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"Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten im Gegen-
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strom" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erzeugen von Agglomeraten im Gegenstrom mit Hilfe von Netzmitteln oder Dampf
in einem vertikalen Hohlraum.
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Derartige Agglomerate werden in der Verfahrenstechnik für Zucker,
Kakaogemische, Stärkeprodukte, Fruchtpulver, Eiweißprodukte, kristallines Ammoniumsulfat,
Natriumhexametaphosphat und dergleichen verwendet.
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Die Anwendungstechnik dieser Produkte zeigt, daß auf breiter Basis
langgestreckte Fluidatbette zum Agglomerieren von pulverförmigem Material bevorzugt
werden. Diese Fluidatbette haben in der Betriebspraxis ganz erhebliche Nachteile.
Ganz abgesehen von der Problematik, über die Breite und Länge der Fluidatbette hinweg
gleichförmig, mit gleichem verfahrenstechnischen Erfolg, Dampf zu verteilen oder
sogar Netzmittel, verhalten sich die Schüttungen in diesen Betten nach der Charakteristik
einer Schwerflüssigkeit, d. h. daß eine Reihe von zusätzlichen Maßnahmen ergriffen
werden muß, um eine einigermaßen gleichmäßige Schichtung zu erreichen.
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"Verfahren und Vorrichtung Es kommt hinzu, daß dem angestrebten Verfahrenszweck
nach das Produkt sich in seiner physikalischen Beschaffenheit ändern muß, und sich
deshalb auch in seiner Verhaltensweise im Bett selbst laufend ändert.
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Diesen Änderungen versucht man, mit einer ganzen Gruppe von konstruktiven
Maßnahmen zu begegnen. Das ist aber in der Praxis nicht beherrschbar Deshalb steht
der großen Zahl von Entwicklungen auf diesem Gebiet nur eine verhältnismäßig kleine
Zahl ausgeführter Anlagen gegenüber.
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Eine weitere Schwierigkeit derartiger Fluidatbetten liegt in der Verstopfungsgefahr
der luftdurchlässigen Bodenflächen. Es ist bekannt, daß derartige Bodenflächen zwangsläufig
mit der Zeit zu Anbackungen, zu Zusetzungen und zum Verstopfen neigen. Damit wird
aber das Beherrschen einer gleichmäßigen Qualität des Produktes noch schwieriger.
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Um diese Schwierigkeit zu überwinden, hat man versucht, die Fluidatbette
grundsätzlich zu vermeiden und beispielsweise kombinierte Schleuderturm- und Wirbelradtrockner
einzusetzen. Diese Apparaturen haben sich aber in der Praxis wegen ihres komplizierten
Aufbaues und der zahlreichen mechanisch zu bewegenden Einbauten nicht durchsetzen
können.
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Verfahrensmäßig hat man versucht, die zu agglomerierenden Staubteilchen
durch gedüste Dampfschwaden fallen zu lassen, und das Agglomerat über eine Schleuse
und durch Rühren der Wirbelschicht zuzuführen. Das Verfahren hat sich wegen der
Austragschwierigkeiten nicht bewährt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine
Vor-
"Verfahren und Vorrichtung richtung zu entwickeln, die praktisch
ohne bewegliche Teile auskommen, die Gefahr des Anbackens und Verstopfens gänzlich
ausscheiden, und verfahrenstechnisch über die gesamte Betriebszeit hinweg ein gleichmäßiges
Produkt garantieren.
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Die Erfindung geht bei der Lösung der Aufgabe von einem Verfahren
zum Herstellen von Agglomeraten im Gegenstrom mit Hilfe von Netzmitteln oder Dampf,
durch die Staubteilchen fallen und in denen diese agglomerieren, aus. Das Verfahren
kennzeichnet sich dadurch, daß die Staubteilchen Zonen unterschiedlicher Temperatur
passieren, wobei eine Anfangstemperatur von 160 und eine Endtemperatur von 400C
vorteilhaft sind. Ein besonderer Vorteil ist, daß die Agglomerate auf dem Fallweg
die aufgenommene Kondensationswärme des Wassers zur Selbsttrocknung nutzen.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geht von einem vertikalen
Hohlraum aus, und sie kennzeichnet sich dadurch, daß Produktaufgabe und Luftabführung
im Kopfteil des Hohlraumes angeordnet sind, und daß das untere Ende des Hohlraumes
in eine Kammer ragt, in die die Zuleitungen für Luft und Dampf münden, und in der
eine Rutsche für das Fertigprodukt und eine Luftabführung sowie eine weitere Luftabführung
angeordnet sind Die Gestaltung des Hohlraumes ist erfindungswesentlich. Er besteht
aus einem oberen zylindrischen Kopfteil, einem konisch verjüngten Mittelteil, einem
zylindrischen Fußteil, der seinerseits ein konisch erweitertes, in die Kammer mündendes
offenes Endteil aufweist.
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"Verfahren und Vorrichtung ..." Die Kammer ist nach einem besonderen
Merkmal der Erfindung durch zwei koaxial zur Verlängerung des Hohlraumes angeordnete,
im wesentlichen zylindrische Einbauten in drei Einzelkammern unterteilt.
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Ein weiteres besonderes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen,
daß sowohl die innere Rutsche als auch die im wesentlichen zylindrischen Einbauten
an ihrem Oberteil siebartig ausgebildet sind.
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Die Figur stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
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Der Betrieb der Vorrichtung nach der Erfindung kann sich beispielsweise
folgendermaßen abwickeln: Das zu agglomerierende staubartige Produkt wird in das
Kopfteil 11 zentral aufgegeben. Es ist wesentlich, daß diese Aufgabe dosiert erfolgt,
denn ein optimales Erzeugnis kann nur dann entstehen, wenn Produktmenge, Luftmenge,
Dampfmenge sowie -zustand und Führung der Abluft sorgfältig aufeinander abgestimmt
werden. Dabei ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß die Quantität der
Produktaufgabe, deren praktische Innehaltung im Betrieb manchmal Schwierigkeiten
macht, in weiten Grenzen durch die Anlage selbst verkraftet werden kann, denn bei
gegebenen Raum-, Strömungs-, Luft- und Dampfverhältnissen ergibt sich eine Art selbsttätiger
Regulierung, weil die Raum- und pneumatischen Verhältnisse bis zu einer bestimmten
Maximalmenge eine gleichmäßige Befeuchtung mit dem Ziel gleichmäßiger Agglomerate
bewirken.
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Es ist im Rahmen der Erfindung von besonderem Vorteil, dennoch eine
"Verfahren
und Vorrichtung ....
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Aufgabe des staubförmigen Produktes zu bewirken, die dafür sorgt,
daß der aufsteigende Luftstrom im konischen Teil 12 und im zylindrischen Teil 11
gleichmäßig aufgeteilt wird, und dem so gleichmäßig aufgeteilten Luftstrom ein ebenso
gleichmäßig aufgeteilter Staubstrom entgegenwirkt.
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Dies geschieht durch eine im Kopfteil 11 angeordnete, vertikale Produktaufgabe
50 in Form eines beweglichen Rohres 51, das mit einem im Inneren des Kopfteil es
11 angeordneten Doppelkegel 52 zusammenwirkt. Zwischen Rohr und oberem Kegel 53
bildet sich ein Ringschlitz 54, dessen Größe die Rieselgeschwindigkeit des staubförmigen
Aufgabeproduktes regelt. Der untere Kegel 55 ist für die aerodynamische Aufteilung
des aufsteigenden Luftstromes bestimmt. Sobald sich das Agglomerat im konischen
Teil 12 des I Hohlraumes 10 gebildet hat, stellt sich für dieses auch andere Schwebegeschwindigkeiten
ein, d. h. das spezifische Gewicht des Agglomerate^ verringert sich, das Gesamtgewicht
des Aggiomerates nimmt aber zu. Das bewirkt ein Sinken des Agglomerates durch das
konischs Teil 12 in das zylindrische Teil 13 bis zum Endteil 14. Der zwischen Endteil
14 und innerem Einbau 22 gebildete ringartige Schlitz 28 läßt das Agglomerat auf
das abschließende Sieb des mittleren Einbaues 21 fallen und von dort auf die Rutsche
27 rieseln. Diese ist in der Kammer schräg gestellt, so daß das Fertigprodukt über
die Außenrutsche 26 durch Schwerkraft abgeführt wird.
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In jede der durch die Einbauten 21, 22 gebildeten Kammern 23, .24,
25 münden Luftleitungen 31, 32, 33. Diese Luftleitungen sorgen dafür, daß
"Verfahren
und Vorrichtung in allen drei Kammern ein aufsteigender Luftstrom vorhanden ist,
und sorgen ferner im Zusammenwirken mit den siebartigen Einbauten dafür, daß keinerlei
Verstopfungen auftreten, die alle anderen bekannten Vorrichtungen als besondere
Problematik haben.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist ferner, daß die Dampfleitung
40 zentral in die Kammer 25 geführt ist und diese wiederum zentral in der Kammer
24 angeordnet ist. Hierbei haben sich beispielsweise Betriebstemperaturen von 150
bis 16000 im Dampfrohr 40, von 100 bis 1400C in Kammer 25, von 80 bis 1200C in Kammer
24 und von 40 bis 700C in Kammer 23 als vorteilhaft herausgestellt. Durch diese
koaxiale Anordnung der jeweils heißeren Zuführung in der nächst folgenden kann auf
eine Isolierung der einzelnen Zonen zueinander total verzichtet werden.
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Der zwangsläufige Wärmeübergang wird zum Erzielen der gewünschten
Betriebstemperatur mit genutzt. Durch diese Anordnung ist lediglich die äußere Kammer
23 eventuell zu isolieren.
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Es ist eine Eigenart der Erfindung, daß, ausgehend von der physikalischen
Tatsache, daß das Produkt vorübergehend die Kondensationswärme aufnimmt, das agglomerierte
feuchte Produkt, das durch den ringartigen Schlitz 28 der Kammer 20 rieselt, einen
gewißen Wärmeinhalt hat. Dieser Wärmeinhalt wird auf dem weiteren Fallweg des Produktes
zur Vortrocknung der Agglomerate nutzbar gemacht. Obwohl eine Wärmezufuhr deshalb
kaum erforderlich ist, kann es unter besonderen Umständen, d.
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h. wenn das Produkt einen zusätzlichen Wärmebedarf für das Trocknen
"Verfahren
und Vorrichtung .
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erfordert, dennoch nützlich sein, die über die Luftleitungen 30 zugeführte
Luft, beispielsweise in einem Wärmetauscher 70, vorzuwärmen.
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In der beschriebenen Vorrichtung werden Zuluft, Dampfzuführung und
Abluft aus Kammer 20 und Hohlraum 10 so gesteuert, daß sich eine Art pneumatischen
Gleichgewichtes einstellt, welches verhindert, daß pneumatische Stauzonen entstehen,
die den geregelten Betriebsablauf stören könnten, und das auch verhindert, daß aus
der Rutsche 26 störende Abluftmengen entweichen.
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Die Abluft wird aus der Kammer 20 im oberen Teil über die Rohrleitung
61 entlassen. Die Abluft des Hohiraumes 10 verläßt diesen über die im oberen Teil
angeordnete Rohrleitung 60.
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Im einzelnen zeichnet sich die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik
durch eine Reihe einschneidender Verbesserungen aus.
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Die Aufgabe des Produktes erfolgt zentral im Kopfteil des Hohl raumes
11 an der günstigsten Stelle, weil an dieser Stelle die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft so weit abgesenkt ist, daß der Transport nicht agglomerierter Feinstpartikel
weitestgehend vermieden wird. Diesen Nachteil haben insbesondere alle jene Einrichtungen,
die mit einem Fließbett arbeiten.
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Dadurch, daß das Befeuchten des Produktes zum Zweck des Erzielens
von Agglomeraten in einer relativ langen, aufwärts gerichteten Luftströmung erfolgt,
können durch Verändern der Aufströmgeschwindigkeit die
"Verfahren
und Vorrichtung ...
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Verweilzeit des Produktes in dieser Luftströmung und damit der Grad
der Befeuchtung in weiten Grenzen geregelt werden.
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Es ist im Rahmen aller Agglomerierverfahren unvermeidbar, daß eine
Überschußfeuchte entsteht. Diese Uberschußfeuchte wird aber bei der Erfindung von
der aufsteigenden Luft aufgenommen. Deshalb ist auch eine Taupunktunterschreitung
im Rahmen der Erfindung nicht möglich und damit die Gefahr des Anbackens und Verklebens
praktisch ausgeschlossen.
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Es ist von besonderem Vorteil, daß die Relativgeschwindigkeit der
Produktteilchen zu den Wandungen, verglichen mit den Relativgeschwindigkeiten nach
dem Stande der Technik, mindestens doppelt so hoch ist, so daß auch damit ein Anbacken
praktisch vermieden wird. Diesem Vorteil nützt auch der Umstand, daß die Produktteilchen
nicht, wie bei den bekannten Verfahren, zwangsweise Wandungen berühren müssen.
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Ein weiteres erfindungstypisches Merkmal ist, daß sich im Rahmen des
Agglomerationsprozesses sehr poröse Zusammenballungen einstellen, so daß sich eine
beachtliche Vergrößerung des Ballkornes ergibt.
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Die der Kammer 20 zugeordnete eigene Luftabsaugung bewirkt eine unabhängige
Steuerung der Luftmenge der Kammer 20 und damit der Trocknung der Agglomerate in
der Kammer selbst.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Darnpfeinsprührohr 40 in der
Höhe veränderlich zu machen, d. h. je nach dem verfahrenstechnisch angestrebten
Zweck die Dampfleitung bereits im unteren oder im mittleren Teil des
"Verfahren
und Vorrichtung ...
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Einbaues 22 enden zu lassen, oder aber diese bis zum konischen Teil
12 des Hohlraumes 10 zu führen. Mit dieser Maßnahme wird die Länge der Agglomerationszone
verändert, und damit ergibt sich dann die Möglichkeit, die Agglomerationsbedingungen
den gewünschten Eigenschaften unterschiedlichster Produkte anzupassen.
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Ein ganz besonderer Vorteil der Vorrichtung ist der Umstand, daß bis
auf die Ventilatoren für Zu- und Abluft, die bewährte Betriebseinrichtungen darstellen,
bewegliche Teile überhaupt nicht vorhanden sind. Dadurch unterscheidet sich die
Erfindung grundsätzlich von den Einrichtungen des Standes der Technik.
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Rein wärmetechnisch und von praktischer Bedeutung ist es ferner, daß
sich in der Kammer 20 eine Nachtrocknungszone ergibt, in der die vom Produkt während
des Agglomerationsvorganges aufgenommene Wärmeenergie, gegebenenfalls gleichzeitig
mit erwärmter Zuluft, zur Trocknung des Endproduktes benutzt werden kann.