DE68924730T2 - Stoffaufheizvorgang. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf einen Stoffaufheizvorgang und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Verfahren zum Stoffaufheizen unter Verwendung einer Vorrichtung anwendbar, wie diese in der Patentschrift EP-A-006 885 3 und in den gleichzeitig anhängigen Britischen Patentschriften Nr. 2202618A, 2203670A, 2205049A und 2211497A offenbart ist, bei denen ein Stoff in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in einem ringförmigen Gebiet kontinuierlich bewegt wird, indem ein Fluidstrom mit sowohl seiner Umfangsströmungskomponente als auch seiner vertikalen Strömungskomponente in das Gebiet über seine ringförmige Ausdehnung gelenkt wird. Es ist verständlich, daß, indem ein aufgeheiztes Fluid für den Fluidstrom über zumindest einen Abschnitt der ringförrnigen Ausdehnung des Gebietes verwendet wird, zwischen dem aufgeheizten Fluid und dem Stoff ein Wärmeübergang stattfindet, wenn das aufgeheizte Fluid durch das Band geht, wodurch der Stoff aufgeheizt wird.
• Es kann ein gasförmiges Gemisch, das zum Erzeugen von Wärme reaktionsfähig ist, verwendet werden, um einen Strom von aufgeheiztem Fluid vorzusehen, z.B. kann das gasförmige Gemisch ein brennbares Gasgemisch sein, das typischerweise ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff aufweist. Die EP-A-006 885 3 offenbart ein Verfahren zum Stoffaufheizen, das beinhaltet: das Zuführen des Stoffs in ein Aufheizgebiet, um in diesem aufgeheizt zu werden, und das Vorsehen eines gasförmigen Gemischs, das reaktionsfähig ist, um Wärme zu erzeugen, im Aufheizgebiet und Entzünden des gasförmigen Gemischs in der Ausdehnung des Stoffs, um dadurch im Aufheizgebiet einen Strom von aufgeheiztem Fluid vorzusehen.
• Es ist jedoch verständlich, daß, damit der vorstehende Prozeß zur Erzeugung eines Stroms von aufgeheiztem Fluid bei einem Verfahren zum Stoffaufheizen gemäß Vorbeschreibung effizient ist, wobei der Strom von aufgeheiztem Fluid durch ein Band des Stoffes geht, das sich entlang eines ringförmigen Pfades im ringförmigen Gebiet kontinuierlich bewegt, die Reaktion, die der Strom von aufgeheiztem Fluid erzeugt, im Gebiet auftreten soll und schnell vor sich gehen soll, um abzusichern, daß die Reaktion in der Ausdehnung des Bandes im wesentlichen abgeschlossen ist, das zum Beispiel typischerweise 50mm tief ist.
• Von uns wurde herausgefunden, daß die erforderliche schnelle Reaktion eintreten kann, indem das gasförmige Gemisch mit einer Temperatur zugeführt wird, die oberhalb von der liegt, bei der Kraftstoffdissoziation auftritt, so daß Selbstentzündung auftritt und keine Flammenfront vorliegt.
• Die GB-A-2074889 offenbart ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln, bei dem ein Strom von sauerstoffhaltigem Gas und Kraftstoff über einen oder mehrere Katalysatoren geleitet wird, um die Temperatur des Gasstromes zu erhöhen; der sich ergebende heiße Gasstrom wird mit einem Lebensmittel in Berührung gebracht. Im Verfahren wird ein vorgeheiztes gasförmiges Gemisch (der Kraftstoff und das sauerstoffhaltige Gas) in einem Aufheizgebiet vorgesehen, wo dieses mit einem Katalysatorbett reagiert, um einen Strom von aufgeheiztem Fluid zu erzeugen. Ein aufzuheizender Stoff (ein kalter Luftstrom zum Kühlen des Stroms von aufgeheiztem Fluid oder des Lebensmittels) wird dem Aufheizgebiet stromabwärts vom Katalysator zugeführt, in dem die Wärrneerzeugungsreaktion stattfindet.
• Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Aufheizen eines Stoffes vor, das aufweist: das Zuführen des Stoffes in ein Aufheizgebiet, um in diesem aufgeheizt zu werden, und das Vorsehen eines gasförmigen Gemisches, das reaktionsfähig ist, um Wärme zu erzeugen, im Aufheizgebiet und Entzünden des gasförmigen Gemischs in der Ausdehnung des Stoffes, um dadurch im Aufheizgebiet einen Strom von aufgeheiztem Fluid vorzusehen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Gemisch im Aufheizgebiet bei einer Temperatur vorgesehen ist, die oberhalb von der liegt, bei der seine Selbstentzündung auftritt, so daß das gasförmige Gemisch in der Ausdehnung des Stoffs reagiert, wobei während der Reaktion keine Flammenfront vorliegt.
• Vorteilhafterweise weist das gasförmige Gemisch ein brennbares gasförmiges Gemisch auf; die Wärmeerzeugungsreaktion, die ohne das Auftreten einer Flammenfront und im Aufheizgebiet abläuft, ist eine Verbrennungsreaktion.
• Ferner weist in den zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispielen das brennbare gasförmige Gemisch ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff auf.
• Obwohl die Erfindung auf andere Verfahren zum Stoffaufheizen anwendbar ist, ist diese insbesondere auf das vorstehend beschriebene Verfahren anwendbar, wobei in diesem Fall der aufzuheizende Stoff in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in einem ringförmigen Gebiet kontinuierlich bewegt wird, indem der Fluidstrom mit einer Umfangsströmungskomponente und einer vertikalen Strömungskom ponente in das Gebiet über seine ringförrnige Ausdehnung gelenkt wird, wobei der Fluidstrom das gasförmige Gemisch über zumindest einen Abschnitt der ringförmigen Ausdehnung des Gebietes aufweist und wobei seine Reaktion im Bereich des Bandes im wesentlichen abgeschlossen wird.
• Der Fluidstrom kann das gasförmige Gemisch über die ringförmige Ausdehnung des Gebietes aufweisen.
• Der Stoff kann Partikelmaterial aufweisen, das ein residentes Bett ausbildet, das sich im Band entlang des ringförmigen Pfades bewegt.
• Das gasförmige Gemisch kann in einen ersten ringförmigen Bereich des ringförmigen Gebietes gelenkt werden, wobei der Bereich zu einem zweiten ringförmigen Bereich des ringförmigen Gebiets benachbart ist und sich einwärts von diesem befindet, so daß die Reaktion im wesentlichen im ersten ringförmigen Bereich stattfindet; der Stoff wird zwischen den Bereichen umgeführt, während eine Bewegung im Band stattfindet.
• In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das gasförmige Gemisch ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff auf; der Fluidstrom wird in das ringförmige Gebiet durch einen ringförmigen Einlaß gelenkt, der eine ringförmige Gruppe von befestigten, geneigten Platten aufweist, die einander überdeckend angeordnet sind, wobei der gasförmige Kraftstoff mit aufgeheizter Luft unmittelbar stromaufwärts von jeweiligen Kanälen gemischt wird, die zwischen den Platten definiert sind; die Verbrennung findet stromabwärts von den Platten statt.
• Vorzugsweise wird das Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff im wesentlichen auf den Bereich oberhalb der Platten begrenzt, indem jeweilige Ströme durch den ringförmigen Einlaß an seinen radial inneren und radial äußeren Kanten mit radial äußeren bzw. radial inneren Strömungskomponenten gelenkt werden.
• Der gasförmige Kraftstoff kann Erdgas aufweisen; in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Luft-Erdgas-Gemisch mit einer Temperatur zugeführt, die größer als 700ºC ist. Die Temperatur dieses Gemisches wird erhalten, indem das Erdgas mit aufgeheizter Luft bei einer Temperatur von weniger als ungefähr 1000ºC, zum Beispiel zwischen 850 und 900ºC, gemischt wird.
• Damit die Erfindung besser verständlich wird, werden nun einige ihrer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine graphische Darstellung ist, die die Wirkung der Temperatur eines Gemischs aus Luft und gasförmigem Kraftstoff auf die Brenngeschwindigkeit zeigt,
• Fig. 2 eine schematische axial geschnittene Darstellung einer Stoffaufheizvorrichtung ist,
• Fig. 3 eine Schnittansicht an der Linie III-III von Fig. 2 ist,
• Fig. 4 den Abschnitt, der durch IV in Fig. 2 angezeigt ist, in größerem Maßstab und detaillierter als in Fig. 2 zeigt,
• Fig. 5 eine Schnittansicht an der Linie V-V in Fig. 4 ist, die vier Flügel der Vorrichtung zeigt,
• Fig. 6 eine teilweise geschnittene Draufsicht von drei Flügeln der Vorrichtung ist,
• Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Flügels der Vorrichtung ist,
• Fig. 8 eine schematische Draufsicht einer weiteren Vorrichtung zum Stoffaufheizen an der Linie VIII-VIII von Fig. 9 ist und
• Fig. 9 eine axiale Schnittansicht der Vorrichtung ist.
• In Fig. 1, auf die zuerst Bezug genommen wird, wird die Wirkung der Temperatur eines brennbaren Gemisches aus Luft und gasförmigem Kraftstoff vor der Verbrennung auf die Brenngeschwindigkeit angezeigt. Es ist festzuhalten, daß die Verbrennung des Gemisches bei der niedrigsten Temperatur A verhältnismäßig langsamer als die Verbrennung des Gemisches bei höheren Temperaturen B und C verläuft; die Temperatur-Zeit-Kurven in den letzten Fällen haben im wesentlichen die Form eines "J"; die durch die Verbrennung erzeugte Temperatur steigt bald nach Beginn der Verbrennung schnell an. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff zur Verbrennung bei einer Temperatur vorgesehen, die über der liegt, bei der die Dissoziation von Kraftstoff auftritt, so daß eine schnelle Verbrennung erreicht wird.
• In den Fig. 2 und 3, auf die sich nun bezogen wird, weist die dargestellte Vorrichtung eine Kammer 10 mit einer Umf angswand 12 auf, die sich radial außerhalb eines ringförmigen Einlasses 14 befindet. Die Wand 12 neigt sich zum ringförmigen Einlaß und hat wie gezeigt einen zylindrischen Abschnitt 16, der sich von einem geneigten Abschnitt 18 nach oben erstreckt. In der dargestellten Vorrichtung erstreckt sich der geneigte Abschnitt 18 zur äußeren Kante des ringförmigen Fluideinlasses nach unten.
• In der Kammer 10 befindet sich ein erster ringförmiger Bereich, der sich oberhalb des ringförmigen Einlasses befindet und in Fig. 2 mit 22 bezeichnet ist, und ein zweiter ringförmiger Bereich 24, der sich an den ersten ringförmigen Bereich anschließt und sich zwischen diesem Bereich und der Umfangswand 12 befindet. Der zweite Bereich befindet sich oberhalb des geneigten Abschnitts 18 der Wand im Ausführungsbeispiel.
• Die Vorrichtung weist ebenfalls eine Einrichtung auf, die das Fluid durch den ringförmigen Einlaß 14 mit vertikalen Strömungskomponenten und Umfangsströmungskomponenten leitet. Die Richtung des Fluidstroms durch den Einlaß ist in Fig. 2 durch Pfeile 26 und 28 angezeigt. Der Fluidstrom durch den Einlaß ist so ausgebildet, daß dieser einen Stoff in der Kammer 10 in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in den Bereichen 22, 24 kontinuierlich bewegt. Dieser Stoff wird, während sich dieser im ersten Bereich 22 befindet, durch den Fluidstrom in diesem vertikal und in Umfangsrichtung bewegt, wird aus diesem Fluidstrom im ersten Bereich durch die Umfangskraft in den zweiten Bereich bewegt und durch die Neigung 18 in den ersten Bereich zurückgeleitet. Die Bewegung von Stoff in den Fluidstrom und aus diesem heraus ist in Fig. 2 durch Pfeile 30 angezeigt. Es ist verständlich, daß während der Bewegung des Stoffes, wie diese durch die Pfeile 30 angezeigt ist, dieser sich ebenfalls in Umfangsrichtung bewegt. Es ist ferner festzuhalten, daß bei Bewegung des Stoffes in den äußeren ringförmigen Bereich 24 dieser in diesem nicht dem Fluidstrom ausgesetzt ist und die Gravitationskraft zum ringförmigen Einlaß 14 hin wirkt, woraufhin dieser in den Fluidstrom erneut eintritt und durch den Fluidstrom darin in Umfangsrichturig und vertikal bewegt wird.
• Das Fluid verläßt die Kammer 10 nach oben, wie es durch Pfeile 32 angezeigt ist, nachdem dieses durch den ringförmigen Bereich 22 gegangen ist.
• In der dargestellten Vorrichtung weist die Kammer 10 eine zweite Umfangswand 34 auf, die sich nach oben erstreckt und sich radial innerhalb des ringförmigen Fluideinlasses 14 befindet. Diese Umfangswand 34 hat eine Neigung zum ringförmigen Fluideinlaß, so daß der Stoff, der in die Kammer wie es durch Pfeile 36 dargestellt ist, zentral eingeführt wird, in den ersten ringförmigen Bereich 22 oberhalb der ringförmigen Fluidkammer 14 geleitet wird.
• Während im Ausführungsbeispiel die gesamte zweite Wand mit einer solchen Neigung versehen ist und sich diese Neigung zur radial inneren Kante 38 des ringförmigen Fluideinlasses 14 erstreckt, ist es verständlich, daß nur ein Abschnitt der Umfangswand 34 mit einer solchen Neigung versehen sein muß und daß diese Neigung sich nicht zur Kante 38 erstrekken muß.
• Es wird sich nun insbesondere auf die Fig. 4 bis 7 bezogen, in denen die Einrichtung, die das Fluid durch den ringförmigen Einlaß 14 mit vertikaler Strömungskomponente und Umfangsströmungskomponente lenkt, in der dargestellten Vorrichtung eine ringförmige Gruppe von befestigen geneigten Platten 40 aufweist, die einander überdecken und zwischen sich jeweilige Strömungskanäle 42 festlegen, die sich vertikal und in Umfangsrichtung erstrecken. Ein Teil der ringförmigen Gruppe der Platten ist in Fig. 3 schematisch gezeigt; es ist jedoch verständlich, daß sich die Gruppe vollständig um den ringförmigen Einlaß 14 erstreckt.
• Jede Platte 40 ist Teil eines jeweiligen Flügels 44, der am günstigsten in Fig. 7 gezeigt ist. Benachbarte Flügel 44 sind ineinandergepaßt, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist; so daß sich die Platten einander überdecken, wobei sich die Kanäle zwischen diesen befinden. Jeder Flügel 44 ist ebenfalls mit jeweiligen Seitenplatte 46 und 48 versehen, die sich von der radial äußeren Seite und der radial inneren Seite seiner Platte 40 nach oben erstrecken. Die Seitenplatten 46 und 48 der Flügel überdecken einander, um zwischen diesen jeweilige Strömungskanäle 50 und 52 festzulegen. Die Platten 46 und 48 sind zueinander geneigt; die Strömung durch die Kanäle 50 und 52 an der radial äußeren und radial inneren Kante des Einlasses 14, die durch Pfeile 28 in Fig. 2 angezeigt ist, hat radial nach innen gerichtete bzw. radial nach außen gerichtete Strömungskomponenten, die verursachen, daß die Strömung durch die Kanäle 42, die durch den Pfeil 26 in Fig. 2 angezeigt ist, im ringförmigen Bereich 22 oberhalb der Platten 40 im wesentlichen begrenzt ist.
• Die Flügel sind mit radial äußeren und radial inneren Montageabschnitten 54 und 56 versehen, durch die diese an ringförmigen Absätzen 58 bzw. 60 montiert werden, die sich radial außerhalb und radial innerhalb des ringförmigen Einlasses 14 befinden. Zwischen den Montageabschnitten sind die Flügel mit einem gerippten Abschnitt 62 versehen, der sich zu den Stromabenden der Platten 40, 46 und 48 vertikal erstreckt. Die Rippen 64 des Abschnitts 62 erstrecken sich vertikal, sind nur an einer Seite des Abschnitts 62 im dargestellten Flügel vorgesehen und legen mit der ebenen entgegengesetzten Seite 66 des Abschnitts 62 eines sich vertikal erstreckenden benachbarten Flügels eine Strömungskanaleinrichtung 68 fest, die mit den Strömungskanälen 42, 50 und 52 in Verbindung steht, die zwischen diesem Flügel und dem benachbarten Flügel definiert sind. Jeder Flügel ist mit einem Kanal versehen, der einen Verteiler für gasförmigen Kraftstoff oder ein sogenanntes "Sprengrohr" 70 aufnimmt. Dieser Kanal weist eine Bohrung 72 in einem vergrößerten freien Endabschnitt 74 des Montageabschnitts 54 und einen Schlitz 76 auf, der mit der Bohrung 72 ausgerichtet ist und sich von dieser durch den verbleibenden Abschnitt 78 des Montageabschnitts 54 in den gerippten Abschnitt 62 erstreckt und kurz vor dem Montageabschnitt 56 endet. Im gerippten Abschnitt 62 ist der Schlitz an seiner ebenen Seite 66 vollständig offen, jedoch an beabstandeten Stellen durch die Rippen 64 an der anderen Seite überbrückt.
• Wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist ein Rohr 70 im Kanal für dieses in alternierenden Flügeln 44 aufgenommen, wobei jedes Rohr mit radialen Öffnungen versehen ist, die angeordnet sind, um den Strömungskanälen, die durch den Flügel, in den das Rohr gepaßt ist, und die Flügel an jeder Seite dieses Flügels definiert sind, gasförmiges Fluid zuzuführen. Alle Rohre 70 sind über eine Rohreinrichtung 80 mit einem ringförmigen Gas-Sammelrohr oder einer Sammelleitung 82 verbunden, die sich außerhalb der Umfangswand 12 der Kammer befindet.
• Bei Verwendung wirbelt die aufgeheizte Luft in einer ringförmigen Kammer 84 unterhalb des ringförmigen Einlasses 14 und strömt durch die Kanaleinrichtung 68, die durch benachbarte Flügel festgelegt ist, in die Kanäle 42, 50 und 52, die zwischen den Platten dieser Flügel festgelegt sind. Diese Luft mischt sich mit gasförmigem Kraftstoff von den Rohren 70, um ein aufgeheiztes Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff in der Kanaleinrichtung 68 zu bilden; dieses Gemisch wird im ringförmigen Bereich 22 der Kammer 10 oberhalb des Einlasses 14 verbrannt. Das Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff wird vor der Verbrennung durch die Mischung von gasförmigem Kraftstoff mit aufgeheizter Luft auf eine Temperatur aufheizt, die über der liegt, bei der Selbstentzündung des gasförmigen Kraftstoffs auftritt, so daß eine schnelle Verbrennungsreaktion des gasförmigen Kraftstoffs auftritt, wie diese vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert ist. Die Brenngeschwindigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß Verbrennung auftritt, obwohl die Geschwindigkeit der Mischung von Luft mit dem Kraftstoff größer als ihre Flammenausbreitungsgeschwindigkeit ist, so daß es mit der sich ergebenden Strömung möglich ist, Stoff in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in die Kammer 10 zu bewegen; sie ist in der Ausdehnung des Bandes im wesentlichen abgeschlossen, d.h. bevor das Gemisch durch den Stoff im Band geht. Außerdem tritt aufgrund der Tatsache, daß der gasförmige Kraftstoff mit Luft unmittelbar stromaufwärts von den Kanälen 42 gemischt wird, die meiste Verbrennung stromabwärts von den Flügeln 44 auf; dementsprechend sind diese nicht der gesamten Wärme der Verbrennungsreaktion ausgesetzt.
• Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist insbesondere auf die Verwendung zum Aufheizen von Stoff anwendbar, der ein Partikelmaterial aufweist, das auf eine vorbestimmte Temperatur aufzuheizen ist, die die Temperatur ist, bei der schnelle Verbrennungsreaktionen auftreten, oder unterhalb von dieser liegt oder das dadurch negativ beeinflußt wird, daß dieses bei der Verarbeitung Temperaturen oberhalb der vorbestimmten Temperatur kontinuierlich ausgesetzt ist.
• Bei einer solchen Anwendung tritt die Verbrennungsreaktion im wesentlichen im ersten ringförmigen Bereich 22 in der Kammer 10 auf. Der zu heizende Partikelstoff wird der Kammer in ihrer Mitte zugeführt und durch die Neigung der inneren Umfangswand 34 zum Bereich 22 befördert. Dieses Partikelmaterial wird dann in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in den Bereichen 22 und 24 kontinuierlich bewegt. Das Partikelmaterial wird durch den Fluidstrom vertikal und in Umfangsrichtung bewegt, während es sich im ersten Bereich befindet, wird dann aus der Strömung im ersten Bereich durch die Umfangskraft in den zweiten Bereich bewegt und anschließend durch die Neigung 18 der äußeren Umfangswand 12 in den ersten Bereich zurückgeführt. Somit wird das Partikelmaterial in einem Band um die Bereiche 22, 24 kontinuierlich bewegt, während es in diesem Band zwischen den Bereichen umläuft, so daß sich das Material bei der Bewegung um die Bereiche in den aufgeheizten Strom oder aus diesem heraus bewegt.
• Es ist festzuhalten, daß, da die Verbrennungsreaktion mit Abstand von den Wänden 18 und 34 stattfindet, diese nicht auf die Temperatur des Bereichs 22 erhöht werden; daher beeinflußt der Kontakt des Partikelstoffs mit diesen Wänden den Stoff nicht negativ.
• Obwohl das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf das Aufheizen von vielen Typen von Partikelstoff anwendbar sind, sind spezielle Beispiele seiner Anwendung das Aufheizen von Perlit, Schiefer und Ton, um diese auszudehnen.
• Es wird sich nun auf die Fig. 8 und 9 bezogen, in denen eine Vorrichtung zum Stoffaufheizen dargestellt ist, die der Vorrichtung, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ähnlich ist. Dementsprechend bezeichnen in diesen Fig. ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder gleiche Teile. Der ringförmige Einlaß 14 ist durch eine ringförmige Gruppe geneigter Platten 86 eingefaßt (nur ein Teil der Gruppe ist in Fig. 8 gezeigt), die vorzugsweise in sich überdeckender Anordnung vorgesehen sind, um den Fluidstrom mit sowohl einer Umfangsströmungskomponente als auch einer vertikalen Strömungskomponente in das ringförmige Gebiet 88 oberhalb des Einlasses 14 zu führen, um ein residentes Bett von Partikelstoff im Gebiet 88 entlang eines ringförmigen Pfades in einem kompakten Band 90 kontinuierlich zu bewegen.
• Aufgeheizte Luft wird um die ringförmige Kammer 84 unterhalb des Einlasses 14 gewirbelt und strömt zwischen den Platten 86 in das Gebiet 88. Diese Luft mischt sich mit gasförmigem Kraftstoff von den Kraftstoffrohren 70 unmittelbar stromaufwärts von den Platten, um ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff auszubilden, das im Gebiet 88 kombiniert ist. Wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel hat das aufgeheizte Gemisch vor der Verbrennung eine Temperatur, die über der liegt, bei der Selbstentzündung des gasförmigen Kraftstoffs auftritt, so daß eine schnelle Verbrennung auftritt. Die Brenngeschwindigkeit ist so vorgesehen, daß die Verbrennung in der Ausdehnung des Bandes des Partikelstoffs, der das residente Bett bildet, im wesentlichen abgeschlossen ist; somit wird der Stoff effektiv aufgeheizt. Ferner wird aufzuheizender Stoff entweder dem residenten Bett zugefügt oder durch dieses geschickt, so daß die Wärme vom aufgeheizten Partikelstoff des Betts zum weiteren Stoff übertragen wird. Dieser weitere Stoff kann Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe aufweisen.
• In dem Fall, in dem der aufzuheizende Stoff ein Gas ist, wird das aufgeheizte Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff durch das Bett entlang eines Abschnitts der ringförmigen Ausdehnung des Gebietes 88 geschickt, um das Bett aufzuheizen; das Gas wird durch das Bett entlang eines anderen Abschnitt der ringförmigen Ausdehnung des Gebietes 88 geschickt, um durch den Stoff im Bett aufgeheizt zu werden.
• Ein Beispiel für den festen Stoff, der aufgeheizt werden kann, indem dieser dem residenten Bett zugefügt wird, ist feines Pulver.
• Die Vorrichtung und das Verfahren, die in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 beschrieben wurden, können verwendet werden, um Stoff aufzuheizen, insbesondere einen Partikelstoff direkt ohne die Verwendung eines residenten Bettes. In diesem Fall wird eingeschätzt, daß der aufzuheizende Stoff in das Gebiet 88 eingeführt wird und entlang eines ringförmigen Pfades in einem kompakten Band kontinuierlich bewegt wird, wobei der Strom des aufgeheizten Fluids, der durch die Verbrennung des aufgeheizten Gemisches aus Luft und gasförmigem Kraftstoff vorgesehen wird, durch den Stoff geht, während dieser aufgeheizt wird.
• Es ist verständlich, daß statt der einfacheren Überdeckungsplattenanordnung, die schematisch dargestellt ist, eine Anordnung von ineinandergepaßten Flügeln mit Kraftstoffsprengrohren, die in die alternierenden Flügel im wesentlichen wie es in Verbindung mit den Fig. 4 bis 7 beschrieben ist gepaßt sind, in der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Vorrichtung verwendet werden kann.
• Obwohl andere gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Propan, Methan und verdampftes Öl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden können, ist der gasförmige Kraftstoff Erdgas und das Gemisch aus Luft und Erdgas vor der Verbrennung auf einer Temperatur oberhalb von 700ºC. Um eine solche Gemischtemperatur zu erreichen, ist die Luft vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 850 und 900ºC. Es können andere Lufttemperaturen verwendet werden; es wurde jedoch herausgefunden, daß es bei einer Lufttemperatur von oberhalb von ungefähr 1000ºC wahrscheinlich ist, daß sich Kohlenstoffablagerungen in den Kraftstoffrohren 70 ausbilden. Somit ist es vorteilhaft, eine Lufttemperatur von weniger als ungefähr 1000ºC zu verwenden.
• Obwohl die Ausführungsbeispiele unter Verwendung eines Gemisches aus aufgeheizter Luft und gasförmigem Kraftstoff beschrieben wurde, um einen aufgeheizten Strom vorzusehen, können andere brennbare gasförmige Gemische oder gasförmige Gemische verwendet werden, die reagieren, um einen aufgeheizten Strom zu erzeugen, und deren Reaktionsgeschwindigkeit durch eine im wesentlichen J-förmige Temperatur-Zeit- Kurve versinnbildlicht ist, wobei das Gemisch vor Beginn der Reaktion auf einer Temperatur oberhalb von der ist, bei der Selbstentzündung auftreten kann.

Claims (13)

1. Verfahren zum Stoffaufheizen, das beinhaltet: (i) das Zuführen des Stoffs in ein Aufheizgebiet, um in diesem aufgeheizt zu werden, und (ii) das Vorsehen eines gasförmigen Gemisches, das reaktionsfähig ist, um Wärme zu erzeugen, im Aufheizgebiet und Entzünden des gasförmigen Gemisches in der Ausdehnung des Stoffs, um dadurch im Aufheizgebiet einen Strom von aufgeheiztem Fluid vorzusehen,

dadurch gekennzeichnet, daß

das gasförmige Gemisch im Aufheizgebiet bei einer Temperatur vorgesehen ist, die über der liegt, bei der seine Selbstentzündung auftritt, so daß das gasförmige Gemisch in der Ausdehnung des Stoffes reagiert, wobei während der Reaktion keine Flammenfront vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das gasförmige Gemisch ein brennbares gasförmiges Gemisch aufweist und wobei die Wärmeerzeugungsreaktion ohne Flammenfront, die im Aufheizgebiet auftritt, eine Verbrennungsreaktion ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das brennbare gasförmige Gemisch ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Gemisch aus Luft und gasförmigem Kraftstoff bei der Temperatur vorgesehen wird, indem gasförmiger Kraftstoff mit aufgeheizter Luft gemischt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der aufzuheizende Stoff in einem Band entlang eines ringförmigen Pfades in einem ringförmigem Gebiet kontinuierlich bewegt wird, indem ein Fluidstrom mit sowohl einer Umfangsströmungskomponente als auch einer vertikalen Strömungskomponente in das Gebiet über seine ringförmige Ausdehnung gelenkt wird, wobei der Fluidstrom das gasförmige Gemisch über zumindest einen Abschnitt der ringförmigen Ausdehnung des Gebietes aufweist und seine Reaktion in der Ausdehnung des Bandes im wesentlichen abgeschlossen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Fluidstrom das gasförmige Gemisch über die ringförmige Ausdehnung des Gebietes aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Stoff ein Partikelmaterial aufweist, das ein residentes Bett ausbildet, das sich im Band entlang des ringförmigen Pfades bewegt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das gasförmige Gemisch in einen ersten ringförmigen Bereich des ringförmigen Gebietes gelenkt wird, wobei der Bereich zu einem zweiten ringförmigen Bereich des ringförmigen Gebietes benachbart ist und sich einwärts von diesem befindet, so daß die Reaktion im wesentlichen im ersten ringförmigen Bereich auftritt, und der Stoff zwischen den Bereichen umgeführt wird, während dieser sich im Band bewegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 bei Abhängigkeit von Anspruch 3, bei dem der Fluidstrom in das ringförmige Gebiet durch einen ringförmigen Einlaß gelenkt wird, der eine ringförmige Gruppe von befestigten geneigten Platten aufweist, wobei der gasförmige Kraftstoff mit der aufgeheizten Luft unmittelbar stromaufwärts von jeweiligen Kanälen gemischt wird, die zwischen den Platten definiert sind, und wobei die Verbrennung stromabwärts von den Platten stattfindet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das beinhaltet: das Begrenzen des Gemisches aus Luft und gasförmigem Kraftstoff im wesentlichen auf den Bereich oberhalb der Platten, indem jeweilige Ströme durch den ringförmigen Einlaß an seinen inneren und äußeren Kanten gelenkt werden, wobei radial äußere bzw. radial innere Strömungskomponenten vorhanden sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der gasförmige Kraftstoff Erdgas aufweist und das Gemisch bei einer Temperatur zugeführt wird, die größer als 700ºC ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Temperatur des Gemisches erhalten wird, indem das Erdgas mit aufgeheizter Luft bei einer Temperatur von weniger als ungefähr 1000ºC gemischt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Luft eine Temperatur von zwischen 850 und 900ºC hat.