DD203476B3 - Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlförmigem Gut - Google Patents

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung undthermischen Behandlung von mehlförmigem Gut aus einem heißen oder kalten Gasstrom bei gleichzeitigem Warmetausch zwischen Gas und Material bzw Material und Gas

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Die Abscheidung mehlformiger Materialien wird verbreitet in Zyklonen durchgeführt, von denen zahlreiche verschiedene Typen bekannt sind Zyklone werden in Vorwärmern und in Kuhlern eingesetzt, bei denen das mehlform ige Gut durch Vermischung mit einem heißen bzw kalten Gasstrom stufenweise erhitzt bzw gekühlt und vom Gas getrennt wird Nachteilig ist, daß bei derartigen, aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Anlagen insgesamt ein hoher Druckverlust entsteht und die Gesamthohe wegen der senkrecht angeordneten Zyklone sehr hoch ist

Es ist außerdem bekannt, in einem waagerecht angeordneten, aus Zylinder und Pyramidenstumpf bestehenden Hohlkörper bei tangentialem Eintritt des mehlbeladenen Gases und tangentialem Austritt des Gases, mehlformiges Gut thermisch zu behandeln und gleichzeitig abzuscheiden

Nachteile dieser Vorrichtung sind, daß das in der Drallstromung befindliche Gut erst dann abgeschieden wird, wenn die Tragfähigkeit des Gases überschritten wird und daß das im Gutsammelbehalter befindliche Material standig aufgewirbelt wird Dadurch wird ein nur geringer Abscheidegrad erreicht

Es ist bekannt, mehlformiges Gut in einer sogenannten Bogenkanalstufe vorzuwärmen und abzuscheiden Hierbei mundet in Fortsetzung des Eintrittsrohres ein halbkreisförmig gebogener Gaskanal, in dem das Material an die Wandung getragen wird, in einem senkrecht angeordneten Matenalsammelbehalter, wahrend das Gas seitlich durch ein waagerechtes Tauchrohr, senkrecht zum vertikalen Materialwirbel, abgezogen wird Die Matenalabscheidung einer solchen Anordnung ist jedoch erheblich gestört, weil die fur die Abscheidung notwendige kreisförmige Biegung des Gaskanals durch den Matenalsammelbehalter unterbrochen und sogar bereits abgeschiedenes Gut durch den Gaswirbel wieder mitgerissen wird Da der Gasabzug, wie im Zyklon, mittels Tauchrohr erfolgt, ist auch keine Verminderung des Druckverlustes zu erwarten Der Bogenkanalstufe ähnlich ist ein Abscheider, der als Warmetauscherstufe wirken soll, indem in den schmalen, liegenden, zylinderformigen Drallraum mit pyramidenstumpfformigem Materialaustrag der Feststoff direkt seitlich aufgegeben wird

Das Gas tritt tangential in den Drallraum ein und wird seitlich in Hohe der Mittelachse axial abgezogen Nachteilig ist, daß, abgesehen vom unbefriedigenden Abscheiden des Materials, nur eine geringe Aufenthaltszelt zur Vorwärmung im Reaktionsraum vorhanden ist, da das nach dem Eintritt in den Drallraum an die Innenwand gedrängte Material im Austragsbereich sofort aus der Gasströmung entfernt wird

Nach einer weiteren bekannten Losung ist ein waagerecht angeordneter Zylinder mittangentialem Ein- und Austrag mit einem pyramidenstumpfartigen Hohlkörper derart verbunden, daß dessen Basis parallel zur Langsachse des Zylinders liegend vorgesehen ist und sich beide Korper durchdringen Um die Abscheidung des Materials in den Pyramidenstumpf-Abzug zu erreichen, ohne daß die Drallstromung im waagerechten Zylinder gestört wird und ohne daß bereits abgeschiedenes Material wieder aufgewirbelt wird, ist eine kreisbogenformige Führungsplatte angeordnet, die den zylindrischen gegenüber dem pyramidenartigen Hohlraum abgrenzt und lediglich Schlitze zum Material- und Gasdurchtritt freilaßt Nachteilig ist, daß der niedrige Druckverlust dieses Abscheiders und sein gutes Abscheide verhalten, erreicht durch die Anbringung der Führungsplatte durch Störanfälligkeit erkauft worden ist Im Vorwarmerbetrieb mit heißen Medien kommt es zu Anbackungen und Verklebungen im Bereich der Schlitze und Fuhrungskanale, so daß diese Losung nicht bei Zementrohmehl und ähnlichen Materialien eingesetzt werden kann Andere bekannte Losungen gehen von vertikal angeordneten Abscheidern aus, denen der Nachteil großer Bauhohen und großen Materialemsatzes zur Fertigung anhaftet

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Druckverlust des Abscheiders bei Reduzierung der Bauhohe bei geringem Staubaustrag zu vermindern sowie die thermische Effektivität zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von mehlformigem Gut zu schaffen, deren Warmetauscherstufen leicht kombinierbare Abscheider niedriger Bauhohe enthalten, die einen guten Abscheidegrad bei niedrigem Druckverlust aufweisen

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß der Abscheider aus einem horizontal liegenden Zylinder mit der 1,2- bis 4fachen Lange, bezogen auf den Durchmesser, gebildet wird, der durch einen im Durchmesser 1,1 - bis 2,0fach größeren Drallraum geteilt wird Auf der einen Seite tritt der matenalbeladene Gasstrom mit 10 bis 20 m/s tangential ein, so daß eine verdrallte Grundstromung zum tangentialen Austritt am anderen Ende des Zylinders entsteht Dabei wird das Material infolge der Zentrifugalkraft an die Wandung geschleudert, wo es sich anreichert, wahrend die achsnahen Gebiete nahezu materialfrei sind Der zylindrische erweiterte Drallraum mit einer Breite vom 0,4- bis 1 ,Ofachen seines Durchmessers im mittleren Bereich des zylindrischen Grundkorpers ist in seinem unteren Teil mit einem sich nach unten verjungenden Abscheideraum verbunden Das sich in Wandnahe befindende und mit dem Material rotierende Gas gelangt zusammen mit dem Material in den Abscheideraum Da der gesamte Übergang vom Drallraum zum Abscheideraum eine Öffnung ohne Einbauten oder ähnliches bildet, ist eine robuste und durch Ansatzbildung weitestgehend ungestörte Arbeitsweise des Abscheiders gewährleistet Der Hauptgasstrom, der sich nicht in der wandnahen Schicht befindet und im wesentlichen materialfrei ist, wird direkt durch den austrittsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers abgezogen Das in den Abscheideraum gelangte Teilgas wird abgelenkt, wodurch noch im Gasstrom vorhandene M ate rial partikel abgeschieden werden und in Rotationsrichtung tangential in den abzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers gesaugt Die Menge des Teilgasstromes reguliert sich nach dem entstehenden Druckverlust des Hauptgasstromes vom erweiterten Drallraum über den Wiedereintritt in den engeren Querschnitt des zylindrischen Grundkorpers bis zur Vereinigungsstelle ein Daher wird einerseits eine gute Abscheidung erreicht, weil der mitstromende Teilgasstrom den Eintritt des Materials in den Abscheideraum unterstutzt, ohne daß durch eine zu große Gasgeschwindigkeit Staub aufgewirbelt wird, andererseits wird der Druckverlust nicht durch Umlenkungen oder hohe Gasgeschwindigkeiten, wie ζ 8 im Tauchrohr eines Zyklons, vergrößert, sondern durch eine stetige, gleichsinnige Bewegung des Hauptgasstromes bei niedrigen Axialgasgeschwindigkeiten an allen Stellen niedrig gehalten

Zur Abscheidung besonders feiner Staube wird der Bereich des abzugsseitig angeordneten tangentialen Eintrittes des Teilgasstromes aus dem Abscheideraum in den zylindrischen Grundkorper als Nachabscheider verwendet, so daß ein zweistufiger Abscheider entsteht Dabei ragt der zylindrische Grundkorper in den im Durchmesser größeren, im Vergleich zum erweiterten Drallraum aber kleineren Nachabscheider, der mit einem zusätzlichen Matenalsammelbehalter ausgerüstet ist, bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkorpers tauchrohrartig hinein Das aus dem erweiterten Drallraum in den Nachabscheideraum gelangende zum Teil feststoffbeladene Gas umkreist den tauchrohrartig in den Nachabscheideraum hineinragenden Teil des zylindrischen Grundkorpers, dessen Durchmesser bis zum 0,8fachen reduziert werden kann, bezogen auf seinen eintrittsseitigen Durchmesser, wobei durch die Zentrifugalkraft und die extrem unsymmetrische Ausbildung der Drallstromung im Bereich des zusätzlichen Matenalsammelbehalters der restliche Feststoff abgeschieden wird Das gereinigte Teilgas verlaßt, am Eintritt in den Gasabzugskanal mit dem Hauptstrom vereinigt, über den gasabzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers die erfindungsgemaße Vorrichtung

Sind aus verfahrenstechnischen Gründen zwei oder mehrere Materialaustntte erforderlich, kann eine Losung mit einem in der Mitte des zylindrischen Grundkorpers befindlichen Gas-Material-Eintritt verwendet werden, wobei Drall- und Abscheideraum und Gasaustntt auf beiden Seiten spiegelbildlich zueinander angeordnet sind Die Anordnung von Brennern in den eintragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers ermöglicht eine Befeuerung der erfindungsgemaßen Vorrichtung und damit eine Verwendung als Kalzinator, der ohne zusatzlichen Abscheider arbeitet Die Kombination mehrerer erfmdungsgemaßer Vorrichtungen zu einem Vorwarmer erlaubt eine versetzte Anordnung der Stufen und fuhrt deshalb zu geringen Bauhohen

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand nachfolgend aufgeführter Figuren naher erläutert Es bedeuten

Fig 1 die erfindungsgemaße Vorrichtung des Abscheiders in seiner einfachsten Ausfuhrung Fig 2 die erfindungsgemaße Vorrichtung des Abscheiders mit Nachabscheider, zusätzlichem Matenalsammelbehalter und

tauchrohrartig einragendem zylindrischem Grundkorper Fig 3 die erfindungsgemaße Vorrichtung des Abscheiders mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Material und

Gasaustritten Fig 4 die Kombination mehrerer erfmdungsgemaßer Vorrichtungen zu einem Vorwarmer

Wie aus Figur 1 ersichtlich, gelangt das feststoffbeladene Gas aus dem Kanal 1 mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 20 m/s durch den tangentialen Eintritt 2 in den zylindrischen Grundkorper 3, dessen Lange, bezogen auf seinen Durchmesser, das 1,2- bis 4fache betragt Das Gas und der Feststoff befinden sich in Rotation, wobei sich der Feststoff an der Wandung anreichert Auf dem Wege zum tangentialen Austrag 4 aus dem zylindrischen Grundkorper 3 gelangt das Gas-Feststoff-Gemisch rotierend in den erweiterten zylindrischen Drallraum 5 Der zylindrische Drallraum 5 besitzt einen 1,1 bis 2,0fach größeren Durchmesser als der zylindrische Grundkorper 3 und seine Breite betragt das 0,4- bis 1,0fache seines Durchmessers Aus dem zylindrischen Drallraum 3 strömt das nicht an der Wandung befindliche matenalfreie Gas in den austragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers 3 Das sich in Wand nahe befindliche Material sowie ein kleiner Teil des dort ebenfalls vorhandenen Gases gelangen im unteren Teil des erweiterten Drallraumes befindlichen Abscheideraum 6, der in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet ist Wahrend die Stirnseiten 7 nicht oder gering geneigt zur Vertikalen angeordnet sind, bilden die den Drallraum tangierenden Seiten 8 im unteren Bereich einen Winkel von 45 60°zueinander Der Teilgasstrom hat im Abscheideraum 6 eine geringe Geschwindigkeit, so daß es nicht zur Aufwirbelung bereits abgeschiedenen Materials kommt Außerdem wird er umgelenkt, an der Abzugsstelle 9 abgezogen und in Rotationsnchtung dem abzugsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers tangential an der Eintrittsstelle 10 wieder zugegeben Durch die gleichsinnige Bewegung des Hauptgasstromes wird die Axialgeschwindigkeit im zylindrischen Grundkorper mit 4 bis 10m/s niedrig gehalten Das abgeschiedene Material wird bei 11 abgezogen Bei sehr feinen Stauben ist es möglich, daß der Teilgasstrom beim Verlassen des Abscheideraumes 6 noch mit einer Teilmaterialmenge behaftet ist Fur diesen Fall ist eine Ausfuhrung nach Figur 2 vorgesehen Die Bewegung von Gas und Feststoff erfolgt bis zum Eintritt in den Abscheideraum 6 zunächst genau so wie nach Figur 1 Nach der Erweiterung 5 befindet sich in Gasflußrichtung eine zweite zylindrische Erweiterung 12, die im Durchmesser großer als der zylindrische Grundkorper 3, aberklemeralsder erweiterte Drallraum 5 ist Unter der Erweiterung 12 ist analog zur Erweiterung 5 ebenfalls ein Abscheideraum 13 angebracht, so daß es zu einer nochmaligen Abscheidung kommt Die Verbindung zwischen den Abscheiderau men 6und13kannje nach Matenalart großer oder kleiner sein Die Trennwand 14 im oberen Teil wird entsprechend eingestellt In den erweiterten D rail raum 12 ragt der zylindrische Grundkorper 3 als Tauchrohr 15 mit gleichbleibendem oderbiszum 0,8fachen Durchmesser ein Seine Eintauchtiefe betragt bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkorpers 3 Der Teilgasstrom vereinigt sich am Tauchrohreintritt mit dem Hauptgasstrom Beide verlassen bei 4 tangential den Abscheider Gemäß Figur 3 teilt sich das einströmende feststoffbeladene Gas am tangentialen Eintritt 2 in zwei Einzelstrome, von denen jeder, wie in Figur 1 gezeigt, auf seiner Teilstrecke behandelt wird Dadurch entstehen zwei Materialaustritte 20 und 21 sowie zwei Gasaustritte 18 und 19 DieZwillingsausbildung des Abscheiders laßt sich auch in zweistufiger Abscheidung nach Figur 2 realisieren

Figur 4 zeigt das Beispiel eines vierstufigen Wärmetauschers fur mehlform ige Materialien, die durch einen heißen Gasstrom analog zu einem Zyklonwarmetauscher aufgewärmt werden sollen Der Warmetausch findet vorzugsweise in den Kanalstrecken 16, Restwarmetausch in dem in Fig 1 und 2 mit 3 gekennzeichneten Teil des Grundkorpers (einlaufseitig) statt, wahrend der erfindungsgemaße Abscheider 17 fur die Trennung von Gas und Gut bei niedrigem Druckverlust und geringer Bauhohe des Wärmetauschers sorgt

Die Anordnung von Brennern in den eintragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers ermöglicht eine Befeuerung der erfmdungsgemaßen Vorrichtung und damit eine Verwendung als Kalzinator

Vorteil der Erfindung ist es, daß der Staubaustrag sowie der Druckverlust des Abscheiders bei Reduzierung der Bauhohe vermindert wird Bei Einsatz des Abscheiders zur gleichzeitigen thermischen Behandlung des Materials wird mit dem erfmdungsgemaßen Abscheidereine hohe thermische Effektivität erreicht Außerdem wird eine durch Ansatzbildung weitestgehend ungestörte Arbeitsweise des Abscheiders erreicht, da im Abscheider keine ansatzfordernden Einbauten vorhanden sind

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Abscheidung und thermischen Behandlung von mehlförmigem Gut aus einem heißen oder kalten Gasstrom bei gleichzeitigem Wärmetausch zwischen Gas und Material bzw. Material und Gas, gekennzeichnet dadurch, daß in an sich bekannter Weise an einem waagerecht angeordneten zylindrischen Grundkörper (3) mit an einem Ende angeordnetem tangentialem Eintritt (2) für das Staub-Gas-Gemisch und am anderen Ende angeordnetem tangentialem Austritt

(4) für das Reingas im mittleren Teil des zylindrischen Grundkörpers (3) ein oder mehrere halbzylindrische Drallräume (5) angeordnet sind, die einen größeren Durchmesser als der G rund körper (3) besitzen und meinen nach unten sich verjungenden Abscheideraum (6) übergehen, andern ein Materialaustritt (11) und eine Abzugsstelle (9) für einen Teilgasstrom angeordnet ist, der über die Eintrittsstelle (10) tangential in den austragsseitigen Teil des zylindrischen Grundkorpers (3) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an dem halbzylindrischen Drallraum

(5) ein zweiter erweiterter Drallraum (12) mit Abscheideraum (13) angeordnet ist, dessen Durchmesser kleiner als der des Drallraumes (5) aber größer als der des zylindrischen Grundkörpers (3) ist und daß der zylindrische Grundkörper (3), dessen Durchmesser bis zum 0,8fachen Durchmesser des eintragsseitigen Teils des zylindrischen Grundkorpers (3) betragen kann, tauchrohrartig in den erweiterten Drallraum (12) hineinragt, wobei die Eintauchtiefe des zylindrischen Grundkörpers (15) bis zum 0,8fachen des Durchmessers des zylindrischen Grundkörpers (3) beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des erweiterten halbzylindrischen Drallraumes (5) das 1,1- bis 2,0fache des Durchmessers des zylindrischen Grundkorpers (3), die Breite des Drallraumes (5) das 0,4- bis 1,0fache seines Durchmessers und die gesamte Länge des zylindrischen Grundkorpers (3) das 1,2fache bis 4fache seines Durchmessers betragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Stirnseiten (7) des erweiterten halbzylindrischen Drallraumes (5) parallel oder zum Materialaustritt (11) hin sich verengend angeordnet sind und daß die beiden anderen Seiten, im oberen Teil die Mantelflachen tangierend, parallel zueinander verlaufen und im unteren Teil einen Winkel von 45 bis 60° zueinander bilden.