AT405487B - Verfahren und vorrichtung zum austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem material aus einem druckfilter - Google Patents

Description

AT 405 487 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Material aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Transport des Filterkuchens eines Druckfilters aus dessen Überdruckraum zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Druckfilter ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Vakuumfilter ein kompletter Filterapparat wie Drehtrommelfilter, Drehscheibenfilter etc. innerhalb eines gegenüber der freien Atmosphäre unter Überdruck stehenden dicht abgeschlossenen Druckbehälters mit einem Druck von z. B. 4 bar angeordnet, wobei durch die Anwendung des Überdruckes bei der Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bzw. bei der Schlammentwässerung Filterkuchen mit besonders geringer Restfeuchte gewonnen werden können. Der entsprechend feuchte (zähe pastöse) Filterkuchen muß dann möglichst kontinuierlich aus dem Druckbehälter nach außen in die freie Atmosphäre ausgetragen werden. Die zuverlässige Ausschleusung des Filterkuchens aus dem Verfahrensraum stellt eine wichtige Voraussetzung für die technische Realisierung der kontinuierlichen Druckfiltration dar. Zum Ausschleusen des Filterkuchens bedient man sich in der Regel einer Gutmaterialschleuse wie z. B. Schieber- oder Zellenradschleuse (DE-OS 33 35 860), in deren einzelnen Kammern der Druck vom Überdruck des Druckbehälters auf Atmosphärendruck abgebaut wird. Die Abdichtung der Gutmaterialschleuse und damit des Verfahrensraumes gegen die Umgebung erfolgt durch Dichtungsleisten der Schleuse und nicht durch den Filterkuchen selbst, welcher in der Schleuse lediglich entgast wird. Es versteht sich, daß Schieber- oder Zellenradschleusen infolge der bewegten aneinanderreibenden Teile einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind und gegen Gasdurchbrüche bzw. Gasverluste nicht gesichert sind. Außerdem sind diese Schleusen nicht in der Lage, den aus dem Druckraum eines Druckfilters ausgetragenen Filterkuchen an den Ort von dessen Verwendung wie z. B. zu einer Deponie 2u transportieren, d. h. der durch eine Schleuse ausgetragene Filterkuchen muß anschließend durch ein weiteres Förderorgan wie z. B. Förderband abtransportiert werden.

Es ist bei einem Druckfilter auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 30 22 813), den im Überdruckraum von der Filtervorrichtung abgenommenen Filterkuchen innerhalb des Überdruckraumes selbst durch Zumischung z. B. einer Flüssigkeit so weit wieder zu verflüssigen, daß er fließfähig wird, und den verflüssigten Filterkuchen mittels einer Pumpe in einen Teich zu pumpen. Es liegt auf der Hand, daß durch diese Methode das mit einem Druckfilter an sich angestrebte Ziel, nämlich die Gewinnung eines Filterkuchens von möglichst niedriger Restfeuchte, mit Sicherheit nicht erreicht wird.

Schließlich sind sogenannte Dickstoffpumpen, in der Regel Kolbenpumpen zum Transport von fließfähigen Massen wie z. B. Flüssigbeton, bekannt. Die bekannten Dickstoffpumpen setzen aber, wie alle anderen bekannten Pumpensysteme auch, auf ihrer Saugseite einen Einlaufdruck voraus, der nur wenig höher ist als der Atmosphärendruck, und der grundsätzlich niedriger liegt als der Druck an der Druckseite der Pumpe. Weil die Druckverhältnisse bei einem Druckfilter genau umgekehrt liegen, sind Dickstoffpumpen üblicher Bauart nicht geeignet, den im Überdruckraum eines Druckfilters anfallenden Filterkuchen unmittelbar aus dem Überdruckraum herauszupumpen. Würde man einen pastösen Filterkuchen aus dem Überdruckraum eines Druckfilters in unkontrollierter Weise mit Hilfe des Überdruckes von z. B. 4 bar selbst nach außen in die Atmosphäre herausspritzen lassen, so hätte eine solche Lösung untragbar hohe Schleusgasverluste zur Folge und es müßte mit hohem Energieaufwand der Arbeitsdruck im Druckfilter aufrechterhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Druckfiltration eine kontinuierliche Ausschleusung von feuchtem bis pastösem Filterkuchen zu finden, die ohne Schleusen bekannter Bauart auskommt, und die bei minimierten Schleusgasverlusten während des Anfahrens möglichst den Filterkuchen selbst zur Abdichtung des Überdruckraumes verwendet, und die in der Lage ist, den Filterkuchen nicht nur auszuschleusen, sondern auch noch zum Ort seiner Verwendung zu transportieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird der aus einem Druckfilter auszutragende Filterkuchen als Dickstoff mit seinem Überdruck bzw. Arbeitsdruck Po zur Saugseite einer Dickstoffpumpe wie z. B. Kolbenpumpe gedrückt, von deren Druckseite der Dickstoff in eine Förderleitung mit Stellgerät gedrückt wird, das im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe in der zunächst dickstofffreien Förderleitung einen Druckluftdruck pi > p0 hält, wonach das Druckluftpolster in der Förderleitung nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsende Dickstoff-Produktsäule ersetzt wird. Dabei kann das Druckluftpolster durch eine Verbindungsleitung zwischen dem Druckbehälter des Filters und der Förderleitung bzw. Druckleitung der Dickstoffpumpe gebildet werden. Nach Aufbau der Dickstoff-Produktsäule in der Förderleitung wirkt diese Produktsäule als abdichtender Dickstoffpfropfen, der Schleusgasdurchbrüche bzw. Schleusgasverluste verhindert. Weil der in der Förderleitung aufgebaute Dickstoffpfropfen durch die Dickstoffpumpe hoch verdichtet worden ist, übt der Dickstoff- 2 ΑΤ 405 487 Β pfropfen eine hervorragende Dichtwirkung aus. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird lediglich das in den Poren der verdichteten Dickstoff-Produktsäule eingeschlossene ganz geringe Gasvolumen zusammen mit der Produktsäule ausgeschleust.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe der Druck p, des Druckluftpolsters in der Förderleitung mit wachsender Dickstoff-Produktsäule durch Einsatz eines Druckluft-Überströmventiles konstant gehalten. Zum Ende des Anfahrbetriebes der Dickstoffpumpe, nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung durch die Dickstoff-Produktsäule ersetzt ist und in dieser ein Druck p2 i p, erreicht ist, bleibt das Stellgerät beim Druck p2 geöffnet. Die Dickstoffpumpe kann die Dickstoff-Produktsäule in der Förderleitung über weite Strecken fördern, z. B. zu einem Silo, zu einer Deponie etc..

Die Länge der von der Dickstoffpumpe in der Förderleitung aufgebauten Dickstoff-Produktsäule bis zu der Größe, die den aufgebauten Dickstoffpfropfen gegen Schleusgasverluste sichert, hängt von verschiedenen Stoffparametern ab, wie z. B. Porosität, Wassergehalt, Viskosität, Thixotropie etc. des Filterkuchens, von den Wandreibungswerten Dickstoff/Förderleitungsinnenwandung usw..

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Dickstoffaustrag des Druckbehälters des Druckfilters mit der Saugseite einer Dickstoffpumpe in Verbindung steht, an deren Druckseite eine Dickstoff-Förderleitung angeschlossen ist mit einem Stellge-rät/Ste11ventiI, das beim Anfahren der Dickstoffpumpe in der zunächst dickstofffreien Förderleitung ein Druckluftpolster mit einem Druck pi > p0 aufrechterhält, wobei Po der Arbeitsdruck des Druckfilters bzw. der Druck an der Saugseite der Dickstoffpumpe ist.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1: schematisch ein Druckfilter mit erfindungsgemäßer Vorrichtung zum Austrag und Transport des pastösen Filterkuchens mit Hilfe einer Dickstoffpumpe, und Fig. 2.: schematisch die Förderleitung der Dickstoffpumpe in deren Anfahrbetrieb.

Beim Druckfilter der Fig. 1 ist innerhalb eines Überdruckbehälters (10), der einen Druck von z. B. 4 oder 5 bar hält, ein komplettes Vakuum-Drehscheibenfilter angeordnet, dessen Filterscheibe (11) in eine Suspension (12) eintaucht, die sich in einem Trog (13) befindet. Während sich die Filterscheibe (11) in dem Filtertrog (13) dreht, wird auf der Scheibenoberfläche ein Filterkuchen (14) fortschreitend anfiltriert und entwässert, der dann noch vor dem Wiedereintauchen der Drehtrommel (11) in die Suspension (12) von der Scheibenoberfläche abgelöst und mit dem im Überdruckbehälter (10) herrschenden Arbeitsdruck p0 von z. B. 4 oder 5 bar über eine Leitung (15) nach unten z. B. in einen Doppelschneckenförderer (16) gedrückt wird, der den Filterkuchen (17) zur Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19), im Ausführungsbeispiel Kolbenpumpe, fördert. Als Dickstoffpumpe kommt auch eine Kolbenmembranpumpe infrage.

Die Dickstoffpumpe (19) weist einen hin- und hergehenden, von einem Hydraulikzylinder (20) bewegten Förderkolben (21) auf, sowie an der Saugseite (18) ein von einem Hydraulikzylinder (22) betätigtes Säugventil (23), sowie an der Pumpendruckseite (24) ein von einem Hydraulikzylinder (25) betätigtes Druckventil (26). An der Druckseite (24) der Dickstoffpumpe (19) ist eine Dickstoff-Förderleitung (27) angeschlossen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Förderleitung (27) der Dickstoffpumpe (19) ein Stellgerät (28) aufweist, das beim Anfahren der Dickstoffpumpe (19) in der zunächst dickstofffreien Förderleitung (27) geschlossen ist und ein Druckluftpolster mit einem Druck pi > p0 aufrechterhält, z. B. pi ca. 1,1 x p0, wonach das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsende Dickstoff-Produktsäule (29) als abdichtender Dickstoffpropfen ersetzt wird. Dabei wird der Druck pi des Druckluftpolsters durch das Stellgerät (28) konstant gehalten. Zum Ende des Anfahrbetriebes der Dickstoffpumpe (19), nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) durch die Dickstoff-Produktsäule (29) ersetzt ist und in dieser der dynamische Druck pa έ pi erreicht ist, bleibt das Steligerät (28) beim Druck p2 geöffnet, und der Filterkuchen (31) wird dann schließlich bei Atmosphärendruck pAT z. B. in einer entfernt liegenden Deponie abgelegt. Aus Fig. 2 ist noch abzulesen, daß der dynamische Druck p2, bei dem das Stellgerät (28) geöffnet bleibt, den Druckabfall px in der Rohrleitung (27), vermehrt um den Arbeitsdruck p0, überwiegen muß.

Die in der Beschreibung sowie in den Figuren benutzten Druckangaben werden wie folgt hier zusammengestellt:

Po = Arbeitsdruck des Druckfilters (10, 11) vor der Dickstoffpumpe (19), z. B. 4 bar oder 5 bar p, = Schließdruck des Stellgerätes (28) + ca. 10 % x p0, d. h. pi = ca. 1,1 x p0 px = Druckverlust durch Feststoffreibung der Dickstoff-Produktsäule (29) in der Förderleitung (27) P2 = öffnungsdruck des Stellgerätes (28) dynamischer Druck in der Pumpenleitung 3

Claims (6)

1. AT 405 487 B Pat = Atmosphärendruck Patentansprüche 1. Verfahren zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Material aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Transport des Filterkuchens eines Druckfilters (11) aus dessen Überdruckraum (10) zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck, dadurch gekennzeichnet, daß der auszutragende Filterkuchen (17) im Überdruck bzw. Arbeitsdruck (p0) zur Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19) transportiert wird, von deren Druckseite (24) der Filterkuchen in eine Förderleitung (27) mit Stellgerät (28) gedrückt wird, das im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe (19) in der zunächst dickstofffreien Förderleitung einen Druckluftdruck pi > p0 hält, wonach das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsende Dickstoff-Produktsäule (29) ersetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe (19) der Druck (pi) des Druckluftpolsters in der Förderleitung mit wachsender Dickstoff-Produktsäule (29) durch Einsatz eines Druckluft-Überströmventiles (30) konstant gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ende des Anfahrbetriebes der Dickstoffpumpe (19), nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) durch die Dickstoff-Produktsäule (29) ersetzt ist und in dieser ein dynamischer Druck P2 ä pi erreicht ist, das Stellgerät (28) beim Druck (p2) geöffnet bleibt.
4. 4. Vorrichtung zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Material aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Transport des Filterkuchens eines Druckfilters (11) aus dessen Überdruckraum (10) zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen-austrag (15) des Druckbehälters (10) mit der Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19) in Verbindung steht, an deren Druckseite (24) eine Förderleitung (27) angeschlossen ist mit einem Stellgerät (28), das beim Anfahren der Dickstoffpumpe in der zunächst dickstofffreien Förderleitung (27) ein Druckluftpolster mit einem Druck pi > po aufrechterhält, wobei Po der Arbeitsdruck des Druckfilters (11) bzw. der Druck an der Saugseite (18) der Dickstoffpumpe (19) ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickstoffpumpe (19) eine Kolbenpumpe ist, deren Saugseite (18) ein ölhydraulisch betätigtes Säugventil (23) und deren Druckseite (24) ein ölhydraulisch betätigtes Druckventil (26) aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Druckseite (24) der Dickstoffpumpe (19) angeschlossene Förderleitung (27) aus einem zylindrischen oder im Querschnitt sich konisch verjüngenden Rohr besteht. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4