DE69836349T2

DE69836349T2 - Wirbelschichtofen des multikammerdivisionstypes

Info

Publication number: DE69836349T2
Application number: DE69836349T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Tarumi-ku Kobe-shi NOMOTO; Mitsuharu Kako-gun KISHIMOTO; Masaki Kobe-shi SHIMIZU; Kazuo Kobe-shi TSUTSUMI; Masahide Akashi-shi KAZARI
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: WO1999042777A1; BR9813204A; EP1072855A1; DE69836349D1; CA2303111A1; ATE344429T1; RU2184915C2; EP1072855A4; CN1166447C; ZA988798B; CN1276861A; EP1072855B1; AU727917B2; CA2303111C; AU9185298A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wirbelschichtreaktor zur Behandlung von Erzfeinstoffen in einem Wirbelzustand.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wenn ein Gas durch eine Schicht von Erzfeinstoffen und einen Gasverteiler wie etwa eine Platte mit mehreren Öffnungen oder ein Rohrgitter in einem Reaktor aufwärts verläuft und die Gasgeschwindigkeit mäßig hoch ist, gleicht eine aufwärts gerichtete Reibungskraft zwischen den Erzfeinstoffen und dem Gas das Gewicht der Erzfeinstoffe aus. In einem derartigen Zustand befinden sich die Erzfeinstoffe alle im aufwärts verlaufenden Gasstrom in Schwebe und wird das Bett der Erzfeinstoffe als verflüssigt betrachtet und als Wirbelschicht bezeichnet. In der Wirbelschicht bewegen sich die Teilchen der Erzfeinstoffe durch das aufwärts strömende Gas auf und ab. Eine Temperatur der Schicht kann beinahe gleichmäßig gehalten werden und kann leicht gesteuert werden. Daher wurde der Wirbelschichtreaktor auf verschiedensten industriellen Gebieten verbreitet verwendet. Zum Beispiel wurde ein Prozess, der eine Wirbelschicht benutzt, verwendet, um Eisencarbid, dem viel Aufmerksamkeit als Rohmaterial für die Eisenherstellung und die Stahlherstellung geschenkt wurde, herzustellen. Das Eisencarbid wird durch Speisen eines Wirbelschichtreaktors mit Eisenerzfeinstoffen und Reagieren der Eisenerzfeinstoffe mit einem reduzierenden Gas (einem Wasserstoffgas) und einem aufkohlenden Gas (zum Beispiel einem Methangas oder dergleichen) bei einer vorbestimmten Temperatur, um Eisenoxid im Eisenerz zu reduzieren und aufzukohlen, hergestellt.
Als Technik dieser Art hat die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. Hei 1-176003 eine wie in 25 gezeigte Vorrichtung zur Behandlung von Erzfeinstoffen durch die Verwendung einer Wirbelschicht offenbart, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Innere eines Wirbelschichtreaktors 23, der eine Rohmaterialeinlassöffnung 21 und eine Auslassöffnung 22 aufweist, durch einen Gasverteiler 24 in einen oberen und einen unteren Abschnitt geteilt ist, unter dem Gasverteiler 24 ein Gaswindkasten 25 bereitgestellt ist, eine Verflüssigungskammer 26 über dem Gasverteiler 24 durch eine Trennplatte 27 in mehrere Kammern (26a bis 26e) geteilt ist, an der Trennplatte 27 eine Verbindungsöffnung bereitgestellt ist, und ein Rohmaterial, das in den Wirbelschichtreaktor 23 geführt wird, in einem Wirbelzustand von der Einlassöffnung 21 durch die Verbindungsöffnung zur Auslassöffnung 22 fließt.
Im Wirbelstromreaktor, der in 25 gezeigt ist, wird jedoch eine Bewegung von einer Kammer zu einer anderen Kammer durch die Verbindungsöffnung durchgeführt, die ein einfaches Loch unter der Trennplatte 27 ist. Daher wird manchmal abhängig von einem Druckgleichgewicht von benachbarten Kammern eine Rückvermischung (eine Erscheinung, bei der das Rohmaterial in einer stromabwärts befindlichen Kammer umgekehrt zu einer stromaufwärts befindlichen Kammer bewegt wird) verursacht. Aus diesem Grund wird die Wirkung, die durch das Teilen der Wirbelschicht erhalten wird, verringert. Um die vorliegende Erfindung leicht zu verstehen, erfolgt nachstehend eine ausführliche Beschreibung der Rückvermischung und der Mängel eines herkömmlichen Wirbelschichtreaktors im Zusammenhang mit der Rückvermischung.
Im Wirbelschichtreaktor werden im Allgemeinen Erzfeinstoffe, die als Rohmaterial wirken, geröstet oder reagiert. Daher ist eine Erhöhung der Aufenthaltszeit der Erze im Reaktor bevorzugt. Um die Aufenthaltszeit zu erhöhen, ist eine Erhöhung der Größe des Reaktors oder eine Erhöhung der Höhe der Erzschicht im Reaktor geeignet. Durch das erstgenannte Verfahren werden die Einrichtungskosten stark erhöht. Durch das letztgenannte Verfahren wird die Größe des Reaktors erhöht und wird eine Leistung eines Gasversorgungskompressors beträchtlich größer, weshalb die Betriebskosten erhöht werden.
Als Ergebnis wurde ein Wirbelschichtreaktor, der durch eine Kombination von verschiedensten wohlbekannten Gasverteilern und Trennplatten erhalten wird, erdacht. Zum Beispiel ist ein mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor, der einen Gasverteiler verwendet, bekannt, wobei wie in 1 gezeigt an einer Unterseite ein Windkasten 1 bereitgestellt ist, ein Gas von einer großen Anzahl von Gaseinspritzdüsen 3, die an einem Gasverteiler 2 über dem Windkasten 1 bereitgestellt sind, eingespritzt wird, um am Gasverteiler 2 eine Wirbelschicht 4 von Eisenerzfeinstoffen zu bilden, und die Wirbelschicht 4 durch eine Trennplatte 5 in mehrere Kammern (4a, 4b, 4c) geteilt ist. Wenn die Wirbelschicht in eine große Anzahl von Kammern geteilt ist (die Anzahl n der Teilung der Wirbelschicht erhöht ist), wird die Aufenthaltszeit von Erzen im Reaktor wie in 2 gezeigt beträchtlich erhöht. In 2 bezeichnet n = 1 einen Fall, bei dem die Wirbelschicht nicht geteilt ist.
Insbesondere ist es unmöglich, in einer Anlage zur Herstellung von Eisencarbid, die eine Aufenthaltszeit von einigen Stunden oder mehr im Reaktor erfordert, eine Mehrfachteilung (zum Beispiel eine Teilung in vier oder sieben Kammern) der Wirbelschicht zu vermeiden. Um die mehrfach geteilte Wirbelschicht, die ein derartiges Merkmal aufweist, zu verwirklichen, müssen die folgenden zwei Anforderungen in Betracht gezogen werden.

➀ Es wird keine Rückvermischung verursacht.

Wie in 3 gezeigt ist es nötig, dass der Großteil der Erze durch eine Verbindungsöffnung 9 von einer stromaufwärts befindlichen Kammer 7 zu einer stromabwärts befindlichen Kammer 8, die durch eine Trennplatte 6 geteilt sind, fließt. Umgekehrt wird in einem Fall, in dem eine Erscheinung, bei der die Erze von der stromabwärts befindlichen Kammer 8 zur stromaufwärts befindlichen Kammer 7 fließen, (eine Rückvermischung) verursacht wird, die durch das Teilen der Wirbelschicht erhaltene Wirkung verringert. Wenn die Rückvermischung zum Beispiel im Fall der Teilung in vier Kammern verursacht wird, bildet die Aufenthaltszeit der Erze im Reaktor, der in 2 gezeigt ist, keine Verteilungskurve von n = 4, sondern eine wie in 4 gestrichelt gezeigte Verteilungskurve, die dicht an n = 2 liegt.

➁ Ein Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen der stromaufwärts befindlichen Kammer und der stromabwärts befindlichen Kammer sollte so festgelegt werden, dass er einen passenden Wert aufweist.

Obwohl die Wirbelschichthöhe der stromaufwärts befindlichen Kammer größer als jene der stromabwärts befindlichen Kammer sein wird, um einen Fluss von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite zu erhalten, ist erwünscht, dass der Unterschied zwischen den Höhen der Wirbelschicht gering ist. Wenn ein siebenfach geteilter Wirbelschichtreaktor zum Beispiel einen Unterschied in der Wirbelschichthöhe von 200 mm aufweist, wird der gesamte Unterschied zu einem großen Wert von 1200 mm (200 mm × 6). Folglich kann der Wirbelschichtreaktor nicht auf einen Prozess angewendet werden, der eine durchschnittliche Wirbelschichthöhe von 1000 mm oder 2000 mm aufweist. (Für die Anwendung sind gesonderte Überlegungen erforderlich. Mit anderen Worten ist es nötig, die Höhe des Reaktors zu erhöhen. Zusätzlich ist es nötig, dass ein Versorgungsgasdruck groß genug ist, um der größten Wirbelschichthöhe gewachsen zu sein. Daher werden die Einrichtungs- und die Betriebskosten erhöht. Außerdem ist es schwer, ein Gas gleichmäßig auf die Kammern zu verteilen. Genauer wird das Gas nicht gleichmäßig verteilt, wenn ein Gasdruckverlust des Gasverteilers nicht stark erhöht wird).
Eine der Gegenmaßnahmen für die Rückvermischung in einem mehrfach geteilten Wirbelschichtreaktor nach dem Stand der Technik, die auf den oben erwähnten Gesichtspunkten beruht, ist, dass eine Größe der Verbindungsöffnungen zur Verbindung der benachbarten Kammern verringert wird. Wenn die Größe der Verbindungsöffnung verringert wird, wird der Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts befindlichen Kammer erhöht. Folglich sind die oben erwähnten Nachteile gegeben.
Darüber hinaus werden nachstehend die Mängel des herkömmlichen Wirbelschichtreaktors beschrieben werden.

➂ Wenn eine Länge der Verbindungsöffnung 100 mm oder weniger beträgt, wird die Rückvermischung verursacht.

Im Allgemeinen schwankt ein Druck an jedem Punkt in der Wirbelschicht in einer kürzeren Zeitperiode als 1 Sekunde, und werden Erze gemäß einem Druckunterschied zwischen einem Einlass der Verbindungsöffnung und einem Auslass davon bewegt. Zum Beispiel schwankt ein Fluss der Erze, der durch die Verbindungsöffnung verläuft, wie in 5 gezeigt. In 5 bezeichnet das Pluszeichen (+) einen Fluss von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite, und bezeichnet das Minuszeichen (–) einen Fluss von der stromabwärts befindlichen Seite zur stromaufwärts befindlichen Seite (eine Rückvermischung). Demgemäß wird die Rückvermischung leicht verursacht, wenn die Verbindungsöffnung eine kurze Länge (zum Beispiel 5 mm) aufweist.
Wenn die Verbindungsöffnung eine große Länge aufweist, bleiben die Erze, die in die Richtung des Minuszeichens (–) fließen, in diesem Fall jedoch in der Verbindungsöffnung, selbst wenn der Fluss in die Richtung des Minuszeichens (–) verursacht wird. Als Ergebnis wird nur der Fluss in die Richtung des Pluszeichens (+) erhalten.

➃ In einem Fall, in dem in der Umgebung des Einlasses und des Auslasses der Verbindungsöffnung kein Abwärtsfluss gebildet ist, der die dichten Erze umfasst, wird in der Verbindungsöffnung ein Leerabschnitt erzeugt, so dass leicht eine große Menge des Gases durch die Verbindungsöffnung verläuft. Folglich wird der Unterschied in der Wirbelschichthöhe nachteilig erhöht. Darüber hinaus kann leicht eine große Menge des Gases von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite strömen, so dass die Rückvermischung verursacht wird.

US-A-4,517,162 offenbart einen mehrfach geteilten Wirbelschichtreaktor, bei dem die Schichthöhen in den Kammern gleich sind.
In Anbetracht dieser Probleme des Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, der einen passenden Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen einer stromaufwärts und einer stromabwärts befindlichen Kammer aufweist, wobei keine Rückvermischung verursacht wird oder ein äußerst geringes Ausmaß an Rückvermischung besteht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Erfüllung der oben erwähnten Aufgabe ist eine senkrechte Höhe der Position der Verbindungsöffnung auf einen konstanten Wert oder weniger festgelegt, ist eine Länge der Verbindungsöffnung zur Verbindung der benachbarten Kammern auf einen konstanten Wert oder mehr festgelegt, ist ein Abstand zwischen einem Einlass und einem Auslass der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer Gaseinspritzdüse auf einen konstanten Wert oder mehr festgelegt, und ist ein Winkel, der durch eine Linie, die einen Eckenabschnitt einer oberen Fläche der Verbindungsöffnung und eine Gaseinspritzöffnung verbindet, in Bezug auf eine wagerechte Ebene gebildet wird, größer als ein Schüttwinkel der Rohmaterialfeinstoffe festgelegt. Folglich kann das Rohmaterial in einer stromaufwärts befindlichen Kammer im Wesentlichen ohne eine feste Anhäufung des Materials in der Umgebung des Einlasses und des Auslasses der Verbindungsöffnung und ohne eine Rückvermischung durch die Verbindungsöffnung zu einer stromabwärts befindlichen Kammer bewegt werden.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf einen mehrfach geteilten Wirbelschichtreaktor eines Blasenwirbelschichttyps zur Durchführung einer Reaktion, während Rohmaterialfeinstoffe, die von einer Seitenfläche des Reaktors zugeführt werden, durch ein Reaktionsgas, das aus einer großen Anzahl von Gaseinspritzdüsen eingespritzt wird, die an einem Gasverteiler bereitgestellt sind, der an einem unteren Abschnitt im Reaktor angeordnet ist, verflüssigt werden, wodurch von der anderen Seitenfläche des Reaktors ein Produkt abgelassen wird, wobei eine Wirbelschicht durch Trennplatten in mehrere Kammern geteilt ist, im unteren Teil der Trennplatte eine Verbindungsöffnung bereitgestellt ist, um die Rohmaterialien von einer stromaufwärts befindlichen Kammer zu einer stromabwärts befindlichen Kammer zu bewegen, und eine durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Rohmaterialien, die durch die Verbindungsöffnung verlaufen, 500 mm/Sekunde oder geringer ist, wobei der mehrfach geteilte Wirbelschichtreaktor Bedingungen erfüllt, dass eine senkrechte Position der Verbindungsöffnung eine Höhe aufweist, die 1/4 einer Wirbelschichthöhe oder weniger beträgt, eine Länge der Verbindungsöffnung 100 mm oder mehr beträgt, ein Abstand zwischen einem Einlass der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer stromaufwärts befindlichen Düse größer als 150 mm ist, und ein Abstand zwischen einem Auslas der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer stromabwärts befindlichen Düse größer als 50 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas in einer beinahe senkrechten Richtung aufwärts einspritzt, der Abstand zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromaufwärts befindlichen Düse größer als 200 mm ist, und der Abstand zwischen dem Auslass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromabwärts befindlichen Düse größer als 100 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas in einer beinahe waagerechten Richtung einspritzt, der Abstand zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromaufwärts befindlichen Düse größer als 200 mm ist, und der Abstand zwischen dem Auslass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromabwärts befindlichen Düse größer als 100 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas schräg abwärts einspritzt, und ein Winkel, der durch eine Linie, die einen Eckenabschnitt einer oberen Fläche der Verbindungsöffnung und eine Gaseinspritzöffnung verbindet, in Bezug auf eine wagerechte Ebene gebildet wird, in jeder der Öffnungen an der stromaufwärts und an der stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung größer als ein Schüttwinkel der Rohmaterialfeinstoffe ist.
Auf Basis einer Beziehung mit der Funktion der vorliegenden Erfindung sind die Gründe für die Beschränkung an jedem bildenden Merkmal des Wirbelschichtreaktors, der den oben erwähnten Aufbau aufweist, nachstehend ausführlich beschrieben.

(1) In der Verbindungsöffnung wird kein Strom nur von Gas erzeugt.

Wenn eine große Menge des Gases in die Verbindungsöffnung strömt, wird ein Druckverlust erhöht. Daher wird ein Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts befindlichen Kammer erhöht (für den gleichen Fluss an Erzfeinstoffen) und eine Rückvermischung verursacht. Um die Erhöhung des Unterschieds in der Wirbelschichthöhe und die Rückvermischung zu verhindern, ist es nötig, die Verbindungsöffnung im Wesentlichen mit den Erzfeinstoffen zu füllen. Genauer werden dann, wenn in der Verbindungsöffnung nur die Erzfeinstoffe vorhanden sind, die gesamten Erzteilchen abhängig von einem Druckunterschied zwischen der stromaufwärts befindlichen Wirbelschicht und der stromaufwärts befindlichen Wirbelschicht bewegt, um von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite hin herausgeschoben zu werden (falls die Erzfeinstoffe zeitweilig oder momentan von der stromabwärts befindlichen Seite zur stromaufwärts befindlichen Seite bewegt werden, besteht kein Problem, wenn diese Bewegungsentfernung geringer als eine Länge der Verbindungsöffnung ist).
Vorzugsweise werden die folgenden Mittel eingesetzt, um den Gasstrom in der Verbindungsöffnung auf ein Mindestmaß zu verringern.

➀ Eine senkrechte Position der Verbindungsöffnung wird auf 1/4 der Wirbelschichthöhe oder weniger festgelegt.

Es ist nicht bevorzugt, dass die senkrechte Position der Verbindungsöffnung zu hoch ist. Der Grund dafür lautet wie folgt. Die Erzfeinstoffe in der Wirbelschicht weisen in einem oberen Abschnitt eine geringe Dichte auf. Wenn die Verbindungsöffnung an einer hohen Position angeordnet ist, strömt ein Gas leicht in die Verbindungsöffnung. Demgemäß ist bevorzugt, dass die senkrechte Position der Verbindungsöffnung 1/4 der Wirbelschichthöhe oder weniger betragen wird.

➁ In der Umgebung eines Einlasses der Verbindungsöffnung wird ein Abwärtsfluss gebildet, der dichte Erzfeinstoffe umfasst.

Wenn eine Gaseinspritzdüse 11, die an einer Gasverteilerplatte 10 bereitgestellt ist, wie in 6 gezeigt um einen passenden Abstand von einer Trennplatte 6 entfernt angeordnet ist, werden die Erzfeinstoffe bewegt, um wie durch einen Pfeil in 6 gezeigt in der Umgebung der Verbindungsöffnung 9 einen dichten Abwärtsfluss zu erzeugen. Der dichte Abwärtsfluss in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung blockiert einen Gasstrom in die Verbindungsöffnung.

➂ Eine Dicke des Abwärtsfluss, der dichte Erzfeinstoffe umfasst, in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung wird erhöht.

Wenn die Erzfeinstoffe von der stromaufwärts befindlichen Seite durch die Verbindungsöffnung zur stromabwärts befindlichen Seite bewegt werden, strömt ein Teil des Abwärtsflusses der Erzfeinstoffe wie in 7(a) gezeigt in die Verbindungsöffnung 9. Zu dieser Zeit werden dann, wenn eine Dicke des Abwärtsflusses gering ist, wie in 7(b) gezeigt nicht nur Erzfeinstoffe P, sondern auch Gas G in großen Mengen in die Verbindungsöffnung 9 gesaugt. Wenn eine große Menge des Gases in die Verbindungsöffnung gesaugt wird, wird das oben erwähnte Problem verursacht. Daher sollte eine Dicke des Abwärtsflusses, der die dichten Erzfeinstoffe enthält, in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung erhöht werden.
Es wurde ein Versuch durchgeführt, um einen Umstand wie die Bildung des Abwärtsflusses, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst, in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung und die Erhöhung der Dicke des Abwärtsflusses zu untersuchen. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass die relativen Positionen der Verbindungsöffnung 9 und der Gaseinspritzdüsen (11a, 11b, 11c) wie in 8 gezeigt wichtig sind. In einem Fall, in dem sich die Gaseinspritzdüse zu dicht an der Verbindungsöffnung 9 befindet, ist die Dicke des Abwärtsflusses der Erzfeinstoffe sehr klein (oder wird der Abwärtsfluss nicht gebildet) und wird in der Verbindungsöffnung ein Gasstrom erzeugt. Daher können die Erzfeinstoffe nicht in die Verbindungsöffnung bewegt werden. Andererseits wurde herausgefunden, dass die Dicke des Abwärtsflusses in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung erhöht wird, wenn die Gaseinspritzdüse von der Verbindungsöffnung 9 getrennt angeordnet ist.
In einem Fall, in dem wie in 9(a) gezeigt eine aufwärts gerichtete Düse 11a zum aufwärts gerichteten Einspritzen eines Gases in einer beinahe senkrechten Richtung verwendet wird, würde ein Abstand X zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung 9 und einer Endfläche der aufwärts gerichteten Düse 11a, der in 8(a) gezeigt ist, vorzugsweise auf mehr als 150 mm eingerichtet werden.
In einem Fall, in dem wie in 9(b) gezeigt eine waagerechte Düse 11b zum Einspritzen eines Gases in einer beinahe waagerechten Richtung verwendet wird (eine Stromgeschwindigkeit in der Düse beträgt 10 bis 80 m/Sekunde), würde ein Abstand X zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung 9 und einer Endfläche der waagerechten Düse 11b, der in 8(b) gezeigt ist, vorzugsweise auf mehr als 200 mm eingerichtet werden. In einem Fall, in dem wie in 9(c) eine schräg abwärts gerichtete Düse 11c zum schräg abwärts gerichteten Einspritzen eines Gases verwendet wird (eine Stromgeschwindigkeit in der Düse beträgt 10 bis 80 m/Sekunde), würde ein Abstand X zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung 9 und einer Endfläche der schräg abwärts gerichteten Düse 11c, der in 8(c) gezeigt ist, vorzugsweise auf mehr als 200 mm eingerichtet werden.
Die Beschränkung, die dem Abstand X auferlegt ist, kann auf einen Fall angewendet werden, bei dem eine durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 500 mm/Sekunde oder weniger beträgt. Der Grund dafür lautet wie folgt. Wenn die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Erzfeinstoffe höher als 500 mm/Sekunde ist, werden die Erzfeinstoffe ohne Beschränken des Abstands X auf einen konstanten Wert oder mehr und Verursachen einer Rückvermischung vom Einlass der Verbindungsöffnung zu ihrem Auslass bewegt.
Die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Erzfeinstoffe in der Öffnung stellt einen numerischen Wert (m/Stunde) dar, der erhalten wird, indem eine Flussgeschwindigkeit Q (m³/Stunde), die durch Dividieren einer Beschickung A (Tonnen/Stunde) der Erzfeinstoffe durch eine relative Schüttdichte γ (Tonnen/m³) erhalten wird, durch eine Schnittfläche (m²) der Verbindungsöffnung dividiert wird.

➃ In der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung wird ein Abwärtsfluss gebildet, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst.

In einem Fall, in dem in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung kein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst, sind die Erzfeinstoffe im Auslassabschnitt der Verbindungsöffnung 9 nicht vorhanden und wird eine wirksame Länge der Verbindungsöffnung, die mit den Erzfeinstoffen gefüllt ist, wie in 10 gezeigt verringert. Folglich wird die Rückvermischung wie oben beschrieben leicht verursacht. Daher würde der Abwärtsfluss, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst, vorzugsweise in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung wie auch an ihrem Einlass gebildet werden. Zu diesem Zweck würde ein Abstand X zwischen einer Endfläche einer Gaseinspritzdüse und dem Auslass der Verbindungsöffnung auf die gleiche Weise wie beim Einlass auf einen konstanten Wert oder mehr eingerichtet werden. Darüber hinaus genügt es, dass die Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung gepresst werden, um an der Auslassseite nicht abzurutschen, und dass eine Dicke eines Abwärtsflusses geringer als an der Einlassseite ist, was nachstehend konkret beschrieben ist.
In einem Fall, in dem wie in 9(a) gezeigt die aufwärts gerichtete Düse 11a zum aufwärts gerichteten Einspritzen eines Gases in einer beinahe senkrechten Richtung verwendet wird, würde der Abstand X vorzugsweise auf mehr als 50 mm eingerichtet werden.
In einem Fall, in dem wie in 9(b) gezeigt die waagerechte Düse 11b zum Einspritzen eines Gases in einer beinahe waagerechten Richtung verwendet wird, würde der Abstand X vorzugsweise auf mehr als 100 mm eingerichtet werden.
In einem Fall, in dem wie in 9(c) gezeigt die schräg abwärts gerichtete Düse 11c zum schräg abwärts gerichteten Einspritzen eines Gases verwendet wird, würde der Abstand X vorzugsweise auf mehr als 100 mm eingerichtet werden.

(2) Vor und nach der Verbindungsöffnung soll keine Anhäufung der Erzfeinstoffe verursacht werden.

Wenn die Erzfeinstoffe wie in 11 gezeigt vor und nach der Verbindungsöffnung angehäuft werden, werden die Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung nicht bewegt. Um die Erzfeinstoffe in der Öffnung zu bewegen, ist es nötig, einen Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen Kammern vor und nach der Verbindungsöffnung beträchtlich zu erhöhen (zum Beispiel würde ein verschwenderischer Wert von mehreren hundert mm eingerichtet werden). Die Erzeugung des Anhäufungsabschnitts hängt von einem Winkel ab, der durch eine Linie, die die Verbindungsöffnung und die Gaseinspritzöffnung verbindet, in Bezug auf eine waagerechte Ebene gebildet wird. Im Allgemeinen werden die Erzfeinstoffe in der Umgebung der Gaseinspritzdüse durch einen Gasstrom hochgehoben. Daher wird dann, wenn ein Winkel α, der durch eine Linie L, die einen Eckenabschnitt P einer unteren Fläche einer Verbindungsöffnung 9 und eine Gasein spritzöffnung Q verbindet, in Bezug auf die waagerechte Ebene gebildet wird, wie in 12 gezeigt größer als ein Schüttwinkel der Erzfeinstoffe ist, der Anhäufungsabschnitt der Erzfeinstoffe in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung 9 nicht erzeugt, sondern werden die Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 vom Einlass zum Auslass hin bewegt. Tatsächlich wurde herausgefunden, dass die Bewegung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 selbst dann nicht behindert wird, wenn der Winkel α geringfügig kleiner als der Schüttwinkel der Erzfeinstoffe ist. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass kein Problem besteht, wenn ein Winkel β, der durch eine Linie M, die einen Eckenabschnitt R einer oberen Fläche der Verbindungsöffnung 9 und die Gaseinspritzöffnung Q verbindet, in Bezug auf die waagerechte Ebene gebildet wird, wie in 13 gezeigt größer als der Schüttwinkel der Erzfeinstoffe ist. Der Grund dafür lautet wie folgt. Selbst wenn der Winkel α kleiner als der Schüttwinkel der Erzfeinstoffe ist und in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung ein geringer Anhäufungsabschnitt vorhanden ist, wird die Bewegung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung nicht wesentlich behindert, da eine beträchtliche Menge der Erzfeinstoffe auf der Linie M und in ihrer Umgebung (unter der Linie M) zusammen mit einem Abwärtsfluss eine Schräge herabgleitet.
Demgemäß würde der Winkel, der durch die Linie, die den Eckenabschnitt der oberen Fläche der Verbindungsöffnung 9 und die Gaseinspritzöffnung verbindet, in Bezug auf die waagerechte Ebene gebildet wird, vorzugsweise größer als der Schüttwinkel der Erzfeinstoffe eingerichtet werden.
Vorzugsweise würde eine Beziehung zwischen den Winkeln α und β und dem Schüttwinkel der Erzfeinstoffe die gleiche wie im Auslass der Verbindungsöffnung sein.
Die obigen Ergebnisse werden gleichermaßen auf verschiedenste wohlbekannte Gasverteiler wie auch auf die Gasverteilerplatte angewendet.
(3) Sonstiges

➀ Vorzugsweise würde die untere Fläche der Verbindungsöffnung über einer Spitze eines Einspritzabschnitts der Gaseinspritzdüse angeordnet werden. Der Grund dafür ist, dass in der Verbindungsöffnung nur schwer ein Anhäufungsabschnitt erzeugt wird.
➁ Vorzugsweise würde ein Durchmesser der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung zur stromabwärts befindlichen Seite hin allmählich verringert werden. Der Grund dafür ist, dass die Erzfeinstoffe leicht in die Verbindungsöffnung fließen.
➂ Vorzugsweise würde ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von einer Endfläche einer Trennplatte zur stromaufwärts befindlichen Seite vorspringen. Der Grund dafür ist, dass in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung leicht ein Abwärtsfluss erzeugt wird, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst. Vorzugsweise würde ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts schräg geschnitten sein. Der Grund dafür ist, dass in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung nur schwer ein Erzanhäufungsabschnitt erzeugt wird.
➃ Vorzugsweise würde die obere Fläche des vorspringenden Abschnitts von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt sein. Der Grund dafür ist, dass die Erzfeinstoffe leicht in der Verbindungsöffnung fließen.
➄ Vorzugsweise würde die Verbindungsöffnung von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt sein. Der Grund dafür ist, dass die Erzfeinstoffe leicht in der Verbindungsöffnung fließen.
➅ Vorzugsweise würde ein Neigungswinkel größer als ein Schüttwinkel der Erzfeinstoffe sein. Der Grund dafür ist, dass nur schwer ein Anhäufungsabschnitt erzeugt wird.
➆ Vorzugsweise würde ein unterer Oberflächenabschnitt einer Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von der Endfläche der Trennplatte zur stromabwärts befindlichen Seite vorspringen. Der Grund dafür ist, dass in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung ein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst. Vorzugsweise würde ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts schräg geschnitten sein, Der Grund dafür ist, dass in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung nur schwer ein Anhäufungsabschnitt erzeugt wird.
➇ Vorzugsweise würde die Verbindungsöffnung von beiden Endflächen der Trennplatte an der stromaufwärts und an der stromabwärts befindlichen Seite vorspringen. Der Grund dafür ist, dass unabhängig von der Dicke der Trennplatte in der Umgebung der Einlass- und der Auslassseite der Verbindungsöffnung ein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Erzfeinstoffe umfasst.
➈ Vorzugsweise würden in einem Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung eine oder mehrere Gaseinspritzdüsen bereitgestellt werden und würde von der Gaseinspritzdüse (den Gaseinspritzdüsen) ein Reaktionsgas in die Verbindungsöffnung eingespritzt werden. Folglich werden die Erzfeinstoffe nicht in der Verbindungsöffnung angehäuft. Was das Reaktionsgas betrifft, kann ein Teil des Gases, das in den Wirbelschichtreaktor eingebracht wird, oder ein Gas, das von außen eingebracht wird, verwendet werden. Ein poröses Material, zum Beispiel ein poröses feuerfestes Material (Ziegel) kann ebenfalls als die Spitze der Gaseinspritzdüse verwendet werden. Vorzugsweise würde die Spitze der Gaseinspritzdüse schräg von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite gebogen sein. Der Grund dafür ist, dass die Wirkung der Hemmung der Anhäufung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung weiter gesteigert werden kann.

Da die vorliegende Erfindung die oben erwähnte Beschaffenheit aufweist, können die folgenden Wirkungen erhalten werden.

➀ Nach dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem Rohmaterialfeinstoffe in der Verbindungsöffnung von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite bewegt werden können, während zwischen Kammern an der stromaufwärts befindlichen Seite und an der stromabwärts befindlichen Seite ein passender Unterschied in der Wirbelschichthöhe gehalten wird, ohne eine Rückvermischung zu verursachen. Demgemäß ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor zu verwirklichen, der geringe Einrichtungs- und Betriebskosten aufweist.
➁ Nach dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe nur schwer in der Verbindungsöffnung angehäuft werden.
➂ Nach dem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe leicht in die Verbindungsöffnung fließen.
➃ Nach dem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung leicht ein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Rohmaterialfeinstoffe umfasst.
➄ Nach dem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe nur schwer in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung angehäuft werden.
➅ Nach dem sechsten, siebenten und achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe leicht in der Verbindungsöffnung bewegt werden.
➆ Nach dem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung leicht ein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Rohmaterialfeinstoffe umfasst.
➇ Nach dem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe nur schwer in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung angehäuft werden.
➈ Nach dem elften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem unabhängig von einer Dicke der Trennplatte in der Umgebung des Einlasses und des Auslasses der Verbindungsöffnung leicht ein Abwärtsfluss gebildet wird, der die dichten Rohmaterialfeinstoffe umfasst, nur schwer eine Rückvermischung verursacht wird, und die Rohmaterialfeinstoffe in der Verbindungsöffnung von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite bewegt werden können.
➉ Nach dem zwölften, dreizehnten und vierzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem die Rohmaterialfeinstoffe nur schwer in der Verbindungsöffnung angehäuft werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft vollständig beschrieben wurde, versteht sich, dass Fachleuten verschiedenste Veränderungen und Abwandlungen offensichtlich sein werden. Daher sollten derartige Veränderungen und Abwandlungen als im Umfang der Erfindung beinhaltet sein, sofern sie nicht von diesem abweichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsschnittansicht, die einen mehrfach geteilten Wirbelschichtreaktor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Menge der Rohmaterialerze im Wirbelschichtreaktor und einer Aufenthaltszeit der Erze im Reaktor zeigt;
3 ist eine Ansicht, die typischerweise einen Zustand veranschaulicht, in dem die Rohmaterialien im Wirbelschichtreaktor bewegt werden;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Menge der Rohmaterialerze im Wirbelschichtreaktor und der Aufenthaltszeit der Erze im Reaktor zeigt;
5 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem die Rohmaterialien in einer Verbindungsöffnung zur Verbindung von Kammern bewegt werden;
6 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Erzfeinstoffen in der Umgebung eines Einlasses der Verbindungsöffnung veranschaulicht;
7(a) und 7(b) sind andere Ansichten, die den Fluss der Erzfeinstoffe in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung veranschaulichen;
8(a), 8(b) und 8(c) sind Ansichten, die einen Abstand X zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer Gaseinspritzdüse veranschaulichen;
9(a) ist eine Schnittansicht, die eine aufwärts gerichtete Düse zeigt, 9(b) ist eine Schnittansicht, die eine waagerechte Düse zeigt, und 9(c) ist eine Schnittansicht, die eine schräg abwärts gerichtete Düse zeigt;
10 ist eine Ansicht, die Füllzustände der Erzfeinstoffe in der Umgebung eines Auslasses der Verbindungsöffnung veranschaulicht;
11 ist eine Ansicht, die eine feste Anhäufung der Erzfeinstoffe in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung veranschaulicht;
12 ist eine Ansicht, die einen Winkel (α) veranschaulicht, der durch eine Linie, die einen Eckenabschnitt P einer unteren Fläche einer Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung und eine Gaseinspritzöffnung Q verbindet, in Bezug auf eine waagerechte Ebene gebildet wird;
13 ist eine Ansicht, die einen Winkel (β) veranschaulicht, der durch eine Linie, die einen Eckenabschnitt R einer oberen Fläche der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung und die Gaseinspritzöffnung Q verbindet, in Bezug auf die waagerechte Ebene gebildet wird;
14(a) und 14(b) sind Schnittansichten, die ein Beispiel zeigen, bei dem ein Durchmesser der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung zur stromabwärts befindlichen Seite hin allmählich verringert wird;
15 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von einer Endfläche einer Trennplatte vorspringt;
16 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts schräg geschnitten ist;
17 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die obere Fläche der vorspringenden Abschnitts in 15 von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt ist;
18 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Verbindungsöffnung von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt ist;
19 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein unterer Oberflächenabschnitt einer Öffnung an der stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von der Endfläche der Trennplatte vorspringt;
20 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts in 19 schräg geschnitten ist;
21 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Verbindungsöffnung von beiden Endflächen der Trennplatte an der stromaufwärts und an der stromabwärts befindlichen Seite vorspringt;
22 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem in einem Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung eine Gaseinspritzdüse bereitgestellt ist;
23 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein poröses Material als eine Spitze der im Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung bereitgestellten Gaseinspritzdüse verwendet wird;
24 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Spitze der im Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung bereitgestellten Gaseinspritzdüse schräg von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite gebogen ist; und
25 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Wirbelschichtreaktors nach einem Beispiel des Stands der Technik zeigt.
DIE BESTE WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit Versuchsbedingungen beschrieben werden.
(1) Versuchsbedingungen (ein Beispiel)

➀ Rohmaterialfeinstoffe
a. 2,0 Tonnen/Stunde Eisenerzfeinstoffe, die eine Schüttdichte von 2,0 Tonnen/m³ aufwiesen, wurden in eine Versuchseinrichtung eines Wirbelschichtreaktors geführt.
b. 2,0 Tonnen/Stunde Siliziumdioxidfeinstoffe, die eine Schüttdichte von 1,5 Tonnen/m³ aufwiesen, wurden in die Versuchseinrichtung des Wirbelschichtreaktors geführt. Als Versuchseinrichtung des Wirbelschichtreaktors wurde ein zylinderförmiges durchsichtiges Kunststoffgefäß verwendet, das zur deutlichen Beobachtung einer Verflüssigungserscheinung der Rohmaterialfeinstoffe geeignet war. Die Versuchseinrichtung unterscheidet sich darin sehr deutlich vom tatsächlichen Wirbelschichtreaktor, der in 1 gezeigt ist, dass kein Stützrohr 12 zum Stützen einer Gasverteilerplatte 2 bereitgestellt ist und eine Trennplatte 5 zum Trennen einer Wirbelschicht 4 bereitgestellt ist. Darüber hinaus wurde Luft als Gas verwendet und eine gewöhnliche Temperatur eingestellt.
➁ Eine Höhe einer Verbindungsöffnung, die im unteren Teil der Trennplatte bereitgestellt war, wurde auf etwa 1/4 einer Wirbelschichthöhe oder weniger eingerichtet.
➂ Die Verbindungsöffnung wies eine Bohrung von 150 mm auf.
➃ Die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Rohmaterialfeinstoffe, die durch die Verbindungsöffnung verlaufen, beträgt unter den Bedingungen ➀ und ➂ 20 mm/Sekunde für die Eisenerzfeinstoffe und 30 mm/Sekunde für die Siliziumdioxidfeinstoffe.

(2) Die grundlegende Form (Aufbau in 8 gezeigt).
Die Verbindungsöffnung 9 weist eine Länge von 200 mm auf. In einem Fall, in dem die Gaseinspritzdüse ein Gas in einer beinahe senkrechten Richtung aufwärts gerichtet einspritzte, wurde ein Abstand X an der Einlassseite auf 200 mm eingerichtet, und wurde ein Abstand X an der Auslassseite auf 200 mm eingerichtet. In einem Fall, in dem die Gaseinspritzdüse ein Gas schräg abwärts einspritze, wurde der Abstand X an der Einlassseite auf 250 mm eingerichtet, und wurde der Abstand X an der Auslassseite auf 200 mm eingerichtet. Ein Winkel β (siehe 13) wurde auf 45° eingerichtet (der Schüttwinkel der Eisenerzfeinstoffe beträgt 40°, und jener der Siliziumdioxidfeinstoffe beträgt 30°).
Unter den oben erwähnten Bedingungen wurde ein Verflüssigungsversuch für die Eisenerzfeinstoffe und die Siliziumdioxidfeinstoffe durchgeführt. Durch den Einfluss eines Druckunterschieds an der Einlass- und an der Auslassseite der Verbindungsöffnung 9 wurden alle der Rohmaterialfeinstoffe, die durch die Verbindungsöffnung 9 verliefen, von einer stromaufwärts befindlichen Kammer zu einer stromabwärts befindlichen Kammer bewegt, während sie nach der Bewegung zur Auslassseite eine geringfügige Bewegung zur Einlassseite über eine konstante Strecke durchführten, ohne eine Rückvermischung zu verursachen.
In einem Fall, in dem die Gaseinspritzdüse ein Gas in der beinahe senkrechten Richtung aufwärts gerichtet einspritzte, und der Abstand X an der Einlassseite der Verbindungsöffnung 9 auf 150 mm oder weniger eingerichtet war, und der Abstand X an der Auslassseite der Verbindungsöffnung 9 auf 50 mm oder weniger eingerichtet war, strömte das Gas in die Verbindungsöffnung, so dass ein Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen den Kammern an der stromaufwärts und an der stromabwärts befindlichen Seite merklich erhöht wurde (etwa 200 mm) und die Rückvermischung verursacht wurde. In einem Fall, in dem die Gaseinspritzdüse ein Gas schräg abwärts einspritzte, und der Abstand X an der Einlassseite der Verbindungsöffnung 9 auf 200 mm oder weniger eingerichtet war, und der Abstand X an der Auslassseite der Verbindungsöffnung 9 auf 100 mm oder weniger eingerichtet war, trat die gleiche Erscheinung auf.
In einem Fall, in dem der Winkel β gleich oder geringer als der Schüttwinkel der Eisenerzfeinstoffe war, wurde in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung ein Anhäufungsabschnitt erzeugt, so dass die Rohmaterialfeinstoffe nicht in die Verbindungsöffnung bewegt werden konnten.

(3) Ein Durchmesser der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung wird zur stromabwärts befindlichen Seite hin allmählich verringert.

In 14(a) ist gezeigt, dass die Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung 9 wie eine gekrümmte Fläche geformt ist. In 14(b) ist gezeigt, dass die Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung 9 schräg geschnitten ist. Es wurde bestätigt, dass die Rohmaterialfeinstoffe bei jeder der oben erwähnten Formen glatt in die Verbindungsöffnung 9 flossen.

(4) Ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung wird zum Vorspringen von einer Endfläche einer Trennplatte zur stromaufwärts befindlichen Seite gebracht.

Es wurde bestätigt, dass in der Umgebung des Einlasses der Verbindungsöffnung 9 ein Abwärtsfluss gebildet wurde, der die dichten Erzfeinstoffe umfasste, als ein unterer Oberflächenabschnitt 13 der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung 9 wie in 15 gezeigt zum Vorspringen zur stromaufwärts befindlichen Seite gebracht wurde. Es wurde bestätigt, dass die Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 von Einlass zum Auslass bewegt wurden, ohne eine Rückvermischung zu verursachen.

(5) Ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines in 15 gezeigten vorspringenden Abschnitts ist schräg geschnitten.

Mit dem Aufbau, der in 16 gezeigt ist, wurde am unteren Oberflächenabschnitt 13 ein geringer Anhäufungsabschnitt erzeugt. Es wurde bestätigt, dass der Ansammlungsabschnitt durch schräges Schneiden des Eckenabschnitts der oberen Fläche des unteren Oberflächenabschnitts 13 wie in 16 gezeigt kaum vorhanden war.

(6) Die obere Fläche des in 15 gezeigten vorspringenden Abschnitts ist von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite um 30° abwärts geneigt.

Wenn der untere Oberflächenabschnitt 13 wie in 17 gezeigt von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite um 30° abwärts geneigt ist, wird ein Eigengewicht der Erzfeinstoffe zu einem Druckunterschied einer Wirbelschicht zwischen der Einlass- und der Auslassseite der Verbindungsöffnung 9 hinzugefügt. Daher wurde bestätigt, dass die Bewegung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 verglichen mit dem in 15 oder 16 gezeigten Aufbau leicht gefördert wurde.

(7) Die Verbindungsöffnung ist von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt.

Es wurde bestätigt, dass die Bewegung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 verglichen mit dem in 8 gezeigten Aufbau leicht gefördert wurde, als die Verbindungsöffnung 9 wie in 18 gezeigt von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite um 30° abwärts geneigt war.
Vorzugsweise würde der Neigungswinkel in 17 und 18 auf etwa 30° oder mehr eingerichtet werden, um die Bewegung der Erzfeinstoffe zu fördern.

(8) Ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung wird zum Vorspringen von der Endfläche der Trennplatte zur stromabwärtsbefindlichen Seite gebracht.

Es wurde bestätigt, dass in der Umgebung des Auslasses der Verbindungsöffnung 9 ein Abwärtsfluss gebildet wurde, der die dichten Erzfeinstoffe umfasste, als ein unterer Oberflächenabschnitt 13 der Öffnung an der stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung 9 wie in 19 gezeigt zum Vorspringen zur stromabwärts befindlichen Seite gebracht wurde. Es wurde bestätigt, dass die Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung vom Einlass zum Auslass bewegt wurden, ohne eine Rückvermischung zu verursachen.

(9) Ein Eckenabschnitt eines in 19 gezeigten vorspringenden Abschnitts ist schräg geschnitten.

Mit dem Aufbau, der in 19 gezeigt ist, wurde am unteren Oberflächenabschnitt 13 ein geringer Anhäufungsabschnitt erzeugt. Es wurde bestätigt, dass der Ansammlungsabschnitt durch schräges Schneiden des Eckenabschnitts der oberen Fläche des unteren Oberflächenabschnitts 13 wie in 19 gezeigt kaum vorhanden war.

(10) Eine Verbindungsöffnung, die eine Länge von 100 mm oder mehr aufweist, wird im unteren Teil einer Trennplatte, die eine Dicke von 100 mm oder weniger aufweist, zum Vorspringen zur stromaufwärts und zur stromabwärts befindlichen Seite gebracht.

Obwohl in jedem der oben erwähnten Beispiele die Trennplatte geschnitten wird, um die Verbindungsöffnung bereitzustellen, wurde bestätigt, dass mit einer in 21 gezeigten rohrförmigen Verbindungsöffnung, die an einer Trennplatte 6 bereitgestellt ist, die gleichen Wirkungen erhalten werden können.

(11) In einem Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung ist eine Gaseinspritzdüse bereitgestellt.

Wie in 22 gezeigt ist im Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung 9 eine Gaseinspritzdüse 14 bereitgestellt, und wird ein Teil eines Reaktionsgases, das in den Wirbelschichtreaktor eingebracht wird, durch die Gaseinspritzdüse 14 in die Verbindungsöffnung 9 eingespritzt. Folglich wurde bestätigt, dass der Anhäufungsabschnitt der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 kaum vorhanden war.
23 zeigt einen Fall, in dem ein poröses Material 15 (ein poröses feuerfestes Material (Ziegel)) als eine Spitze der Gaseinspritzdüse 14 verwendet wird. Es wurde bestätigt, dass die Erzfeinstoffe auf die gleiche Weise wie in 22 an einem Anhäufen in der Verbindungsöffnung 9 gehindert werden konnten, als die Spitze der Gaseinspritzdüse 14 wie in 23 gezeigt aus dem porösen Material hergestellt war.
In 24 sind drei Gaseinspritzdüse 14a, 14b und 14c an der Verbindungsöffnung 9 bereitgestellt, und sind die Spitzen dieser Düsen schräg von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite gebogen. Folglich wurde bestätigt, dass die Anhäufung der Erzfeinstoffe in der Verbindungsöffnung 9 vollständig beseitigt wurde.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da die vorliegende Erfindung die oben erwähnte Beschaffenheit aufweist, weist ein Wirbelschichtreaktor nach der vorliegenden Erfindung einen passenden Unterschied in der Wirbelschichthöhe zwischen einer stromaufwärts und einer stromabwärts befindlichen Kammer auf, wobei keine Rückvermischung verursacht wird oder ein äußerst geringes Ausmaß an Rückvermischung besteht. Demgemäß ist der Wirbelschichtreaktor der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Erzfeinstoffen in einem verflüssigten Zustand geeignet.

1: Windkasten
2, 10: Gasverteiler
3, 11, 14, 14a, 14b, 14c: Gaseinspritzdüse
4: Wirbelschicht
5, 6: Trennplatte
7: stromaufwärts befindliche Kammer
8: stromabwärts befindliche Kammer
9, 9a: Verbindungsöffnung
11a: aufwärts gerichtete Düse
11b: waagerechte Düse
11c: schräg abwärts gerichtete Düse
12: Stützrohr
13: unterer Oberflächenabschnitt

Claims

Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor eines Blasenwirbelschichttyps zur Behandlung von Erzfeinstoffen, während Rohmaterialfeinstoffe, die von einer Seitenfläche des Reaktors zugeführt werden, durch ein Reaktionsgas, das aus einer großen Anzahl von Gaseinspritzdüsen eingespritzt wird, die an einem Gasverteiler bereitgestellt sind, der an einem unteren Abschnitt im Reaktor angeordnet ist, verflüssigt werden, wodurch von der anderen Seitenfläche des Reaktors ein Produkt abgelassen wird, wobei eine Wirbelschicht durch Trennplatten in mehrere Kammern geteilt ist, im unteren Teil der Trennplatte eine Verbindungsöffnung bereitgestellt ist, um die Rohmaterialien durch einen Unterschied in einer Wirbelschichthöhe von einer stromaufwärts befindlichen Kammer zu einer stromabwärts befindlichen Kammer zu bewegen, wobei eine durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Rohmaterialien, die durch die Verbindungsöffnung verlaufen, 500 mm/Sekunde oder geringer ist, und ein Winkel, der durch eine Linie, die einen Eckenabschnitt einer oberen Fläche der Verbindungsöffnung und eine Gaseinspritzöffnung verbindet, in Bezug auf eine wagerechte Ebene gebildet wird, größer als ein Schüttwinkel der Rohmaterialfeinstoffe in einer beliebigen der Öffnungen an der stromaufwärts oder stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung ist, wobei der mehrfach geteilte Wirbelschichtreaktor die Bedingungen erfüllt, dass eine senkrechte Position der Verbindungsöffnung eine Höhe aufweist, die 1/4 einer Wirbelschichthöhe oder weniger beträgt; eine Länge der Verbindungsöffnung 100 mm oder mehr beträgt; ein Abstand zwischen einem Einlass der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer stromaufwärts befindli chen Düse größer als 150 mm ist, und ein Abstand zwischen einem Auslas der Verbindungsöffnung und einer Endfläche einer stromabwärts befindlichen Düse größer als 50 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas in einer beinahe senkrechten Richtung aufwärts einspritzt; der Abstand zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromaufwärts befindlichen Düse größer als 200 mm ist, und der Abstand zwischen dem Auslass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromabwärts befindlichen Düse größer als 100 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas in einer beinahe waagerechten Richtung einspritzt; der Abstand zwischen dem Einlass der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromaufwärts befindlichen Düse größer als 200 mm ist, und der Abstand zwischen dem Auslas der Verbindungsöffnung und der Endfläche der stromabwärts befindlichen Düse größer als 100 mm ist, falls die Gaseinspritzdüse ein Gas schräg abwärts einspritzt.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, wobei eine untere Fläche der Verbindungsöffnung über einem Gaseinspritzabschnitt der Gaseinspritzdüse angeordnet ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Durchmesser der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung zur stromabwärts befindlichen Seite hin allmählich verringert wird.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromaufwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von einer Endfläche der Trennplatte zur stromaufwärts befindlichen Seite vorspringt.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 4, wobei ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts schräg geschnitten ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 4, wobei eine obere Fläche eines vorspringenden Abschnitts von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Verbindungsöffnung von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite abwärts geneigt ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Neigungswinkel größer als ein Schüttwinkel der Rohmaterialfeinstoffe ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, wobei ein unterer Oberflächenabschnitt der Öffnung an der stromabwärts befindlichen Seite der Verbindungsöffnung von einer Endfläche der Trennplatte zur stromabwärts befindlichen Seite vorspringt.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 9, wobei ein Eckenabschnitt einer oberen Fläche eines vorspringenden Abschnitts schräg geschnitten ist.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsöffnung von beiden Endflächen der Trennplatte an der stromaufwärts und an der stromabwärts befindlichen Seite vorspringt.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, wobei eine oder mehr Gaseinspritzdüsen in einem Mittelabschnitt der Verbindungsöffnung bereitgestellt sind, und ein Reaktionsgas von der Gaseinspritzdüse in die Verbindungsöffnung eingespritzt wird.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 12, wobei ein poröses Material als eine Spitze der Gaseinspritzdüse verwendet wird.
Mehrfach geteilter Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 12, wobei eine Spitze der Gaseinspritzdüse schräg von der stromaufwärts befindlichen Seite zur stromabwärts befindlichen Seite gebogen ist.