DE3108875A1 - Drehstroemungswirbler zur thermischen behandlung von feinkoernigem oder granulatfoermigem gut - Google Patents

Drehstroemungswirbler zur thermischen behandlung von feinkoernigem oder granulatfoermigem gut

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Description

KRAFTWEHK UNION AKTIENGESELLSCHAI''T Unser Zeichen
81 P 9 2 1 0 DE
Drehströmungswirbler zur thermischen Behandlung von feinkörnigem oder granulatförmigem Gut
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehströmungswirbler zur thermischen Behandlung von feinkörnigem oder granulatförmigem Gut mit mindestens einem gasförmigen Medium, bestehend aus einer mindestens drei Behandlungszonen von etwa gleicher Länge umfassenden zylindrischen Reaktionskammer mit tangentialen Zuführungen für die gasförmigen Medien im Reaktionskammermantel und mit mindestens einer schräg tangentialen Gutzuführung im Bereich der einen Stirnseite der Reaktionskammer und mindestens einem Auslaß für das behandelnde Gut im Bereich der anderen Stirnseite der Reaktionskammer sowie einem in die Reaktionskammer hineinragenden axialen Abzugsrohr für die überschüssigen und/oder verbrauchten gasförmigen Medien.
Mit diesem Oberbegriff wird auf Drehströmungswirbler Bezug genommen, wie sie beispielsweise in der Deutschen Offenlegungsschrift 21 38 165 näher beschrieben sind.
Dabei gibt es eine Ausführungsform als sogenannten Wendelstromtrockner, bei dem die tangentialen Düsen im Reaktionskammermantel schräg nach unten geneigt und auf einer wendeiförmigen Bahn am Umfang des Kammermantels angeordnet sind. Hierdurch wird das am oberen Ende der Kammer eingeführte Gut auf einer wendeiförmigen Bahn in der Nähe der Kammerwandung gesammelt und nach unten geführt. Bei einer zweiten Ausführungsform, dem sogenannten Ringstromtrockner, sind die Düsen tangential in senkrecht zur Achse des Drehströmungswirblers verlaufenden
Ch 2 Sie / 23.02.1981
Ebenen angeordnet. Das eingeführte Girt samrael sich dabei in ringförmigen, freischwebend rotierenden Anreicherungen zwischen jeweils zwei Düsenreihen. Durch Steuerung der Luft durch die Düsen oder durch Überladung der einzelnen Ringe wandern diese Ringe in Sprüngen nach unten und werden auf diese V/eise ebenfalls thermisch behandelt, z.B. getrocknet.
Bei gleichbleibender axialer Transportgeschwindigkeit des behandelnden Gutes ist für die Verweilzeit in der Reaktionskammer im wesentlichen die Länge der Kammer maßgebend, über die die gasförmigen Medien zugeführt werden. Für die jeweils in einem Durchlauf in der Reaktionskammer zu behandelnde Menge des Gutes muß aber darüber hinaus auch das Verhältnis zur eingesetzten Menge zu dem durchgesetzten Volumen der gasförmigen Medien beachtet werden.
Es war dabei bisher üblich, überschüssige und bereits verbrauchte Gasmengen Über einen Abzug an einer Stirnseite der Reaktionskammer abzuführen (vgl. z.B. US-Patentschrift 56 00 817). Bei großen Abzugsmengen, die eine erhöhte AbStromgeschwindigkeit des Gases bedingen, ergeben sich dadurch aber Strömungsveränderungen innerhalb des Reaktionsraumes, so daß eine sichere Führung der Teilchenringe oder der Teilchenwendel nicht immer gesichert ist.
Bei der Anordnung nach der Deutschen Offenlegungsschrift 21 38 165 sollten Strömungsveränderungen dadurch vermieden werden, daß der Abzug als mindestens bis über die Hälfte der Reaktionskammer hineinragendes Abzugsrohr ausgebildet und mit über seine Länge verteilten zusätzlichen Absaugöffnungen versehen ist. 35
Durch die Vielzahl der Absaugöffnungen läßt es sich ,jedoch nicht immer verhindern, daß es doch zu Luftkurz-
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Schlüssen innerhalb der Reaktionskammer kommt, so daß unter Umständen wesentlich mehr Gas durchgesetzt wird als z.B. zur Trocknung eigentlich erforderlich wäre. Dies ist aus energetischen Gründen unerwünscht. 5
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wirbler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Kurzschlüsse innerhalb der Reaktionskammer vermieden und der Energieverbrauch optimiert wird.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine häufige Lösung ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß die tangentialen Zuführungen in der auf die Gutzufuhr folgenden ersten Behandlungszone und in der dem Auslaß vorhergehenden letzten Behandlungszone in bezug auf die Zuführungen in der Zwischenbehandlungszone so ausgebildet sind, daß die Verweildauer in der Zwischenbehandlungszone mindestens doppelt so groß wie die Verweildauer in der ersten oder letzten Behandlungszone ist und daß das von der Auslaßseite kommende Abzugsrohr ungefähr am Ende der Zwischenbehandlungszone frei mündet.
Da die Erhöhung der Verweildauer über die Gestaltung der tangentialen GasZuführungen in einer bestimmten Zone der Reaktionskammer zu einer sehr stabilen Wandströmung in dieser Zone führt, kann das Abzugsrohr hier zentrisch münden, ohne daß es zu Gaskurzschlüssen kommt.
Gleichzeitig führt die Abstufung der Verweildauer in den etwa drei gleich langen Reaktionskammerzonen auch zur optimalen Anpassung an die in der Regel geforderten thermischen Behandlungsprozesse, z.B. die Trocknung. So wird z.B. in der ersten Zone eine schnelle Aufheizung erreicht, in der Zone mit längerer Verweildauer die Feuchte an die Oberfläche ausgetrieben und in der letzten Zone die Resttrocknung vorgenommen. Die gewünschte unter-
schiedliche Verweildauer in den einzelnen Zonen kann konstruktiv relativ einfach dadurch erreicht werden, daß die Zahl und/oder der Winkel der tangentialen Zuleitungen in der Zwischenbehandlungszone von der in den übrigen Zonen abweicht.
Die Vorteil werden ferner die Temperaturen und/oder die Zusammensetzungen der zugeführten gasförmigen Medien in den einzelnen Kammerzonen unterschiedlich gewählt, um eine optimale Anpassung an z.B. einen Trocknungsprozeß zu erreichen. Im Interesse eines guten Wärmeüberganges ist dabei von Vorteil, wenn nach dem Gegenstromprinzip gearbeitet wird, d.h. die Temperautränderung der zugeführten Medien in Längsrichtung der Reaktionskammer verlauft umgekehrt zur Temperaturänderung des behandelten Gutes.
Unter der thermischen Behandlung soll im vorliegenden Fall nicht nur eine Trocknung, sondern auch eine Kühlung verstanden werden. Die Verwendung des vorstehend geschilderten Drehströmungswirblers als Kühlgerät im Rahmen eines technologischen Prozesses, z.B. Abkühlung eines Pulvers auf eine zulässige Verpackungstemperatur bringt gegenüber dem üblichen Stand der Technik mit Fallschächten eine ganz erhebliche Einsparung der Baulänge.
Anhand von schematischen Zeichnungen seien Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Ringstromtrockner mit Abzugsrohr und Figur 2 einen Wendelstromtrockner mit Abzugsrohr.
Gemäß Figur 1 besteht der Drehströmungswirbler aus einer zylindrischen Reaktionskammer 1 mit tangentialen und in Ebenen senkrecht zur Achse der Reaktionskammer 1 angeordneten Düsen 6 im Kammermantel 2, über die ein gasförmiges Medium zur Behandlung oder Trocknung des Gutes eingeführt wird. Das feinkörnige oder granulatförmige
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Gut gelangt über die schräg tangentiale Gutzuführung 3 in die Reaktionskammer 1. Das einströmende Gut sammelt sich dabei durch Wirkung der sich in der Reaktionskaramer 1 ausbildenden Strömung in freischwebend rotierenden Partikelringen 7 jeweils zwischen zwei einzelnen Düsenreihen. Durch Absperren einzelner Düsenreihen,fällt dann der Partikelring über der jeweils abgesperrten Düsenreihe weiter nach unten in den nächstfolgenden Ringbereich. Nach Durchsatz durch die gesamte Reaktionskammer verläßt das behandelte Gut die Reaktionskammer über einen Auslaß 4 am Boden. In die Reaktionskammer 1 ragt ein zentrisches axiales Abzugsrohr 6, das sich in etwa über ein Drittel der Länge der Reaktionskammer 1 erstreckt, d.h.. etwa am Ende der Zwischenzone II - von unten kommend - endet. Die Reaktionskammer 1 des Drehströ'mungswirblers ist in drei Zonen von etwa gleicher Länge aber unterschiedlicher Verweildauer des Gutes eingeteilt, und zwar in eine erste Behandlungszone I mit relativ weitem Abstand a der Düsenreihen voneinander, eine folgende Zwischenzone II mit relativ engem Abstand b der Düsenreihen und eine Nachbehandlungszone III mit wiederum relativ großem Abstand c der Düsenreihen voneinander. Hierdurch läßt sich z.B. die Verweildauer derart einstellen, daß die Verweildauer in der Zwischenzone II etwa dreimal bis viermal so groß ist wie in den Zonen I oder III.
Durch eine derartige Ausbildung der einzelnen Zonen läßt sich die Verweildauer sehr günstig an die jeweils technologischen Erfordernisse z.B. eines Trocknungsprozesses anpassen, d.h. in der Zone I wird eine relativ rasche Vortrocknung vorgenommen, in der Zone II wird die Feuchtigkeit aus dem Gut ausgetrieben und in der Zone III die Resttrocknung vorgenommen. .--
Da die Strömung am Ende der Zone II in Wandnähe recht stabil ist, wird durch das dort mündende Abzugsrohr für
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die überschüssigen Gase der eigentliche Guttransport nicht gestört und im wesentlichen nur das verbrauchte Gasraedium abgezogen, das am Boden der Heaktionskammer sich vom Gut trennt, am Abzugsrohr 1 emporströmt und in die Öffnung abgezogen wird.
In Figur 2 ist eine ähnliche Apparatur wie in Figur 1 dargestellt, jedoch handelt es sich hierbei um einen sogenannten Wendelstromtrockner. Hierbei sind die Düsen 6 zwar auch tangential zur Reaktionskammerwandung aber nicht senkrecht, sondern im Winkel zur Achse nach unten geneigt und auf einer wendeiförmigen Bahn am Umfang des Kammermantels 2 angeordnet. Als Neigungswinkel empfiehlt sich dabei ein Wert zwischen 15 und 45°. Dadurch wird das über die Zuführung 3 eintretende Gut auf einer wendeiförmigen Bahn 8 innerhalb der Reaktionskammer 1 kontinuierlich geführt. Das z.B. getrocknete Gut verläßt dann über den Ausgang 4 die Reaktionskammer, während sich das durch die Düsen 6 zugesetzte Gas im wesentliehen.in einer Innenströmung nach oben bewegt und durch die Öffnung des Abzugsrohrs 5 abgezogen wird. Auch hierbei ist die Länge des Abzugsrohrs 5 zu etwa einem Drittel der Baulänge der Reaktionskammer 1 gewählt und mündet dieses am Ende der Zwischenzone II. Wie in dem vorhergehenden Beispiel nach Figur 1 ist nämlich auch hier die Reaktionskammer 1 in drei Behandlungszonen I, II und III aufgeteilt, die zwar unter sich von etwa gleicher Länge sind, aber in denen die Verweildauer des Gutes unterschiedlich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß in den Zonen I und III die Steilheit der Düsen, d.h. der Neigungwinkel, größer gewählt wird als im Bereich II, so daß sich in diesem Bereich eine größere Verweildauer infolge der flacheren Wendel ergibt. Auf diese Weise ist auch hier eine optimale Anpassung an technologische Prozesse möglich. Ferner werden durch die beschriebene Absaugung Luftkurzschlüsse weitgehend vermieden, da die Wandströraung am Ende der Zone II durch die Vielzahl der
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Düsen relativ geringen Neigungswinkel«1 äußerst stabil ist.
Um die einzelnen Zonen mit Gasen unterschiedlicher Temperatur und/oder Zusammensetzung beaufschlagen zu können, werden die Düsen 6 in den einzelnen Zonen I bis III jeweils aus gesonderten GasZuführungskammern 9 gespeist, die gegebenenfalls ihrerseits wieder über Druckregelorgane 10 mit einer Gasquelle 12 verbunden sind. Diese Gasquelle kann ihrerseits wieder ganz oder zum Teil die durch das Abzugsrohr 5 abgeführte Gasmenge aufnehmen. Um z.B. in den verschiedenen Zonen auch eine beliebige Temperatur der zugeführten Gase einstellen zu können, ist ,jeder Kammer 9 noch ein Temperaturregelgerät 11 zugeordnet, das entsprechend dem Temperatur!stwert eine entsprechende Heizleistung an die in die GaszufUhrungskamraern 9 einströmenden Gase abgibt. Vorteilhafterweise wird dabei die Zuordnung der Temperatur zu den einzelnen Zonen so getroffen, daß die Trocknung im Gegenstromverfahren durchgeführt wird.
Von Vorteil kann es auch sein, oberhalb des Gutauslasses 4 am Boden der Reaktionskammer 1 noch eine Blende 13 anzuordnen, die dazu dient, den Auslaß 4 an der Luftströmung innerhalb der Reaktionskammer 1 abzuschirmen, so daß durch diesen Auslaß 4 im wesentlichen nur behandeltes Gut und nicht noch ein zusätzliches Gasvolumen mit ausgetragen wird.
In der vorliegenden Zeichnung ist eine Reaktionskammer mit einer Gutzuführung am oberen Ende und einem Gutauslaß am unteren Ende dargestellt. Es ist aber auch möglich, die Reaktionskammer in horizontaler Lage zu betreiben.
Es kann gelegentlich auch von Vorteil sein, die Reihenfolge der drei etwa gleich langen Behandlungszonen zu vertauschen, falls es der Trocknungsprozeß erfordert; auch in einem solchen Falle sollte das Abzugsrohr etwa im Bereich der Zone mit längster Verweildauer des Gutes
münden, da sich hier die stabilste Strömung findet.
7 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (7)

Patentansprüche -/> - VPA 81 ρ 92 1 ODE
1. Drehströmungswirbler zur thermischen Behandlung von feinkörnigem oder granulatförmigem Gut mit mindestens einem gasförmigen Medium, bestehend aus einer mindestens drei Behandlungszonen von etwa gleicher Länge umfassenden zylindrischen tie akt ions kammer mit tangentialen Zuführungen für die gasförmigen Medien im Reaktionskammermantel und mit mindestens einer schräg tangentiaien Gutzuführung im Bereich der einen Stirnseite der Reaktionskammer und minestens einem Auslaß für das behandelte Gut im Bereich der anderen Stirnseite der Reaktionskammer sowie einem in die Reaktionskammer hineinragenden axialen Abzugsrohr für die überschüssigen und/oder verbrauchten gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Zuführungen (6) in zwei Behandlungszonen (I, II) in bezug' auf die Zuführungen in der dritten Behandlungszone (II) so ausgebildet sind, daß die Verweildauer in der dritten Zone mindestens doppelt so hoch wie die Verweildauer in jeder der anderen Behandlungszonen (I, III) ist und daß das von der Seite des Gutauslasses (4) kommende Abzugsrohr (5) im Bereich der dritten Behandlungszone (II) frei mündet.
2. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die tangentialen Zuführungen (6) in der auf die Gutzufuhr (3) folgenden ersten Behandlungszone (i) und in der dem Auslaß (4) vorhergehenden letzten Behandlungszone (III) in bezug auf die Zuführungen (6) in der Zwischenbehandlungszone (II) so ausgebildet sind, daß die Verweildauer in der Zwischenbehandlungszone (II) mindestens doppelt so hoch wie die Verweildauer in der ersten und letzten Behandlungszone ist und daß das von der Seite des Gutauslasses (4)
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kommende Abzugsrohr (5) ungefähr am Ende der Zwischenbehandlungszone (II) frei mündet.
3. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1 , dadurch 5gekennze ichnet, daß die Zahl und/oder der Winkel der tangentialen Zuführungen (6) in der Zwischenbehandlungszone (II) von der in den übrigen Zonen (I, IIIj abweicht.
4. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Temperaturen und/ oder die Zusammensetzungen der zugeführten gasförmigen Medien in den einzelnen Behandlungszonen (I bis III) unterschiedlich gewählt sind.
5. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Reaktionskammermantels (2) regelbar ist.
6. Drehströmungswirbler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung der zugeführten gasförmigen Medien längs der Reaktorkammer (1) gegensinnig zur Temperaturänderung des behandelten Gutes verläuft.
7. Drehströmungswirbler, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Kühlgerät im Rahmen eines Prozesses.
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