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Dokumentenidentifikation DE69020867T2 14.12.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0430849
Titel Wirbelbetttrockner.
Anmelder Niro Holding A/S, Soeborg, DK
Erfinder Hansen, Ove, DK-3450 Allerod, DK;
Thrasher, Douglas C., Columbia, Maryland 21045, US
Vertreter Thielking und Kollegen, 33602 Bielefeld
DE-Aktenzeichen 69020867
Vertragsstaaten BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.11.1990
EP-Aktenzeichen 906100706
EP-Offenlegungsdatum 05.06.1991
EP date of grant 12.07.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.1995
IPC-Hauptklasse F26B 3/08

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelbetttrockner, genauer auf einen Wirbelbetttrockner zum Verarbeiten von tellchenförrnigem Material.

Hintergrund der Erfindung

Wirbelbetten sind in vielen Anwendungen genutzt worden zum Bearbeiten und Bewegen eines oder mehrerer Materialien und finden Verwendung in chemischen Reaktionen und physikalischen Prozessen, bei denen Wärmeaustausch, das Mischen von sowohl festen als auch gasförmigen Materialien, Gestaltvergrößerung, -verkleinerung und Klassifizierungsvorgänge, Absorption und Desorption, Wärmebehandlung und Beschichtungsvorgänge benötigt werden. Alle Feststoff/Gaswirbelbettsysteme umfassen eine Anordnung zum Einführen von Gas und festem Material in das System und zur kontrollierten Bewegung des festen Materials durch das System. Die Betriebsfähigkeit eines Wirbelbettsystems zum Verarbeiten von festen Materialien ist in vielerlei Hinsicht stark abhängig von der Korngrößenvertellung des zu fluidisierenden festen Materials. Einige Materialien, wie zum Beispiel Seifenprodukte, haben elne sehr breite Korngrößenverteilung und müssen außerdem vorsichtig behandelt werden, um eine Feinkorntrennung während des Trockenprozesses zu vermeiden. Das heißt, daß einige Materialien, die wie das Granulat oder die Fiocken von Seifenprodukten für die Verteilung vorbereitet werden, dazu neigen, daß sie einen unerwünschten Überschuß an Feinkornteilchen bilden, während sie in einem Wirbelbettsystem getrocknet werden, was ein wenigstens teilweise erfolgendes Abschalten dem Systembetriebs erfordern kann. Dieses Problem kann vermieden werden, indem das System unter gemäßigten Bedingungen mit geringerem Gasdruck betrieben wird, aber dann beginnen sich schwere Teilchen auf dem Gasverteilerblech anzuhäufen, was zu einer Störung des Systems führt.

Ein wichtiges Element der Wirbelbettsysteme ist das Grund- oder Bodenblech, das mit einer Anzahl von relativ kleinen Öffnungen versehen ist, welche in einem Muster über die Breite des Blechs angeordnet sind, und durch welche unter Druck ein gasförmiges Medium strömt, um das im System zu verarbeitende Material zu fluidisieren. Die Gasströmungsöffnungen sind im allgemeinen derart gestaltet, daß ein Rückfluß des zu verarbeitenden festen Materials minimiert wird und daß das fluidisierende Gas gleichmäßig verteilt wird. Eine solches Bodenblech, das in der Herstellung von Wirbelbetten als "Kiemenblech" bekannt ist, hergestellt durch Niro Atomizer of Soborg, Dänemark, ist so aufgebaut, daß das Gas, welches durch das Bodenblech strömt, nicht nur eine Gaskraft zum Fluidisieren schafft, sondern außerdem eine Kraft, die bewirkt, daß das Material in einer gewünschten Richtung entlang dem Bodenblech bewegt wird. Bei den Bodenblechen des "Kiementyps" sind die "Kiemen" in einem rechteckigen Muster angeordnet, wobei jede "Kieme" eine Auslaßöffnung für Gasströme bildet, die den Anforderungen der einzelnen Materialien bezüglich Fluidisierung und Materialtransport gerecht wird.

Wirbelbetten, die zum Trocknen von wärmeempfindlichen Materialien verwendet werden, entsprechen im allgemeinen dem Blockstrom-Typ (plug-flow), werden bei relativ kleinen Temperaturen betrieben und erfordern relativ lange Materialverweildauern in der Anordnung, um das Material zufriedenstellend zu trocknen. Solche Trockner haben normalerweise eine gefaltete Auslegung, die einen serpentinenförmigen Strömungsweg für das Material schafft, wodurch ein kleiner Raumbedarf, die Gasdurchführung und Wärmeenergie erreicht werden kann. Bei einer Trockneranordnung mit gefaltetem oder serpentinenförmigem Strömungsweg bewegt sich das zu verarbeitende Material in Schleifen vor und zurück, während es sich durch die Anordnung bewegt. Obwohl diese Gestaltung die zum Betrieb erforderlichen Räume und Strecken minimiert, gibt es bei einigen zu verarbeitenden Materialien in gefalteten Wirbelbetttrocknern mit wie in Figur 6 gezeigter Bodenblechgestaltung eine Neigung, das Fluidisieren zu unterbrechen und sich im Wendebereich zwischen den benachbarten Kammern anzuhäufen und dadurch aufgrund der Störung der Anordnung der Betrieb gestoppt werden muß. Das heißt, daß Blockstrom-Wirbelbetten (plug flow fluid beds) mit geradlinlgen Bodenbiechen versehen sind und diese angeordnet werden ohne besondere Berücksichtigung der Energie, die erforderlich ist, um das gewünschte Fluidisieren und den gerichteten Transport des zu verarbeitenden Materials in den Wendebereichen eines gefalteten Blockstrom-Wirbelbetts zu erhalten.

Diese Erfindung stellt eine verbesserte Wirbelbettgestaltung vor, genauer eine verbesserte Grund- oder Bodenblechgestaltung des Wirbelbetts, wobei jedes zusätzliche Volumen von zu verarbeitendem Material benachbart zu einem zusätzlichen Bereich des Gasverteilerbodenblechs mit der Energie versorgt wird, die benötigt wird, um den Fließstatus des Betts zu erhalten und um das Material benachbart zum Blech in einer bestimmten gewünschten Richtung zu transportieren, das heißt weg von diesem zusätzlichen Bereich des Blechs und hin zu einem Bereich von dem zusätzliches Material in einer bestimmten Richtung bei minimalem Feinkornverlust wegbewegt wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Wirbelbetttrockner zu schaffen, der besonders geeignet ist zum Trocknen eines fertig zerkleinerten Beschickungsmaterials mit einer breiten Korngrößenverteilung, der einen andauernden Betrieb ermöglicht ohne Unterbrechungen aufgrund von Fluidisierungs- oder Materialtransportfehlern, während durchlaufend ein Produkt mit minimalem Feinkornanteil produziert wird.

Das Ziel dieser Erfindung wird erreicht durch einen Wirbelbetttrockner wie in Anspruch 1 definiert. Die Erfindung schafft einen kontinuierlichen Betrieb und vermeidet die Anhäufung von schweren Teilchen in den Wendebereichen bei einem Minimum von Gasströmungsenergie zum Fiuidisieren und für den Materialtransport. Die vorliegende Erfindung vermeidet das Bilden und das Wegblasen einer unerwünschten Menge von feinen Teilchen, Indem vermieden wird, daß mehr Energie verwendet wird, als zum Fluidisieren und zum Materialtransport nötig ist.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine verbesserte Bodenblechgestaltung zu schaffen, die besonders geeignet ist bei Anordnungen zum Vortrocknen von Beschickungsmaterialien vor dem endgültigem Trocknen.

Bei der verbesserten Bodenblechgestaltung werden die Gasströmungsöffnungen des Bettblechs insbesondere so orientiert, daß das Material direkt benachbart zum Bodenblech in einer nominalen Parallelströmung von einem Bereich zum anderen bewegt wird, ohne daß sich in einem Bereich Material anhäuft.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft einen Wirbelbetttrockner zum Behandeln teilchenförmigen Materials. Dieser umfaßt ein Gehäuse, das aufweist

eine Reihe von Kammern, bei dem benachbarte der genannten Kammern durch eine längs sich erstreckende gemeinsame Wand getrennt sind und durch einen Wendebereich verbunden sind zum Vorsehen eines Serpentinenwegs, der vom Eintrittsende einer ersten der genannten Kammern zu einem Austrittsende von mindestens einer der genannten Reihe von Kammern führt, wobei jeder Wendebereich offen ist an einem Ende einer der genannten gemeinsamen Wände zu den benachbarten Kammern, die durch die genannte gemeinsame Wand getrennt sind und dazu dient, das teilchenförmige Material, das über die breite einer der genannten Kammern verteilt ist, aufzunehmen und über einen gebogenen Weg von 180º zu wenden und das genannte Material der anderen Kammer zuzufördern, wobei jede der genannten Kammern und Wendebereiche einen Boden aufweist, der mindestens ein Bodenblech mit einer Vielzahl von Gaseinführöffnungen aufweist, welche über jedes Blech verteilt und derart angeordnet sind, daß sie das Gas in die genannte Kammer in einer besonderen Richtung einführen für ein Fluidisieren und Bewegen des teilchenförmigen Materials in die genannte Richtung, wobei die genannten Gaseinführöffnungen in jeder der genannten Kammern so ausgebildet sind, daß sie das genannte teilchenförmige Material gleichförmig fluidisieren und in eine Richtung bewegen, welche parallel zu der genannten gemeinsamen Wand verläuft,

eine Vorratskammer zum Vorsehen von Druckgas neben jedem Bodenblech und eine Druckgasquelle, die mit jeder derartigen Vorratskammer verbunden ist, wobei der Wirbelbetttrockner gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausrichtung der Öffnungen in jedem Wendebereich derart ist, daß die inkrementalen vertikalen Säulen des teilchenförmigen Materials, welche gleichzeitig in einem Wendebereich empfangen werden, nacheinander nach Maßgabe des Abstandes gedreht werden, den jede Inkrementale vertikale Säule von der genannten Wand aufweist, nämlich je weiter eine der genannten Säulen von der genannten gemeinsamen Wand entfernt ist, desto später wird sie gedreht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Boden jeder Kammer mit mindestens einem Bodenblech versehen, das seitliche Kanten aufweist, die parallel zu der gemeinsamen Wand verlaufen und eine Kante an dem einen Ende einer jeden Kammer, die offen zu einem der Wendebereiche ist, wobei der Boden des Wendebereichs mindestens drei Bodenbleche einschiießt, die ein Paar von Kanten aufweisen, welche unter einem Winkel zusammenstoßen und wobei mindestens drei Bodenbleche eingesetzt sind mit den zusammenstoßenden Kanten in Anlage an eine der zusammenstoßenden Kanten eines benachbarten Bodenblechs oder eine der Endkanten der Bodenbleche der Kammern.

Bei einer weiteren Ausführungsform besteht der Boden jeder Kammer aus mindestens einem Bodenblech, das seitliche Kanten aufweist, die parallel zu der gemeinsamen Wand verlaufen, und beabstandete Endkanten; und eine Kante eines Bodenblechs von mindestens einer Kammer, die offen zu einem Wendebereich ist, erstreckt sich von dem einen Ende der gemeinsamen Wand unter einem schiefen Winkel gegenüber der gemeinsamen Wand und läuft quer zu einem Teil des Wendebereichs, und der Boden des genannten Wendebereichs umfaßt wenigstens ein Bodenblech, das ein Paar von Kanten aufweist, die unter einem Winkel zusammenstoßen und das Bodenblech des Wendebereichs ist eingesetzt mit dem Paar von zusammenstoßenden Kanten in Anlage an die Endkanten der Bodenbleche der Kammern.

Bei einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Boden einer jeden Kammer in einen verbindenden Wendebereich und endet in einer Kante, welche sich von dem einen Ende der gemeinsamen Wand unter einem schiefen Winkel gegenüber der gemeinsamen Wand erstreckt, wobei ein Bodenblech ein Paar von Kanten hat, welche unter einem Winkel zusammenstoßen, und eine Vielzahl von Gaseinführungsöffnungen aufweist, die zum Fluidisieren und Bewegen des teilchenförmigen Materials in einer Richtung angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Bewegung des teilchenförmigen Materials in den genannten Kammern verläuft; in das Bodenblech eingelassen ist das Paar von zusammenstoßenden Kanten, die an die Bodenkanten jeder Kammer in dem verbindenden Wendebereich stoßen. Bei dieser Ausführung werden vertikale Säulen des teilchenförmigen Materials, die aus einer der Kammern zum Wendebereich geführt wird, nacheinander und inkremental gedreht, nachdem jede vertikale Säule jede der zusammenstoßenden Kanten des Bodenblechs überquert hat.

Bei einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine Vortrocknerkammer mit Rückstromanteil (non-plug flow) benachbart zu einem Blockstrom-Wirbelbetttrockner (plug flow fluid bed dryer); eine gemeinsame Wand ist an einem Ende offen zu dem Eingangsende der ersten Kammer des Wirbelbetttrockners. Dabei erstreckt sich der Boden der Vortrocknerkammer übergangslos in einen verbindenden Wendebereich und umfaßt ein Bettblech, das ein Paar von Kanten aufweist, von dem eine Kante mit dem Bodenblech des Trockners mit Rückstromanteil (non-plug flow dryer)an der gemeinsamen Wand zusammenstößt und die andere Kante mit dem Bodenblech des Blockstrom-Trockners (plug flow dryer) an der gemeinsamen Wand zusammenstößt.

Die vorliegende Erfindung und die dadurch geschaffenen Vorteile werden verständlicher mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wirbelbetttrockners;

Figur 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Wirbelbetttrockners aus Figur 1 gemäß dieser Erfindung, wobei Teile des Gehäuses entfernt wurden;

Figur 3 zeigt einen Teilschnitt eines Bodenblechs;

Figur 4 zeigt einen Teilschnitt eines anders gestalteten Bodenblechs;

Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht, die den gewünschten Fließweg des Materials durch den Trockner aus Figur 1 darstellt;

Figur 6 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine konventionelle Anordnung von Bodenblechen in dem Wirbelbetttrockner aus Figur 1 zeigt;

Figur 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine Bodenblechgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Figur 8 ist eine schematische Draufsicht, die eine andere Bodenblechgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Figur 9 ist eine schematische Draufsicht, die eine weitere Bodenblechgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Figur 10 ist eine Ansicht ähnlich Figur 2 und iilustriert schematisch den Betrieb des Wirbelbetttrockners min einer Bodenblechgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 11 ist eine schematische Draufsicht, die noch eine weitere Bodenblechgestaltung gemäß der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen durchweg dieselben oder ähnliche Teile kennzeichnen, wird in Figuren 1 und 2 ein Wirbelbetttrockner gemäß dieser Erfindung gezeigt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und aus einem oberen Gehäuse 12 und einem unteren Gehäuse 14 besteht. Ein Materialeinlaß 16 und ein Materialauslaß 18 sind an entgegengesetzten Seiten des oberen Gehäuses 12 vorgesehen. Ein Kompressor 20 bildet eine Druckgasquelle; das Gas wird verteilt durch Kanäle 21 und 22 zu Vorratskammern, die sich im unteren Trocknergehäuse 14 befinden.

Figur 2 zeigt den Wirbelbetttrockner gemäß Figur 1, wobei Außenbleche des oberen Gehäuses 12 und Teile der Druckgaskanäle entfernt wurden, um das Innere des Geräts besser darstellen zu können. Wie in Figur 2 dargestellt, wird das Innere des Wirbelbetttrockners mittels zweier sich längs erstreckender Wände 17 und 19 in eine Anzahl von Kammern 24, 26 und 28 aufgeteilt. Die Wand 17 grenzt an die Kammern 24 und 28, welche an einem Ende der Wand 17 durch einen Wendebereich 25 verbunden werden. In ähnlicher Weise grenzt die Wand 19 an die Kammern 26 und 28, welche an einem Ende durch einen Wendebereich 27 miteinander verbunden werden. Jede Kammer und jeder Wendebereich bildet im Inneren des Wirbelbetttrockners einen Boden 30, der aus mehreren Bodenblechen wie die Bleche 31-34 besteht.

Jedes der Bodenbleche 31-34 usw. ist mit einer Vielzahl von Gaseinführungsöffnungen 39 versehen, die gleichmäßig über Breite und Länge jedes Bodenblechs verteilt sind und dazu dienen, das Druckgas aus den Vorratskammern, die sich in dem unteren Trocknergehäuse 14 befinden, in gleichmäßiger und kontrollierter Weise in jede der Kammern und Wendebereiche einzuführen, um gleichzeitig teilchenförmiges Material, das sich im Wirbelbetttrockner befindet, zu fluidisieren und in einer Richtung zu bewegen. Wie in Figur 3 gezeigt, können die Gaseinführungsöffnungen in den Bodenblechen vorgesehen sein; ein Bodenblech 31 wurde gestanzt oder gepreßt, um Bereiche 31' aus der Ebene des Bodenblechs herauszudrücken, um eine Vielzahl von gleichförmig orientierten Öffnungen 39 zu schaffen. Wie schematisch durch den Vektorpfeil R in Figur 3 angedeutet, hat das Druckgas, welches sich durch die Öffnungen 39 bewegt, sowohl eine Hubkomponente RL als auch eine horizontal gerichtete Richtungskomponente RV, welche zusammen eine ansteigende Komponente zum Fluidisieren des Materials und eine gerichtete Komponente zum Bewegen des Materials abhängig vom Gasstrom, der aus den Öffnungen 39 austritt, bilden.

Figur 4 zeigt ein Bodenblech 31 mit einer anderen Struktur, um Gaseinführungsöffnungen in einem Bodenblech 31 zu schaffen. In Figur 4 ist das Bodenblech 31 so gestanzt oder gepreßt, daß Bereiche 31 aus der Hauptebene des Bodenblechs 31 komplett versetzt werden, um auf diese Weise eine primäre Öffnung 39 und eine sekundäre Öffnung 39' zu schaffen, die am Ende des versetzten Bereichs 31 des Bodenblechs geöffnet sind. Wie schematisch in Figur 4 gezeigt, wirkt das Druckgas, das aus benachbarten Öffnungen 39 und 39' austritt, auf das teilchenförmige Material, das sich im Zwischenraum befinden kann, um eine aufsteigende und fluidisierende Komponente RL zusammen mit einer gerichteten Bewegungs- oder Geschwindigkeitskomponente RV zu schaffen, wobei die Hubkomponente RL größer als die gerichtete Geschwindigkeitskomponente RV ist.

Wie schematisch in Figur 5 dargestellt ist, schafft die Anordnung der Wirbelbettbodenbleche zusammen mit den Trennwänden 17 und 19 im Inneren des Wirbelbetttrockners eine Hub- und gerichtete Bewegung auf teilchenförniigen Material, welches durch den Einlaß 16 eingeführt wird und entlang eines Serpentinenwegs, der durch Pfeil S dargestellt ist, durch die Kammer 24, Wendebereich 25, Kammer 26, Wendebereich 27 und Kammer 28 zu dem Materialablauf 18 geführt wird, wobei währenddessen zum Teil ein erwünschter Prozeßablauf, wie zum Beispiel das Trocknen des teilchenförmigen Materials, während es den Serpentinenweg vom Einlaß 16 zum Ablauf 18 durchläuft.

Eine konventionelle Anordnung von Bodenblechen und Gaseinführungsöffnungen zum Bewegen eines teilchenförmigen Materials durch einen Trockner wie den Wirbelbetttrockner 10 wird in Figur 6 gezeigt. In Figur 6 ist jedes der Bodenbleche 61-67 usw. mit einer Vielzahl von Gaseinführungsöffnungen versehen, welche eine gerichtete Bewegung eines teilchenförmigen Materials in einer Richtung senkrecht zu einer Stirnkante eines jeden Blechs erzeugt. Obwohl eine solche Anordnung zufriedenstellend ist zum Bewegen von bestimmten Materialien in einem Wirbelbetttrockner, wie dies weiter unten genauer beschrieben wird, hat die Anordnung nicht zufriedenstellend funktioniert, um teilchenförmiges Material mit einer breiten Kornverteilung zu bewegen, welches außerdem eine vorsichtige Behandlung erfordert, um Feinkorntrennung zu vermeiden. Eines der Probleme, das die konventionelle Bodenblechanordnung, die in Figur 6 gezeigt wird, mit sich bringt, ist, daß ein solches Material nicht zufriedenstellend durch die Wendebereiche 25 und 27 bewegt werden konnte, weil das Material dazu neigte, sich in den eingekreisten Bereichen der Bodenbleche 62, 63 , 61 und 66 anzuhäufen, wenn der Trockner mit einem Gasdruck betrieben wurde, der das Material tragen konnte, ohne eine nicht mehr akzeptable Feinkorntrennung des Materials zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung vermeidet dieses Problem, indem eine wesentliche Verbesserung geschaffen wurde in der Weise in der die Gaseinführungsöffnungen in den Wendebereichen des Wirbelbetttrockners vorgesehen sind.

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Figuren 2 und 7 der Zeichnungen gezeigt, besteht der Boden der Wendebereiche 25 und 27 aus getrennten dreiecksförmigen Bodenblechen 33 oder 36 zusammen mit abgewinkelten Verlängerungen der Bodenbleche 32 und 34 oder 35 und 37 der Kammern, die sich in jeden der Wendebereiche 25 und 27 erstrecken. Die Bodenblechanordnung ist ähnlich in beiden der Wendebereiche 25 und 27; deshalb wird der Boden des Wendebereichs 25 detailliert beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, daß der Boden des Wendebereichs 27 im wesentlichen gleich ist.

Wie in Figur 2 gezeigt, ist der Wendebereich 25 an einem Ende der Wand 17 zu den benachbarten Kammern 24 und 26 geöffnet. Die Gaseinführungsöffnungen 39 in den Bodenblechen 31 und 32 der Kammer 24 sind derart orientiert, daß sie teilchenförmiges Material in einer Richtung parallel zu der Wand 17 bewegen, und die Öffnungen in den Bodenblechen 34 und 35 der Kammer 26 sind in gleicher Weise gerichtet, um das teilchenförmige Material parallel zur gemeinsamen Wand 17 zu bewegen, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Die Gaseinführungsöffnungen 39 im Wendebereich jenseits der gemeinsamen Wand 17, sind, wie schematisch in Figur 11 dargestellt, so orientiert, um jede inkrementale vertikale Säule C&sub1;, C&sub2; usw. eines teilchenförmigen Materials von der Kammer 24 in den Wendebereich 25 zu bewegen und dann nacheinander jede inkrementale vertikale Säule nach Maßgabe des Abstandes jeder inkrementalen vertikalen Säule von der gemeinsamen Wand 17 zu drehen.

In der in Figur 7 gezeigten Ausführung wird dies erreicht durch das Formen der Bodenbleche 32 bzw. 34 mit den Kanten 32' bzw 34', welche sich unter einem schiefen Winkel Θ von dem einen Ende der gemeinsamen Wand 17 gegenüber der gemeinsamen Wand erstrecken und durch das Vorsehen eines Bodenblechs 33 mit zwei Kanten 33' und 33", welche sich unter einem Winkel schneiden und indem das Bodenblech 33 mit den Kanten 33' und 33" in Anlage an die Kanten 34' und 32' eingesetzt wird. Die Kanten 34' und 32' stoßen am Ende der gemeinsamen Wand 17 zusammen und schließen einen Winkel ein, der kleiner ist als 180º; in dieser Ausführung beträgt der Winkel tatsächlich 90º, da Θ gleich 135º ist. Auf diese Weise wird, wie schematisch in Figur 11 gezeigt, jede inkrementale vertikale Säule C&sub1;, C&sub2; usw. des teilchenförmigen Materials durch die Gaseinführungsöffnungen 39 des Bodenblechs 32 von der Kammer 24 in den Wendebereich 25 bewegt, wobei benachbarte inkrementale vertikale Säulen des teilchenförmigen Materials nacheinander durch die Gaseinführungsöffnungen im Bodenblech 33 gedreht werden, nach Maßgabe des Abstandes, den eine Säule von der Wand 17 hat, während sie die aneinanderstoßenden Kanten 32' und 33' überquert. Das teilchenförmige Material wird dann durch die Gaseinführungsöffnungen im Bodenblech 33 durch den Wendebereich 25 bewegt, bis jede vertikale Säule die zusammenstoßenden Kanten 33' und 34' überquert hat, wo jede Säule wiederum nacheinander nach Maßgabe des Abstandes zur gemeinsamen Wand 17 um 90º gedreht wird 1sund von dem Wendebereich 25 in die Kammer 26 bewegt wird durch die Gaseinführungsöffnungen 39 im Bodenblech 34.

In der in Figuren 2,7 und 11 der Zeichnungen gezeigten Ausführung kann das tellchenförmige Material auf diese Weise in den Wendebereich bewegt werden und zweimal um 90º gedreht werden und in die benachbarte Kammer 26 geführt werden.

Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein teilchenförmiges Material in eine erste Kammer 24 eingeführt wird, in einem Wendebereich gedreht wird und in eine benachbarte Kammer 26' überführt wird, welche wesentlich schmaler als die Kammer 24 ist. In dieser Ausführung sind die Bodenbleche 32 und 34" entsprechend der Ausführung aus Figur 7 mit einer Kante ausgeführt, die sich von der gemeinsamen Wand 17 unter schiefem Winkel gegenüber der gemeinsamen Wand erstreckt, und das Bodenblech 33 wird geformt durch ein Paar von zusammenlaufenden Kanten, und das Bodenblech 33 wird mit den zusammenstoßenden Kanten eingesetzt in den Boden des Wendebereichs in Anlage an die Kanten der Bodenbleche 32 und 34".

In Figur 9 wird noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine Auslaßkammer 51 eines Wirbelbettvortrockners mit einer Einlaßkammer 57 eines Wirbelbetttrockners verbunden wird mittels eines Wendebereichs 54, der ein Bodenblech 55 aufweist. Bei seinem Vortrockner mit Rückstromanteil (non-plug flow pre-dryer) wird ein großer Teil der in einem Material vorhandenen Flüssigkeit verdampft, bevor das Material in einen Blockstrom-Wirbelbetttrockner (plug flow fluid bed dryer) eingeführt wird, und der Wendebereich 54, wie in Figur 9 gezeigt, ermöglicht die kontinuierliche Einführung von vorgetrocknetem teilchenförmigem Material aus der Vortrocknerauslaßkammer 51 in die Wirbelbetttrocknereinlaßkammer 57. Die Bodenbleche 52 und 58 sind jeweils mit einer Kante versehen, die sich unter einem schiefen Winkel erstreckt von dem offenen Ende einer gemeinsamen Wand 59 gegenüber der gemeinsamen Wand, und das Bodenblech 55 ist mit einem Paar von Kanten, die sich unter einem Winkel treffen, versehen. Das Bodenblech 55 wird in den Boden des Wendebereichs eingesetzt, wobei zusammenstoßende Kannen an den Kanten der Bodenbleche 52 und 58 anliegen.

Figur 11 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die besonders geeignetist, wenn das teilchenförmige Material eine breite Kornverteilung hat und folglich schwierig zu fluidisierenist, wie zum Beispiel Waschpulver, weil solche Produkte dazu neigen, sich in den Ecken des Betts anzuhäufen. In dieser Ausführung, wie in der Ausführung gemäß Figur 7, haben die benachbarten Kammern eine gleich Breite. Die Wendebereiche hingegen werden aus Bodenbiechengebildet, welche einen versetzten Eckbereich aufweisen. Das heißt, das die zusammenstoßenden Kanten der Bodenbleche sich nicht von der gemeinsamen Wand erstrecken, um sich in den Ecken zu treffen. Stattdessen treffen sie das entsprechende Ende oder die Seitenwand in einem Abstand a von der Ecke. Dies ermöglicht ein gleichmäßigeres Drehen, ohne daß die Möglichkeit gegeben ist, daß sich Material in der Ecke anhäuft, da mehrere Gaseinführungsöffnungen in dem versetzten Bereich untergebracht werden können. In einem kommerziellen Wirbelbettkann die Länge des Versatzes ungefähr 10 cm betragen.

In den Wendebereichen ist es nicht unbedingt notwendig, daß mehrere Bodenbleche zusammengeschweißt werden. Neue Verfahren zum Stanzen von Blechen haben es ermöglicht, Gaseinführungsöffnungen in einem Blech in jeder gewünschten Richtung zu stanzen. Der Wendebereich kann deshalb aus einem rechteckigen Blech bestehen, bei dem die Öffnungen in verschiedenen gewünschten Richtungen orientiert sind, wie dies in der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die verschiedenen Richtungen können zum Beispiel einen Bogenweg von 180º einschließen.

Die Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung gegeben sind, werden nach Betrachtung der folgenden vergleichenden Beispiele vollständig offensichtlich werden.

BEISPIEL 1

Ein dem in Figur 1 gezeigten ähnlicher Wirbelbetttrockner mit einer in Figur 6 illustrierten, konventionellen Bodenblechanordnung wurde in Betrieb genommen zum Trocknen und zum Entfernen von Wasser von einem teilchenförmigen Material in Form eines Seifenprodukts mit einer breiten Kornverteilung. Es wurden 20412 kg (45000 lbs) Material pro Stunde zugeführt. Der Luftdurchfluß jedes Bereichs betrug 18144 kg (40000 lbs) pro Stunde, was eine Druckdifferenz über den Gasverteilerbodenblechen von 76.2 mm (3 inches) Wassersäule erzeugte. Das zugeführte Material füllte den Trockner sehr schnell und sowohl das Fluidisieren als auch das Bewegen des Materials schienen zunächst zufriedenstellend zu verlaufen.

Nach ungefähr einer Betriebsstunde hingegen, wurde beobachtet, daß das Feinkornbehandlungssystem überlastet war, und es wurde beobachtet, daß eine Menge Staub in der ersten Kammer erzeugt wurde. Nach mehrmaliger Überprüfung des Bodens im Bereich der ersten Kammer und des ersten Wendebereichs stellte sich heraus, daß sich Anhäufungen von grobem, schwerem Material innerhalb und außerhalb der Wendebereiche in Bereichen angesammelt hatten, die durch von Ellipsen eingeschlossenen Pfeilen in Figur 6 angezeigt sind, wodurch der Materialtransport entlang des Bodens blockiert und das Fluidisieren des Materials direkt oberhalb des blockierten Bereichs gestoppt wurde. Der Betrieb des Wirbelbetttrockners wurde dann eingestellt.

BEISPIEL 2

Ein zweiter Versuch, die gleiche Einheit zu betreiben, wurde gestartet mit einer Materialzufuhr von 20412 kg (45000 lbs) pro Stunde und einer Reduktion des Luftdurchflusses auf 11340 kg (25000 lbs) pro Stunde in jedem Bereich. Das Fluidisieren fand sehr träge statt und wurde bei dieser relativ kleinen Luftdurchflußrate in vlelen Bereichen des Bodens nicht beobachtet, und dieser Versuch, den Wirbelbetttrockner in Betrieb zu nehmen, wurde wegen mangelhafter Fluidisierung des Materials nach ca. 30 Minuten beendet.

BEISPIEL 3

Ein drltter Versuch, den gleichen Wirbelbetttrockner zu betreiben, wurde vorgenommen unter Verwendung von 22670 kg (50000 lbs) Luft pro Stunde und Bereich und 20412 kg (45000 lbs Materialzufuhr pro Stunde. Ein Fluidisieren wurde überall im Trockner erreicht, aber fand sehr neftig statt. Es gab außerdem Anzeichen dafür, daß die fluidisierte Massendichte in der ersten Kammer verringert wurde. Es gab keine Anzeichen für Rückstände auf dem Boden oder auf den Bodenblechen. Der zusätzliche Luftfluß hingegen vergrößerte den Feinkornanteil in einem solchen Ausmaß, daß das Feinkornsammelsystem wiederum überlastet war und der Betrieb eingestellt wurde.

Unter Berücksichtigung der voranstehenden Beispiele wurde geschlossen, daß ein Wirbelbetttrockner mit einer konventionellen Bodenblechanordnung, wie in Figur 6 gezeigt, nicht geeignet war, ein Seifenprodukt mit einer breiten Kornverteilung zu behandeln, wie dies in den vorhergehenden Beispielen versucht wurde, weil der für das Fluidlsieren des teilchenförmigen Materials nötige Luftstrom das Material in einem solchen Ausmaß in Bruchstücke zerteilt hat, daß das Feinkornsystem überlastet wurde, und wenn der Luftfluß reduziert wurde, um größere Feinkornprobleme zu vermeiden, reichte der Luftdruck nicht aus, um ein Fluidisieren und Bewegen eines solchen Materials in dem Wendebereich eines Wirbeibettrockners zu erreichen.

BEISPIEL 4

Der Boden des in den Beispielen 1 bis 3 verwendeten Wirbelbettrockners wurde zu einer Anordnung, die in Figur 7 gezeigt ist, umgestaltet. Der umgestaltete Wirbelbetttrockner wurde dann in Betrieb genommen mit einer Materialzuführungsrate von 20412 kg (45000 lbs) pro Stunde und einer Luftdurchfiußrate von 13608 kg (30000 1b5) pro Stunde und Bereich. Der Differenzdruck über dem Boden oder dem Bodenblech betrug 43.2 mm (1.7 inches) Wassersäule. Unter diesen gemäßigten Bedingungen stellte sich heraus, daß das Fluidisieren des Seifenproduktmaterials gleichförmig an allen Stellen des Wirbelbetts und auch der Wendebereiche stattfand. Ein Vergleich der Kornverteilung des zugeführten Materials mit der Kornverteilung des getrockneten Produkts zeigte, daß keine nennenswerte Schwächung des Materials während des Trocknens stattfand. Weiterhin zeigte die in das Feinkornbehandlungssystem eintretende Materialmenge, daß während des Trockenvorgangs eine geringe Feinkorntrennung im Hauptwirbelbett stattfand. Die enorme Verbesserung, die besonders in den Wendebereichen 25 und 27 durch die Umgestaltung der in Figur 7 gezeigten Bodenblechstruktur geschaffen wurde, wurde eindeutig durch den Betrieb des in Beispiel 4 beschriebenen Wirbelbetttrockners begründet.


Anspruch[de]

1. Wirbelbetttrockner zum Behandeln teilchenförmigen Materials, umfassend:

ein Gehäuse (12), das eine Reihe von Kammern (24, 26, 28) aufweist, bei dem benachbarte der genannten Kammern durch eine längs sich erstreckende gemeinsame Wand (17, 19) getrennt slnd und durch einen Wendebereich (25, 27) verbunden zum Vorsehen eines Serpentinenwegs, der vom Eintrittsende einer ersten (24) der genannten Kammern zu einem Austrittsende von mindestens einer (28) der genannten Reihe von Kammern führt,

wobei jeder Wendebereich (25, 27) offen ist an einem Ende einer der genannten gemeinsamen Wände (17, 19) zu den benachbarten Kammern (24, 26, 28), die durch die genannte gemeinsame Wand (17, 19) getrennt sind und dazu dient, das teilchenförmige Material, das über die Breite einer der genannten Kammern verteilt ist, aufzunehmen und über einen gebogenen Weg von 180º zu wenden und das genannte Material der anderen Kammer zuzufördern,

wobei jede der genannten Kammern (24, 26, 28) und Wendebereiche (25, 27) einen Boden (30) aufweist, der mindestens ein Bodenblech (31-38) mit einer Vielzahl von Gaseinführöffnungen (39) aufweist, welche über jedes Blech (31-38) verteilt und derart angeordnet sind, daß sie das Gas in die genannte Kammer (24, 26, 28) in einer besonderen Richtung einführen für ein Fluidisieren und Bewegen des teilchenförmigen Materials in die genannte Richtung,

wobei die genannten Gaseinführoffnungen (39) in jeder der genannten Kammern (24, 26, 28) so ausgebildet sind, daß sie das genannte teilchenförmige Material gleichförmig fluidisieren und in eine Richtung bewegen, welche parallel zu der genannten gemeinsamen Wand (17, 19) verläuft,

eine Vorratskammer zum Vorsehen von Druckgas neben jedem Bodenblech (31-38) und eine Druckgasquelle (20), die mit jeder derartigen Vorratskammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausrichtung der Öffnungen (39) in jedem Wendebereich (25, 27) derart ist, daß die inkrementalen vertikalen Säulen des teilchenförmigen Materials, welche gleichzeitig in einem Wendebereich empfangen werden, nacheinander nach Maßgabe des Abstandes gedreht werden, den jede inkrementale vertikale Säule von der genannten Wand (17, 19) aufweist, nämlich je weiter eine der genannten Säulen von der genannten gemeinsamen Wand entfernt ist, desto später wird sie gedreht.

2. Wirbelbetttrockner, nach Anspruch 1, bei dem der Boden (30) einer jeden der benachbarten der genannten Kammern (24, 26, 28) sich in den genannten verbindenden Wendebereich (25, 27) erstreckt und in einer Kante (32', 34') endet, welche sich von einem Ende der genannten gemeinsamen Wand (17, 19) unter einem schiefen Winkel gegenüber der genannten gemeinsamen Wand erstreckt, wobei ein Bodenblech (33, 36) des Wendebereichs ein Paar von Kanten (33', 33") hat, die unter einem Winkel zusammenstoßen und eine Vielzahl von Gaseinführöffnungen aufweist, die zum Fluidisieren und Bewegen des genannten teilchenförmigen Materials in einer Richtung angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Bewegung des genannten teilchenförmigen Materials in den genannten Kammern (24, 26, 28) verläuft, wobei in das genannte Bodenblech (33, 36) des Wendebereichs das genannte Paar von zusammenstoßenden Kanten (33', 33") eingelassen ist, die an die genannten Endkanten (32', 34') des Bodens einer jeden der benachbarten Kammer in dem genannten verbindenden Wendebereich anstoßen.

3. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 2,

bei dem der genannte Wendebereich (25, 27) eine Mehrzahl von Bodenblechen einschließt, wobei jedes Bodenblech ein Paar von Kanten aufweist, das unter einem Winkel von nicht mehr als 90º zusammenstößt und wobei die genannte Mehrzahl von Bodenblechen mit ihren zusammenstoßenden Kanten eingesetzt ist in Anlage an eine der zusammenstoßenden Kanten eines anderen Bodenblechs oder eine der genannten Endkanten der Bodenbleche (32, 34, 35, 37) der genannten Kammern

4. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 2 oder 3,

bei dem die genannten Endkanten (32', 34') mindestens eines Bodenblechs (32, 34, 35, 37) einer jeden Kammer (24, 26, 28), die zu einem Wendebereich (25, 27) offen ist, in Richtung auf das eine Ende der genannten gemeinsamen Wand (17, 19) unter einem eingeschlossenen Winkel von weniger als 180º zusammenläuft.

5. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 4,

bei dem der eingeschlossene Winkel 90º beträgt.

6. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 1,

bei dem der Boden (30) einer jeden der genannten Kammern (24, 26, 28) gebildet ist von mindestens einem Bodenblech (31, 32, 34, 35, 37, 38), das seitliche Kanten aufweist, die parallel zu der genannten gemeinsamen Wand (17, 19) verlaufen und eine Kante an dem genannten einen Ende einer jeden der genannten Kammern, die offen zu einem der Wendebereiche (25, 27) ist, wobei der Boden (30) des genannten Wendebereichs mindestens drei Bodenbleche einschließt, die ein Paar von Kanten aufweisen, welche unter einem Winkel zusammenstoßen und wobei mindestens drei Bodenbleche eingesetzt sind mit den genannten zusammenstoßenden Kanten in Anlage an eine der zusammenstoßenden Kanten eines benachbarten Bodenblechs oder eine der genannten Endkanten der Bodenbleche (32, 34, 35, 37) der genannten Kammern (24, 26, 28).

7. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 6,

bei dem die von den zusammenstoßenden Kanten zweier der genannten mindestens drei Bodenbleche gebildeten Winkel kleiner sind als 90º.

8. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 6 oder 7,

bei dem die von den zusammenstoßenden Kanten der genannten mindestens drei Bodenbleche gebildeten Winkel im wesentlichen gleich sind.

9. Wirbelbetttrockner nach Anspruch 1,

bei dem der Boden (30) eines jeden Wendebereichs (25, 27) ein rechteckiges Blech ist, welches Öffnungen aufweist, die in unterschiedliche Richtungen orientiert sind, um einen gebogenen Weg von 180º zu bilden.

10. Wirbelbetttrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Trocknen eines teilchenförmigen Materials, welches eine breite Kornverteilung hat, wobei die genannten Kammern einen Wirbelbettvortrockner umfassen.







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