Reaktor zum Trocknen wasserhaltiger Feststoffe in einem beheizten Wirbelbett und Verfahren zum Betreiben des Reaktors

Abstract

 Der Reaktor (1) besitzt über dem Wirbelbett (2) einen Brüdensammelraum (8) mit einem Brüdenauslaß (9). Über dem Brüdensammelraum (8) ist eine Zufuhreinrichtung für den wasserhaltigen Feststoff angeordnet. Im Brüdensammelraum (8) unterhalb der Zufuhreinrichtung ist eine um eine senkrechte Achse (18) drehbare, etwa konische Verteilerfläche (19) angeordnet. Die Verteilerfläche (19) weist ein Gefälle entsprechend einem gegen die Horizontale gemessenen Winkel von 25 bis 70° und mindestens eine Ausnehmung (20a,20b) auf. Die Ausnehmung (20a,20b) umfaßt 30 bis 90 % der theoretischen Gesamtfläche der Verteilerfläche (19). Üblicherweise wird die Verteilerfläche (19) mit 20 bis 250 Umdrehungen pro Minute gedreht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Trocknen eines wasserhaltigen Feststoffes in einem beheizten Wirbelbett, wobei sich im Reaktor über dem Wirbelbett ein Brüdensammelraum mit einem Brüdenauslaß befindet und über dem Brüdensammelraum eine Zufuhreinrichtung für den wasserhaltigen Feststoff angeordnet ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Reaktors.

[0002] Reaktoren dieser Art sind bekannt, sie sind z.B. im deutschen Patent 29 01 723 und im dazu korrespondierenden US-Patent 4 295 281 sowie im deutschen Patent 36 44 806 und in DE-A-39 43 366 beschrieben. In diesen Veröffentlichungen wird nicht darauf eingegangen, wie man die wasserhaltigen Feststoffe, die bei der Anlieferung bevorzugt Klumpen bilden, möglichst feinteilig und gleichmäßig auf das Wirbelbett aufgibt. Aus dem US-Patent 2 412 057 ist eine rotierende, tellerartige Scheibe bekannt, um zu trocknendes Gut von einem Zulaufkanal zur Seite auszuschleudern.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim eingangs genannten Reaktor die wasserhaltigen Feststoffe auf einfache und wirksame Weise im Brüdensammelraum so zu zerteilen, daß größere Klumpen zerstört werden. Gleichzeitig sollen die Feststoffe möglichst gleichmäßig auf die Oberseite des Wirbelbettes verteilt werden. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß im Brüdensammelraum unterhalb der Zufuhreinrichtung eine um eine senkrechte Achse drehbare, etwa konische Verteilerfläche angeordnet ist, die ein Gefälle entsprechend einem gegen die Horizontale gemessenen Winkel von 25 bis 70° und mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche 30 bis 90 % der theoretischen Gesamtfläche der Verteilerfläche umfaßt.

[0004] Die etwa konische Verteilerfläche ist nicht geschlossen, sondern weist eine oder mehrere Ausnehmungen auf, durch welche ein Teil der Feststoffe von der Verteilerfläche kommend hindurchtritt. Diese durch die Ausnehmung oder Ausnehmungen fallenden Feststoffe werden durch die rotierende Verteilerfläche weniger weit radial nach außen bewegt, so daß auch der unter der Verteilerfläche liegende Zentralbereich des Wirbelbettes in gleicher Weise wie die Außenbereiche ziemlich gleichmäßig mit Feststoffen beaufschlagt werden kann. Trotzdem wirkt auch hierbei die Verteilerfläche als Prallfläche, welche insbesondere größere Agglomerate der von oben herabfallenden Feststoffe aufbricht.

[0005] Der Brüdensammelraum ist üblicherweise zu mindestens 80 % und häufig zu etwa 100 % mit Wasserdampf gesättigt. Dieser Wasserdampf kommt oberhalb der Verteilerfläche mit den wasserhaltigen, kalten Feststoffen in Berührung und kondensiert an ihrer Oberfläche. Dies begünstigt die Agglomeratbildung, welcher man durch die rotierende Verteilerfläche entgegenwirkt. Durch geeignete Wahl der Umdrehungsgeschwindigkeit der Verteilerfläche läßt sich ihre Wirkung an die Aufgaben, die der jeweilige Feststoff stellt, anpassen. Zumeist liegen die Umdrehungsgeschwindigkeiten im Bereich von 20 bis 250 Umdrehungen pro Minute.

[0006] Bei den zu trocknenden körnigen Feststoffen kann es sich z.B. um Kohle, Braunkohle, Sand, Erze oder auch um Schlämme der verschiedensten Art handeln.

[0007] Vorzugsweise hat die Verteilerfläche einen größten Durchmesser vom 0,1- bis 0,4-fachen des Durchmessers der Oberseite des Wirbelbettes. Um die Funktion der Verteilerfläche zum möglichst gleichmäßigen Ausbreiten der Feststoffe auf dem Wirbelbett zu verbessern und um gleichzeitig auch das Zerbrechen von Klumpen zu intensivieren, kann man die Oberfläche der Verteilerfläche mit Vorsprüngen besetzen. Bei solchen Vorsprüngen kann es sich z.B. um Nocken, Zähne oder Rippen handeln.

[0008] Ausgestaltungsmöglichkeiten des Reaktors und Einzelheiten seines Betriebs werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch den Reaktor in schematischer Darstellung,

Fig. 2

einen Schnitt nach der Linie A-A durch die Vorratskammer der Fig. 1,

Fig. 3

die Ansicht einer ersten Form der Verteilerfläche in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4

eine Draufsicht auf die Verteilerfläche der Fig. 3, in Richtung des Pfeils B gesehen und

Fig. 5

die Draufsicht auf eine weitere Form der Verteilerfläche.

[0009] Im Reaktor (1) werden wasserhaltige, körnige Feststoffe in einem Wirbelbett (2) getrocknet, welches durch eine Wärmetauscher-Einrichtung (3) indirekt beheizt wird. Als Wirbelmedium dient bevorzugt überhitzter Wasserdampf, den man durch die Leitung (4) heranführt und über einen Düsenrost (5), der z.B. durch horizontale Rohre gebildet sein kann, in das Wirbelbett (2) leitet. Der durch die Trocknung gebildete Wasserdampf sammelt sich zusammen mit dem Wirbelmedium im Brüdensammelraum (8) über dem Wirbelbett (2), wobei man die wasserdampfreiche Atmosphäre durch den Brüdenauslaß (9) abzieht. Weitgehend getrocknete Feststoffe entnimmt man am unteren Ende des Reaktors (1) durch eine Dosierschleuse (10).

[0010] Die zu trocknenden Feststoffe gibt man durch eine Einlaßschleuse (11) in eine Vorratskammer (12), deren Boden (13) eine Auslaßöffnung (14) aufweist, vgl. auch Fig. 2. Ein Sichelschieber (16), der über dem Boden (13) in Richtung des Pfeils (15) bewegt wird, schiebt die Feststoffe zum Auslaß (14). Im Abstand über dem Auslaß (14) befindet sich ein starrer, konischer Schirm (17), vgl. Fig. 1, der verhindert, daß die Feststoffe der Vorratskammer (12) unkontrolliert durch den Auslaß (14) nach unten fallen. Durch den Auslaß (14) ist auch die senkrechte Welle (18) geführt, an deren unterem Ende eine etwa konische Verteilerfläche (19) befestigt ist. Über die nach außen geführte Welle (18) kann die Verteilerfläche (19) in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise durch einen Antrieb um eine vertikale Achse mit regulierbarer Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Drehbewegung der Verteilerfläche (19) erfolgt unabhängig von der Bewegung des Sichelschiebers (16), zu welchem ein eigener, nicht dargestellter Antrieb gehört.

[0011] Um zu verhindern, daß wasserdampfreiche Brüden vom Brüdensammelraum (8) durch den Auslaß (14) in störender Menge nach oben in die Vorratskammer (12) eindringen, kann man durch Zufuhr z.B. von Luft oder Stickstoff durch die Leitung (20) in der Kammer (12) einen etwa gleichen Druck wie im Brüdensammelraum (8) aufrechterhalten.

[0012] Die vom Sichelschieber (16) zum Auslaß (14) bewegten wasserhaltigen Feststoffe fallen nach unten und treffen auf die rotierende Verteilerfläche (19). Dadurch werden Feststoff-Agglomerate zerbrochen und gleichzeitig wird durch die Formgebung der Verteilerfläche (19) dafür gesorgt, daß die Feststoffe möglichst gleichmäßig auf die Oberseite des Wirbelbettes (2) verteilt werden.

[0013] Eine Möglichkeit der Form der Verteilerfläche (19) zeigen die Fig. 3 und 4, dabei ist Fig. 3 eine perspektivische Ansicht und Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils (B) in Fig. 3 gesehen. Die konische Verteilerfläche (19) weist zwei Ausnehmungen (20a) und (20b) auf, so daß die Fläche (19) teilweise durchbrochen ist. In der Praxis kann die Form dieser Ausnehmungen in einem weiten Bereich variieren, auch kann eine Verteilerfläche nur eine oder aber mehrere Ausnehmungen aufweisen. Ohne diese Ausnehmungen würde der größte Durchmesser der Verteilerfläche (19) einen Kreis beschreiben, vgl. Fig. 4, wo dieser Kreis im Bereich der Ausnehmungen (20a) und (20b) gestrichelt angedeutet ist. Der so gebildete geschlossene Kreis begrenzt die theoretische Gesamtfläche der Verteilerfläche (19); bei dieser theoretischen Gesamtfläche werden die Ausnehmungen nicht berücksichtigt. Die Ausnehmungen selbst umfassen eine Fläche, welche 30 bis 90 % der theoretischen Gesamtfläche der Verteilerfläche (19) entspricht. Die Größe und Form der Ausnehmungen (20a) und (20b) kann verschieden gewählt sein, damit kann man die Ausgestaltung der Verteilerfläche an unterschiedliche Aufgaben anpassen. Üblicherweise hat die Verteilerfläche (19) einen größten Durchmesser (D), vgl. Fig. 4, vom 0,1- bis 0,4-fachen des Durchmessers der Oberseite des Wirbelbettes (2).

[0014] Fig. 5 zeigt eine etwas anders geformte Verteilerfläche (19a), welche man bevorzugt in Richtung des Pfeils (22) um die vertikale Welle (18) dreht. Die Ausnehmungen (23a) und (23b) werden nach außen durch die gestrichelte Kreislinie begrenzt, die den größten Durchmesser markiert. Bei dieser Verteilerfläche (19a) ist auch dargestellt, wie man die Oberseite der Verteilerfläche z.B. mit Nocken (23) oder Rippen (24) besetzen kann, um einerseits das Aufbrechen von Feststoff-Klumpen beim Drehen der Fläche (19a) zu verstärken und um andererseits die Feststofführung zu beeinflussen. Durch Vorsprünge solcher Art kann man die gleichmäßige Verteilung der Feststoffe auf das Wirbelbett (2) verbessern.

Ansprüche

1. Reaktor zum Trocknen eines wasserhaltigen Feststoffes in einem beheizten Wirbelbett, wobei sich im Reaktor über dem Wirbelbett ein Brüdensammelraum mit einem Brüdenauslaß befindet und über dem Brüdensammelraum eine Zufuhreinrichtung für den wasserhaltigen Feststoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Brüdensammelraum unterhalb der Zufuhreinrichtung eine um eine senkrechte Achse drehbare, etwa konische Verteilerfläche angeordnet ist, die ein Gefälle entsprechend einem gegen die Horizontale gemessenen Winkel von 25 bis 70° und mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche 30 bis 90 % der theoretischen Gesamtfläche der Verteilerfläche umfaßt.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerfläche einen größten Durchmesser vom 0,1- bis 0,4-fachen des Durchmessers der Oberseite des Wirbelbettes aufweist.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Verteilerfläche mit Vorsprüngen besetzt ist.

4. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors zum Trocknen eines wasserhaltigen Feststoffes in einem beheizten Wirbelbett, wobei sich im Reaktor über dem Wirbelbett ein Brüdensammelraum mit einem Brüdenauslaß befindet, über dem Brüdensammelraum eine Zufuhreinrichtung für den wasserhaltigen Feststoff und im Brüdensammelraum unterhalb der Zufuhreinrichtung eine um eine senkrechte Achse drehbare, etwa konische Verteilerfläche angeordnet ist, die ein Gefälle entsprechend einem gegen die Horizontale gemessenen Winkel von 25 bis 70° und mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche 30 bis 90 % der theoretischen Gesamtfläche der Verteilerfläche umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerfläche mit 20 bis 250 Umdrehungen pro Minute gedreht wird.

Zeichnung