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Die Erfindung betrifft ein Rohrteil zum Fördern eines festen teilchenförmigen Materials unter hohem Druck mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen pneumatischen Förderung von Stäuben im Bereich der Fließförderung bei Förderdichten von 100 bis 550 kg/m3. Das Gaszuführungselement kommt zum Einsatz bei der Zuführung von Brennstäuben in Reaktoren zur Flugstromvergasung, in die Windformen von Hochöfen und bei der Zuführung von Frischungsmitteln oder Legierungskomponenten bei der Stahlerzeugung sowie bei der Kalk- und Zementförderung.
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In der Flugstromvergasung werden staubförmige Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel unter Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1900°C in ein H2- und CO-reiches Synthesegas umgesetzt. Feste Brennstoffe sind dabei zu Brennstaub aufgemahlene Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades, oder Kokse, besonders Petrolkokse, Biomassen oder aus Rest- und Abfallstoffen gewonnene verwertbare Fraktionen.
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Die Zuführung des Brennstaubes in das unter den genannten Drücken stehende Vergasungssystem geschieht dabei durch eine Brennstaub-Trägergassuspension mit Förderdichten von 250–450 kg/m3 im Bereich der Fließförderung. Der in einer Mahl- und Trocknungsanlage hergestellte Brennstaub wird über eine konventionelle Dünnstromförderung einem Betriebsbunker zugeführt und das Fördergas über einen Filter abgetrennt. Zur Druckerhöhung gelangt der Brennstaub über Schwerkraftförderung in Druckschleusen, in denen der Staub durch Bespannen mit einem Inertgas mit weniger als 5 % Sauerstoff auf den gewünschten Verfahrensdruck gebracht wird. Als Inertgase können Stickstoff, Kohlendioxid oder Abgase aus der Verbrennung genutzt werden. Je nach Leistung können die Druckschleusen ein- oder mehrfach ausgeführt sein. Aus den Druckschleusen gelangt der Brennstaub wieder durch Schwerkraftförderung in ein Dosiergefäß, in dessen Unterteil eine Vorrichtung zur Erzeugung einer dichten Wirbelschicht angeordnet ist, in die eine oder mehrere Förderleitungen zum Transport des Brennstaubes zum Brenner des Vergasungsreaktors eintauchen. Durch Anlegen bzw. Regeln einer bestimmen Druckdifferenz zwischen dem Dosiergefäß und dem Vergasungsreaktor kann die gewünschte Brennstaubmenge zugeführt werden.
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Mit einer vergleichbaren Technologie werden Brennstäube den Windformen von Hochöfen zugeführt. Aus dem genannten Dosiergefäß führen die Förderleitungen direkt zu den Windformen. Das Patentdokument
EP 0872 689 beschreibt die Förderung und Dosierung von Trockenbraunkohlenstaub in den Feuerraum von Dampferzeugern, wobei ebenfalls die Fließförderung bei hoher Dichte zum Einsatz kommt.
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Die genannten Technologien setzen eine kontinuierliche sowie mess- und regelbare Fließförderung voraus, um die Vergasungsrespektive Verbrennungsprozesse zielgerichtet und sicher betreiben zu können. Durch die Anordnung von Gaszuführungselementen in den Förderleitungen besteht die Möglichkeit, durch Zuführung von Fördergas die geförderte Staubmenge, die Fördergeschwindigkeit, die Druckdifferenzen und die Kontinuität des Staubstromes zu beeinflussen. Die Gaszuführungselemente müssen so gestaltet sein, dass Längenausdehnungen, die durch Temperatur- oder Druckänderung aber auch Einwirken von Kräften von außen auftreten können, nicht zur Zerstörung des Elementes führen.
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Das Patentdokument
WO 2004/087331 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Fördern von pulverförmigem Material, vornämlich Plastestaub, wobei zur Hilfsgaszuführung ein Filterelement aus Sintermetall eingesetzt ist. Das Filterelement ist mittels stirnseitig gepresster Dichtungen gegen das umgebende Gehäuse abgedichtet.
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Das Patentdokument
EP 1824766 offenbart ein Rohrteil zum Befördern eines festen Partikelmaterials, bei dem der Filtereinsatz über radiale Weichdichtungen zum Gehäuse abgedichtet ist und bei dem Ringspalte eine gleitverschiebliche Beweglichkeit des Filterelementes in beide Richtungen gestatten. Bei Verstopfungen des Ringspaltes, zum Beispiel durch Staubeintrag aus dem Fördergut, kann es zur Verfestigung des Filterelementes kommen, die letztlich auch zu seiner Beschädigung führen kann.
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Aus dem Patentdokument
DE 102014202236 ist ein Hilfsgaselement bekannt, bei dem das Filterelement an seinem einen Ende befestigt ist und an seinem anderen Ende einen Ringspalt zur Aufnahme von Längenänderungen aufweist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik durch ein Gaszuführungselement zu bereichern, bei dem die Gefahr einer Beschädigung des Filtereinsatzes – sei es durch Temperatur- und/oder Druckschwankungen bedingte Längenänderungen aber auch Einwirkung von (Biege-)Kräften von außen – signifikant reduziert ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Gaszuführungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind die ein- beziehungsweise beidseitigen Ringspalte durch Einlegen von Dichtungsmaterial gegen Staubeintrag geschützt. Das Dichtungsmaterial, das durch einen Dichtungsring oder einen Rundschnurring gegeben sein kann, weist Materialeigenschaften auf, die einerseits ein Eindringen von Staub in den Ringspalt vermeidet und andererseits eine ausreichende Elastizität hat, um eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit des Filterelementes zu gestatten. Die relative Bewegungsfreiheit des Filterelementes bleibt gewährleistet, wodurch einer Beschädigung vorgebeugt ist. Das Dichtungsmaterial kann etwa durch Gummi, Silikon aber auch Schaumstoff gegeben sein. Der Dichtungsring kann mit einem gewissen Untermaß seines Innendurchmessers gegenüber seinen benachbarten Rohrinnendurchmessern gefertigt sein. Das Dichtungsmaterial kann derart ausgestaltet sein, dass es unmittelbar nach der Montage mit einem gewissen Überstand in die angrenzenden Rohrinnendurchmesser hineinragt. Im laufenden Staubförderbetrieb wird der Innendurchmesser des Dichtungsrings dann auf den Innendurchmesser der angrenzenden Rohrteile aufgeschliffen, womit der Innendurchmesser des Dichtungsrings mit den Innendurchmessern der angrenzenden Rohrteile frei von einem Übergang aber auch stoßfrei wird. Bei dem erfindungsgemäßen Gaszuführungselement ist ein Ringspalt durch ein Dichtungsmaterial verfüllt, wodurch eventuelle Verwirbelungen des Staubstromes an dem Ringspalt erst gar nicht auftreten können. Insgesamt weist das erfindungsgemäße Gaszuführungselement eine langfristige Verfügbarkeit auf.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist das Filterelement 1 auf einer Seite am Gehäuse 2 befestigt, wobei Längenänderungen auf der anderen Seite des Filterelementes ausgeglichen werden, ohne dass ungewollte Bewegungen des Filterelementes insgesamt auftreten.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes weist das Filterelement 1 auf beiden Seiten Ringspalte auf, die durch Einlegen von Dichtungsmaterial gegen Staubeintrag geschützt sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird im Folgenden durch zwei Ausführungsbeispiele in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von zwei Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Gaszuführungselement mit einseitig befestigtem Filterelement und
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2 ein Gaszuführungselement mit beidseitigem Ringspalt.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente.
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Einem Vergasungsreaktor mit einer Bruttolast von 500 MW fließt eine Brennstaubmenge von 72 Mg/h über zwei Förderleitungen zu. Die Förderleitungen beginnen im Wirbelschichtbereich eines Dosiergefäßes und enden am Vergasungsbrenner. Der Druck beträgt 4,2 MPa. Die Staubförderleitungen sind mit Mess-, Regel- und Überwachungseinrichtungen ausgestattet. Weiterhin befinden sich in den Staubförderleitungen 10 mehrere Gaszuführungselemente nach 1 die der Druckmessung und der Zuführung von zusätzlichem Fördergas bzw. Hilfsgas dienen. Das Gaszuführungselement nach 1 besitzt einen rohrförmigen Filtereinsatz 1, der mit Sintermetall, gesintertem Kunststoffpulver, Drahtgeflecht oder kunstharzgebundenem Kies gebildet sein kann und in das geteilte Gehäuse 2 eingebettet ist. Der rohrförmige Filtereinsatz 1 ist einseitig am Gehäuse 2 befestigt, wobei die Befestigungselemente 5 Schrauben oder Stifte sein können. Gleichfalls ist es möglich, die Befestigung durch einen dichtenden Spannring anstelle der Dichtung 4 zu erreichen. Weiterhin kann es eine Klebeverbindung sein. Zwischen dem Filtereinsatz 1 und dem geteilten Gehäuse 2 ist ein Spalt 3 belassen, der – um das Eindringen von Staub aus dem Fördergut zu verhindern – mit einem Füll- bzw. Dichtungsmaterial ausgekleidet ist. Als Füll- bzw. Dichtungsmaterial kommen elastische Werkstoffe, wie zum Beispiel Gummi, Kunststoff oder Schnüre in Betracht. Die Gehäusedichtung 6 befindet sich zwischen den beiden Teilen des Gehäuses 2, die Dichtung 7 zwischen dem rohrförmigen Filtereinsatz 1 und dem Gehäuse 2. Das Hilfsgas gelangt über die Hilfsgaszuführung 8 in die Filterkammer 9, in der das Hilfsgas verteilt wird, und gelangt über den porösen rohrförmigen Filtereinsatz 1 in den Staubstrom 10.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes weist der Filtereinsatz (1) an einem Ende einen Flansch zum Fixieren in dem Gehäuse (2) auf.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist der Filtereinsatz (1) an dem Ende mit dem Flansch unter druckfester Abdichtung mit dem Gehäuse (2) verbindbar.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist die Abdichtung zwischen Flansch und Gehäuse (2) durch eine in axialer Richtung gepresste Dichtung gegeben.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist die Abdichtung zwischen Flansch und Gehäuse (2) durch eine in radialer Richtung stützende Dichtung (4, 13) gegeben.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist der Filtereinsatz (1) mit dem Flansch zu einer Baueinheit verbunden.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist der Filtereinsatz (1) mit dem Gehäuse (2) verklebt.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gaszuführungselementes ist der Flansch des Filterelementes (1) mittels eines Befestigungselementes (5), insbesondere eine Schraubverbindung, eine Stiftverbindung oder ein dichtender Spannring (4), mit dem Gehäuse (2) fixiert.
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Die Erfindung ist auch gegeben durch ein Gaszuführungselement als Teil einer Staubförderleitung 10 zum pneumatischen Befördern von Staubströmen, aufweisend ein geteiltes Gehäuse 2, eine Zuführung von Hilfsgas über eine Hilfsgaszuführung 8, eine Filterkammer 9 und einen rohrförmigen Filtereinsatz 1 in den Staubstrom 10, wobei der Filtereinsatz 1 über Dichtringe 4, 7 gegen das geteilte Gehäuse 2 abgedichtet ist, wobei der rohrförmige Filtereinsatz 1 einseitig mit dem geteilten Gehäuse 2 durch Befestigungselemente 5 oder eine Klebeverbindung fest verbunden ist und durch Temperatur- oder Druckänderungen in der Staubförderleitung 10 bedingte Längenänderungen des rohrförmigen Filtereinsatzes 1 durch den Dehnungsspalt 3 aufgenommen werden und wobei der Dehnungspalt 3 mit Dicht- oder Füllmaterial versehen ist, um das Eindringen von Staub aus dem Fördergut zu verhindern.
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Unter den gleichen technologischen Bedingungen wie im Beispiel nach 1 wird ein Gazuführungselement nach 2 eingesetzt. Der rohrförmige Filtereinsatz 1 besitzt an beiden Enden Dehnungsspalte 3a und 3b, die gleichfalls zur Verhinderung des Staubeintrages mit einem Dichtungs- und Füllmaterial ausgefüllt sind. Der Filtereinsatz 1 kann sich zur Aufnahme von Längsausdehnungen oder -schrumpfungen in Richtung der Spalte 3a und 3b bewegen. Der Filtereinsatz ist in dem Gehäuse radial abgestützt und axial geführt. Die radiale Abstützung mag durch eine elastische Rundschnurdichtung gegeben sein, die auch Druckabdichtend wirkt. Das Hilfsgas gelangt gleichfalls über die Zuführung 8 in die Filterkammer 9 und durch den porösen rohrförmigen Filtereinsatz 1 in den Staubstrom 10.
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Die Erfindung ist auch gegeben durch ein Gaszuführungselement als Teil einer Staubförderleitung 10 zum pneumatischen Befördern von Staubströmen, aufweisend ein geteiltes Gehäuse 2, eine Zuführung von Hilfsgas über eine Hilfsgaszuführung 8, die Filterkammer 9 und den rohrförmigen Filtereinsatz 1 in den Staubstrom 10, wobei der Filtereinsatz 1 über Dichtringe 4, 7 gegen das geteilte Gehäuse 2 abgedichtet ist, wobei sich zwischen dem rohrförmigen Filtereinsatz 1 und dem geteilten Gehäuse 2 zwei Dehnungsspalte 3a und 3b befinden, die durch Temperatur- und Druckänderungen in der Staubförderleitung 10 bedingte Längenänderungen des rohrförmigen Filtereinsatzes 1 aufnehmen und wobei die Dehnungsspalte 3a und 3b mit Dicht- oder Füllmaterial versehen sind, um das Eindringen von Staub aus dem Fördergut zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtereinsatz (rohrförmig)
- 2
- Geteiltes Gehäuse
- 3, 3a, 3b
- Dehnungsspalt
- 4
- Dichtungsring oder dichtender Spannring
- 5
- Befestigungselement
- 6
- Elastische Gehäusedichtung
- 7
- Dichtring zwischen Filtereinsatz 1 und Gehäuse 2
- 8
- Hilfsgaszuführung
- 9
- Filterkammer
- 10
- Rohrteil, Staubförderleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0872689 [0005]
- WO 2004/087331 [0007]
- EP 1824766 [0008]
- DE 102014202236 [0009]
