DD257773A1 - Verfahren und vorrichtung zum verduesen von feststoffbeladenen suspensionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verduesen einschliesslich der dazu notwendigen Zufuehrung sowie Dosierung von feststoffbeladenen Suspensionen in thermischen oder anderen Apparaten, beispielsweise Wirbelschichtgranuliertrocknungsanlagen, wobei der Sedimentation und in deren Folge der Entmischung und damit Rezepturverschiebung oder Stoerung im Betriebsablauf, hervorgerufen durch die in den Suspensionen vorhandenen Feststoffpartikel aufgrund deren Korngroesse, Kornform und/oder Dichte, begegnet wird. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die Verduesung der feststoffbeladenen Suspension und deren Zufuehrung und Dosierung zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass die Suspension in einem Ruehrbehaelter gegebenenfalls unter Zugabe eines Suspendierhilfsmittels erzeugt wird, wozu neben einem Ruehrwerk gegebenenfalls das Durchblasen von Druckluft beitraegt, durch eine Rohrleitung unter Ausnutzung der Schwerkraft ausfliesst, mittels eines in die Rohrleitung eingebauten Dosierorgans, das einen gegenueber der Rohrleitung deutlich kleineren, variierbaren Stroemungsquerschnitt aufweist, dosiert wird und mittels einer Injektionsduese, bei der Druckluft den Verspruehimpuls liefert, verduest wird. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die Vorrichtung zum Verdüsen einschließlich der dazu notwendigen Zuführung sowie Dosierung von feststoffbeladenen Suspensionen in thermischen oder anderen Apparaten, beispielsweise Wirbelschichtgranuliertrocknungsanlagen, wobei der Sedimentation und in deren Folge der Entmischung und damit Rezepturverschiebung oder Störung im Betriebsablauf, hervorgerufen durch die in den Suspensionen vorhandenen Feststoffpartikel aufgrund deren Korngröße, Kornform und/oder Dichte, begegnet wird. Die Anordnung ist auch anwendbar bei hochkonzentrierten Lösungen, bei denen die Möglichkeit der Auskristallisation besteht bzw. der gelöste Stoff teilweise auskristallisiert vorliegt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Versprühen von Lösungen oder Schmelzen in thermischen oder anderen Apparaten sind prinzipiell drei Möglichkeiten bekannt, wie Verdüsung mittels Drall-Druckdüsen, Verdüsung mittels Mehr-Stoff-Injektionsdüsen und Versprühung mittels rotierenden Versprüher (Zentrifugalversprüher).

Bei der erstgenannten Lösung wird das Fördermedium unter hohem Druck über 2 MPa mittels speziellen Dosierpumpen, die als Kolben- oder Membranpumpen mit einem großen Regelbereich ausgeführt sein können, einer Druckdüse zugeführt, die durch ihre spezielle Ausführung mit Drall- und Druckkörpern die Verdüsung bewirkt.

Bei den anderen Ausführungen erfolgt die Zuführung der Lösung oder Schmelze mit Drücken unter 0,5MPa; es werden überwiegend Pumpen mit rotierenden Arbeitselementen verwendet. Die Verdüsungt geschieht mittels Injektionsdüse, wobei den Versprühimpuls ein Fremdstoff — z.B. Luft bei Überdruck — liefert bzw. eines mit hoher Drehzahl rotierenden Versprühkörpers.

Diese technischen Lösungen sind auch anwendbar bei Suspensionen, bei denen Feststoffe enthalten sind, die vor allem aufgrund ihrer Korngröße unter ca. 100μΐη, ihrer Kornform und Dichte eine annähernd gleiche Fließgeschwindigkeit erreichen wie die Suspendierflüssigkeit. Bei wachsender Korngröße, ungünstiger Kornform und/oder hohen Reindichten des Feststoffes verändern sich jedoch die Trägheits- und Widerstandskräfte, so daß die genannten technischen Lösungen nicht angewendet werden können bzw. nachfolgend erläuterte Nachteile aufweisen.

Drall-Druckdüsen besitzen in der Regel Drall- und Druckkörper mit kleinen Strömungsquerschnitten, die zu Verstopfungen neigen bzw. die gröbere Feststoffpartikel von vornherein nicht passieren lassen. Da diese Düsen darüber hinaus einen hohen Vordruck erfordern, kommen als Förder- und gleichzeitig Dosierorgan Pumpen mit translativen, keine Spaltverluste aufweisenden Arbeitselementen zur Anwendung. Bei ihnen wird die Strömungsgeschwindigkeit wiederkehrend zu Null, so daß die Feststoffpartikel sedimentieren.

Bei den Verdüsungsvarianten mittels Fremdimpuls besteht die Schwierigkeit darin, eine dosierte Suspensionsmenge der Düse bzw. dem Zentrifugalversprüher zuzuführen. Dabei führen geringe Strömungsgeschwindigkeiten zur Sedimentation, hohe begünstigen den Verschleiß.

Bei Zentrifugalversprühern treten Entmischungserscheinungen auf, da grobe Feststoffpartikel größere Trägheitskräfte besitzen als fein verteilte Flüssigkeitströpfchen.

Alle diese Nachteile werden mit der vorgeschlagenen Anordnung vermieden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Zuführung von feststoffbeladenen Suspensionen, die beispielsweise aus silikatischen Rohstoffen erzeugt werden, in thermische Behandlungseinrichtungen, beispielsweise Wirbelschichtgranuliertrocknungsanlagen, eine Sedimentation und in deren Folge ein Entmischen mit einer Rezepturverschiebung bzw. Betriebsstörungen weitgehend zu vermeiden. Dabei soll gleichzeitig der Energieaufwand gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von den aufgeführten Nachteilen der bekannten technischen Lösungen ist es Aufgabe der Erfindung, zur Verdüsung einschließlich der dazu notwendigen Zuführung sowie Dosierung von feststoffbeladenen Suspensionen zur thermischen Behandlung eine homogene Suspension zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine quasihomogene Suspension, die in einem Rührbehälter gegebenenfalls unter Zugabe eines Suspendier-Hiifsmittels erzeugt wird, wozu ggf. neben einem Rührwerk das Durchblasen von Druckluft durch kleine Bohrungen vom Boden her beiträgt, durch eine Rohrleitung unter Ausnutzung der Schwerkraft fließt. Der Rührbehälter hat gleichzeitig die Funktion eines Vorlagebehälters.

In der Rohrleitung ist ein Dosierorgan eingebaut, das gegenüber der Rohrleitung einen deutlich kleineren, freien und variierbaren Strömungsquerschnitt besitzt. Die das Dosierorgan passierende Flüssigkeitsmenge ergibt sich aus der dem Bernoullischen Gesetz abgeleiteten Auslaufformel und ist praktisch nur noch abhängig vom Niveauunterschied der darüberstehenden Flüssigkeitssäule. Bei erforderlicher Konstanthaltung der zu fördernden Suspension wird die Füllhöhe im Vorlagebehälter annähernd konstant gehalten.

Das Dosierorgan ist ausgeführt als eine Serie im Durchmesser abgestufter Kaliberrohre, als eine Irisöffnung, als eine den freien Querschnitt einengende Druckvorrichtung u. a.. Die Suspension fließt nach der Dosiereinrichtung in der Rohrleitung weiter unter Ausnutzung der Schwerkraft einer Injektionsdüse zu. Druckluft liefert den Versprühimpuls. Mit Hilfe von Drallkörpern im Luftkanal, Variation des Winkels am Düsenmund und des Luftspaltes wird ein der Suspension zugeschnittenes Sprühbild erreicht. Die Förderrohrleitung wird vertikal und geneigt verlegt. Kurze horizontale Wegstrecken behindern den Materialfluß nicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und in der dazugehörigen Zeichnung schematisch dargestellt.

Bei der Wirbelschicht-Granuliertrocknung von Suspensionen, die beispielsweise aus silikatischen Stoffgemischen, wie sie für die Herstellung von Glas erforderlich sind, erzeugt werden, liegt das Siliziumdioxid in Form von Quarzsand vor. Dabei treten Korngrößen bis zu einem Millimeter auf. Eine solche Suspension läßt sich mit den bekannten technischen Lösungen nicht im Granuliertrockner ve'rdüsen. Dies erfolgt mit Hilfe folgender Lösung:

Ein Behälter 1 ist mit einem Rührgerät 2 ausgerüstet. Er wird vornehmlich kontinuierlich mit Wasser und dem silikatischen Stoffgemisch beschickt, ggf. wird ein Suspendierhilfsmittel zugesetzt.

Das Rührgerät sorgt in Verbindung mit durch Lufteinblasöffnungen 3 einströmender Druckluft 4für eine gute Durchmischung, so daß eine quasihomogene Suspension vorliegt. Durch eine Förderleitung 5 fließt die Suspension durch Schwerkraft zur unterhalb des Behälters angeordneten Injektionsdüse 6, die mittels Drallkörper 7, Winkel am Düsenmund 8 und Luftspaltqüerschnitt 9 ohne Beeinträchtigung der Suspensionszuführung ein der Suspension zugeschnittenes Sprüh bild ermöglicht. Die Suspensionsmenge wird durch das unmittelbar nach dem Behälterauslauf in der Förderleitung vorhandene Dosierorgan 10, welches beispielsweise als Kaliberrohr ausgeführt ist, dosiert. Der Suspensionsmengenstrom ergibt sich nach der vom Bernoullischen Gesetz abgeleiteten Auslaufformel. Für eine Glasgemengesuspension stellt sich beispielsweise bei dem Kaliberrohrdurchmesser von 3,2mm und einer Flüssigkeitssäulenhöhe von 1,2m ein Flüssigkeitsstrom von 67l/h ein.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verdüsen von feststoffbeladenen Suspensionen mit gleichzeitiger Zuführung und Dosierung zur thermischen Behandlung, beispielsweise zur Wirbelschicht-Granulierung, gekennzeichnet, daß die feststoffbeladene Suspension durch Rühren, Durchblasen von Druckluft oder dergleichen, gegebenenfalls unter Zugabe eines Suspendier-Hilfsmittels, in einen quasihomogenen Zustand versetzt wird, unter Ausnutzung der Schwerkraft einer Dosierung zugeführt und mittels Druckluft der Wirbelschicht aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet, daß anstelle der Suspension hochkonzentrierte Lösungen, die zu Kristallausfall neigen, zugeführt, dosiert und versprüht werden.

3. Vorrichtung zum Verdüsen von feststoffbeladenen Suspensionen mit gleichzeitiger Zuführung und Dosierung zur thermischen Behandlung, beispielsweise'zur Wirbelschichtgranulierung, gekennzeichnet, daß einem mit Rührgerät (2) und/oder Lufteinblasöffnungen (3) versehenen Behälter (1) eine nach unten zu einem Sprühorgan führende Förderleitung (5) nachgeordnet ist, in derein Dosierorgan (10) eingebaut ist, das gegenüber der Förderleitung (5) einen deutlich kleineren, freien u. variierbaren Strömungsquerschnitt besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet, daß das Dosierorgan (10) als Kaliberrohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet, daß das Sprühorgan aus einer Injektordüse (6) mit einem Drallkörper (7) besteht und am Düsenmund (8) ein Luftspalt (9) gebildet wird.