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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln von Korn-
und/oder Staubgut mit Gas enn man Korn- und/oder Staubgut mit Gas oder mit einem
anderen hochkompressiblen Medium behandeln will, so gibt es, wenn man von den Möglichkeiten
der Zunngsführung des Gutes in perforierten Behältern absieht, unterschiedliche
Behandlungsarten : Das Gut liegt auf einer gasdurchlässigen Unterlage und wird von
dem Gas durchströmt; die Druckverluste sind hierbei hoch und man benötigt Vorkehrungen
zum Querbewegen des Gutes auf der Unterlage, Intensiviert man die Gasströmung und/oder
sind die Teilchen relativ leicht genug, so gelangt man zu der bekannten Wirbelschicht.
Diese verhält sich wie eine Plude, fur die man Leitunge und Schaltorgane vorsehen
muß.
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Geht man mit den Betriebsbedingungen bei der tirbelschicht weiter
ins Extreme so kann man die Unterlage fortlassen, ds die dem Gas entzogenen Auftriebskräfte
groß genug sind, um das Gut zu tragen.
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Ist die Gasgeschwindigkeit gleich der sogenannten Schwebegeschwindigkeit,
so handelt es sich um einen stationären Betriebszustand, bei dem die Teilchen unter
der Voraussetzung, daß sie gleich sind, in ihrer Lage gehalten werden; in diesem
Fall kann nur Chargenbetrieb durchgeführt werden.
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Mscht man die Gasgeschwindigkeit größer als die Schwebegeschwindigkeit,
80 hat man es mit der pneumatischen Förderung zu tun, beider aber nur sehr kurzzeitige
Behandlungen durchführbar sind.
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Unter den Voraussetzungen geringen Konstruktionsaufwandes, zuverlässiger
Betreibbarkeit und intensiver Behandlung kann man gemäß der Erfindung ein Verfahren
zum kontinuierlichen Behandeln von Korn- und/oder Staubgut mit Gas im Gegenstrom
durchführen, und zwar in einem vertikal durchströmbaren Standgefäß, in das das Gut
oben eingeführt wird, wenn man die zeiteinheitllch zugegebene Gutmenge bei
bei
mit mehr als der Schwebegeschwindigkeit aufwärts strömendem Gas derartig bemißt,
daß sich jeiIchenkonzentrationen ergeben, die ein selbstgesteuertes Austreten von
Gut durch die gasdurohströmte Eintrittsöffnung hindurch bewirken.
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Der apparative Aufwand für die Durchführung des Verfahrens ist denkbar
gering, da er praktisch nur in einem Standrohr besteht.
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Die betriebliche Zuverlässigkeit ist aus demselben Grunde gegeben.
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Die Behandlungs intensitat ist groß, da das Gut im Gegenstrom zum
Gas geführt wird. Dies geschieht aber nicht etwa bei Gasgeschwindigkeiten unterhalb
der Schwebegeschwindigkeit denn hierbei wäre die Behandlungsintensität viel zu gering.
Vielmehr wird von der Brscheinung Gebrauch gemacht, daß sich bei Steigerung der
Gutdichte im behandelnden Gasstrom Teilchenkollektjve mit derartig dicht beieinander
befindlichen Teilchen ergeben, daß andere Strömungsverhältnisse auf treten als bei
Teilchen, die sich sozusagen allein im Gas strom befinden. Die Umströmungen der
Teilchen werden gründlich gestört, so daß sich ein Tellchenkoll-ektiv oder eine
Teilohenwolke mit besonderem Gemeinschafts-Strömungsverhalten bildet, das bei genügender
Materialdichte durch die Einströmöffnung gegen die Gasströmung nach unten austritt.
Hierbei kann eine gewisse Selbststeuerung beobachtet werden, die sich in einer ungleichrßigen
Ausscheidung des Gutes nach unten zeigt.
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Da das Gas, in dem das Korn- und/oder Staubgut suspendiert ist, möglichst
ohne Ablösungen nach oben strömen soll, ist es vorteilhaft, das Standrohr in an
sich bekannter Weise als Trichter auszubilden, der als Diffusor wirkt. Das erbringt
auch den weiteren Vorteil eines nur wenig oder gar nicht fluktuierenden Gutausfalls'
nach unten; außerdem kann man zur erzielung günstiger Einströmverhältnisse des Trichterloch
auswölben.
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Wenn die Kornverteilung innerhalb großer Grenzen liegt, zum Beispiel
zwischen 1 und 200 p, ist das abströinende Gas durch einen Zyklon zu fuhren, der
das mitGeführte Gut abscheidet und wieder in die Behandlungskammer zurückfördert,
Man kann im Deckel des Behandlungsgefäßes mehrere Öffnungen für Gutsufuhr und Gasabzug
vorsehen und den Zyklon gegebenenfalls zentral in den Deckel einsetzen.
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Das
Das Verfahren und die zu seiner Durchführung
geeignete Vorrichtung erlauben zahlreiche Anwendungen, wie zum Beispiel Trocknen,
Befeuchten, Erhitzen, Kühlen und chemisches Verändern aller Art.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausf%-hrungsbeispielen, die als systemstisierte
Vertikelsohnitte n den Figuren 1 bis 4 dargestellt sinde im. folgenden näher erläutert.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf den Apparat nach Figur 4 und Figur 6 zeigt ein
Schaltbild für Staubabscheider.
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Die Vorrichtung besteht aus dem zylindrischen Standrohr 1 mit dem
Trichter 2, der diffusorartig susgebildet ist und sich von der Ddse 3 mit innerer
Auswblbung 4 aus nach oben erstreckt. Die Auswölbung geht in eine Scheibe 5 über,
die unter Belassung eines kleinen Spaltes 6 von einem zylindrischen Gefäß 7 umgeben
ist. Oberhalb der Scheibe bildet sich ein Ringkanal 8 mit einem Einlaß 9 für das
Behandlungsgas. Unten verengt sich der Behälter 7 durch zwei ebene Schrägwände f,
die unten in das Gehäuse für die Austragsachnecke 11 zusammenlaufen.
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Im Deckel 13 des Behilters 1 befinden sich Offnungen 14 für die Zufuhr
von Gut in Richtung 12 und 15 für den Abzug des Gases. Die letztgenannten Öffnungen
können zu einem Zyklon 16 geführt werden, der das Gut in Pfeilrichtung 17 in das
Behandlungsgefäß 1 zurückführt und das gereinigte Gas nach oben abziehen läßt.
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Das Behandlungsgas tritt durch den Stutzen 9 in den Ringraum 8 ein,
gelangt durch den Ringschlitz 6 unter die Platte 5 und strömt beschleunigt in Richtung
der Pfeile 18 der Trichterdüse 3 zu, um dann in Richtung der Pfeile 19 von unten
in das Standrohr 7 einzuströmen.
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Das durch die Öffnungen 14 eingebrachte Staub- und/oder Korngut fällt
entgegen dem aufwärts strömenden Gas durch da Standrohr 1 hindurch dem Trichterboden
2 zu, wobei es mehr oder weniger stark verzögert wird, was bis zum Stillstand oder
sogar teilweise bis zur Bewegungsumkehr führen kann. 3ei weiterer Steigerung der
Teilchenkonzentration bilden sich Teilchenkollektive, in denen das Strömungsverhalten
des F, inzelteilchens anders ist als das eines Teilchens außerhalb des Teilcenkollektivs.
Dieses Teilchenkollektiv fällt dann in Pfeilrichtung 17 <, eschlossen durch die
Trichterdüse 3 hindurch in den @aum@unterhalb der Scheibe 5; dies geschieht bei
Geasgeschwindigkeiten, die mehr bis vielfach größer als die Schwebegeschwindigkeit
sein kunden.
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Je
Je größer die Gasgeschwindigkeiten im Trichter
des Standrohres sind, umso mehr kann man die Einrichtung mit Gut beladen und die
entstehenden Partikelwolken verdichten. Theoretisch genügte es, wenn das Standrohr
nur aus dem Trichterteil bestünde* wobei sich der Öffnungswinkel des Trichters nach
der Zähigkeit des Behandlungs gases richtet, um weitgehend ablösungsfreie Verzögerung
der Gasgeschwindigkeit zu erzielen, ährend die Höhe des Standrohres durch denjenigen
Querschnitt theoretisch gegeben ist, bei dem sich die-Schwebegeschwindigkeit einstellen
würde. Derartig ausgebildete -Standrohre würden bei der Durchführung bestimmter
Prozesse sehr hoch werden; aus diesem Grunde kürzt man das Verfahren im Standrohr
ab und wiederholt es ein oder mehrere Male dadurch, daß man eine bestimmte Menge
des Gutes im Kreislauf führt und dadurch eine beträchtliche Verminderung der Bauhöhe
des Standrohres erzielt.
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Als Mittel zur Verwirklichung des Kreislaufes wird, wie schon beschrieben,
der Staubabscheider, vornehmlich in der bekannten Zyklon bauart verwendet. Bei Verkürzung
des Standrohres empfiehlt es sich, dessen Oberteil als Haube auszubilden, die in
ihrem unteren Bereich eins nur geringe oder gar keine Querschnittsveränd erung zeigt,
um der Strömung Gelegenheit zur Beruhigung. zu geben, während der obere Teil eine
starke Querschnittsverengung aufweist, um ein klar definierbares Verhalten der Strömung
vor ihrem Verlassen des 3tandrohres zu erzwingen. Die Haube kann wie in Fig. 3 dargestellt,
als Halbkugel 21, aber auch als Peraboltid oder ähnlich gerundeter Körper ausgebildet
sein. Da die Herstellung solcher Körper Sehwierigkeiten macht, kann man die Haube
auch sus mindestens zwei Körpern mit abwickelbarer Oberfläche zusammensetzen, wie
in Fig. 2 dargestellt. Hier besteht der untere Teil der Haube aus einem zylindrischen
Teil 22 und aus einem aufgesetzten Kegelstumpf 20.
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Pur bestimmet Ausführungsformen kann die Querschnittsverengung mendlich
groD gemacht werden, wodurch der Kegelstumpf 20 zur @benen Scheibe wird, wie das
bei 13 in Fig. 1 dargestellt ist.
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@a es erforderlich ist, die nach unten durch die Düse 3 des Stand-@chrtrichters
ausgefallene und in Fig. 1 mit Pfeil 17' gekennzeich-@ete Gutwolke durch das entgegenkommende
Behandlungsgas 18 nicht aufreißen zu lassen, ist nicht nur der unterhalb der Düse
angeordniete Raum 10 querschnittsmäßig wesentlich größer zu machen als der @üsenquersehnitt,
sondern man kann zusätzlich auch ein Fengrohr @3 (Fig. 2) vorsehen, das die ausgefallene
Gutwolke aufnimmt und @ortleitet, wobei der in Fig. 2 dargestellte Fallkanal 24
durch eine übliche und gegebenenfalls mit einer Rückstellkraft belastete Klappe
Klappe
25 verschlossen ist.
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Soll das in dem Standrohr behandelte Gut in einem Drehrohxjweiter
behandelt werden, so kann der in Fig. 2 dargestellte Gutkanal 24 und der Gaszuströmkanal
26 an das Kopfgehäuse des Drehrohres sngeschlossen werden. Eine wesentlich einfachere,
billigere und vor allen Dingen wenig Bauhöho erfordernde Ausbildung kann man dem
Standrohr geben, wenn man nach Fig. 3 sein Trichterteil 27 mit gebogener Achse ausbildet
und die Düse 33 sich unmittelbar in das Drehrohr 28 hinein erstrecken läßt. Das
Kopfgehäuse des Drehrohres kann dann eingespart und das Drehrohr mit geschlossener
Stirnwand ausgebildet werden, die nur eine Zentralöffnung für den Düsenhals besitzt.
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Die zur Erzielung des bereits erwähnten Kreisprozesses angewendeten
Staubabscheider, vornehmlich Zyklone, sind in vielfältiger Weise einsetzbar. Die
zu Fig. 1 beschriebene Anordnung hat den Nachteil, die vom Zyklon 16 abgeschiedene
Rückgutmenge nicht messen zu können, da sie unmittelbar in dss Standrohr geht. in
kann daher den Zyklon 29 auch neben dem Standrohr anordnen, wie des aus Fig. 3 zu
ersehen ist. Hier wird das Frischgut in Pfeilrichtung 30 den aus dem Zyklon 29 austretenden
Rückgut zugefügt und beide Gutanteile zusammen mit der Einspeiseschnecke 31 in das
Standrohr 21,27 gebracht. Dabei kann eine Förderschnecke zunehmender Steigung verwendet
werden.
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Bei der ähnlichen @yklonanordnung nch Fig. 2 wird das Frischgut in
Pfeilrichtung 32 in ds Rohr 35 zwischen Standrohrhaube 21,20 und Zyklon 3t zugeführt.
Die Einspeisung des im Zyklon abgeschiedenen Gutes geschieht durch Injektor 36 mit
durch das Gebläse 38 aus dem Düsenkasten 37 in Pfeilrichtung 18' abgesaugtem Gas.
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Das Verfahren nach der Erfindung und die zur Durchführung des Verfahrens
beschriebenen Vorrichtungen eignen sich besonders für das thermische Vorbereiten
von Zementrohgut in Staubform. Man braucht jedoch hierbei für die Erzielung einer
ausreichenden Kalzi@ierung lane Behandlungszeiten des Gutes, was sich darin auswirkt,
daß die Rücklaufmengen vielfach größer sind als die Frischgutmengen. Demzufolge
muß das Standrohr mit einer umfangreicheren Abscheideanlage zusammenarbeiten, wie
das in Fig. 4 dargestellt ist. Hier wird das Frisohgut in Pfeilrichtung 40 der Abgasleitung
41 des ersten Zyklones 42 zugegeben, der durch das tangential einmündende Hohr 43
seitlich am Haubenteil 44 des Standrohres angeschlossen ist. Das aus dem Stsndrohr
mitgenommene Gut wird durch die Schurre 45 dem Standrohr
rohr wieder
zugeführt. Das in Pfeilrichtung 40 eingespeiste Gut wird in einem zweiten Zyklon
46 abgeschieden und dem Standrohr in gleicher weise ebenfalls zugeleitet. Hierbei
können die Einspeiserinnen 45 des Primärzyklons 42 und 47 des Sekundärzyklons in
verschiedenen Höhen angeordnet sein. Die beschriebene Einrichtung ist in Fig. 4
und 5 als Doppelanordnung dargestellt. Genausogut ist eine Mehrfachanordnung Llöglich,
wobei mehr Zyklone, zum Beispiel drei, wie in lig. 6 dargestellt, verwendet werden
können. Parallelanordnung mehrerer Zyklongruppen ist möglich, zum Beispiel dreifach.
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Bei der Verwendung von drei Zyklonen nach Fig. 6 ist ein Primärzyklon
50 vorgesehen, der die mit dem Abgasstrom 51 mitgenommenen Grobteilchen abscheidet,
während der Sekundärzyklon 52 der Feinabscheidung dient. Ein Tertiärzyklon 59 sorgt
fur trocknung und Vorwärmung des in Pfeilrichtung 54 zugeführten Frischgutes. Das
aus ihm abgeschiedene Gut wird in der pneumatischen Förderleitung 55 vor dem Sekundärzyklon
52 in die vom Primärzyklon 50 kommende Abgasleitung 56 eingespeist. Das Gas, das
das aus dem Tertiärzyklon 53 abgeschiedene Gut in Leitung 55 fördert, wird dem Standrohr
57 entnommen.
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Die erfindung ermöglicht den Bau gedrungener Behandlungsanlagen, die
sich bei der Herstellung von Zement bescnders in einem stark verkürzten Drehofen
mit anschließendem Vorbereiter erträglicher Bauhöhe auswirken.
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Die Einrichtung ist sehr einfach zu steuern durch die durchgesaug
te Gasmenge in Verbindung mit einer weiteren Größe, zum Beispiel der Abgastemperatur
hinter dem letzten Zyklon, iie sie zum Beispiel in der Leitung 48 (Fig. 4) zu messen
ist.