DD248783A5

DD248783A5 - Verfahren und vorrichtung fuer die einspritzung dosierter mengen pulverisierten materials in einen unter veraenderlichem druck stehenden behaelter durch pneumatische mittel

Info

Publication number: DD248783A5
Application number: DD86293409A
Authority: DD
Inventors: Leon Ulveling; Joseph Linden; Matthias Bohnet; Georges Wies; Raymond Mack
Original assignee: ��@��@�K@�Kk��
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1987-08-19
Also published as: ES2000789A6; AU6027186A; PL152312B1; ATE46191T1; DE3665484D1; CA1254600A; ZA865888B; EP0211295A1; AU587046B2; JPH0777604B2; EP0211295B1; US4702182A; BR8603772A; PL260919A1; LU86034A1; JPS6297635A

Abstract

Die Erfindung kann vorteilhaft zum Einblasen von pulverfoermigem Brennmaterial in Hochoefen verwendet werden. Ein pneumatisches Gemisch, das einen verhaeltnismaessig hohen Anteil an pulverisierten Stoffen in der Treibluft hat, wird in einer einzigen Dosiervorrichtung gebildet, und dieses Gemisch wird durch ein gemeinsames Hauptrohr zu einem Verteilerkopf getrieben, in welchem das Gemisch in Sekundaerstroeme aufgeteilt wird, die jeweils zu den Einspritzpunkten gefuehrt werden. Dem Gemisch wird im Verteilerkopf eine superkritische Geschwindigkeit erteilt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Einspritzung dosierter Mengen pulverisierter Stoffe mit pneumatischen Mitteln an unterschiedlichen Stellen in einen Behälter, der unter veränderlichem Druck steht, wodurch ein pneumatisches Gemisch gebildet wird, das einen verhältnismäßig hohen Anteil pulverisierter Stoffe in der Treibluft hat, und diesem Gemisch eine superkritische Geschwindigkeit erteilt wird, bevor es in den Behälter eingespritzt wird

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik ·

In der DE-A-3325901 wurde bereits ein Verfahren dieser Art vorgeschlagen, bei welchem der Druckluftstrom auf die superkritische Geschwindigkeit beschleunigt wird, d. h., auf Schallgeschwindigkeit, die natürlich in Abhängigkeit von der Dichte des Stromes veränderlich ist. Die Beschleunigung des Druckluftstromes auf eine superkritische Geschwindigkeit hai den Vorteil, daß die Strömungsbedingungen oberhalb des Punktes, an dem die superkritische Geschwindigkeit erreicht wird, nicht mehr durch die Strömungsbedingungen unterhalb dieses Punktes beeinflußt werden. Das bietet offensichtlich den großen Vorteil, daß die Schwankungen des Drucks und anderer variabler Parameter in dem Behälter, in welchen die pulverisierten Stoffe einzuspritzen sind, nicht mehr berücksichtigt werden müssen.

Obwohl die Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendung begrenzt ist, wird sie ausführlicher unter Bezugnahme auf diese bevorzugte Anwendung beschrieben, d. h. auf die Einspritzung fester Brennstoffe, beispielsweise pulverisierter Kohle, in einen Industrieofen, beispielsweise einen Hochofen.

Es ist bekannt, daß Hochöfen an der Basis eine kreisförmige Anordnung von Blasformen haben, die jeweils unter Druck stehende Heißluft von Windzuleitungen aufnehmen, welche diese Blasformen mit einer runden Heißluftzuleitung verbinden. Die festen Brennstoffe, die zur Aufrechterhaltung des Reduktionsprozesses im Ofen gebraucht werden, werden im allgemeinen direkt in die Blasformen oder Windzuleitungen eingespritzt.

In der oben genannten Patentschrift wird vorgeschlagen, den Punkt, an welchem das pneumatische Gemisch auf superkritische Geschwindigkeit beschleunigt wird, an die Stelle zu verlegen, wo die Einspritzung in jede Windzuleitung erfolgt. Es ist damit notwendig, so viele Dosiervorrichtungen anzubringen, wie Windzuleitungen vorhanden sind, außerdem werden einzelne Rohre für den Transport des Gemischs zwischen den einzelnen Dosiervorrichtungen und Windzuleitungen erforderlich. Berücksichtigt man jedoch den runden Aufbau des Hochofens und seiner Anordnung von Windzuleitungen, müssen alle das Gemisch zwischen den Dosiervorrichtungen und den Windzuleitung führenden Rohre oder wenigstens alle Rohrpaare unterschiedliche Länge haben. Diese unterschiedlichen Längen bringen offensichtlich Unterschiede im Druckabfall mit sich, welche die Transportbedingungen zwischen den einzelnen Rohren modifizieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Mangel zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein neues Verfahren und eine Einspritzvorrichtung zu schaffen, die pneumatische Transportbedingungen schaffen, die oberhalb des Punktes der Beschleunigung auf superkritische Geschwindigkeit leichter zu steuern sind.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist das in der Erfindung vorgeschlagene Verfahren im wesentlichen gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das pneumatische Gemisch in einer einzigen Dosiervorrichtung gebildet wird, was dadurch erreicht wird, daß dieses Gemisch durch ein gemeinsames Hauptrohr zu einem Verteilerkopf geführt wird, in welchem das Gemisch in Sekundärströme aufgeteilt wird, die jeweils den Einspritzpunkten zugeführt werden, unddaßdie superkritische Geschwindigkeit dem Gemisch am Verteilerkopf erteilt wird.

Die beiden Vorteile, die daraus resultieren, sind die, daß nun für die Zuleitung zu allen Blasformen des Ofens nur eine einzige Dosiervorrichtung gebraucht wird und daß die unterschiedlichen Längen der Rohre, die für die Zuleitung zur kreisförmigen Anordnung von Wi ndzu leitungen gebraucht werden, die der Sekundärrohre sind, d.h., zwischen dem Punkt der Beschleunigung auf superkritische Geschwindigkeit und den Blasformen. Die unterschiedlichen Bedingungen, die aus Rohren von unterschiedlicher Länge unterhalb der Beschleunigung auf die superkritische Geschwindigkeit resultieren, beeinflussen nicht mehr den Transport oberhalb dieses Punktes, besonders im Hauptrohr zwischen der Dosiervorrichtung und dem Punkt der Beschleunigung auf superkritische Geschwindigkeit. Dieser Punkt wird so dicht wie möglich am Ofen angeordnet. Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Verteilerkopf mit einer Eintrittsöffnung für ein pneumatisches Gemisch, die durch ein Hauptrohr mit einer Dosiervorrichtung verbunden ist, eine Reihe von Innenkanälen, deren Anzahl der Anzahl der Punkte entspricht, an denen die Einspritzung in den Behälter erfolgt, wobei diese Kanäle symmetrisch vom Bereich der Einlaßöffnung zu einer Reihe von Auslaßöffnungen divergieren, die jeweils durch Sekundärrohre mit jedem der Einspritzpunkte in den Behälter verbunden sind.

Länge und Querschnitt der Innenkanäle werden in Abhängigkeit vom Querschnitt des Hauptrohres so bestimmt, daß im Verteilerkopf der Druckabfall erzeugt wird, der zwischen dem Hauptrohr und jedem der Sekundärrohre für die Beschleunigung des Gemischs auf superkritische Geschwindigkeit gebraucht wird. Unterhalb der Einlaßöffnung und oberhalb jedes der Kanäle ist eine Verteilerkammer angeordnet. Jeder der Kanäle weist einen konvergenten Abschnitt und einen geradlinigen Abschnitt auf. Das pulverisierte Material kann pulverisierte Kohle sein und der Behälter ein Schachtofen. Der Verteilerkopf der Vorrichtung

ist gekennzeichnet durch zwei maschinell bearbeitete Abschnitte, die leckdicht miteinander verschraübt sind, von denen einer mit Kanälen und einem zentralen Gehäuse für einen Verteilerkegel versehen ist, der mit der Innenwand des anderen Teiles einen Durchgang mit einem ringförmigen Querschnitt bildet, der von der Spitze des Kegels zu den Einlassen der Kanäle verläuft. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Oberfläche des ringförmigen Abschnitts des Durchgangs über der Gesamtlänge konstant ist oder in Richtung der Kanäle progressiv abnimmt, wobei der Querschnitt des Durchgangs durch die Axialverschiebung des Kegels verstellbar ist.

Für die Axialposition des Verteilerkegels ist vorteilhaft ei η Anzeiger vorhanden. Zweckmäßig ist der Kegel an seinem Umfang mit Rillen in einer Linie mit jedem der Kanäle versehen. Darüber hinaus ist der Kegel um seine Längsachse bewegbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. ]: eine schematische Darstellung, welche den Einspritzvorgang der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Verteilerkopfes;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch eine erste Form der Ausführung eines Verteilerkopfes;

Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine zweite Form der Ausführung eines Verteilerkopfes.

Abb. 1 zeigt schematisch eine Dosiervorrichtung 10 für die Einführung einheitlich festgelegter Mengen von pulverisierten Stoffen, beispielsweise pulverisierter Kohle, in die unter Druck stehende Luft, die für den pneumatischen Transport der pulverisierten Stoffe vorgesehen ist. Dieses Gemisch wird durch ein Hauptrohr 12 zu einem Verteilerrohr 14 befördert, der in unmittelbarer Nähe des Behälters angebracht ist, in den das pulverisierte Material eingeführt werden soll, beispielsweise des Hochofens. Der Verteilerkopf 14 hat die Doppelfunktion, den Hauptstrom in Sekundärströme aufzuteilen, deren Zahl der Anzahl der Einspritzpunkte in den Behälter entspricht, und das pneumatische Gemisch auf superkritische Geschwindigkeit zu beschleunigen. Das bedeutet, daß die Transportbedingungen im Hauptrohr 12 weder durch die Transportbedingungen in den Sekundärrohren, noch durch die Bedingungen innerhalb des Behälters beeinflußt werden.

Wie in der Abb. 2 gezeigt wird, hat der Verteilerkopf 14 eine im allgemeinen konische Form mit dem allgemeinen Aussehen einer Duschbrause, seine Basis ist mit einer kreisförmigen Serie von Austrittsöffnungen 18 versehen, die jeweils mit einem Sekundärrohr 16 verbunden sind, und dessen Scheitel eine Einlaßöffnung 20 hat, die mit dem Hauptrohr 12 verbunden ist. Um die Montage zu vereinfachen, kann der Verteilerkopf 14 aus zwei Teilen 14a und 14b hergestellt werden, die leckdicht miteinander befestigt sind.

Wie in der Abb. 3 gezeigt, weist das Innere des Verteilerkopfes 14 eine Reihe von Kanälen 24 auf, die symmetrisch von einer Verteilungskammer 22, die zur Einlaßöffnung 20 gerichtet ist, zu jeder der Austrittsöffnung 18 abgesehen. Jeder der Kanäle 24 besteht aus einem konvergenten Abschnitt 24a unmittelbar unterhalb der Verteilungskammer 22 und einem geradlinigen Abschnitt 24b. Der Durchmesser jedes der Kanäle 24 wird in Übereinstimmung mit dem Querschnitt des Hauptrohres 12 so berechnet, daß der Druckabfall, der für die Beschleunigung auf superkritische Geschwindigkeit erforderlich ist, in diesem Verteilerkopf Moder an dessen Auslaß erzeugt wird. Dieser Druckabfall wird im allgemeinen so bestimmt, daß das Verhältnis zwischen dem Druck im Hauptrohr 12 und dem in jedem der Sekundärrohre in der Größenordnung von 1,6 dis 2 liegt. Der Divergenzwinkel α zwischen zwei Kanälen 24, die sich diametral gegenüberliegen, liegt bei 30⁰C. Es ist wesentlich, daß die Verteilungskammer 22 und auch die konvergenten Abschnitt 24a der Kanäle 24 eine absolut symmetrische Konfiguration zur Längsachse des Hauptrohres 12 haben, um eine einheitliche Verteilung des pulverisierten Materials in den verschiedenen Kanälen 24 zu erreichen.

Es ist möglich, dem pneumatischen Gemisch Sekundärluft zuzuführen, um das Gemisch zu „verdünnen" und die Transportbedingungen zu verbessern. Diese Sekundärluft kann in der Verteilungskammer 22, an jedem der Kanäle 24 oder an den Sekundärrohren 16 zugegeben werden.

Abb. 4 zeigt eine vorteilhafte Form der Ausführung eines Verteilerkopfes, der vollständig durch Bearbeitung auf der Drehmaschine hergestellt wurde. Im Gegensatz zu dem in der Abb. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hat das in der Abb. 4 gezeigte abgerundete Innenkonturen, um die Strömungsbedingungen zu optimieren.

Der in der Abb. 4 gezeigte Verteilerkopf besteht aus einem oberen Teil 30 und einem unteren Teil 32, die leckdicht gegeneinander geschraubt werden. Der obere Teil 30 hat einen Flansch zum Anschluß an ein Hau pt rohr, während der untere Teil die divergenten Kanäle 34 hat, welche den Kanälen 24 in der Abb. 3 entsprechen und mit den Sekundärrohren verbunden werden können. Der untere Teil hat eine zentrale, zylindrische Bohrung, die einen Verteilerkegel 36 aufnimmt, dessen konische Spitze in den oberen Teil 30 hineinreicht, um zusammen mit der Innenwand des letzteren eines Durchgangs 38 mit ringförmigem Querschnitt bildet. Der Durchgang 38, der zwischen dem Hauptrohr und den Einlassen jedes der Kanäle 34 verläuft, gewährleistet eine einheitliche Verteilung des Gemischs an jeden der Kanäle 34. Die Basis des Verteilerkegels 36 bildet am Einlaß der Kanäle 34 und im Verhältnis zu diesen eine ringförmige Einschnürung 40 mit der Innenkante des oberen Teils 40, um die Beschleunigung des pneumatischen Gemischs auf superkritische Geschwindigkeit herbeizuführen.

Das Profil des Verteilerkegels 36 und der Innenwand des Teils 30 werden so gestaltet, daß die Oberfläche des ringförmigen, horizontalen Querschnitts des Durchgangs 38 von der Spitze des Kegels 36 zur Einschnürung 38 progressiv kleiner wird oder höchstens konstant bleibt.

Während bei dem in der Abb. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Transportbedingungen, besonders die Strömungsrate des pulverisierten Materials, durch den Sekundärluftzusatz reguliert werden, wird diese Regulierung in dem in der Abb. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel durch Axialbeweglichkeit des Verteilerkegels 36 erreicht. Tatsächlich ist der Verteilerkegel 36 durch einen Verschiebemechanismus 42 axial beweglich, beispielsweise durch einen Schraubmechanismus, der diesen zwischen der in der Abb. 4 gezeigten Position und weiter geöffneten Positionen durch Absenken des Verteilerkegels 36 auf den Boden des Gehäuses bewegt.

Ein Positionsanzeiger 44 ermöglicht es, die Position des Kegels 36 auf der Außenseite visuell anzuzeigen. Dieser Positionsanzeiger 44 kann beispielsweise dem Typ entsprechen, bei dem die Axialverschiebung des Kegels 36 in die Drehung eines Stabes und eines Zeigers 46 umgewandelt wird, der sich vor einer Skalenscheibe 48 dreht.

Die Leckdichtigkeit am beweglichen Kegel 36 wird durch Packungen 50 erreicht. Zusätzlich kann die Leckdichtigkeit, wenn das erforderlich ist, verbessert werden durch das Einspritzen eines unter Druck stehenden Gases im Gegenstrom durch eine Öffnung 52 im unteren Teil 32.

Um die Verteilung des pulverisierten Materials im Durchgang 38 zu verbessern, ist es möglich, am Verteilerkegel 36 in einer Linie mit jedem der Kanäle 34 abgerundete Rillen anzubringen, die schematisch durch die unterbrochene Linie 54 veranschaulicht werden, deren Tiefe progressiv von der Einschnürung 40 zum Scheitel des Verteilerkegels 36 abnimmt. Um die Gefahr der Verstopfung an den Einlassen der Kanäle 34 zu verringern, ist es bei einer Modifikation des in Abb.4 gezeigten Ausführungsbeispiels möglich, den Verteilerkegel 36 langsam um seine Achse zu drehen. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, den Mechanismus 42 und den Anzeiger 44 entsprechend anzupassen, damit das möglich wird.

Claims

1. Verfahren für die Einspritzung dosierter Mengen pulverisierten Materials in eine unter veränderlichem Druck stehendem Behälter durch pneumatische Mittel, wodurch ein pneumatisches Gemisch gebildet wird, welches einen relativ hohen Anteil an pulverisiertem Material in derTreibluft hat, und diesem Gemisch eine superkritische Geschwindigkeit verliehen wird, bevor es in den Behälter eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Gemisch in einer einzigen Dosiervorrichtung gebildet wird, daß dieses Gemisch durch ein gemeinsames Hauptrohr zu einem Verteilerkopf geführt wird, in welchem das Gemisch in Sekundärströme aufgeteilt wird, die jeweils zu den einzelnen Einspritzpunkten geführt werden, und daß die superkritische Geschwindigkeit dem Gemisch am Verteilerkopf erteilt wird.

2. Vorrichtung für die Einspritzung dosierter Mengen pulverisierten Materials in einen unter veränderlichem Druck stehenden Behälter durch pneumatische Mittel, gekennzeichnet durch einen Verteilerkopf (14) mit einer Einlaßöffnung (20) für das pneumatische Gemisch, die durch ein Hauptrohr(12) mit einer Dosiervorrichtung (lO)verbunden ist, eine Reihevon inneren Kanälen (24, 34), deren Anzahl der Anzahl der Punkte entspricht, an denen die Einspritzung in den Behälter erfolgt, wobei diese Kanäle (24, 34) symmetrisch vom Bereich der Einlaßöffnung (20) zu einer Reihevon Austrittsöffnungen (18) divergieren, welche jeweils durch Sekundärrohre (16) mit jedem der Einspritzpunkte in den Behälter verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Verteilungskammer (22), die unterhalb der Einlaßöffnung (20) und oberhalb jedes der Kanäle (24) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kanäle (24) einen konvergenten Abschnitt (24a) und einen geradlinigen Abschnitt (24b) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das pulverisierte Material pulverisierte Kohle ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Schachtofen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkopf zwei maschinell bearbeitete Abschnitte (30, 32) aufweist, die leckdicht mit einander verschraubt sind, von denen einer (32) mit Kanälen (34) und einem zentralen Gehäuse für einen Verteilerkegel (36) versehen ist, der mit der Innenwand des anderen Teiles (30) einen Durchgang (38) mit einem ringförmigen Querschnitt bildet, der von der Spitze des Kegels zu den Einlassen der Kanäle (34) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des ringförmigen Abschnitts des Durchgangs (38) über die Gesamtlänge konstant ist oder in Richtung der Kanäle (34) progressiv abnimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchgangs (38) durch die Axialverschiebung des Kegels (36) verstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Verteilerkopf ein Anzeiger (44) für die Axialposition des Verteilerkegels (36) vorhanden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (36) an seinem Umfang mit Rillen in einer Linie mit jedem der Kanäle (34) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (36) um seine Längsachse beweglich ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen