NL7906070A

NL7906070A - Warmtebehandeling van materiaal.

Info

Publication number: NL7906070A
Application number: NL7906070A
Authority: NL
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1978-08-08
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1980-02-12
Also published as: NZ191202A; NL187103C; AU531240B2; ES484813A1; BE878147A; CA1137304A; IE49196B1; DE2931599A1; AU4962879A; DE2931599C2; SE437569B; IE791505L; FR2432890B1; FR2432890A1; JPS6363253B2; ZA793953B; SE7906631L; JPS5524599A; US4455285A; ES483183A1

Description

/ ' ' .

N.O. 28.113 ;Coal Industry (Patents) Limited, t |te Londen.

j ‘Warmtebehandeling van materiaal.

!

De uitvinding heeft betrekking op de warmtebehandeling van materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes.

J In het bijzonder, ofschoon niet uitsluitend, heeft de iuitvinding betrekking op het calcineren of branden en ont- 'wateren van gebroken of gemalen mineralen, bijvoorbeeld op 5 •gips. In een conventionele installatie die wordt gebruikt j voor een dergelijke warmtebehandeling wordt brandstof, die :vast, vloeibaar of gasvormig kan zijn, verbrand in een ver- jbrandingskamer en worden de warme verbrandingsgassen toege- j

Ivoerd naar speciale houders waarin zich het materiaal be- ! 10 ! i ;vindt. Teneinde de warmteoverdracht maximaal te maken wor- \ ;den de gassen soms door het materiaal en rondom de zijwan- j 'den van de houders gevoerd, waarbij het materiaal wordt ge- ;

Iroerd. Nadeel van deze inrichting is, dat de inrichting voor· het verbranden een aantal delen bevat, die elk van tijd tot 15 itijd moeten worden onderhouden en vervangen. Bovendien maakt’ { ; het roeren van het materiaal de installatie minder effici-| ent dan anders het geval zou zijn.

t Verbranding van een gefluïdiseerd bed heeft in de laatste jaren het stadium van een succesvolle, commerciële ex- 20 ploitatie bereikt ten gevolge van zijn veelzijdigheid in het leveren van een grote verbrandingsintensiteit en efficiency, het vermogen om continu te worden bedreven, automatische regeling van het verbrandingsproces en een vermogen om een zeer ruim gebied van brandstoffen te verbranden, 25

Reeds was beseft, dat een verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed toegepast kan worden voor het verwarmen 7906078 -I- : . 2-- * * * vam media, bijvoorbeeld water of gassen, terwijl de verbrandingsgassen kunnen worden gebruikt in eenheden voor het regenereren van afvalwarmte.

Doel van de uitvinding is om een werkwijze en een inrichting te verschaffen voor warmtebehandeling van materi- 5 aal bestaande uit afzonderlijke deeltjes, waarbij het principe van de verbranding van een gefluïdiseerd bed wordt toegepast .

Volgens een eerste aspect verschaft de uitvinding een werkwijze voor de warmtebehandeling van materiaal bestaan- 10 de uit afzonderlijke deeltjes, waarbij de werkwijze bestaat uit het verbranden van een brandstof in een gefluïdiseerd verbrandingsbed, het aanbrengen van een warmtebehandelings-bed van het materiaal dicht nabij het verbrandingsbed zodanig, dat deze in warmteuitwisselingsverband met elkaar ^5 zijn, en het inbrengen van verbrandingsgassen vanaf het ver-.brandingsbed in het warmtebehandelingsbed dat ten minste gedeeltelijk door de gassen gefluïdiseerd is.

De brandstof wordt gewoonlijk verbrand in het geflu-ïdiseerde verbrandingsbed bij temperaturen van ongeveer 20 800°C of hoger.

Bij voorkeur worden de verbrandingsgassen vanaf het gefluïdiseerde verbrandingsbed gevoerd in warmtewisselings-verband met het warmtebehandelingsbed voordat gassen in het warmtebehandelingsbed worden ingevoerd. De gassen geven, 25 wanneer zij ingevoerd worden in het warmtebehandelingsbed, warmte aan het materiaal af en dragen bovendien bij tot het fluïdiseren van het bed of brengen deze fluïdisering tot stand.

Bij voorkeur wordt bij toepassing van de werkwijze vol- 30 gens het eerste aspect van de uitvinding het niveau van het materiaal in het warmtebehandelingsbed gehandhaafd boven het hoogste niveau van het gefluïdiseerde verbrandingsbed.

Bij voorkeur worden de verbrandingsgassen voor hun invoer in het warmtebehandelingsbed gevoerd in warmtewisselings- 35 verband met het te behandelen materiaal voordat het mate- 7906070 3 riaal voordat het materiaal u/ordt gevoerd in het warmtebe-handelingsbed om het materiaal voor te verhitten.

Alternatief kunnen de verbrandingsgassen worden gebruikt om de fluldiserende en verbrandingslucht voor te verhitten voordat de lucht wordt ingevoerd in het verbran- 5 dingsbed.

Het warmtebehandelingsbed kan geheel worden gefluldi-seerd door de verbrandingsgassen vanaf het verbrandings^-· bed.

Het materiaal dat een warmtebehandeling ondergaat 10 kan calciumsulfaat, bijvoorbeeld gips zijn. In een dergelijk geval vindt bij de warmtebehandeling een reactie plaats die het water in de vorm van stoom wegvoert, wat een fluïdiserend effect in het materiaalbed heeft. In dit geval wordt daarom het warmtebehapdelingsbed gefluïdi- 15 seerd door het dampvormige reactieprodukt en de verbrandingsgassen van het verbrandingsbed.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor de warmtebehandeling van uit afzonderlijke deeltjes bestaand materiaal, bevattend 20 een verbrandingsinrichting geschikt om een gefluidiseerd verbrandingsbed van materiaal uit afzonderlijke deeltjes te bevatten, een brands'tofinlaat voor de verbrandingsinrichting, een uitlaat voor de uitlaatgassen van de verbrandingsinrichting, een vat voor de warmtebehandeling 25 geplaatst dicht bij de verbrandingsinrichting en geschikt om een bed van materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes te bevatten, een materiaalinlaat en een materiaaluit-laat in het vat, en inlaatmiddelen voor het invoeren in het vat van verbrandingsgassen uit de verbrandingsinrich- 30 ting.

Bij voorkeur zijn de inlaatmiddelen fluldiserende middelen voor het opnemen en verdelen van de verbrandingsgassen in het vat. Deze middelen kunnen bestaan uit spren-kelbuizen, in rijen aangebracht over de basis van het 35 of elk warmtebehandelingsvat.

7906070 * 4

Alternatief kunnen de fluïdiserende middelen een voor gas doorlaatbare ondersteuningsplaat bevatten die aangebracht is boven een verzamelkamer voor het opnemen van verbrandingsgassen.

Bij voorkeur wórdt volgens een uitvoeringsvorm vol- 5 gens de uitvinding meer dan één warmtebehandelingsvat aangebracht, waarbij de vaten een rechthoekige parallellepipedumachtige vorm hebben gelegen aan elke kant van de verbrandingsinrichting op de zijwanden daarvan. De verbrandingsinrichting kan alternatief een cirkelvormige ^ doorsnede hebben, waarbij het vat voor de warmtebehandeling dan een ringvormige vorm kan hebben die de verbrandingsinrichting omringt. Als een tweede alternatief heeft de verbrandingsinrichting een ringvormige doorsnede en omringt een vat voor de warmtebehandeling met een cirkel- 15 vormige doorsnede.

Bij voorkeur worden warmtewisseiingsmiddelen aangebracht en opgesteld in' warmtewisselingsverband met het of elk vat en zijn deze middelen geschikt om de verbrandingsgassen vanaf de verbrandingsinrichting op te nemen. 20

De warmtewisseiingsmiddelen kunnen door het of elk vat heengaan od daaromheen liggen.

De warmtewisseiingsmiddelen kunnen met voordeel kanalen bevatten die zich uitstrekken vanaf de uitlaat van de afvoergassen in het vat en door en in warmtewisselings- 25 aanraking met een bed van het te verwarmen materiaal.

Bij voorkeur en teneinde de warmteoverdracht optimaal te maken, hebben«de verbrandingsinrichting en het ok elk vat gemeenschappelijke begrenzingswanden, die een vergroot oppervlak hebben door toepassing van uitsteken- 30 de en/of inspringende delen. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door een "eierdoos" type constructie of door golvingen, die een traditioneel sinuslijnvormig profiel of een V-vormig profiel of een ander geschikt profiel kan hebben. 35

Een warmtewisselaar kan worden aangebracht voor het 7906070 •s 5 tot stand brengen van warmteoverdracht tussen de verbrandingsgassen en het door warmte te behandelen materiaal voordat dit wordt ingevoerd in het of elk vat teneinde het materiaal voor te verwarmen, waarna de verbrandings^ .· gassen in het of elk vat gaan. Alternatief of bovendien 5 kan een warmtewisselaar worden aangebracht voor het voorverwarmen van de fluïdiserende lucht voor de verbrandings-inrichting door middel van de verbrandingsgassen.

Aan de hand van de tekening, die bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvorm van de inrichting weergeeft, 10 wordt de uitvinding nader verduidelijkt.

Fig. 1 geeft een schematisch vertikale doorsnede van de inrichting volgens de uitvinding weer.

Fig. 2 is een bovenaanzicht van de inrichting volgens fig. 1. 15

De inrichting voor de warmtebehandeling van materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes bevat een verbrand r-.g dingsinrichting 2, die geschikt is om een gefluïdiseerd bed 4 te bevatten, dat ondersteund wordt op een verdeel- ' inrichting .6 voor fluidiserend gas, bijvoorbeeld lucht. 20

Een verdeelinrichting 6 is voorzien van een aantal standpijpen 8, die elk uitlaten 10 hebben, die zich radiaal aan de bovenkant daarvan uitstrekken. Van kleppen voorziene uitlaten 12 zijn aangebracht voor het verwijderen van materiaal,.bijvoorbeeld as, uit het bed 4, terwijl brandstofinlaten, waarvan er slechts één met 50 is aange- 25 geven, gelegen zijn aan elk eind van de verbrandingsin-/·’ richting 2. Een gasuitlaat 14 is aangebracht in de ver^· brandingsinrichting 2 en staat in verbinding met verdeel-stukken 15, 17, die in verbinding staan met warmtewisse-lingskanalen 16 en 18, die zich uitstrekken in respectie- 30 velijk de warmtebehandelingsvaten 20 en 21. De vaten 20 en 21 hebben gemeenschappelijke wanden 24 en 26 van roestvrij staal met de verbrandingsinrichting 2 en eindwanden 25 en 27, waarbij de wanden 24 en 26 gegolfd zijn, zie fig. 2, tot een niveau boven de bovenkant van materiaal- 55 7906070 6 bedden 28 en 30, die zich bevinden in respectievelijk de vaten 20 en 22, die inlaten 21 voor het materiaal, bijvoorbeeld gips, hebben en uitlaten 23 voor het met warmte behandelde materiaal, bijvoorbeeld pleisterkalk of -gips. Bij voorkeur zijn de inlaten en uitlaten 21 5 en 23 gelegen aan tegenoverliggende einden van de vaten 20 en 22.

De kanalen 16 en 18 voor de warmtewisseling van elk vat 20 en 22 staan in verbinding met een verdeelstuk 31 en 32, waaraan een aantal holle sprenkelbuizen 34 en 36 ‘ 10 zijn bevestigd (waarbij in elk vat slechts één sprenkel-buis is weergegeven), welke sprenkelbuizen 34 en 36 geperforeerd met een aantal gaten, waarbij de pijpen 34 en 36 zijn aangebracht aan de basis van de vaten 20 en 22 en de gaten naar beneden naar de basis van de vaten ^5 20 en 22 zijn gericht.

In bedrijf wordt de verbrandingsinrichting 2 aangezet door het voeren van warm gas naar de verdeelinrichting 6 en vandaar door het bed 4 om :het bed 4 te fluïdiseren en de temperatuur daarvan tot ongeveer 150°C op te voe- 20 ren, waarna gips wordt toegevoerd in de vaten 20 en 22 tot een hoogte die ongeveer overeenkomt met de hoogte van het bed 4 om de bedden 28 en 30 te vormen. Het bed 4 wordt continu verwarmd door dit gas totdat de temperatuur een niveau bereikt waarbij koolverbranding in staat 25 is om in eigen behoefte te voorzien, waarbij de kool wordt ingevoerd via de inlaat 50. De stroom van warm gas wordt daarna onderbroken en vervangen door koude lucht.

De warme verbrandingsgassen die uit het bed 4 stromen gaan via de uitlaat 14 en de verdeelstukken 15 en 17 in 30 de kanalen 16 en 18, die zich door de bedden 28 en 30 in de vaten 20 en 22 uitstrekken, waarbij warmte aan het gips wordt afgegeven. Na hun doorgang door de bedden 28 en 30Lkomen de gassen in de verdeelstukken 31 en 32, vanwaar zij verder stromen door de sprenkelbuizen 34 en 36 35 in de bedden 28 en 30 om deze bedden te fluïdiseren, welke 7906070 9 bedden 28 en 30 tijdens doorlopend bedrijf op een niveau boven de hoogte van het bed 4 zijn. Het met warmte behandelde materiaal wordt uit de vaten 20 en 22 verwijderd met een voorafbepaalde snelheid om een geschikte verblijftijd daarin te waarborgen bij de gebruikelijke temperatuur 5 van ongeveer 15Q°C, terwijl geschikte, niet weergegeven regelmiddelen zijn aangebraeht om de temperatuur en de invoer/uitvoersnelheden van het materiaal te regelen.

Vergeleken met andere typen van werkwijzen en inrichtingen voor de warmtebehandeling is het doel van de uit- 10 vinding dat de bereikbare efficiency van de orde van groot te zal zijn van 90¾ met een grote invoere van het te verwarmen materiaal» Verder heeft de uitvinding tot doel om een meer compacte inrichting te verschaffen dan andere warmtebehandelingsinstallaties met een overeenkomstige 15 produktie.

Terwijl de uitvinding de noodzaak opheft om sommige typen materiaal, bestaande uit afzonderlijke deeltjes die een warmtebehandeling moeten ondergaan, te roeren, kan het toch gewenst zijn om andere materialen wel te roeren. 20

Opgemerkt wordt, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding geen reiniging van gas is beschreven en in feite verbrandingsgassen direct in het een warmtebehandeling ondergaande materiaal worden gevoerd, zelfs ofschoomti deze gassen enige verontreinigingen kunnen bevatten, die 25 echter geen nadelige invloed hebben op het materiaal.

Het is duidelijk, dat terwijl de werking volgens de uitvinding beschreven is in verband met de warmtebehandeling van gips, andere materialen met warmte kunnen worden behandeld door de werkwijze en inrichting volgens 30 de uitvinding toe te passen.

7906070

Claims

1. Werkwijze voor het warm behandelen van materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes, g e k e n * v merkt door het verbranden van een brandstof in een gefluïdiseerd verbrandingsbed, het aanbrengen van ^ een warmtebehandelingsbed van het materiaal dicht bij het verbrandingsbed zodanig dat daartussen een warmtewis-selingsverband ontstaat, en het invoeren van verbrandingsgassen uit het verbrandingsbed in het warmtebehandelings- 1 o bed, dat ten minste gedeeltelijk door de genoemde gassen is gefluïdiseerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbrandingsgassen vanaf het verbrandingsbed in warmtewisselingsverband worden gebracht met het warmtebehandelingsbed voordat de gassen in het 15 warmtebehandelingsbed worden ingevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbrandingsgassen vdtfr het invoeren daarvan in het warmtebehandelingsbed in warmtewisselingsverband worden gebracht met het materiaal om het 20 behandelde materiaal voor te verwarmen voordat het materiaal wordt ingevoerd in het warmtebehandelingsbed.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbrandingsgassen voor het invoeren daarvan in het warmtebehandelingsbed in warmtewisse- 25 lingsverband met fluldiserende lucht voor het verbrandings bed worden gebracht om de lucht voor te verwarmen.

5. Werkwijze volgens een van dé voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat het bovenste niveau van het materiaal in het warmtebehandelingsbed wordt 30 gehandhaafd boven het bovenste niveau van het gefluïdi- seerde verbrandingsbed.

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het materiaal be- 7906070 staande uit afzonderlijke deeltjes calciumsulfaat is.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t h e t κ kenmerk, dat het calciumsulfaat gips is.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclu- « sies, met het kenmerk, dat het warmtebehan- 5 delingsbed geheel wordt gefluldiseerd door de verbrandingsgassen van het verbrandingsbed.

9. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat bij de warmtebehandeling het materiaal een reactie ondergaat en?daardoor het materi-aalbed ten minste gedeeltelijk wordt gefluldiseerd door een produkt van de reactie.

10. Inrichting voor de warmtebehandeling van een materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes, g e-; kenmerkt door een verbrandingsinrichting (2) ^ geschikt is om een gefluldiseerd verbrandingsbed (4) van uit deeltjes bestaand materiaal te bevatten, een brand-stofinlaat (50) voor de verbrandingsinrichting (2), een uitlaat (14) voor verbrandingsgas voor de verbrandingsinrichting (2_), een warmtebehandelingsvat (20,22) aange-bracht dicht nabij de verbrandingsinrichting (2) en geschikt om een bed (28, 50) van materiaal bestaande uit afzonderlijke deeltjes te bevatten, een materiaalinlaat (21) en een materiaaluitlaat (23) in het vat (20, 22) en inlaatmiddelen (34, 36) voor het in het vat (20,22) 25 brengen van verbrandingsgassen uit de verbrandingsinrichting.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met '·· het kenmerk, dat de inlaatmiddelen fluldiserende middelen (34, 36) zijn voor het opnemen en verdelen van de verbrandingsgassen in het vat (20,22). 50

12. Inrichting volgens conclusie 11, met :i het kenmerk, dat de fluïdiserende middelen zijn uitgevoerd als sprenkelbuizen (34, 36) aangebracht over de basis van het warmtebehandelingsvat (20,22).

13. Inrichting volgens een van de conclusies 10-12, 55 7906070 '' · 10 ΛΓ met het kenmerk, dat een verdeelinrichting (6) voor fluïdiserend gas is aangebracht voor de verbran- dingsinrichting (2) en een cirkelvormige doorsnede heeft met een aantal standpijpen (8) voor de uitlaat van het gas in de verbrandingsinrichting (2). 5

14. Inrichting volgens een van de conclusies 10-13, met het kenmerk, dat meer dan één warmtebehan-delingsvat (20,22) is aangebracht, waarbij de vaten (20,- 22. aan elke zijde van de verbrandingsinrichting (2) zijn gelegen.

15. Inrichting volgens een van de conclusies 10-14, 10 met het kenmerk, dat warmtewisselingsmidde- len (16, 18) zijn aangebracht in warmtewisselingsverband met het of elk vat (20,22) en geschikt zijn om verbrandingsgassen van de verbrandingsinrichting (2) op te nemen.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met h et 15 kenmerk, dat de warmtewisselingsmiddelen (16,18) door het vat (20,22).heengaan.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met i, r het kenmerk, dat de warmtewisselingsmiddelen kanalen (16, 18) bevatten, die zich' uitstrekken vanaf 20 de uitlaat van het afvoergas (14) in het vat (20,22) en door en in warmtewisselingsaanraking met een bed (28,30) van het te verwarmen materiaal.

18. Inrichting volgens een van de conclusies 10-14 met het kenmerk, dat een warmtewisselaar is 25 aangebracht en geschikt is om de verbrandingsgassen van een verbrandingsbed (4) in de verbrandingsinrichting (2) op te nemen voor het voorverwarmen van het materiaal voordat deze gassen in het vat (20,22) worden ingevoerd.

•’19. Inrichting volgens een van de conclusies 10-18, met het kenmerk, dat de verbrandingsinrich- 50 ting (2) gemeenschappelijke wanden (24, 26) met het of elk warmtebehandelingsvat (20, 22) heeft.

20. Inrichting volgens conclusie 19, m e t ·, het kenmer k, dat de gemeenschappelijke wanden (24, 26) uitstekende en/of inspringende delen hebben om 55 7906070 een vergroot oppervlaktegebied te verkrijgen.

21. Inrichting volgens conclusie 20, met h et kenmerk, dat de gemeenschappelijke wanden (24,26) gegolfd zijn. 7906070