DD223075A1 - Vorrichtung zur erzeugung einer gerichteten feststoffstroemung in wirbelschichten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoffstroemung in Wirbelschichten zum Granuliertrocknen von Loesungen, Schmelzen oder Suspensionen. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die klebrige Produkte mit hoher Viskositaet kontinuierlich trocknet und gleichzeitig granuliert und die Endprodukte eine definierte, geringe und ueber alle Granulate gleichmaessig verteilte Restfeuchte besitzen. Erfindungsgemaess sind in einem Wirbelraum ueber dem Anstroemboden mit einem definierten Oeffnungsverhaeltnis an einer Welle Ruehrarme mit Bewehrungsblechen angebracht, die in ihrer Geometrie und Befestigung unterschiedlich ausgefuehrt sind und zwischen den Ruehrarmen ein Fluessigkeitszufuehrrohr einmuendet, das in einer nach unten gerichteten Duese endet. Die Erfindung ist in der Nahrungsmittel- und Chemischen Industrie sowie Landwirtschaft anwendbar.
Description
TiGel der Erfindung; ,
Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoffsferömung in Wirbelschichten
.05 Die Erfindung betrifft eine Torrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoffströmung in Wirbelschichten. Sie kann
:.· vorzugsweise in der chemischen Industrie, in der Landwirtschaft und in der Nahrungsmittelindustrie angewendet werden, und, zwar besonders vorteilhaft dort, wo Lösungen, Schmelzen oder Suspensionen granuliergetrocknet werden müssen und das
erzeugte Granulat eine geringe definierte Restfeuchte be-'. sitzen soll. .
Zur Trocknung und gleichzeitigen Granulierung von Lösungen, Schmelzen oder Suspensionen sind Vorrichtungen .bekannt,· bei denen die Flüssigkeit über geeignete Verteiler.in die Wirbelschicht eingebracht wird, sich auf der Oberfläche der Feststoffteilchen anlagert und diese zum.Wachsen bringt, während durch.die Wärme des Trocknungsmediums das Lösungsmittel, νerdampft wird und mit dem Trocknungsmedium den .yirbelschichtapparat-verläßt, DE-OS 2901 723.
Wenn die Feststoffteilchen eine bestimmte Zie!größe erreicht haben, verlassen sie über einen zentral angeordneten klassierenden Abzug den Apparate
Voraussetzung für die ordnungsgemäße Funktionsweise derartiger Apparate ist eine hohe Turbulenz und damit eine große Teilchengeschwindigkeit in der Wirbelschicht, wodurch alle Teilchen einen großen Impuls besitzen und die Flüssigkeit gleichmäßig
1 O H ,-.
· auf die gesamte zur Verfügung stehende Feststoffoberfläche
-verteilt wird. '
. !Nachteilig wirkt sich bei den bekannten Lösungen aus, daß
die' erforderlichen hohen Teilchengeschwindigkeiten erst bei relativ hohen Gasgeschwindigkeiten zu erzielen sind und- somit eine bestimmte Mindestgasbelastung unumgänglich wird.. Außerdem kommt ;es insbesondere bei der. Eindüsung von Flüssigkeiten, mit hoher Viskosität und Klebekraft speziell bei kleinen Feststoffteilchendurchmessern häufig zur Agglomeration ganzer Teilchenkollektive. Auf.diese Art entstehen in der ': Wirbelschicht Klumpen, die ständig weiter wachsen und sich nicht mehr auflösen. Dies führt dann zum Verkleben der gesam-' ten Wirbelschicht und zum Havariezustand der Anlage* . .,Aus diesem:,Grunde -wurden Lösungen entwickelt, DE-GS 2602 454, -15 GH-PS 51-5 472,. bei denen durch bewegte Einbauten, in der Wirbelschicht die entstandenen Agglomerate kontinuierlich zer- ; /stört werden sollen. Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß bei der Zerstörung di'eser Agglomerate auch kleine
Teilchen zerstört werden und außerdem ein erhöhter Abrieb entsteht, der die der Wirbelschicht nachgeschalteten Entstaub ungsanlagen zusätzlich belastet.. Außerdem sind eine /Reihe von Produkten bekannt, bei denen sich einmal gebildete - ' Klumpen durch bewegte Einbauten in der 7ü.rbe !schicht nicht
wieder zerstören lassen. ; . . . '
UnterWP DD: 119 304 wird eine Lösung beschrieben,- mit Hilfe derer versucht wird, durch Erzeugung einer gerichteten Strö- raung in der .Wirbelschicht., hervorgerufen durch die Gestaltung des Anströmbodens, Agglomerationseffekte zu verhindern« Die^ Feststoffteilchen gelangen bei/dieser Lösung im Zentrum des Apparates an der Düse vorbei von oben nach unten, treffen auf den klassierenden Abzug und werden dann -am Boden der,Schicht in radialer Richtung zum äußeren Rand der Wirbelschicht transportiert,.wo sie an der Wand des Apparates wieder durch die dort herrschende hohe Luftgeschwindigkeit nach oben gefördert werden. Diese Lösung eignet sich besonders vorteil-' haft für die-Granulat ions t-rockn-ung thermo labiler Produkte, da die feuchtesten Teilchen immer an die wärmste Stelle des Apparates gelangen, ' .
Diese Vorrichtung hat jedoch, zwei erhebliche Nachteile:
Bei hohen Schichthöhen, wie sie zur Granulations trocknung klebriger Produkte benötigt werden, kommt es nicht mehr'zur Ausbildung des genannten Strömungseffektes, und
dadurch, daß die Teilchen unmittelbar, nachdem sie ander Düse vorbei-sind und dort mit Flüssigkeit benetzt worden, auf den klassierenden Abzug gelangen, kommt es vor, daß einzelne frisch benetzte.Feststoffteilchen in den klassierenden Abzug gelangen« Dies führt insbesondere bei solchen Produkten zu erheblichen Schäden, bei denen eine gleichmäßige und geringe Restfeuchte der Produkte gefordert wird»
Zie1,der Erfindung . . :
Das Ziel der Erfindung besteht darin, Lösungen, Schmelzen oder Suspensionen so zu trocknen und gleichzeitig zu granulieren, daß. das Endprodukt eine definierte, geringe und über alle Granulate gleichmäßig verteilte Restfeuchte besitzt, . : . Das Trocknungsmedium soll besser ausgenutzt und damit Einsparungen an Wärmeenergie erzielt werden, .
-Darlegung des Wesens der Erfindung;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoffströmung in Wirbe!schichten mit klassierendem'Abzug zu schaffen, die es ermöglicht, klebrige Lösungen, Schmelzen oder Suspensionen mit hoher Viskosität, kontinuierlich und mit gleichmäßiger, geringer Restfeuchte zu trocknen und gleichzeitig zu granulieren« Es ist eine gerichtete Strömung in der Wirbelschicht; zu schaffen, durch die die Feststoffteilchen im Zentrum des Apparates von unten nach oben bewegt werden. An der Oberfläche der Wirbelschicht sollen die Feststoffteilchen eine radiale 'Strömlings-' richtung erhalten, 'und an den Wänden des Apparates sollen die Teilchen nach unten strömen, von wo aus sie wieder in radialer Richtung direkt über dem Anströmboden zum Zentrum des Apparates, direkt über den klassierenden Abzug gelangen sollen« Durch die mechanische Erzeugung einer gerichteten Feststoffströmung soll dies auch bei Gasgeschwindigkeiten in der Nähe des Wirbelpunk-
' . - 4 -
fees und darunter möglich sein»: Durch entsprechende Gestal-•; tung des Ans ta? ömb ode ns und einer Rührvorrichtung sollen' ; diese Effekte, erzielt werden« ., .
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem 05 zylindrischen oder leicht konischen Wirbelschichtapparat, dessen Anströmboden in der Mitte mit einem'klassierenden .Abzug ausgerüstet ist, eine .zentral angeordnete,drehbare, frei über dem klassierenden-Abzug endende Welle angeordnet, ist, die mit speziell ausgebildeten'Rührarmen versehen ist« .1.0 Direkt an der Welle, unmittelbar über dem Anströmboden, sind ein oder mehrere untere Rührarme, und.in einem Abstand darüber ' ein Oder mehrere obere'Rührarme angebracht. Dazwischen sind ' auf der. Welle selbst ein oder mehrere schräggestellte oder spiralförmig ausgebildete Bleche angebracht, deren jeweils' 15 .untere Kante der; oberen. Kante, vorauseilt,, wodurch im uninit- ; ".,. teIbaren Bereich der-Welle', also im Zentrum des Apparates-, ·'. . eine 'Feststoffströmung von unten nach oben erreicht wird,
' : Erfind ungsgemäß sind die unteren Rührarme so ausgebildet, daß : ;.an der Welle in radialer Richtung ein Befestigungsstab ange-20 bracht ist, der bis zur zylindrischen Begrenzungswand der
' .Wirbelschicht reicht;. An -diesem Befestigungsstab sind ein oder mehrere,. ge,krümmt als viertelkreisäusgebildete Bleche der .Höhe H vertikal so" angebracht, daß die,Krümmung zum Kreismittelpunkt zeigt und daß der Krümmungsmittelpunkt auf·.
25 dem Befesfeigungsstab liegt,, Die gewölbten Bleche sind dabei an einem Ende direkt am Befestigungsstab so angebracht,· daß .bei Drehung der Welle das· unbefestigte Ende des' Viertelkrei- ; : .,'.-s.es dem befestigten Ende· nacheilt."Dadurch wird eine Kraft r :auf die Feststoffteilchen der Wirbelschicht ausgeübt, die.
3D .unmittelbar über dem Anströmboden die Fesbstoffteilchen auf spiralförmigen Bahnen zum Zentrum des Apparates hindriften
: läßt. Am Ende der unteren.Befestigungsstäbe sind senkrechte Stäbe angeordnet, an denen unter einem Winkel von maximal
.· ^5° schräggestellte Leitbleche so befestigt sind, daß bei
35 Drehung, der Welle ihre obere Kante in Richtung der Winkelgeschwindigkeit ihrer unteren-Kante vorauseilt=, Durch/diese
Anordnung wird eine Kraft in vertikaler Richtung'nach, unten auf· die-Feststoffteilchen der Wirbelschicht ausgeübt, wodurch, diese an der zylindrischen Apparatewand auf spiralförmigen Bahnen nach unten driften»
Im Gegensatz zu. den unteren Rührarmen sind die oberen'Rühr-' arme so gestaltet, 'daß der entgegengesetzte Effekt eintritt. Dabei sind an einem oberen Befestigungsstab die gewölbten , 'als·Viertelkreis aasgebildeten Bleche der Höhe H' vertikal so angebracht,' daß ihr Krümmungsmittelpunkt auf dem Befestigungsstab liegt und ihre Krümmung zum Apparatemittelpunkt hinzeigt und daß sie mit einer Seite direkt am Befestigungsstab so an- gebracht sind, daß beim Drehen der Welle ihr freies Ende dem befestigten Ende vorauseilt.-Dadurch wird am oberen Ende der Wirbelschicht eine radiale Kraft nach außen auf die Feststoffteilchen,aasgeübt. Ah den Enden der Befesäigangsstäbe'zur Apparatewand hin ist je ein senkrecht nach unten stehender ' Stab angebracht, der ein oder mehrere unter einem Winkel von. maximal 4-5° schrägstehende Bleche trägt, die analog zu den' Blechen an, den senkrechten Stäben der unteren Rührarme angebracht sind, wodurch eine vertikale-Kraft von oben nach unten auf die Feststoffteilchen in der Wirbelschicht ausgeübt wird.
Es gehört weiterhin zur Erfindung, daß zwischen oberen und unteren Rührarmen seitlich in den Apparat ein Flüssigkeitszufuhr ung sr ohr einmündet, das in einer nach unten gerichteten Düse endet.
Weiterhin ist:es Bestandteil der Erfindung, daß,der Anströmboden des Wirbelschichtapparates so gestaltet ist,-'daß sein O'ffnuiigsverhältnis in Abhängigkeit von den erzeugten Granu,---latdurchmessern von einem minimalen äußeren zu. einem maximalen inneren Öffnungsverhältnis zunimmt, wobei das Verhältnis von .. maximalem zu minimalem Öffnungsverhältnis als Funktion des Granulatdurchmessers = 405 · <% 0,758 festgelegt ist, wobei d-^- der maximale Teilchen0 in der Dimension m ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß die drehbare Welle als Hohiwelle ausgebildet ist und eine oder mehrere Düsen direkt an
der Unterkante der oberen Rührarme angebracht und durch eine'Leitung mit der Hohlwelle verbunden sind. Dabei bilden sowohl die an der.: Welle angebrachten Leitbleche als •auch die an den senkrechten Stäben befestigten Leitbleche eine geschlossene Spirale« . . ' .Ss ist weiterhin Bestandteil der Erfindung, daß der Abstand
zwischen Unterkante deroberen Rührarme und Oberkante der '' unteren Rührarme größer als 15 Granulatdurchmesser ist.
Erfindungsgemäß funktioniert die Torrichtung ..so, daß durch die Anordnung der .an der zentralen Weile angebrachten Rührarme ,sowie von Leib bleche η auf die Feststoffteilchen in d"er Wirbelschicht solche Kräfte -ausgeübt werden, daß sich eine. Feststoffströmung ergibt, die einen Weg der Feststoffteilchen am Rande'der Wirbelschicht nach unten, danach unmittelbar über den Anströmboden in radialer Richtung direkt zum klassierenden Abzug hin und im Zentrum der Wirbelschicht wieder von unten nach oben .bis zur Oberfläche, der Schicht und dort wieder in radialer Richtung nach außen ergeben. Durch diesen kontinuierlichen Feststoff kreislauf und die Anordnung der Düsen in dar Mitte.zwischen aufsteigender und abfallender Feststoffströmung ..wird der überraschende Effekt erzielt, daß bei hoher Ausnutzung des 'Irocknungspotentials.des Gases trotzdem gewährleistet wird, daß nur: trockene ;'Teilchen in den klassierenden'Abzug gelangen, da'alle Feststoffteilchen, die aus dem'.Apparat austreten, erst in radialer Richtung unmittelbar über dem Anströmboden von außen nach innen geführt und somit scharf nachgetrocknet; werden. Dieser Effekt wird durch die Gestaltung des Anströmboden© -mib sich nach·innen.vergrößerndem Gffnuhgsverhältnis noch wesentlich verbessert. Die Anordnung"der Düsen in der Grenzzone zwischen aufsteigenden und herabfallenden Feststoffteilchen hat eine optimale Verteilung der Flüssigkeit auf alle Feststoff teilchen, und zwar proportional zu ihrer Oberfläche zur Folge, wodurch Havariefälle infolge-Verkleben der Schicht weibestgehend-ausgeschlossen werden, , ~ Durch die Anordnung von oberen und unteren Rührern sowie der· Leitbleche kommt es weiterhin zu dem überraschenden Effekt, daß die Wirbelschicht unter Granulafaionsbedingungen auch in ,
der Nähe und sogar unterhalb des Wirbelpunktes stabil be—. trieben werden kann, was mit allen herkömmlichen Vorrichtungen nicht der Fall ist.
Dieser Effekt tritt auch bei beliebigen Schichthöhen der Q5 Wirbelschicht aufa ' · ,
Ausführungsbeispiel .;
·' Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. '
Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in der . :
Fig. 1 Prinzipschema der Vorrichtung Fig. 2 Schnitt A-A der Hg. 1 Fig. 3 Schnitt B-B der Fig. 1.
Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Wirbelsohichtapparat 1 mit einem Durchmesser von 600 mm, dessen Anströmboden 2 in. der Mitte mit einem klassierenden Abzug 3 mit; einem
.., Durchmesser von 100 mm versehen ist« Der klassierende Abzug 3· wird nach unten.durch ein Feststoffaoförderorgan 5 begrenzt, wobei zwischen FesGstoffabförderorgan 5 u^-Q. oberen Ende des klassierenden Abzuges.3 ein Gaszuführungsrohr 4 angeordnet ist« Genau'in der Apparateachse befindet sich eine drehbare Welle 5, die unmittelbar über der öffnung des klassierenden'Abzuges 3 frei,endet. An dieser Welle 6 sind unmittelbar über dem Anströmboden 2 vier untere Rührarme 7 befestigt. In einem Abstand von 600 mm sind vier obere Rührarme 8 um 45° gegen die unteren Rührarme versetzt an der drehbaren Welle 6 befestigt. Auf der.Welle S selbst sind im Abstand von je 200 mm vom unteren bzw. oberen Rührarm 7j δ .je vier schräggestellte Bleche im Winkel von 45° so angebracht, daiS die jeweils untere Kante des Bleches 9 in Drehrichtung der Welle 6 der oberen Kante vorauseilt. Die unteren Rührarme 7 sind' so ausgebildet, ,daiS . auf der zentralen Welle 5 vier Befestigungsstäbe 10 in radialer Richtung um je 90 Grad gegeneinander versetzt angebracht sind und bis zum äußeren Rand des Apparates 1'reichen. An diesen Befestigungss^äben 10 sind je 2 vierteikreisgekrümmt ausgebildete, vertikal angeordnete Bleche 11 der Höhe 80 mm angebracht. Der Krümmungsradius dieser Bleche 11 beträgt 80'mm
(innen) und-15O nun. (außen), und die Bleche 11 sind so angebracht, daß der Krümmungsmittelpunkt auf der Achse des Befest igungsstabes 10 liegt. Die Krümmung zeigt zur Apparate-, achse hinο Das eine Ende der vertikal angeordneten Bleche 11 ist direkt an dem Befestigungsstab 10 so befestigt, daß sein freie's Ende dein befestigten Ende in Drehrichtung der Welle '6 nachläuft und,daß am Ende des Befestigungsstabes_ 10 jeweils ein senkrechter Stab 12 angebracht ist, 'an dem maximal 4-5°
,. schräggestellte Leibbleche 13 so befestigt sind, 'daß ihre
,10 obere ,Kante in Richtung der Winkelgeschwindigkeit der unteren Kante der Drehung der Welle'6 vorauseilt, viährend im Gegensatz ' die "oberen Ruhr ar me 8 so ausgebildet sind, daß/sie im. Schnitt; ' 'B-B ein um'45°, versetztes Spiegelbild der unteren Hührarme 7 '
...ergeben, wobei an den Befestigungsstäben 14 viertelkreisge-
.15 krümmt ausgebildete, vertikal angeordnete Bleche 15 der Höhe H und nach unten vertikal angeordnete Stäbe 16 angebracht sind, 'die_ein oder mehrere unter einem Winkel von maximal 45° schräggestellte Bleche' 17 tragen.: Unmittelbar unter den oberen Sührarmen 7 führt seitlich ein Flüssigkeitszuführungsrohr' 19 in den Wir be Isehichfcap parat1, das _in einer nach unten gerichteten Düse 18 endet« Diese Düse 18-ist so angebracht, daß sich ihre öffnung 150 mm von der" zentralen Achse des Apparates befindet. -Das Öffnungsverhältnis des Anströmbodens 2 ist in 2 Stufen unterteilt. Die äußere Kreisringfläche hat dabei einen Außen- , durchmesser von 600 und einen Innendurchmesser von 3OO mm« Das Öffnungsverhältnis dieser Kreisringflache beträgt bei ' einem Bohruiigsdurchmesser von 2 mm 7 = 0,06., Das öffnungsverhältnis des,inneren Kreisringes mit einem A.ußendurchmesser von· 300-,mm und einem Innendurchmesser von 100 ans. beträgt bei einem;Bohrungsdurchmes'ser .von 1,5 mm ψ = 0,11» Es sollen Feststoffgranulate aus einer Suspension mit einem Wassergehalt-, von 18 % und einem Zieldurchmesser von 5 21m erzeugt werden. Der Feststoff in der Suspension ist Eiweiß,-
Claims (1)
- Erfind ungsanspruch . - . .1# Vorrichtung zur Erzeugung einer gerich.beten Feststoffströmung in Wirbelschichten rn.lt klassierendem Abzug, bei. der in einem, zylindrischen oder leicht; konischen Wirbelschichtapparat, dessen Anströmboden zentral· einen klassierenden Abzug mit Gaszuführungsrohr und Feststoffabförderorgan besitzt, in der Apparateachse eine drehbare;Welie angeordnet ist, die unmittelbar über der öffnung des zentralen Abzugsrohres frei endet und mit Rührarmen ausge- rüstet 'ist, gekennzeichnet, dadurch, daß unmittelbar'über . dem Anströmboden (2) die Rührarme (7) und im Abstand (a) weitere Rührarme.(8) an der Welle (6) angebracht.und so ausgebildet sind, daß für jeden Rührarm (7) an der Welle' (6) in radialer Richtung ein Befesbigung'sstab (10) angebracht ist, an dessen Ende ein oder mehrere, gekrümmt, einen '. Viertelkreis bildende Bleche. (11) der Höhe (E)"vertikal angeordnet sind, deren Erümmungsmittelpunkt auf den 3e- . . festigungs'stäben (10) liegt, der Krümmungsradius kleiner als der halbe Apparatedurchmesser und die * Krümmung zum Apparatemittelpunkt gerichtet ist und bei Drehung der-; Welle (6) das freie Ende dem befestigten Ende nachläuft sowie .,jeweils ein senkrechter Stab (12) angebracht ist, an dem ein oder mehrere unter einem Winkel von maximal 45° schräggestellte.Leitbleche (13) so befestigt sind, daß ihre obere Kante in Richtung der Winkelgeschwindigkeit der unteren Kante bei Drehung der Welle (S) vorauseilt, während im Gegensatz dazu, die oberen Rührarme (δ) um 4-5° versetzt, spiegelbildlich zu der. unteren Rührarmen, angeordnet sind»2o Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoffströmung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der "Abssand zwischen der ünbarkante des oberen Rührarmes (8) und der Oberkante des unteren Rührarmes (7) größer als 15 d-g. ist., - . - ίο - . ..* .3··/Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoff-Strömung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Welle (S) zwischen den Rührarmen (7) und (8)-ein oder meiirere schräggestellte oder spiralförmig aus--, gebildete Bleche (9), deren untere Kante in Drehrichtung / der Welle (6) der oberen Kante vorauseilt, angebracht sind« / . · · · ' : -4. Torrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Feststoff-' strömung, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anströmboden (2) in Abhängigkeit ζvi±sehen maximalem öffnung sverhältnis direkt am zentralen Abzugsrohr (3) und minimalem Öffnungsverhältnis.· am Rande des__Apparates (1). bei Einhaltung von Ψ max = ,, ^g j 0,768 , wobeiψ min . * ? β αΚ ,der maximale Teilchehdurchmesser in der Dimension (m)Ί5 - ist, ausgebildet istt»5· "Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten.Feststoff-- : . strömung/näch Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,· daß die" auf die. Befestigungsstäbe (10) und (14) aufgesetzten . senkrechten Stäbe (12) und (16) miteinander verbunden sind und : daß ,die: Leitbleche (13) und (17) aus einem ' oder mehreren spiralförmig, an der Apparatewand unter einem "linke 1 von max. .45. entlanglaufenden Blechstreifen bestehen, deren. Steigung in Drehrichtung abnimmt, ange ordne t - sind a. ' . · " / . '-Hierzu 3 Slat i; Zeichnungen -
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