DE102011083210A1 - Apparatus for pneumatic conveyance of reduced amount of fluidized solid suspensions, has conveyor line which is provided with sampling element for discharging fluidizing gas from which solid materials are separated - Google Patents
Apparatus for pneumatic conveyance of reduced amount of fluidized solid suspensions, has conveyor line which is provided with sampling element for discharging fluidizing gas from which solid materials are separated Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur pneumatischen Förderung von fluidisierten Feststoff-Suspensionen mit einer reduzierten, dem Abnehmer zugeführten Menge an Fluidisierungsgas und Verfahren zu deren Betrieb. The invention relates to a device for the pneumatic conveying of fluidized solid suspensions with a reduced, the customer supplied amount of fluidizing gas and method for their operation.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verringerung des spezifischen Fördergasanteils in Gas-Feststoff-Suspensionen in pneumatisch betriebenen Staubfördersystemen, die aus einer Wirbelschicht heraus betrieben werden, mit den Merkmalen des ersten Anspruches. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Technologie zur pneumatischen Förderung von Brennstäuben aus einer Wirbelschicht heraus, die zum Ziel hat, den spezifischen Gasanteil in der geförderten Suspension bis zum Erreichen des Endpunktes der Transportanordnung zu minimieren. Ein solcher Endpunkt der Förderung ist beispielsweise der Brennermund eines Vergasungstoffbrenners eines Flugstromvergasers. Hauptapparat des Verfahrens ist ein mit Druck beaufschlagter Förderbehälter, in dem der zu fördernde Brennstaub mittels eines gleichmäßig über die Fläche eines Wirbelbodens nach oben strömenden Gasvolumens in einer Wirbelschicht gehalten wird. Es handelt sich bei dem Wirbelgas in der Mehrheit der Anwendungen um ein Inertgas. In die gebildete Wirbelschicht ragt eine entsprechend den an das Fördersystem gestellten Anforderungen zu definierende Anzahl von Förderrohren, deren Einlassöffnung(en) sich im Bereich des durch die Wirbelschicht fluidisierten Staubes befinden. Über eine regelbare Druckdifferenz zwischen Förderbehälter und Förderziel lässt sich der Durchsatz der Gas-Feststoff-Suspension regeln. Staubfördersysteme nach dieser grundlegenden Funktionsweise sind beispielsweise durch folgende Patent- und Gebrauchsmuster-Veröffentlichungen bekannt:
Die zur Fluidisierung eines Brennstaubes erforderliche Gasmenge ist eine Funktion seiner Dichte, der vorliegenden Korngrößenverteilung und der Kornformen innerhalb der Schüttung. Am Punkt des freien Fließens stellt sich eine Suspensionsdichte ein, mit der der Brennstaub dann über eine Druckdifferenz, ähnlich einer Flüssigkeit, gefördert werden kann. The amount of gas required to fluidize a combustible dust is a function of its density, the size distribution present, and the grain shapes within the bed. At the point of free flow, a suspension density is established with which the fuel dust can then be conveyed via a pressure difference, similar to a liquid.
Im Falle von spezifisch besonders leichten Brennstäuben, wie sie beispielsweise durch pulverisierte Biomassen oder Weichbraunkohlen gegeben sind, kommt es zu einem technisch wie ökonomisch ungünstigen Verhältnis transportierter Brennstoffmasse und Fördergasvolumen innerhalb der Suspension, welches sich mit steigendem Druck fortschreitend unvorteilhaft gestaltet. Es stellt sich eine geringe Förderdichte ein. Grund dafür ist die mit steigendem Betriebsdruck einhergehende, steigende Dichte des Gasvolumens im Verhältnis zur konstanten Dichte des Feststoffs und der damit absolut steigende spezifische Gasbedarf für Förderzwecke. Hingegen ist eine geringe Förderdichte aus Gründen des spezifisch niedrigen Druckverlustes über die Lauflänge der Förderleitung vorteilhaft. In the case of specifically particularly light fuel dusts, as given for example by pulverized biomasses or lignite coal, there is a technically and economically unfavorable ratio of transported fuel mass and conveying gas volume within the suspension, which progressively unfavorably designed with increasing pressure. It turns a low delivery density. The reason for this is the increasing density of the gas volume associated with increasing operating pressure in relation to the constant density of the solid and the absolutely increasing specific gas requirement for conveying purposes. On the other hand, a low transport density is advantageous for reasons of the specifically low pressure loss over the run length of the delivery line.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Effizienz eines pneumatischen Fördersystems zu steigern. The invention is based on the object to increase the efficiency of a pneumatic conveying system.
Die Aufgabe wird durch Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bis 10 und Verfahren zur Durchführung in derartigen Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 11 bis 12 gelöst. The object is achieved by devices having the features of claims 1 to 10 and methods of implementation in such devices having the features of claim 11 to 12.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Teil des in der Suspension enthaltenen Gasvolumens nach Überwindung des Hauptteils des Förderweges oder am Ende des Förderweges aus der Förderleitung wieder zu entnehmen. Der Feststoffweitertransport wird dann über einen kurzen Leitungsabschnitt mit einer höheren Förderdichte realisiert. Dann vorherrschende, spezifisch höhere Druckverluste wirken sich wegen des kurzen verbleibenden Laufweges der Förderleitung absolut im tolerablen Bereich aus. Der Vorteil dieser Lösung besteht in der Ausnutzung der Vorteile einer geringen Förderdichte hinsichtlich des geringen Druckverlustes in der Strömung und einer dennoch minimierten Zufuhr von Inertgas in den Reaktionsraum des Vergasers. Weiterhin kann das aus der Förderleitung entnommene Gasvolumen einer erneuten Nutzung zugeführt werden und ist somit in der Medien-Bilanz der Gesamtanordnung nicht als Medienverbrauch zu betrachten. Der Anteil des Fördergases in der Zuführung zum Endverbraucher wird reduziert, wobei die Effizienz des Vergasers durch eine Reduzierung des eingetragen Inertgasvolumens gesteigert wird. Durch Anwendung der Erfindung wird mithin eine Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems Brennstoffeinspeisung / Vergaser erreicht. Das von dem Abnehmer der fluidisierten Feststoff-Suspension erzeugte Produkt, wie zum Beispiel das von einem Flugstromvergaser erzeugte Rohgas, wird nur mit einer reduzierten Menge an Fördergas belastet. According to the invention it is proposed to remove a portion of the gas volume contained in the suspension after overcoming the main part of the conveying path or at the end of the conveying path from the feed line again. The solids transport is then realized over a short line section with a higher conveying density. Then prevailing, specifically higher pressure losses affect absolutely in the tolerable range because of the short remaining travel of the delivery line. The advantage of this solution is the exploitation of the advantages of a low delivery density in terms of low pressure drop in the flow and yet minimized supply of inert gas in the reaction chamber of the carburetor. Furthermore, the gas volume withdrawn from the delivery line can be supplied for reuse and is therefore not to be regarded as media consumption in the media balance of the overall arrangement. The proportion of the conveying gas in the feed to the end user is reduced, wherein the efficiency of the gasifier is increased by reducing the registered inert gas volume. By applying the invention, therefore, an improvement in the efficiency of the entire system fuel feed / carburetor is achieved. The product produced by the consumer of the fluidized-solids suspension, such as the raw gas produced by an entrained flow gasifier, is loaded with only a reduced amount of conveying gas.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand zweier Figuren erläutert. The invention will be explained below as an exemplary embodiment in a scope necessary for understanding with reference to two figures.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente. In the figures, like names denote like elements.
Im Anwendungsbeispiel besteht die Aufgabe, thermisch behandelte und pulverisierte Biomasse einem Flugstromvergaser zuzuführen. Der geforderte Brennstaubmassestrom betrage 53·103 kg/h.
Der Brennstaub wird über ein Eintragssystem in den Förderbehälter
Die Schüttdichte des Brennstoffs beträgt 235 kg/m3, die Dichte der fließfähigen Suspension
Die Strömungsgeschwindigkeit der Gas-Fest-Suspension beträgt in jedem der drei Förderrohre etwa 10,5 m/s. Diese Strömungsgeschwindigkeit wird von den Messungen S1A, S2A und S3A festgestellt. The flow velocity of the gas-solid suspension is about 10.5 m / s in each of the three delivery pipes. This flow rate is determined by measurements S1A, S2A and S3A.
Es wird angestrebt, dass die Schüttdichte des zu transportierenden Gutes die höchst mögliche, mit vertretbarem Aufwand herstellbare Brennstoffeintragsdichte in den Flugstromvergaser
Die Gasentnahmeelemente
Es wird eine tatsächliche Einspeise-Dichte der Suspension von 170 kg/m3 angestrebt. Dazu werden über Strom
Als Regelgröße für die aus der Förderleitung entnommene Gasmenge
Als Staubbegleitgas werden dem Vergasungsreaktor 2870 Nm3/h Stickstoff zugeführt. Dies bedeutet eine Reduzierung der Inertgasbelastung auf 55,4 % des ursprünglichen Wertes. As dust gas accompanying the gasification reactor 2870 Nm 3 / h of nitrogen are fed. This means a reduction of the inert gas load to 55.4% of the original value.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen pneumatischen Förderung von feinkörnig aufbereiteten Festbrennstoffen aus dem Zustand der Fluidisierung in einer Wirbelschicht heraus, demzufolge die Förderung in einer beliebigen Anzahl von Förderleitungen stattfindet, aus jeder der Förderleitungen Fördergasvolumina geregelt entnommen werden und die Dichte der Gas-Fest-Suspension über den Weg der Förderstrecke sich erhöht. The invention also relates to a method for the continuous pneumatic conveying of fine-grained solid fuels from the state of fluidization in a fluidized bed, according to which the promotion takes place in any number of delivery lines, are taken from each of the delivery lines conveyor gas volumes regulated and the density of the gas-solid -Suspension on the way of the conveyor line increases.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist das Förderziel ein Apparat zur Vergasung des geförderten Brennstoffs. In a particular embodiment of the invention, the delivery target is an apparatus for gasification of the subsidized fuel.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist das Förderziel ein Apparat zur Verbrennung des geförderten Brennstoffs. In a particular embodiment of the invention, the delivery target is an apparatus for combustion of the subsidized fuel.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Gasentnahme aus der Förderleitung an einem oder mehreren Punkt(en) entlang ihrer gesamten Lauflänge. In a particular embodiment of the invention, the gas is removed from the delivery line at one or more point (s) along their entire run length.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Gasentnahme aus der Förderleitung am Ende der Förderleitung. In a particular embodiment of the invention, the gas is removed from the delivery line at the end of the delivery line.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist eine Rückführung der aus dem Fördersystem entnommenen Gase zur Wiederverwendung im pneumatischen Förderprozess realisiert. In a particular embodiment of the invention, a return of the gases removed from the conveyor system for reuse in the pneumatic conveying process is realized.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung erfährt das entnommene Gasvolumen vor Rückführung zum pneumatischen Förderprozess eine Verdichtung. In a particular embodiment of the invention, the withdrawn gas volume undergoes compression before returning to the pneumatic conveying process.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Fördergas um ein Gas ohne freien Sauerstoff und ohne kondensierbare Bestandteile. In a particular embodiment of the invention, the conveying gas is a gas without free oxygen and without condensable constituents.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Fördergas um Stickstoff, Kohlenstoffdioxid aber auch brennbare Gase wie Erdgas, Synthesegas oder Restgase einer Synthese. In a particular embodiment of the invention, the conveying gas is nitrogen, carbon dioxide but also combustible gases such as natural gas, synthesis gas or residual gases of a synthesis.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird das entnommene Gasvolumen zumindest teilweise zu Spülzwecken im Flugstromvergaser verwendet. In a particular embodiment of the invention, the withdrawn gas volume is at least partially used for rinsing in Flugstromvergaser.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist für jede Entnahmeleitung eine individuelle Regelung der Entnahmemenge realisiert. In a particular embodiment of the invention, an individual control of the removal amount is realized for each withdrawal line.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind die Entnahmeleitungen in einer Sammelleitung zusammengefasst, wobei die Regelung des entnommenen Gasvolumens in dieser als Summe realisiert ist. In a particular embodiment of the invention, the extraction lines are combined in a manifold, wherein the regulation of the withdrawn gas volume is realized in this as a sum.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Förderbehälter transport container
- 22
- Förderleitung delivery line
- 33
- Förderleitung delivery line
- 44
- Förderleitung delivery line
- 55
- Vergasungsstoffbrenner Gasification fuel burners
- 66
- Flugstromvergasungsreaktor Entrained flow gasification reactor
- 77
- homogene Wirbelschicht homogeneous fluidized bed
- 88th
- Gasentnahmeelement Gas sampling element
- 99
- Gasentnahmeelement Gas sampling element
- 1010
- Gasentnahmeelement Gas sampling element
- 1111
- Einziehung in der Förderleitung Confiscation in the promotion line
- 1212
- Einziehung in der Förderleitung Confiscation in the promotion line
- 1313
- Einziehung in der Förderleitung Confiscation in the promotion line
- 1414
- Gasentnahmeleitung Gas extraction line
- 1515
- Gasentnahmeleitung Gas extraction line
- 1616
- Gasentnahmeleitung Gas extraction line
- 1717
- Regelarmatur zur Gasentnahme Control valve for gas extraction
- 1818
- Regelarmatur zur Gasentnahme Control valve for gas extraction
- 1919
- Regelarmatur zur Gasentnahme Control valve for gas extraction
- 2020
- Gesamtstrom entnommenes Gasvolumen Total flow taken gas volume
- 2121
- Wirbelgaszufuhr Vortex gas supply
- 2222
-
Rohgasabgang des Vergasers
6 Raw gas outlet of thecarburetor 6 - 2323
- Zwischen-Pufferbehälter Intermediate buffer tank
- 2424
- Rückverdichter rear compressor
- 2525
- Haupt-Pufferbehälter Main buffer tank
- 2626
-
externe Gaszufuhr zu Haupt-Pufferbehälter
25 external gas supply tomain buffer tank 25
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 202005021660 U1 [0002] DE 202005021660 U1 [0002]
- DE 202006020601 U1 [0002] DE 202006020601 U1 [0002]
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