DE8708906U1

DE8708906U1 - Schachtreaktor

Info

Publication number: DE8708906U1
Application number: DE8708906U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1988-10-20

Description

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Karl von Wedel, Amselstrafle 5, 3057 Neustadt 1 Schachtiieaktör

Die Erfindung betrifft eine als Schächtreaktor aufgebaute Vorrichtung zur Wärmebehandlung von heißem, rieselfähigem, in dem Söhächtreaktor mittels Schwerkraft gefordertem ächüttgut, mit einer Schüttgutaufgabe und einem Schüttgutaustlfag, wobei in dem SchaGhtreaktör ein Rohr^ und/oder Kanalsystem zum Zuführen von Kühlgas an bzw« in das Schüttgut sowie zum Abführen des Kühlgases aus dem Schüttgutbereich im wesentlichen quer zur Schachthauptrichtung und damit zur Schüttgutförderrichtung angeordnet ist und die Rohr- und/oder Kanalelemente dieses Systems gegebenenfalls zumindest teilweise nach unten, d.h* in SchüttgutfÖrderrichtung offen sind.

Während schachtförmiga Silos in aller Regel als Vorratsbehälter dienen, spricht man dann, wenn bestimmte Veränderungen im Schüttgut (Reaktionen) gewünscht werden, auch von Silo- oder Schachtreaktoren. Je nach der Art der Förderung des Schüttgutes infolge Schwerkraft werden Kernfluß, Massenfluß und Kolbenfluß unterschieden. Bei Kolbenfluß bewegt sich die Schüttgutsäule im Schacht gleichförmig; die Verweilzeit aller Schüttgutteilchen ist gleich. Diese Art der Förderung ist Voraussetzung für Reaktoren. Das wesentliche Mittel zur Erzielung von Kolbenfluß in einem Silo ist die Austragsvorrichtung. Feine und möglicherweise heiße Schüttgüter werden bisher überwiegend unter Zuhilfenahme von pneumatischen Auflockerungen ausgetragen. Kolbenfluß ist dadurch nicht zu erzielen. Die technische Entwicklung hat jedoch neuere Geräte zur Verfugung gestellt wie einen rotationssymmetrischen Schwingtrichter (DE-PS 1 266 231). Mit einer solchen Austragsvorrichtung können auch große Austragsquerschnitte von Silos bzw. Schächten so bedient werden, daß sich selbst bei feinem Schüttgut und gegebenenfalls unter

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Beachtung der inzwischen mit diesem Üetät erworbenen Erfahrungen nahezu Kölbenflüß einstellt!

Die wärmebehandlung rieselfahigei? Schüttgüter mittels Gasen erfolgt nach dem Stand der iechnik in Schächten, auf Rösten; in Wifbeibetten oder in Schwebegaswärmetauschern. Die Reihenfolge entspricht der Eignung für feiner werdendes Schüttgut* Weitere Auswahlkriterien sinds Art und intensität des Wärmeübergangs, Art der Stoffströme: Gegen-, Gleich- oder Querstroni; Art der wärmebehandlung: Aufheizen, Temperaturhalten oder Kühlen.

Schächte eignen sich vorzugsweise für grobes Korn, Gegenstrom, Aufheizen, Temperaturhalten und Kühlen, Bei einem bekannten Schacht (DE-ÜS 20 10 601) erfolgt die Wärmebehandlung auch feiner Schüttgüter mittels Gasen im Schacht indirekt unter Zuhilfenahme einer Vielzahl quer zur Förderrichtung der Schüttung angeordneter, vom Kühlgas durchströmter Rohre. In einer Weiterentwicklung dieser Anordnung wird das Gas bei mittlerer Kornfeinheit mittels nach unten offener Kanäle direkt durch die Schüttung geführt. Ein Teil der Rohre dient der Einleitung der Gase, ein anderer der Abführung. Dieses Prinzip wird beispielsweise bei Schüttschichtfiltern und Absorbern angewendet.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung feiner, rieselfähiger Schüttgüter zu schaffen, die sich für das Halten einer hohen Temperatur ohne Wärmezufuhr zum Ausgleich von Verlusten oder endothermen Reaktionen (Tempern durch Verweilzeit) und ein unmittelbar nachgeschältetes Kühlen besonders eignet, um ggf. ils Verbund mit Wirbelbetten oder Schwebegas wärmetauschern arbeiten zu können, die sich einerseits nicht zur Kühlung eignen und andererseits Temperaturen in extrem kurzer Zeit einstellen.

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Diese Aufgäbe wird nach der !Erfindung bei einem Schächtreaktor der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöste, daß der Schachtreaktor in Schüttgutförderrichtung eine Temperstrecke zum Halten der Temperatur des durch die Schüttgutaufgabe eintretenden Schüttgutes, einen das Rohr- und/oder Kanalsystem aufweisenden Kühlschachtteil sowie den mit einem Schwingtrichter ausgebildeten Schüttgutatistrag umfaßt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere in folgendem: Für mineralogische Umwandlungen ist eine Temperstrecke vorgesehen, was einen erheblichen Vorzug im Vergleich mit beheizbaren Rostbändern ergibt, sowie eine Kühlstrecke. Auf diese Weise ergibt sich ein Temperaturausgleich zwischen mehreren Schüttgutkomponenten durch die Verweilzeit, dadurch bewirkte Reaktionen, und die anschließende Kühlung der Schüttung. Der eine Verweilzeit erfordernde Verfahrensschritt der Temperung läßt sich besonders wirtschaftlich in einem Siloraum erzielen. Der durch die Schüttung befüllte Siloraum stellt die kleinste zu isolierende Fläche dar und macht es möglich, die Abstrahlungsverluste geringer als bei allen anderen Vorrichtungen zu halten. Die in der gleichen Schüttgutsäule nachgeschaltete Kühlstrecke stellt baulich eine so deutliche Vereinfachung dar, daß der Aufwand für die Kühlung indirekt mittels Rohren oder direkt mittels Kanälen, die quer in den Schacht eingezogen sind, insgesamt wesentlich wirtschaftlicher als bei herkömmlichen Anlagen für diese Zwecke ist.

Voraussetzung für die Wirksamkeit der Wärmebehandlung im Schachtreaktor ist ein ausreichend gleichmäßiges Absinken der Schüttgutsäule. Deshalb sollte der Austrag vorteilhaft über einen großflächig arbeitenden und vorzugsweise peripher austrägenden Schwingtrichter vorgenommen werden. Die Rohre werden dadurch statisch in der Silomitte weniger belastet.

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Zur weiteren Verbesserung des gleichmäßigen Absinkens der Schüttgütsäüle kann der Querschnitt des Schachtreäktörs i5üm Austrag hin konisch erweitert sein. Ferner kann mit ä€S Anordnung der Rohre die Sinkgeschwindigkeit über dem Schachtquerschnitt beeinflußt werden, und zwar können die Rohie zu diesem Zweck in besonderer Ausbildung der Erfindung im Zentralbereich des Sehachtquerschnittes enger als im Randbereich angeordnet sein. Gleichzeitig wird das Masseiistroiii verhältnis von Schüttgut zu Kühlgas vergieichmäßig-t. Sowohl der Schwingtrichter als auch die Rohre dienen zur Einstellung von Kolbenfluö in der Temperstrecke.

In Weiterbildung der Erfindung können vorteilhaft die das Gas eintragenden Rohre an ihrer Unterseite feine, gleichverteilte Öffnungen für den Gasaustritt aufweisen, während die das Gas austragenden Kanäle zum Absetzen von mitgerissenem Staub an ihrer Unterseite mit der größtmöglichen Querschnittsfläche offen bleiben können. Mit dieser Art der An-

Ordnung und Ausbildung des Rohr- und Kanalsystems ist einerseits eine wirksame und einfach zu erzielende direkte Kühlung von Schüttgütern mittlerer Feinheit wie beim Stand der Technik infolge deren Durchströmung mit dem Kühlgas möglich.

! Auf der anderen Seite wird dabei aber auch dem Umstand Rechnung getragen, daß sich bei feinem Schüttgut leicht bevorzugte Luftwege ausbilden und daß deshalb das vorbeisinkende Gut besonders gleichmäßig von dem Kühlgas angeströmt und durchströmt werden muß. Dieses wird d»rch die beschrieben» Weiterbildung erreicht, indem das Kühlgas mittels eines mit feinteiligen Öffnungen versehenen, einen Widerstand aufweisenden Austritts aus den Kanälen gleichmäßig in das feine Schüttgut verteilt wird.

Vorzugsweise können Rohre und Kanäle wechselweise eta-

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genartig in dem Kühlschacht angeordnet sein, und nach einem anderen Weiterbildungsgedanken der Erfindung können zur Erzielung eines geringstmöglichen Strömungswiderstandes die Kühlluftrohre lanzettförmig ausgebildet sein- Durch die Etagenanordnung wird eine gleichmäßige Begasung des Schüttgutes bewirkt, während die Lanzettform einerseits eine optimale Oberfläche für die indirekte Schüttgutkühlung mittels des in dv2ii Rohren strömenden Gases bei andererseits minimalem Reibungswiderstand gegen das vorbeisinkende Schüttgut bietet.

Zur Einstellung eines gleichmäßigen Absinkens trägt der Schwingtrichter bei, bei dem das Schüttgut gleichmäßig durch einen Ringspalt austritt. Eine periphere Anordnung desselben und der damit erzielbare periphere Austrag kompensieren je nach Schüttgut die Wandreibung. Soweit diese Maßnahme nicht ausreicht, kann der Schachtreaktor vorteilhaft nach unten konisch erweitert und/oder die Rohre können im Zentralbereich des Schachtquerschnitts enger als im Randbereich angeordnet werden.

Um der Gefahr von Verletzungen besonders bei höheren Schüttguttemperaturen vorzubeugen, kann der Mantel des Kühlschachtteils mit einem Berührungsschutz ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 einen Schachtreaktor nach der Erfindung im Vertikalschnitt und

Fig. 2 einen Ausschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Rohr- und Kanalsystem im Schächtireaktoif«

Ein für eine intensive Schüttgutkühlung geeigneter Schachtreaktor mit erfindungsgemäßen Aufbau weist, in Fließrichtung des in ihm zu behandelnden Schüttgutes gesehen, nacheinander eine Temperstrecke 1 zum Halten des durch eine Schüttgut-Aufgabeöffnung 10 zugeführten Schüttgutes, beispielsweise Gipszement, daran anschließend einen Kühlschacht 2 und in dessen unterem Bereich einen Schwingtrichter 3 auf, der ein gleichmäßiges Absinken der Schüttgutsäule bewirkt.

Der Aufgabeöffnung 10 ist ein Füllstandswächter 4 zugeordnet. Bei besonders heißem Schüttgut handelt es sich um einen Gammastrahler mit einem Empfänger. Die Füllstandsüberwachung kann auch durch das Gewicht des Schachtreaktors mittels einer Druckmeßdose 5 erfolgen. Die Füllstandwächter 4 und 5 betätigen den Schwingtrichter 3 so, daß der Schachtreaktor gefüllt bleibt.

Die Temperstrecke 1 ist so bemessen, daß sich bei dem gewünschten Durchsatz die gewünschte Verweilzeit ergibt. Eine isolierung 11 hält die Temperatur des eintretenden Schüttgutes nahezu konstant. In dem Kühlschacht 2 sind Rohre 6 quer eingezogen. Die Rohre 6 sind lanzettförmig, so daß sie eine große Oberfläche für den Wärmeübergang an das Schüttgut bieten und diesem gleichzeitig wenig Reibungswiderstand entgegensetzen. Der Kühlschacht 2 ist bei höhren Temperaturen mit einem Berührungsschutz 12 versehen.

Die Kühlrohre 6 werden von Luft durchströmt und bewirken die indirekte Kühlung des Schüttguts an den Rohrflächen. Nicht dargestellt sind ein Ventilator und ein Sammelkanal für die Luftzuführung zu mehreren Rohren 6. Die Kühlluft kann mehrfach, vorzugsweise entgegen dem Schüttgutstrom, durch die Rohre 6 geführt werden.

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Bei dem in Fig. 2 gezeigten, von dem Aufbau der Fig. 1 abweichenden Kühlsystem sind Rohre 7 mit feinen, gleichmäßig verteilten, einen Widerstand gegen den Gasdurchtritt bewirkenden Löchern 9 an der Rohrunterseite sowie an ihrer Unterseite offene Kanäle 8 vorgesehen. Die Höhe des Widerstandes richtet sich nach der Feinheit und damit der gleichmäßigen Durchgasbarkeit des Schüttgutes. Die den Widerstand bewirkenden Löcher 9 können auch durch ein an der Unterseite der Rohre 7 angebrachtes Gitter oder Gewebe eventuell zusätzlich zu den Löchern 9 - gebildet werden. Die Rohre 7 und die Kanäle 8 sind dicht von dem Schüttgut umgeben. Die Luftzufuhr ist an dia Rohre 7 und die Luftabführung an die Kanäle 8 angeschlossen. Durch den Druckabfall der Luft beim Durchtritt durch die Löcher 9 infolge des erzeugten Widerstandes wird die Gleichverteilung der Luft beim Durchtritt durch das Schüttgut zu den Kanälen 8 bewirkt.

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Claims

··· &rgr; * &igr;m · err· ·· - 8 Schutzansprüche :

1. Als Schachtreaktor aufgebaute Vorrichtung zur Wärmebehandlung von heißem, rieselfähigem, in dem Schachtreaktor mittels Schwerkraft gefördertem Schüttgut, mit einer Schüttgutaufgabe und einem Schüttgutaustrag, wobei in dem Schachtreaktor ein Rohr- und/oder Kanalsystem zum Zuführen von Kühlgas an bzw. in das Schüttgut sowie sum Abführen des Kühlgases aus dem Schüttgutbereich im wesentlichen quer zur Schachthauptrichtung und damit zur Schüttgutförderrichtung angeordnet ist und die Rohr- und/oder Kanalelemente dieses Systems gegebenenfalls zumindest teilweise nach unten, d.h. in Schüttgutförderrichtung offen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtreaktor in Schüttgutförderrxchtung eine Temperstrecke (1) zum Kalten der Temperatur des durch die Schüttgutaufgabe (10) eintretenden Schüttgutes, einen das Rohr- und/oder Kanalsystem (6, 7, 8) aufweisenden Kühlschachtteil (2) sowie den mit einem Schwingtrichter (3) ausgebildeten Schüttgutaustrag umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas einleitende Rohre (7) an ihrer Unterseite feine, gleichmäßig verteilte, einen Widerstand bewirkende Öffnungen aufweisen,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas abführende Kanäle (8) an ihrer Unterseite offen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (7) und Kanäle (8) wechselweise etagenartig in dem Kühlschacht (2) angeordnet sind.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftrohre (6) lanzettförmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Man-

\ tel des Kühlschachtteils (2) mit einem Berührungsschutz

\ (12) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a jj durch gekennzeichnet, daß der

* Schachtreaktor nach unten konisch erweitert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

\ Rohre (6) im Zentralbareich des Schachtquerschnitts

I enger als im Randbereich angeordnet sind.

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