DE2320614A1 - Vorrichtung zur behandlung von materialien im fliessbett mit waagerechter zirkulation - Google Patents

Vorrichtung zur behandlung von materialien im fliessbett mit waagerechter zirkulation

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Description

Vorrichtung zur Behandlung von Materialien im Fließbett mit waagrechter Zirkulation
Die Erfindung brzieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von pulverförmigen Materialien im iließbett mit waagrechter Zirkulation, wobei der mit Elementen zur thermischen Übertragung ausgestattet ist.
Bei der Bezeugung verschiedener Materialien, die aus Arbeitsverfahren im ■oulverformigen Zustand erzielt werden, ist im allgemeinen eine ühdverarbeitung erforderlich. Eine solche Verarbeitung verwendet gewöhnlich Heizungs-, Trocknungs-, Kühlungs-, Mischungsoperationen oder eine Kombination derselben. Die Durchführung solcher Operationen verläuft gewöhnlich in Apparaten vom Drehtronmeltyp, in Konditionierschränken, in Apparaten mit Fließbett, Türmer, Anparaten mit Schneckenförderer usw.
Die in letzter 3eit entv;ickelten Ap-oarate mit iließbett ergaben höhere Tjpistim-Ten, namentlich infolge der erhöhten thermischen Übertragung, ihrer Wirtschaftlichkeit und Einfachheit * In den Fällen wo der themische Beitrag seitens der I-uft oder einem anderen Gas - als FLuidisiermittel - nicht in ausroichoTidern TIasse geliefert werden konnte, wurden Apparate mit Elementen ",ur indirekten thprmrsnher übertra/nirg ausgestattet, die im ilnidisierraum
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nxi) t i-/ur^en« Die VirbelschichtaBoarate sind am unteren Teil mit
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j einem Sieb versehen, durch welches das Sluidisiermittel des pulverförmigen
j .-.-■■ \
ι Materials eingeblasen wird, das durch eine Seitenöffnung oberhalb desj selben eingeführt wird. Diese Siebe sind gewöhnlich als noröse Platten
j oder aus Lochblech ausgeführt, die jedem' Apparat und den iließbettbedin-' gungen nur schwer angepaßt werden; sie bieten auch keine bequemen Einstellungsmöglichkeiten zur Sicherung eines guten Wirbelschicht-Zustandes. Bei den Virbelschichtamnaraten mit offenem System, gewöhnlich vertikal, ermangelt das fließbett gewöhnlich der Zirkulation; das behandelte Material überfließt fortwährend seitlich, an seinem oberen Teil, während ■ das iluidisiermittel in Fortsetzung, zur'Abführung, am oberen Teil des j Apparates zirkuliert. Diese Apparate haben oberhalb des FLießbetts einen
Beruhigungsraum, oberhalbdessen ebene Siebe zur Homogenisierung der Strömung der abzuführenden Gase angebracht sind. An diesen Sieben bleibt ,jedoch (auf ihrer Rückseite)1 noch mitgerissenes Oulverförmiges Material haften, welches die Öffnungen verstopft imd den Arbeitsvorgang stört.
Bei anderen vertikalen Apparaten zirkuliert das vertikale !fließbett aufwärts, wie das iTuidisiermittel, indem sie am oberen Teil des Apparates zusammen abgeführt werden. Eine erhöhte thermische Wirksamkeit und breitere Ararendungsgebiete, wie z, B, bei chemischen Reaktionen, wurden in vertikalen Apparaten erzielt, die vielstufig verteilt mit absteigender Zirkulation des mvLverförmigfin Materials versehen sind. Alle diese Apparate mit Zirkulation des Hießbetts sind jedoch komplizierter, mit großen Höhen rind äußerer völliger oder teil weiser Absonderung dee -ml verförmigen Materials,
Einige vertikale Arcparate wurden im ZLuidisierraum mit Elementen .but indirekten thermischen Übertragung ausgerüstet in der iOrm' Von Rohrschlangen oder vertikalen Röhren mit Kollektoren oder von waagrechten Röhren,
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nur in deren oberer Zone oder vie] stufig angeordnet.
Bekannt sind auch WirbensobichtapOarate mit waagrechter Zirkulation des OulverföTm5gen Materials, "bei welchen das ZLuidisiermittel kreuzweise zirkuliert, von unten nach oben. Bei diesen Apparaten wurden auch Elemente zur -Siermischen Übertragung -im Jluidisierraum vorgeschlagen. Es sind ferner solche Apparate bekannt, die mit einer einzigen Röhrenreihe, in der Zirkulationsrichtung des iließbetts verteilt, ausgerüstet sind; eventuell sind die Röhren einzeln an ,Ie einer waagrechten ebenen Wand befestigt, die sich von ihnen aus bis zum Einblassieb erstreckt; diese Wände teilen '. die untere Zone des. iließbettp au_f, zwecks einer besseren Homogenisierung \ der Wirbelschicht. :
Bekannt sind noch Apnarate mit waagrechter Zirkulation des ZLießbettes, die im Bett mit ebenen schmalen Elementen zur indirekten thermischen Übertragung ausgerüstet sind, vertikal über die Gesamtlänge des ELießbettes angeordnet. Die ebenen Elemente sind zur ITußrichtung des Bettes Oarallel. Diese Atroarate sind zur Ausführung einer einzigen physikalischen Operation vorgeschlagen, auf der gesamten Zirkulationslänge des Bettes oder für zwei unmittelbar verbundene Operationen, wie z. B. Heizung und Trocknung. Bei diesen Apparaten mit den beschriebenen Elementen zur thermischen Übertragung ist der Einfluß der Übertragungselemente auf die Eigenschaften der Wirbel schicht ^geringfügig, wenn nicht negativ.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich also mit einer Vorrichtung zur Behandlung pulverförmiger Materialien im Fließbett, welche waagrechte Zirkulation oberhalb eines Siebes aufweist, durch welches das iluidisiermittel kreuzweise eingeblasen wird, wobei der iluidisierraum mit röhrenförmigen Elementen zur indireicfcen themri sehen Übertragung ausgerüstet ist und oberhiCLb des Beruhigitngsraumes ein Sieb zur Homogenisierung der
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Strömung der Gase vorgesehen ist, die sodann mittels Abgasstutzen am oberen Teil des Apparates abgeführt werden. Die Erfindung hat zur Aufgabe, in solchen Apparaten zuverlässig und mit einfachen Mitteln einen gleichförmigen Wirbelschichtzustand zu erzielen, sowohl auf der Senkrechten, als auch in der Zirkulationsrichtung des Bettes, sie bewirkt eine höhere thermische.Übertragung und gestattet die Ausführung während des Arbeitsprozesses von mehrten physikalischen, mechanischen Operationen, wie z. B. Mischung und evtl. chemische Eeaktionen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Sieb zum Einblasen des ITuidisiermittels aus einer Mehrzahl Filtriergeweben gefertigt, die an einem Lochblech angebracht sind. Die Gewebe und das Blech sind durch einen gemeinsamen Rahmen gehalten, der durch Verschiebung aus dem Apparat entfernt werden kann. Me Filtriergewebe sind aus Glasgarn hergestellt oder aus Kunststoffen, die wegen ihrer zufriedenstellenden Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Arbeitsmedium und dessen Temperatur bekannt sind. Das den IFxltriTcgeweben angeschmiegte Lochblech hat die Öffnungen gleichmäßig verteilt, durch die die aufgeteilten Strömungen des Huidisiermittels passieren. Die Größen der Öffnungen des Lochblechs sind derart, daß sie (zu den Bedingungen des Einblassiebes, mitden angeschmiegten Geweben) den für das Verfahren festgelegten und dem Sieb gehörigen Druckverlust einhalten. Die veränderliche Anzahl von illtriergeweben, deren Gewebedichten und das Lochblech mit Öffnungen von bestimmten Durchmessern bzw. Verteilung werden in der Weise gewählt, dal? der Druckverlust des ZLuidisiermittels im Einblassieb 40-50 ϋ/Ό vom Gesamtdruckverlust des iluidisiermittels im Rahmen des im Apparat stattfindenden Wirbelschichtverfahrens erreicht.
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Gemäß der Erfindung erstrecken sich die röhrenförmigen Elemente zur thermischen Übertragung in der Zirkulation^richtung rl es "Bettes, über die ganze Arbeitszone einer Operation und sie sind im Querschnitt desselben 3ov;ie in dessen verschiedenen sukzessiven Querschnitten, in mehreren waagrechten Reihen gestaffelt. Ohter diesen Umständen können die Röhren der i&eroente geradlinig oder räumlich identisch gewellt verlaufen.
Am oberen Teil des Beruhigungsraumes der Strömung der abzuführenden Gase wird das Homogenisiersieb in gewölbter Form angeordnet, mit der Konkavität der Seitenteile nach unten und mit dem Rücken in der Zirkulationsrichtung des Fließbettes; es erstreckt sich bis zu einer kleinen Entfernung von den Seitenwänden des Apparates. Durch den verbleibenden Raum wird erreicht,·
daß von der Strömung der abgeführten Gase noch mitgerissene Partikel in !
das Fließbett zurückgelangen, die auf der Rückseite des Homogenisier- ! Siebes abgleiten können.
Das Homoi?enisiersieb ist ebenfalls aus Lochblech, sein Lochflächnnanteil beträgt 30-40 ρ der Gesamtfläche des Siebes.
Der Ainarat zur Behandlung der pulverförmigen Materialien im Fließbett gemäß der Erfindung kann für mehrere Operationen der pulverförmigen Materialien eingestellt werden, die seiner Länge naeh auf sukzessiven Zonen durchgeführt werden; diese können z. B. aus folgenden Operationen bestehen: Heizung, Trocknung, Kühlung, Mischung, chemische Reaktionen mit anderen Stoffen, die-separat am Einlaßende des Apparates eingeführt v/urden. Je nach den Anforderungen der durchgeführten Behandlung können gewisse Zonen nit Elementen zur thermischen Übertragung versehen werden, ,jedoch ohne Anwendung des Wäremträgers in denselben oder überhauOt ohne 7Ii"1* th^rmi sehen Übertragung, sofern diese nicht nötig sind oder
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wenn der Wärmebeitrag durch das iluidisiermittel geliefert wird und die Bedingungen zu einem gleichmäßigen Wirbelschichtzustand durch letzteres gersichert werden können. In solchen Fällen kann die Einblaskammer entspre- \
ι chend duroh Wände aufgeteilt werden, um verschiedene Einblas- und
ITuidisierbedingungen zu sichern.
Durch die Erstreclcung der Elemente zur thermischen Übertragung1 über die ganze Arbeitszone des Apparates in Vereinigung mit ihrer gestaffelten Aufstellung in den sukzessiven Querschnitten der Arbeitsaone wird eine erhöhte Homogenität· des Sließbettes erzielt, durch Aufbrechen, dea? Gasblasen, welcher Umstand auch - gegenüber der normalen Wärme-Übertragung zwischen den Partikeln und den Elementen zur thermischen Übertragung zu einem zusätzlichen Ansteigen der Wärme-Übertragung führt.
Es wurde nun experimentell und rechnungsmäßig festgestellt, daß das Vorhandensein der waagrechten und gestaffelten Röhrenelemente im iluidisierraum die gebildeten Gasblasen tatkräftiger aufbricht bzw. beseitigt und die Homogenität des Bettes zusätzlich erhöht, sodaß der Homogenisierungsindex um 5O-7O °fo gegenüber einem !Fließbett ohne solche Elemente oder um 3O-4O % gegenüber MIlen von nicht gestaffelten Elementen ansteigt. Dies beruht darauf, daß die in der Wirbelschicht aufsteigenden Strömungen beim Durchgang zwischen den Elementen infolge der Staffelung einer ausgesTirochen wirbeligen Zirkulationswirkung unterworfen sind. Die Welligkeit der Elemente, ihrer Länge nach, erhöht die Wirksamkeit der wirbeligen Strömung sowie die Homogenität in senkrechter Ebene, quer zur Zirkulationsrichtuns·, wodurch die Verweilzeit vergleichmäßigt und die Wirksamkeit des Apparates bei verschiedenen sukzessiven Operationen erleichtert und verbessert werden.
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Durch Gestaltung des ELnblassiebes für das Huidisiermittel aus einer
Mehrzahl von IUtriergewehen mit angesehmiegtem Lochblech wird eine "bequeme i
Möglichkeit zur Änderung der Anzahl der Gewehe xtnd der Dichte ihrer Ma- [
sehen geboten, so daß, geraeinsam mit dem Durchmesser und der Anzahl der ■ Öffnungen des Lochblechs der für das iluidisiermittel festgelegte Druckverlust mit Leichtigkeit erreicht wird, wodurch ein guter Wirbelschicht-
zustand zu wirtschaftlichen Bedingungen erzielt wird. Hierbei ist auch \
eine Veränderung der Löcher des Einblassiebes in Zirkulationsrichtung j
des ELießbettes leicht durchführbar, wodurch eine engere -Anpassung des ! Siebes an die Anforderungen einer guten !"luiriisierung erreicht wird.
Durch die Annahme der gewölbten Form des Homogenisiersiebes für die
Strömung der abzuführenden Gase wird die Zirkulation des Gases im Beruhigungsraum homogenisiert? es wird die Möglichkeit geboten, daß die von den
abgeführten Gasen mitgerissenen und auf der Rückseite des Siebes abgesetzten Partikel wie bereits oben erwähnt, über die gewölbte Oberfläche
gleiten und in das !Fließbett zurückkehren, über den seitlichen Raum zwischer den Händern des Siebes und den Seitenwänden des Apparates.
Infolge der geschilderten Verbesserung der thermischen Übertragung im
waagerechten Apparat, in welchem die Zirkulation trotzdem mit relativ · mäßigen Geschwindigkeiten vor sich geht, können die Apparate zweckentspre- ; chend für größere Breiten des iließbettes aufgebaut werden, so daß die
Behandlung einer bestimmten Materialmasse auf einer kleineren Länge des . Apparates vollzogen wird. Damit wird die Atisführung mehrerer verschiedener '■ Behandlungen längs des Apparates möglich, ohne daß der Apparat zu
lang wird. Angesichts der erhöhten Homogenität des ELießbetts in seinen ! sukzessiven Querschnitten erfolgt der Übergang von einer Behandlung zur
ancleren ohne Schwierigkeiten, selbst in Abwesenheit von intermediären
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Überlauf schwellen,.
Es werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung (Apparate zur Behandlung Oulverförmiger Materialien im Fließbett mit waagrechte^? Zirkulation): im Zusammenhang- r*iit der Zeichnung beschrieben, die folgendes darstelleri r
— Figur f — einen sohematisehen TÄngssahnitt,; in senkrechter Miene,.
durch das Ausfiünrungsbeispiel ΐ;: " · [
— Figur 2 - einen sehematisclien Längsschnitt,, in senkrechter Ebene,-. I durch den: Apparat, laut Beispiel 2.
üg». ti Beispiel. 1t. Es ist ein Αυ-narat mit Fließbett zur Trocknung und j Heizung" auf tgO G- von durch Fällung erhaltenen Kalziumkarbonats vorgese- i hen,, der eine. Feuchtigkeitv^on max., etwa, 1 ia und eine Körnung von G, 16 ■ bis 0,Ό5 mm ha.t,. Das Material stammt als Abfall aus anderen Terfährenj j
ο i
das: Karbonat, wird· trocken und auf 1,5:0 G' geheizt wiederverwertet» |
Der Apparat gemäe Figur 1 hat.eine einzige Arbeitszone,, ■
Der Apparat, besteht aus einer waagrecbten paralle].ip.iT)edischen Kammer T, gegen" den; unteren Teil durch ein Einblassieb 2 abgeteilt,: am Rand dieses Siebes befindet sich ein Überlaufwehr % mittels welchem die Hohe des FüeßBettes und damit die Verweilzeit.: des Materials im Apparat geregelt wird,., Durch das Einlassende des; Aoparates ist ein Hohrbiindel' zur thermi-
sehen TJbertragnng efeg&fi1hrtr die Heizelemente sind gradlinig,, parallel und in einer: Qperebene gestaffelt: angeordn.et. Der Deckel 5 ist aufgeteilt in; Eirilasa- bzw« Aus-lassfcammer· für das Heizmedium. Oberhalb des Beruhigungs-raumes: befindet sieh, ein gewölbtes Homogenisiersieb 6 aus Lochblech» Die Seitenränder· des Siebes weisen; nach unten; und werden in einem kleinen Abstand zu den. Seitenwänden des Apparates: gehalten. Durch Stutzen a
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wird Luft als Fluidisiermittel eingeführt, die durch Stutzer b abgeleitet wird. Der Stutzen c, für den Einlaß des Pfcwarmun^smittels (Mitteldruckdamnf) sowie der Stutzen d zum Auslaß den Kondenswasser bedienen die Elemente zur thermischen Ubertrafmng. Das nuTveT-förniige Kai ziranka;rhon?t wird in den Aüpara.t durch Stutzen e eingeführt mit konstanter Durchgangsm^nge und wird durch den Stutzen f abgeführt.
Das Einblassieb ? ist aus einer Blechplatte mit runden Öffnungen, gleichmäßig verteilt, angefertigt und ist an drei Reihen von Filtergeweben aus Qlasfiarn angeschmies-t. Die Luftströmung wird durch ixe Elemente zur thermischen iFbertragiing erwärmt und fluidisiert das Kalziumka^bonat, wonach sie den "Benzhigun^srattm durchströmt, worin die "Partikeln fast alle abgesondert werden, passiert das Homogenisiersieb 6 und wird durch Stutzen b abgeführt. Das Homogenisiersieb wird durch die Ablagerungen nicht verstonft.
Der Druckverlust im Einblassieb entsnrJcht etwa 4-U-^O-O des
lustes im Armarat, ,ie nach d^r effektiven Körnung im erwähnten Bereiche d^r Aimarnt erzielt thermische B^lasttin^en, die Werte v^n 100.000 kcal/m EinMassieb erreichen im Tem-nera-turenbereich des Arroarates aus dem Bei-
Έ5.ρ[. 2; SeisnJRl ?: Der Apparat mit Fließbett ist vor-resehen zur Trockmmg j
und /Lblrihlung von durch Zentrifugieren erhaltenen Ammoniumsulphatkristal- j len, Tnif. einer Feuchtigkeit von Z'/o und einer Durch schnitt skömimg von OjP mm. Der Amarat umfaßt zwei Betriebszonen, entsrirechend den zwei '.Crocrmnn;'ε- und Kühlungsoperationen.
Vooi otan'lrnmkt der Bauart betrachtet, ist der Apparat ähnlich demjenigen
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' ■ - 10 ■-
aus Beispiel 1 aufgebaut, in allen Teilen, die den Kennziffern 1-6 ■und den Kennbuchstaben a - f entsprechen=,
Die Trocknung erfolgt in der ersten Zone durch die Röhrenelemente zur thermischen Übertragung 4» die mit Dampf beheizt· sind. Die Röhrenelemente zur thermischen Übertragung 7 in <3er Kuh] zone sind in Fortsetzung des Röhrenbündels 4 angeordnet und verfugen über die frontalen Stutzen zum Einlaß des Kühlmittels g und zum Auslaß desselben h. Eine Querwand 8 trennt den Beruhigungsrau, den zwei Zonen entsprechen. Das Homogenisiersieb ist in der Trocknungszone fortgelassen; es wird dabei ein Rücklauf des aus dem Apparat mitgerissenen Materia]s über Stutzen e vorgenommen. Die Ammoniumsulnhatkristalle werden durch Stutzen f bei einer Temperatur von etwa AO G abgelassen.
Infolge der Verwendung der Röhrenelementf3 ziir thermi:?cb=>n i'ibertragi.rng in rl en beiden Zonen des Fließbett es wird die Fläche des Einblassiebes und dementsprechend die Aufstellfläche des Anparates njn etwa A0% herabgesetzt.
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Claims (1)

  1. Anmelderint
    DE PROIEGTARI I
    INDTJSTRIA CHIMICA AUOBGANICA
    SI A IFGRASAiyillTELOR·,
    Bukarest / Rumänien
    19. April 1973 Kr/ha
    P A T E Ϊ T A I S P E ί; C II E
    1. Torrichtung zur Behandlung von -pulverförmigen Materialien im ilieBbett mit waagrecbter Zirku.la.tion oberhalb eines Siebes, durch welches das Fluidisiermittel eingelassen wird, wobei im Fluidisierraum in der Zirkulationsrichtung des Materials Elemente zur indirekten ■Wärmeübertragung (thermischen Übertragung) und oberhalb eines Beruhigungsraumes ein Sieb zur Homogenisierung der Gasströmung vorgesehen sind, welche Gase sodann mittels Stutzen am oberen Teil des Apparates abgeführt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    _daß die Röhrenelemente zur Wä.rmeübertragung/a, 1JJ(thermischen Übertragung) gradlinig oder räumlich identisch gewellt sind, sieh über die ganze Betriebszone des Apparates erstrecken und im Querschnitt bzw» in den verschiedenen sukzzessiven Querschnitten der Betriebszone(n) in mehreren waagrechten Reihen, von einer Reihe zur anderen gestaffelt, angeordnet sind;
    -daß das Einblassieb (j) des VirbelschichtapOarates eine Mehrzahl von Hltriergeweben aufweist, die unter einem Lochblech angebracht sind; -und daß am oberen Teil des" Beruhigungsraumes ein Homofenisiersieb (6) ι
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    "λ"
    für die abzuführenden Gase in p*ewöHbter Form ausgebildet ist, wobei zwischen der nach unten geneigten Seitenrändern des Homogenisiersiebes (6) und den Winden des A-POarates er-1 Abstand eirgehalten ist 1SUr Rückg der mitgerissenen Partikeln in das Fließbett.
    2. Vorrichtung mit Fl ießbett gemäß Anspruch 1, dadiireh gekennzeichnet,
    daß er auf seiner Lnnge mehrere Behandlungen auf sukzessiven Zonen gestattet, wie z. "B. Heizung und Trocknung, Kühlung, Mischung, chemische Reaktionen der milverförmigen Materialien mit anderen gleichzeitig eingefiihrten Stoffen, wobei die verschiedenen Zonen mit separaten Elementen zur thermischen Übertragung ausgerüstet sind, währen^ einige dieser Zonen solcher Kiemente zur thermischen Übertragung ermangeln können.
    , Vorriohtnni1' nit YJ.ießbett Tprnäß AnsO^ioV) ·\ y dadurch gekennzeichnet,
    daß da.s Eünblassieb (3) für das Huidisierraittel Piltrierffewebe aus Glas- oder Kunststoffen aufweist.
    U Torrichtung mit Fließbett gemäß Anspruch ^, ■
    dadiirch gekennzeichnet,
    dap: das Einhlpssieb (5) des Huidisierrnittels eine veränderliche Anzahl von Piltrier^reweben mit nässenden Dichten derselben vervrendet, während bei dem ihnen angeschmiegten Lochblech mit kreisförmigen, gleichmäßig j
    i verteilten Lc5chern die Durchmesser der Löcher derart gewählt sind, j daß der Druckverlust des ELuidisiermittels im Einblassieb einen homogenen Wirbelschichtzustand des rnüverförmigen Materials bewirkt.
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    5. Vorrichtung mit Fließbett gemäß Anspruch 4»
    dadurch gekennzeichnet, ;
    daß die Öffnungen des Lochblechs rind ihre Verteilung, wie auch die ,' Anzahl und Dichte der JTiltriergewebe längs der Zirkulationsrichtung ; des iließbetts auf-den verschiedenen Arbeitszonen im Apparat, je nach den Anforderungen eines guten örtlichen Wirbelschichtzustandes, geändert und die Eiublaskammer durch Wände aufgeteilt ist.
    6. Vorrichtung mit RLieBbett gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am gewölbten Homogenisiersieb (6) für die Strömung der abzuführenden Gase, aus Lochblech, die Hache der Öffnungen 30-40-^ der Gesamtfläche des Siebes beträgt. "
DE2320614A 1972-04-24 1973-04-24 FlieBbettreaktor Expired DE2320614C3 (de)

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DE2320614B2 DE2320614B2 (de) 1974-10-24
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US (1) US3851406A (de)
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RO (1) RO58713A2 (de)

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