DE3110156A1 - Vorrichtung zum trocknen und/oder vorerhitzen von feinkoernigen und/oder staubfoermigen feststoffen - Google Patents

Description

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PA 3133

DIDIER ENGINEERING GMBH Alfredstraße 28
4300 Essen 1

Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen, z.B. Kohle, mittels Wärmeträgergas im Gleichstrom.

Die Trocknung und/oder Vorerhitzung von Kohle vor deren Einfüllen in die Kammern eines Verkokungsofens ist bekannt. Sie erfolgt üblicherweise in sogenannten Flugstromtrocknern, in welchen das Schüttgut Kohle durch das Wärmeträgergas senkrecht nach oben befördert wird. Zum Befördern - vor allem Beschleunigen der Feststoffpartikel wird ein beachtlicher Teil der kinetischen Energie des Gasstromes verbraucht.. Auch erreicht eine solche Anlage große Bauhöhen mit entsprechend hohen Investitionskosten. Durch lange Förderwege des erhitzten Gas-Feststoff-Gemisches ergeben sich häufig Probleme mit der Kompensierung von Wärmedehnungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art kompakte und in der Ausnutzung d.er für das Trocknen und/oder Vorerhitzen eingesetzten Energien wirksamer auszugestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen im wesentlichen senkrecht angeordneten Fall Stromkanal mit oberer Feststoff- und Gasaufgabeöffnung und unterer Feststoff- und Gasaustrittsöffnung, in welchem Fallstromkanal in welchselnder Aufeinanderfolge kolonnenartig untereinander kegel- und trichterförmige Einbauten mit aufeinander zulaufenden Schrägflächen angeordnet sind.

Die Feststoffe werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung also lediglich teilweise von dem Wärmeträgergas gefördert. Vielmehr wird in erster Linie die Schwerkraft der Feststoffe selbst ausgenutzt, während die Wärmeträgergasmenge lediglich von der Wärmezufuhr zu dem zu trocknenden Schüttgut abhängig ist. Aufgrund dieser weitgehenden Unabhängigkeit der Förderung der Feststoffe von dem Wärmeträgergas ist eine günstigere Steuerung der Trocknungs- und/oder Vorerhitzungsbedingungen möglich. Aufgrund der in dem Fanstromkanal erfindungsgemäß vorgesehenen Einbauten wird das Schüttgut von oben nach unten abwechselnd durch einen ring- und kreisförmigen Querschnitt geführt mit einer jeweiligen Umlenkung des Gas-Feststoff-Stromes. Auf diese Weise übersteigt der Förderweg der Feststoffe die Höhe des Fallstromkanales erheblich, so daß die Vorrichtung entsprechend kompakt, d.h. mit geringer Bauhöhe,erstellt werden kann. Die Verweilzeit aufgrund der bremsenden Wirkung der Schrägflächen ist für die größeren Partikel höher als bei den staubförmigen Partikeln, da diese mit dem Wärmeträgergasstrom besser mitgerissen werden und die Schrägflächen

weniger häufig berühren. Deswegen wird am unteren Ende des Fall Stromkanals eine über das Partikelgrößenspektrum weitgehend ausgeglichene Restfeuchte erreicht. Durch den Wegfall der Notwendigkeit, das Schüttgut vertikal nach oben zu transportieren, damit dem Wegfall der Kopplung der Transport- und Trockenbedingungen, wird insgesamt eine sehr schonende Behandlung des zu trocknenden und/oder vorzuerhitzenden Feststoffschüttgutes möglich. Der unvermeidliche Transport der Feststoffe auf die Höhe der oberen Aufgabeöffnung kann mittels üblicher erprobter Transportvorrichtungen gelöst werden. Wegen der bis zu 50 % gegenüber üblichen Flugstromrohren verringerten Transporthöhe ist der Aufwand hierfür jedoch vergleichsweise gering. Das Durchmischen von Wärmeträgergäs und Feststoffschüttgut gestaltet sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr günstig. Durch Fliehkräfte der Feststoffpartikel kommt es nämlich zu Querströmungen von Gas- und Feststoff.

Am unteren Teil der kegelförmigen Einbauten können im wesentlichen untereinander gleichgerichtet schräg zum jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylindrischen FaI1 Stromkanals verlaufende Drallgeberleitbleche angeordnet sein. Durch diese Leitbleche wird dem Gas-Feststoff-Gemisch eine zusätzliche Drallbewegung verliehen, die den Transportweg der Feststoffteilchen in dem Fallstromkanal gegenüber dem senkrechten Fall noch weiter erhöht, zu einer guten Verwirbelung des'Gas-Feststoff-Gemisches führt und den bereits beschriebenen Effekt der Vergleichmäßigung der Restfeuchte noch weiter verbessert.

Es ist zweckmäßig, die trichterförmigen Einbauten, z.B. als trichterförmige Ringe, starr an dem Mantel des Feststromkanales anzubringen.

Bei den kegelförmigen Einbauten besteht die Möglichkeit, diese, z.B. über die Drallgeberleitbleche selbst, starr an dem Mantel des Fallstromkanales anzubringen. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind aber die kegelförmigen Einbauten, vorzugsweise zusammen mit den Drallgeberleitblechen, an einer etwa axial in dem im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanal drehend antreibbar vorgesehenen Welle angebracht. Durch die Rotation der Welle und damit der kegelförmigen Einbauten und der Leitbleche wird ein Anstauen von Feststoffschüttgut auf den Schrägflächen der trichterförmigen Einbauten vermieden. Dies wiederum ermöglicht eine Verringerung des Neigungswinkels der Schrägflächen, auf welchen die Feststoffe abrutschen und eine Vergrößerung des für die Trocknung und/oder Vorerhitzung in dem Fallstromkanal zur Verfugung stehenden Förderweges. Durch die Änderung der Umdrehungszahl kann hierbei zusätzlich Einfluß auf die Verweilzeit der Feststoffe in dem Fanstromkanal genommen werden.

Eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht man dadurch, daß zwischen der jeweiligen Unterkante der Drallgeberleitbleche und der jeweiligen Schrägfläche der trichterförmigen Einbauten ein Soalt von der Korngröße der Feststoffe abhängiger Breite freigelassen ist. Hierdurch erreicht man eine immer wieder neue FeststoffSchüttgutverteilung in den für die Förderung der Feststoffe zwischen den Einbauten verlbeibenden Fallräumen des Fallstromkanals.

Am unteren Ende des FaI Istromkanals ist vorzugsweise ein, z.B. mit Strömungsumlenkung wirkender Feststoffabscheider vorgesehen. Dadurch kann der gröbere Anteil des Feststoffs von dem Gas mit dem im wesentlichen staubförmigen Anteil des Feststoffes getrennt werden. Ferner kann am unteren Ende des Fallstromkanals eine Feststofftransporteinrichtung, wie Rutsche, Schneckenförderer oder dergleichen, vorgesehen sein, mit Hilfe derer das getrocknete und/oder vorerhitzte Feststoffschüttgut dem weiteren Verwendungsort zugeführt werden kann.

Bei Kohle ist es üblich, wegen der schonenden Behandlung die Trocknung und Vorerhitzung in gesonderten Flugstromrohren vorzunehmen. Auch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jeweils für sich ajs Trockner oder als Vorerhitzer einstufig oder auch mehrstufig verwendet werden und zwar nebeneinander geschaltet oder aber auch, wegen der geringen Bauhöhe, übereinander geschaltet. Bei einer besonderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der obere Abschnitt eines Fallstromkanals als Vorerhitzungszone und der untere Abschnitt des Fallstromkanals als Trockenzone ausgebildet, wobei der Nassfeststoff am oberen Ende der Trockenzone aufgebbar, der vorerhitzte Feststoff am unteren Ende der Vorerhitzungszone abführbar, der getrocknete Feststoff am unteren Ende der unteren Trockenzone abführbar und dem oberen Ende der Vorerhitzungszone aufgebbar ist und das Wärmeträgergas die Vorerhitzungszone und die Trockenzone nacheinander durchströmt.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der heiligenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen

und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt eine die Erfindung aufweisende Vorrichtung mit Fallstromkanal,

Fig. la einen Horizontal schnitt der Vorrichtung nach Fig. entlang der Schnittlinie a-a,

Fig. Ib einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 1,

Fig. 2 einen Vertikai schnitt durch eine alternative Ausgestaltung bei einer die Erfindung aufweisenden Vorrichtung,

Fig. 2b einen vergrößerten Auschnitt b aus Fig. 2,

Fig. 3 ein Anlagenschema, in welchem zwei gesonderte erfindungsgemäße Vorrichtungen nebeneinander (zweistufig) als Trockenstufe I und als Vorerhitzungsstufe II eingesetzt sind, und

s- ig. 4 ein Anlagenschema, bei welchem der Fallstromkanal einer einzigen erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine untere Trockenzone I und eine obere Vorerhitzungszone II unterteilt ist.

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Die in Fig. 1 dargestellte Trocken- und Vorerhitzungsvorrichtung hat einen im wesentlichen senkrecht verlaufenden FaI Istromkanal 1, der von einem im wesentlichen kreiszylindrischen Mantel 8 umgrenzt ist. Der FaI1 Stromkanal 1 hat am oberen Ende eine einzige gemeinsame Feststoff- und Wärmeträgergasaufgabeöffnung 7. In. dem Fallstromkanal 1 sind in wechselnder Aufeinanderfolge kolonnenartig untereinander kegelförmige Einbauten 3 und trichterförmige Einbauten mit jeweils aufeinander zulaufenden Schrägflächen 3¹ und 4' vorgesehen. Der oberste Einbau ist im dargestellten Fall ein trichterförmiger Einbau 3, darunter folgt ein trichterförmiger Einbau 4 und so fort. Das Feststoffschüttgut, auf dem obersten kegelförmigen Einbau 3 aufgegeben, kann also nicht dem freien senkrechten Fall folgen, sondern wird ständig durch kreisring- und kreisförmige Kanalbereiche unter der Wirkung der Schwerkraft bei gleichströmenden Wärmeträgergas nach unten gefördert. Die kegelförmigen Einbauten 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Leitbleche 2 an dem Mantel 8 des Fallstromkanales 1 starr angebracht. Die Leitbleche 2 sind, wie man aus Fig. la am besten ersehen kann, gegenüber dem jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylinderförmigen Fallstromkanales 1 schräg gestellt mit nach außen zunehmender Krümmung. Die Leitbleche 2 wirken auf diese Weise als Drallgeber zur Verbesserung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Trocken- und Vorerhitzungsvorrichtung. Die trichterförmigen Einbauten 4 sind als trichterförmige Ringe starr mit dem Mantel 8 des FaI1stromkanals 1 verbunden. Zwischen der jeweiligen Unterkante eines Leitbleches 2 und der nach oben weisenden Schrägfläche 4¹ des jeweils darunter liegenden trichterförmigen Einbaus 4 befindet sich ein

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Spalt 5 mit einer Breite, die von dem zu trocknenden und vorzuerhitzenden Feststoffschüttgut abhängig sein kann. Beides ist aus Fig. Ib am deutlichsten zu erkennen. Unterhalb des untersten kegelförmigen Einbaues 3 befindet sich in dem FaI1 Stromkanal 1 ein als Fliehkraftabscheider ausgebildeter Feststoffabscheider 17.Dadurch gelangt der grobkörnigere Anteil des getrockneten und/oder vorerhitzten Feststoffes zu der im trichterförmigen Boden des Fallstromkanals 1 vorgesehenen Feststoffaustrittsöffnung 17', während das Gemisch aus Wärmeträgergas und mitgerissenem staubförmigen Feststoffanteil durch die seitlich im Mantel 8 vorgesehene gemeinsame Gas- und Feststoffaustrittsöffnungen 17'' nach außen geführt wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich zunächst dadurch, daß Feststoff und Wärmeträgergas durch zwei gesonderte öffnungen 7' und 7¹¹ am oberen Ende des Fallstromkanals 1 aufgegeben werden. Ferner sind die kegelförmigen Einbauten 3 starr mit einer koaxial in dem Fallstromkanal 1 angeordneten Welle 16 verbunden. Die Welle 16 ist drehbar und von einem Antrieb 27 rotierbar in der oberen und unteren Stirnwand des Fallstromkanals 1 gehalten. Die kegelförmigen Einbauten 3 sind also, zusammen mit den Leitblechen 2, die in diesem Fall nicht mit dem Mantel 8 verbunden sind, rotierbar. Hierdurch kann der Trocken- und Vorerhitzungsvorgang, wie oben geschildert, günstig beeinflußt werden. Hierdurch ist insbesondere auch möglich, die Neigung der Schrägflächen 3' und 4' geringer ats bei der ersten Ausführungsform auszugestalten, wodurch der für die Trocknung und Vorerhitzung in dem Fallstromkanal 1 zur Verfügung stehende Förderweg noch vergrößert wird.

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Am unteren Ende des Fallstromkanals 1 ist seitlich im Mantel 8 eine gemeinsame Gas- und Feststoffaustrittsöffnung 17 vorgesehen.

In Fig. 3 ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Trocken- und Vorerhitzungsanlage veranschaulicht. Dabei ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Trockenstufe I und eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Vorerhitzungsstufe II eingesetzt, ähnlich wie dies von den Flugstromtrocknern bekannt ist. Mit III ist ein Feststoffabscheider bezeichnet, in welchem das aus der Trockenstufe I kommende Gas-Feststoff-Gemisch aufgetrennt und der getrocknete Feststoffanteil dem oberen Ende der Vorerhitzungsstufe II aufgegeben wird. IV bezeichnet ebenfalls einen Feststoffabscheider für die Trennung des Gas-Feststoff-Gemisches aus der Vorerhitzungsstufe II in den getrockneten und vorerhitzten Feststoffanteil, der seiner weiteren Verwendung, z.B. in einer Verkokungskammer, zugeführt wird, und das teilweise bereits abgekühlte Wärmeträgergas, welches anschließend dem oberen Ende der Trockenstufe I aufgegeben wird. VI bezeichnet eine Brennkammer für die Erzeugung des erforderlichen Wärmeträgergases aus Heizgas und Luft. Aufbau und Funktionsweise der Anlage sind im übrigen durch die Angabe der Medien und der jeweiligen Temperaturen, die diese aufweisen, aus der Zeichnung ohne weiteres verständlich.

Fig. 4 veranschaulicht eine Anlage besonderer Art, bei welcher der einzige Fallstromkanal 1 in eine untere Trockenzone I und eine obere Vorerhitzungszone II unterteilt ist. Das in einer Brennkammer VI erzeugte Wärmeträgergas wird am oberen Ende der Vorerhitzungszone II dem FaI1stromkanal 1 aufgegeben, es durchströmt den gesamten Fallstromkanal 1 und wird am unteren Ende (seitlich) zusammen mit einem

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mitgerissenen staubförmigen Anteil des Feststoffes in einen Feststoffabscheider III geführt. Anschließend wird das Wärmeträgergas über ein Gebläse V als Abgas abgegeben bzw. in den Kreislauf zurückgeführt. Der nasse Feststoff wird dem oberen Ende der unteren Trockenzone I aufgegeben. Am unteren Ende der Trockenzone I wird der getrocknete (gröbere) Feststoffanteil über eine Feststofftransporteinrichtung 37 abgezogen und dem oberen Ende der Vorerhitzungszone II aufgegeben. Am unteren Ende der Vorerhitzungszone II sorgt eine weitere Feststofftransporteinrichtung 37 für den Transport des getrockneten und vorerhitzten Feststoffes, z.B. der vorerhitzten Kohle in eine Verkokungskammer. Das Wärmeträgergas kann am unteren Ende der Vorerhitzungszone II seitlich abgezogen und in einem Feststoffabscheider IV von dem mitgerissenen staubförmigen Feststoffanteil befreit und dann wieder dem oberen Ende der Trockenzone I aufgegeben werden.

Claims (8)

1. PA 3133 KXR/Ke/Sc

   DIDIER ENGINEERING GMBH Alfredstraße 28
   4300 Essen 1

   Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen

   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen, z.B. Kohle, mittels Wärmeträgergas im Gleichstrom, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen senkrecht angeordneten Fallstromkanal (1) mit oberer Feststoff- und Gasaufgabeöffnung (7, 7', 7¹¹) und unterer Feststoff- und Gasaustrittsöffnung (17, 17', 17''), in welchem in welchselnder aufeinander folgender kolonnenartig untereinander kegel- und trichterförmige Einbauten (3, 4) mit aufeinander zulaufenden Schrägflächen (3¹, 4') angeordnet sind.

   • «I t-, *
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Teil der kegelförmigen Einbauten (3) im wesentlichen untereinander gleichgerichtet schräg zum jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanals (1) verlaufende Drallgeberleitbleche (2) angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmigen Einbauten (4), z.B. als trichterförmige Ringe, starr an dem Mantel (8) des Fallstromkanals (1) angebracht sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmigen Einbauten (3), gegebenenfalls über die Drallgeberleitbleche (2), starr an dem Mantel (8) des Fallstromkanals (1) oder, vorzugsweise zusammen mit den Drallgeberleitblechen (2), an einer etwa axial in dem im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanal (1) drehend antreibbar vorgesehenen Welle (16) angebracht sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der jeweiligen Unterkante der Drallgeberleitbleche (2) und der jeweiligen Schrägfläche (4¹) der trichterförmigen Einbauten (4) ein Spalt (5) mit von der Korngröße der Feststoffe abhängiger Breite freigelassen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Fallstromkanals (1) ein, z.B. mit Strömungsumlenkung wirkender Feststoffabscheider (6) vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Fallstromkanals (1) eine Feststofftransporteinrichtung (37), wie Rutsche, Schneckenförderer oder dergleichen, vorgesehen ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt eines Fallstromkanals (1) als Vorerhitzungszone (II) und der untere Abschnitt des Fallstromkanals (1) als Trockenzone (I) ausgebildet ist, wobei der nasse Feststoff am oberen Ende der Trockenzone (I) aufgebbar, der vorerhitzte Feststoff am unteren Ende der Vorerhitzungszone (II) abführbar, der getrocknete Feststoff am unteren Ende der unteren Trockenzone (I) abführbar und am oberen Ende der Vorerhitzungszone (II) aufgebbar ist und das Wärmeträgergas die Vorerhitzungszone (II) und die Trockenzone (I) nacheinander durchströmt.