CH688848A5 - Verfahren zum Dosieren und Vorrichtung hierfuer. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Stoffen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere zum Mischen mindestens eines körnigen oder pulverförmigen Feststoffes mit einer Flüssigkeit, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. 



  Bei vielen Anwendungen, wie bei Mischungen, ist es wichtig, dass eine möglichst genaue Menge eines Stoffes bzw. ein genaues Zulaufverhältnis von miteinander zu mischenden Stoffen eingehalten wird. Dieses Problem kann in vielen Fällen mit Hilfe einer volumetrischen Dosierung gelöst werden, bei der Volumeneinheiten vorbestimmter Grösse einer Mischvorrichtung zugeführt werden. Eine volumetrische Dosierung ist jedoch ungenau, wenn die Schüttdichte des zu mischenden Feststoffes sehr unterschiedlich ist. 



  Nun ist an sich auch eine Gewichtsdosierung denkbar. Diese setzt aber voraus, dass die Masse als eine Schüttung insgesamt vorhanden ist, doch erschwert dies wiederum das Mischen, insbesondere bei Stoffen, die bei Zugabe von Flüssigkeit zur Klumpenbildung neigen, wie z.B. Flugasche. Zwar wäre auch die Verwendung von kontinuierlichen Waagen denkbar, doch ist bekannt, dass die Genauigkeit solcher Waagen nur sehr beschränkt ist, insbesondere weil der momentane Massenfluss in deren Auslauf unvorhergesehenen Schwankungen unterworfen sein kann, beispielsweise durch Veränderung der Schüttdichte des Feststoffes. Aber auch mit Waagen ist eine vorsichtige Dosierung erforderlich, da der jeweilige Stoff im allgemeinen zwar zugegeben, aber kaum mehr entfernt werden  kann. 



  Zwar ist die Verwendung von Wirbelbetten zum Dosieren an sich bekannt. Dabei wird ein Feststoff von der Oberseite einer Wirbelschicht überlaufen gelassen. Allerdings ergibt dies noch keine zeitkonstante Dosierung, weil sich innerhalb eines Wirbelbettes meist Gasblasen bilden und teilweise auch die Festkörper unkontrollierte Bewegungen ausführen. 



  Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein genau dosierendes Verfahren und eine Vorrichtung hiefür zu schaffen. Insbesondere soll ein Mischsystem für das Zumischen mindestens einer Flüssigkeit zu mindestens einem Feststoff geschaffen werden, bei dem diese in einem vorbestimmbaren Verhältnis in Kontakt gebracht und innig vermischt werden. Gemäss der Erfindung werden daher bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgeschlagen. 



  Es wurde nämlich gefunden, dass die oben erwähnten Ungleichmässigkeiten in einer Wirbelschicht, die ein zeitkonstantes Dosieren beeinträchtigen, nicht über die gesamte Höhe einer Wirbelschicht vorhanden sind, vielmehr der Bodenbereich davon weitgehend verschont ist. 



  Eine besonders wichtige Anwendung und Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 2. Die Vermischung wird nämlich besonders homogen, wenn alle Teile der Oberfläche jedes Partikels auf Grund der Fluidisierung im Wirbelbett freigelegt sind. Gerade mit einer Flüssigkeit ergeben sich besonders homogene Mischungen auch dann, wenn der Feststoff schwierig zu mischen ist und zum Verklumpen bzw. Anbacken neigt. Somit liegen besonders günstige Voraussetzungen für das Mischen schwierig zu mischender Stoffe mit  anderen Stoffen vor, wie es besonders bei Mischungen mit Flüssigkeiten gegeben ist. Im Rahmen der Erfindung können dabei erfindungsgemässe Dosiervorrichtungen für alle beteiligten Komponenten einer Mischung vor der Mischvorrichtung vorgesehen sein. 



  Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Flüssigkeit in den fluidisierten Stoff eingespritzt wird. Es hat sich erwiesen, dass durch diesen Verfahrensschritt eine optimale Mischung mit dem fluidisierten Stoff erreicht wird. 



  Für eine \konomische und wirksame Dosierung wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass dem homogenisierten Gas-Stoffgemisch vor der Mischung mit dem zweiten Stoff zusätzlich Gas zugeführt wird, wobei dieses Gas dem der Mischvorrichtung zuströmenden Gas-Feststoffstrom ummantelnd und parallel zu seiner Strömungsrichtung zugeführt wird. Durch wahlweise Veränderung dieser zusätzlichen Gaszufuhr wird eine mehr oder weniger starke "Verdünnung" des Zwei-Phasen-Gemisches aus dem Wirbelbett erreicht. 



  Eine besonders wirkungsvolle und somit präzise Dosierung wird nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erreicht, wenn die Geschwindigkeit des zusätzlich zugeführten, den Gas-Stoffgemischstrom ummantelnden Gases gleich gross wie die Geschwindigkeit des Gas-Stoffgemischstromes vorgesehen ist. 



  Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass eine Wirbelbettapparatur zum Fluidisieren des ersten insbesondere körnigen oder pulverförmigen Feststoffes vorgesehen ist, die einen Einlass für den ersten Stoff, einen oder mehrere Einlassöffnungen, vorzugsweise im Boden  der Wirbelbettapparatur für Gas zum Fluidisieren, und eine Auslassöffnung für die fluidisierte Gas-Feststoffmischung aufweist, dass an der Auslassöffnung eine vorgesehen ist, die in eine Mischvorrichtung mündet, der auch der zweite Stoff, insb. als Flüssigkeit, vorzugsweise über Sprühdüsen od.dgl. zugeführt ist. Diese erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht mit geringem baulichen Aufwand die Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens ökonomisch durchzuführen und die Voraussetzung für die Mischung der schwer miteinander zu mischenden Stoffe zu schaffen. 



  Besonders wirksam lässt sich die Dosierung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vornehmen, wenn an der Auslassöffnung der wirbelbettapparatur bzw. im Bereich der Auslaufleitung eine vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildete Düseneinrichtung als Dosiereinrichtung für Mischvorgang vorgesehen ist, die Kanäle zur Einbringung von zusätzlichem Gas über eine poröse Wandung, Düsen etc. des Hohlkörpers in bzw. an die homogene Gas-Stoffmischung aufweist. 



  Ist es im Zusammenhang mit einem Arbeitsprozess erforderlich, dass die Mischung und Dosierung selbsttätig geregelt wird, dann wird hierzu nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass zur Messung des Stoffinhaltes der fluidisierten Gas-Stoffmischung die Wirbelbettapparatur und die Düseneinrichtung mit gegebenenfalls voneinander entfernt angeordneten Messstellen mit vorzugsweise elektrischen oder elektronischen Druckmesseinrichtungen bzw. Niveaufühlern ausgerüstet sind, deren Ausgangssignale einer speicherprogrammierbaren elektronischen Steuerung zugeführt sind, deren Ausgangssignale zur Steuerung von Ventilen, insb. von Wegventilen und/oder Druckbegrenzungsventilen, und vorzugsweise von einer Fördereinrichtung für die Zuführung des ersten Stoffes in die Wirbelbettapparatur zu deren Steuerung zugeführt ist. 



   Die beschriebene Dosiereinrichtung reicht aus, kleinere Abweichungen durch Begasung zu korrigieren, um grössere Abweichungen zu korrigieren, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Wirbelbettapparatur für ein von der speicherprogrammierbaren Steuerung steuerbares Ventil mit insb. vorwählbarem Gasdruck beaufschlagbar ist. 



  Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. 



  Gemäss der Darstellung wird in eine Wirbelbettapparatur 1 Feststoff in Form von Partikeln, beispielsweise Flugasche oder ein anderes körniges oder pulverförmiges, insbesondere zur Klumpenbildung neigendes Material, aus einem vorgeschalteten Anlagenteil 20 über eine Fördereinrichtung, wie eine Schnecke 21 oder einen pneumatischen Förderer, in die Wirbelbettapparatur 1 eingespeist. Der vorgeschaltete Anlagenteil 20 kann beispielsweise Vorratsbehälter bzw. einem Abscheide- und Fördersystems bestehen, wie es etwa in der EP-A 0 168 614 beschrieben ist. Eine im Auslaufbereich des Vorratsbehälters 20 vorgesehene Auflokkerungseinrichtung (nicht dargestellt) kann, wie bei Silos üblich, ein Ausfliessen der Feststoffpartikel, auch bei unterschiedlichen Füllhöhen im Vorratsbehälter 20 gewährleisten.

  Zur möglichst verschleissarmen Förderung der Partikel kann als Fördereinrichtung 21 insbesondere eine pneumatische Dichtstromförderung gewählt werden, wie dies auch im Falle der EP-A 0 168 614 vorgeschlagen wird. Der Ort des Einlasses 21a der Feststoffpartikel ist zweckmässig so vorgewählt, dass die Impulskräfte der aus dem Förderer 21 in die Wirbelschicht 2 eingespeisten Feststoffpartikel vernachlässigt werden können. 



  Durch den für das Gas durchlässigen und deshalb im allgemeinen mit Einlass-\ffnungen 11a versehenen Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 strömt Fluidisierungsgas G aus einer Leitung 19 von unten nach oben und wirbelt die eingespeisten Feststoffpartikel unter Bildung einer Wirbelschicht 2 auf. Dieses Gas kann im Falle beabsichtigter Mischungen auch bereits von dem Dampf der zuzuführenden Flüssigkeit, allenfalls bloss zur Erzielung einer Vorbenetzung, gebildet sein. mit steigender Anströmgeschwindigkeit des Gases lockert sich die Schicht mehr und mehr auf, so dass die Feststoffpartikel in diesem Zweiphasensystem kleinere und grössere Ortswechsel vornehmen.

  Ab einer bestimmten Anströmungsgeschwindigkeit, bei der eine Schüttschicht in eine Wirbelschicht übergeht (Lokkerungspunkt), ist der Druckabfall in der Schicht über deren Höhe annähernd konstant, was, wie unten beschrieben, zur besseren Beherrschung der Dosierung ausgenutzt werden kann. 



  Theoretisch erstreckt sich der Wirbelschichtbereich von der unteren Grenzgeschwindigkeit, der Lockerungsgeschwindigkeit, bis zu einer oberen Grenzgeschwindigkeit, die dadurch charakterisiert werden kann, dass die Schicht so sehr aufgelockert ist, dass jedes einzelne Partikel unbeeinflusst von einem benachbarten im Fluid-Strom schwebt. 



  Soll nun aus einer solchen Wirbelschicht 2 fluidisierter Feststoff zeitkonstant dosiert abgefördert werden, so kann dies sinnvollerweise nur aus einer möglichst homogenen Wirbelschicht heraus geschehen. Es hat sich gezeigt, dass diese Bedingung besser als bisher durch Anordnung einer Auslassöffnung 3 im Bereiche eines Bodens 11 erfüllt werden kann, jedoch durch die Einführung eines Gasstromes G mit bei solchen Wirbelbetten üblichen Gasgeschwindigkeiten deutlich verbessert wird. Denn nur dann bleiben die Feststoffpartikel auch sehr gleichmässig in dem abzuziehenden Wirbelschichtvolumen verteilt; es treten im Idealfall  keine Bindekräfte zwischen den Partikeln auf. 



  Die Gas/Feststoff-Mischung der Wirbelschicht 2 verhält sich weitgehend wie eine Flüssigkeit; über die Auslass-\ffnung 3 im Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 kann das in der Wirbelschicht 2 homogenisiert vorliegende Gas/Feststoff-Gemisch in die Auslaufleitung 4 "ausfliessen". 



  Wenn nun ein weitgehend homogenes Gas/Feststoff-Gemisch vorliegt, bei dem die einzelnen Partikel im Mittel jeweils gleichen Abstand voneinander aufweisen, so wurde gefunden, dass damit besonders günstige Voraussetzungen für das Mischen schwierig zu mischender Stoffe mit anderen Stoffen, insbesondere Flüssigkeiten gegeben sind. Es wurde oben bereits erwähnt, dass der Druckabfall über die Höhe der Wirbelschicht 2 konstant ist, so dass Druckdifferenzen als Mass für die Menge der in der Wirbelschicht enthaltenen Feststoffe herangezogen werden können. Somit ist es nicht nur möglich, die Menge des vorliegenden Feststoffes quantitativ genau zu ermitteln, sondern dabei auch die Homogenität des Gas/Feststoff-Stroms zu erhalten und sogar noch zu erhöhen, d.h. damit eine qualitative Bedingung zu erfüllen, die für das gestellte Problem einen optimalen Lösungsansatz bietet. 



  Alle dem Wirbelbettapparat 1 zugeführten Gasmengen verlassen diesen über eine Abluftleitung 34 min , in welche ein Ventil zur Einstellung des Drukkes im Wirbelbettapparat 1 integriert sein kann. Gegebenenfalls kann in den Wirbelbettapparat 1 auch eine Einrichtung zur Vorreinigung bzw. Reinigung der Abluft eingebaut werden, welche insbesondere ein Fliehkraftabscheider (Zyklon) 36 sein kann, gegebenenfalls aber auch ein Umlenksichter, wobei der abgeschiedene Feststoff über ein verlängertes Standrohr 37 dem Wirbelbett 2 wieder zugeführt wird. 



  Zur Kontrolle des Feststoffinhaltes der Wirbelschicht 2 ist vorteilhaft eine Druckdifferenzmessung zwischen einer Druckmessstelle 12 min  knapp oberhalb des Fluidisierungsbodens 11 und einer weiteren Druckmessstelle 12e oberhalb der Wirbelschicht 2 vorgesehen. Gegebenenfalls kann aber zur Bestimmung der Feststoffmenge in der Wirbelschicht 2 auch die Druckdifferenz zwischen Sensoren 12f und 12f min  und/oder 12 min  herangezogen werden. Wenngleich sich diese Methoden in Ausnützung der besonderen Verhältnisse in einem Wirbelbett anbieten, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Messung des Feststoffinhaltes beschränkt; vielmehr könnte diese auch anderweitig, beispielsweise durch Wägezellen ermittelt werden, auf welchen die gesamte Wirbelbettapparatur 1 montiert wird. 



   Um nun das homogene Gas/Feststoff-Gemisch als selbst in kurzen Zeitintervallen nur geringsten unkontrollierbaren Schwankungen unterworfenen Massenstrom aus der Wirbelbettapparatur 1 zu entnehmen, ist in deren Boden 11 mindestens eine, zweckmässig zentral angeordnete, Düseneinrichtung 28 an der Auslassöffnung 3 vorgesehen. Jeder Düse 28 ist eine Auslaufleitung 4 zugeordnet, welche mit einem Absperrorgan 4 min  versehen sein kann. Durch die Zufuhr weiteren Gases wird die Dichte des Festkörperstromes in dem Zwei-Phasen-Gemisch beeinflusst und damit eine genaue Dosierung ermöglicht. Dabei ist die Geschwindigkeit des über die Düse 28 zugeführten Gases (das ein anderes als im Wirbelbett 2 sein kann, beispielsweise der erwähnte Dampf der zuzumischenden Flüssigkeit) zweckmässig im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des durch die Auslassöffnung 3 tretenden Gas/Feststoff-Stromes. 



  Da, wie oben beschrieben, die Qualität der Dosierung des ausfliessenden Feststoffes sehr wesentlich auch durch die Homogenität des ausfliessenden Gas/Feststoff-Stroms bestimmt ist, sind mögliche Instabilitätsquellen bereits in der Wirbelschicht 2  durch entsprechende Massnahmen auszuschalten. So ist es beispielsweise durch günstige Ausgestaltung des Wirbelschichtbodens 11 möglich, die Instabilitätsgrenze zu erhöhen. Werden beispielsweise hochporöse Sinterböden mit einem mittleren Porendurchmesser von 25  mu m und einer Bodendicke von ca. 20 mm gewählt, so strömt das Fluid fein verteilt in die Wirbelschicht ein. Schwingungsfähige Wirbelbettböden 11, die gegebenenfalls durch einen Pulsgeber in Vibrationen versetzt werden können, unterstützen diesen Vorgang. In gleicher Weise ist auch der Einsatz von Rührern möglich.

  Fluidisierungsgas, das pulsierend durch den Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 einströmt, verbessert ebenfalls, gegebenenfalls zusätzlich zu den beschriebenen Massnahmen, die Homogenisierung der Wirbelschicht 2. 



  Der nicht unproblematische Bereich der Eintrittszone wird durch das Verhältnis des Durchmessers D der Auslassöffnung 3 und der Höhe H und/oder die Bodenfläche der Wirbelschicht 2 - bei gleichbleibender Fluidisierungsgeschwindigkeit - bestimmt. So erweist sich ein Verhältnis von D:H gleich 1:2 als zweckmässiges Minimalerfordernis. Je höher die Wirbelschichthöhe H - und damit der Feststoffinhalt - gegenüber dem Durchmesser D der Auslassöffnung 3 wird, desto besser ist die Homogenität der Wirbelschicht 2, und damit die Vorhomogenisierung des ausfliessenden Gas/Feststoff-Stromes. Grössere Wirbelschichthöhen H wirken ausserdem dämpfend für Schwankungen, die sich aufgrund der Einspeisung der Feststoffpartikel in die Wirbelschicht über beispielsweise die Fördereinrichtung 21 ergeben können. 



  Ferner können vorzugsweise symmetrisch zur Auslassöffnung 3, eine oder mehrere Fluidisierungsdüsen 6 angeordnet sein, durch die über eine pneumatische Leitung 10 zusätzlich zu dem durch den Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 strömenden Gas (Pfeil G) Fluidisierungsgas in die Wirbelschicht 2 eingebracht wird. Die  Fluidisierungsdüse 6 ist hier in Form eines Ringkanals mit porösem Einsatz ausgebildet, wodurch die Auslassöffnung 3 konzentrisch zusätzlich fluidisiert werden kann. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, der Bildung von Instabilitäten, die gerade für die Eintrittszone kennzeichnend sind, in einem gewissen Masse entgegenzuwirken. Auch hat sich gezeigt, dass auf diese Weise das Einziehen von Blasen in die Auslaufleitung 4 gehemmt wird.

  Deshalb sollte die Geschwindigkeit des über die Fluidisierungsdüse 6 zusätzlich zugeführten Gases bevorzugt kleiner sein als die Geschwindigkeit des durch den Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 strömenden Gases. Feststoffbrücken, die sich bevorzugt gerade im Bereich der Auslassöffnung 3 bilden, können so aufgebrochen und gelöst werden. 



  Der Massenstrom des ausfliessenden Feststoffes ist im wesentlichen durch die Masse des Feststoffes, welche sich gerade im Wirbelbett 2 befindet, und durch die Druckdifferenz zwischen einem Punkte über der Wirbelschicht 2 und einem Punkte im unmittelbar an die Auslaufleitung 4 nachfolgenden Anlagenteil bestimmt, wird durch Auswertung dieser Daten erfasst und kann wie folgt beeinflusst werden. 



  Eine ungefähre Voreinstellung des ausfliessenden Feststoff-Massenstromes wird über den Feststoffinhalt der Wirbelschicht 2 und/oder über eine Erhöhung oder Erniedrigung des Druckes oberhalb der Wirbelschicht 2 durchgeführt. Dabei wird der Feststoffinhalt, wie oben bereits dargestellt, ermittelt und über eine Steuerung bzw. Regelung 34, welche auf die Einspeisung von Feststoff in die Wirbelschicht 2 über die Fördereinrichtung 21 wirkt, geregelt. 



  Es ist nun besonders vorteilhaft, wenn mit Hilfe der Druckmessstelle 12e der Druck im Raume oberhalb der Wirbelschicht 2 ermit telt und dieser über die, z.B. speicherprogrammierbare, Steuerung bzw. Regelung 34 durch Betätigen eines Ventiles 35 in der Abluftleitung 34 des Wirbelbettapparates 1 und/oder über ein Ventil 33 in einer Leitung 31 durch geregelte Zugabe eines auf höherem Druckniveau befindlichen Gases (es kann dasselbe sein wie das Fluidisierungsgas oder ein anderes) geregelt werden. An Stelle des Druckes am Sensor 12e kann hiezu aber auch die Druckdifferenz zwischen diesem Sensor 12e und einer im nachfolgenden Anlagenteil, wie einem Mischer 18, befindlichen Druckmessstelle 12g herangezogen werden, was sich insbesondere dann empfiehlt, wenn der Druck in diesem Anlagenteil bzw. dem Mischer 18 verfahrensbedingten Änderungen unterworfen ist. 



  Wird nun, möglichst unmittelbar an die Auslassöffnung 3 anschliessend, die bereits erwähnte Gaszuführung 5, 8 vorgesehen, so ist eine Beeinflussung des Feststoff-Massendurchsatzes innerhalb extrem geringer Reaktionszeiten erreichbar. Diese ist prinzipiell durch einzelne, z.B. kranzförmig an der Leitung 4 angeordnete, Düsen realisierbar, wird jedoch vorteilhaft als zylindrischer gasdurchlässiger Hohlkörper 5, z.B. aus Keramik, ausgebildet, welcher von einem ringförmigen Begasungskanal 8 umgeben ist. Dieser wird über eine Gasleitung 10 min , die mit der Gasleitung 10 zu den Fluidisierungsdüsen 6 verbunden sein kann, ebenfalls mit Fluidisierungsgas beschickt - wobei Ventile 13, 13 min , gegebenenfalls auch Wegeventile und/oder Druckbegrenzungsventile, vorgesehen sein können. 



   Zur Messung des austretenden Gas/Feststoff-Stromes kann möglichst nahe der Auslassöffnung 3 in der Wandung 7 des Hohlkörpers 5 eine Druckmessstelle 12 angeordnet sein, über die gemeinsam mit einer nahe dem Boden 11 der Wirbelbettapparatur 1 angeordneten Druckmessstelle 12 min  der Differenzdruck zwischen der Wirbelschicht 2 in Bodennähe und der Auslaufleitung 4 nahe der Auslassöffnung 3 be stimmt wird, wobei dazu gegebenenfalls ein piezoresistiver Differenzdruckaufnehmer oder zwei einzelne piezoresistive Druckaufnehmer vorgesehen sein können. Durch diese Positionierung der Druckmessstellen 12, 12 min  wird erreicht, dass die Totzeit zwischen dem Eintritt des Feststoffes in die Auslassöffnung 3 und der Messung des Feststoffmassenstroms über die Druckmessstellen 12, 12 min  minimiert wird. 



  Diese Messung könnte selbstverständlich auch durch ein anderes Messverfahren, beispielsweise nach dem Coriolis-Prinzip realisiert werden, wodurch sich jedoch eine unerwünschte Beeinflussung des Feststoff-Massenstromes in bezug auf Durchsatz und Homogenität ergäbe. 



  Die über die Differenzdruckmessung verfügbaren Messdaten können über die schon erwähnte Steuerung 34 mit eingebautem Regler geführt werden, die wiederum die Fluidisierung und/oder Begasung des ausfliessenden Gas/Feststoff-Stromes über den Begasungskanal 8 und/oder die Fluidisierungsdüse(n) 6 steuert und damit eine Regelung des Gas/Feststoff-Stromes ermöglicht. 



  Der zur Beeinflussung des Feststoffmassendurchsatzes notwendige Zusatz an zusätzlichem Fluidisierungsgas beträgt dabei nur einen Bruchteil des Gesamtmenge an Fluidisierungsgas, wodurch äusserst schnelle Regel- und Steuerzeiten von weniger als 100 Millisekunden möglich werden. 



  Das Vorsehen weiterer Druckmessstellen 12a bis 12d ermöglicht einerseits die Kontrolle der Porosität und Homogenität der Wirbelschicht 2 über eine Druckdifferenzmessung innerhalb der Wirbelschicht 2 (12a und 12b). Andererseits kann über die Druckmessstellen 12 min  und 12c, die knapp oberhalb und knapp unterhalb des Bodens 11 der Wirbelbettapparatur 1 angeordnet sind, ein  Druckverlust über dem Boden 11 gemessen werden, so dass mögliche Verstopfungen des porösen Bodens 11 rechtzeitig erkannt werden. 



  Um zu vermeiden, dass sich feiner Feststoff aus der Wirbelschicht 2 auf den Messmembranen von Drucksensoren absetzen kann, werden vorzugsweise kleine, feine, poröse Kunststoffilter vorgesehen, bzw. wird durch Spülung der Druckleitung mit Gas ein Eindringen von Feststoffteilchen vermieden. 



  Messdaten aufgrund von Messungen der Homogenität in der Wirbelschicht 2 können sowohl über eine Nachstellung der Anströmgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases als auch über die Zuführung zusätzlichen Fluidisierungsgases, sei es über die Fluidisierungsdüsen 6, den Fluidisierungsboden 11 und insbesondere über die Gaszuführleitung 5, 8 als Regulativ für die Homogenisierung der Wirbelschicht 2 einerseits bzw. des ausfliessenden Gas/Feststoff-Stromes andererseits dienen. 



  Es stehen somit, um die gewünschte Dosiergenauigkeit und -schnelligkeit zu erreichen, eine Mehrzahl von Regel- bzw. Steuermechanismen zur Verfügung, deren Kombination bzw. gesonderte Anwendung einen grossen Regelbereich und ausgezeichnete Regelcharakteristika bewirken. 



  Damit sind zwei gute Voraussetzungen für die dosiergenaue Mischung eines schwer mischbaren Feststoffes mit einer Flüssigkeit erfüllt, indem einerseits die Feststoffmenge genau bestimmt werden kann und diese anderseits in besonders günstigen Voraussetzungen für die Mischung vorliegt. Deshalb wird - als dritte Voraussetzung zur Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems im Anschlusse an die das Wirbelbett 1 umfassende Fluidisier- und Dosiereinrichtung eine Mischvorrichtung 18 vorgesehen, die hier nur symbolisch angedeutet ist und im Prinzip auf die verschie denste Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann das Wirbelbett 1 bis zum Erreichen der Höhe H (was mittels der Sensoren in der beschriebenen Weise festgestellt wird) aufgefüllt und chargenweise in eine im Batch-Betrieb arbeitende Mischvorrichtung 18 entleert werden. 



  Die zuzumischende Flüssigkeit(en) werden dem System über Leitungen 30 an mindestens einem Orte zugeführt. Insbesondere ist auch die Zugabe ein und derselben Flüssigkeit gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen möglich. Dabei kann die Flüssigkeit über Sprühdüsen in den fluidisierten Feststoff eingespritzt werden, beispielsweise auch über eine hohle Mischerwelle 27 und/oder auch in flüssiger oder dampfförmiger Form direkt in die Wirbelschicht und/oder in die Düse 28, allenfalls auch nur zur Vorbefeuchtung. 



  In einer Flüssigkeitsleitung 40, von der zwei alternativ oder kumulativ anzuwendende Varianten gezeigt sind, befinden sich entsprechende Vorrichtungen zur gezielten Veränderung des Durchsatzes, z.B. ein Stellventil 41 und/oder eine Pumpe, sowie zur Messung der zugesetzten Flüssigkeitsmenge, welche verschiedentlich ausgebildet sein können, z.B. in Form eines magnetisch-induktiven Durchsatzmessers, eines Ultraschallmessers od.dgl. Es ist möglich, diese Durchsatzmesser auch nur temporär zu betreiben, etwa um eine Grundeinstellung einzuregeln. Über die gemessenen Durchsätze an Flüssigkeit und Feststoff wird dann je nach den Erfordernissen des Betriebes, z.B. durch Beeinflussung des Stellventiles 41, auch eine Regelung der Flüssigkeitsmenge vorgenommen. 



   Wie erwähnt, kann die Mischvorrichtung auf die verschiedenste Weise ausgebildet sein. Die Anwendung eines Chargenbetriebes ist bei Flugasche deshalb günstig, weil Flugasche in der Praxis in zeitlich sehr unterschiedlichen Mengen abtransportiert wird. 



  Obwohl die Erfindung anhand einer Mischvorrichtung 18 beschrieben wurde, die an sich verschieden ausgebildet sein kann, ist es ohne weiteres auch möglich, sie in anderem Zusammenhange anzuwenden, beispielsweise für das Zudosieren in Waagen. Ferner sind auch an der gezeigten Vorrichtung zahlreiche Modifikationen denkbar; so kann zur Regelung der Druckdifferenz zwischen einem Punkte oberhalb der Wirbelschicht 2 und dem Mischorgan 18 in die Abluftleitung 31 der Wirbelbettapparatur 1 ein Ventil 33 integriert sein, welches über die Druckdifferenz an den Messstellen 12f und 12g geregelt wird. 

Claims (10)

1. Verfahren zum Dosieren von körnigen oder pulvrigen Stoffen unter Verwendung eines dosierenden Wirbelbettes, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen oder pulvrigen Stoffe vom Bodenbereich des Wirbelbettes abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Bodenbereich des Wirbelbettes abgezogene körnige oder pulverförmige Feststoff danach als homogenisiertes Gas-Stoffgemisch mit einem zweiten Stoff, insbesondere mit einer Flüssigkeit, zusammengeführt und vermischt wird, und dass vorzugsweise die Flüssigkeit in den fluidisierten Stoff eingespritzt wird.

3.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dosierung des homogenisierten Gas-Stoffgemisches diesem vor der Mischung mit dem zweiten Stoff zusätzlich Gas zugeführt wird, wobei dieses Gas dem, z.B. der Mischvorrichtung, zuströmenden Gas-Fest-Stoffstrom ummantelnd und parallel zu seiner Strömungsrichtung zugeführt wird, und dass vorzugsweise die Geschwindigkeit des zusätzlich zugeführten, den Gas-Stoffgemischstrom ummantelnden Gases gleich gross wie die Geschwindigkeit des Gas-Stoffgemischstromes vorgesehen ist.

4.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer einen Einlass und einen Auslass besitzenden, mit einem Lochboden versehenen Wirbelbettapparatur (1) zur Erzeugung eines Zwei-Phasen-Gemisches eines körnigen oder pulvrigen Feststoffes mit einem über den Lochboden zugeführten Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (3) der Wirbelbettapparatur (1) an den Lochboden (11) angeschlossen ist und in dessen Bereich mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zum Messen des Feststoffinhaltes des Zwei-Phasen-Gemisches, insbesondere in der Wirbelbettapparatur (1) vorgesehen ist.

6.

Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass (3) eine Auslaufleitung (4) vorgesehen ist, die in eine Mischvorrichtung (18) mündet, der auch ein zweiter Stoff, insbesondere als Flüssigkeit, über Sprühdüsen zuführbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass (3) der Wirbelbettapparatur (1) oder im Bereich der Auslaufleitung (4) eine, als Hohlkörper (5) ausgebildete, Düseneinrichtung (28) als Dosiereinrichtung, insbesondere für den Mischvorgang, vorgesehen ist, die Kanäle (10) zur Einbringung von zusätzlichem Gas über eine poröse Wandung (7) oder Düsen des Hohlkörpers (5) in oder an die homogene Gas-Stoffmischung aufweist.

8.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Stoffinhaltes der fluidisierten Gas-Stoffmischung die Wirbelbettapparatur (1) und die Düseneinrichtung (28) mit gegebenenfalls voneinander entfernt angeordneten Messstellen (12a bis 12f min ) mit vorzugsweise elektrischen oder elektronischen Druckmesseinrichtungen oder Niveaufühlern ausgerüstet sind, deren Ausgangssignale einer, beispielsweise speicherprogrammierbaren, elektronischen Steuerung (34) zugeführt sind, deren Ausgangssignale bevorzugt zur Steuerung von Ventilen (13, 131), insbesondere von Wegventilen und/oder Druckbegrenzungsventilen, und vorzugsweise von einer Fördereinrichtung (21) für die Zuführung mindestens eines Stoffes in die Wirbelbettapparatur (1) und/oder in eine Mischvorrichtung zugeführt ist.

9.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelbettapparatur (1) über ein von der Steuerung (34) steuerbares Ventil (33) mit, insbesondere vorwählbarem, Gasdruck beaufschlagbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsregelkreis (34, 40, 41) vorgesehen ist, und dass dieser vorzugsweise von dem mit dem jeweiligen Druckmesser (12-12f) an der Wirbelbettapparatur (1) verbundenen Steuer- oder Regelkreis (34) regelbar ist.