DE902955C

DE902955C - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Kuehlen und Trocknen von gekoerntem Gut

Info

Publication number: DE902955C
Application number: DEP8208A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Schaub; Dr Heinrich Tramm
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1948-08-20
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1954-01-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen von gekörntem Gut Zum fortlaufenden Trocknen und Kühlen von körnigen Stoffen sind Vorrichtungen bekannt, in denen das zu behandelnde Material über Rostflächen abwärts wandert und im Gegenstrom mit heilßen oder kalten Gasen behandelt wird. Um das Material beim Herabsinken gleichmäßig über den Querschnitt des. Behandlungsbehälters zu verteilen, hat man bei einem bekannten Trockenverfahren neben eingebauten Ablauf rosten auch bereits. verstellbare Vorrichtungen für die Zu- und Abführung des zu behandelnden Materials verwendet. Auf diese Weise kann jedoch keine gleichmäßige Behandlung der kontinuierlich zulaufenden Stoffe erreicht werden.
Trotz der bezüglich dieses bekannten Verfahrens aufgestellten Behauptung, daß sämtliche Schichtteile sich in gleichmäßiger Bewegung zum Auslauf hin befinden, so daß jedes Korn annähernd die gleiche Zeit im Trockner verbleibt, bildet sich auf den Rostflächen ein unbewegter Vorrat des Materilals., und nur an den Rändern dieses Materialvorrates bewegen sich die körnigen Stoffe abwärts.
Auf diese Weise wird nur eiin kleiner Teil des Behälterquerschnitts für die Materialbehandlung ausgenutzt. Hierbei entsteht ein unwirtschaftlich hoher Bedarf an Behandlungsgasen, weil der größte Teil der Gase durch den ruhenden Materialvorrat ungenutzt hindurchströmt.
Es wurde gefunden, daß eine besonders gute Ausnutzung der Behandlungsgase und des Behälter querschnitts unter weitgehender Auflockerung des abwärts wandernden Materials erreicht werden kann, wenn die Schichthöhe des Materials durch Querschnittsveränderung der Ablauföffnung derart gec regelt wird, daß die Temperatur bzw. der Feuchtigkeitsgehalt des austretenden Gases und die des ein; tretenden Materials unter tragbarem Energieaufwand für die Bewegung des Gases möglichst einander bzw. dem Zustand des hygroskopischen Gleichgewichts angenähert sind und das Gas dem Materialstrom mit einer Geschwindigkeit entgegengeführt wird, weiche die Flicßigenschaften des Materials so weit verbessert, daß die Materialbewegung ohne zusätzliche Mittel erfolgt. Auf diese Weise wird eine gute Verteilung des abwärts. wandernden Materials und eine gute Ausnutzung des Behälterquerschnitts erreicht. Diese Wirkung ilst besonders vorteilhaft beiStoffen, die zum plastischen Zusammenbacken neigen und ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen leicht Verstopfungen des. Materialabflusses verursachen würden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen von. künstlichen Düngemitteln, z. B. von Kalkammonsalpeter, verwendet werden..
Die Schichthöhe der Materilalfüllung ist für die Wirksamkeit der Kühlung einerseits und für ein wirtschaftliches Arbeiten andererseits von. ausschlaggebender Bedeutung. Je höher die Schicht, desto größer der Strömungswiderstand, nach dem der Luftdruck und damit die Gebläseleistung bemessen werden muß, je niedriger andererseits die Schicht, desto geringer die Ausnutzung der Luft zum Kühlen. Es. ist im allgemeinen zweckmäßig, die Schichthöhe so zu wählen, daß die Temperatur der austretenden Luft und die des eintretenden Gutes bei tragbarem Energieaufwand für das Bewegen der Kühlluft einander möglichst angenähert sind. Diese Annäherung ist beim Kühlen von künstlichen Düngemitteln gegeben, wenn die Schichthöhe über 200 mm, vorzugsweise 300 bis 400 mm beträgt und während der gesamten Kühlung konstant gehalten wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, die grundsätzlich ausl einem Behälter besteht, der in seinem unteren Teil einen Rost enthält, über den das. Gut fließt und durch den die Luft streicht. Der Behälter ist mit Ein- und Austrittsöffnungen für das Gut und die Luft versehen. Im allgemeinen tritt das Gut von. oben seitlich oder zentral ein und unten ebenfalls seitlich oder zentral aus. Der Lufteintritt und -austritt ist hingegen, zweckmäßig seitlich, und zwar an gegenüberliegenden Stellen des Behälters: angebracht. In. dem Austritt für das Gut befindet sich ein Drosselorgan zur Beeinflussung der Austrittsöffnung.
Dieses Drosselorgan. wird mit Hilfe einer Vorrichtung gesteuert und damit die Schichthöhe geregelt.
Das Drosselorgan, durch eine Drosselklappe oder einen Schieber dargestellt, kann durch verschiedene Impulse gesteuert werden. Als impulsgebende Kräfte können vorzugsweise das. Gewicht der Salzfüllung oder der von der Schichthöhe der Füllung bei gegebenem Schüttgewicht abhängige Staudruck benutzt werden. Der Staudruck entsteht durch den Widerstand, den das Gut auf die durchströmende Luft ausübt. Es ist auch eine Kombination von Auflagedruck und Staudruck zur Impulsgabe anwendbar.
Die Uheftragung der Regelimpulse auf das zu betätigende Drosselorgan in der Ablaufleitung kann entweder direkt auf mechanischem Wege oder durch Zwischenschaltung eilier Hilfskraft, beispiels. weise von Druckluft, Drucköl, einer elektromotorischen Kraft oder durch ähnliche Hilfskräfte, erfolgen.
In den Fig. 1 bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In vliesen Vorrichtungen bedeuten I den Behälter zur Aufnahme des. Gutes, 2 den Rost, über den das Gut fließt, 3 und 4 die Ein- und Austrilttsöffnungen. für das. Gut, 5 das Drosselorgan in der Austrittsöffnung für das Gut, 6 und 7 den Lufteinund-austritt.
In der Vorrichtung der Fig. I sind die Ein- und Austrittsöffnungen für Luft und Gut seitlich, und zwar an den jeweils gegenüberliegenden Seiten des Behälters angebracht. Das Gut tritt rechts oben ein und links unten aus. Die Luft kommt umgekehrt von rechts unten, durchstreicht die Gutfüllung und tritt links oben aus. Der Rost 2 ist auf einer Seite, zweckmäßig auf der dem Ablauf gegenüberliegenden Seite, bei 8 drehbar und auf der anderen Seite auf der Felder 9 gelagert. Bei wechselnder Füllung wrd sich der Rost entsprechend den Federkräften um seine Drehachse bewegen. Durch ein Organ, das mit dem Rost einerseits und mit der Drosselklappe 5 andererseits verbunden ist, wird die Bewegung des Rostes auf das Drosselorgan für das ablaufende Gut so übertragen, daß mit steigender Füllung der Ablaufquerschnitt vergrößert oder im umgekehrten Fall verkleinert wird. In der Fig. I wird die Drosselklappe 5 durch den an den Rost angelenkten Hebel 10 bedient. DNie jeweils gewünschte mittlere Schichthöhe der Füllung, die sich nach dem mittleren Durchsatz zu richten hat, wird durch die Wahl der Federvorspannung eingestellt. An Stelle der Federwirkung als Gegenkraft gegen den Auflagerdruck der Gutfülung kann auch ein Gelgengewicht, das am konstanten oder auch veränderlichen Hebelarm angreift, Anwendung finden.
In Fig. I wird der Ablauf des Gutes rein mechanisch vom Auflagedruck des Gutes gesteuert.
Diese Steuerung kann aber auch durch Zwischenschalten einer Hilfskraft, z. B. nach. Fig. 2, von Druckluft bewirkt werden. In diesem Fall betätigt die Bewegung des federnd gelagerten Rostes ein Drosselventil 11, das bei Unterschreiten eines bestimmten Gutgewichtes den Zutritt von Druckluft aus der Leitung 12 auf die durch die Vorspannung der Feder I3 belastete Membran 14 freigibt. Durch die Bewegung der Membran wird das Drosselorgan 5 im Gutaustrittskanal zum Schließen: der Öffnung veranlaßt Wird nun die gewünschte Schichthöhe und damit ein bestimmtes Gutgewicht überschritten, so wird durch das Ventil ii die' Druckluftzutrittsleitung abgesperrt und gleichzeitig ein Entlüftungsventil für die über der Membran befindliche Druckluft freigegeben, wodurch sich die Membran in umgekehrter Richtung bewegt und den Ablaufquetrschnitt vergrößert.
Um die Reibungskräfte auszuschalten, welche durch die Bewegung des. Rostes und damit des Gutes gegenüber der Behälterwand entstehen, kann man sich der Vorrichtung nach Fig. 3 bedienen.
Hier hat der oben offene Behälter I zur Aufnahme des Gutes einen als Rost 2 ausgebildeten Boden und ist frei beweglich und federnd auf den Federn 9 in einem geschlossenen äußeren Behälter 15 angeordnet.
Das Gut tritt durch den zentralen Eintritt 3 im äußeren Behälter über ein Leitblech I6 in den inneren Behälter l ein und aus der ebenfalls zentralen Austrittsöffnung 4 in der Mitte des Behälters I aus.
Die Luft tritt bei dieser Vorrichtung auf der gleichen Seite des äußeren Behälters bei 6 elih, und bei 7 aus. Je nach der Füllung des inneren Behälters und damit seinem Auflagedruck verändert sich dessen Höhenlage gegenüber dem äußeren Behälter.
Diese Relativbewegung wird zur Steuerung des ablaufenden Gutes mittels der Vorrichtung 17 ausgenutzt. Außer dieser direkten Steuerung kann die Steuerung durch Zwischenschaltung einer Hilfskraft, Druckluft oder Drucköl, bewirkt werden.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher der beim Durchströmen der Salzschicht erzeugte Staudruck, der bei gleichbleibender Kornbeschaffenheit des Guters linear mit der Schichthöhe ansteigt, zur Steuerung des Drosselorgans über eine Hilfskraft ausgenutzt wird. Hier wirkt der unter de Rost herrschende Druck auf die Steuermembran 18 ein, die auf der anderen Seite durch eine vorgespannte Feder 19 abgestützt ist, deren Vorspannung entsprechend der gewünschten Schichthöhe eingestellt werden kann. Die Membran ist in gewissen Grenzen beweglich und ihre Lage durch das tJberwiegen entweder des Staudruckes oder der Federvorspannung bedingt. Ihre Bewegung wilrd wiederum zur Steuerung eines Drosselventils 1 1 benutzt, das Druckluft aus der Leitung I2 auf die mit Feder I3 vorgespannte Membran I4 freigibt. Selbstverständlich sind auch andere Übertragungsweisen und Hilfskräfte ananwendbar.
Bei den in Fig. I bis 4 dargestellten Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich grundsätzliche Schwierigkeiten, wenn die Bei schaffenheit des Gutes, insbesondere sein Schüttgewicht, nicht gleichmäßlig ist. Bei der Steuerung der ablaufenden Menge durch di,e auf die Auflage wirksame Kraft ist zu berücksichtigen daß diese der Differenz zwischen dem Gutgewicht und dem Staudruck entspricht. Der Staudruck steigt aber bei gleichbleibender 5 chidithöhe stärker als das Schüttgewicht und nicht linear mit diesem an, so daß bei erhöhtem Schüttgewicht der resultierende Auflagedruck geringer werden und sogar auf Null sinken kann und sich dann bei der vorgegebenen Federspannung eine größere Schichthöhe und dementsprechend ein wesentlich größeres Füllungsgewiicht einstellt. Umgekehrt ist die Abhängigkeit bei der Steuerung durch den Staudruck, z. B. in der Vorrichtung nach Fig. 4. Hier kann eine entsprechende Erhöhung des Schüttgewichts eine derartige Steuerung des Staudruckes bewirken, daß bei Einhaltung eines konstanten Staudruckes die Schichthöhe stärker abfällt, als. das Schüttgewicht zunimmt, so daß man e'ine zu geringe Schichthöhe und dementsprechend ein zu niedriges Füllungsgewicht erhält.
Diese Schwierigkeiten der Regelung bei. stark schwankendem 5 Schüttgewicht des Gutes werden vermieden, wenn man den beweglichen Rost, auf dem das Gut ruht, im Gegensatz zu den bisher geschilderten Ausführungsformen dem störenden Einfluß des durch die Füllung bedingten Staudruckes entzieht. Beispiele für solche Vorrichtungen sind in den Filg. 5 bis 7 dargestellt. Bei diesen Vorrichtungen wird nicht der Rost allein, sondern der ganze Behälter beweglich bzw. drehbar gelagert und steuert durch seine Ausschläge den Ablauf.
Im ei, nzelnenl sind die Ausiführungsformen nach den Fig. 5 und 6 der Ausführungsform der Fig. I ähnlich, nur daß hier nicht der Rost 2 allein, sondern der ganze Behälter I um den Zapfen. 8 drehbar und auf der anderen Seite auf der Feder g gelagert ist. Die Vorrichtung der Fig. 7 entspricht in analoger Weise der Vorrichtung der Fig. 3.
Es sind natürlich auch Ausführungen denkbar, beil denen nur ein Teil des Behälters, z. B. der Unterteiiil, einschließlich des Luftzuführungsraumes unter dem Rost an der Bewegung teilnimmt.
In Fig. 8 ist eine Vorrichtung dargestellt, die eine ausschließlich vom Füllgewicht abhängige, also auch bleil wechselndem Schüttgewicht voll befriedigende Regelung hat. Hier ist im Unterteil des Behälters, zweckmäßig an dessen Boden, eine federbelastete Membran oder eine Druckdose 20 angebracht, die auf ihrer Oberfläche sowohl durch den Staudruck als auch durch den Auflagedruck des Gutes belastet wird, während unter der Membran der Außendruck oder genauer genommen der über der Gutschicht herrschende Druck wirksam wird.
Die auf die Membran wirkenden Kräfte ergeben.. eine dem Gutgewicht über dem Rost proportionale Resultierende, die die Membran, je nach deren Vorspannung, mit der Feder 21 bewegt. Mit der Membran ist das Drosselventil 11 verbunden, das Druckluft aus der Leitung 12 eintreten läßt oder absperrt. Diese Luft wirkt ähnlich wie bei der iin Fig. 2 dargestellten Vorrichtung auf eine federbelastete Membran 14, die ihrerseits das Drosselorgan 5 steuert.
Eine weitere Möglichkeit zur Einhaltung einer bestimmten Schichthöhe besteht darin, daß an der Behälterwand in verschiedener Höhe Kontaktstellen oder andersartige Steuereinrichtungen, bei spielsweise Druckdosen, angeordnet werden, durch die bei entsprechender Schichthöhe das Öffnen und Schließen des Ablaufs gesteuert wird.
Bei der Ausbildung des Drosselorgans kommt es darauf an, daß dessen Bewegungswiderstand, im wesentlichen bedingt durch das darüber lagernde Gut, möglichst gering ist. Dies kann durch ge- eignete Einbauten 22 im Gutaustrittskanal 4 erreicht werden, wie sie beispielsweise in, der Fig. g dargestellt sind.
Beispiel Stehen beispielsweise IOOO m3/h Luft mit einer Temperatur von 200. C zur Verfügung, dann können damit IOOO kg Salz je Stunde von beispielsweise 85 auf 340 C abgekühlt werden, wobei die Luft eine Temperatur von etwa 730 C annimmt.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können nicht nur zum Kühlen, sondern auch zum Trocknen von gekörntem Gut, insbesondere von künstlichen Düngeitteln, verwendet werden. Die arbeitsweise ist in diesem Fall die gleiche, nur mit dem Unterschied, daß trockene Luft durch einen /Rost dem zu trocknenden Gut entgegenströmt. Auch in diesem Fall ist die Schichthöhe der Gutfüllung für die Wirksamkeit der Trocknung einereits und für ein wirtschaftliches Arbeiten andererseits von ausschlaggebender Bedeutung. Sie muß derart gewählt werden, daß der Wassergehalt der austretenden Luft und der ihm entsprechende des eintretenden Gutes bei tragbarem Energieaufwand für das Bewegen der Trockenluft einander möglichst angenähert sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen von gekörntem Material durch Führung über einen Rost, durch den ein kühles bzw. trockenes Gas, z. B. Luft, dem über den Rost fließenden Material entgegenströmt, und unter Regelung der Schichthöhe des Materials durch die aus dem den Rost umschließenden Behälter ablaufende Menge, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einer Geschwindigkeit entgegenströmt, welche die Fließeigenschaften des Materials so weit verbessert, daß die Materialbewegung ohne zusätzliche mechanische Mittel erfolgt, und daß die Schichthöhe des Materials durch Querschnittsveränderung der Ablauföffnung derart geregelt wird, daß die Temperatur bzw. der Feuchtigkeitsgehalt des austretenden. Gases und die des eintretenden Materials unter tragbarem Energieaufwand für das Bewegen des Gases möglichst einander bzw. dem Zustand des hygroskopischen Gleichgewichts an, genähert sind.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsveränderung der Materialabflußöffnung mit Hilfe eines Drossel organs erfolgt, wobei das Drosselorgan entweder durch das Gewicht des im Behälter vorhandenen Materials oder durch den Druck, den das. Material auf den, Rost ausübt, oder durch den Staudruck, der beim Durchgang der Behandlungsgase durch das material entsteht und der bei gegebenem Materialschüttgewicht von der Materialschichthöhe abhängigist, oder gleichzeitig vom Gewicht der Materialfüllung und vom Staudruck der behandlungsgase gesteuert wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit Ein- und Austrittsöffnungen (3, 4) für das zu behandelnde Material und die Behandlungsgase (6, 7), in den das Material von oben, gegebenenfalls über ein Leitblech (I6), eingeführt wird, einen Rost (2), über den das zu behandelnde Material fließt und durch den die Behandlunggase strömen, ein Drossellolgan (5) zur Veränderung des Materia.laustrittsquerschnittes und eine Vorrichtung zur Regelung der Schichthöhe des auf dem Rost (2) gestauten Maberialis durch Steuerung dieses Drosselorgans (5).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Rost (2), der auf der einen, zweckmäßig der dem Ablauf (4) gegenüberliegenden Seite (8) drehibar, auf der anderen Seite (g) federnd gelagert ist, und durch einen durch die Bewegung des Rostes (2) beeinflußbaren Hebel (10) zur Steurerung des Drosselorgans (5).
5. Vorrichtung nach Anspruch, gekennzeichnet durch ein Steuerungsorgan, das aus einer inr Verbindung mit dem Drosselorgan (5) stehenden federbelasteten Membran (13, I4) und aus einem durch die Bewegung des Rostes (2) betätigten Doppelventil (11) besteht, das Druckluft auf die Membran (I4) freigibt oder absperrt, wodurch das Drosselorgan (5) geschlossen oder geöffnet wird (Abb. 2).
6 Vorrichtung nach Anspruch 3, getkennzeichnet durch zwei Behälter, von denen der eine zur Aufnahme des Materials dienende, oben offene innere Behälter (1) einen als Rost ausgebildeten Boden (2) besitzt, in seiner Mitte eine Materialaustrittsöffnung (4) aufweist und frei beweglich und federnd (9) in einem geschlossenen äußeren Behälter (I5) angeordnet ist, wobei der äußere Behälter mit zentralen Ein- und austrittsöffnungen für das Gut und seitlichen Ein- und Austrittsöffnungen für die Behandlungsgase versehen ist und ein durch die aufwärts und abwärts gerichtete Bewegung des Rostes (2) gesteuertes Organ zum Verschließen der Materialaustrittsöffnungen (4) aufweist (Abb. 3).
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine pneumatische Regelvorrichtung für die Materialschichthöhe, bestehend aus einer beweglichen Membran (I8), auf die der beim Durchströmen der Luft durch die Materialschicht erzeugte Staudruck der Behandlungsgase übertragen wird und die durch eine je nach gewünschter Schichthöhe vorgespannte Feder (I9) abgestützt ist, und aus einem von der Membran (I8) gesteuerten Doppelventil (11), das. Druckluft auf die Membran (I4) freigibt oder absperrt, wodurch das Drosselorgan (5) geschlossen oder geöffnet wird (Abb. 4).
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen beweglichen oder drehbar gelagerten Behälter (I) mit Rost (2), Drosselorgan (5) und Ein- und Austrittsöffnungen (3, 4) für das zu behandelnde Material und die Behandlungsgase (6, 7), bei dem die Steuerung des Drosselorgans (5) durch die Bewegung des gesamten Behälters (1) erfolgt (Abb. 5, 6, 7).

Angezogene Druckschriften: Deutsche Platentschriften Nr. I8804I, 262 781, 29I 846, 362 730, 6I4 663, 642 322; Z. V. D. I. I940, Nr. 4, S. I27 ff., Beiheft Verfahrenstechnik.