DE3731595A1 - Verfahren zur thermischen behandlung von schuettguetern und einrichtungen zur ausuebung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Schüttgütern und Einrichtungen zur Aus­ übung des Verfahrens, wobei unter thermischer Behand­ lung beispielsweise Trocknen, Calzinieren, Rösten oder Schwelen verstanden werden soll. Die Schüttgüter kön­ nen aus zerkleinerter organischer Masse, beispiels­ weise von Biomasse-Abfällen oder auch aus anorgani­ schen Partikeln wie Soda, Erzen oder dgl. bestehen.

Die Erfindung ist eine Zusatzpatentanmeldung zu der Patent-Anmeldung P 37 21 006.8, in der ein Apparat zur Niedertemperaturverschwelung von Biomasse beschrieben wird.

Der Erfindungsgegenstand des Stammpatentes (der Stamm­ anmeldung) soll auf beliebige thermische Behandlungen von beliebigen Schüttgütern erweitert werden, und es sollen Nachteile der Stammanmeldung vermieden werden:

• 1. Das aus dem oberen Teil des Reaktorraums abgesaugte Gas weist im allgemeinen einen hohen Staubanteil auf. Dieser Staub kann sich auf den Wärmetauscher­ flächen absetzen und an den Ventilatorflügeln an­ backen. Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit der umgewälzten Luft ist auch ein Verschleiß an Wärme­ tauscherflächen und am Ventilator ein Nachteil.
• 2. Insbesondere gemäß Fig. 2 der Stammanmeldung be­ finden sich auch Wärmetauscherflächen in dem Be­ handlungsgut, und bei einem abrasiven Behandlungs­ gut können auch an dieser Stelle an den Wärmetau­ scherflächen, beispielsweise rotierenden beheizten Röhrenbündeln, Verschleißerscheinungen auftreten.
• 3. Das gleiche gilt für sogenannte Tauchrohre, die zur Aufheizung als Wärmetauscherflächen innerhalb einer Wirbelschicht angeordnet werden. Bei bisher bekann­ ten Wirbelschichtreaktoren zur Verschwelung von Biomasse sind Tauch-Heizrohre zur indirekten Erwär­ mung der Wirbelschicht und damit des Behandlungs­ gutes innerhalb der Wirbelschicht angeordnet.

Die Aufgabenstellung der Erfindung ist also einerseits die Ausweitung eines entsprechenden Verfahrens und entsprechender Einrichtungen zur Ausübung des Verfah­ rens auf verschiedenartigste thermische Behandlungs­ prozesse wie Trocknen, Calzinieren, Rösten oder Schwe­ len und andererseits die Vermeidung der oben beschrie­ benen Nachteile der Anlage bzw. des Apparates gemäß der Stammanmeldung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß dem kennzeich­ nenden Teil der Patentansprüche.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind, daß es sich gleichermaßen für die verschiedenartigsten thermischen Behandlungsprozesse und für die verschiedenartigsten Schüttgüter, beispielsweise auch für anorganische Schüttgüter wie Soda, Erze oder dgl. eignen. Insbeson­ dere bei dem Einsatz anorganischer Schüttgüter tritt kein Verschleiß an Wärmetauscherflächen auf, wenn das Schüttgut damit nicht in Berührung kommt. Auch der Staub von anorganischen Schüttgütern würde bei der Umwälzung durch Wärmetauscher und Ventilatoren zu Verschleißerscheinungen führen, wenn das umgewälzte, staubhaltige Gas nicht entstaubt würde.

Auch bei organischen Schüttgütern, insbesondere bei zerkleinertem Hausmüll, sind oft anorganische, abrasi­ ve Bestandteile wie Glassplitter, Sand oder Steinchen in nicht unbedeutender Menge vorhanden, so daß die für anorganische Schüttgüter genannten Vorteile der Erfin­ dung auch dafür zutreffen!

Ein anderes Problem bei bestimmten organischen Schütt­ gütern, insbesondere zerkleinertem Hausmüll, sind Abfälle aus thermoplastischer Masse, insbesondere aus thermoplastischen Kunststoffen. Bei einem direkten Kontakt derartiger Thermoplaste mit Wärmetauscherflä­ chen schmelzen die Thermoplaste und bleiben zunächst auf der Wärmetauscherfläche kleben. Bei einer Tempera­ tur oberhalb von 300°C verkoken diese Schichten auf den Wärmetauscherflächen, und es ist nicht auszu­ schließen, daß auch die Koksschicht auf der Wärmetau­ scherfläche haften bleibt. Durch diese Koksschicht entsteht eine Isolierschicht auf der Wärmetauscher­ fläche, die einen Wärmeübergang auf das Behandlungsgut erheblich verschlechtert.

Eine Einrichtung gemäß Anspruch 7 bietet noch den Vor­ teil einer sehr kompakten Bauweise durch den Flieh­ kraftabscheider auf der Rotorwelle des Ventilators, wobei der Fliehkraftabscheider nahezu alle Staubparti­ kel unmittelbar in den Reaktorraum zurückschleudert, und nur ein bis auf mikroskopische Feinstpartikel entstaubtes Gas durch den Ventilator im Querstrom- Kreislauf durch die Wärmetauscherflächen umgewälzt wird.

Schließlich bietet die Erfindung den Vorteil, daß auch Schüttgüter mit sehr unterschiedlicher Korngröße pro­ blemlos behandelt werden können. Das trifft insbeson­ dere auf zerkleinerten Hausmüll zu, in dem oft noch Teile aus Textilabfällen oder Kunststoffolien mit er­ heblicher Kantenlänge - bis zu 200 mm und mehr - enthalten sind.

Figurenbeschreibung:

Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 4, Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 5, Fig. 3 zeigt den Querschnitt des Rotorabscheiders auf der Saugseite ei­ nes Ventilators gemäß Anspruch 7, wie auch in Fig. 2 dargestellt, und Fig. 4 zeigt den Längsschnitt eines Ventilatorflügelrades mit Rotorabscheider auf der Saugseite dieses Flügelrades.

In Fig. 1 befindet sich in dem im Querschnitt darge­ stellten Kanal 1 ein langgestrecktes Fließbett 2 über dem Düsenboden 3. Das den Düsenboden 3 und die Wir­ belschicht 2 durchströmende Gas 4 gelangt in einen Zyklonabscheider 5, von dem die abgeschiedenen Staub­ partikel 6 ggf. über eine Zellenradschleuse 7 in die Wirbelschicht 2 zurückgeführt werden.

Das entstaubte Gas 4′ wird durch einen Ventilator 8, beispielsweise unmittelbar über dem Tauchrohr 9 des Zyklonabscheiders 5, abgesaugt und durch die Wärme­ tauscherflächen, beispielsweise Rippenrohre 10, hin­ durchgeleitet, um dann wieder den Düsenboden 3 und die Wirbelschicht 2 zu durchströmen.

In Fig. 2 ist der Kanal 1 am Boden als halbkreisför­ mige Wanne 11 ausgebildet. Tangential münden in diese Wanne 11, vorzugsweise abwärtsgerichtet, eine oder mehrere Schlitzdüsen 12, in denen einstellbare Leit­ bleche 13 angeordnet sind. Diese Leitbleche 13 haben den Zweck, der Strömung in der halbkreisförmigen Wanne 11 einen mehr oder weniger starken Drall zu verleihen, um damit den axialen Gutdurchsatz durch den langge­ streckten Kanal 1 zu beeinflussen bzw. die Verweil­ dauer des Gutes in dem Kanal 1 zu regeln.

Innerhalb der halbkreisförmigen Wanne 11 ist zusätz­ lich ein langsam drehendes Rührwerk 14 angeordnet, das das Schüttgut 15 innerhalb der Wanne 11 und dem Kanal 1 zusätzlich umwälzt. Durch diese mechanische Umwäl­ zung des Schüttgutes 15 mittels des Rührwerks 14 wird eine ständige Auflockerung des Gutes 15 erreicht, und es werden ständig neue Gutpartikel in den Bereich der Schlitzdüse 12 gefördert und dort mit hoher Relativ­ geschwindigkeit und daher gutem Wärmeübergang von dem einströmenden Gas 4′ durchströmt.

Im oberen Bereich des Kanals 1 sind vorzugsweise an dessen Seitenwand 16 über der Schlitzdüse 12 Rotor­ abscheider 17 so eingebaut, daß die auf den Ventila­ torwellen 18 befindlichen Rotorabscheider 17 innerhalb des Kanals 1 umlaufen, während die Ventilatorflügel 19 auf der Ventilatorwelle 18 außerhalb des Kanals 1, also außerhalb der Seitenwand 16, in einem Spiralge­ häuse 20 umlaufen.

Die Staubpartikel werden durch den an sich bekannten Rotorabscheider 17 unmittelbar in den Kanal 1 zurück­ geschleudert, und das entstaubte Gas 4′ wird durch Wärmetauscherflächen, beispielsweise Rippenrohre 10, hindurchgeleitet, aufgeheizt und dann durch die Schlitzdüse 12 mit einstellbaren Leitblechen 13 wieder tangential in die halbkreisförmige Wanne 11 am Boden des Kanals 1 eingeblasen.

Die Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines Rotorabschei­ ders 17. Dieser besteht aus den zylindrisch angeordne­ ten Stäben 21, die in Ringen 22 geführt und gehalten werden sowie aus den innerhalb des Rotorabscheiders 17 durchgezogenen Ventilatorflügeln 19, die bis an die Ventilatorwelle 18 radial durchgehend angeordnet sein können.

Fig. 4 zeigt den Rotorabscheider 17 mit den Ventila­ torflügeln 19 und der Rotorwelle 18 im Längsschnitt. Die Stirnwand des Rotorabscheiders 17 gegenüber den Ventilatorflügeln 19 ist durch eine Platte 23 abge­ schlossen. Das durch die Ventilatorflügel 19 beschleu­ nigte Gas muß also durch die rotierenden Stäbe 21 zwischen den Ringen 22 und der Abschlußplatte 23 ra­ dial nach innen hindurchströmen. Durch die rotierenden Stäbe 21 werden dabei in bekannter Weise Staubpartikel entgegen der Einströmrichtung des Gases nach außen ab­ geschleudert.

Es ist einleuchtend, daß die Anordnung eines derarti­ gen, an sich bekannten Rotorabscheiders, wie in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt, besonders vorteilhaft, da vor allem raumsparend, für eine Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Schütt­ gütern, z. B. Trocknen, Calzinieren, Rösten oder Schwelen, nach Patent-Anmeldung P 37 21 006.8 unter Verwendung eines langgestreckten Troges bzw. Kanals als Reaktorraum, den das Schüttgut vom einem zum anderen Ende in Längsrichtung durchwandert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal die Schüttgutpar­ tikel von heißen Gasen umspült werden, die im Querstrom zu dem in Längsrichtung des Kanals wan­ dernden Schüttgut, zumindest teilweise über demsel­ ben abgesaugt, entstaubt, über Wärmetauscher indi­ rekt aufgeheizt und im ggf. mehrfachen Kreislauf wieder durch das Schüttgut geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Trocknung erwärmte Luft, über­ hitzter Wasserdampf oder ein Gemisch aus beiden als im Querstrom umgewälztes heißes Gas eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei thermischer Behandlung, wie z. B. Calzinie­ ren, Rösten oder Schwelen, aus dem Schüttgut frei­ gesetzte Gase, z. B. Schwelgase, im Querstrom über Entstauber und Wärmetauscher in mehrfachem Kreis­ lauf im Querstrom durch das Schüttgut geleitet wer­ den.

4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß als langgestrecktes Fließbett (2) (Wirbelschicht) im Kanal (1) das Schüttgut mit außerhalb des Kanals (1) aufgeheizten Gasen (4′) durchströmt wird.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine halbkreisförmige Wanne (11) als Boden des Kanals (1) mit einer oder mehreren tan­ gential abwärts gerichteten, in die Wanne (11) mündenden Schlitzdüsen (12) zur Durchströmung des Schüttgutes mit außerhalb des Kanals (1) aufgeheiz­ ten Gasen (4′) und einem in dieser Wanne (11) lang­ sam rotierenden Rührwerk (14) sowie in den Schlitz­ düsen (12) angeordneten, einstellbaren Leitblechen (13).

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, gekenn­ zeichnet durch einen oder mehrere Fliehkraftab­ scheider, z. B. Zyklonabscheider (5) an mindestens einer Seitenwand des Kanals (1), in die das im Querstrom umgewälzte Gas (4, 4′) im oberen Bereich des Kanals (1) einströmt und aus denen die abge­ schiedenen Staubteile (6) in das Fließbett (2) im unteren Bereich des Kanals (1) zurückgeleitet wer­ den.

7. Einrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Fliehkraftabscheider auf den Ventilatorwel­ len (18) angeordnete Rotorabscheider (17) einge­ setzt werden, wobei die Rotorabscheider (17) inner­ halb der Seitenwand (16) des Kanals (1) umlaufen, während die Ventilatorflügel (19) in Spiralgehäusen (20) außerhalb der Seitenwand (16) umlaufen.