DD151995B1 - VORRiCHTUNG ZUR THERMISCHEN BEHANDLUNG VON FESTSTOFFEN - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung

zur thermischen Behandlung von staubförmigem, körnigem oder granuliertem Material bei hohen Temperaturen. Dabei kann ea sich um eine Peststoffzersetzung, -umsetzung, -aufv/ärmung oder -verbrennung handeln.

Die Erfindung kann überall dort zur Anwendung kommen, wo ein Material schnell und bei hoher Temperatur reagieren, also einem Thermoschock ausgesetzt werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Verfahrenstechnik und insbesondere bei chemischtechnischen Prozessen tritt oftmals das Problem auf, bei einem Verfahrensschritt oder TeilprozeS als Reaktanten zum Einsatz kommende pulverförmige oder körnige Feststoffe einer thermischen Behandlung zu unterziehen.

Dabei ist es im allgemeinen üblich, diese Peststoffe in einem speziellen Reaktor durch geeignete technische Mittel mit einem gasförmigen Reaktionspartner hoher 'Temperatur zusammenzubringen, um die gewünschte Umsetzung zu erzielen.

Sin bekanntes Verfahren für derartige Prozesse mit spezieil für die Feststoffkennwerte ausgelegten Heaktoren is~c das Vvirbeischichuverfahren, andere Verfahren arbeiten mit Fließbett oder die Heakuion erfolgt in Durchlaufofen.

Abgesehen von dem verhältnismäßig großen apparativen Aufwand sind hinsichtilich der Temperaturbelastrang diesen Verfahren jedoch gev/isse Beschränkungen auferlegt;. Die benötigüen Gasverteilungseinrichtungen, beim Wirbelschichtverfahren Roste genannt, sind wer test; of foe dingt temperauurssitiig nur innerhalb gev/isser Grenzen belastbar oder eine kontinuierliche Arbeitsweise ist nicht; gewährleistet.

Bei den bekannten Verfahren ist es mitunter nicht zu vermeiden, daß bei bestimmten Prozessen, hervorgerufen durch verfahrenstechnisch bedingte niedrige Gasgescb.winaigksi~en, Doträume entrsrehen, in denen mitunter nur eine stark verzögerte .Reaktion erfolgu.

Vorhandene GasveroeiiungseinrichuUiigen v;erden nur dann .virksam, wenn sich an ihnen ein entsprechender Druckverlus"3 einstellt, der nur durch eine geeignete Konstruktion der Gasverteiiungseinrichtung und bei entsprechendem Verdruck und entsprechender Geschwindigkeit des Gases 7/irk-заіл wird. Bei benoui^osn hohen Gasgeschaincigiceitisn, z. 3. in einer Wirbelschicht, entsteht bei höheren Gastenroeratursn ein großer ,«'arme verlust; in jcru von heißa ω Abgas sowie nicht zu vermeidendem Gutaustrag. Dieser kann nur durch zusätzlich einzubauende Filteranlagen vermindert werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist, es, die thermische Behandlung energiewirtschaftlich zu verbessern und die aufgeführten bisheriger Apparate zu beseitigen.

Darlegung des v/esens der Srfindung

Der Srfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter Berücksichtigung der van't Höfischen Regel den staubformigen, körnigen odor granuliertrn J.z-ilzz^nta.i direkt in die Zone höchster Temperatur zu bringen, um ihn einem Thsrnioschock auszusetzen, was eine besonders effektive Umsetzung zur Police hat.

Das staubförmig, körnige oder granulierte Material soll über eine bekannte Aufgabe- bzw. Dosiervorrichtung (z. B. Injektor, Drehtellerspeiser, Zellradschleuse usw.) direkt der Verbrennungsluft zugeaischt und mit gleichbleibender Transporteschwindigazsit bis zum Reaktionsraum geführt 7/erden. 3s soll somit die Zufuhr eines entsprechenden Hilfsgases für den Materiaitransport entfallen.

Зз wird angestrebt, den Reastanten im Reaktionsraum vermittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so in dünne großflächige Materialströme zu zerlegen, daß er eine strömungstechnisch günstige optimale Oberfläche im aufgelockerten Teilchenverband einnimmt, um ihn so günstig mit den Reaktionspartnern, die in gasförmigem Zustand vorliegen, in Kontakt zu bringen.

Srfindunesgemaß wird das dadurch erreicht, daß nach der Materialaufgabe durch eins Dosiervorrichtung geeignete Leiteinrichtungen angebracht sind, die am 3nde (Beginn des Reaktionsraumes) einen oder mehrere Schlitze bilden, wobei zu jedem Luftspalt ein entsprechender Brsnngasschlitz oder mehrere Brenngasaustrittsbohruncen zugeordnet sind.

Der Reaktionsraum kann rechteckig bzw. quadratisch oder rund ausgebildet sein. Dementsprechend sind auch die Leiteinrichtungen mit den entsprechenden Austrittsschlitzen gestaltet.

Bei rechteckiger Ausführung £ann eine belieoige Anzahl von Leiteinrichtungen parallel geschalte^ werceη, um eine beliebige Anzahl von senlarecaren oder v/aagerechten Austrittsscalitzsn zu erzielen. Somit kann sich Anzahl und Größe der Austrittsschlitze dem jeweiligen thermischen Prozeß anpassen.

Біе Elemente аш Ends der Leiteinrichtungen sind auswechselbar, um sie bei unterschiedlichen thermischen Prozessen (Fescsöoff zerse czung, Auf v/ärmung, Verbrennung) den ^е^т./еі-ligen Heaaticnspar"cnern anpassen zu können. Je nach Anzahl der Elemente bzw. Anzahl der AusTcritrtsschli-aze entsteht auch die enusprecaende Anzahl von Plamnsnbändern mit einer hohen <7ärme£onzeni;ra~ion. dlz der Anzahl der ?1ашп;эп-oänder und der Beladung das Sauerstoff "Gräbers alz dem enösprechenden 3eal:uicnsc:a~erial l:ann der irhertische Prozeß entspreciend bseinflußt; vverden.

Ua eine intensive Durchini se hun^ von Brenngas und .Sauerstoff träger und eine .-curze heiße Паите zu erzielen, v/erden die beiden Komponenten ia Kreuzstroia gefücr-c; zur Ausbildung einer langen weiten ?laace, sov/ie einer längeren Realn;icns3"Greck:e erfolgu der Aus^riot in Parailelsurom.

Ss ist auch acgiich, die Ausi:riu"3sschli"cze des Sauersзоіх-"crägers und Brenngases sov;ia die dazugehörig-en LeiteinricQCun_csn ringförmig zu gespieen. Зіпе gu"cs Durchcischun;: v/ira hierbei durch den £'insat;z geeigneter Turbulaüoren oder Drah-üwendel erzielt.

Die !'lamme münd6t dirext in den Ee a ^t i on sr au m, v;ooei es durch turbulente Vermischung zu einem gleichmäßigen Ausbrand ΙεοΗατ. Die Sörahlsnergie der Flanue v/ird hierbei zu deren luhrung im Rea-xtionsrauu ausgenu-czö.

In beschriebener Vorrichtung wird ait dsm Sauerstoffträger gleichseitig das zu reagierende Material transportiert, so daß nur die stöchiometrisch benötigte ^sngs in den Heatcticnsraum gelange und somit Ііеіпб .;ärmeverluste entstellen.

Las staubföraige, körnige oder granulierte Material gelangt in fein verteilter ?огш in den Rea.-rtionsraum cone 7/esentlicne Druckerhöhung des Sauerstoff trägers. Die Bildung von Totraumsonen mit abgeschwächter Reaktion wird dadurch verhindert.

Die Vorrichtung kann auch in mit Überdruck betriebenen Eeaktionsräuaen zuл Einsatz iofflssn, incea der Бгис^ von Sauerstoff träger und Brenngas de^a Druc.-c im Sea^ctionsraua angepaßt wird.

Da die Ш.sehung von Brenngas dnc Sauerstoffträger und damit die Verbrennung erst ccurz hinter den Austrittsspalten bzw. -bohrungen erfolgt, werden diese ständig gekühlt und kommen mit der Flamme nicht in Berührung, wodurch eine evtl. Ansatzbildung, die bei gewissen Prozesser, unvermeidbar ist, vernincert wird.

Der Querschnitt des Luftkanals und die Grüße des Luftaustrittsspaltes sот.·ie die Größe ä.es Brenngasauscrittsspalts bzw. der 3renngas3.ustrittsbohrungen sind so aufeinander abgestimmt, daß die luischeneraie mit der Transporeenergie für das katerial übereinstimmt.

Ausführung

Die Erfindung ist; an nachsäeheneeη Beispielen näher erläutert;:

In ?ig. 1 ist; eine Ausführungsform der erfindungsgemä3en Vorrichtung im Schnitt dargestellt;. Sie besieht im .vesentliehen aus dem Lufrjrohr 2, den Lufölalueinrichtrangen 1, den Brenngasverueilungsrohren 5 und dem iteasüionsraam 5· Sis LuftleiöeinricQüungen sind so angebracht, da3 der Querschnitt des Luftcanals 3 ^an jeöer Stelle xons"cant Ϊ3ΰ und aa Zndo zv/iscnen den Brenngas verseilung sr ohr en 3 dis LufuausTjrittsspalten 4 bildet;, in denen senrirecht zur Luf^aus- uriTjtsrichtung dia Brenngasausuri-cxisbohrungen δ münden. Dis mit dea s"cauofcraigem, körnigem oder jranulieroec laateriai be ladene Luf с svrc^z durch das Luftrc.ir 2 und ?:ird durch die Lufulaioeinrichtungen 1 glaichLiäSig auf cie Luf"З.сапаіз verteilt und zu den Luf~austrittjss?alt=n ^ uranspor^iert;. Tort; mischt sica der Sauerstoffträger (Luft) nit de j Brenngas, und es bilden sich aus dea Lufuausorirussp^lt ^ .je nach Anzahl der Gasaust;rittsbohrungen cie entsprechende Anzahl Flammen.

,/ich"Cig hierbei ist, ca3 die Transportjenergie gleich der IJischenergie aa .-.ustiriut entsprechen mu3.

Hach 3c}c" Technisce St;römungslehre" sind viele kleine rlaamen günsöi^er als eine groie. Das Brenngas nuS vor der Verbrennung intensiv gemischt 'verdsn, v/obei hier die rein mechanische Mischung nicht ausreicht;; es ist; dazu noch die mole'-гаіаге iviischung (Diffusion) nouv/endig, dia um so acaneller vor sich gehr, je dünner die zu mischenden Gasstrahlen sind.

Jeiuere Ausführungsforneη der erfincungsgemäßen Yorrich- uung sind in den figuren 2 bis A- dargestellt.

Gegenüber der im ersten Beispiel beschriebenen Ausführung sind hier die 3renngasleiteinrichtungen 8 so gestaltet, daß sie am "Ende (Rearrcionsraumeintritt) auswechselbare Bleniente besitzen, so daß wahlweise die Varianten nach ?ig. 2 bis 4 aufgebaut v/erden können.

An Steile der Brenngasaustrittsbchrungen bilden die Brenngasleiteinrichtungen 8 einen Brenngasspalt 7.

Fig. 2 und 4 bilden eine Kreuzstroa- und Pig. 3 eine Parallels tromausführung .

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Feststoffen, dadurch gekennzeichnet,

   daß am 3oden des Reaktionsraumes (9) mit Brenngasaustrittsöffnungen (6) versehene Brenngasverteilungsrohre (5) angeordnet sind, die mit Luftleiteinrichtungen (1) so verbunden sind, daß der Querschnitt des Luftkanals (3) an jeder Stelle konstant ist und am Ende der Luftleiteinrichtungen (1) die Luftaustrittsspalten (4) von den Brenngasverteilungsrohren (5) und den Luftleiteinrichtungen (1) gebildet werden·
2. 2. Vorricntung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Reakijionsraum (9) rechteckig, quadratisch oder ringförmig ausgebildet und dementsprechend die Leiteinrichtungen (1), (8) mit den entsprechenden Austrittsspalten (4), (7) gestaltet sind·
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckiger oder quadratischer Ausgestaltung des Reaktionsraumes (9) die Brenngasaustrittsöffnungen (6), die senkrecht zur Luftaustrittsrichtung in die Luftspalten (4) münden, als Brenngasaustrittsbohrungen ausgebildet sind·
4. 4. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei ringförmiger Gestaltung des Reaktionsraumes (9) die Brenngasaustrittsöffnungen (6) als Brenngasaustrittsspalten (7) ausgebildet sind und die Brenngasleiteinrichtungen (8) am Ende auswechselbare Elemente tragen.

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