WO2002103063A2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von teilchenförmigem material - Google Patents

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WO2002103063A2
WO2002103063A2 PCT/EP2002/005856 EP0205856W WO02103063A2 WO 2002103063 A2 WO2002103063 A2 WO 2002103063A2 EP 0205856 W EP0205856 W EP 0205856W WO 02103063 A2 WO02103063 A2 WO 02103063A2
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coarse
gas
separation chamber
separating device
fine
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Michael Nagl
Johannes Schenk
Albert Zschetzsche
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co
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    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the invention relates to a method for treating, preferably for reducing, particulate material in at least one fluidization zone at elevated temperature, in particular for reducing fine ore, the particulate material being held in the fluidization zone by a treatment gas flowing from the bottom up and being out with the treatment gas fine particle material discharged from the fluidization zone is separated from the treatment gas in a separation zone, the following steps being carried out in the separation zone: supplying the stream of treatment gas and discharged fine particle material to a separating device, separating the fine particle material from the treatment gas, the treatment gas being the waste gas is withdrawn from the separating device, and discharging the separated fine-particulate material from the separating device, and a device for carrying out the method.
  • Fine dust has poor flow properties, particularly when hot, and tends to block and cake in cyclone outlets and inlets. In extreme cases, blockages of fine dust return lines can even occur.
  • the flow properties of the fine dust are improved by adding coarse-grained material to the separation zone, i.e. whose tendency to stick to is reduced. Existing caking can even be reduced due to a cleaning effect that occurs when the coarse-grained material is added.
  • coarse-grained material is used, the temperature of which is at least 200 ° C. below the temperature of the treatment gas and that of the fine-particle material.
  • the temperature of the coarse-grained material is substantially below the temperature of the fine-particulate material.
  • the temperature of the coarse-grained material is essentially ambient.
  • the coarse-grained material is introduced into the stream of the treatment gas to be fed to the separation device.
  • coarse-grained material is added to the fine-particulate material discharged from the separating device. This has proven to be particularly advantageous if the separated fine-particulate material is fed to a further fluidization zone.
  • the location of the addition of the coarse material can be varied depending on the requirements of the method, but a simultaneous addition of coarse material at all of the above positions is also possible.
  • the coarse-grained material is added pneumatically with the aid of a carrier gas.
  • the carrier gas is chemically inert to the treatment gas, or is largely or completely identical to it.
  • the treatment gas is a reducing gas containing CO and H 2
  • the carrier gas is preferably also such a reducing gas containing CO and H 2 , particularly preferably one with the same composition.
  • the pneumatic addition of the coarse-grained material has a particularly pronounced abrasive effect, so that it is not necessary to continuously add coarse-grained material and a periodic addition, for example pulsating, is sufficient.
  • the coarse-grained material is added gravitationally.
  • the coarse-grained material is, for example, introduced into a solids lock and introduced into the separating device under the influence of gravity.
  • the coarse-grained material has a composition which is largely similar to that of the particulate material treated in the fluidization zone, or if the coarse-grained material has a composition which allows the coarse-grained material together with the particulate material to be located in a downstream of the fluidization zone Process step to process further.
  • the coarse-grained material of ore and / or of additives such as lime, dolomite or MgO is therefore advantageously formed.
  • the invention also relates to a device with at least one fluidized bed reactor with a lower part receiving the fluidization zone and with an upper part connected to a separating device, the separating device being separable from a separating device, preferably a cyclone, in which fine-particulate material from the treatment gas , a means for supplying treatment gas and fine-particulate material into the separation device, a treatment gas discharge line originating from the separation device and a solids discharge line starting from the separation device is formed.
  • a separating device preferably a cyclone
  • this object is achieved in that the separating device is provided with a means for feeding coarse-grained material into the separating device.
  • the means for supplying treatment gas and fine-particulate material to the separating device is designed depending on the spatial arrangement of the fluidized bed reactor and the separating device, as well as on their spatial distance, and includes, for example, an inlet opening (in the case of an inner cyclone), a pipe (in the case of a slightly spaced one) external cyclone) or a pneumatic delivery line (if there is a greater distance between the fluidized bed reactor and the cyclone).
  • the separating device is preferably designed as a cyclone, since this is by far the most frequently occurring application.
  • the means for feeding coarse-grained material is designed as a lance which opens into the interior of the separating device in such a way that coarse-grained material can be introduced into the interior of the separating device.
  • the means for supplying coarse-grained material is connected to the means for supplying treatment gas in such a way that coarse-grained material can be introduced into the stream of the fine-particulate material carried with the treatment gas.
  • a further possibility of making coarse-grained material insertable into the separating device is that at least one additional inlet opening is provided on the separating device, through which the coarse-grained material can be introduced into the separating device with the means for feeding coarse-grained material.
  • an additional inlet opening is advantageously arranged in such a way that coarse-grained material can be introduced into the cyclone essentially tangentially with the means for supplying coarse-grained material.
  • the separation efficiency of the cyclone is least affected by a tangential feed of the coarse-grained material.
  • an additional inlet opening is arranged such that coarse-grained material can be introduced into the separating device from above with the means for feeding coarse-grained material.
  • Another embodiment of the device according to the invention is that the means for supplying coarse-grained material is connected to the solids discharge in such a way that coarse-grained material can be introduced into the stream of the fine-particulate material separated in the separating device.
  • the device according to the invention can in principle be equipped with both internal and external separating devices, the solids discharge of an external separating device either being returned to the same fluidized bed reactor (circulating fluidized bed) or opening into a further fluidized bed reactor.
  • the separating device is on the inside, the treatment gas discharge line is guided outside the fluidized bed reactor and the solids discharge line opens into the fluidization zone of the same fluidized bed reactor.
  • the means for feeding coarse-grained material is designed as a pneumatic feeding device.
  • the invention further relates to a device and a method for cleaning dust-laden gas in a separation chamber, in particular a cyclone, preferably by means of centrifugal force separation, the dust-laden gas flowing into the separation chamber via an opening and the at least partially cleaned gas via a line, for example via a Dip tube, again derived from the separation chamber, preferably flows out.
  • the invention further relates to a method for reducing the gas flow from a separation chamber, in particular a cyclone, in which solid is separated from a gas, preferably by means of centrifugal force separation and the at least partially cleaned gas is discharged via at least one line for discharge, and the separation chamber, as a result of an at least partial blockage by the separated solid, shows a reduced separation performance, in particular compared to normal operation.
  • Centrifugal separators generally refer to apparatuses in which the centrifugal force is used to separate solids, for example dust, from gases.
  • the occurrence of caking in the cyclone must be taken into account, especially at high operating temperatures, i.e. cleaning hot, dust-containing exhaust gas.
  • caking especially on the underflow of the centrifugal separator, cannot always be completely prevented, which is why suitable measures must be taken when the caking occurs and the subsequent impairment of operation.
  • shut-off devices are susceptible to failure, especially at high temperatures, and require regular and intensive maintenance.
  • corresponding functional designs of such shut-off devices are also very expensive to purchase.
  • the present invention is therefore based on the object of overcoming the disadvantages of the prior art, and a simple and economical method according to the preamble of claims 20 and 24, and a suitable device, preferably for carrying out the method mentioned, according to claim 27 develop.
  • the explanations for the invention are mostly based on a centrifugal separator, in particular a cyclone, for example, but in no way limit the use of the methods according to the invention, such as the device according to the invention, to these.
  • caking and / or deposits which form in the separation chamber and / or in the region of the separation chamber are prevented or reduced , and / or caking already formed effectively, at least partially, removed.
  • the caking is removed and / or blasted off, in particular by mechanical action.
  • coarse bulk material in a predetermined grain size, composition and / or amount is fed into the separation chamber, in which the occurrence of caking in the separation chamber is reduced and / or caking already formed is at least partially removed.
  • the coarse bulk material is preferably introduced via the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the coarse bulk material is introduced directly into the separation chamber.
  • the coarse bulk material is fed into the separation chamber together with the dust-laden gas to be cleaned.
  • Adequate kinetic energy of the bulk material particles is essential for the cleaning action of the bulk material, in particular in the separation chamber and / or on the material discharge line. Accordingly, for example when the bulk material is fed together with the dust-laden gas in the centrifugal separator, there must be a corresponding possibility for absorbing kinetic energy, preferably a corresponding head.
  • the coarse bulk material has an average grain diameter, which at least partially prevents undesired discharge of the coarse bulk material from the separation chamber, in particular via the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the coarse bulk material is processed before it is introduced into the separation chamber in such a way that the coarse bulk material has an average grain diameter which reduces, in particular prevents, the discharge of the bulk material via the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the grain size required depends on the design of the separation chamber and on the flow conditions in the separation chamber and / or the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the material drain is laid in a separation chamber, in particular a cyclone, this is filled with the separated solid to just below the line for discharging the at least partially treated gas, in particular the immersion tube, so that the solids-laden gas can flow from the inlet to the immersion tube, and the solid to be separated through the line, in particular the dip tube, transported away.
  • a separation chamber in particular a cyclone
  • the undedusted gas flow does not come to a standstill and can even increase, depending on the flow resistances, in comparison to, for example, functioning separation chambers connected in parallel.
  • this problem can be solved in a much more elegant manner in that a material filler neck, for example with a nominal diameter of approximately 200 mm, is preferably arranged in the gas line leading away and is preferably closed off with a ball valve.
  • This ball valve can be designed for low temperatures due to a slight flushing flow and generally works without problems.
  • a container with a crane is placed on the ball valve and flanged on.
  • This container is with coarser bulk material - e.g. screened ore-filled.
  • the ball valve is then opened and the bulk material fills the space left up to the dip tube and part of the dip tube.
  • the dust-laden gas should now flow through this bed, whereupon the flow comes to a standstill.
  • the initial flow of the dust-laden gas through the flow fills the interstices of the coarse bulk material with the transported fine dust, which ultimately results in an at least partial sealing of the bulk material. The cyclone is thus effectively shut off.
  • the gas in the separation chamber is at least partially prevented from being discharged from the separation chamber via the line for discharging the at least partially treated gas, caused by the introduction of the coarse bulk material.
  • the coarse bulk material has an average grain diameter which at least partially prevents discharge via the gas flow from the separation chamber, preferably from the separation chamber itself, in particular via the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the coarse bulk material is processed before it is introduced into the separation chamber in such a way that the coarse bulk material has an average grain diameter which reduces, in particular prevents, the discharge of the bulk material via the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the grain size required depends on the design of the separation chamber and on the flow conditions in the separation chamber and / or the line for discharging the at least partially cleaned gas.
  • the invention is further characterized by a device according to claim 27, preferably for carrying out a method according to one or more of claims 20 to 23 and / or 24 to 26.
  • a filler neck is preferably a device through which the coarse bulk material can be introduced into the line for discharging the gas which is at least partially cleaned in normal operation in the separation chamber.
  • a filter and / or a grate is provided downstream of the separation chamber, in particular below the separation chamber, through which the coarse bulk material can be separated from the separated dusts.
  • a device for removing the coarse bulk material is arranged downstream of the separation chamber, in particular below the separation chamber.
  • the coarse bulk material can be recycled and, for example, again introduced into the separation chamber and / or into the line for discharging the at least partially cleaned gas in the manner described.
  • the filler neck is provided as part of a device for the metered supply of the coarse bulk material, the device further comprising a controllable sluice or a controllable cellular wheel or another component for the metered supply of the bulk material.
  • the device for the controlled supply has a container which can be coupled to the filler neck.
  • the following devices are provided for the, in particular controlled, supply of coarse bulk material:
  • Container which is either fixed or variable (can be coupled and uncoupled), again equipped with a corresponding lock, in particular a cellular wheel
  • the method according to the invention and the device according to the invention are particularly preferably suitable for use in metallurgy technology, since dust-laden, hot gases which often require cleaning are often used here.
  • the methods described and the device according to the invention for cleaning the reducing gas, in particular a fluidized bed process, preferably the metallurgical reduction technique, are particularly preferably used.
  • the methods according to the invention and the device according to the invention are also particularly suitable for use in plants and methods in the non-ferrous metal industry or the non-metal industry, for example in cement production and / or cement processing.
  • 1 shows an embodiment of the method according to the invention for treating, preferably for reducing, particulate material, and also a suitable device for carrying out the method
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the method according to the invention for treating, preferably for reducing, particulate material, as well as a device suitable for carrying out the method
  • Fig. 3 shows a vertical cross section of a separator
  • 4A and 4B show a separating device in vertical and horizontal cross section
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a method and a device for cleaning a dust-laden gas
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a method and a device for cleaning a dust-laden gas, as well as a way of introducing the coarse bulk material
  • FIG. 7 shows a method for minimizing the gas flow from a separation chamber for separating solids from gases
  • the fluidized bed reactor 1 shows a fluidized bed reactor 1, the lower part of which contains a fluidization zone 2.
  • the fluidized bed reactor 1 is supplied with treatment gas from below through a treatment gas supply line 3.
  • the treatment gas is evenly distributed via a gas distribution base 4, which can be designed, for example, as a nozzle grate, the particulate material in the fluidization zone 2 also being fluidized.
  • the reactor 1 is provided with feed and discharge lines 5, 6 for particulate material, and with a discharge line 7 which at the same time forms the means 7 for supplying treatment gas and fine particulate material into the separating device.
  • the separating device 8 is designed as a cyclone and has a treatment gas discharge line 9 and a solids discharge line 10.
  • the solids discharge 10 opens into the fluidized bed reactor 1 or into the fluidization zone 2.
  • Arrows 11, 12, 13, 14, 15 schematically represent several means for feeding coarse-grained material into the separating device, or the locations where these means can be arranged.
  • Coarse-grained material is introduced into the treatment gas feed 7 by the means 11, and coarse-grained material is introduced into the cyclone through the means 12, 13, 14, the means 12 partially passing through the treatment gas discharge line 9 and opening into the interior of the cyclone.
  • Coarse-grained material is introduced directly into the interior of the cyclone via the means 13, 14, specifically at 13 from above through an additional insertion opening (not shown) and at 14 essentially tangentially - in relation to the cyclone 8.
  • Coarse-grained material is introduced into the solid discharge 10 leading away from the cyclone 8 by means 15.
  • Each of the means 11, 12, 13, 14, 15 is preferably designed as a pneumatic feed device, although gravitational addition is equally possible.
  • the fluidized bed reactor V 3 is supplied with treatment gas from below through a treatment gas feed line.
  • the treatment gas is evenly distributed via a gas distribution base 4, which can be designed, for example, as a nozzle grate, the particulate material in the fluidization zone 2 also being fluidized.
  • the reactor 1 is equipped with feed and discharge lines 5, 6 for particulate material.
  • the fluidized bed reactor 1 ' is equipped with an internal cyclone 16, in which the means 17 for supplying treatment gas is formed by an inlet opening 17 and from which a solids discharge line 18 leads, which opens into the fluidization zone 2.
  • a treatment gas discharge line 19 leads away from the cyclone 16, through which treatment gas is led away from the fluidized bed reactor 1 '.
  • Arrows 12, 13 schematically represent means 12, 13 for feeding coarse-grained material into the cyclone 16, the means 12 partially passing through the treatment gas discharge line 19 or the means 13 from above through an additional introduction opening (not shown) into the The inside of the cyclone opens.
  • Both the treatment gas supply 7 and the means 14 for supplying coarse material open approximately tangentially and horizontally with respect to the cyclone 8.
  • FIG. 4A shows a vertical cross section through a cyclone 8 with treatment gas discharge line 9 and solids discharge line 10.
  • a means 17 for supplying treatment gas is designed as an inlet opening arranged on the side.
  • a means 13 for supplying coarse-grained material is guided through the cyclone cover at an angle from above.
  • Fig. 4B shows the same cyclone 8 as Fig. 4A in a horizontal cross section. It can be seen that both the treatment gas supply 7 and the means 13 for supplying coarse-grained material open substantially tangentially into the cyclone 8.
  • dust-laden gas is introduced via an inlet 20 into a cyclone 21, and in this cyclone is at least partially freed of dust.
  • the cleaned gas is discharged from the separation chamber via an immersion tube 22.
  • the separated residues, especially the separated dust are discharged via an outlet pipe 23 for further use.
  • the separated dust tends to caking 24, which, according to one embodiment of the method according to the invention, are removed by coarse bulk material 25, which is introduced, for example, via the immersion tube.
  • the introduction of the coarse bulk material into the immersion tube 22 is shown in detail. Accordingly, the cleaned gas is discharged from the separation chamber 21 via a gas line 26. Opens above the separation chamber a nozzle 27 into the gas line 26 through which the coarse bulk material is introduced, in particular via a ball valve 28.
  • FIG. 7 shows the case in which the separation chamber 21 is blocked by the hot dust 24 ', and no more significant removal of the dust can take place.
  • now uncleaned gas could flow from the separation chamber into the immersion tube 22 and interfere with the further process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise zum Reduzieren, teilchenförmigen Materials in zumindest einer Fluidisierungszone bei erhöhter Temperatur, insbesondere zum Reduzieren von Feinerz, wobei das teilchenförmige Material durch ein von unten nach oben strömendes Behandlungsgas in der Fluidisierungszone gehalten und wobei mit dem Behandlungsgas aus der Fluidisierungszone ausgetragenes feinteilchenförmiges Material in einer Abscheidezone aus dem Behandlungsgas abgeschieden wird, wobei in der Abscheidezone die folgenden Schritte durchgeführt werden: Zuführen des Stromes aus Behandlungsgas und ausgetragenem feinteilchenförmigem Material zu einer Trenneinrichtung (8), Abtrennen des feinteilchenförmigen Materials von dem Behandlungsgas, wobei das Behandlungsgas als Abgas aus der Trenneinrichtung abgezogen wird, und Abführen des abgetrennten feinteilchenförmigen Materials aus der Trenneinrichtung (8), sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In die Abscheidezone wird grobkörniges Material eingebracht, wodurch Anbackungen und Ablagerungen verringert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von teilchenförmigem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise zum Reduzieren, teilchenformigen Materials in zumindest einer Fluidisierungszone bei erhöhter Temperatur, insbesondere zum Reduzieren von Feinerz, wobei das teilchenförmige Material durch ein von unten nach oben strömendes Behandlungsgas in der Fluidisierungszone gehalten und wobei mit dem Behandlungsgas aus der Fluidisierungszone ausgetragenes feinteilchenförmiges Material in einer Abscheidezone aus dem Behandlungsgas abgeschieden wird, wobei in der Abscheidezone die folgenden Schritte durchgeführt werden: Zuführen des Stromes aus Behandlungsgas und ausgetragenem feinteilchenförmigem Material zu einer Trenneinrichtung, Abtrennen des feinteilchenformigen Materials von dem Behandlungsgas, wobei das Behandlungsgas als Abgas aus der Trenneinrichtung abgezogen wird, und Abführen des abgetrennten feinteilchenformigen Materials aus der Trenneinrichtung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Wirbelschichtsystemen kommt der Abtrennung von feinteilchenförmigem Material, also Feinstaub, der mit dem Behandlungsgas aus der Fluidisierungszone ausgetragen bzw. mitgerissen wird, große Bedeutung zu.
Eine möglichst vollständige Abtrennung des Feinstaubes vom Behandlungsgas ist wünschenswert, um einerseits Materialverluste zu vermeiden und um andererseits in einem weiteren Prozess - in welchem das aus der Trenneinrichtung abgezogene Abgas in der Regel wiederum als Behandlungsgas verwendet wird - Anbackungen, die von der Feinstaubfracht des Behandlungsgases herrühren, zu vermeiden.
Feinstaub hat insbesondere in heißem Zustand schlechte Fließeigenschaften und neigt zum Blockieren und zu Anbackungen in Zyklonauslässen und -einlassen. Im Extremfall können sogar Verstopfungen von Feinstaubrückführleitungen auftreten.
Es ist daher die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die vorstehend angeführten Probleme vermeidet. Insbesondere sollen Anbackungen und Verstopfungen der Trenneinrichtung und von Leitungen, die die Trenneinrichtung versorgen oder von ihr wegführen, vermieden oder verringert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zusätzlich zu dem Strom aus Behandlungsgas und ausgetragenem feinteilchenförmigem Material ein grobkörniges Material in die Abscheidezone eingebracht wird.
Durch die Zugabe von grobkörnigem Material in die Abscheidezone werden die Fließeigenschaften des Feinstaubes verbessert, d.h. dessen Anbackungsneigung verringert. Bereits bestehende Anbackungen können aufgrund eines bei der Zugabe des grobkörnigen Materials auftretenden Reinigungseffektes sogar verringert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird grobkörniges Material eingesetzt, dessen Temperatur zumindest 200 °C unter der Temperatur des Behandlungsgases und der des feinteilchenformigen Materials liegt.
Da ein Teil der Anbackungsneigung von der hohen Temperatur des Behandlungsgases und somit des feinteilchenformigen Materials herrührt, ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur des grobkörnigen Materials wesentlich unter der Temperatur des feinteilchenformigen Materials liegt.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Temperatur des grobkörnigen Materials im wesentlichen Umgebungstemperatur beträgt.
Dies erlaubt es, die maximal mögliche Temperaturdifferenz zwischen feinteilchenförmigem und grobkörnigem Material zur Verbesserung der Fließeigenschaften des feinteilchenformigen Materials auszunutzen.
Gemäß einer vorteilhaften Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das grobkörnige Material in den Strom des der Trenneinrichtung zuzuführenden Behandlungsgases eingebracht.
Es ist weiters von Vorteil, wenn zusätzlich oder alternativ dazu grobkörniges Material in die Trenneinrichtung selber eingebracht wird.
Es ist darüber hinaus von Vorteil, wenn zusätzlich oder alternativ zu den vorstehend genannten Durchführungsformen grobkörniges Material dem aus der Trenneinrichtung abgeführten feinteilchenformigen Material zugegeben wird. Dies hat sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn das abgetrennte feinteilchenförmige Material einer weiteren Fluidisierungszone zugeführt wird.
Der Ort der Zugabe des grobkörnigen Materials kann je nach den Erfordernissen des Verfahrens variiert werden, aber auch eine gleichzeitige Zugabe von grobkörnigem Material an allen vorstehend ausgeführten Positionen ist möglich.
Insbesondere ist es auch möglich, die Zugabe des grobkörnigen Materials zeitlich zu variieren, beispielsweise kontinuierlich oder intermittierend.
Nach einer bevorzugten Variante wird das grobkörnige Material mit Hilfe eines Trägergases pneumatisch zugegeben.
Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn das Trägergas sich gegenüber dem Behandlungsgas chemisch inert verhält, bzw. mit diesem weitgehend bis völlig identisch ist. Wenn etwa das Behandlungsgas ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas ist, so handelt es sich bei dem Trägergas bevorzugterweise ebenfalls um ein solches CO- und H2-hältiges Reduktionsgas, besonders bevorzugt um eines mit derselben Zusammensetzung. Zumindest aber wird als Trägergas ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff verwendet.
Durch die pneumatische Zugabe des grobkörnigen Materials ist dessen abrasive Wirkung besonders ausgeprägt, so dass es nicht erforderlich ist, kontinuierlich grobkörniges Material zuzugeben und eine periodische Zugabe, beispielsweise pulsierend, ausreichend ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das grobkörnige Material gravitierend zugegeben.
Dabei wird das grobkörnige Material beispielsweise in eine Feststoffschleuse eingebracht und unter Schwerkrafteinwirkung in die Trenneinrichtung eingebracht.
Es ist naturgemäß von Vorteil, wenn das grobkörnige Material eine weitgehend ähnliche Zusammensetzung aufweist, wie das in der Fluidisierungszone behandelte teilchenförmige Material, oder wenn das grobkörnige Material eine Zusammensetzung aufweist, die es gestattet, das grobkörnige zusammen mit dem teilchenformigen Material in einem der Fluidisierungszone nachfolgenden Verfahrensschritt weiterzuverarbeiten. Im Fall des Reduzierens von Feinerz wird daher vorteilhafterweise das grobkörnige Material von Erz und/oder von Zuschlagstoffen, wie Kalk, Dolomit oder MgO, gebildet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung mit zumindest einem Wirbelschichtreaktor mit einem unteren, die Fluidisierungszone aufnehmenden Teil und mit einem oberen, mit einer Abscheideeinrichtung verbundenen Teil, wobei die Abscheideeinrichtung von einer Trenneinrichtung, vorzugsweise einem Zyklon, in der feinteilchenförmiges Material aus dem Behandlungsgas abtrennbar ist, einem Mittel zum Zuführen von Behandlungsgas und feinteilchenförmigem Material in die Trenneinrichtung, einer von der Trenneinrichtung ausgehenden Behandlungsgas- Ableitung und einer von der Trenneinrichtung ausgehenden Feststoff-Ableitung gebildet wird.
Es ist die Aufgabe dieses Aspektes der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei welcher Anbackungen und Verstopfungen an bzw. in der Abscheideeinrichtung vermieden oder verringert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abscheideeinrichtung mit einem Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material in die Abscheideeinrichtung versehen ist.
Das Mittel zum Zuführen von Behandlungsgas und feinteilchenförmigem Material in die Trenneinrichtung ist in Abhängigkeit von der räumlichen Anordnung des Wirbelschichtreaktors und der Abscheideeinrichtung, sowie von deren räumlicher Distanz ausgeführt und umfasst beispielsweise eine Einlassöffnung (bei einem innenliegenden Zyklon), eine Rohrleitung (bei einem gering beabstandeten außen liegenden Zyklon) oder eine pneumatische Förderleitung (bei größerem Abstand zwischen Wirbelschichtreaktor und Zyklon).
Die Trenneinrichtung ist bevorzugterweise als Zyklon ausgeführt, da es sich hierbei um den weitaus am häufigsten auftretenden Anwendungsfall handelt.
Das Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material ist gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform als Lanze ausgebildet, welche derart in das Innere der Trenneinrichtung mündet, dass grobkörniges Material in das Innere der Trenneinrichtung einbringbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material mit dem Mittel zum Zuführen von Behandlungsgas derart verbunden, dass grobkörniges Material in den Strom des mit dem Behandlungsgas mitgeführten feinteilchenformigen Materials einbringbar ist.
Eine weitere Möglichkeit, grobkörniges Material in die Trenneinrichtung einbringbar zu machen, besteht darin, dass an der Trenneinrichtung zumindest eine zusätzliche Eintrittsöffnung vorgesehen ist, durch welche das grobkörnige Material mit dem Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material in die Trenneinrichtung einbringbar ist.
Für jene Fälle, bei denen es sich bei der Trenneinrichtung um einen Zyklon handelt, ist eine zusätzliche Eintrittsöffnung vorteilhafterweise derart angeordnet, grobkörniges Material mit dem Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material im wesentlichen tangential in den Zyklon einbringbar ist.
Durch eine tangentiale Zuführung des grobkörnigen Materials wird die Abscheideeffizienz des Zyklons am wenigsten beeinträchtigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaft Ausführungsform ist eine zusätzliche Eintrittsöffnung derart angeordnet, dass grobkörniges Material mit dem Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material von oben in die Trenneinrichtung einbringbar ist.
Eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass das Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material derart mit der Feststoff- Ableitung verbunden ist, dass grobkörniges Material in den Strom des in der Trenneinrichtung abgetrennten feinteilchenformigen Materials einbringbar ist.
Dadurch werden Anbackungen und Ablagerungen in der die Trenneinrichtung mit nachgeschalteten Anlagenteilen, z.B. einem weiteren Wirbelschichtreaktor, verbindenden Feststoff-Ableitung vermieden bzw. verringert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann grundsätzlich sowohl mit innenliegender als auch mit außenliegender Trenneinrichtung ausgestattet sein, wobei die Feststoff- Ableitung einer außenliegenden Trenneinrichtung entweder in denselben Wirbelschichtreaktor zurückgeführt ist (zirkulierende Wirbelschicht) oder in einen weiteren Wirbelschichtreaktor mündet. Bei innenliegender Trenneinrichtung ist die Behandlungsgas-Ableitung nach außerhalb des Wirbelschichtreaktors geführt und die Feststoff-Ableitung mündet in die Fluidisierungszone desselben Wirbelschichtreaktors.
Einem Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung zufolge ist das Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material als pneumatische Zuführeinrichtung ausgeführt.
Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von staubbeladenem Gas in einer Trennkammer, insbesondere einem Zyklon, vorzugsweise mittels Fliehkraftabscheidung, wobei das staubbeladene Gas über eine Öffnung in die Trennkammer einströmt und das zumindest teilweise gereinigte Gas über eine Leitung, beispielsweise über ein Tauchrohr, wiederum aus der Trennkammer abgeleitet wird, vorzugsweise ausströmt. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des Gasflusses aus einer Trennkammer, insbesondere einem Zyklon, in welcher Feststoff aus einem Gas, vorzugsweise mittels Fliehkraftabscheidung, abgeschieden wird und das zumindest teilweise gereinigte Gas über mindestens eine Leitung zur Ableitung abgeleitet wird, und die Trennkammer, infolge einer zumindest teilweisen Blockade durch den abgeschiedenen Feststoff, eine, insbesondere gegenüber Normalbetrieb, verminderte Abscheideleistung zeigt.
Fliehkraftabscheider bezeichnen im allgemeinen Apparate, in denen die Fliehkraft dazu benutzt wird, Feststoffe, beispielsweise Staub, aus Gasen abzuscheiden. In der betrieblichen Praxis ist insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen, also der Reinigung von heißem staubhältigen Abgas, das Auftreten von Anbackungen im Zyklon zu beachten. Solche Anbackungen, insbesondere am Unterlauf des Fliehkraftabscheiders, sind jedoch nicht immer ganz zu verhindern, weshalb bei Auftreten der Anbackungen und der nachfolgenden Betriebs-Beeinträchigung geeignete Maßnahmen einzuleiten sind.
Führen die Anbackungen zu einer Blockade des Fliehkraftabscheiders und damit zu einer unbefriedigenden Abscheideleistung, ist es üblich, die Leitung zur Ableitung des, nunmehr im Abscheider nur mehr unzureichend gereinigten, Gases mit einer geeigneten Absperrvorrichtung, die vorzugsweise mechanisch ausgeführt ist, abzusperren. Hiermit kann verhindert werden, dass das unzureichend gereinigte Gas in nachgeordnete Anlagen oder in die Umwelt entweicht. Beides wäre mit entsprechenden Nachteilen verbunden.
Solche mechanische Absperreinrichtungen sind jedoch, insbesondere bei hohen Temperaturen, störungsanfällig, und erfordern eine regelmäßige und intensive Wartung. Schließlich sind entsprechend funktioneile Ausführungen derartiger Absperreinrichtungen auch in der Anschaffung sehr teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, und ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 20 und 24, sowie eine geeignete Vorrichtung, vorzugsweise zur Durchführung des genannten Verfahrens, entsprechend Anspruch 27 zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren nach den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 20 und 24, sowie entsprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 27 gelöst.
Die Ausführungen zur Erfindung sind beispielhaft zumeist auf einen Fliehkraftabscheider, insbesondere einen Zyklon, bezogen, schränken die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren, wie der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch keinenfalls auf diese ein.
Durch die Zuführung des groben Schüttgutes in die Trennkammer werden Anbackungen und/oder Ansätze, die sich in der Trennkammer und/oder im Bereich der Trennkammer, beispielsweise beim Übergang vom Konus in die, vorzugsweise zylindrische, Materialablaufleitung eines Zyklons, bilden, verhindert bzw. verringert, und/oder bereits gebildete Anbackungen wirksam, zumindest teilweise, entfernt.
Dabei werden nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Anbackungen, insbesondere durch mechanische Einwirkung, abgetragen und/oder abgesprengt.
Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird grobes Schüttgut in einer vorbestimmten Korngröße, Zusammensetzung und/oder Menge in die Trennkammer zugeführt, bei welcher das Auftreten von Anbackungen in der Trennkammer verringert und/oder bereits gebildete Anbackungen zumindest teilweise entfernt werden.
Vorzugsweise wird das grobe Schüttgut über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases eingebracht.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das grobe Schüttgut direkt in die Trennkammer eingebracht.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird das grobe Schüttgut gemeinsam mit dem staubbeladenen, zu reinigendem, Gas in die Trennkammer zugeführt.
Wesentlich für die Reinigungswirkung des Schüttgutes, insbesondere in der Trennkammer und/oder an der Materialablaufleitung, ist eine ausreichende kinetische Energie der Schüttgutteilchen. Demnach muß beispielsweise bei gemeinsamer Zuführung des Schüttgutes mit dem staubbeladenen Gas in dem Fliehkraftabscheider eine entsprechende Möglichkeit zur Aufname von kinetischer Energie, vorzugsweise eine entsprechende Fallhöhe, gegeben sein.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser auf, der einen unerwünschten Austrag des groben Schüttgutes aus der Trennkammer, insbesondere über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases zumindest teilweise verhindert.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das grobe Schüttgut vor dem Eintrag in die Trennkammer derart aufbereitet, dass das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser aufweist, der den Austrag des Schüttgutes über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases verringert, insbesondere verhindert. Die notwendige Korngröße ist dabei von der Bauart der Trennkammer, sowie von den Strömungsverhältnissen in der Trennkammer und/oder der Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases, abhängig.
Wenn bei einer Trennkammer, insbesondere einem Zyklon, der Materialablauf verlegt ist, wird diese mit dem abgeschiedenen Feststoff bis knapp unter die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise behandelten Gases, insbesondere das Tauchrohr, angefüllt, sodass das feststoffbeladene Gas vom Eintritt zum Tauchrohr strömen kann, und den abzuscheidenden Feststoff durch die Leitung, insbesondere das Tauchrohr, abtransportiert. Obwohl die Funktion des Zyklons also aufgehoben ist, kommt der unentstaubte Gasstrom nicht zum Erliegen und kann sogar, - je nach Strömungswiderständen - im Vergleich zu beispielsweise parallel geschalteten funktionierenden Trennkammern, ansteigen.
Es ist deshalb ein Absperren des beeinträchtigen Zyklons anzuraten.
Nach dem Stand der Technik würde man in die gasabführenden Leitungen mechanische Schieber einbauen. Diese sind bei den vorhandenen Bedingungen sehr teuer, aufwendig und störungsanfällig, und bedingen je nach Rohrführung auch eine wesentliche Vergrößerung des umbauten Raumes.
Dieses Problem kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wesentlich eleganter dadurch gelöst werden, dass vorzugsweise in der wegführenden Gasleitung ein Materialeinfüllstutzen, beispielsweise mit ca. Nennweite 200mm, angeordnet ist, der vorzugsweise mit einem Kugelhahn abgeschlossen ist. Dieser Kugelhahn kann durch eine leichte Spülströmung auf niedrige Temperaturen ausgelegt werden und funktioniert im allgemeinen störungsfrei.
Nach einer besonderen Aussführungsform wird, wenn ein Zyklon verstopft ist, ein Behälter mit einem Kran auf den Kugelhahn aufgesetzt und angeflanscht. Dieser Behälter ist mit gröberem Schüttgut - z.B. abgesiebtem Erz- gefüllt. Der Kugelhahn wird nachfolgend geöffnet und das Schüttgut füllt den freigebliebenen Raum bis zum Tauchrohr und einen Teil des Tauchrohres aus. Das staubbeladene Gas müßte nunmehr durch diese Schüttung strömen, worauf die Strömung im Nu zum Erliegen kommt. Dabei erfolgt nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung durch die anfängliche Strömung des staubbeladenen Gases durch die Strömung eine Füllung der Zwischenräume des groben Schüttgutes durch den transportierten feinen Staub, wodurch schließlich eine zumindest teilweise Abdichtung der Schüttung erfolgt. Somit ist der Zyklon wirksam abgesperrt.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gas in der Trennkammer durch eine, aufgrund der Einbringung des groben Schüttgutes hervorgerufene, Schüttung am Austritt aus der Trennkammer über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise behandelten Gases, zumindest teilweise gehindert. Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser auf, der einen Austrag über die Gasströmung aus der Trennkammer, vorzugsweise aus der Trennkammer selbst, insbesondere über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases zumindest teilweise verhindert.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das grobe Schüttgut vor dem Eintrag in die Trennkammer derart aufbereitet, dass das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser aufweist, der den Austrag des Schüttgutes über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases verringert, insbesondere verhindert. Die notwendige Korngröße ist dabei von der Bauart der Trennkammer, sowie von den Strömungsverhältnissen in der Trennkammer und/oder der Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases, abhängig.
Die Erfindung ist weiters durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 27, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 23 und/oder 24 bis 26, gekennzeichnet.
Ein Füllstutzen stellt dabei vorzugsweise eine Einrichtung dar, über die das grobe Schüttgut in die Leitung zur Ableitung des, im Normalbetrieb in der Trennkammer zumindest teilweise gereinigten, Gases einleitbar ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, der Trennkammer nachgeordnet, insbesondere unterhalb der Trennkammer, ein Filter und/oder ein Rost vorgesehen, durch den das grobe Schüttgut von den abgeschiedenen Stäuben trennbar ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, der Trennkammer nachgeordnet, insbesondere unterhalb der Trennkammer, eine Einrichtung zum Abziehen des groben Schüttgutes, gegebenenfalls aus dem Filter und/oder von dem Rost, angeordnet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das grobe Schüttgut rezykliert, und beispielsweise nach der beschriebenen Art wiederum in die Trennkammer und/oder in die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases eingebracht werden. Nach einer zusätzlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Füllstutzen als Teil einer Einrichtung zur dosierten Zufuhr des groben Schüttgutes vorgesehen, wobei die Einrichtung weiters eine steuerbare Schleuse oder ein steuerbares Zellrad oder ein anderes Bauteil zur dosierten Zufuhr des Schüttgutes aufweist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Einrichtung zur kontrollierten Zufuhr einen Behälter auf, der an den Füllstutzen koppelbar ist.
Nach verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind folgende Einrichtungen zur, insbesondere kontrollierten, Zufuhr von grobem Schüttgut vorgesehen:
• Leitung mit einer Schleuse, insbesondere einem Zellrad, die entweder eine stetige oder batch-weise Zufuhr des Schüttgutes ermöglicht
• Behälter, der entweder fix oder variabel (an- und entkoppelbar) vorgesehen ist, wiederum mit entsprechender Schleuse, insbesondere einem Zellrad, ausgestattet
Die erfindungsgemäßen Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich besonders bevorzugt für einen Einsatz in der Metallurgietechnik, da hier oftmals mit staubbeladenen, heißen Gasen gearbeitet wird, die einer Reinigung bedürfen. Besonders bevorzugt gelangen die beschriebenen Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung des Reduktionsgases, insbesondere eines Wirbelschichtprozesses, vorzugsweise der metallurgischen Reduktionstechnik, zum Einsatz.
Die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind darüber hinaus vor allem in Anlagen und Verfahren der Nichteisenmetallindustrie oder der Nichtmetallindustrie, beispielsweise in der Zementerzeugung und/oder Zementverarbeitung, zur Anwendung geeignet.
Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Verfahren, sowie die erfindungsgemäßen Vorrichtungen beispielhaft anhand mehrerer nicht einschränkender Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßes Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise zum Reduzieren, teilchenformigen Materials, sowie eine dazu geeignete Vorrichrung zur Durchführung des Verfahrens
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßes Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise zum Reduzieren, teilchenformigen Materials, sowie eine dazu geeignete Vorrichrung zur Durchführung des Verfahrens
Fig. 3 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Abscheideeinrichtung
Fig. 4A sowie 4B zeigen eine Abscheideeinrichtung in vertikalem sowie horizontalem Querschnitt
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines staubbeladenen Gases
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines staubbeladenen Gases, sowie eine Art der Einbringung des groben Schüttgutes
Fig. 7 zeigt ein Verfahren zur Minimierung des Gasflusses aus einer Trennkammer zur Abscheidung von Feststoffen aus Gasen
Fig. 1 zeigt einen Wirbelschichtreaktor 1 dessen unterer Teil eine Fluidisierungszone 2 enthält. Dem Wirbelschichtreaktor 1 wird von unten durch eine Behandlungsgas- Zuleitung 3 Behandlungsgas zugeführt. Das Behandlungsgas wird über einen Gasverteilungsboden 4, welcher beispielsweise als Düsenrost ausgebildet sein kann, gleichmäßig verteilt, wobei auch das teilchenförmige Material in der Fluidisierungszone 2 fluidisiert wird.
Der Reaktor 1 ist mit Zu- und Ableitungen 5,6 für teilchenförmiges Material, sowie mit einer Ableitung 7 versehen, die gleichzeitig das Mittel 7 zum Zuführen von Behandlungsgas und feinteilchenförmigem Material in die Trenneinrichtung bildet.
Die Trenneinrichtung 8 ist als Zyklon ausgeführt und weist eine Behandlungsgas- Ableitung 9 und eine Feststoff-Ableitung 10 auf. Die Feststoff-Ableitung 10 mündet in den Wirbelschichtreaktor 1 , bzw. in die Fluidisierungszone 2. Durch Pfeile 11,12,13,14,15 sind schematisch mehrere Mittel zum Zuführen von grobkörnigem Material in die Abscheideeinrichtung dargestellt, bzw. die Orte, wo diese Mittel angeordnet sein können.
Durch das Mittel 11 wird grobkörniges Material in die Behandlungsgas-Zuführung 7 eingebracht, durch die Mittel 12,13,14 wird grobkörniges Material in den Zyklon eingebracht, wobei das Mittel 12 die Behandlungsgas-Ableitung 9 teilweise durchsetzt und in das Zykloninnere mündet.
Über die Mittel 13,14 wird grobkörniges Material unmittelbar in das Zykloninnere eingebracht und zwar bei 13 von oben durch eine (nicht dargestellte) zusätzliche Einbringöffnung und bei 14 im wesentlichen tangential - bezogen auf den Zyklon 8.
Durch das Mittel 15 wird grobkörniges Material in die vom Zyklon 8 wegführende Feststoff-Ableitung 10 eingebracht.
Jedes der Mittel 11,12,13,14,15 ist bevorzugterweise ajs pneumatische Zuführeinrichtung ausgebildet, wenngleich eine gravitierende Zugabe gleichermaßen möglich ist.
Fig. 2 zeigt einen Wirbelschichtreaktor V dessen unterer Teil eine Fluidisierungszone 2 enthält. Dem Wirbelschichtreaktor V wird von unten durch eine Behandlungsgas- Zuleitung 3 Behandlungsgas zugeführt. Das Behandlungsgas wird über einen Gasverteilungsboden 4, welcher beispielsweise als Düsenrost ausgebildet sein kann, gleichmäßig verteilt, wobei auch das teilchenförmige Material in der Fluidisierungszone 2 fluidisiert wird.
Der Reaktor 1 ist mit Zu- und Ableitungen 5,6 für teilchenförmiges Material ausgestattet. Statt eines außenliegenden Zyklons 8 ist der Wirbelschichtreaktor 1' mit einem innenliegenden Zyklon 16 ausgestattet, bei dem das Mittel 17 zum Zuführen von Behandlungsgas von einer Einlaßöffnung 17 gebildet wird und von dem eine Feststoff- Ableitung 18 wegführt, welche in die Fluidisierungszone 2 mündet.
Von dem Zyklon 16 führt eine Behandlungsgas-Ableitung 19 weg, durch welche Behandlungsgas vom Wirbelschichtreaktor 1' weggeführt wird. Durch Pfeile 12,13 sind schematisch Mittel 12,13 zum Zuführen von grobkörnigem Material in den Zyklon 16 dargestellt, wobei das Mittel 12 die Behandlungsgas-Ableitung 19 teilweise durchsetzt bzw. das Mittel 13 von oben durch eine (nicht dargestellte) zusätzliche Einbringöffnung in das Zykloninnere münden.
In Fig. 3 ist ein horizontaler Querschnitt durch einen Zyklon 8 dargestellt. Sowohl die Behandlungsgas-Zuführung 7, als auch das Mittel 14 zum Zuführen von grobkörnigem Material münden in etwa - bezogen auf den Zyklon 8 - tangential und waagrecht in diesen.
Fig.4A zeigt einen vertikalen Querschnitt durch einen Zyklon 8 mit Behandlungsgas- Ableitung 9 und Feststoff-Ableitung 10. Ein Mittel 17 zum Zuführen von Behandlungsgas ist als seitlich angebrachte Einlassöffnung ausgebildet.
Ein Mittel 13 zum Zuführen von grobkörnigem Material ist von schräg oben durch den Zyklondeckel geführt.
Fig.4B zeigt denselben Zyklon 8 wie Fig. 4A in einem horizontalen Querschnitt. Es ist ersichtlich, dass sowohl die Behandlungsgas-Zuführung 7, als auch das Mittel 13 zum Zuführen von grobkörnigem Material im wesentlichen tangential in den Zyklon 8 münden.
Gemäß Fig. 5 wird staubbeladenes Gas über einen Einlaß 20 in einen Zyklon 21 eingeleitet, und in diesem zumindest teilweise von Staub befreit. Das gereinigte Gas wird über ein Tauchrohr 22 aus der Trennkammer abgeleitet. Die abgetrennten Rückstände, vor allem der abgetrennte Staub wird über ein Auslaßrohr 23 zur weiteren Verwertung abgeleitet. Insbesondere bei heißem staubhältigem Gas neigt der abgeschiedene Staub zu Anbackungen 24, die nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch grobes Schüttgut 25, das beispielsweise über das Tauchrohr eingebracht wird, entfernt werden.
Nach Fig. 6 ist entsprechend einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Einbringung des groben Schüttgutes in das Tauchrohr 22 im Detail dargestellt. Demnach wird das gereinigte Gas über eine Gasleitung 26 von der Trennkammer 21 abgeführt. Oberhalb der Trennkammer mündet ein Stutzen 27 in die Gasleitung 26, durch welchen das grobe Schüttgut, insbesondere über ein Kugelventil 28, eingebracht wird.
In Fig. 7 ist schließlich jener Fall dargestellt, demnach die Trennkammer 21 durch den heißen Staub 24' blockiert ist, und kein nennenswerter Abtransport des Staubes mehr erfolgen kann. Freilich könnte in diesem Fall weiter, nunmehr ungereingtes, Gas aus der Trennkammer in das Tauchrohr 22 strömen, und den weiteren Prozess stören. Um das zu verhindern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, grobes Schüttgut 25 in das Tauchrohr einzubringen, und auf diese Weise einen, im wesentlichen, gasdichten Verschluß des Tauchrohres bzw. des Zyklons zu erreichen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise zum Reduzieren, teilchenformigen Materials in zumindest einer Fluidisierungszone bei erhöhter Temperatur, insbesondere zum Reduzieren von Feinerz, wobei das teilchenförmige Material durch ein von unten nach oben strömendes Behandlungsgas in der Fluidisierungszone gehalten und wobei mit dem Behandlungsgas aus der Fluidisierungszone ausgetragenes feinteilchenförmiges Material in einer Abscheidezone aus dem Behandlungsgas abgeschieden wird, wobei in der Abscheidezone die folgenden Schritte durchgeführt werden: Zuführen des Stromes aus Behandlungsgas und ausgetragenem feinteilchenförmigem Material zu einer Trenneinrichtung, Abtrennen des feinteilchenformigen Materials von dem Behandlungsgas, wobei das Behandlungsgas als Abgas aus der Trenneinrichtung abgezogen wird, und Abführen des abgetrennten feinteilchenformigen Materials aus der Trenneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Strom aus Behandlungsgas und ausgetragenem feinteilchenförmigem Material ein grobkörniges Material in die Abscheidezone eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des grobkörnigen Materials zumindest 200 °C unter der Temperatur des Behandlungsgases und der des feinteilchenformigen Materials liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des grobkörnigen Materials im wesentlichen Umgebungstemperatur beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass grobkörniges Material in den Strom des der Trenneinrichtung zuzuführenden, mit dem Behandlungsgas mitgeführten feinteilchenformigen Materials eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass grobkörniges Material in die Trenneinrichtung eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass grobkörniges Material dem aus der Trenneinrichtung abgeführten feinteilchenformigen Material zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass grobkörniges Material mit Hilfe eines Trägergases pneumatisch zugegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass grobkörniges Material gravitierend zugegeben wird.
9. Verfahren zum Reduzieren von Feinerz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das grobkörnige Material von Erz und/oder Zuschlagstoffen, wie Kalk, Dolomit oder MgO, gebildet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit zumindest einem Wirbelschichtreaktor (1 ,1') mit einem unteren, die Fluidisierungszone (2) aufnehmenden Teil und mit einem oberen, mit einer Abscheideeinrichtung verbundenen Teil, wobei die Abscheideeinrichtung von einer Trenneinrichtung (8,16), vorzugsweise einem Zyklon, in der feinteilchenförmiges Material aus dem Behandlungsgas abtrennbar ist, einem Mittel (7,17) zum Zuführen von Behandlungsgas und feinteilchenförmigem Material in die Trenneinrichtung (8,16), einer von der Trenneinrichtung (8,16) ausgehenden Behandlungsgas-Ableitung und einer von der Trenneinrichtung (8,16) ausgehenden Feststoff-Ableitung (10,18) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung mit einem Mittel (11,12,13,14,15) zum Zuführen von grobkörnigem Material in die Abscheideeinrichtung versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11 ,12,13,14) zum Zuführen von grobkörnigem Material als Lanze ausgebildet ist, welche derart in das Innere der Trenneinrichtung (8,16) mündet, dass grobkörniges Material in das Innere der Trenneinrichtung (8,16) einbringbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11 ) zum Zuführen von grobkörnigem Material mit dem Mittel (7,17) zum Zuführen von Behandlungsgas derart verbunden ist, dass grobkörniges Material in den Strom des mit dem Behandlungsgas mitgeführten feinteilchenformigen Materials einbringbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trenneinrichtung (8,16) zumindest eine zusätzliche Eintrittsöffnung vorgesehen ist, durch welche grobkörniges Material mit dem Mittel (11 ,12,13,14,15) zum Zuführen von grobkörnigem Material in die Trenneinrichtung (8,16) einbringbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Trenneinrichtung (8,16) von einem Zyklon gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Eintrittsöffnung derart angeordnet ist, dass grobkörniges Material mit dem Mittel (13,14) zum Zuführen von grobkörnigem Material im wesentlichen tangential in den Zyklon einbringbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Eintrittsöffnung derart angeordnet ist, dass grobkörniges Material mit dem Mittel (12,13) zum Zuführen von grobkörnigem Material von oben in die Trenneinrichtung (8,16) einbringbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (15) zum Zuführen von grobkörnigem Material mit der Feststoff- Ableitung (10,18) verbunden ist, wodurch grobkörniges Material in den Strom des in der Trenneinrichtung (8,16) abgetrennten feinteilchenformigen Materials einbringbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung außerhalb des Wirbelschichtreaktors (1 ) angeordnet ist, wobei die Feststoff-Ableitung (10) in den oder einen weiteren Wirbelschichtreaktor (1) mündet.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung innerhalb des Wirbelschichtreaktors (1') angeordnet ist, wobei die Behandlungsgas-Ableitung (19) nach außerhalb des Wirbelschichtreaktors (1') geführt ist und die Feststoff-Ableitung (18) in die Fluidisierungszone mündet.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11,12,13,14,15) zum Zuführen von grobkörnigem Material als pneumatische Zuführeinrichtung ausgeführt ist.
20. Verfahren zur Reinigung von staubbeladenem Gas in einer Trennkammer, insbesondere einem Zyklon, vorzugsweise mittels Fliehkraftabscheidung, wobei das staubbeladene Gas über eine Öffnung in die Trennkammer einströmt und das zumindest teilweise gereinigte Gas über eine Leitung, beispielsweise über ein Tauchrohr, wiederum aus der Trennkammer abgeleitet wird, vorzugsweise ausströmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkammer, zusätzlich zur Zuführung des staubbeladenen Gases, ein grobes Schüttgut, gegebenenfalls über eine weitere Öffnung, zugeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass grobes Schüttgut in einer vorbestimmten Korngröße, Zusammensetzung und/oder Menge in die Trennkammer zugeführt wird, bei welcher das Auftreten von Anbackungen in der Trennkammer verringert und/oder bereits gebildete Anbackungen zumindest teilweise entfernt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das grobe Schüttgut über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases zugeführt wird.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser aufweist, der einen unerwünschten Austrag aus der Trennkammer, insbesondere über die Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases, zumindest teilweise verhindert.
24. Verfahren zur Verringerung des Gasflusses aus einer Trennkammer, insbesondere einem Zyklon, in welcher Feststoff aus einem Gas, vorzugsweise mittels Fliehkraftabscheidung, abgeschieden wird und das zumindest teilweise gereinigte Gas über mindestens eine Leitung zur Ableitung abgeleitet wird, und die Trennkammer, infolge einer zumindest teilweisen Blockade durch den abgeschiedenen Feststoff, eine, insbesondere gegenüber Normalbetrieb, verminderte Abscheideleistung zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass, zur zumindest teilweisen Abdichtung der Leitung zur Ableitung des, im Normalbetrieb in der Trennkammer zumindest teilweise gereinigten, Gases, ein, insbesondere grobes, Schüttgut in ausreichender Menge in die Trennkammer und/oder in die Leitung zur Ableitung des Gases eingebracht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in der Trennkammer durch eine, aufgrund der Einbringung des groben Schüttgutes hervorgerufene, Schüttung am Austritt aus der Trennkammer über die Leitung zur Ableitung des gereinigten Gases, zumindest teilweise gehindert wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das grobe Schüttgut einen mittleren Korndurchmesser aufweist, der einen unerwünschten Austrag über die Gasströmung aus der Trennkammer, insbesondere über die Leitung zur Ableitung des gereinigten Gases, zumindest teilweise verhindert.
27. Vorrichtung zur Reinigung eines staubbeladenen Gases, mit einer Trennkammer (21), in welcher, vorzugsweise unter Ausnutzung des Prinzipes der Fliehkraftabscheidung, die Feststoffkomponenten von der Gasphase zumindest teilweise abscheidbar sind, und wobei das Gas über einen Zulauf (20) der Trennkammer zuführbar und über eine Leitung (22) zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases aus der Trennkammer abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitung zur Ableitung des zumindest teilweise gereinigten Gases und/oder an der Trennkammer ein Füllstutzen (27) vorgesehen ist, über den grobes Schüttgut einleitbar ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Trennkammer
• ein Filter und/oder ein Rost, durch den das grobe Schüttgut von den abgeschiedenen Stäuben trennbar ist, und
• eine Einrichtung zum Abziehen des groben Schüttgutes, gegebenenfalls aus dem Filter und/oder von dem Rost,
angeordnet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der
Füllstutzen (27) als Teil einer Einrichtung zur dosierten Zufuhr des groben Schüttgutes vorgesehen ist, wobei die Einrichtung weiters eine steuerbare Schleuse oder ein steuerbares Zellrad oder ein anderes Bauteil (28) zur dosierten Zufuhr des Schüttgutes aufweist.
30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur kontrollierten Zufuhr einen Behälter aufweist, der an den Füllstutzen koppelbar ist.
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