EP0039039B1 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Trocknen, von feinteiligen Schüttgütern - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Trocknen, von feinteiligen Schüttgütern Download PDF

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EP0039039B1
EP0039039B1 EP81103003A EP81103003A EP0039039B1 EP 0039039 B1 EP0039039 B1 EP 0039039B1 EP 81103003 A EP81103003 A EP 81103003A EP 81103003 A EP81103003 A EP 81103003A EP 0039039 B1 EP0039039 B1 EP 0039039B1
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EP
European Patent Office
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fluidized bed
bulk material
reactor
heat
bed reactor
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EP81103003A
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Günther Ing. grad. Gappa
Josef Dipl.-Ing. Degel
Harald Prof. Dipl.-Chem. Jüntgen
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Bergwerksverband GmbH
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    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • F26B3/084—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed with heat exchange taking place in the fluidised bed, e.g. combined direct and indirect heat exchange
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Definitions

  • a device for the treatment of crushed solid material in a vertical chamber is also known, which is provided in the upper part with means for introducing the material and in the lower part with further means for introducing a compressed gas.
  • This device also uses a first impeller 32 which rotates in the upper part of the chamber to prevent agglomeration of fluidized material, and a second impeller 42 which rotates at the bottom of the chamber for the pressurized gas introduced through openings in pipes inserted on the impeller blades to distribute and fluidize the crushed solid material.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device of the type mentioned, the even heat Ensure treatment, in particular drying, of powders, powders, fine dusts and similar fine-particle bulk materials, the lowest possible energy consumption being sought and the formation of hot spots and caking should be avoided, so that the treatment results are overall very uniform.
  • the combination of features of the device according to the invention satisfactorily solves the problem at hand, i.e. a combination in which the fluidized bed is maintained by fluidizing gases escaping from a rotating agitator arm and the heat treatment is carried out at least partially by a heat exchange medium which is independent of the fluidizing gas.
  • the feed device for the bulk material includes all of the usual and known device parts for such processes, such as. B. a storage bunker, a metering device, a deagglomerator, a lock; the same applies to the discharge device, which, for. B. can consist of a weir and a lock.
  • the equipment known for this purpose can also be used for the supply and discharge for fluidizing gas, a suitable device for applying fluidizing gas to the stirring arm must be provided.
  • a separator for bulk material particles that have been discharged with the fluidizing gas from the fluidized bed reactor is recommended.
  • the arrangement of the stirring arm according to the invention in the lowermost area of the fluidized bed reactor prevents bulk particles from settling on the reactor base; this is further supported by the measures of claims 2 and 3, in particular any agglomerates formed are destroyed and fluidization is also achieved in this reactor area.
  • the agents according to the invention for solids distribution on the agitator arm represent a further advantageous measure for avoiding agglomerate formation in the area of the agitator arm and possibly in the area of the fluidized bed reactor below the agitator arm of the stirring arm can be realized in different ways, wherein the stirring arm can also have multiple branches, so to speak multi-arm.
  • the means for retaining the bulk material particles immersed in the fluidized bed can be weirs, walls and other internals which, in the general direction of transport of the bulk material particles through the fluidized bed reactor from its entrance to its exit side, form bottlenecks which reduce backmixing of the bulk material particles and thus the residence time spectrum -comparable.
  • transverse, rib-shaped heat exchangers are used as means for retaining the bulk material particles, since the heat transfer between bulk material particles and heat exchanger is improved in the region of the constrictions.
  • An inventive lamellar structure of the heat exchanger for this purpose, for. B. in the manner of radiator fins, is particularly well suited.
  • the height adjustment according to the invention of an overflow device for the bulk material on the fluidized bed reactor facilitates operation in the part-load range and the setting of the residence time of the bulk material particles in the fluidized bed reactor.
  • the objectives according to the invention are achieved particularly well by the cascade-shaped structure of the fluidized bed reactor according to the invention.
  • the connection of individual treatment zones is considered, which must be traversed by all bulk material particles.
  • such cascades can be formed by lamellar heat exchangers placed one behind the other in the direction of travel of the bulk material particles.
  • the device according to the invention thus enables a continuous and automated mode of operation, with as much heat-treated material being discharged automatically as untreated material being added.
  • the heat treatments in question in the device according to the invention can be endothermic or exothermic processes, ie heat is supplied or removed by the heat exchange medium.
  • the fluidizing gas can only be used to maintain fluidizing conditions, but it can also be a reaction partner of a chemical reaction that may take place and finally - namely preferred - the vortex gas is supported by the heat treatment, ie heat is removed or - particularly preferably - heat is supplied to z.
  • finely divided means that the bulk goods have an average grain diameter of generally less than 1 mm, but usually less than 0.1 mm and even less.
  • Fluid bed in the sense of the invention is understood to mean the state of the bulk material particles in which they behave like a liquid in a container.
  • the introduction of the required amount of heat means both the supply and the removal of heat into or from the fluidized bed.
  • Fluidizing gas for the fluidized bed reactor 6 is drawn in by means of a blower 11 and fed to a heat energy source 12.
  • the vortex gas heated in this way passes through a rotating union 13 into the agitator arm 7, which is rotated by the drive 14.
  • the system parts of the reference numerals 1-5 are, if not absolutely necessary, components of the feed device 17.
  • the lock 10 is part of the discharge device for bulk material.
  • the blower 11 and the rotary union 13 are components of the feed device for fluidizing gas, while the separator 15 is a component of the discharge device for this.
  • the heat energy source 12 can - as not shown here - alternatively or additionally. Lich used for the heat transfer fluid in the heat exchanger 9 shown only schematically.
  • the stirring arm 7 is arranged in the lowermost region 21 of the fluidized bed reactor 6.
  • the outlet openings 20 are oriented essentially downward with a directional component opposite to the direction of rotation of the stirring arm.
  • the means 8 designed as a partition for retaining bulk material particles is transverse to the general direction of travel of the solid particles of the fluidized bed 23 in the fluidized bed reactor 6 aligned and leaves an opening 24 for the stirring arm 7 and the bulk material passage free in the lowest region 21 and an opening 26 for gas passage in the uppermost region 25 of the fluidized bed reactor 6.
  • FIG. 3 as a modification of Figs. 1 and 2, an elongated fluidized bed reactor 6 is shown, in which the feed point 27 and the discharge point 28 are arranged on the narrow sides and several, here-two, complete stirring devices work in series and separately from one another.
  • the heat exchangers 9 are designed as in FIG. 2 and, because of suitable perforations, enable the stirring arms 7 to rotate freely, which of course (as also in FIG. 2) can also be arranged at different heights in relation to the fluidized bed - also several above one another.
  • the arrangement of the heat exchangers transversely to the general direction of travel of the bulk material particles - further heat exchangers can also be provided - again results in a cascade-shaped structure of the fluidized bed reactor.
  • FIG. 2 further details of FIG. 2 are illustrated.
  • the bulk material is fed in by means of a screw conveyor 31 and the discharge is carried out by means of a height-adjustable overflow device 32.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Trocknen, von feinteiligen Schüttgütern in einer Wirbelschicht- gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bei der Wärmebehandlung, insbesondere beim Trocknen, feinteiliger Schüttgüter, wie Pulver oder Puder, vor allem aus dem Bereich der chemischen, pharmazeutischen oder Lebensmittelindustrie, ist im besonderen Maße die Gleichmäßigkeit der Behandlung und die Verhinderung von Agglomeratbildungen von größter Wichtigkeit.
  • Es ist bekannt, vor allem solche feinstkörnigen Stoffe in Kontakttrocknern zu trocknen. Bei einem Kontakttrockner (»Das Trocknen«, F. Kneule, Verlag Sauerländer (Aarau und Frankfurt/ Main) 1975, - im folgenden kurz »Kneule« genannt - Seiten 419 bis 444) wird das zu trocknende Gut mittels einer Schnecke transportiert und die zur Trocknung benötigte Wärme wird indirekt über eine Mantelheizung zugeführt. - Beim Schneckentransport bildet ein Pulver leicht eine Isolationsschicht an der Rohrwand und behindert so den Wärmedurchgang. Dies verursacht einen relativ hohen Wärmebedarf und höhere Trocknungstemperaturen, die wiederum die Bildung von Wärmenestern verursachen können. Bei einem Stromtrockner (Kneule, Seiten 355 bis 370) erfolgt der Guttransport mittels eines Warmluftstromes, der durch ein Kanalsystem' geleitet wird. Hierbei wird die Wärme direkt zwischen Warmluft und Puder ausgetauscht. Zur Abscheidung des Puders und der Transportluft ist beim Stromtrockner ein Zyklon nachgeschaltet. - Bei dieser Trocknungsart ist die Verweilzeit des Puders in der Trocknungsphase sehr gering. Dies erfordert hohe Lufteintrittstemperaturen, so daß auch ein relativ großer Wärmebedarf besteht. Außerdem ist der Energieaufwand für den Transport von Luft und Trockengut hoch. Beim Wirbelschichttrockner (Kneule, Seiten 331 bis 335 und »Trockner und Trocknungsverfahren«, K. Kröll, Verlag Springer (Berlin), zweite Auflage, 1978, Seiten 238 bis 246) wird schließlich mit einem Warmluftstrom, der durch einen -Anströmboden in das zu trocknende Gut geleitet wird, ein Fließbett erzeugt, das sich im fluidisierten Zustand wie eine Flüssigkeit verhält. Der Wärmeaustausch erfolgt auch hier direkt zwischen Warmluft und Pulver. Zur Feinreinigung des Wirbelluftstromes ist ein Zyklon oder Filter nachgeschaltet. - Beim Wirbelschichttrockner besteht zwar keine Gefahr einer lokalen Überhitzung, jedoch sind die Ergebnisse der bekannten Wirbelschichtverfahren wenig befriedigend, weil die praktischen Trocknungsergebnisse unterschiedlich gut und häufig auch ungleichmäßig sind.
  • Aus der DE-A-2 820 077 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Teilluftmengen momentan und örtlich konzentriert in das zu fluidisierende Haufwerk eingetragen und hierbei rotierende einzelne Teilluftaustrittsöffnungen in ganz bestimmten Abständen voneinander über den Reaktorquerschnitt verteilt sind, indem mehrere Rührarme 5 in unterschiedlichen Mittelpunktsabständen eine einzige Teilluftaustrittsöffnung 6 aufweisen. Durch diese Maßnahme mag zwar das angestrebte Ziel, fließunwillige Stoffe mit geringerem apparativen und energetischem Aufwand unter Vermeidung der Wirksamkeit des Wärmeaustausches durch interne Heiz- oder Kühlflächen zu gewährleisten, erreicht werden, doch wird durch eine derart unregelmäßige Anströmung des zu behandelnden Schüttgutes mit Wirbelgas mit Sicherkeit keine gleichmäßige Wärmebehandlung feinteiliger Schüttgüter gewährleistet.
  • Aus der US-A-4 075 766 ist weiterhin eine Vorrichtung für die Behandlung von zerkleinertem festen Material in einer vertikalen Kammer bekannt, die im oberen Teil mit Mitteln zur Einführung des Materials und im unteren Teil mit weiteren Mitteln zur Einführung eines Druckgases versehen ist. Diese Vorrichtung benutzt ferner einen ersten Impeller 32, der im oberen Teil der Kammer rotiert, um ein Zusammenballen fluidisierten Materials zu verhindern, sowie einen zweiten Impeller 42, der am Fui3 der Kammer rotiert, um das durch Öffnungen in auf den lmpellerflügeln eingebrachten Rohren eingeführte Druckgas zu verteilen und das zerkleinerte feste Material zu fluidisieren. Zwischen den beiden Impellern befinden sich im mittleren Bereich der Kammer zwei Lochplatten 46, 48, die mit einer Vielzahl von Rohren 44 verbunden sind.
  • Diese Rohre sollen lediglich dazu benötigt werden, das Aufwärtsströmen des Druckgases und das Abwärtsfließen der Materialteilchen zu kontrollieren. Diese Rohre können zwar als Engstellen auf dem Weg der Partikel von der Eingangs- zur Ausgangsseite des Wirbelschichtreaktors aufgefaßt werden, jedoch handelt es sich bei dem Rohrbündel um keinen Wärmetauscher.
  • Aus der DE-A-1 919 332 ist ferner eine Vorrichtung mit Engstellen der vorerwähnten Art bekannt, jedoch nur in Verbindung mit einem konventionellen Abströmboden aus einer durchlöcherten Platte 6. Derartige Wirbelrinnen stellen in der Regel aber kein Problem hinsichtlich der bodenseitigen Verteilung des Wirbelgases dar.
  • Aus der DE-A-2 243 670 ist schließlich eine Einrichtung bekannt, bei der auf einem Anströmboden 2 ein System von senkrechten Trennwänden 7, hintereinander in der Längsrichtung der Wirbelkammer gegeneinander so versetzt angeordnet sind, daß abwechselnd von den Seiten Spalten gebildet sind, durch die das zu trocknende körnige Material strömt. Auch diese Wirbelrinne stellt, wie die vorstehend erwähnte, in der Regel kein Problem bei der Verteilung des Wirbelgases dar.
  • Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine gleichmäßige Wärmebehandlung, insbesondere Trocknung, von Pulvern, Pudern, feinen Stäuben und ähnlichen feinteiligen Schüttgütern gewährleisten, wobei ein geringstmöglicher Energieverbrauch angestrebt wird und die Bildung von Wärmenestern und Anbackungen vermieden werden sollen, so daß die Behandlungsergebnisse insgesamt sehr gleichmäßig sind.
  • Die Aufgabe wird in bezug auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 8 stellen weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.
  • Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß überraschenderweise erst die erfindungsgemäße Merkmalskombination der Vorrichtung das anstehende Problem befriedigend löst, also eine Kombination, bei der die Wirbelschicht durch aus einem sich drehenden Rührarm entweichenden Wirbelgase aufrechterhalten und die Wärmebehandlung zumindest teilweise durch ein vom Wirbelgas unabhängiges Wärmetauschmedium erfolgt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die Einspeiseeinrichtung für das Schüttgut alle für solche Vorgänge üblichen und an sich bekannten Geräteteile, wie z. B. einen Vorratsbunker, eine Dosiereinrichtung, einen Desagglomerator, eine Schleuse; das gleiche gilt für die Austragseinrichtung, die z. B. aus einem Wehr und einer Schleuse bestehen kann. Auch für die Zu- und Abführung für Wirbelgas können die hierfür bekannten Gerätschaften verwendet werden, dabei muß eine geeignete Vorrichtung zur Beaufschlagung des Rührarmes mit Wirbelgas vorgesehen sein. Weiterhin empfiehlt sich eine Abscheideeinrichtung für Schüttgutpartikel, die mit dem Wirbelgas aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragen worden sind.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung des Rührarmes im untersten Bereich des Wirbelschichtreaktars verhindert ein Absetzen von Schüttgutpartikeln am Reaktorboden; dies wird durch die Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 weiter unterstützt, insbesondere werden eventuelle gebildete Agglomerate zerstört und eine Fluidisierung auch in diesem Reaktorbereich erzielt.
  • Die erfindungsgemäßen Mittel zur Feststoffzerteilung am Rührarm stellen eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Vermeidung von Agglomeratbildungen im Bereich des Rührarmes und ggf. in dem unter dem Rührarm liegenden Bereich des Wirbelschichtreaktors dar. - Es versteht sich, daß die Ausgestaltung dieser Mittel zur Feststoffzerkleinerung ebenso wie die Gestaltung des Rührarmes auf verschiedene Weise realisiert werden kann, wobei der Rührarm auch mehrfach verzweigt, sozusagen mehrarmig, sein kann.
  • Die in die Wirbelschicht eingetauchten Mittel zur Rückhaltung der Schüttgutpartikel können Wehre, Wände und andere Einbauten sein, die in der allgemeinen Transportrichtung der Schüttgutpartikel durch den Wirbelschichtreaktor von dessen Eingangs- zu dessen Ausgangsseite Engstellen bilden, die ein Zurückvermischen (backmixing) der Schüttgutpartikel vermindern und damit das Verweilzeitspektrum -vergleichmäßigen.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 werden als Mittel zum Zurückhalten der Schüttgutpartikel quergestellte, rippenförmig ausgebildete Wärmetauscher verwendet, da im Bereich der Engstellen der Wärmeübergang zwischen Schüttgutpartikeln und Wärmetauscher verbessert ist. - Ein erfindungsgemäß lamellenförmiger Aufbau des Wärmetauschers zu diesem Zweck, z. B. nach Art von Heizkörperrippen, eignet sich ganz besonders gut.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Einspeisestelle und der Austragsstelle für das Schüttgut in bzw. aus dem Wirbelschichtreaktor im Bereich der beiden höhenmäßigen Extrempositionen desselben wird gegenüber der allgemeinen horizontalen Wanderrichtung der Schüttgutpartikel eine vertikale Bewegungskomponente erzielt und eine besonders gleichmäßige und effektive Verteilung der Schüttgutpartikel bei ihrer Einspeisung bewirkt. Es versteht sich, daß der Weg der einzelnen Schüttgutpartikel durch den Wirbelschichtreaktor dann besonders groß ist, wenn sowohl die Einspeiseals auch die Austragsstelle.die gleiche höhenmäßige Extremposition einnehmen und innerhalb des Wirbelschichtreaktors zwischen diesen beiden ein Wehr von den Schüttgutpartikeln über-oder unterflossen werden muß.
  • Die erfindungsgemäße Höhenverstellbarkeit einer Überlaufeinrichtung für das Schüttgut am Wirbelschichtreaktor erleichtert den Betrieb im Teillastbereich und die Einstellung der Verweilzeit der Schüttgutpartikel im Wirbelschichtreaktor.
  • Besonders gut werden die erfindungsgemäßen Ziele durch den erfindungsgemäßen kaskadenförmigen Aufbau des Wirbelschichtreaktors erreicht. Hierbei wird an das Hintereinanderschalten einzelner Behandlungszonen gedacht, die von allen Schüttgutpartikeln durchlaufen werden müssen. Zum Beispiel können solche Kaskaden durch in Wanderrichtung der Schüttgutpartikel hintereinander aufgestellte, lamellenförmige Wärmetauscher gebildet werden.
  • Insgesamt ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung also eine kontinuierliche und automatisierte Arbeitsweise möglich, wobei jeweils soviel wärmebehandeltes Material selbsttätig ausgetragen wie nicht behandeltes zugegeben wird.
  • Bei den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Rede stehenden Wärmebehandlungen kann es sich prinzipiell um endotherme oder exotherme Prozesse handeln, d. h. daß durch das Wärmetauschmedium Wärme zu- oder abgeführt wird. Das Wirbetgas kann ausschließlich zur Aufrechterhaltung von Wirbelbedingungen verwendet werden, es kann aber auch Reaktionspartner einer eventuell stattfindenden chemischen Reaktion sein und schließlich - und zwar bevorzugt - wird dur Jh das Wirbelgas die Wärmebehandlung unterstützt, d. h. Wärme abgeführt oder aber - insbesondere bevorzugt - Wärme zugeführt, um z. B. das feinteilige Schüttgut gezielt zu trocknen. Trocknen im Sinne der Erfindung heißt, den Feuchtigkeitsgehalt des Schüttgutes zu vermindern und dadurch die gewünschte Restfeuchte herbeizuführen. Feinteilig im Sinne der Erfindung bedeutet, daß die Schüttgüter einen mittleren Korndurchmesser von in der Regel weniger als 1 mm, meist aber weniger als 0,1 mm und noch weniger, aufweisen. Unter Wirbelschicht im Sinne der Erfindung wird der Zustand der Schüttgutpartikel verstanden, bei dem sie sich wie eine Flüssigkeit in einem Behälter verhalten.
  • Das Wärmetauschmedium kann rekuperativer oder regenerativer Art sein; letzteres wäre ein Feststoff als Wärmeträger, der in den Wirbelschichtreaktor eingetragen wird und welcher nach erfolgter Wärmebehandlung vom Schüttgut wieder getrennt wird. Bevorzugt wird aber ein rekuperativer Wärmetauscher, der von einem Wärmeträgerfluid durchströmt wird; in bezug auf das Wärmeträgerfluid ist das Verfahren keinen prinzipiellen Beschränkungen unterworfen. Letzteres gilt auch in bezug auf das Wirbelgas und insbesondere auch auf den Rührarm, dessen Gestaltung dem Wärmebehandlungsproblem und der Form des Wirbelschichtreaktors frei angepaßt werden kann.
  • Schließlich wird unter dem Einbringen der benötigten Wärmemenge sowohl die Zufuhr als auch die Abfuhr von Wärme in bzw. aus der Wirbelschicht verstanden.
  • Es ist möglich und je nach Wärmebehandlungsprozeß auch erwünscht, dasselbe Gas als Wirbelgas und als Wärmeträgerfluid zu verwenden; dabei ist Parallel- oder Serienschaltung möglich. - Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die benötigte Wärmemenge zu etwa 1-50% durch das Wirbelgas und zu etwa 50-99% durch das Wärmetauschmedium bereitgestellt wird; bevorzugt soll also der überwiegende Teil des Wärmetransportes durch das Wärmetauschmedium erfolgen.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere, neben der Vermeidung von Störungen durch Überhitzung und Anbackungen, in dem geringeren Wärmebedarf aufgrund der glücklichen Kombination von Wirbelgas und Wärmetauschmedium, wobei für den Transport der Schüttgutpartikel nur außerordentlich wenig Energie benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der durch die Erfindung möglich gewordenen Minimierung des Reaktorvolumens, der Verkleinerung der nachgeschalteten Zyklone für die Trennung von Wirbelgas und Schüttgutpartikeln und die relativ geringe Oberfläche des einzusetzenden Wärmetauschmediums.
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt
    • Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum Tei) im Längsschnitt,
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch einen runden Wirbelschichtreaktor,
    • Fig. einen Querschnitt durch einen länglichen Wirbelschichtreaktor und
    • Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Reaktor von Fig. 2 entlang der Linie A-A.
  • Gemäß Fig. 1 wird das zu behandelnde Schüttgut der Vorlage 1 aufgegeben; über eine Austragshilfe 2 gelangt es über einen Dosierer 3, erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung eines Desagglomerators 4 zu einer Schleuse 5 und von dort in den Wirbelschichtreaktor 6. Im letzterem sind ein doppelseitiger Rührarm 7, ein als Trennwand ausgebildetes Mittel 8 zum Zurückhalten der Schüttgutpartikel sowie ein nur schematisch dargestellter Wärmetauscher 9 untergebracht.
  • Über eine Schleuse 10 kann das behandelte Schüttgut den Wirbelschichtreaktor 6 verlassen.
  • Wirbelgas für den Wirbelschichtreaktor 6 wird mittels eines Gebläses 11 angesaugt und einer Wärmeenergiequelle 12 zugeführt. Das so aufgeheizte Wirbelgas gelangt über eine Drehdurchführung 13 in den Rührarm 7, der durch den Antrieb 14 gedreht wird.
  • Das den Wirbelschichtreaktor 6 verlassende Wirbelgas wird in einem Abscheider 15 von mitgerissenen Schüttgutpartikeln befreit und zur Weiterverwendung abgeführt, während über Schleuse 16 die abgeschiedenen Schüttgutpartikel dem die Schleuse 10 verlassenden Materialstrom zugeführt werden.
  • Die Anlagenteile der Bezugszeichen 1-5 sind insgesamt, wenn auch nicht zwingend notwendige, Bestandteile der Einspeiseeinrichtung 17. Die Schleuse 10 ist Bestandteil der Austragseinrichtung für Schüttgut. Das Gebläse 11 und die Drehdurchführung 13 sind Bestandteile der Zuführeinrichtung für Wirbelgas, während der Abscheider 15 Bestandteil der Abführeinrichtung hierfür ist. Die Wärmeenergiequelle 12 kann - wie hier nicht dargestellt - auch alternativ oder zusätz. lich für das Wärmeträgerfluid im nur schematisch dargestellten Wärmetauscher 9 verwendet werden.
  • Die Rühreinrichtung 18 umfaßt den Antrieb 14, die Drehdurchführung 13, den Rührerschaft 19 sowie den Rührarm 7. Der Rührerschaft kann z. B. hohl ausgeführt sein, ebenso wie der Rührarm, welcher mit Austrittsöffnungen 20 für Wirbelgas versehen ist.
  • Der Rührarm 7 ist im untersten Bereich 21 des Wirbelschichtreaktors 6 angeordnet. Die Austrittsöffnungen 20 sind im wesentlichen nach unten mit einer Richtungskomponente entgegen der Drehrichtung des Rührarmes ausgerichtet. Darüber hinaus befinden sich als Reinigungsschar ausgebildete Mittel 22 zur Feststoffzerteilung am Rührarm 7.
  • Das als Trennwand ausgebildete Mittel 8 zum Zurückhalten von Schüttgutpartikeln ist quer zur allgemeinen Wanderrichtung der Feststoffpartikel der Wirbelschicht 23 im Wirbelschichtreaktor 6 ausgerichtet und läßt in dessen untersten Bereich 21 eine Durchbrechung 24 für den Rührarm 7 und den Schüttgutdurchtritt frei sowie im obersten Bereich 25 des Wirbelschichtreaktors 6 eine Durchbrechung 26 für Gasdurchtritt.
  • Durch die besondere Anordnung des Wärmetauschers 9, in der Fig. 1 nur schematisch dargestellt, im Wirbelschichtreaktor 6 in bezug auf das Mittel 8 und die Einspeiseeinrichtung 17 wird der Wärmeaustausch mit frisch aufgegebenen, zu behandelnden Schüttgutpartikeln besonders intensiv gestaltet.
  • . In Fig. 2 ist der Wirbelschichtreaktor 6 rund ausgeführt und die Rühreinrichtung 18 wie in Fig. 1 ausgebildet. Die Einspeisestelle 27 und die Austragsstelle 28 für das Schüttgut sind in bezug auf den Umfang des Wirbelschichtreaktors 6 dicht beieinander angeordnet. Zwischen ihnen erstreckt sich von der Reaktorwand bis zum Rührerschaft 19 hin ein als Trennwand ausgebildetes Mittel 8 zum Zurückhalten von Feststoffpartikeln, welches, ebenso wie in Fig. 1, Durchbrechungen 26 und 24 freiläßt. Dadurch ergibt sich innerhalb des Wirbelschichtreaktors eine allgemeine Transportrichtung der Schüttgutpartikel, etwa in der Drehrichtung 29 des Rührarmes 7. In radialer Richtung sind in die Wirbelschicht mehrere Wärmetauscher 9 eingetaucht, die eine Fläche in axialer Richtung des Wirbelschichtreaktors aufspannen und Engstellen 30 für den Schüttgutdurchtritt freilassen; durch diese Gestaltung dienen die Wärmetauscher ebenfalls als Mittel zum Zurückhalten von Schüttgutpartikeln und es gibt sich durch die besondere Anordnung gleichzeitig ein kaskadenförmiger Aufbau des Wirbelschichtreaktors 6. Damit haben die so gestalteten Wärmetauscher in allgemeinster Form einen lamellenförmigen Aufbau.
  • In Fig. 3 ist in Abwandlung der Fig. 1 und 2 ein länglicher Wirbelschichtreaktor 6 dargestellt, bei dem die Einspeisestelle 27 und die Austragsstelle 28 an den Schmalseiten angeordnet sind und mehrere, hier-zwei, komplette Rühreinrichtungen hintereinander und getrennt voneinander arbeiten. Die Wärmetauscher 9 sind wie in Fig. 2 ausgebildet und ermöglichen aufgrund geeigneter Durchbrechungen ein freies Drehen der Rührarme 7, die natürlich (wie auch in Fig. 2) auch in verschiedenen Höhen in bezug auf die Wirbelschicht - auch mehrere übereinander - angeordnet sein können. Durch die Anordnung der Wärmetauscher quer zur allgemeinen Wanderrichtung der Schüttgutpartikel - es können auch weitere Wärmetauscher vorgesehen sein - ist ebenfalls wieder ein kaskadenförmiger Aufbau des Wirbelschichtreaktors realisiert.
  • In Fig. 4 werden weitere Details der Fig. 2 verdeutlicht. Dabei erfolgt die Schüttguteinspeisung mittels einer Förderschnecke 31 und der Austrag mittels einer höhenverstellbaren Überlaufeinrichtung 32.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Trocknen, von feinteiligen Schüttgütern in einer Wirbelschicht, bestehend aus
1. einem Wirbelschichtreaktor mit
1.1. einer Einspeiseeinrichtung und einer Austragseinrichtung für das Schüttgut,
1.2. einer Zuführeinrichtung und einer Abführeinrichtung für Wirbelgas sowie
2. einer mit dem Wirbelschichtreaktor verbundenen Wärmequelle,
3. einer Rühreinrichtung mit in die Wirbelschicht eingetauchten, mit der Zuführeinrichtung für das Wirbelgas verbundenen und einer Austrittsöffnung für das Wirbelgas versehenen, im untersten Bereich des Wirbelschichtreaktors angeordneten Rührarmen sowie
4. einem in die Wirbelschicht eingetauchten, mit der Wärmequelle verbundenen Wärmetauscher,

gekennzeichnet durch
5. mindestens einen Rührarm (7) mit mehreren Austrittsöffnungen (20) für das Wirbelgas sowie
6. in die Wirbelschicht (23) eingetauchte, zur Transportrichtung der Schüttgutpartikel von der Einspeise- zur Austragseinrichtung quergestellte, rippenförmige Wärmetauscher (9) zum Zurückhalten der Schüttgutpartikel.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (20) im wesentlichen nach unten gerichtet sind.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (20) eine Richtungskomponente entgegen der Drehrichtung (29) des Rührarmes (7) aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Mittel (22) zur Feststoffzerteilung im Rührarm (7).
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen lamellenförmigen Aufbau des Wärmetauschers (9).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisestelle (27) und die Austragsstelle (28) für das Schüttgut sich bei den höhenmäßigen Extrempositionen der Wirbelschicht (23) befinden.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine höhenverstellbare Überlaufeinrichtung (32) für das Schüttgut am Wirbelschichtreaktor (6).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen kaskadenförmigen Aufbau des Wirbelschichtreaktors (6).
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