Technische Grundlagen
Eine Wirbelschicht entsteht, wenn Gas eine Schicht von pulverförmigem Material aufwärts durchströmt. Das Gewicht der Pulverpartikel wird durch die Aufwärtsströmung der Gase kompensiert. Das so zum Schweben gebrachte Pulver verhält sich dann ähnlich wie eine Flüssigkeit.
Der große Vorteil dieser homogenen Vermischung von pulverförmigen Produkten mit vorgeheizten Gasen ist, dass hierdurch ein sehr gleichförmiger Stoff- und Wärmetransport erfolgt, wodurch auch eine äußerst gleichmäßige Temperaturverteilung sicher gestellt ist.
Chargen oder kontinuierlich?
Die jahrelangen Erfahrungen aus der thermischen Reinigung führten zu der Idee, die Wirbelschichttechnik auch zur Durchführung von chemischen Reaktionen bei hohen Temperaturen einzusetzen. Auf Basis der skalierbaren Gasverteilerplatte legt SCHWING die Anlagen gemäß dem jeweiligen Anforderungsprofil aus. Modernste Mess- und Regelungstechnik der SCHWING-Wirbelschichtreaktoren gewährleistet die präzise Steuerung und Reproduzierbarkeit der thermo-chemischen Prozesse, bei denen Temperaturen bis zu 1100 °C oder Prozessdrücke bis 15 bar und die Verwendung von aggressiven Medien möglich sind.
Bei Bedarf werden in die Reaktoren periodisch abreinigbare Heißgas-Filter zum Reinigen des Abgases und Rezyklieren des Feststoffes in die Wirbelschicht integriert. Die Wirbelschicht-Anlagen können sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich betrieben werden.
Chargenbetrieb für höchste Gleichmäßigkeit
Kaltes oder vorgeheiztes Gas oder eine Fluid-Gasmischung strömt in die Bodenkammer des Wirbelschichtreaktors. Die im Labor ermittelten Druck- und Durchströmungsparameter werden auf die austauschbare Fluid-Gasverteilerplatte übertragen. Der Wirbelschichtreaktor kann entweder elektrisch oder über eine externe Brennkammer unterteilt in mehreren Heizzonen beheizt werden. Über der Wirbelschicht befindet sich ein sogenanntes Freeboard, das als Sedimentationszone für schwerere Partikel fungiert. Das Reaktionsgas wird über Heißgasfilterkerzen von feinsten Partikeln gereinigt. Die Filterkerzen selbst sind mit einem Blow Back-System ausgerüstet und werden sequentiell abgereinigt. Der Feststoff verbleibt somit im Reaktor bis eine Entleerung durch das im Boden integrierte Produktauslaufventil erfolgt.
Ist ein Auskreisen von Feinstäuben notwendig, so kann die Filtrationseinheit außerhalb des Reaktors angeordnet werden. Alternativ ist eine Abscheidung mittels Zyklon möglich. Speziell für stark exotherme Reaktionen stehen integrierbare Kühl- und Wärmetransfersysteme zur Verfügung.
Kontinuierlicher Betrieb für maximale Wirtschaftlichkeit
SCHWING bietet auch mehrstufige Wirbelschicht-Reaktoren für die kontinuierliche Durchführung von chemischen Reaktionen. Diese Multistage-Reaktoren sind für das Kalzinieren und Trocknen von Pulvern oder Granulaten mit bis zu 150 theoretischen Mischstufen konzipierbar.
Durch ein spezielles Durchfluss- und Verweilzeitkonzept erreichen die Multistage-Systeme eine Produktgleichmäßigkeit, wie sie bisher nur bei Chargenbetrieb realisiert werden konnte. Gleichzeitig können die wirtschaftlichen Vorteile von kontinuierlichen Prozessen im großtechnischen Maßstab voll ausgeschöpft werden. Das System ist besonders gut geeignet für Produkte, deren Qualität sehr stark von der Behandlungszeit abhängig ist.
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