DE10061889B4

DE10061889B4 - Verfahren und Vorrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgut

Info

Publication number: DE10061889B4
Application number: DE2000161889
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Stark; Christoph Heberer
Original assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Current assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: DE10061889A1

Abstract

Verfahren zum hydraulischen Fördern eines Schüttgutes von einem Aufgabeort zu einem Zielort mittels einer Förderleitung (7) durch Herstellen einer Dispersion aus dem Schüttgut und einer Förderflüssigkeit, anschließendes kontinuierliches Einspeisen der Dispersion in eine Förderpumpe (6), deren Druckseite mit dem Anfang der Förderleitung in Strömungsverbindung steht und Entnehmen eines Teils der Förderflüssigkeit zwischen der Förderpumpe und dem Anfang der Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in die Förderleitung (7) eingespeisten Dispersion als Regelgröße durch Verändern der Menge an entnommener Förderflüssigkeit als Stellgröße im wesentlichen konstant gehalten wird und die Leistung der Förderpumpe (6) in Abhängigkeit von der entnommenen Menge an Förderflüssigkeit in der Weise verändert wird, dass bei einer Verringerung der Menge an entnommener Förderflüssigkeit durch Erhöhung der Pumpendrehzahl vergrößert und bei einer Vergrößerung der Menge durch Verringerung der Pumpendrehzahl verkleinert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 3.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der Offenlegungsschrift DE 197 55 733 A1 bekannt. In einem Rührbehälter wird eine Dispersion aus einer Förderflüssigkeit und dem zu fördernden Schüttgut hergestellt, die von einer Förderpumpe in eine Förderleitung eingespeist und über eine gegebenenfalls große Entfernung zu einem Zielort, beispielsweise einem Trockner, transportiert wird. Zwischen Förderpumpe und Förderleitung ist ein Siebrohr angeordnet, in dem ein Teil der Förderflüssigkeit aus der Dispersion abgeschieden und über eine gesonderte Leitung in den Rührbehälter zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann in der Förderleitung auf wirtschaftliche Weise eine konzentrierte Dispersion gefördert werden, deren hoher Feststoffgehalt prinzipbedingt zu Betriebsstörungen in der Förderpumpe geführt hätte.

In der Regel arbeitet die beschriebene Einrichtung zuverlässig. In der Praxis können jedoch Schwierigkeiten auftreten, die zahlreichen für die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Förderanlage wesentlichen Parameter aufeinander abzustimmen und beim Betreiben der Anlage aufrecht zu erhalten. Bei Abweichungen von der Voreinstellung besteht beispielsweise die Gefahr, dass Schüttgutpartikel bei Verwendung einer Kreiselpumpe zwischen Rotor und Gehäuse geschert werden oder Pumpe beziehungsweise Siebrohr verstopfen.

Aus der DE 29 29 430 C2 ist ein Verfahren zum hydraulischen Fördern eines Feststoffes in einer Förderflüssigkeit bekannt, die von einer Pumpe durch eine Förderleitung gepumpt wird. Der Feststoff-Anteil wird ermittelt und zur Steuerung der Förderung verwendet. Hierbei wird in Abhängigkeit vom ermittelten Feststoff-Anteil eine Drehzahländerung der Förderpumpe und/oder eine Wasserzugabe zur Erhöhung des Flüssigkeitsanteils in der Förderleitung hinter der Förderpumpe veranlaßt. Hierdurch soll eine Konstanthaltung des Feststoff-Flüssigkeitsverhältnisses ermöglicht werden.

Aus der DE 32 10 657 C2 ist ein Verfahren zum Erhöhen des Feststoff-Anteils in einer Suspension bekannt, mittels dessen die Feststoffkonzentration in der Suspension in gewissen Grenzen auf einem gewünschten Wert gehalten werden kann. Hierzu kann unter anderem Flüssigkeit abgezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß die Betriebssicherheit erhöht wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 und bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 3 durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 3 gelöst. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen tragen dazu bei, eine hohe Feststoffkonzentration und den Förderstrom in der Förderleitung konstant zu halten und Schwankungen im Feststoffgehalt der Dispersion beim Durchströmen der Förderpumpe im wesentlichen zu verhindern.

Anspruch 2 gibt eine vorteilhafte Weiterbildung an.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur stellt beispielhaft und schematisch eine Ausführung der Erfindung dar.
Die in der Zeichnung abgebildete Förderanlage umfasst einen Rührbehälter 1, der über eine Zuführleitung 2 mit Förderflüssigkeit und mittels einer Zellenradschleuse 3 mit Schüttgut beschickt wird. Ein Ventil 4 dient der Einstellung des zugeführten Flüssigkeitsstroms, während die Zufuhr an Schüttgut über die Drehzahl der Zellenradschleuse 3 verändert werden kann. Förderflüssigkeit und Schüttgut werden im Rührbehälter 1 mit Hilfe eines Rührwerks 5 zu einer Dispersion mit einem relativ niedrigen, genau festgelegten Feststoffgehalt von beispielsweise 5 bis 15 Gew.-% vermischt.
Die Dispersion wird nachfolgend von einer Förderpumpe 6, beispielsweise einer Kreiselpumpe mit Freistrom- oder Kanalrad, in eine Förderleitung 7 eingespeist und zu einem nicht dargestellten Zielort transportiert. Dort kann das Schüttgut mittels eines Trockners von der Förderflüssigkeit getrennt werden, die ihrerseits über eine Rückführleitung 8 in einen Tank 9 geleitet wird und von dort erneut über die Zuführleitung 2 in den Rührbehälter 1 eingespeist werden kann. Das getrocknete Schüttgut kann am Zielort beispielsweise homogenisiert, gelagert und verpackt werden.
Da die hydraulische Förderung in der Förderleitung 7 bei weitaus höheren Feststoffkonzentrationen wirtschaftlich gefördert werden kann, als beim Durchströmen der Förderpumpe 6 zulässig ist, wird vor dem Eintritt in die Förderleitung 7 ein Teil der Förderflüssigkeit in einem Siebrohr 10 entnommen und in den Rührbehälter 1 oder den Tank 9 zurückgeführt. Die Feststoffkonzentration in der Förderleitung 7 läßt sich auf diese Weise ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit der Förderpumpe 6 auf 40 bis 50 Gew.-% anheben. Entsprechend kann der Durchmesser der gegebenenfalls sehr langen Förderleitung 7 gegenüber den zwischen Rührbehälter 1 und Siebrohr 10 angeordneten, vergleichsweise kurzen Leitungsabschnitten 11', 11''' zur Reduzierung der Investitionskosten klein gehalten werden. Außerdem sinkt der Energiebedarf für die Förderung zum Zielort.
Um die Anlage besonders wirtschaftlich zu betreiben, werden die Förderparameter Volumenstrom und Feststoffkonzentration in der Förderleitung 7 sowie Feststoffkonzentration der Dispersion beim Durchströmen der Förderpumpe 6 so weit wie möglich ausgenutzt. Um Betriebsstörungen zu vermeiden, müssen Schwankungen dieser Förderparameter in kleinstmöglichen Grenzen gehalten werden.
Der Volumenstrom in der Förderleitung 7 wird erfindungsgemäß über einen ersten Durchflussmesser (FT) 12 ermittelt. Der Messwert x₁ wird einem ersten Regler 13 mitgeteilt, der ihn mit einem Sollwert z₁ vergleicht und durch Verstellen eines in einer Bypassleitung 14 angeordneten Stellventils 15 (Stellgröße y₁) die Menge der entnommenen Förderflüssigkeit so verändert, dass sich der Sollwert w₁ einstellt.
Gleichzeitig wird der tatsächlich im Siebrohr 10 entnommene Volumenstrom an Förderflüssigkeit mittels eines zweiten Durchflussmessers (FT) 16 gemessen und als Messwert x₂ an einen zweiten Regler 17 übermittelt, der nach einem Vergleich mit einem Sollwert w₂ die Drehzahl der Förderpumpe 6 als Stellgröße y₂ verändert, bis der Sollwert w₂ für den Volumenstrom erreicht wird.
Die beschriebenen Regelkreise sind träge auszuführen, damit das System nicht in unerwünschter Weise in Schwingung gerät.
Geht beispielsweise der Volumenstrom in der Förderleitung 7 wegen eines Verstopfungsansatzes zurück, wird der Strom in der Bypassleitung 14 durch Verkleinern des Kanalquerschnitts im Stellventil 15 reduziert. Um einen Abfall der Feststoffkonzentration in der Förderleitung 7 zu vermeiden, wird zusätzlich die Leistung der Förderpumpe 6 erhöht, sobald der Durchflussmesser 16 eine Reaktion auf das Verstellen des Stellventils 15 anzeigt. Die Feststoffkonzentration der die Pumpe durchströmenden Dispersion behält dabei den im Rührbehälter 1 vorbestimmten Wert. Der Verstopfungsansatz wird durch den ansteigenden Volumenstrom in der Förderleitung 7 ausgespült, wodurch sich nach einer gewissen Zeit wieder der optimierte Ausgangszustand einstellt. Durch die Trägheit der Regelkreise steht vorübergehend sogar ein geringfügig vergrößerter Volumenstrom zur Verfügung, der das Ausspülen unterstützt.
Bei einer beginnenden Verstopfung des Siebrohrs 10 hingegen sinkt der Volumenstrom in der Bypassleitung 14. Der Regler 17 steigert nun die Leistung der Förderpumpe 6 und spült das Siebrohr frei, bis sich der vorgegebenen Wert am Durchflussmesser 16 einstellt.
Die Erfindung kann selbstverständlich nicht nur bei Förderanlagen Anwendung finden, die einen Rührbehälter zur Herstellung der Dispersion verwenden. Sie ist vielmehr auch in Verbindung mit beliebigen anderen Vorrichtungen einsetzbar, in denen Schüttgut und Förderflüssigkeit miteinander vermischt werden, beispielsweise Einrichtungen zur Unterwasser-Granulierung.

1: Rührbehälter
2: Zuführleitung
3: Zellenradschleuse
4: Ventil
5: Rührwerk
6: Förderpumpe
7: Förderleitung
8: Rückführleitung
9: Tank
10: Siebrohr
11: Leitungssegment
12: Durchflußmesser
13: Regler
14: Bypassleitung
15: Stellventil
16: Durchflußmesser
17: Regler

Claims

Verfahren zum hydraulischen Fördern eines Schüttgutes von einem Aufgabeort zu einem Zielort mittels einer Förderleitung (7) durch Herstellen einer Dispersion aus dem Schüttgut und einer Förderflüssigkeit, anschließendes kontinuierliches Einspeisen der Dispersion in eine Förderpumpe (6), deren Druckseite mit dem Anfang der Förderleitung in Strömungsverbindung steht und Entnehmen eines Teils der Förderflüssigkeit zwischen der Förderpumpe und dem Anfang der Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in die Förderleitung (7) eingespeisten Dispersion als Regelgröße durch Verändern der Menge an entnommener Förderflüssigkeit als Stellgröße im wesentlichen konstant gehalten wird und die Leistung der Förderpumpe (6) in Abhängigkeit von der entnommenen Menge an Förderflüssigkeit in der Weise verändert wird, dass bei einer Verringerung der Menge an entnommener Förderflüssigkeit durch Erhöhung der Pumpendrehzahl vergrößert und bei einer Vergrößerung der Menge durch Verringerung der Pumpendrehzahl verkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entnommene Menge an Förderflüssigkeit als Regelgröße in einem zweiten Regelkreis durch Verändern der Leistung der Förderpumpe (6) als Stellgröße auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung (1) zur Herstellung einer Dispersion aus Schüttgut und Förderflüssigkeit, einer Förderleitung (7), einer mit Einrichtung und Förderleitung in Strömungsverbindung stehenden Förderpumpe (6) sowie einer zwischen Förderpumpe und Förderleitung angeordneten Vorrichtung (10) zur Abscheidung von Förderflüssigkeit aus der Dispersion, wobei die abgeschiedene Förderflüssigkeit über eine mit einem Stellventil (15) versehene Bypassleitung (14) abführbar ist, gekennzeichnet durch einen ersten Durchflussmesser (12) zur Messung des Volumenstroms der Dispersion in der Förderleitung (7), der über einen ersten Regler (13 ) mit dem Stellventil (14) verbunden ist, sowie einen zweiten Durchflussmesser (16) in der Bypassleitung (14), der über einen zweiten Regler (17) mit der Förderpumpe (6) verbunden ist.