Wirbelschichtverfahren

Beim Wirbelschichtverfahren handelt es sich um ein verfahrenstechnisches Grundverfahren zur Behandlung von Feststoffen. Dabei werden Partikel durch einen von unten nach oben gerichteten Gasstrom fluidisiert und in einen schwebenden, fluidähnlichen Zustand versetzt. Die Partikel bewegen sich frei und zeigen ein intensives Durchmischungsverhalten.

Der Begriff „Wirbelschichtverfahren” beschreibt nicht einen einzelnen Prozess, sondern eine ganze Klasse von Verfahrenstechniken. Er umfasst alle Prozesse, die innerhalb einer Wirbelschicht stattfinden können. Dazu zählen thermische, chemische und physikalische Behandlungsverfahren. Die Fluidisation beginnt, wenn der Gasstrom die Gewichtskraft des Partikelbettes ausgleicht. Ab diesem Punkt verhält sich das Feststoffbett ähnlich einer siedenden Flüssigkeit. Der Wärme- und Stofftransport ist dann besonders intensiv und gleichmäßig. Das Wirbelschichtverfahren wird in vielen Industrien eingesetzt. Typische Anwendungen sind Trocknung, Kühlung, Erhitzung, Beschichtung, Agglomeration und chemische Reaktionen. Darüber hinaus spielt das Verfahren eine wichtige Rolle bei Hochtemperaturprozessen. Dazu zählen die Hochleistungs-Wärmeerzeugung durch Verbrennung, die Wirbelschichtfeuerung sowie die Müll- und Abfallverbrennung.

Ein wesentlicher Vorteil des Wirbelschichtverfahrens ist, dass alle Partikel homogen behandelt werden. Temperatur- und Konzentrationsunterschiede werden dabei minimiert. Gleichzeitig lassen sich große Wärmemengen effizient erzeugen oder übertragen. Bei der Auslegung eines Wirbelschichtverfahrens müssen Partikeleigenschaften, Gasgeschwindigkeit, Schichthöhe und Strömungsregime berücksichtigt werden. Je nach Betriebszustand unterscheidet man zwischen 

• Festbett, 
• Mindestfluidisation
• blasenbildender Wirbelschicht
• turbulenter Wirbelschicht