DE3639046A1

DE3639046A1 - Verfahren und vorrichtung zum waerme- und stoffaustausch zwischen einem stroemenden medium und feinkoernigen feststoffen

Info

Publication number: DE3639046A1
Application number: DE19863639046
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Ing Kriegel
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wärme- und Stoffaus tausch zwischen einem strömenden Medium und fein körnigen Feststoffen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärme- und Stoffaustausch zwischen einem strömenden Medium und feinkörnigen Feststoffen.

Zum Wärme- und Stoffaustausch zwischen einem strö menden Medium und Feststoffen werden bisher Vor richtungen benutzt, die aus mehreren Teilen be stehen, wobei in einem Teil der Wärme- und Stoff austausch zwischen strömendem Medium und Feststoff stattfindet, die Trennung des mit dem Feststoff vermischten Mediums jedoch in einem anderen Teil erfolgt. Zum Abscheiden von feinkörnigen Fest stoffen aus strömenden Medien benutzt man seit langem als Zyklone bekannte Apparate, die aus einem oberen zylindrischen Teil und einem sich daran anschließenden kegelförmigen Teil bestehen. In den oberen zylindrischen Teil wird das mit dem Fest stoff vermischte Medium tangential so eingeführt, daß sich ein Wirbel bildet, in dem sich der Fest stoff aufgrund der Fliehkräfte an die Wandung des Behälters bewegt und von dort unter Einwirkung der Schwerkraft in Form dichter Strähnen in den unteren zylindrischen Teil absinkt, aus dem er durch geeig nete Mittel abgezogen wird. Das vom Feststoff gereinigte Medium wird dagegen über eine im oberen Teil des zylindrischen Behälters vorgesehene Abzugsöffnung abgeführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl für den Verfahrensschritt des Wärme- und Stoffaus tausches als auch für die Trennung von Feststoff und strömendem Medium günstigste Verfahrensbedin gungen und eine Vorrichtung zu schaffen, die ein fach aufgebaut ist und in der nicht nur Wärme- und Stoffaustausch, sondern gleichzeitig auch die Tren nung und Abscheidung der miteinander in Kontakt ge brachten Stoffe herbeigeführt wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, dessen kennzeichnende Merkmale im Anspruch 1 der Anmeldung angegeben sind. Durch die Einleitung des Feststoffs in das Zentrum des Wirbels - wo beson ders hohe Umlaufgeschwindigkeiten bestehen und deshalb hohe Fliehkräfte auf die einzelnen Fest stoffpartikel wirken - wird der Feststoffstrom aufgelöst und werden die Partikel radial quer zum Wirbel gegen die Innenwand des Behälters geschleu dert, wo sich die Partikel sammeln und von dort in Strähnen in den unteren Teil des Behälters absinken. Ein solches Verfahren kann einstufig, aber auch mehrstufig in der Weise ausgeführt werden, daß Vorrichtungen, wie sie im Anspruch 5 der Anmeldung angegeben sind, im äußeren Gleich- und Gegenstrom geschaltet werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem Feststoff und einem Gas in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 5, 6, 7, 8 die Hintereinanderschaltung von Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 4.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Be hälter, dessen oberer Teil 1 zylindrisch ist und der eine seitliche tangentiale Eintrittsöffnung 2 für das strömende Medium, das im Ausführungsbei spiel ein heißes Gas ist, besitzt. Mit 3 ist der ebenfalls tangentiale Austritt für das Gas bezeich net. An den zylindrischen Teil des Behälters schließt sich ein sich kegelig nach unten verjüngen der unterer Teil 4 an, der mit einem Auslaß 5 für den Feststoff versehen ist, der in der Längsachse des Behälters angeordnet ist. Der Feststoff wird über ein ebenfalls zur Längsachse des Behälters zentrisch angeordnetes Zuführrohr 6 zugeführt, in dessen Zentrum der zugeführte Feststoff zunächst gelangt. Das durch die Eintrittsöffnung 2 tangen tial in den oberen Teil 1 des Behälters eintretende heiße Gas bildet im Innenraum dieses Behälters einen Wirbel, durch den der zugeführte Feststoff strom in Einzelpartikel aufgelöst und in engen Kontakt mit dem Gas gebracht wird. Zwischen Ein zelpartikel und Gas wird ein besonders guter Wärme- und Stoffübergang erzielt. Durch die Rotationsbe wegung, die sich dabei auf die Partikel überträgt, werden diese durch die Fliehkräfte an die Innenwand des Behälters geführt, an der sie in Strähnen nach unten in den kegeligen Teil absinken und durch die Austragsvorrichtung 7 abgeführt werden. Die Bildung von Strähnen führt zu einer besonders guten Abschei dung der Partikel. Das Gas, das sich dabei wieder entmischt, tritt dagegen im oberen Teil durch die Öffnung 3 aus dem Behälter aus, nachdem es sich vom Feststoff getrennt hat.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Abwandlung ist unterhalb der unteren Öffnung 8 des Zuführungsrohres 6 für den Feststoff ein kegelförmiger Einbau 9 angeordnet, der zur besseren Verteilung des zugeführten Fest stoffes in Einzelpartikel dient, indem dieser seit lich in den vom strömenden Medium gebildeten Wirbel geleitet wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung unterschei det sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 im wesent lichen noch dadurch, daß bei ihr die Zuführung des strömenden Mediums durch die Öffnung 10 im oberen Teil des zylindrischen Teiles des Behälters er folgt, während der Austritt des entmischten Mediums durch den Stutzen 11 erfolgt, der am unteren Rande des zylindrischen Teils des Behälters vorgesehen ist. Während bei der Vorrichtung nach Fig. 1 Fest stoff und strömendes Medium im Quer-Gegenstrom zueinander in Kontakt gebracht werden, geschieht dies bei der Vorrichtung nach Fig. 2 im Quer- Gleichstrom.

Weitere Abwandlungen zeigen die Fig. 3 und 4, bei denen der Austrittsstutzen für das entmischte Gas in der Deckplatte des Behälters konzentrisch zum Zuführungsrohr 6 angeordnet und als Krümmer aus gebildet ist. Fig. 3 mit Quer-Gleich-Gegenstrom; Fig. 4 mit Quer-Gegenstrom.

Die Fig. 5, 6, 7, 8 zeigen verschiedene Möglich keiten der Hintereinanderschaltung von Vorrich tungen nach den Fig. 1 bis 4. In der Anordnung nach Fig. 5 wird der Feststoff jeweils nacheinander den Behältern A, B, C und D zugeführt, in denen er jeweils mit dem strömenden Medium in Verbindung gebracht wird. Dieses tritt bei Fig. 5 im oberen Bereich des zylindrischen Bereichs des Behälters A durch eine Leitung 12 ein und verläßt diesen durch eine im unteren Bereich des zylindrischen Teils angeordnete Leitung 13. In gleicher Weise sind die Behälter B und C bzw. C und D miteinander verbun den. Der Feststoff wird schließlich dem kegeligen Teil des Behälters D entnommen. Das strömende Gas tritt aus diesem im unteren Bereich des Zylinders aus. Gas und Feststoff strömen also im äußeren und inneren Gleichstrom zueinander.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 zeigt eine andere Möglichkeit der Verbindung der Behälter A, B, C und D, bei der Feststoff und Gas im äußeren Gegenstrom und innerem Gleichstrom durch die einzel nen Behälter geleitet werden. Bei der Anordnung nach Fig. 7 strömt dagegen das Gas in den einzelnen Behältern im inneren Gegen- und äußeren Gleichstrom zum Feststoff, nach der Anordnung nach Fig. 8 dage gen in innerem und äußerem Gegenstrom.

Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise zum Aufheizen von Zementrohmehl durch die heißen Abgase aus dem Drehrohrofen benutzt werden. Es eignet sich z. B. aber auch zum Trocknen von feuchten Partikeln in einem heißen Luftstrom. Die Feuchtigkeit wird dabei verdampft und als Wasser dampf mit der Luft abgezogen.

Claims

1. Verfahren zum Wärme- und Stoffaustausch zwischen einem strömenden Medium und feinkörnigen Fest stoffen, dadurch gekennzeich net, daß der Feststoff von oben in den oberen zylindrischen Teil eines Behälters geführt wird, in den das strömende Medium seitlich tangential so eingeführt wird, daß es einen den Feststoff mitreißenden Wirbel bildet, in dem sich der Fest stoffstrom in Einzelpartikel auflöst, mit dem strömenden Medium mischt und danach durch die Wirkung der Fliehkräfte an die Innenwand des Behälters getragen wird, dort in Strähnen in den unteren, konisch ausgebildeten Teil des Behäl ters absinkt, wo er gesammelt und abgezogen wird, während das vom Feststoff entmischte Me dium den Behälter durch eine weitere in dessen oberem Teil angeordnete Öffnung wieder verläßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Feststoff in mindestens einem nachgeschalteten gleichartigen Behälter mit dem strömenden Medium erneut in Kontakt gebracht und in äußerem Gleich- oder Gegenstrom geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Feststoff dem eintretenden Gasstrom zugemischt und in den Behälter zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff in axialer Richtung des Behälters im Gegenstrom zum strömenden Medium geführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in seinem oberen Teil zylindrischen Behälter, an den sich ein kegelig verjüngender unterer Teil anschließt, wobei im oberen Teil des Behälters eine zur Behälterachse konzentrische Öffnung zur Zuführung des Feststoffes und in der Seitenwand des Behälters eine Öffnung zum tangentialen Zuführen des strömenden Mediums aufweist, das im Behälter einen Wirbel bildet, in dem es sich mit dem von oben zugeführten Feststoff mischt, der seinerseits durch die Rotationsbewegung an die Innenwand des zylindrischen Behälters geführt wird und von dort in den unteren Teil des Behälters absinkt, an dessen Ende eine Austrittsöffnung für den Feststoff vorgesehen ist, während im oberen Teil des Behälters eine weitere Öffnung vorgesehen ist, durch die das vom Feststoff entmischte Medium den Behälter verläßt.