EP0949476A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und/oder Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und/oder Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe Download PDF

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EP0949476A2 EP99104276A EP99104276A EP0949476A2 EP 0949476 A2 EP0949476 A2 EP 0949476A2 EP 99104276 A EP99104276 A EP 99104276A EP 99104276 A EP99104276 A EP 99104276A EP 0949476 A2 EP0949476 A2 EP 0949476A2
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combustion chamber
feed
feed material
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/003—Cyclones or chain of cyclones

Definitions

  • the invention relates to a method and one used to carry it out Device for drying and heating dusty or fine-grained Fabrics.
  • feedstocks Known methods for drying and heating dusty or fine-grained substances, hereinafter referred to as feedstocks, use the substance-specific property - very fast heat transfer between Heat transfer medium and feed material as a result of the small grain size - only conditionally out.
  • the object of the invention is to achieve the highest possible Flue gas temperatures and low additional air balance, below Utilization of the short given by the grain size Heat transfer times between the heat transfer medium and the input material To dry and heat feed material without a Temperature damage to the system or the feed material occurs.
  • the method according to the invention uses the fineness (small Particle size) of the feed material, which has a quick heat balance the surrounding medium. Furthermore, the pneumatic Conveyability of the input material is used, which is simultaneously a homogeneous Mixing of the input material with the pumped medium causes.
  • the conveying air acts as a temperature buffer too strong and fast Temperature rise counter. This property can be exploited by Cyclone effect can be increased.
  • the input material passed tangentially into the combustion chamber. Due to the centrifugal force Feed material pressed against the wall of the outer chamber, so that the Conveying air between the feed and the burner flame Can form protective layer.
  • the direct action of the Burner flame can be avoided by using e.g. one External chamber is supplied, which is an annular gap around the combustion chamber forms.
  • one External chamber is supplied, which is an annular gap around the combustion chamber forms.
  • Flue gas and feed material are first merged after passing the burner flame.
  • the pneumatic feed pressure of the feed material can be brought together used for intensive mixing of the feed material with the flue gases become.
  • the Venturi principle is used here.
  • the device essentially consists of a combustion chamber 1, in which the burner flame 4 generated by a burner 3 burns out.
  • the flue gas 5 is discharged through the discharge 14.
  • the feed material 6, distributed over the circumference of the combustion chamber wall 2, is likewise fed to the combustion chamber 1 on the burner side.
  • the feed material 6 heats up while the flue gases 5 cool down.
  • the even distribution of the feed material 6 over the circumference of the combustion chamber wall 2 can be achieved, for example, by the material input 7 is carried out by means of pneumatic conveying by tangential blowing in of the feed 6.
  • the cyclone effect that occurs causes the feed 6 to concentrate on the combustion chamber wall 2 and the conveying air serves as an insulating layer between the feed 6 and the burner flame 4.
  • the arrangement of the device not still tied to the vertical setup.
  • the combustion chamber 1 is additionally formed by an outer chamber 9 envelops.
  • the material entry 7 takes place in the annular gap 8 generated thereby.
  • the combustion chamber 1 can, as shown in Fig. 2, as a pipe section be designed so that flue gas 5 and feed material 6 only in the Mix subsequent mixing chamber 12. The mixing is done by intensifies the feed pressure of the feed material 6. But it is also conceivable that there is no connection between combustion chamber 1 and annular gap 8, so that there is no mixing of the feed material 6 with the flue gas 5 is coming. This design also enables operation in the Countercurrent process, i.e. the direction of flow of the feed 6 that of the flue gas 5 opposite.
  • Fig. 3 shows a device in which the combustion chamber 1 in addition a combustion chamber floor 10 is completed.
  • the combustion chamber floor 10 separates combustion chamber 1 and mixing chamber 12.
  • the feed 6 is also in the Mixing chamber 12 passed in Fig. 3, for example by a deflection approx. 180 °. Due to the delivery pressure of the feed 6 takes place in the Mixing chamber 12 intensive mixing with the flue gas 5. From the Mixing chamber 12 passes the flue gas feed mixture through the Catch area 13 for discharge 14.
  • solutions are also conceivable for which the flue gas is discharged without into the mixing chamber 12 arrive and without mixing with the insert 6.
  • Fig. 4 shows a device that an even more intensive mixing of the Feed 6 with the flue gas 5 causes, with simultaneous suction the flue gases 5 from the combustion chamber 1.
  • the annular gap 8 for the feed material 6 in the area of merging with the flue gas 5 as Nozzle 11 formed.
  • the combustion chamber floor 10 is adapted and forms with the outer chamber 9, the driving and mixing chamber 12 of a jet pump. This process, also known as the Venturi principle, also takes place in the Water jet pump application.
  • the capture space 13 can also here by the Shaping of the combustion chamber bottom 10 are formed by the same.

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Abstract

Bei Verfahren zur Trocknung und/oder Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe wird die Übertragung der Energiemenge pro Zeiteinheit und die max. vertretbare Temperaturdifferenz zwischen Einsatzstoff und Wärmeträger durch auftretende Temperaturschäden an der Anlage oder am Einsatzstoff begrenzt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Einen durch Fluidisierung und kontinuierliche intensive Mischung des Einsatzstoffes eine schnelle Wärmevergleichmäßigung erreicht, zum Anderen eine zu intensive Wärmebelastung durch Pufferung verhindert. Gegenüber den bekannten Verfahren ist bei gleicher Anlagenleistung der verfahrenstechnische Aufwand geringer und das erfindungsgemäße Verfahren somit wirtschaftlicher.
Die Vorrichtung besteht z.B. aus einer Brennkammer 1, in die der Einsatzstoff 6 tangential 7 mittels einer pneumatischen Förderung eingeblasen wird. Der dabei auftretende Zyklon-Effekt bewirkt, daß sich der Einsatzstoff 6 an der Brennkammerwand 2 konzentriert und die Förderluft als Isolierschicht zur Pufferung zwischen Einsatzstoff 6 und Brennerflamme 4 dient. Sollte die Pufferung nicht ausreichen, kann durch Hinzufügen einer Außenkammer 9 der Einsatzstoff 6 in einem Ringspalt 8 geführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zu dessen Ausführung dienende Vorrichtung zur Trocknung und Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe.
Bekannte Verfahren zur Trocknung und Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe, im Folgenden als Einsatzstoffe bezeichnet, nutzen die stoffspezifische Eigenschaft - sehr schneller Wärmeübergang zwischen Wärmeträger und Einsatzstoff als Folge der geringen Komgröße - nur bedingt aus.
So besitzt die indirekten Wärmeübertragung im Rührkessel einen geringen Wirkungsgrad und erfordert einen großen technischen Aufwand.
Bei der direkten Wärmeübertragung im Stromtrockner oder Wirbelschichttrockner ist der Wirkungsgrad verbessert. Die Rauchgase werden zur Vermeidung von Temperaturschäden an der Anlage, bzw. am Einsatzstoff, nicht direkt mit dem zu trocknenden bzw. zu erhitzenden Stoff in Berührung gebracht, sondern vorher in einem Heißgaserzeuger auf entsprechend niedrigere Temperaturen heruntergekühlt. Durch die relativ große Gasumwälzung wird jedoch zum Einen der Lufthaushalt stark aufgebläht, zum Anderen der Wirkungsgrad verringert. Der vergrößerte Lufthaushalt erfordert wiederum größere Abscheideanlagen zur anschließenden Separierung des Einsatzstoffes. Beide Sachverhalte zusammen führen zu einer Ausweitung der verfahrenstechnischen Anlage.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit möglichst hohen Rauchgastemperaturen und geringem zusätzlichem Lufthaushalt, unter Ausnutzung der durch die Korngröße gegebenen kurzen Wärmeübergangszeiten zwischen Wärmeträger und Einsatzstoff, den Einsatzstoff zu trocknen und zu erhitzen, ohne daß eine Temperaturschädigung an der Anlage oder am Einsatzstoff auftritt.
Das Verfahren entsprechend der Erfindung nutzt die Feinheit (kleine Partikelgröße) des Einsatzstoffes, die einen schnellen Wärmeausgleich mit dem umgebenden Medium ermöglicht. Weiterhin wird die pneumatische Förderbarkeit des Einsatzstoffes genutzt, die gleichzeitig eine homogene Vermischung des Einsatzstoffes mit dem Fördermedium bewirkt. Durch die direkte Zugabe des Einsatzstoffes in die Brennkammer, d.h. der Einsatzstoff ist der direkten Flammeinwirkung ausgesetzt, wird eine schnelle und effektive Trocknung und Erhitzung des Einsatzstoffes erreicht. Die Förderluft wirkt als Temperaturpuffer einem zu starken und schnellen Temperaturanstieg entgegen. Diese Eigenschaft kann durch Ausnutzung des Zyklon-Effektes noch gesteigert werden. Hierbei wird der Einsatzstoff tangential in die Brennkammer geleitet. Durch die Fliehkraft wird der Einsatzstoff an die Wandung der Außenkammer gedrängt, so daß die Förderluft zwischen dem Einsatzstoff und der Brennerflamme eine Schutzschicht bilden kann.
Bei temperaturempfindlichen Einsatzstoffen kann die direkte Einwirkung der Brennerflamme dadurch vermieden werden, daß der Einsatzstoff z.B. einer Außenkammer zugeführt wird, die um die Brennkammer einen Ringspalt bildet. Durch Wahl der Wandungsstärke und des Materials der Brennkammer ist der Wärmedurchgang steuerbar. Rauchgas und Einsatzstoff werden erst nach Passieren der Brennerflamme zusammengeführt. Bei der Zusammenführung kann der pneumatische Förderdruck des Einsatzstoffes zur intensiven Vermischung des Einsatzstoffes mit den Rauchgasen genutzt werden. Hierbei findet das Venturi-Prinzip Anwendung. Auch kann eine Zusammenführung der Rauchgase mit dem Einsatzstoff ganz vermieden werden, was zu einer einfachen Separierung des Einsatzstoffes führt, da nur ein relativ geringer Anteil an Förderluft abgetrennt werden muß.
Man hat bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Vorteil einer effektiven Energienutzung, verbunden mit einem geringen apparativen Aufwand.
In den Zeichnungen wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1, Fig 2 und Fig 3 jeweils eine Ansicht mit Draufsicht möglicher Vorrichtungen.
  • Fig 4 eine Teilansicht einer Vorrichtung nach Anspruch 8.
    • Wie in den Figuren 1 dargestellt, besteht die Vorrichtung im Wesentlichen aus einer Brennkammer 1, in der die von einem Brenner 3 erzeugte Brennerflamme 4 ausbrennt. Das Rauchgas 5 wird durch den Austrag 14 abgeleitet. Der Einsatzstoff 6 wird, verteilt über den Umfang der Brennkammerwand 2, ebenfalls Brennerseitig der Brennkammer 1 zugeführt. Bei vertikaler Anordnung der Brennkammer 1 und aufgebautem
    Figure 00030001
    Sturzbrenner" 3 und weiterhin entsprechendem Abstand zwischen Brennerflamme 4 und Einsatzstoff 6 findet eine Erwärmung des Einsatzstoffes 6 bei gleichzeitiger Abkühlung der Rauchgase 5 statt. Die gleichmässige Verteilung des Einsatzstoffes 6 über den Umfang der Brennkammerwand 2 kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß der Materialeintrag 7 durch tangentiales Einblasen des Einsatzstoffes 6 mittels einer pneumatischen Förderung erfolgt. Der dabei auftretende Zyklon-Effekt bewirkt, daß sich der Einsatzstoff 6 an der Brennkammerwand 2 konzentriert und die Förderluft als Isolierschicht zwischen Einsatzstoff 6 und Brennerflamme 4 dient. Darüber hinaus ist die Anordnung der Vorrichtung nicht Weiterhin an die vertikale Aufstellung gebunden.
    Durch entsprechende Abstimmung der wesentlichen Parameter wie z.B. Menge des Einsatzstoffes 6, Durchmesser und Länge der Brennkammer 1, Formgebung der Brennerflamme 4, Erzeugung eines Unterdruckes im Austrag 14 und somit auch in der Brennkammer 1 usw., kann ein gezielter Temperaturanstieg des Einsatzstoffes 6 erreicht werden, ohne daß die Ausbrandzone der Brennerflamme 4 gestört wird. Der störungsfreie Ausbrand der Brennerflamme 4 ist zur Erzielung einer einwandfreien Verbrennung mit geringen Emissionen Voraussetzung.
    In Fig. 2 wird die Brennkammer 1 zusätzlich durch ein Außenkammer 9 umhüllt. In den dadurch erzeugten Ringspalt 8 erfolgt der Materialeintrag 7. Die Brennkammer 1 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, als Rohrabschnitt ausgebildet sein, so daß Rauchgas 5 und Einsatzstoff 6 sich erst in der nachfolgenden Mischkammer 12 vermischen. Die Vermischung wird durch den Förderdruck des Einsatzstoffes 6 intensiviert. Es ist aber auch denkbar, daß zwischen Brennkammer 1 und Ringspalt 8 keine Verbindung besteht, so daß es zu keiner Vermischung des Einsatzstoffes 6 mit dem Rauchgas 5 kommt. Diese Bauart ermöglicht auch einen Betrieb im Gegenstromverfahren, d.h. die Strömungsrichtung des Einsatzstoffes 6 ist der des Rauchgases 5 entgegengesetzt.
    Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Brennkammer 1 zusätzlich durch einen Brennkammerboden 10 abgeschlossen wird. Der Brennkammerboden 10 trennt Brennkammer 1 und Mischkammer 12. Gleichzeitig bildet der Brennkammerboden 10 durch seine Formgebung die Mischkammer 12. Zwischen Brennkammer 1 und Mischkammer 12 verbleiben Verbindungen, durch die das Rauchgas 5 in die Mischkammer 12 gelangen kann, zum Beispiel ein Ringspalt 8 wie in Fig.3. Der Einsatzstoff 6 wird ebenfalls in die Mischkammer 12 geleitet, in Fig. 3 zum Beispiel durch eine Umlenkung um ca. 180°. Durch den Förderdruck des Einsatzstoffes 6 erfolgt in der Mischkammer 12 eine intensive Vermischung mit dem Rauchgas 5. Aus der Mischkammer 12 gelangt das Rauchgas-Einsatzstoff-Gemisch über den Fangraum 13 zum Austrag 14. Es sind aber auch Lösungen denkbar, bei denen das Rauchgas abgeleitet wird, ohne in die Mischkammer 12 zu gelangen und ohne sich mit dem Einsastzstoff 6 zu vermischen.
    Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die eine noch intensivere Vermischung des Einsatzstoffes 6 mit dem Rauchgas 5 bewirkt, bei gleichzeitiger Absaugung der Rauchgase 5 aus der Brennkammer 1. Hierzu wird der Ringspalt 8 für den Einsatzstoff 6 im Bereich der Zusammenführung mit dem Rauchgas 5 als Düse 11 ausgebildet. Der Brennkammerboden 10 wird angepaßt und bildet mit der Außenkammer 9 die Treib.- und Mischkammer 12 einer Strahlpumpe. Dieses auch als Venturi-Prinzip bekannte Verfahren findet auch bei der Wasserstrahlpumpe Anwendung. Der Fangraum 13 kann auch hier durch die Formgebung des Brennkammerbodens 10 von demselbigen gebildet werden.
    Bezugszeichenliste
    1
    Brennkammer
    2
    Brennkammerwand
    3
    Brenner
    4
    Brennerflamme
    5
    Rauchgas
    6
    Einsatzstoff
    7
    Materialeintrag
    8
    Ringspalt
    9
    Außenkammer
    10
    Brennkammerboden
    11
    Düse
    12
    Mischkammer
    13
    Fangraum
    14
    Austrag
    15
    Isolierung

    Claims (10)

    1. Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe mit folgenden Merkmalen:
      Einer Brennkammer (1) wird durch einen oder mehrere Materialeinträge (7) der Einsatzstoff (6) zugeleitet.
      Der Materialeintrag/die Materialeinträge (7) ist/sind so angeordnet, daß der Einsatzstoff (6) zwischen Brennkammerwand (2) und Brennerflamme (4) geleitet wird.
      Rauchgas (5) und Einsatzstoff (6) verlassen die Brennkammer (1) als Gemisch.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzstoff (6) in der Ausbrandzone mittels Druckluft in der Art geleitet wird, daß ein störungsfreier Ausbrand der Brennerflamme (4) gewährleistet ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzstoff (6) in der Ausbrandzone der Brennerflamme (4) mittels eines Behältnis so geleitet wird, daß deren störungsfreier Ausbrand gewährleistet ist. Dies Behältnis kann z.B. in Form eines Ringspaltes (8) zwischen der Brennkammerwand (2) und einer zusätzlichen Außenkammer (9) gebildet werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzstoff (6) pneumatisch gefördert wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzstoff (6) tangential in die Brennkammer (1) bzw in den Ringspalt (8) geleitet wird, so daß der Einsatzstoff (6) durch den
      Figure 00060001
      Zyklon-Effekt" an der Brennkammerwand (2) bzw. an der Außenkammer (9) entlang gleitet.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Brennkammer (1) bzw Brennkammer (1), und Ringspalt (8) in einer Mischkammer (12) münden, in der sich das Rauchgas (5) mit dem Einsatzstoff (6) vermischt.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der pneum. Förderdruck des Einsatzstoffes (6) zur intensiven Vermischung mit den Rauchgasen (5) genutzt wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die mech. Gestaltung des Ringspaltes (8) und dem pneum. Förderdruck des Einsatzstoffes (6) die Rauchgase (5) nach dem Venturi-Prinzip angesaugt, in der Mischkammer (12) intensiv mit dem Einsatzstoff (6) vermischt und das Gemisch anschließend nach Durchgang durch den Fangraum (13) in den Austrag (14) gelangt.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas-Einsatzstoff-Gemisch mittels im Materialaustrag (14) vorhandenem Unterdruck aus dem Fangraum (13) abgesaugt und der weiteren verfahrenstechnischen Behandlung zugeführt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brennkammer (1) und Ringspalt (8) keine Verbindung besteht, so das Einsatzstoff (6) und Rauchgas (5) getrennt geführt werden.
    EP99104276A 1998-03-04 1999-03-03 Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe Expired - Lifetime EP0949476B1 (de)

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    DE19809067A DE19809067A1 (de) 1998-03-04 1998-03-04 Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und/oder Erhitzung staubförmiger bzw. feinkörniger Stoffe
    DE19809067 1998-03-04

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    Publication Number Publication Date
    EP0949476A2 true EP0949476A2 (de) 1999-10-13
    EP0949476A3 EP0949476A3 (de) 1999-12-29
    EP0949476B1 EP0949476B1 (de) 2005-02-09

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    EP (1) EP0949476B1 (de)
    AT (1) ATE289049T1 (de)
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