DE3707625A1 - Process and device for treating fluidised bulk materials in fluidised-bed apparatuses - Google Patents
Process and device for treating fluidised bulk materials in fluidised-bed apparatusesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Prozesse in der chemischen Industrie, in der Land- und Nahrungsgüterwirtschaft und in der Grundstoffindustrie, bei denen Wirbelschichtapparate zur Granulation, Trocknung, Kühlung oder Reaktionsführung von fluidisierten Schüttgütern eingesetzt werden.The invention relates to processes in chemical Industry, Agriculture and Food Products and the basic industry, in which fluidized bed apparatus for granulation, drying, cooling or reaction control of fluidized bulk goods.
Es ist bekannt, daß bei Wirbelschichtprozessen, bei denen ein Schüttgut durch einen durchströmenden Gasstrom fluidi siert wird, durch den Abrieb, den Austrag des Feinkorns und mögliche prozeßbedingte Staubzuführungen, immer ein Staub austrag aus der Schicht erfolgt. Außerdem werden durch Prallwirkung auch größere Körner aus der Schicht sporadisch mit ausgetragen.It is known that in fluidized bed processes in which a bulk material through a flowing gas stream fluidi is due to the abrasion, the discharge of the fine grain and possible process-related dust supply, always a dust discharge from the layer. In addition, through Impact effect even larger grains from the layer sporadically carried out with.
Bleibt dieser Austrag unberücksichtigt, so führt er zu Ver lusten an Einsatzstoffen und beeinträchtigt die Umwelt bedingungen durch den Austritt staubhaltiger Abluft in die Umgebung. Bei Kreislauffahrweise entstehen erhebliche Ero sionsprobleme am Lüfter. Deshalb wurden bisher die Staub austräge aus der Anlage vermieden, indem im Wirbelschicht apparat oberhalb der Schicht eine größere Beruhigungszone mit erweitertem Querschnitt und damit verringerten Luftge schwindigkeiten angeordnet wurde und indem diesem Wirbel schichtapparat Zyklone, Elektrofilter oder Naßabscheider einzeln oder in Kombination nachgeschaltet wurden. If this discharge is ignored, it leads to Ver loss of feed materials and affects the environment conditions due to the discharge of dusty exhaust air into the Surroundings. Circular mode of operation creates significant eros sion problems on the fan. That is why so far the dust Discharges from the plant avoided by in the fluidized bed apparatus above the layer a larger calming zone with an enlarged cross-section and thus reduced air speed was arranged and by this vortex Layer apparatus cyclones, electrostatic precipitators or wet separators individually or in combination.
Diese Lösungen führen jedoch zu einer erheblichen Erhöhung des Anlagenvolumens. Es ist bekannt, daß das Volumen der Wirbelschicht weniger als 4% des zur Abscheidung benötigten Apparatevolumens beträgt. Außerdem muß der abgeschiedene Staub aus Gründen der Materialökonomie wieder in die Schicht zurück geführt werden, wozu weitere Einrichtungen und ein zusätz licher Energieaufwand erforderlich sind.However, these solutions lead to a significant increase of the system volume. It is known that the volume of the Fluid bed less than 4% of that required for separation Apparatus volume. In addition, the separated dust back into the layer for reasons of material economy be led, for which other facilities and an additional energy expenditure are required.
Es wurden auch Lösungen realisiert, bei denen die Staubab scheidung im Wirbelschichtapparat selbst oberhalb der Be ruhigungszone in Gewebefiltern verschiedener Bauart erfolgt. Die Nachteile dieser Lösung bestehen ebenfalls in einem größeren Apparatevolumen durch zusätzliche mechanische oder pneumatische Einrichtungen zur Reinigung der Filter, um den Anstieg des Druckverlustes der Filter zu begrenzen und den Staub, allerdings meist diskontinuierlich, in die Schicht zurückzuführen.Solutions were also implemented in which the dust separation in the fluidized bed apparatus itself above the bed quiet zone in fabric filters of various designs. The disadvantages of this solution are also one larger apparatus volume through additional mechanical or pneumatic devices for cleaning the filter to the Limit the pressure drop in the filter and limit the Dust, albeit mostly discontinuous, into the layer attributed.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Staubaustrag aus dem Wirbelschichtapparat ohne Abscheidung des Staubs an einer Filterfläche zu verhindern, die Verfahrensprozeßdurch führung zu intensivieren und die Installation voluminöser Abscheider innerhalb oder außerhalb des Wirbelschichtappa rates zu vermeiden.The aim of the invention is to remove the dust the fluidized bed apparatus without separating the dust a filter surface to prevent the process from intensify leadership and the installation more voluminous Separators inside or outside the fluidized bed appa to avoid rates.
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung zu lösen ist, besteht darin, in einem Wirbelschichtapparat die mit dem Abluftstrom aus der Schicht mitgerissenen Staubteilchen und/ oder Flüssigkeitströpfchen im Raum oberhalb der Wirbelschicht durch geeignete Verfahrensschritte und Mittel aus dem Abluft strom zu entfernen und in die Schicht zurückzuführen.The technical problem to be solved by the invention consists in the fluidized bed apparatus with the Exhaust air flow from the layer entrained dust particles and / or liquid droplets in the space above the fluidized bed through suitable process steps and means from the exhaust air remove current and return to the layer.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzeln und an sich bekannten Verfahrenstechniken kombiniert zur Wirkung gebracht werden, indem die aus der Wirbelschicht ausgestoßenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Schicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort im aufgebauten elektrischen Feld aufgeladen werden, agglomerieren und in die Schicht zurückfallen. Die Agglomeration wird dadurch erreicht, daß oberhalb der Wirbel schicht eine gitterartige, unter negativer Hochspannung stehende Sprühelektrode angeordnet ist, durch die die mit Teilchen geschwängerte Abluft hindurchstreicht, dabei auf geladen und an räumlich darüberliegenden geerdeten Nieder schlagselektroden abgeschieden werden. Die Verfahrensdurch führung wird dadurch intensiviert, daß der Abluftstrom in mindestens zwei, vorzugsweise in vier Teilströme aufgeteilt wird, diese einzeln bzw. paarweise gegenpolig aufgeladen und zwecks Agglomeration wiedervereinigt werden. Darüber hinaus kann der Raum oberhalb der Wirbelschicht in Teilräume ge gliedert und in jedem Teilraum ein elektrisches Feld ange ordnet sein.According to the invention this object is achieved in that the individually and per se known process techniques combined be brought into effect by moving from the fluidized bed ejected suspended particles in the above the layer located calm zone of the fluidized bed apparatus get there, charged in the built-up electrical field become, agglomerate and fall back into the layer. The Agglomeration is achieved in that above the vertebrae layer a grid-like, under negative high voltage standing spray electrode is arranged, through which the Particles impregnated exhaust air passes through, thereby charged and at grounded low lying above impact electrodes are deposited. The procedure by leadership is intensified in that the exhaust air flow in at least two, preferably divided into four partial streams is charged individually or in pairs with opposite poles and be reunited for agglomeration. Furthermore the space above the fluidized bed can be divided into subspaces structure and an electric field is attached to each subspace to be in order.
Weiterhin wird das Verfahren dadurch vorteilhaft ergänzt, daß durch ein Einspritzsystem und Zusatz von Salizinsäure in einer Konzentration von 0,01-0,1% der Agglomerations effekt unterstützt wird.Furthermore, the method is advantageously supplemented by that through an injection system and addition of salicinic acid in a concentration of 0.01-0.1% of the agglomeration effect is supported.
Der obere Teil des Wirbelschichtapparates besteht aus elek trisch nicht leitfähigem Material oder ist mit einer durch schlagssicheren Isolation versehen. Der Abgaskanal kann auch seitlich angeordnet und durch eine netzartige, abgasdurch lässige, gleichpolige, vorzugsweise parallel zur Austritts öffnung liegende Hochspannungselektrode abgeschottet sein, unterhalb der sich ein Auffangvolumen für das Agglomerat und eine Abführschleuse befindet.The upper part of the fluidized bed apparatus consists of elec tric non-conductive material or with a through provided with shockproof insulation. The exhaust duct can also arranged laterally and through a net-like, exhaust gas casual, equipolar, preferably parallel to the outlet high-voltage electrode lying in the opening, below which there is a collection volume for the agglomerate and a discharge lock is located.
Die Aufladung der Teilchen kann mittels Kontakt- oder Koro naaufladung erfolgen. Dabei wird dem Koronafeld der Vorrang gegeben, da in diesem die höchste Ladungsdichte und somit die größten wirkenden Feldkräfte erzeugt werden können.The particles can be charged by contact or coro recharge. The corona field is given priority given, because in this the highest charge density and thus the greatest acting field forces can be generated.
Für die Abscheidung der geladenen Partikel ergeben sich zwei Möglichkeiten:This results in the separation of the charged particles two possibilities:
- 1. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich nicht von einander getrennt. Die Staub- und/oder Flüssigkeitspartikel werden durch negative Sprühdrähte aufgeladen und an geerdeten Niederschlagselektroden, die sich in unmittelbarer Nähe befinden, abgeschieden. Das integrierte Auflade- und Ab scheidesystem wird in einem Abstand von 100 bis 700 mm Höhe oberhalb der Wirbelschicht im Erweiterungsteil des Wirbelschichtapparates angeordnet. Die angelegte Feld stärke liegt im Bereich 5-25 kV · cm-1 (für Luft).1. The charging and separation zone are not spatially separated from one another. The dust and / or liquid particles are charged by negative spray wires and deposited on earthed precipitation electrodes, which are in the immediate vicinity. The integrated charging and separating system is arranged at a distance of 100 to 700 mm above the fluidized bed in the extension part of the fluidized bed apparatus. The applied field strength is in the range 5-25 kV · cm -1 (for air).
- 2. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich voneinan der getrennt. Dabei werden die Staub- und/oder Flüssigkeits partikel in einem negativen Koronafeld bzw. durch Kontakt aufladung aufgeladen und an darüber angeordneten geerdeten Niederschlagselektroden abgeschieden. Für das Koronafeld finden als Sprühelektroden dünne Drähte mit scharfen Kanten Verwendung. Diese befinden sich in einem Abstand von 100 bis 300 mm oberhalb der Wirbelschicht und sind netzartig angeordnet, wobei der Abstand der Sprühdrähte zwischen 10 bis 20 mm variieren kann. Als Abscheideelektroden dienen geerdete Platten oder zweckentsprechend gestaltete Profile mit großer Oberfläche. Die Abscheideelektroden befinden sich im Erweiterungsteil des Wirbelschichtapparates. Die ange legte Hochspannung liegt im Bereich von 1 bis 50 kV.2. The charging and separation zone are spatially apart the separated. The dust and / or liquid particles in a negative corona field or through contact charging charged and grounded above Precipitation electrodes deposited. For the corona field find thin wires with sharp edges as spray electrodes Use. These are at a distance of 100 up to 300 mm above the fluidized bed and are network-like arranged, the distance of the spray wires between Can vary from 10 to 20 mm. Serve as separation electrodes grounded plates or appropriately designed profiles with a large surface. The separation electrodes are located in the extension part of the fluidized bed apparatus. The ange high voltage is in the range of 1 to 50 kV.
Die Erfindung soll anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is based on three exemplary embodiments are explained in more detail.
Es zeigt Fig. 1 mit den zugehörigen Schnitten A-A sowie B-B einen quadratischen Wirbelschichtapparat für den Trock nungsprozeß eines weichen Produktes mit hohem Abrieb. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,1 bis 0,2 mm. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s im freien Quer schnitt ist 200 mm über der Wirbelschicht, die sich im Wirbelschichtapparat 5 oberhalb des Anströmbodens 1 aus bildet, eine gitterartige negativ geladene Sprühelektrode 2 angeordnet. Die angelegte negative Spannung beträgt -5 kV. An dieser Sprühelektrode 2 werden die Staubteilchen negativ aufgeladen. An der geerdeten Abscheideelektrode 3 werden die Staubteilchen niedergeschlagen und agglomeriert. It shows Fig. 1 with the associated sections AA and BB a square fluidized bed apparatus for the drying process of a soft product with high abrasion. The discharged dust has a grain size of 0.1 to 0.2 mm. At an air speed of 0.5 m / s in the free cross-section, a grid-like negatively charged spray electrode 2 is arranged 200 mm above the fluidized bed which forms in the fluidized bed apparatus 5 above the inflow base 1 . The negative voltage applied is -5 kV. The dust particles are negatively charged at this spray electrode 2 . The dust particles are deposited and agglomerated at the grounded separation electrode 3 .
Durch das sich aufbauende Eigengewicht fallen die abge schiedenen Staubteilchen in die Wirbelschicht zurück und werden mit dem Trockenprodukt ausgetragen. Mit 6 ist die Zuführung der Hochspannung bezeichnet. Der staubfreie Abluftstrom verläßt über den am Kopf des Wirbelschicht apparates 5 angeordneten Abluftausgang 4 den Wirbel schichtapparat. Die Apparatewände oberhalb der Wirbel schicht sind mit einer durchschlagssicheren elektrisch isolierenden Schicht ausgekleidet. Sprüh- und Abscheide elektroden sind mittels Isolatoren 7 im Wirbelschicht apparat 5 befestigt.Due to the building weight, the separated dust particles fall back into the fluidized bed and are carried away with the dry product. The supply of the high voltage is designated by 6 . The dust-free exhaust air stream leaves the fluidized bed apparatus via the exhaust air outlet 4 arranged at the head of the fluidized bed apparatus 5 . The apparatus walls above the fluidized bed are lined with a breakdown-proof, electrically insulating layer. Spraying and separating electrodes are fixed by means of insulators 7 in the fluidized bed apparatus 5 .
Fig. 2 mit den zugehörigen Schnitten A-A und B-B zeigt das Beispiel der Verwendung eines runden Wirbelschicht apparates mit klassierendem Abzug für einen Granulations trocknungsprozeß eines ebenfalls weichen Produktes mit hohem Abrieb. Der Anströmboden 1 erzeugt ein sich über lagerndes radiales und axiales Strömungsprofil in der Wirbelschicht. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis 0,5 mm. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s im freien Querschnitt sind 150 mm über dem Einspritz system 8 die 250 mm langen Aufladekanäle 9 angeordnet, wobei sich in jedem Aufladekanal eine Sprühelektrode 2, 3 befindet. Die angelegte negative Spannung beträgt -25 kV und die positive +15 kV. Fig. 2 with the associated sections AA and BB shows the example of the use of a round fluidized bed apparatus with classifying deduction for a granulation drying process of a likewise soft product with high abrasion. The inflow base 1 generates a radial and axial flow profile in the fluidized bed which is superimposed. The discharged dust has a grain size of 0.05 to 0.5 mm. At an air speed of 1 m / s in the free cross section, 150 mm above the injection system 8, the 250 mm long charging channels 9 are arranged, with a spray electrode 2, 3 being in each charging channel. The applied negative voltage is -25 kV and the positive +15 kV.
Nach der Vereinigung der entgegengesetzt aufgeladenen Teilströme kommt es zur Agglomeration der Teilchen. Durch die rotierende Bewegung der Strömung werden die Agglomerate an die geerdete Apparatewand geschleudert, entladen und fallen in die Schicht zurück. Der gereinigte Abluftstrom verläßt den Wirbelschichtapparat 5 über den Abluftkanal 4. Alle Sprühelektroden sind durch Isolatoren 7 im Wirbel schichtapparat 5 befestigt und abgesichert.After combining the oppositely charged partial flows, the particles agglomerate. Due to the rotating movement of the flow, the agglomerates are thrown against the grounded apparatus wall, discharged and fall back into the layer. The cleaned exhaust air flow leaves the fluidized bed apparatus 5 via the exhaust air duct 4 . All spray electrodes are secured and secured by insulators 7 in the fluidized bed layer apparatus 5 .
Fig. 3 stellt einen quadratischen Wirbelschichtapparat 5 mit seitlichem Abluftkanal 4 dar, der ebenfalls für einen Granulierungsprozeß eines weichen Produktes mit hohem Ab rieb benutzt wird. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis 0,5 mm. Fig. 3 shows a square fluidized bed apparatus 5 with side exhaust duct 4 , which is also used for a granulation process of a soft product with high abrasion. The discharged dust has a grain size of 0.05 to 0.5 mm.
Der Wirbelschichtapparat 5 besteht oberhalb des Einspritz systems 8 aus Plast, unterhalb daneben aus Stahl und ist geerdet. Die Luftgeschwindigkeit im freien Querschnitt des Wirbelschichtapparates 5 beträgt 1,2 m/s. Der Abstand der netzartigen Elektrode 2 mit einer Maschenweite von 1,2 mm von dem geerdeten Einspritzsystem 8 beträgt 50 mm. Die über eine Spannungsreduzierungseinrichtung 11 ange legte Spannung an der Elektrode 2 gegenüber Erde beträgt mindestens -15 kV. Über der Hochspannungselektrode 2 be findet sich ein Freiraum 10 mit einer Höhe von 600 mm, der die natürliche Absatzbewegung größerer Teilchen för dert. Dieser Freiraum 10 geht in einen sich allmählich verjüngenden Abluftkanal 4 über, in dem eine weitere senk rechte netzartige Hochspannungselektrode 11 mit einer Maschenweite von 0,05 mm angebracht ist. Diese Hochspannungs elektrode 11 liegt gegenüber Erde an einem Potential von -50 kV. Die Staubteilchen, die bis zur Hochspannungselek trode 11 gelangen, rutschen an ihr unter dem Einfluß der Schwerkraft herunter und fallen in das Auffangvolumen 12. Von dort gelangt das Produkt über eine Zellenschleuse 13 zurück in die Wirbelschicht. The fluidized bed apparatus 5 consists above the injection system 8 made of plastic, below it made of steel and is grounded. The air speed in the free cross section of the fluidized bed apparatus 5 is 1.2 m / s. The distance of the mesh-like electrode 2 with a mesh size of 1.2 mm from the grounded injection system 8 is 50 mm. The voltage applied to the electrode 2 relative to earth via a voltage reducing device 11 is at least -15 kV. Above the high-voltage electrode 2 there is a free space 10 with a height of 600 mm, which promotes the natural sales movement of larger particles. This free space 10 merges into a gradually tapering exhaust air duct 4 , in which a further vertical right mesh-like high-voltage electrode 11 with a mesh size of 0.05 mm is attached. This high voltage electrode 11 is at ground at a potential of -50 kV. The dust particles, which come to the high-voltage electrode 11 , slide down on it under the influence of gravity and fall into the collecting volume 12 . From there, the product returns to the fluidized bed via a cell lock 13 .
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 - Anströmboden
2 - Sprühelektrode
3 - Abscheideelektrode
4 - Abluftausgang
5 - Wirbelschichtapparat
6 - Zuführung der Hochspannung
7 - Isolatoren
8 - Einspritzsystem
9 - Aufladekanäle
10 - Freiraum
11 - Hochspannungselektrode
12 - Auffangvolumen
13 - ZellenschleuseList of the reference numerals used
1 - Inflow floor
2 - spray electrode
3 - deposition electrode
4 - exhaust air outlet
5 - fluidized bed apparatus
6 - supply of high voltage
7 - isolators
8 - injection system
9 - charging channels
10 - Free space
11 - high voltage electrode
12 - Collection volume
13 - cell lock
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