DE2737635C2 - Vorrichtung zum Befördern von Feststoffströmen durch Wirbelbetten und zum gleichzeitigen Abtrennen größerer und/oder schwererer Kornanteile - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befördern von Feststoffströn.en durch Wirbelbetten und zum gleichzeitigen Abtrennen größerer und/oder schwererer Kornanteile von kleineren und/oder leichteren Kornanteilen aus einer fluidisierten Materialienmischung.

Es ist bekannt, unterhalb eines Anströmbodens eines Wirbelschichtreaktors eine Tragplatte anzuordnen, die einen Windkasten mit einem oberen Einlaßstutzen für das Fluidisiergas von einem Sammelraum mit einem weiteren unteren Einlaßstutzen für das Fluidisiergas abtrennt, wobei der Anströmboden und die Tragplatte durch ein oder mehrere Austragsrohre miteinander verbunden sind (DE-OS 22 03 544). Dabei ist es allerdings nötig, daß die Austragsrohr einen Mindestabstand voneinander einhalten. Sonst bewirkt die gegenseitige Beeinflussung durch unterschiedlich sich aufbauende Druckgefälle zwischen den Mündungsöffnungen der Austragsrohre, hervorgerufen durch das allseitig rundherum pulsierende Wirbelbett, daß in einzelnen Austragsrohren zu viel Gut abfließt. Es ist daher nicht möglich, auf dem engen Raum eines flachen Anströmbodens eine größere Anzahl von Austragsrohren unterzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad und die Trennsicherheit beim Befördern und Abtrennen der größeren und/oder schwereren Kornanteile einer Kornspanne aus einer fluidisierten oder in einem bewegten Festbett befindlichen Materialienmischung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei keilförmig zueinander stehende, in einem Winkel von etwa 30 bis 80° zur Waagerechten geneigte Rinnenwangen unter Belassen eines geringen Absiandes ihrer unteren Längskanten auf einem mit Gefälle angeordneten Anströmrohr befestigt sind, in welches Anströmgas eingeleitet wird und das in seinem oberen, zwischen den Rinnenwangen liegenden Mantelberexh als gasdurchlässiges Anströmband ausgebildet ist, und daß das Anströmband auf seiner Länge in gleichen Abständen durch Mündungsöffnungen von Klassierrohren unterbrochen wird, welche durch das Anströmrohr nach unten hindurchgehen und in einem darunter verlaufenden Förderrohr enden, das mit Versorgungsrohren für die kontinuierliche Zufuhr des die Klassierrohre aufsteigend durchströmenden Klassiergases versehen ist und das einen Fördergasanschluß zur zeitweisen, impulsartigen Zufuhr von Fördergas aufweist.

Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die Rinnenwangen in einem Winkel von 60° zur Waagerechten geneigt sein. Hierbei soll der Durchmesser der Klassierrohre etwa drei- bis maximal fünfmal so groß sein wie der Korndurchmesser des abzutrennenden Kornanteils. Außerdem können mehrere Keilströmrinnen unmittelbar nebeneinander angeordnet sein oder es können in einem Anströmboden mehrere Keilströmrinnen radial mit Gefälle aim Strahl-Strömboden angeordnet werden. Weiterhin ist es möglich, mehrere Keilströmrinnen, ggf. in unterschiedlichen Höhen, radiai zur Reaktorwand, tangential zum Reaktormittelpunkt oder spiralig entlang der Reaktorwand eines Wirbelbettreaktors anzuordnen. Immer dann, wenn mehrere Keilströmrinnen vorgesehen sind, münden die Förderrohre in eine gemeinsame Schleuse, die mit einem Zellrad versehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als Bauelement in Wirbelbettreaktoren oder Wirbelbettrinnen oder in bewegten Festbetten zum direkten Kontaktieren von Materialien einer Mischung und zum gleichzeitigen Abtrennen von größeren und/oder schwereren Anteilen einer Kornspanne aus einer fluidisierten oder bewegten Materialienmischung angewendet werden.

Solche Anwendungsfälle ergeben sich beispielsweise in der Aufbereitungstechnik, z. B. zum Kontaktieren von Feststoffen mit Katalysatoren, Wärmeträgern oder Aromastoffen, oder zum Rösten, Schwelen oder

Vergasen von durchgeleiteten größeren und/oder schwereren Kornanteilen in Kontakt mit dem übrigen Wirbelbett und zum Abtrennen dieser Kornanteile aus dem Wirbelbett. Auch zum Abtrennen von Pyrit- und Bergeanteilen aus aufgemahlener Kohle in einem Wirbelbett oder zum Abscheiden von gesinterten, mineralischen Ascherückständen aus der.-. Wirbelbett in einem Vergasungsreaktor oder zum Abscheiden größerer und/oder schwererer während eines Prozesses entstehender Agglomerate aus einem Wirbelbett ode;· einem bewegten Festbett ist die erfindungsgemäße Vorrichtung brauchbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Keilströmrinne,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Anströmrohr gemäß F i g. 1 mit einem angedeuteten Klassierrohr,

Fig.3 mehrere nebeneinander angeordnete Keilströmrinnen im Zuge einer Förderbandstrecke,

F i g. 4 verschiedene Möglichkeiten des Einbaus von Keilströmrinnen in einen Wirbelbettreaktor, und

F i g. 5 einen Schnitt durch den Reaktor gemäß F i g. 4 mit der Anordnung der Keilströmrinnen im Wirbelbettraum.

Gemäß F i g. 1 sind zwei Rinnenwangen 1, die aus einem glatten, dichten Material bestehen, keilförmig zueinander in einem Winkel von 60° zur Horizontalen mit etwas Abstand auf einem runden oder kantigen Anströmrohr 2 befestigt. In dem Zwischenabstand ist ein Anströmband 3 angeordnet, das aus einen·, gasdurchlässigen Werkstoff, beispielsweise aus Sintermaterial, oder einer oder mehreren Bohrungsreihen gebildet wird. Ins Anströmrohr 2 eingeleitetes Anströmgas 7 dringt durch das Anströmband 3 nach oben und wirbelt das zwischen den Rinnenwangen 1 anstehende Wirbelgut 10 fontänenartig auf. Unter dem Anströmrohr 2 verläuft ein Förderrohr 4. In Abständen stehen senkrecht angeordnete Klassierrohre 5 auf der Förderrohr 4 und münden im Anströmband 3 des Anströmrohres 2. Der Durchmesser der Klassierrohre 5 sollte etwa das dreifache bis maximal fünffache des Korndurchmessers des abzuschneidenden KornanteiSes betragen. Durch diese Durchmesserbegrenzung wird eine einsträhnige Korn-hinter-Korn-Abklassierung in den Klassierrohren 5 begünstigt. Dem Förderrohr 4 wird durch seitlich gleichmäßig verteilt angeordnete Versorgungsrohre 6 laufend Klassiergas 8 zugeführt, das über die Klassierrohre 5 ins Wirbelbettgut 10 strömt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Klassiergases 8 ist in den Klassierrohren 5 etwas höher als die Schwebepunktsgeschwindigkeit des Wirbelbettgutes 10, jedoch kleiner als für die schwereren und/oder größeren abzuschneidenden Kornanteile des Wirbelbettgutes SO erforderlich ist. Auf diese Weise fällt das Abklassiergut 11 durch die Klassierrohre 5 in das Förderrohr 4. Das Abklassiergut 11 wird in regelmäßigen Zeitabständen durch ein impulsartig aufgegebenes Fördergas 9 abgefördert. Durch diesen Druckstoß werden gleichzeitig die Klassierrohre 5 gesäubert.

Wichtige Voraussetzung für die Wirkungsweise ist der Bewegungsablauf des Wirbelbettgutes 10. Durch das Anströmband 3 wird es relativ schmal angeströmt und in der Mitte hochgefördert. Anschließend gleitet das Gut an den Rinnenwangen 1 nach unten zurück zum Anströmband 3. Durch gleichzeitige Schrägstellung der Keilströmrinne um den Winkel /x zur Horizontalen erfährt das Wirbelbettgut 10 einen Längstransport.

Beide Bewegungen ergeben zusammen einen Materialtransport in Form zweier gegeneinander arbeitender spiraliger Walzen. Damit ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß möglichst viel Gut sehr oft die Mündungsöffnungen der Klassierrohre 5 kreuzt und sich dem Klassiei Vorgang aussetzt

In der Fig.2 wird eine Ausführungsform des Anströmrohres 2 gezeigt Anstatt mit einer oder mehreren Bohrungsreihen versehen, ist hier das Anströmrohr 2 geschlitzt und im Innern mit einem zweiten Rohr aus einem für den jeweiligen Zweck angepaßten porösen, gasdurchlässigen Material versehen worden, das z. B. aus Sintermetall bestehen kann. Der vom geschlitzten Anströmrohr 2 nicht abgedeckte Streifen bildet dann das Anströmbad 3. Auf diese Weise kann em Wirbelbettdurchfall während eines Stillstandes der Vorrichtung verhindert werden.

Gemäß F i g. 3 wird Gut von einem Transportband 15a über einen Gutverteiler 16 auf eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Keilströmrinnen aufgegeben, um es zu klassieren und anschließend über einen Guttrichter 17 wieder auf ein Transportband 15Z> aufzugeben. Die gesamte Klassieranlage befindet sich in einem Staubraum 18. Aus dem Wirbelbettgut 10 austretendes Anströmgas 7 und Klassiergas 8 verlassen den Staubraum 18 über ein Rüttelfilter 19 oder einen nicht gezeichneten Zyklon. Auf diese Weise kann Inertgas zurückgewonnen werden. Außerdem kann vom Rüttelfilter 19 abgeschiedenes Feinstkorn wieder auf das Transportband 15 aufgegeben werden. Das Abklassiergut 11 wird durch impulsartig aufgegebenes Fördergas 9 bei gleichzeitig geöffnetem Schüttgutschieber 12 in eine Schleuse 23 transportiert und dort durch ein Zellrad 14 ausgetragen. Das Fördergas 9 wird im Zyklon 13 entstaubt und abgeführt.

Gemäß Fig.4 enden strahlenförmig in einem Anströmboden 21 eines Wirbelbettreaktors mit dem Winkel α gegenüber der Horizontalen angeordnete, gerade oder gekrümmte Keilströmrinnen in einem zutiefst angeordneten Strahl-Strömboden 20. Neben dem schon beschriebenen Materialtransport in den schräggestellten Keilströmrinnen in der Art spiraliger Walzen wird dem gesamten Reaktorinhalt durch einen Strahl-Strömboden 20 eine fontänenartige Gesamtbewegung aufgezwungen. Dadurch wird erreicht, daß das gesamte Wirbelbettgut 10 immer wieder von außen nach innen durch die Keilströmrinnen geleitet und einem Klassiervorgang unterworfen wird. Die Segmente des Anströmbodens 21 werden durch ein Wirbelgas 22 gerade so durchströmt, daß das Wirbelbettgut 10 eine einfache Auflockerung erfährt. Durch die abfallende Schräglage dieser Segmente zur Reaktormitte hin und gleichzeitiger konvexer Ausbildung derselben werden die schwereren und/oder größeren Kornanteile des Wirbelbettgutes 10 bevorzugt in Richtung der Keilströmrinnen transportiert und dem Klassiervorgang unterworfen. Abklassiergut il wird durch impulsartig aufgegebenes Fördergas 9 bei gleichzeitig geöffnetem Schüttgutschieber 12 in eine Schleuse 23 transportiert und dort durch ein Zellrad 14 ausgetragen.

In der Fig.4 wird gleichzeitig die Möglichkeit gezeigt, Keilströmrinnen, ggf. auch nachträglich, in unterschiedlichen Höhen eines Wirbelschichtreaktors anzuoHnen, um aus dem Wirbelbett in verschiedenen Höhen größere und/oder schwerere Kornanteile abzuscheiden. Eine nachträgliche Ausrüstung von Reaktoren ist wegen der Vorfertigung der Keilströmrinnen als Meterware relativ einfach. Im rechten

Reaktorteil sind zwei Keilströmrinnen radial zur Reaktorwand und im linken Reaktorteil spiralig an der Reaktorwand angeordnet. Die spiralig angeordneten Keilströmrinnen können auch mit etwas Abstand von der Reaktorwand angebracht werden. Die untere "> Keilströmrinne 24 zeigt eine Ausführungsform mit nur einer Rinnenwange 1, da die zweite von der Reaktorwand gebildet wird.

F i g. 5 zeigt diese in den Wirbelbettraum eingebauten Keilströmrinnen in der Aufsicht. Die Anströmrohre 2 n> und die Förderrohre 4 werden durch die Reaktorwand hindurchgeführt. Bei der radialen Anordnung muß das Förderrohr 4, wenn es nicht an der Reaktorgegenseite herausgeführt wird, durch Umlenkung nahe der Eintrittsstelle herausgeführt werden. Es besteht auch die ι ί Möglichkeit, die Anströmmhre 2 und Hie Förderrohre 4 nach Verlassen der Keilströmrinne senkrecht hochzuführen, um so diese Rohre als Halte- und Eintauchvorrichtung zu benutzen.

Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß -'< > Fig. 3:

Durch eine Keilströmrinne von etwa 25 cm Höhe und einem Fassungsvermögen von etwa 5 dmVO.l m werden bei einer Transportgeschwindigkeit von 0,2 m/s etwa lOdmVs Wirbelbettgut 10 durchgeschleust. Werden 2j beispielsweise auf einem Meter Länge der Keilströmrinne 20 Klassierrohre 5 gesetzt, so können bei einer Gesamtlänge der Keilströmrinne von etwa 10 m etwa 200 cmVs Groß- oder Schwerkornanteil von > 1 mm Durchmesser aus einem Wirbelbettgut 10 abklassiert in werden.

Es können beispielsweise auf einer 10 m langen Keilströmrinne auf 5 kg Kohle etwa 300 g Pyrit pro Sekunde abgeschieden werden. Das entspricht einer Abscheidung von etwa 6 Gew.-%. Mit 10 parallel angeordneten Keilströmrinnen von je 10 m Länge können demnach etwa 50 kg Kohle pro Sekunde weitgehend vom Pyritanteil befreit werden. Dies entspricht einer Stundenleistung von etwa 180 t Kohle.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteiie bestehen, insbesondere bei einer Vorrichtung gemäß F i g. 4, darin, daß das in den Keilströmrinnen geführte Wirbelbettgut durch das Anströmband eine eigene Auflockerung erfährt und durch die Neigung der Keilströmrinne während des Klassiervorganges transportiert wird. Größere und/oder schwerere Kornanteile, die mit einer Keilströmrinne ins Gesamtwirbelbett eingeleitet werden, verbleiben trotz des allseitig vorhandenen Wirbelbettes aus leichterem Material in der Keilströmrinne und können so mit einem gewissen Maß an Vermischung mit dem übrigen, leichteren Material des Wirbelbettes durch letzteres geleitet und später sauber abgetrennt werden. Dieser letztgenannte Vorteil wird dadurch erreicht, daß das Wirbelbettgut nahe den Klassierrohrmündungen nicht durch ein allseitig pulsierendes Wirbelbett unerwünschten Druckschwankungen ausgesetzt wird, sondern mittels der gerichteten spiraligen Transportbewegung des Wirbelbettgutes innerhalb der Keilströmrinne viel Wirbelbettgut an den Klassiermündungen vorbeigeführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Befördern von Feststoffstromen durch Wirbelbetten und zum gleichzeitigen Abtrennen größerer und/oder schwererer Kornanteile von kleineren und/oder leichteren Kornanteilen einer fluidisierten Materialienmischung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei keilförmig zueinander stehende, in einem Winkel von etwa 30 bis 80° zur Waagerechten geneigte Rinnen wangen

(1) unter Belassen eines geringen Abstandes ihrer unteren Längskanten auf einem mit Gefälle angeordneien Anströmrohr (2) befestigt sind, in welches Anströmgas (7) eingeleitet wird und das in seinem oberen, zwischen den Rinnenwangen (1) liegenden Mantelbereich als gasdurchlässiges Anströmband (3) ausgebildet ist, und da3 das Anströmband (3) auf seiner Länge in gleichen Abständen durch Mündungsöffnungen von Klassierrohren (5) unterbrochen wird, welche durch das Anströmrohr

(2) nach unten hindurchgehen und in einem darunter verlaufenden Förderrohr (4) enden, das mit Versorgungsrohren (6) für die kontinuierliche Zufuhr des die Klassierrohre (5) aufsteigend durchströmenden Klassiergases (8) versehen ist und das einen Fördergasanschluß zur zeitweisen, impulsartigen Zufuhr von Fördergas (9) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnenwangen (1) in einem Winkel von 60° zur Waagerechten geneigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Klassierrohre (5) etwa drei- bis maximal fünfmal so groß ist wie der Korndurchmesser des abzutrennenden Kornanteiles. J5

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Keilströmrinnen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.

5. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Keilströmrinnen in einem Anströmboden (21) radial mit Gefälle zum Strahl-Strömboden (20) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrers Keilströmrinnen, ggf. in unterschiedlichen Höhen radial zur Reaktorwand, tangential zum Reaktormittelpunkt oder spiralig entlang der Reaktorwand eines Wirbelbettreaktors angeordnet werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrohre (4) in eine gemeinsame Schleuse (23) münden, die mit einem Zellrad (14) versehen ist.