DE102020006682A1

DE102020006682A1 - Process for the continuous admixture of solids to another stream of solids freed from the conveying gas, including avoidance of segregation

Info

Publication number: DE102020006682A1
Application number: DE102020006682.8A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Anton Zollner
Original assignee: Individual
Current assignee: GOETTERT, THOMAS, DE; ZOLLNER, ANTON, DE
Priority date: 2020-10-31
Filing date: 2020-10-31
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Verfahren zum kontinuierlichen Feststoff-Zumischen zu einem vom Fördergas befreiten anderen Feststoffstrom einschließlich Entmischungsvermeidung.Nach dem Vermischen im Gasstrom in Leitungen herantransportierter Feststoffe mit unterschiedlichem Auftriebsverhalten in Gasen oder im erzeugten Gemisch kommt es während des Weitertransportes im Gasstrom und beim Abzug des Fördergases zu Entmischungen. Diese sollen durch eine möglichst einfache Ausführung auch in mobilen Anlagen vermieden werden.Durch das weitgehende Entfernen des Fördergases unmittelbar vor dem eigentlichen Mischvorgang verbleibt im Stoffstrom 1 nur noch eine geringe Fördergasmenge, die relevante Entmischungen nicht mehr bewirken kann. Die Mischung selbst erfolgt durch mechanisches Herausdrücken der Komponente 2 aus einem abgeschrägten höhenverstellbaren Dosierrohr in den Stoffstrom 1 und anschließendes Verwirbeln hinter dem Rohr. Das so erreichte Mischungsverhältnis bleibt durch entmischungsfreien Weitertransport bis zur Ablagerungsstelle erhalten.Mischen pneumatisch geförderter Kraftwerksaschen mit Zuschlagstoffen.Process for the continuous addition of solids to another flow of solids freed from the conveying gas, including avoidance of segregation. After the mixing in the gas flow of solids transported in lines with different buoyancy behavior in gases or in the mixture produced, segregation occurs during further transport in the gas flow and when the conveying gas is withdrawn. These should be avoided by keeping the design as simple as possible, even in mobile systems. Due to the extensive removal of the conveying gas immediately before the actual mixing process, only a small amount of conveying gas remains in stream 1, which can no longer cause relevant demixing. The mixing itself takes place by mechanically pressing component 2 out of a slanted, height-adjustable dosing pipe into material flow 1 and then swirling it behind the pipe. The mixing ratio achieved in this way is maintained by further transport to the disposal site without segregation. Mixing of pneumatically conveyed power plant ashes with additives.

Description

Beim Mischen verschiedener Stoffe muss in den meisten Fällen mit möglichst geringem Aufwand ein bestimmtes Mischungsverhältnis eingestellt und aufrechterhalten werden. Für den Fall wechselnder Standorte und Mischanforderungen sollen die eingesetzten mobilen Geräte dabei einen möglichst einfachen technischen Aufbau aufweisen.When mixing different substances, in most cases a certain mixing ratio must be set and maintained with as little effort as possible. In the event of changing locations and mixed requirements, the mobile devices used should have the simplest possible technical structure.

Der angestrebte Homogenitätsgrad ist grundsätzlich mit zunehmend unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Komponenten immer schwieriger oder aufwändiger zu erreichen. Dies gilt analog oft auch für die Vermeidung der Entmischung.The desired degree of homogeneity is always more difficult or expensive to achieve with increasingly different physical properties of the components. This also often applies analogously to the avoidance of segregation.

Schon lange praktiziert man das Zusammenführen von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen unter Verwendung verschiedenster Methoden. Der Transport pulverförmiger Feststoffe zum Mischungsort erfolgt häufig in Leitungen mit Hilfe von Fördergasen im tragenden Strom oder als Pfropfen ( DE000002122858A ).Gases, liquids and solids have been combined using a wide variety of methods for a long time. Powdery solids are often transported to the mixing site in pipes with the help of conveying gases in the carrying stream or as plugs ( DE000002122858A ).

Bekannt sind ebenfalls eine Vielzahl aufgabenangepasster Mischeinrichtungsarten (vgl. P. M. Lacey, Zitat in www.chemietechnik.de/mischen-von-feststoffen/, 30.04.2012), beispielsweise unter Verwendung von Mischwerkzeugen ( DE1021721364A1 ). Nachteilig wirken hierbei insbesondere ein relativ hoher Fertigungs- und Antriebsaufwand wie auch die nicht einfach veränderbare Anlagengröße. Bewegliche Teile erhöhen dabei oft Kosten, Verschleiß und Ausfallanfälligkeit. In Abhängigkeit von den Komponenten oder jeweiligen Mischaufgabe findet weiterhin das direkte Zusammenführen von gasgeförderten Stoffströmen ( DE000001801364A ) Anwendung. Vom Prinzip her einfach stellt sich auch das Einblasen fluidisierter Mischkomponenten gefolgt von gemeinsamer Sedimentation beispielsweise in einem Mischgutsilo dar ( DE000004128247A1 ).A large number of task-adapted types of mixing devices are also known (cf. PM Lacey, quote from www.chemietechnik.de/misch-von-feststoffe/, April 30, 2012), for example using mixing tools ( DE1021721364A1 ). A disadvantage here is in particular a relatively high production and drive complexity as well as the size of the system, which cannot easily be changed. Moving parts often increase costs, wear and tear and susceptibility to failure. Depending on the components or the respective mixing task, the direct merging of gas-promoted material flows ( DE000001801364A ) Application. Blowing in fluidized mixing components followed by joint sedimentation, for example in a mixing material silo, is also simple in principle ( DE000004128247A1 ).

Der Stand der Technik ermöglicht bei Bedarf die Steuerung aller Vorrichtungen etwa über laufende Mengenermittlungen und daraufhin entsprechende Anpassungen. Der Anwender hat für sich den lohnenden Aufwand abzuwägen. Bekannt ist auch die Möglichkeit der Auflockerung von Ablagerungen in Leitungen durch Gaseinblasen von unten und der schiebende Transport beispielsweise mit Schnecken. Vibrationsfreie mechanische Schervorgänge beispielsweise an Rohrwandungen bewirken dabei meist eine Homogenitätsverbesserung der Mischung.If necessary, the state of the art enables all devices to be controlled, for example via ongoing quantity determinations and then corresponding adjustments. The user has to weigh the worthwhile effort for himself. Also known is the possibility of loosening deposits in lines by blowing in gas from below and pushing transport, for example with screws. Vibration-free mechanical shearing processes, for example on pipe walls, usually improve the homogeneity of the mixture.

Die oben genannten Verfahrensprinzipien mit Teilchenbewegung in Gasen eignen sich am besten für Komponenten mit vergleichbarem Auftriebs-/Absinkverhalten in der umgebenden Atmosphäre oder im Gemisch selbst. Daraus erzeugte Gemische können dann auch auf beliebige Art weitgehend entmischungsfrei weitertransportiert werden.The process principles mentioned above with particle movement in gases are best suited for components with comparable buoyancy/sinking behavior in the surrounding atmosphere or in the mixture itself.

Differierende Oberflächenbeschaffenheiten und/oder Stoffdichten führen dagegen bei Bewegungen der Teilchen relativ zueinander zu qualitätsmindernden Entmischungen. Solche Relativbewegungen treten beispielsweise beim Herausfallen der Feststoffteilchen aus dem transportierenden Gasstrom oder Vibrationen beim Weiterschieben des Gemisches auf (vgl. C. T. Williams, Zitat in www.chemietechnik.de/mischen-von-feststoffen/, 30.04.2012). Die entmischenden Effekte hängen dabei häufig mit dem Mischvorgang selbst zusammen.On the other hand, if the particles move relative to one another, different surface textures and/or material densities lead to quality-reducing demixing. Such relative movements occur, for example, when the solid particles fall out of the transporting gas flow or vibrations occur when the mixture is pushed further (cf. CT Williams, quote in www.chemietechnik.de/misch-von-festverbindungen/, April 30, 2012). The demixing effects are often related to the mixing process itself.

In der Praxis können zudem die Eigenschaften und Anteile der Komponenten angebots- oder aufgabenbedingt deutlich variieren und entsprechende Anpassungen der Dosiereinheit erforderlich machen. Andererseits kann für später beispielsweise mit Wasser anzusetzende Gemische ein garantiert gleiches Mischungsverhältnis für jeweils kleine Volumeneinheiten ausreichend sein.In practice, the properties and proportions of the components can also vary significantly depending on the supply or task and make corresponding adjustments to the dosing unit necessary. On the other hand, for mixtures to be prepared later, for example with water, a guaranteed equal mixing ratio can be sufficient for small volume units in each case.

Der Erfindung liegt das Problem der Entmischung physikalisch unterschiedlicher Feststoffgemischkomponenten nach dem eigentlichen Mischvorgang sowie während des Weitertransportes im Gasstrom und während des Abzuges des Fördergases zugrunde.The invention is based on the problem of the separation of physically different solids mixture components after the actual mixing process and during further transport in the gas stream and during the withdrawal of the conveying gas.

Das Problem wird durch das fördergasfreie Zudosieren der Komponente 2 in den weitgehend vom Fördergas befreit weitergeschobenen Komponentenstrom 1 und sofort anschließender Abgabe jeweils kleiner Gemischportionen als nahezu laminarer Stoffstrom bis zur Ablagestelle behoben.The problem is solved by metering component 2 into component stream 1, which is pushed on largely free of the carrier gas, and immediately subsequent delivery of small mixture portions as an almost laminar stream of material to the storage location.

Mit der Erfindung werden vorteilhafterweise durch eine einfache Vorrichtung ohne sich bewegende Bauteile die genaue Dosierung und eine ausreichende Homogenität erzielt. Gleichzeitig ermöglicht die Förderluftabführung vor der eigentlichen Zumischung später den weitgehend entmischungsfreien Gemischabtransport. Bei Bedarf kann zusätzlich begleitende Mengen- und Ergebnisbestimmung für die Anpassung der Vorrichtung während des Betriebes genutzt werden.With the invention, the precise dosing and sufficient homogeneity are advantageously achieved by a simple device without moving components. At the same time, the removal of the conveying air before the actual admixture later enables the largely segregation-free transport of the mixture. If required, the accompanying determination of quantities and results can also be used to adjust the device during operation.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 2 - 5 dargelegt. Diese komplettierenden Maßnahmen und Bauausführungen dienen insbesondere der laufenden Steuerung des Gesamtvorganges sowie dem entmischungsfreien Abtransport.An advantageous embodiment of the invention is set out in claims 2-5. These supplementary measures and construction work serve in particular to continuously control the overall process and to ensure transport without segregation.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnung 1 wiedergegeben. Mit Hilfe einer mobilen erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung soll zu verschiedenen Kraftwerksaschen ein Zuschlagsstoff mit etwas anderem Auftriebsverhalten kontinuierlich zudosiert werden. Das Mischungsverhältnis ist jeweils für eine Chargengröße von 10 kg zu garantieren, um später exakte Ansätze von mindestens dem Zehnfachen mit Wasser zur konstanten Qualität aufrühren und verwenden zu können.An embodiment of the invention is shown in drawing 1. With the help of a mobile metering device according to the invention is to be metered continuously to various power plant ashes an additive with slightly different buoyancy behavior. The mixing ratio must be guaranteed for a batch size of 10 kg in order to be able to stir up and use exact batches of at least ten times the amount with water to ensure consistent quality later on.

Über ein Aschezuführrohr (1) mit Siebboden (3) wird Asche pneumatisch herangefördert. Dabei können sich je nach Transportcharakteristika beispielsweise Asche-Luft-Fluide (4) oder auch wellenförmige Ascheablagerungen im Rohr bilden. Insgesamt gelingt jedoch die kontinuierliche Aschebewegung zum Dosierrohr (7) als Mischort, wobei Zugabe von Auflockerungsluft (2) erforderlich sein kann. Zusammen mit der höhenverstellbaren Sperre (11) bewirkt die davor befindliche, nun schon entlüftete Asche (5) einen Luftwiderstand, der den Austrag der Förderluft (10) über das Luftabzugsfilter (9) und den Durchtritt der Asche unter der Sperre mengenverhältnismäßig bestimmt. Über das bedarfsgerecht aus der Dosierrohrführung (6) herausgeschobene Dosierrohr drückt eine Förderschnecke die nötige Menge an Zuschlagsstoff (8) durch die abgeschrägte Dosierrohr-Öffnung (12) in den vorbeifließenden Aschestrom. Hinter dem schlankeren Dosierrohr führen die Scherkräfte zu einer gewissen Verwirbelung und damit Vermischung der beiden Stoffströme. Bei gleichbleibenden Zuflussmengen stellt sich im Gemisch (13) ein Gleichgewicht mit mäßiger Homogenität, aber über kleinere Transportabschnitte konstantem Mischungsverhältnis ein. Dies gilt analog für in den Mischbereich gelangte Restluft, die mengenmäßig nicht mehr zu nennenswerten Luftströmungen durch oder über das Gemisch führt. Durch die nur sehr kurze waagerechte Strecke hinter der Dosierrohr-Öffnung kann es dort nicht zu Ablagerungen kommen. Gleich danach winkelt sich das Austragsrohr (14) nach unten ab und übergibt das Gemisch unmittelbar auf eine kontinuierlich abführende Fördereinrichtung (15) wie Transportschnecke oder Zellenradschleuse. Dadurch bleiben Entmischungsvorgänge zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden Transportabschnitten praktisch unmöglich. Abschließend müssen diese Transportbedingungen bis zur Ablagerungsstelle auf oder in bereits liegendem Gemisch aufrechterhalten werden. Das kann beispielsweise durch mechanisches Hineindrücken über eine Schnecke waagerecht in Schüttungen in hochstehenden Behältern wie Silos oder schräg nach unten in querliegende Behälter wie auf Silofahrzeugen erfolgen.Ash is conveyed pneumatically via an ash feed pipe (1) with sieve bottom (3). Depending on the transport characteristics, ash-air fluids (4) or wavy ash deposits can form in the pipe. Overall, however, the continuous ash movement to the dosing pipe (7) as the mixing point succeeds, with the addition of loosening air (2) being necessary. Together with the height-adjustable barrier (11), the ash (5) in front of it, which has already been ventilated, causes an air resistance that determines the volume of the conveying air (10) through the air extraction filter (9) and the passage of the ash under the barrier. A screw conveyor pushes the required amount of additive (8) through the slanted opening (12) into the flow of ash flowing past the dosing pipe, which is pushed out of the dosing pipe guide (6) as required. Behind the slimmer dosing pipe, the shearing forces lead to a certain amount of turbulence and thus mixing of the two material flows. If the inflow quantities remain the same, an equilibrium with moderate homogeneity is established in the mixture (13), but with a constant mixing ratio over smaller transport sections. This applies analogously to the residual air that has entered the mixing area, which in terms of quantity no longer leads to significant air flows through or over the mixture. Due to the very short horizontal distance behind the dosing pipe opening, no deposits can form there. Immediately afterwards, the discharge tube (14) bends downwards and transfers the mixture directly to a continuously discharging conveyor (15) such as a screw conveyor or rotary valve. As a result, segregation processes between the directly consecutive transport sections remain practically impossible. Finally, these transport conditions must be maintained up to the disposal site on or in the mixture that is already lying there. This can be done, for example, by mechanically pressing in via a screw horizontally into heaps in upright containers such as silos or diagonally downwards into transverse containers such as on silo vehicles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 000002122858 A [0003]
DE 1021721364 A1 [0004]
DE 000001801364 A [0004]
DE 000004128247 A1 [0004]

Claims

Process for the continuous admixture of solids to another stream of solids freed from the conveying gas, including avoidance of segregation, characterized in that a stream of powdered solids (4) conveyed with gases in lines (1) is, after reducing the proportion of conveying gas, fed another powdered solid (8) via a sloping open and the height-adjustable inner pipe (7) is metered in perpendicularly to the flow without conveying gas.

procedure after Claim 1 , characterized in that the conveying gas component (10) present in the stream of powdery solid escapes as required in front of a height-adjustable barrier (11) via a filter (9).

procedure after Claim 1 , characterized in that the now low-conveying gas powder flow (5) flows around the vertically protruding dosing pipe (7) absorbs the dosing material (8) pressed out there and carries it on in a turbulent manner due to the shearing force.

procedure after Claim 1 , characterized in that the variability of the immersion depth of the barrier (11) and the dosing tube (7) and its diameter and bevel angle allows a controlled mixing of various powdered solids desired amounts.

procedure after Claim 1 , characterized in that the moderately mixed flow of solids (13) is removed after only a short flow distance as small portions each having the same mixing ratio and is thus transported almost laminarly and with little vibration to the depositing point.