den Trennschneiden abgelenkten Feststoffteilchen abgeführten Heiß gase, Gebläss oder Injektoren angeschlossen. Dabei empfiehlt es sich, die Gebläse oder Injektoren an Rückführkanäle für die Rückführung der mit den Feststoffteilchen abgeführten Meißgase in die Kammer der jeweils unmittelbar vorher durchströmten Ein@ichtung anzuschließen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind an die Ablaufkanäle Absaugleitungen zur Absaugung der mbt t den an den Trennschneiden abgelenkten Feststoffteilchen abgeführten Heißgase angeschlossen und jeweils in die Kammer einer, in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, nachfigenden Einrichtung geführt.
• Diese maßnahme ermöglicht es in besonders einfacher und günstiger Weise, das Druckgefälle zwischen einzelnen Einrichtungen zur Absaugung desjenigen geringen Anteils der Heißgase auszunutzen, der zur wirkungsvollen Abtrennung der Feststoffteilchen mit diesen an den Trennschneiden aus dem Hauptstrom abgezweigt wird. Dieser Anteil der Heißgase wird zum Zwecke der weiteren Ausnutzung seines Wärmeinhaltes der Anlage wieder zugeführt.
• Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der vereinfachten Darstellung in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den vertikalen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht derselben Einrichtung mit abgenommener vorderer Seitenwand, Fig. 3 die Anordnung mehrerer Einrichtungen übereinander zu einer mehrstufigen Anlage, Fig. 4 die Anordnung einer speziellen Aus führungs form eines Gebläases für die Rückführung von abgetrennten Heißganen.
• Wie in Fig. 1 dargestellt it, weist die Einrichtung einen Zutrittskanal 1 aur, der von den ebenen Querwänden 2 und 3, der gekrümmten Wandung 4 und dem halbzylindrisch geformten Gleitblech 5 sowie dr htnteren Seitenwand G und der vorderen Seitenwand 7 gebildet wird. Über das Feststoffeintragsrohr 8 gelangt der Feststoff in die Vertsilvorrichtung 9 und von dort aus in den Bereich der Eingangsöffnung des Zutrittskanals 1.
• Am abgerundeten Ende des Leitbleches:*5 weist der Zutrittskanal 1 seine engste, als langgestreckte Düse 10 ausgebildete Stelle auf. Etwa senkrecht darunter sind Trennschneiden 11 angebracht, vorzugsweise im Bereich der tiefstliegenden Stelle der zylinderförmigen Kammer, die nach oben von dem Leitblech 5 und nach unten von dem Boden 16 abgeschlossen wird. Von den Trennschneiden 11 führen Ablaufkanäle 12 zu einer Feststoffsammelleitung 13. In den Ablaufkanälen 12 sind Öffnungen 14 vorgesehen, welche zu einer Abzugsleitung 15 führen, durch die ein Teil der Heißgase, der, wie unten erläutert, die Abtrennung der Feststoffteilchen unterstützt, entfernt werden kann.
• Im folgenden wird die Funktion einer solchen Einrichtung erläutert. Die beispielsweise aus einem Zementdrehrohrofen 19 stammenden Heißgase gelangen von unten in den Zutrittskanal 1.
• In dessen Zentrum befindet sich die Verteilvorrichtung 9, die an das Feststoffeintragsrohr 8 angeschlossen ist. Die aus der Verteilvorrichtung 9 austretenden Feststofftellchen werden von der Heißgasströmung erfaßt und nach oben in den zunehmend sich verengenden Zutrittskanal 1 in Richtung auf dessen engste Stelle, der Düse 10, getragen. Infolge der zunehmenden Verengung des Strömungsquerschnittes erfahren die Heißgase und die in ihnen mitgeführten, sich erwärmenden Feststoffteilchen eine hohe Geschwindigkeitszunahme, wodurch sich auch die auf die Feststoffteilchen wirkenden Zentrifugalkräfte verstcirken. Dies führt zur Abscheidung der Feststoffteilchen an der Wandung 4 Im Bereich der Düse 10. Die Feststoffteilchen gleiten von hier aus etwa senkrecht nach unten in Richtung der Trennschneiden 11 ab, von wo aus sie in die Ablaufkanäle 12 gelangen, während die heißgase nach Abgabe eines Teiles ihrer Wärme in Richtung der in der hinteren Seitenwand 6 angebrachten Abzugsöffnung 17 abströmen. Die an den Trennschneiden 11 aus getragenen Feststoffteilchen gelangen über die Ablaufkanäle 12 In die Feststoffsammelleitung 13.
• Das Austragen der an der Wandung 4 abgesetzten und über die Trennschneiden 11 in die Ablaufkanäle 12 abgezogenen Feststoffteilchen wird begünstigt durch ein Absaugen eines geringen Anteiles der heisgase, wobei dieser Anteil am Ende der Ablaufkanäle 12 über die Öffnungen 14 in die Abzugsleitung 15 gelangt.
• In FIg.. 2 ist zur Veranschaulichung der Strömungen sowohl der heißgase wie auch der Feststoffteilchen eine perspektivische Darstellung der In Fig. 1 gezeigten Einrichtung wiedergegeben. Dabei ist die vordere senkrechte Seitenwand der Einrichtung nicht eingezeichnet.
• Fig. 3 zeigt die Anerdnung mehrerer erfindungsgemäßer Einrichtungen Öbereinander zu einer mehrstufigen Anlage. Die hier als Beispiel gezeigte Ausführungsform der. Erfindung läßt den Vorteil der geringen Bauhöhe der gesamten Anlage erkennen. Bei dieser mehrstufigen Anlage durchströmen die aus einem Drehrohrofen 19 austretenden Heißgase der Reihe nach sämtliche übereinander angeordneten Einrichtungen und treten nach erfolgter Wärmeabgabe am Gasabzug 25 der obersten Einrichtung aus. Die zu erwärmenden Feststoffteilchen werden über den Feststoffeintrag 21 in den Zutrittskanal 1 der obersten Einrichtung eingeführt. Sie durchlaufen die gesamte Anlage von der obersten b4s zur untersten Einrichtung im wesentlichen im Gegenstrom zu den Helßgasen und gelangen sodann in den Drehrohrofen 19. Im Zutrittskanal 1 jeder Einrichtung dagegen laufen die Feststofftellchen im Gleichstrom mit den Heißgasen.
• Ueber einen Zyklon 18 und deu Tauchrohr 23 ziehen die aus der obersten Einrichtung stammenden abgekühlten Gase ab.
• Die im Zyklon abgeschiedenen Feststoffte.ilchen werden über ein Zulaufrohr 24 in den Zutrittskanal der obersten Einrichtung eingeführt.
• Die Abzugsleitungen 15 sind jeweils an eine, in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, nachfolgende Einrichtung angeschlossen. Der in dieser nachfolgenden Einrichtung herrschende niedrigere Druck reicht aus, um die gewünschte Saugwirkung hervorzubringen, wobei, wie bereits hervorgehoben, der Wärmeinhalt des durch die Abzugsleitung 15 abströmenden Heißgasanteils für die Erwärmung von nachfolgend eingeführten Feststoffteilchen verwendet werden kann.
• Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann das Absaugen des die Feststoffahrennung unterstützenden Heißgasanteiles entsprechend der vorher beschriebenen Weise auch durch an den Ablaufkanälen 12 der jeweiligen Einrichtung angeschlossene' Gebläse oder Injektoren 22 erfolgen, durch die der jeweilige Heißgasanteil wieder in die Kammer der vorher durchlaufenen Einrichtung zurückgefördert wird. Rückschlagssicherungsklappen 26 in den Feststoffsammelleitungen 13 sichern in bekannter Welse dagegen ab, daß infolge des Druckgefälles zwischen den einzelnen Einrichtungen innerhalb der Anlage Feststoffteilchen in die jeweilige Kammer zurückgeblasen werden, aus der sie vorher abgezogen wurden.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Erhitzen von Feststoffteilchen mittels heißer Gase, bestehend aus einer Kammer in Gestalt eines Fliehkraftabscheiders mit um eine horizontale Achse gekrümmter Abscheidewandfläche, mit einem Zutrittskanal für ein Gemisch aus den Feststoffteilchen und den Heißgasen sowie mit Abzugsvorrichtungen für die Feststoffteilchen und Abströmöffnungen für die Heißgase, dadurch gekennzeichnet, daß der Zutrittskanal (1), in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, einen sich stetig verengenden Querschnitt aufweist und, um die Achse herumgeführt, in eine Düse (10) ausläuft und daß eine Verteilvorrichtung (9) für die Feststoffteilchen im Bereich der Eingangsöffnung des Zutrittskanals (1) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtungen <Ablaufkanal 12, Feststoffsammelleitung 3) für die Feststoffteilchen nach der Düse (10) angebracht sind und In einer der beiden, vorzugsweise ebenen, SeitenwEnde (6) der Kammer eine Abströmffnung (17) für die heißgase vorhanden ist.

3. Anordnung mehrerer Einrichtungen nach Anspruch 1 oder 2 zu einer mehrsufigen kombinierten Gleich- und Gegenstrom-Wärmeaustauschanlage, bei der die Abströmffnungen (17) für die Heißgase zugleich die Eingangsöffnungen der Zutrlttskanäle (1) der jeweils nachfolgenden Kammer sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer oder mehreren Einrichtungen die Abzugsvorrichtungen (Ablaufkanäle 12, Feststoffsammelleitungen 13) für die Feststoffteilchen jeweils durch ein Feststoffeintragsrohr (8) mit der Verteilvorrichtung (9) einer, in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, vorhergehenden Einrichtung verbunden sind.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtungen (12, 13) für die Feststoffteilchen jeweils sich vorzugsweise über die ganze achsenparallele Breite der Kammer erstreckende, in die heißgasströmung hineinragende Trennschneiden (11) aufweisen, die den Eingang zu den Ablaufkanälen (12) für die Feststoffteilchen bilden.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Trennschnei.den (11) etwa 450 gegen die Vertikale geneigte Ablaufkanäle (12) für die Feststoffteilchen vorhanden sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ablaufkanälen (12) Absaugöffnungen (14) und an diese, zur Absaugung der mit den an den Trennschneiden (11) abgelenkten Feststoffteilchen abgeführten Heißgase, Gebläse oder injektoren (22) angeschlossen sind.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse oder Injektoren (22) an Rückführkanäle (20) für die Rückführung der mit den Feststoffteilchen abgeführten Heißgase In die Kammer der unmittelbar vorher durchströmten Einrichtung angeschlossen sind.

9. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ablaufkanäle (12) Absaugleitungen (15) zur Absaugung der mt don an den Trennschneiden abgelenkten Feststoffteilchen abgeführtcn Heißgase angeschlossen -sind und diese Absaugleitungen (15) jeweils in die Kammer einer, In Strömungsrichtung der Heißgase gesehen, nachfolgenden EInrichtung führen.