DE102015216320A1

DE102015216320A1 - Pneumatisches Fördergefäß

Info

Publication number: DE102015216320A1
Application number: DE102015216320.2A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Degenkolb; Marcus Weder; Ronny Ehrich; Frank Hannemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US20170057758A1; CN205892147U; CN106477330A

Abstract

Es wird ein Einspeisebehälter zur Fluidisierung und Förderung von staubförmigen Produkten, wie zum Beispiel Kohlenstaub, mit Hilfe von Fördergasen unter Drücken bis 7 MPa vorgeschlagen, bei dem der Wirbelboden mittels einer zentralen rohrförmigen Stützkonstruktion befestigt ist. In vorteilhafter Weise ist eine stabile und aufwandarme Konstruktion zur Aufnahme der Gewichts- und Druckbelastung des Wirbelbodens geschaffen. In der Stützkonstruktion kann eine Entleerungsleitung angeordnet sein, wobei ein ansonsten notwendiger gesonderter Durchbruch durch den Wirbelboden obsolet ist und somit eine aufwandarme Passage durch den Wirbelboden gegeben ist. Die Stützkonstruktion kann so ausgebildet sein, dass sie als Wellenführung für ein Rührwerk dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung von staubförmigen Produkten, wie zum Beispiel Kohlenstaub, mit Hilfe von Fördergasen unter Drücken bis 7 MPa.
Eine kontinuierliche und kostengünstige Dichtstromförderung bei wechselnder Staubqualität von Brennstäuben für Kohle- und Biomassevergasungsanlagen erlangt eine immer größere Bedeutung, um Vergasungsanlagen wirtschaftlich und mit hoher Verfügbarkeit zu betreiben. Die veränderte Staubqualität ist im Wesentlichen durch Änderungen der Feuchtigkeit und der Partikelgrößenverteilung gekennzeichnet. Derzeit betriebene Flugstromvergaser mit pneumatischer Dichtstromförderung sind aufgrund dieser wechselnden Staubqualität störanfällig oder erreichen nicht die gewünschten Förderdichten. Eine hohe Förderdichte ist für eine kompakte Bauweise und eine Reduzierung der Fördergasmengen und damit für einen hohen Anlagenwirkungsgrad erforderlich.
Das Patentdokument DE 102012216084 offenbart einen verbesserten Wirbelboden bestehend aus einem Drahtgeflecht, Sintermetall oder Kunststoff. Durch den Einsatz dieser neuen Filtermaterialien wird eine homogenere Wirbelschicht erzeugt, die eine stabilere Staubförderung zulässt. Nachteilig wirkt sich die mechanische Befestigung des Wirbelbodens am Förderbehälter und des Filtermaterials aus, was zu Ablösungen und somit Förderstörungen als auch einer aufwendigeren Behälterkonstruktion und damit verbundenen höheren Kosten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine aufwandarme und störungsfreie Fluidisierung und Förderung von Stäuben unter Drücken bis 7 MPa bei hohen Staubdichten und für unterschiedliche Staubqualitäten ermöglicht.
Das Problem wird durch eine Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung von Stäuben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die zentrale Befestigung des ringförmigen Wirbelbodens an der rohrförmigen Stützkonstruktion schafft eine stabile Konstruktion zur Aufnahme der Gewichts- und Druckbelastung des Wirbelbodens, was insbesondere für die während des An- und Abfahres des Einspeisebehälters auftretenden hohen Druckdifferenzen relevant ist. Eine bislang notwendige aufwendige Halterung über eine Doppelflanschverbindung ist vermieden.
In der Stützkonstruktion kann eine Entleerungsleitung angeordnet sein, wobei ein ansonsten notwendiger gesonderter Durchbruch durch den Wirbelboden obsolet ist und somit in vorteilhafter Weise eine aufwandarme Passage durch den Wirbelboden geschaffen ist.
In vorteilhafter Weise kann die Stützkonstruktion so ausgebildet sein, dass sie als Wellenführung für ein Rührwerk dient.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung des Kohlenstaubes nach oben aus dem Behälter.
2 Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung des Kohlenstaubes nach unten aus dem Klöpperboden
3 Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung des Kohlenstaubes nach unten aus dem Klöpperboden mit zentraler Entleerung und ohne Rührwerk.
In den Figuren zeigen jeweils das Detail X Einzelheiten des Wirbelbodens sowie seine Befestigung am Flansch 15 außen und an der Stützkonstruktion 8 innen.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente.
Die Vorrichtung besteht aus einem Wirbelboden 4, 5, einem Klöpperboden 11, der an einen Förderbehälter 12 geflanscht ist, und einer zentral an den Klöpperboden verschweißten Stützkonstruktion 8, welche die Aufgabe hat, sowohl den Wirbelboden bestehend aus Grundplatte 4 mit Öffnungen und Filterelement 5 zentral zu fixieren und zu befestigen als auch gleichzeitig die Funktion einer Rührwerksdurchführung beinhalten kann. Der Wirbelboden ist hierfür als Kreisring ausgeführt, wobei der innere Teil des Ringes an der zentral angeordneten rohrförmigen Stützkonstruktion 8 aufgelegt und mittels Innensechskantschraube 7 gasdicht verschraubt ist. Um die Stützkonstruktion gegen Druckbelastung abzusichern und gleichzeitig eine gerichtete Strömung zur Abdichtung in Richtung des Wirbelschachtes erreichen zu können, sind zusätzliche Druckausgleichsbohrungen 9 in der Stützvorrichtung vorhanden. Der Druck im Wirbelschacht ist während des Betriebes um mindestens 20 mbar geringer als der Druck im Innenraum des Klöpperbodens, wobei im An- und Abfahrzustand wesentlich höhere Druckdifferenzen auftreten können.
Durch die zentrale Befestigung des ringförmigen Wirbelbodens an der rohrförmigen Stützkonstruktion kann eine aufwendige Halterung über eine Doppelflanschverbindung zur Aufnahme der Gewichts- und Druckbelastung des Wirbelbodens vermieden werden. Der Wirbelboden wird vorteilhafterweise zusätzlich in der Flanschverbindung zwischen Förderbehälter 12 und Klöpperboden 11 mittels Innensechskantschrauben 7 verschraubt (1).
Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, dass der Wirbelboden aus einem Filtermaterial gefertigt ist, das flächig auf die Grundplatte mit Öffnungen 4 verschweißt ist. Die Öffnungen der Grundplatte können dabei verschiedenartig ausgeführt werden (runde Bohrungen und / oder Schlitze). Für eine besonders vorteilhafte Ausführung werden die Öffnungen symmetrisch angeordnet, womit eine gleichmäßige Verteilung des Wirbelgases erreicht wird. Das Filtermaterial ist mit der Grundplatte flächige verschweißt, wodurch gleichzeitig eine hohe Festigkeit gegen wechselnde Differenzdrücke erreichen wird. Das Filtermaterial besteht vorzugsweise aus einem vergleichbaren Material wie die Grundplatte, wodurch eine einfache Schweißverbindung über ein Kondensator-Impulsschweißverfahren, ein Verfahren mit flächigen Elektroden oder anderen Induktionsschweißverfahren realisierbar ist. Alternativ kann die Befestigung des Filtermaterials auch durch Versinterung auf der Grundplatte erreicht werden. Das Filtermaterial besteht bevorzugt aus einem Drahtgeflecht, kann aber auch aus Metallschaum oder Sintermetall hergestellt sein. Durch die flächige Verschweißung des Filtermaterials mit der Grundplatte ist eine hohe Stabilität bei großem Differenzdruck gegeben, ohne dass das Filtermaterial mechanisch zerstört werden kann.
Zur Entleerung der fluidisierbaren Stäube aus dem Förderbehälter ist in die Fluidisierungsvorrichtung eine Entleerungsleitung 3 integriert, die am Klöpperboden angeflanscht ist und durch eine Öffnung im Wirbelboden mit Hilfe einer Dichtung in den Wirbelschacht des Förderbehälters geführt ist.
Im Falle von schwierig zu fluidisierenden Stäuben wird die zentrale Stützkonstruktion als Rührwerksdurchführung ausgeführt und nimmt die Welle des Rührwerkes auf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung werden die Förderleitungen 16 zum Austrag des fluidisierten Staubes senkrecht nach unten durch Öffnungen im Wirbelboden und durch den Klöpperboden geführt (2, 3). Die Förderleitungen können dabei über eine Flanschverbindung mit den Klöpperboden befestigt und gleichmäßig über die Fläche des Wirbelbodens verteilt sein. Die Durchführungen am Wirbelboden sind frei beweglich und werden über Dichtungen und hierbei bevorzugt O-Ringdichtungen 13 abgedichtet. Um eine gute Fluidisierung zu erreichen, ist der Einlauf der Förderleitung um mindestens 5 mm oberhalb des Wirbelbodens angeordnet und der Abstand der Rührwerksblätter mindestens 10 mm oberhalb der Förderleitung.
In einer einfacheren Ausführung kann der Einlauf der Förderleitungen 1 oberhalb des Rührwerkes angeordnet und die Förderleitungen senkrecht nach oben aus dem Behälter geführt sein (1).
Bei leicht fluidisierbaren Stäuben kann auf ein Rührwerk verzichtet werden (3). In diesem Falle wird vorteilhafterweise die notwendige Entleerung in die zentral angeordnete Stützkonstruktion 8 integriert, wobei zusätzliche Öffnungen im ringförmigen Wirbelboden können entfallen.
Die Erfindung ist auch gegeben durch eine Vorrichtung zur Fluidisierung von Stäuben bei der ein ringförmig ausgeführter Wirbelboden 4, 5 am äußeren Rand in eine Flanschverbindung des Einspeisebehälters 12 und in der inneren Einziehung an einer Stützkonstruktion 8 gasdicht mit Hilfe einer Flachdichtung 10 verschraubt ist und eine Grundplatte 4 trägt, die mit Filtermaterial 5 beschichtet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stützvorrichtung 8 mit einem Klöpperboden 11 verschweißt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Grundplatte 4 des Wirbelbodens über die gesamte Fläche homogen mit dem Filtermaterial 5 verschweißt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Grundplatte 4 durch einen Versinterungsprozess mit dem Filtermaterial 5 flächig verbunden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Wirbelboden 4, 5 zusätzliche Öffnungen mit O-Ringdichtungen für Entleerungs- und Staubförderleitungen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Förderleitungen nach unten aus dem Klöpperboden 11 geführt, mit an den Klöpperboden angeschweißten Flanschverbindungen verschraubt und enden mindestens 5mm oberhalb des Wirbelbodens.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Förderleitungen 1 nach oben aus dem Einspeisebehälter geführt und enden mindestens 10mm oberhalb des Wirbelbodens.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rührwerk oberhalb des Wirbelbodens angeordnet und die Stützvorrichtung 8 als Rührwerksdurchführung ausgeführt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Stützvorrichtung 8 eine Entleerungsleitung 3.
Die vorliegende Erfindung wurde zu Illustrationszwecken anhand von konkreten Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Dabei können Elemente der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich eine Beschränkung durch die angehängten Ansprüche erfahren.
Bezugszeichenliste

1: Förderleitung (Förderung nach oben)
2: Wirbelgas Zuführung
3: Restentleerung
4: Lochplatte
5: Drahtgewebe Filter (vollflächig verschweißt mit 4)
6: Kehlnaht 4/5
7: Innensechskant-Schraube
8: Stützkonstruktion für Wirbelboden-Aufnahme / Rührwerkswellenführung
9: Druckausgleichsbohrung
10: Flachdichtung
11: Elliptischer Boden, Klöpperboden, gewölbter Boden
12: Einspeisebehälter mit Wirbelschacht
13: O-Ring Dichtung
14: Rührwerk mit Armen
15: Flanschverbindung Boden
16: Förderleitung (Förderung nach unten)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012216084 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Fluidisierung und Förderung von Stäuben, bei der – im unteren Bereich eines Einspeisebehälters (12), ein Wirbelboden (4, 5) angeordnet ist, – in dem Wirbelschacht des Einspeisebehälters oberhalb des Wirbelbodens eine Staubschüttung vorgehalten ist, – unterhalb des Wirbelbodens ein Wirbelgas zuführbar ist zur Erzeugung einer Wirbelschicht in der Staubschüttung, – eine Förderleitung (1) in die Wirbelschicht eintaucht zur Abführung von fluidisiertem Staub, – der Einspeisebehälter am unteren Ende über eine Flanschverbindung (15) mit einem Boden (11) abgeschlossen ist, – eine zentrale, rohrförmige Stützkonstruktion (8) zwischen dem Boden (11) und dem Wirbelboden angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Boden durch einen Klöpperboden gegeben ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisebehälter und der Wirbelboden einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle der Flanschverbindung (15) und das obere Ende der Stützkonstruktion (8) in der Ebene des Wirbelbodens liegen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelboden mit einer perforierten Grundplatte (4) gebildet ist, die mit Filtermaterial (5) beschichtet ist
Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (4) des Wirbelbodens über die gesamte Fläche homogen mit dem Filtermaterial (5) verschweißt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (4) durch einen Versinterungsprozess mit dem Filtermaterial (5) flächig verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Staubförderleitung (1) nach oben aus dem Einspeisebehälter geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Staubförderleitung (16), die den Wirbelboden durchdringt, nach unten aus dem Einspeisebehälter geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Rührwerk mit Rührarmen oberhalb des Wirbelbodens angeordnet ist und die Stützkonstruktion (8) als Rührwerksdurchführung für die Welle des Rührwerks ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Stützkonstruktion (8) eine Entleerungsleitung (3) zur Entleerung des Staubs aus dem Einspeisebehälter beinhaltet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisebehälter für Brennstäube unter Drücken bis 7 MPa ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkonstruktion Druckausgleichsbohrungen 9 aufweist.