DE69612564T2 - Verfahren zur thermischen behandlung von nicht-gasförmigem material - Google Patents

Verfahren zur thermischen behandlung von nicht-gasförmigem material

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von nicht gasförmigem Material in einem Rotationskörper, wobei der Rotationskörper in einem Gehäuse angeordnet ist und eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Kammer umfaßt, die nach unten spitz zuläuft und deren Breitseite offen ist, wobei sich die Kammer um ihre Längsachse dreht und das nicht gasförmige Material in der Nähe des spitz zulaufenden Endes in die Kammer eingebracht und nach der Wärmebehandlung am breiten Ende der Kammer durch die Rotation ausgestoßen wird.[0001]
  • Ein solches Verfahren ist in der holländischen Patentveröffentlichung 890 1060 beschrieben. Durch das beschriebene Verfahren kann festes teilchenförmiges Material schnell abgekühlt oder erhitzt werden. Falls die Wärmebehandlung des festen teilchenförmigen Materials unvollständig war, muß das aus dem Gehäuse ausgestoßene, behandelte, feste, teilchenförmige Material wieder in das Gehäuse zurückgeführt werden. Dies umfaßt den Verlust von Wärmeenergie und Verschleiß der Mittel, beispielsweise einer Pumpe, die zur Wiedereinführung des Materials erforderlich ist.[0002]
  • Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des beschriebenen Verfahrens.[0003]
  • Zu diesem Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren nach der Präambel bereit, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmebehandelte, nicht gasförmige Material wieder dem spitz zulaufenden Ende in der Kammer im Inneren des Gehäuses zugeführt wird.[0004]
  • Dies vermeidet den Abrieb des Mittels, das zur Rückführung von Material erforderlich ist und erhöht den Wärmewirkungsgrad.[0005]
  • Nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist ein Gerät, das zur Wärmebehandlung von nicht gasförmigem Material geeignet ist, wobei das Gerät einen in einem Gehäuse angeordneten Rotationskörper und eine im wesentlichen vertikal orientierte Kammer, die nach unten spitz zuläuft, deren Breitseite zum Ausstoß des wärmebehandelten, nicht gasförmigen Materials offen ist, umfaßt. Der Rotationskörper, der um die Längsachse der Kammer drehbar ist, und das Gerät sind mit Mitteln zur Wärmebehandlung des nicht gasförmigen Materials ausgestattet.[0006]
  • Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer an ihrem spitz zulaufenden Ende eine Öffnung aufweist, die vom Boden des Gehäuses beabstandet angebracht ist, und die Öffnung des breiten Endes der Kammer innerhalb des Gehäuses.[0007]
  • Dies steigert den Wirkungsgrad der Rückführung des Materials in die Kammer.[0008]
  • Somit wird ein Gerät bereitgestellt, das die wirksame Rückführung von nicht gasförmigem Material, welches einer weiteren Wärmebehandlung bedarf, gestattet, während kein weiteres, einem Verschleiß ausgesetztes Mittel zum Transport benötigt wird.[0009]
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform für das Gerät ist der Rotationskörper in der Nähe der unteren Kammeröffnung mit einem Klingenelement zur Beförderung von nicht gasförmigem Material vom Boden des Gehäuses in die Kammer zur Wärmebehandlung ausgestattet.[0010]
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Boden des Gehäuses mit Mitteln zur Fluidisierung von Material, das wärmebehandelt werden muß und nicht gasförmig ist und sich am Boden des Gehäuses befindet, ausgestattet.[0011]
  • Im Falle von festem teilchenförmigen Material verbessert dies seinen Fluß in Richtung der unteren Öffnung der Kammer.[0012]
  • Eine weitere Ausführungsform für das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in der Nähe des offenen breiten Endes der Kammer mit einem Führungselement zur Rückführung des wärmebehandelten, nicht gasförmigen Materials zu dem spitz zulaufenden Ende ausgestattet ist.[0013]
  • Mit einer solchen Ausführungsform wird die Zufuhr von Energie in die Kammer oder die Abführung von Energie aus der Kammer über den Rotationskörper nicht durch behandeltes Material, das aus der Kammer ausgestoßen worden ist und zurückgeführt werden muß, behindert.[0014]
  • Um zu gewährleisten, daß das behandelte Material der Kammer über das Führungselement wieder zum spitz zulaufenden Ende der Kammer und nicht höher hinauf zugeführt wird, versieht eine zweckmäßige Ausführungsform die Kammer mit einem Körper mit einem nach unten spitz zulaufenden Durchtritt zur Rückführung von thermisch behandeltem, nicht gasförmigem Material, das dem spitz zulaufenden Ende der Kammer über das Führungselement zugeführt worden ist.[0015]
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren wird die Erfindung nun mittels einiger erläuternder Ausführungsformen beschrieben.[0016]
  • Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines ersten Gerätes;
  • Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines zweiten Gerätes.
  • [0017] Der in Fig. 1 gezeigte Querschnitt stellt ein Gehäuse 1 dar, umfassend einen konischen Rotationskörper 2, der von einem Motor 3 angetrieben wird. Der Rotationskörper 2 umfaßt eine praktisch vertikal angeordnete Kammer 4, worin nicht gasförmiges Material A wärmebehandelt werden kann. Erfindungsgemäß umfaßt das nicht gasförmige Material festes teilchenförmiges Material. Die Kammer 4 läuft nach unten hin spitz zu und besitzt am spitz zulaufenden Ende eine Öffnung 5 und am breiten Ende eine Öffnung 6. Das Gehäuse 1 umfaßt Mittel zur Wärmebehandlung des nicht gasförmigen Materials A, wobei die Mittel bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform Heizspiralen 7, 7' sind. Weitere Mittel zum Heizen oder Kühlen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Weiterhin ist das Gerät mit einem Einlaß 8 für das thermisch zu behandelnde Material A ausgestattet, das bei der gezeigten Ausführungsform in der Nähe des spitz zulaufenden Endes der Kammer 4 austritt. Ein Auslaß 9 ist zum Ablassen von thermisch behandeltem, nicht gasförmigem Material vorgesehen. Gasförmige, beispielsweise während der Umwandlungsreaktionen oder während der Trockenprozesse freigesetzte Produkte werden über Auslaß 10 abgeführt.
  • [0018] Während des Betriebs des wie in Fig. 1 dargestellten Gerätes wird wärmebehandeltes Material A aus der Kammer 4 durch die Drehung des Rotationskörpers ausgestoßen. Dieses setzt sich am Boden 11 des Gehäuses 1 ab. Wenn sich genügend Material angesammelt hat, fließt dieses Material zur Öffnung 5 der Kammer 4 und kommt somit in die Kammer 4. Zur Erleichterung der Rückkehr des wärmebehandelten Materials in die Kammer 4 kann die Kammer mit Klingenelementen 12 ausgestattet sein, die das Material vom Boden 11 abkratzen und mittels Zentrifugalkräften in die Kammer 4 transportiert.
  • [0019] Das wärmebehandelte, aus festen Teilchen bestehende Material weist nicht immer eine angemessene Fließfähigkeit auf. Eine zweckmäßige Ausführungsform des Gerätes ist mit Mitteln 13 zum Fluidisieren des festen teilchenförmigen Materials ausgestattet. An Stelle hiervon ist es auch möglich, den Boden oszillieren zu lassen, was ebenfalls den Transport des festen teilchenförmigen Materials beschleunigt.
  • [0020] Eine weitere Ausführungsform des Gerätes ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Teile, die denjenigen in Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wobei das zurückgeführte, wärmebehandelte Material A über die Außenseite des Rotationskörpers dem spitz zulaufenden Ende der Kammer 4 zugeführt wird, erfolgt bei der hier beschriebenen Ausführungsform die Rückführung über die Kammer 4. Das wärmebehandelte Material, das durch die Drehung des Rotationskörpers 2 ausgestoßen wird, wird dem spitz zulaufenden Ende über ein Führungselement 14 zugeführt, das oberhalb des Gehäuses montiert sein kann. Die Kraft, mit der das Material die Kammer 4 verläßt, bewirkt, daß es von dem Führungselement 14 zu dem spitz zulaufenden Ende der Kammer 4 umgelenkt wird. Die Form des Führungselementes hängt von den Parametern ab, wie Drehgeschwindigkeit, Drehrichtung und Typ des wärmebehandelten Materials, und der Fachmann ist sehr wohl in der Lage, das Führungselement so auszuarbeiten, daß das Material wieder in die Kammer 4, insbesondere zu ihrem spitz zulaufenden Teil, zurückgeführt wird, um zu gewährleisten, daß das Material tatsächlich auf den Boden der Kammer 4 und nicht höher hinauf kommt, was die Massenverteilung in der Kammer 4 beeinträchtigen könnte, die Kammer 4 kann mit einem Körper 15 mit einem Durchtritt ausgestattet sein, in diesem Fall ein trichterförmiger Körper, wobei der Körper bei der gezeigten Ausführungsform ähnlich wie das Führungselement 14 stationär auf dem Gehäuse montiert ist. Material, das auf Grund des Führungselementes in den Körper 15 fällt, fällt zu dem spitz zulaufenden Ende der Kammer 4.
  • [0021] Obwohl der trichterförmige Körper 15, wie bei der Ausführungsform beschrieben, stationär befestigt sein kann, ist es auch möglich, diesen trichterförmigen Körper um eine vertikale Achse rotieren zu lassen. Die Vorbedingung besteht darin, daß die Drehgeschwindigkeit des trichterförmigen Körpers 15 um die vertikale Achse so gering ist, daß die Zentrifugalkräfte es nicht unmöglich machen, daß das Material, das über das Führungselement 14 in den trichterförmigen Körper 15 eingebracht worden ist, die Kammer 4 über den Durchtritt erreicht, wenn der trichterförmige Körper in Gegenrichtung zu der Richtung des Rotationskörpers 2 rotiert. Der Ausstoß des Materials aus der Kammer 4 wird verzögert, und die Verzögerungszeit bzw. die Massendichte des Materials in der Kammer 4 erhöht sich. Falls gewünscht, kann der trichterförmige Körper 15 aus einem unteren und einem oberen Teil bestehen, wobei der obere Teil sich in der Gegenrichtung dreht. Der untere Teil kann stationär sein, oder er kann, falls gewünscht, die gleiche Drehrichtung wie der Rotationskörper 2 aufweisen, um den Transport des Materials zu den breiteren Teilen der Kammer 4 zu beschleunigen. Es ist darum vorzuziehen, daß der trichterförmige Körper 15 mindestens zwei Teile aufweist, die in Relation zueinander drehbar und übereinander angeordnet sind, so daß mindestens einer der Teile um eine praktisch vertikale Achse drehbar ist.
  • [0022] Auf die Wärmebehandlung kann Kühlen oder Erhitzen folgen. Die Erfindung ist besonders geeignet zur:
  • - Calcinierung von festem Material;
  • - schnellen Pyrolyse von Biomasse;
  • - schnellen Pyrolyse von Kohle oder ölhaltigem Gestein (Teer, Sand, Schieferöl); und
  • - schnellen Pyrolyse von Kunststoffen.
  • [0023] Zur Pyrolyse von Biomasse, wie Sägemehl, wird die Biomasse über den Einlaß 8 kontinuierlich in das Gerät, vorzugsweise in die Kammer 4 in der Nähe ihres spitz zulaufenden Endes, eingeführt. Der Massenfluß von heißem, wieder in das Gerät zurückgeführtem Material ist vielleicht zehn Mal so groß wie der Massenfluß an zugesetzter Biomasse. Sorgfältiges Mischen und das Mischungsverhältnis garantieren, daß die zugesetzte Masse mit dem heißen, wieder in den Kreislauf zurückgeführten Material einen guten Kontakt herstellt. Dies beschleunigt die schnelle und vollständige Pyrolyse der Biomasse.
  • [0024] Vorzugsweise wird mit der Biomasse ein inertes Trägermaterial in das Gerät eingebracht. Ein geeignetes inertes Trägermaterial ist Sand. Bei dem Verfahren nach der NL 890 1060 wird heißer Sand mit der Biomasse in Kontakt gebracht, welche bei Kontakt mit dem Sand der Pyrolyse unterworfen wird. Die Verwendung eines relativen Überschusses an heißem Sand macht dieses Verfahren schwerlich energetisch und somit wirtschaftlich attraktiv. Die hier beschriebenen Geräte gestatten einen energetisch und ökonomisch wirksamen Einsatz eines relativen Überschusses an heißem, wieder in den Kreislauf zurückgeführtem Material, was eine schnelle und vollständige Pyrolyse bewirkt.

Claims (1)

1. Ein Verfahren zur thermischen Behandlung von nicht gasförmigem Material in einem Rotationskörper, welcher Rotationskörper in einem Gehäuse angeordnet ist und eine im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Kammer aufweist, welche sich in Richtung des Bodens verjüngt und deren breites Ende offen ist, die Kammer wird um ihre Längsachse rotiert und das nicht gasförmige Material wird in der Nähe des verjüngten Endes in die Kammer eingeführt und nach der thermischen Behandlung aufgrund der Rotation am breiten Ende der Kammer ausgestoßen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem thermisch behandelten nicht gasförmigen Material um ein festes Material handelt, welches einer thermischen Behandlung unterworfen wird, um das besagte feste Material durch eine Umwandlungsreaktion zu konvertieren, und dass das besagte nicht gasförmige Material, welches thermisch behandeltes festes Material enthält, in das verjüngte Ende in der Kammer (4) innerhalb des Gehäuses (1) zurückgeführt wird.
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