Wirbelschicht

Wirbelschicht,

 

Fließbett, durch ein Trägermedium (Gas oder Flüssigkeit) aufgelockerte, fließfähige Masse aus feinkörnigen Feststoffteilchen. Wird eine ruhende Schüttung aus Teilchen mit 0,1-10 mm Korndurchmesser in einem Behälter von unten nach oben von einem Gas oder einer Flüssigkeit durchströmt, so geht die Schüttung von einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit w_p (Lockerungspunkt, Wirbelpunkt) an in die Wirbelschicht über. Bei Ausbildung der Wirbelschicht wird die Gewichtskraft der Feststoffteilchen durch die entgegengesetzt gerichtete Strömungskraft des Trägermediums aufgehoben. Der Feststoff verhält sich dann flüssigkeitsähnlich, d. h., er kann während des Betriebes einfach zu- und abgeführt werden. Außerdem findet in der Wirbelschicht ein sehr intensiver Stoff- und Wärmeaustausch statt. Bei weiterer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit bis über den Austragungspunkt w_t hinaus verliert die Wirbelschicht ihre definierte Oberfläche, und der Feststoff wird pneumatisch gefördert. Die Wirbelschichttechnik wurde großtechnisch erstmals 1931 bei der Kohlevergasung (Winkler-Generator) angewandt. Wirbelschichtreaktoren haben für Reaktionen zwischen Feststoffen und Gasen oder Flüssigkeiten große Bedeutung. Der Feststoff kann dabei Reaktionspartner (z. B. beim Rösten sulfidischer Erze im Wirbelschichtofen) oder Katalysator (z. B. beim katalytischen Cracken) und eventuell zugleich Wärmeträger sein. Die Wirbelschichttechnik wird auch bei verfahrenstechnischen Grundoperationen (z. B. Mischen, Fördern, Trocknen) und bei Kraftwerksfeuerungen angewendet.