DE10116892A1 - Verfahren zum Fördern von körnigen Feststoffen - Google Patents

Verfahren zum Fördern von körnigen Feststoffen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Fördern von körnigen Feststoffen von einer ersten Zone mit einem Druck von 4 bis 16 bar durch eine fallende Leitung und über eine aufsteigende Leitung zu einer zweiten Zone mit einem um 3 bis 15 bar niedrigeren Druck als in der ersten Zone mittels eines gasförmigen Mediums. DOLLAR A Damit unter kontinuierlicher Förderung von körnigen Feststoffen der Druck zwischen zwei Bereichen kostengünstig und mit geringem Wartungsaufwand reduziert werden kann, wird ein gasförmiges Medium (9) durch eine aufwärts gerichtete Düse (6) an der Stelle in eine Rohrleitung eingedüst, an der die körnigen Feststoffe über eine fallende Leitung (2) in eine aufsteigende Leitung (3) weitergefördert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichem Fördern von körnigen Feststoffen von einer ersten Zone mit einem Druck von 4 bis 16 bar durch eine fallende Leitung und über eine aufsteigende Leitung zu einer zweiten Zone mit einem um 3 bis 15 bar niedrigeren Druck als in der ersten Zone mittels eines gasförmigen Mediums.
In einer Direkt-Reduktionsanlage werden die körnigen Feststoffe, z. B. direkt reduziertes Eisen, von einem höheren Druck auf Umgebungsdruck zur weiteren prozesstechnischen Verarbeitung in einer Anlage gebracht. In dieser Anlage wird von einem Wirbelschichtreaktor heißes direkt reduziertes Eisen in einen unter Druck stehenden Zyklon gefördert, von wo aus die körnigen Feststoffe über einen Speicherbunker durch eine fallende Leitung nach unten ablaufen. Irr die fallende Leitung wird Inertgas eingeleitet.
Üblicherweise ist die fallende Leitung über ein Ventil mit einer aufsteigenden Leitung verbunden, über die die körnigen Feststoffe nach oben unter Zuströmung von Inertgas in die aufsteigende Leitung in einen Pralltopf gefördert wird. Von dort aus werden die Feststoffe unter weiterer Einleitung von Inertgas in einen Brikettierbunker geleitet. Durch den kontinuierlichen Zufluss an feinkörnigen Feststoffen bildet sich in der fallenden Leitung eine Säule aus diesen Feststoffen, die gleichzeitig eine Drucksperre darstellt.
Die Übergangsstelle von der fallenden Leitung zur aufsteigenden Leitung ist bei der bisherigen Lösung mit dem Ventil sehr wartungsintensiv und aufwendig, da aufgrund des Temperaturniveaus und der groben Oberfläche der körnigen Feststoffe die Dichtungen und der Verschlusskörper einem sehr hohen Verschleiß unterliegen und damit oft ausgetauscht werden müssen.
In der US-A-2684873 werden feinkörnige Feststoffe in einen Einflussbehälter eingeleitet, wobei die Zuflussmenge hier auch wieder mit einem Ventil reguliert wird. In dem Einflussbehälter bildet sich ein Vorrat an feinkörnigen Feststoffen, in den ein Rohr ragt, über das die Feststoffe in einen höherliegenden Behälter transportiert werden. In den Einflussbehälter mündet eine Leitung, die den Einflussbehälter unter Druck setzt, wodurch die Feststoffe über das Rohr in den höherliegenden Behälter transportiert werden.
Bei diesem bekannten Verfahren werden ebenfalls Ventile verwendet, um den Zufluss an Feststoffen zu regulieren. Bei größeren Mengen an zu transportierenden Feststoffen muss der Einflussbehälter entsprechend groß dimensioniert werden, was diese Vorrichtung auch wieder sehr aufwendig und teuer macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs genannten Verfahren, unter kontinuierlicher Förderung von körnigen Feststoffen den Druck zwischen zwei Bereichen kostengünstig und mit geringem Wartungsaufwand zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Zustrom des gasförmigen Mediums durch eine aufwärts gerichtete Düse an der Stelle erfolgt, an der die fallende Leitung in die aufsteigende Leitung mündet.
Um möglichst wenig kinetische Energie zu verlieren, ist es sinnvoll, das Düsenmundstück für den Gaszustrom möglichst nah an das zu transportierende Schüttgut anzuordnen. Aufgrund der Falllinie des Schüttgutes ist es deshalb vorteilhaft, das Düsenmundstück in einem Abstand von 0,5 bis 8 mal dem hydraulischen Durchmesser des Düsenmundstückes unterhalb des Schnittpunktes der Rohrleitungsachsen anzuordnen.
Da die aus der fallenden Leitung strömenden feinkörnigen Feststoffe aufgrund der darüber stehenden Säule verdichtet werden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, rund um die Druckleitung Hilfsdüsen anzuordnen, mit denen die Feststoffe aufgelockert werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das Feststoffgewicht in der aufsteigenden Leitung im Bereich des 0,3 bis 0,8 fachen des Schüttgewichtes liegt, bevorzugt im Bereich des 0,4 bis 0,7 fachen des Schüttgewichtes liegt.
Bei begrenzter Bauhöhe ist es sinnvoll, über einen mehrstufigen Abbau des Druckes die Feststoffe zu fördern.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Fließschema des Verfahrens
Fig. 2 eine Detaildarstellung der Fig. 1
Fig. 3 ein Fließschema des mehrstufigen Verfahrens
Heiße Feststoffe werden bei einer Temperatur von 650°C bis 800°C von einem Erhitzer in einen Zyklon (1) gefördert. In diesem Zyklon (1) liegt ein Druck von 4 bis 16 bar vor. Der feinkörnige Feststoff läuft über eine fallende Leitung (2) nach unten ab. In die fallende Leitung wird Inertgas (8a), z. B. Stickstoff, eingeleitet, um das Reduktionsgas auszuspülen.
Anschließend an die fallende Leitung werden die Feststoffe mittels einer aufsteigenden Leitung (3) nach oben unter Zuströmung von Fördergas (9), z. B. Stickstoff, in einen Pralltopf (4) gefördert, wo der Druck im Bereich von 1 bis 2 bar liegt. Von dort aus werden die Feststoffe unter Zuführung von Inertgas (8b) in einen Brikettierbunker (5) und dann in eine Brikettpresse (10) geleitet.
Durch den kontinuierlichen Zufluss an feinkörnigen Feststoffen bildet sich in der fallenden Leitung (2) eine Säule aus diesen Feststoffen, die gleichzeitig eine Drucksperre darstellt. Diese Säule aus Feststoffen ist zwischen 2 bis 15 m hoch und kann mittels Positionsmesser in der Höhe gemessen und über den Abfluss nach unten geregelt werden.
Der Durchfluss an Feststoffen durch die fallende Leitung (2) ist abhängig von dem Inertgas-Zufluß (8a), wodurch gleichzeitig die Höhe der Feststoffsäule in der fallenden Leitung (2) beeinflusst wird. Der Druck an der Mündung der fallenden Leitung (2) in die aufsteigende Leitung (3) beträgt 4 bis 16 bar.
Unterhalb des Schnittpunktes der Mittellinie der fallenden Leitung (2) mit der Mittellinie der aufsteigenden Linie (3) wird über eine Düse (6) Fördergas (9) eingegast. Der Druck an der Düsenöffnung (6) ist 0,5 bis 1,5 bar höher als der Druck im Zyklon (1). Über die aufsteigende Leitung (3) werden die Feststoffe in einen Pralltopf (4) gefördert, in dem der Druck 1 bis 2 bar beträgt. Die Höhe der aufsteigenden Leitung von der Mündung der fallenden Leitung (2) bis in den Überflussbunker (4) beträgt 10-50 m. Der Durchmesser der aufsteigenden Leitung (3) kann zwischen 0,2 bis 1,5 m betragen.
Rund um die Düsenöffnung (6) sind mehrere Hilfsdüsen (7) angeordnet, die die Feststoffe auflockern und in den Wirkungsbereich des Fördergases (9) aus der Düsenöffnung (6) transportieren. Durch die Düsen (6) und (7) wird das gleiche Fördergas geleitet.
In Fig. 3 wird die Förderung der Feststoffe bei einem mehrstufigen Druckabbau gezeigt. Heiße Feststoffe werden bei einer Temperatur von 650°C bis 800°C von einem Erhitzer in einen Zyklon (1) gefördert. In diesem Zyklon (1) liegt ein Druck von 4 bis 16 bar vor. Der feinkörnige Feststoff läuft über eine fallende Leitung (2) nach unten ab. In die fallende Leitung wird Inertgas (8a), z. B. Stickstoff, eingeleitet, um das Reduktionsgas auszuspülen.
Anschließend an die fallende Leitung (2) werden die Feststoffe mittels einer aufsteigenden Leitung (3) nach oben unter Zuströmung von Fördergas (9), z. B. Stickstoff, in einen Pralltopf (4) gefördert, wo der Druck im Bereich von 2 bis 8 bar liegt. Von dort aus werden die Feststoffe unter Zuströmung von weiterem Inertgas (8b) in eine zweite fallende Leitung (11) gefördert.
Anschließend an die fallende Leitung werden die Feststoffe mittels einer weiteren aufsteigenden Leitung (13) nach oben unter Zuströmung von Fördergas (12), z. B. Stickstoff, in einen Pralltopf (14) gefördert, wo der Druck im Bereich von 1 bis 2 bar liegt. Von dort aus werden die Feststoffe unter Zuführung von Inertgas (8b) in einen Brikettierbunker (5) und dann in eine Brikettpresse (10) geleitet.
Beispiel 1
Dem Zyklon (1) werden 64 t/h direkt reduziertes Eisen mit 40000 Nm3/h H2 zugeführt. Die Temperatur beträgt 730°C, der Druck 4,5 bar. Nach Trennung von H2 und Feststoff wird der Feststoff über die Fallleitung (2), die einen Durchmesser von 0,5 m und eine Länge von 16 m aufweist, abgeführt. Über die Leitung (8a) werden 70 Nm3/h N2 zur Spülung des im Lückenvolumen enthaltenden H2 zugeführt. In der aufsteigenden Leitung (3) mit 0,25 m Durchmesser und 25 m Länge wird der Feststoff unter Zugabe von 150 Nm3/h N2 durch die Düsen (6) und (7) über die Leitung (3) in den Pralltopf (4) gefördert. Dabei reduziert sich der Druck auf 1 bar. Von dort aus werden die Feststoffe unter Zuführung von 30 Nm3/h N2 (8b) in einen Brikettierbunker (5) und dann in eine Brikettpresse (10) geleitet.
Beispiel 2
Dem Zyklon (1) werden 64 t/h direkt reduziertes Eisen mit 40000 Nm3/h H2 zugeführt. Die Temperatur beträgt 730°C, der Druck 4,5 bar. Nach Trennung von H2 und Feststoff wird der Feststoff über die Fallleitung (2), die einen Durchmesser von 0,5 m und eine Länge von 8 m aufweist, abgeführt. Über die Leitung (8a) werden 50 Nm3/h N2 zur Spülung des im Lückenvolumen enthaltenden H2 zugeführt. In der aufsteigenden Leitung (3) mit 0,25 m Durchmesser und 10 m Länge wird der Feststoff unter Zugabe von 150 Nm3/h N2 durch die Düsen (6) und (7) über die Leitung (3) in den Pralltopf (4) gefördert, wo sich ein Druck von 3,0 bar einstellt. Von dort aus werden die Feststoffe über die Fallleitung (11), die 0,5 m Durchmesser und eine Länge von 8 m aufweist, abgeführt. Über die Leitungen (8b) und (8c) werden 50 Nm3/h N2 zur weiteren Entfernung des im Lückenvolumen enthaltenden H2 zugeführt.
In der aufsteigenden Leitung (13) mit 0,25 m Durchmesser und 15 m Länge wird der Feststoff unter Zugabe von 100 Nm3/h N2 (12) über die Leitung (13) in den Pralltopf gefördert, wo ein Druck von 1 bar herrscht. Von dort werden die Feststoffe unter Zuführung von 30 Nm3/h N2 (8d) in einen Brikettierbunker (5) und dann in eine Brikettpresse (10) geleitet.

Claims (5)

1. Verfahren zum kontinuierlichem Fördern von körnigen Feststoffen von einer ersten Zone mit einem Druck von 4 bis 16 bar durch eine fallende Leitung und über eine aufsteigende Leitung zu einer zweiten Zone mit einem um 3 bis 15 bar niedrigeren Druck als in der ersten Zone mittels eines gasförmigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustrom des gasförmigen Mediums durch eine aufwärts gerichtete Düse an der Stelle erfolgt, an der die fallende Leitung in die aufsteigende Leitung mündet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenmundstück für den Zustrom des gasförmigen Mediums in einem Abstand von 0,5 bis 8 mal dem hydraulischen Durchmesser des Düsenmundstückes unterhalb des Schnittpunktes der Rohrleitungsachsen angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hilfsdüse neben der Förderdüse angeordnet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgewicht in der aufsteigenden Leitung im Bereich des 0,3 bis 0,8 fachen des Schüttgewichtes liegt, bevorzugt im Bereich des 0,4 bis 0,7 fachen des Schüttgewichtes liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe über mindestens zwei fallenden Leitungen und über mindestens zwei aufsteigende Leitungen gefördert werden.
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