SE437569B - Sett och apparatur for vermebehandling av ett material i sonderdelad form - Google Patents

Description

7906631-2 ett förfarande för värmebehandling av material i sönderdelad form, vilket förfarande är kännetecknat av att man inför förbrännings- understödjande gas i en fluidiserad, horisontellt utbredd bädd på ett flertal olika ställen däri, inför ett bränsle därtill och för- bränner bränslet i förbränningsbädden, arrangerar en horisontellt utbredd värmebehandlingsbädd av materialet i indirekt konduktivt värmeväxlingsförhållande till förbränningsbädden via en gemensam vägg, som separerar förbränningsbädden från värmebehandlingsbädden, leder förbränningsgaser från förbränningsbädden i ett flertal ström- mar genom och i indirekt värmeutbytesförhållande till värmebehand- lingsbädden, kombinerar strömmarna efter värmeutbyte och sedan de- lar upp gaserna i ett flertal strömmar och inför sådana strömmar i bottenområdet av värmebehandlingsbädden vid ett flertal horison- tellt åtskilda ställen över bäddens hela längd och bredd för att fluidisera bädden och genomföra värmebehandling.

Bränslet förbrännas lämpligen i den fluidiserade förbränningsbäd- den vid temperaturer av omkring SOOOC eller däröver.

Företrädesvis utgöres materialet av gips i sönderdelad form, vil- ken kalcineras under värmebehandlingssteget.

Förbränningsgaserna från den fluidiserade förbränningsbädden ledes sålunda i ett sådant förhållande till värmebehandlingsbädden, att värmeväxling medges, innan gaserna införes i värmebehandlingsbäd- den. När gaserna införes i värmebehandlingsbädden, avger de värme till materialet och samtidigt medverkar de till eller åstadkommer fluidisering av bädden.

Vid tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen hâlles företrä- desvis materialnivån i värmebehandlingsbädden ovanför den fluidi- serade förbränningsbäddens högsta nivå.

Innan förbränningsgaserna införes i värmebehandlingsbädden, kan de lämpligen ledas i ett sådant förhållande till det material, som skall behandlas, att värmeutbyte åstadkommes, innan materialet ma- tas in i värmebehandlingsbädden, och detta för att förvärma mate- rialet. Alternativt kan förbränningsgaserna användas för att för- värma fluidiserings- och förbränningsluften, innan luften införes i förbränningsbädden. 7906631-2 Värmebehandlingsbädden kan vara fullständigt fluidiserad medelst förbränningsgaserna från förbränningsbädden.

Materialet som skall värmebehandlas kan utgöras av ett kalcium- sulfatmaterial, t.ex. gips. I så fall sker vid värmebehandling en reaktion, som driver bort vatten i form av ånga, vilken har en flu- idiserande effekt i materialbädden. Därför fluidiseras i detta fall värmebehandlingsbädden med hjälp av den ångformiga reaktionsproduk- ten och förbränningsgaserna från förbränningsbädden.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningen ges anvisning på en apparatur för värmebehandlingen av ett material i sönderdelad form, vilken apparatur innefattar en förbränningsanordning med en hori- sontellt utbredd, fluidiserad bädd, vilken anordning inkluderar ett bränsleinkopp i förbränningsanordningen för införandet av bränsle och ett avgasutlopp från förbränningsanordningen, och är avgränsad av minst en horisontellt utbredd, operforerad, värmeledande vägg för indirekt värmeväxling därigenom, ett värmebehandlingskärl, in- rymmande ett horisontellt utbrett, fludiserat bäddmaterial och be- läget i nära anslutning till förbränningsanordningens nämnda vägg för att mottaga förbränningsvärme genom värmeledning därigenom, vilket kärl innefattar ett inlopp för obehandlat material och ett utlopp för behandlat material, förbränningsgasvärmeväxlingsanord- ningar som är förbundna med avgasutloppet och löpande genom kärlet, varigenom gasen vid användning får passera i indirekt värmeväxlings- förhållande med innehållet i kärlet, och sprinklerrör, vilka är anordnade över kärlets bottenomrâde och står i förbindelse med vär- meväxlingsanordningarna och avpassade för att införa förbrännings- gaser från värmeväxlingsanordningarna i direkt kontakt med innehål- let i kärlet på ett flertal horisontellt åtskilda ställen.

Företrädesvis utgöres således införingsanordningarna av fluidise- ringsanordningar för mottagning och fördelning av förbränningsga- serna i kärlet. Fluidiseringsanordningarna kan vara i form av sprink- lerrör ordnade tvärs över botten i värmebehandlingskärlet eller vart och ett av värmebehandlingskärlen.

Alternativt kan fluidiseringsanordningarna bestå av en gaspermea- bel stödplatta, som är placerad ovanför en fylld kammare för mot- tagning av förbränningsgaserna.

.Pc v" *MLITY 79Û6631-2 I en utföringsform av apparaturen är denna lämpligen försedd med mer än ett värmebehandlingskärl, vilka kärl har parallellepipedisk form och belägna på vardera sidan av förbränningsanordningen vid dess sidoväggar. Alternativt kan förbränningsanordningen ha cirku- lärt tvärsnitt, i vilket fall värmebehandlingskärlet kan ha formen av en ring, som omger förbränningsanordningen. I en annan alterna- tiv utformning av apparaturen har förbränningsanordningen formen av en ring och denna omger ett värmeöverföringskärl med cirkulärt tvär- snitt.

Lämpligen är värmeväxlingsanordningar insatta och arrangerade i så- dant förhållande till kärlet eller vart och ett av kärlen, att vär- meutbyte medges, och dessutom är de avpassade för att ta emot för- bränningsgaserna från förbränningsanordningen.

Värmeväxlingsanordningarna kan passera igenom kärlet eller vart och ett av kärlen eller omge detta (eller vart och ett av dessa).

Värmeväxlingsanordningarna kan med fördel omfatta rörsystem, som sträcker sig från avgasutloppet in i kärlet och genom och i värmeut- byteskontakt med en bädd av det material, som skall uppvärmas.

För att optimera värmeövergången har lämpligen förbränningsanordnin- gen och kärlet eller vart och ett av kärlen gemensamma gränsvtor, vilka har en utvidgad area som åstadkommes genom användningen av ut- buktningar och/eller inbuktningar. Detta kan t.ex. åstadkommas med hjälp av en utformning typ äggförpackning eller med korrugeringar, vilka kan ha traditionell sinuskurva- eller V-formad profil eller någon annan lämplig profil.

Apparaturen kan vara försedd med en värmeväxlare för åstadkommande av värmeöverföring mellan förbränningsgaserna och det material, som skall upphettas, innan detta införes i kärlet eller vart och ett av kärlen för att förvärma materialet, varefter förbränningsgaserna le- des in i kärlet eller vart och ett av kärlen. Alternativt, eller dessutom, kan en värmeväxling anordnas för att förvärma fluiderings- luften till förbränningsanordningen medelst förbränningsgaserna.

I exemplifierande syfte beskrives närmare nedan en form av ett för- farande och en apparatur för värmebehandling av ett material i sön- 7906631-2 derdelad form i enlighet med föreliggande uppfinning under hänvis- ning till åtföljande ritning, där fig. 1 visar ett schematiskt längdsnitt och fig. 2 är en planritning visande apparaturen i fig. 1 i genomskär- ning.

Såsom framgår av ritningen omfattar apparaturen för värmebehandlin gen av material i sönderdelad form en förbränningsanordning 2, som är avpassad för att inrymma en fluidiserad bädd 4, vilken vilar på en fördelningsapparat 6 för fluidiseringsgas, t.ex. luft. Fördel- ningsapparaten 6 är utrustad med ett flertal ståndrör 8, vart och ett med utlopp 10, som utbreder sig radiellt på ovandelen därav.

Apparaturen är vidare försedd med ventilförsedda utlopp 12 för ut- tagning av material, t.ex. aska från bädden 4, och bränsleinlopp (varav endast ett, 50, är visat) är placerade vid vardera änden av förbränningsanordningen 2. Ett gasutlopp 14 är anordnat i förbrän- ningsanordningen 2 och detta står i förbindelse med förgreningsrör , 17, vilka står i förbindelse med värmeväxlingsrörsystem 16, 18, som sträcker sig in i värmebehandlingskärlen 20 resp. 22. Kärlen 20, 22 har väggar 24, 26 av rostfritt stål, som är gemensamma med för- bränningsanordningen 2 och ändväggarna 25, 27, varvid väggarna 24, 26 är korrugerade (se fig. 2) upp till en nivå ovanför ovandelen av materialbäddar 28, 30 inrymda i kärlen 20 resp. 22, vilka har in- loppsöppningar 21 för materialet, t.ex. gips, och utloppsanordnin- gar 23 för det värmebehandlade materialet, t.ex. bränngips. Lämpli- gen är inlopps- och utloppsanordningarna 21, 23 placerade vid mot- satta ändar av kärlen 20, 22.

Värmeväxlingsrörsystemet 16, 18 i vardera kärlet 20, 22 står i för- bindelse med ett fördelningsgrenrör 31, 32, till vilket är anslutet ett antal ihåliga sprinklerrör 34, 36 (varav endast ett i varje kärl visas), vilka är perforerade med ett flertal hål, varvid rören 34, 36 är placerade vid kärlens 20, 22 botten och varvid hålen är rik- tade nedåt mot kärlens botten.

Vid drift igångsättes förbränningsanordningen 2 genom att varm gas ledes till fördelningsapparaten 6 och sedan genom bädden 4 för att fluidisera bädden och höja dess temperatur till ca 1500C, varefter gips matas in i kärlen 20, 22 till en höjd som ungefär motsvarar bäddens 4 höjd, så att bäddar 28, 30 bildas. Bädden 4 upphettas kon- tinuerligt medelst denna gas, tills temperaturen når en nivå, vid POGR øvfirmç" 7906631-2 vilken förbränning av kol vidmakthålles automatiskt, varvid kolet matas in via inlopp 50. Tillförseln av varm gas avbrytes därefter och ersättes med kalluft.

De varma gaserna från förbränningen, vilka strömmar ut ur bädden, passerar genom utloppet 14 och förgreningsrören 15, 17 och in i rör- systemet 16, 18, som sträcker sig genom bäddarna 28, 30 i kärlen 20, 22, varigenom värme frigöres till gipsen. Efter deras passage genom bäddarna 28, 30 går gaserna in i förgreningsrören 31, 32, varifrån de fortsätter och går ut genom sprinklerrören 34, 36 och in i bäddar- na 28, 30, så att bäddarna, vilka under kontinuerlig drift befinner sig vid en nivå ovanför höjden av bädd 4, fluidiseras. Det värmebe- handlade materialet uttages ur kärlen 20, 22 med i förväg bestämd hastighet, så att lämplig uppehâllstid däri säkerställas vid den van- liga temperaturen av omkring 15000, varvid apparaturen är försedd med lämpliga reglerorgan (ej visade) för reglering av temperaturen och hastigheterna för inmatning/uttagning av materialet.

I jämförelse med andra typer av värmebehandlingsmetoder och -appa- raturer bör noteras, att den genom tillämpning av föreliggande upp- finning uppnâbara verkningsgraden ligger i storleksordningen 90% med en ökad inmatning av material, som skall värmas. Det bör vidare be- aktas, att apparaturen enligt uppfinningen är kompakt jämfört med andra värmebehandlingsanläggningar med likartad produktionskapacitet.

Fastän man genom föreliggande uppfinning undanröjer behovet av omrö- ring av vissa typer av sönderdelat material som skall värmebehandlas, kan det dock fortfarande vara önskvärt att röra om andra material.

Vidare kan konstateras att för förfarandet enligt uppfinningen har någon gasrening inte beskrivits och i själva verket ledes förbrän- ningsgaser direkt in i det material, som värmebehandlas, och detta fastän de kan innehålla en del föroreningar, vilka dock inte har nå- gon menlig inverkan på materialet.

Fastän tillämpningen av uppfinningen beskrivits i samband med vär- mebehandlingen av gips, kan givetvis andra material värmebehandlas genom användning av förfarandet och apparaturen enligt föreliggande uppfinning.

Claims (13)

7 7906631-2 Patentkrav

1. l. Sätt att värmebehandla ett material i sönderdelad form, k ä n n e t e c k n a t av att man inför förbränningsunder- stödjande gas i en fluidiserad, horisontellt utbredd bädd på ett flertal olika ställen däri, inför ett bränsle därtill och förbränner bränslet i förbränningsbädden, arrangerar en hori- sontellt utbredd värmebehandlingsbädd av materialet i indirekt konduktivt värmeväxlingsförhâllande till förbränningsbädden via en gemensam vägg, som separerar förbränningsbädden från värmebehandlingsbädden, leder förbränningsgaser från förbrän- ningsbädden i ett flertal strömmar genom och i indirekt värme- utbytesförhållande till värmebehandlingsbädden, kombinerar ström- marna efter värmeutbyte och sedan delar upp gaserna i ett flertal strömmar och inför sådana strömmar i bottenområdet av värme- behandlingsbädden vid ett flertal horisontellt åtskilda ställen över bäddens hela längd och bredd för att fluidisera bädden och genomföra värmebehandling.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att mate- rialet utgöres av gips i sönderdelad form, vilken kalcineras under värmebehandlingssteget.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att gips kontinuerligt införes i värmebehandlingsbädden och att kalci- nerad gips kontinuerligt uttages frân nämnda bädd.

4. Sätt enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att fast bränsle förbrännes i den fluidiserade förbrännings- bädden.

5. Sätt enligt ett eller flera av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att den övre nivån av materialet eller gipsen i värmebehandlingsbädden hålles ovanför den fluidiserade för- bränningsbäddens högsta nivå.

6. Sätt enligt ett eller flera av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att värmebehandlingsbädden fluidiseras full- ständigt medelst förbränningsgaserna från den fluidiserade för- bränningsbädden. 7906631-2

7. Sätt enligt ett eller flera av kraven l till 5, k ä n n e - t e c k n a t av att materialet eller gipsen vid värmebehand- ling undergår en reaktion och att värmebehandlingsbädden, när detta sker, fluidiseras åtminstone delvis med hjälp av en produkt från reaktionen.

8. Sätt enligt ett eller flera av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att flertalet strömmar av förbränningsgaser införes i värmebehandlingsbädden genom sprinklerrör med hål, som är riktade nedåt mot bäddens nedre del.

9. Apparatur för värmebehandling av ett material i sönderdelad form enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den inne- fattar en förbränningsanordning (2) med en horisontellt utbredd, fluidiserad bädd, vilken anordning inkluderar ett bränsleinl0PP (50) i förbränningsanordningen (2) för införandet av bränsle och ett avgasutlopp (14) från förbränningsanordningen (2), och är av- gränsad av minst en horisontellt utbredd, operforerad, värme- ledande vägg (24,26) för indirekt värmeväxling därigenom, ett värmebehandlingskärl (20,22), inrymmande ett horisontellt utbrett, fluidiserat bäddmaterial och beläget i nära anslutning till för- bränningsanordningens (2) nämnda vägg (24,26) för att mottaga förbränningsvärme genom värmeledning därigenom, vilket kärl inne- fattar ett inlopp (21) för obehandlat material och ett utlopp (23) för behandlat material, förbränningsgasvärmeväxlingsanord- ningar (l6,l8) som är förbundna med avgasutloppet (14) och löpande genom kärlet (20,22), varigenom gasen vid användning får passera i indirekt värmeväxlingsförhållande med innehållet i kärlet, och sprinklerrör (34,36), vilka är anordnade över kärlets (20,22) bottenområde och står i förbindelse med värmeväxlings- anordningarna (l6,l8) och avpassade för att införa förbrännings- gaser från värmeväxlingsanordningarna i direkt kontakt med inne- hållet i kärlet på ett flertal horisontellt åtskilda ställen.

10. Apparatur enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den värmeledande väggen eller var och en av de värmeledande väggarna (24,26) har utbuktningar och/eller inbuktningar, så att en ökad ytarea åstadkommes. 9 7906631-2

11. Apparatur enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att väggen eller var och en av väggarna (24, 26) är korrugerade.

12. Apparatur enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den är försedd med mer än ett värmebehandlingskärl (20, 22) , var- vid kärlen har parallellepipedisk form och är placerade på varde- ra sidan av förbränningsanordningen (2) .

13. Apparatur enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att perforeringar i sprinklerrören (35, 36) är riktade nedåt mot kär- lets nedre del. .'53 A