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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Begasen von Schüttgut
in einem Schüttgut-Silo
und eine Anlage zur Durchführung
des Verfahrens.
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Viele Schüttgüter bilden beim Austragen aus Silos
mit einem unteren sich konisch verjüngenden Entleerungs-Abschnitt
Brücken,
wodurch das Austragen behindert wird. Um trotz dieser Neigung der Schüttgüter zur
Brückenbildung
einen funktionierenden Austrag zu erreichen, ist es aus zahlreichen
Veröffentlichungen,
beispielsweise DE-PSen 1 130 368 und 1 169 850 und der US-PSen 2,170,258
und 2,732,099 bekannt geworden, zum Entleeren Gas in den Silo einzublasen,
um die Brücken
zu zerstören.
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Weiterhin gibt es zahlreiche Schüttgüter, insbesondere
Kunststoffe, die nach ihrer Herstellung und in den der Lagerung
dienenden Schüttgut-Silos noch über eine
längere
Zeit begast werden müssen, und
zwar mit sogenanntem Spül-Gas,
mittels dessen beispielsweise brennbare Ausdünstungen des Schüttgutes
beseitigt werden, damit keine zündfähigen und
damit explosionsfähigen
Luft-Gasgemische entstehen. Bei solchen Ausdünstungen kann es sich beispielsweise
um Restmonomere, wie Ethylen, handeln. Aus Kostengründen wird
kein inertes Gas verwendet, sondern Luft. Bei Bedarf wird zur Notabsicherung
eine Zusatzeinspeisung mit inertem Gas vorgesehen, wobei im Notfall
der Anlagenbetrieb (Befüllen
des Silos mit Schüttgut)
gestoppt wird, um mit geringen Mengen an inertem Gas einen sicheren Stillstand
zu gewährleisten.
Das Ziel ist es hierbei, durch eine ausreichend hohe Spül-Gasmenge
an Luft die Konzentration an brennbaren Ausdünstungen unterhalb der unteren
Explosionsgrenze, also unterhalb eines kritischen Wertes zu erhalten,
um Brände
und Explosionen zu vermeiden.
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Es wurde erkannt, dass auch bei einer
an sich ausreichenden Begasung zu Beginn des Befüllens unerwünschte oder unzulässige Konzentrationen
von vom Schüttgut
abgegebenen Gasen auftreten können.
Weiterhin wurde erkannt, dass Ursache hierfür ist, dass die lokal im Silo
eingetragene Spül-Gasmenge bezogen
auf den eingetragenen Schüttgut-Massenstrom
zu gering ist und sich dadurch zu Beginn des Befüllens lokal und zeitlich begrenzt
unerwünscht
hohe Konzentrationen der brennbaren Ausdünstungen bilden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zu Grunde, ein Verfahren der allgemeinen Gattung so auszugestalten,
dass sichergestellt ist, dass auch während des Befüllens eine
ordnungsgemäße Begasung
möglich
ist, und eine Anlage zur Durchführung des
Verfahrens anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung liegt darin, dass zu Beginn der Befüllung des Silos,
wenn nur in den unteren oder mittleren Begasungs-Bereich Schüttgut eingegeben
ist bzw. wird, wobei also die Begasung im oberen Begasungs-Bereich
wirkungslos ist, trotzdem eine ausreichend intensive Begasung stattfindet.
Mit der Anlage nach Anspruch 3 wird diese Aufgabe ebenfalls gelöst.
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Die Unteransprüche geben zahlreiche vorteilhafte
Ausgestaltungen wieder. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung. Es zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung
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4 ein
viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung
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5 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
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6 ein
sechstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist ein Schüttgut-Silo 1 vorgesehen,
das in der Regel über den
größten Teil
seiner Höhe
als Zylinder 2 ausgebildet ist und an seinem unteren Ende
einen sich konisch verjüngenden
Entleerungs-Abschnitt 3 aufweist.
Ein solcher sich konisch verjüngender
Entleerungs-Abschnitt 3 weist üblicher
Weise einen Konuswinkel a von 50° bis
60° auf.
Am unteren Ende dieses kegelstumpfförmigen unteren Abschnitts 3 ist
ein Auslass-Stutzen 4 vorgesehen. Der Silo 1 wird
von oben über
eine nur angedeutete Schüttgut-Zuführung 5 befüllt. An
seiner Oberseite weist der Silo 1 weiterhin eine Entlüftung 6 auf.
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Alle Ausführungsbeispiele weisen drei
Begasungs-Bereiche 7, 8, 9 auf. Ein Begasungsbereich 7, der
unterste, befindet sich in dem Auslass-Bereich, also in dem Auslass-Stutzen 4 bzw.
dem unmittelbar darüber
befindlichen Bereich des Entleerungs-Abschnitts 3. Ein
mittlerer Begasungs-Bereich 8 ist im mittleren Höhenbereich
des Entleerungs-Abschnitts 3 vorgesehen, während ein
oberer Begasungs-Bereich sich im oberen Bereich des Entleerungs-Abschnitts 3 befindet.
Im jeweiligen Begasungs-Bereich 7, 8, 9 mündet eine
Begasungs-Leitung 10 bzw. 11 bzw. 12 in den Entleerungs- Abschnitt. Die Einmündung der
jeweiligen Leitung 10, 11, 12 kann als
sich über
den Umfang des Entleerungs-Abschnitts 3 erstreckende Ringleitung
mit mehreren Einblassstellen ausgestaltet sein. Alternativ oder
kumulativ kann auch der Entleerungs-Abschnitt 3 im Inneren
mit einem zusätzlichen
Kragen bzw. Konus ausgerüstet sein.
Ein solcher Kragen bzw. Konus würde
eine als Ringkammer ausgestaltete Einblassstelle bilden, welche über die
jeweilige Leitung 10, 11 oder 12 versorgt
wird. Weiterhin ist es auch möglich,
die jeweilige Leitung 10, 11, 12 bis
in die Mitte des Entleerungs-Abschnitts 3 zu
führen.
Selbstverständlich können an
Stelle von drei Begasungs-Bereichen 7, 8, 9 mit
entsprechenden Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 auch
mehr als jeweils drei oder nur zwei vorgesehen sein.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 erfolgt die Grund-Versorgung der Begasungs-Leitungen 10 bis 12 mit
Druckgas von einer gemeinsamen Druckgas-Quelle 13, bei
der es sich um ein von einem Motor 14 angetriebenes Gebläse 15 oder
einen Ventilator oder einen Verdichter handeln kann. Anstelle dessen
kann auch ein vorhandenes Werksnetz als Druckgas-Quelle 13 dienen.
Von der Druckgas-Quelle 13 führt eine zentrale Druckgas-Versorgungsleitung 16 zu
den untereinander verbundenen Begasungs-Leitungen 10, 11, 12.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist eine Druckgas-Zusatzquelle 17,
bei der es sich beispielsweise um das erwähnte Werksnetz handeln kann,
vorgesehen, die über
ein Absperr-Ventil 18 und eine Drossel 19 mit
der Druckgas-Versorgungsleitung 16 verbunden ist. Alternativ
oder kumulativ hierzu kann auch eine Druckgas-Zusatzquelle 17' vorgesehen
sein, die über
ein Absperr-Ventil 18' und
eine Drossel 19' direkt
mit dem unteren Begasungs-Bereich 7 verbunden ist.
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In der oberen Begasungs-Leitung 12 und
der mittleren Begasungs-Leitung 11 sind Blenden 20, 21 angeordnet.
Dagegen ist in der unteren Leitung 10 keine Blende vorgesehen.
Die Funktion der Blenden 20, 21 besteht gleichermaßen wie
den später
noch erwähnten
Blenden in der gezielten Aufteilung des Spül-Gases. Würden keine Blenden verwendet,
so würde
der größte Teil
des Spül-Gases
durch die obere Begasungs-Leitung 12 in den oberen Begasungs-Bereich 9 strömen und
dort in den Silo 3 eintreten. Die Wirkung der Blenden 20, 21 besteht
in der Kompensierung des Druckverlustes des Spül-Gases, den das Spül-Gas erleidet,
das unterhalb des betreffenden Begasungs-Bereiches eintritt. Der
Druckverlust in einer Blende ist etwa proportional zum Quadrat der
Geschwindigkeit des Gases. Die Drossel 19 und auch später noch
erwähnte
Drosseln ist eine Laval-Düse.
Diese Laval-Düsen
werden im überkritischen
Zustand betrieben und stellen somit sicher, dass eine definierte
Gasmenge dem jeweiligen Begasungs-Bereich zugeführt wird. Statt Blenden bzw. Laval-Düsen können auch
andere Drosselorgane wie Schieber, Klappen, Hähne etc. verwendet werden.
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Wenn der Silo 1 befüllt wird,
dann wird in den Entleerungs-Abschnitt 3 über alle
Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 von der
Druckgas-Quelle 13 kommendes Druckgas als Spül-Gas eingeblasen.
Zu Beginn des Befällungsvorganges
soll direkt in den unteren Begasungs-Bereich 7 mehr Gas
pro Zeiteinheit eingeblasen werden, da sich in den darüber befindlichen Begasungs-Bereichen 8, 9 noch
kein Schüttgut
befindet, das dort eingeblasene Gas also frei nach oben abströmt und somit
nicht zur Spülung
des Schüttgutes
beiträgt.
Hierzu wird über
die Druckgas-Zusatzquelle 17 Druckgas in die Versorgungsleitung 16 geblasen.
Dadurch steigt die Spül-Gasmenge, die über die
Leitung 10 in den Begasungsbereich 7 eingetragen
wird. Mit dem Ansteigen des Schüttgutes
im konischen Entleerungs-Abschnitt 3 wird
diese Zusatz-Gasmenge wieder zurückgenommen,
da nunmehr auch das über
die mittlere und die obere Begasungs-Leitung 11, 12 zugeführte Spül-Gas zur
Wirkung kommt. Außerdem
sinkt während
dieser Zeit auch die Menge an Ausdünstungen des zu unterst eingelagerten
Schüttgutes.
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Der Grundausbau der Ausführung nach 2 entspricht der nach 1. In diesem Fall ist hierbei
eine Bypass-Leitung 22 zur Blende 21 in der oberen
Begasungs-Leitung 12 vorgesehen. In dieser befindet sich
ein AbsperrVentil 23 und eine Blende 24. Diese
Ausführungsform
wird beim Befüllen
und beim Entleeren mit konstantem Gesamt-Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom
betrieben, d.h. grundsätzlich
wird über
die untere Begasungs-Leitung 10 ein größerer Anteil des Druckgases
in den Entleerungs-Abschnitt 3 eingeblasen
als über
die mittlere und die obere Leitung 11, 12, der
in diesen die Blenden 20, 21 angeordnet sind.
Um eine Behinderung des ausfließenden
Schüttgut-Massenstromes während der
Entleerung des Silos 3 durch entgegenströmendes Spül-Gas zu
vermeiden, ist es wiederum wünschenswert,
durch die untere Begasungs-Leitung 10 einen reduzierten
Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom zuzuführen. Hierzu wird dann das Bypass-Ventil 23 geöffnet, sodass
ein größerer Anteil der
Gesamt-Gasmenge
durch die obere Begasungs-Leitung 12 in den oberen Begasungs-Bereich 9 strömt. Entsprechend
wird der untere Begasungs-Bereich 7 entlastet, d.h. durch
die Begasungs-Leitung 10 strömt eine geringere Druckgasmenge
ein, sodass das Ablaufen des Schüttgutes durch
den Auslass-Stutzen 4 nicht behindert wird. Kumulativ kann
eine entsprechende Bypass-Leitung 22' mit einem Absperr-Ventil 23' und einer Blende 24' der mittleren
Begasungs-Leitung 11 zugeordnet sein und dort die Blende 20 überbrücken.
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Bei der Ausführungsform nach 3 ist in den drei Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 jeweils
ein variables Drossel-Organ 25, 26, 27 angeordnet,
das jeweils über
einen Durchflussmesser 28, 29, 30 angesteuert
wird. Hierüber
kann über
eine nicht dargestellte zentrale Steuerung die Druckgas-Zufuhr zu den
einzelnen Begasungs-Bereichen 7, 8, 9 besonders
feinfühlig
und den jeweiligen Befüllungsverhältnissen
oder Entleerungsverhältnissen
des Silos 1 angepasst werden. Für jedes Drossel-Organ 25, 26, 27 wird
der entsprechende Durchflussmesser 28 bzw. 29 bzw. 30 individuell
bestimmt und angepasst.
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Das Ausführungsbeispiel nach 4 entspricht in seinem Grundaufbau
wiederum dem nach den 1 und 2. In diesem Fall wird aber
der zugeführte
Gesamt-Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom geregelt und zwar wiederum über ein
Drossel-Organ 31, das sich in der Versorgungsleitung 16 befindet.
Diesem ist ein Durchflussmesser 32 vorgeschaltet oder ein
Durchflussmesser 33 nachgeschaltet. Der jeweilige Durchflussmesser 32 oder 33 wirkt auf
eine gemeinsame Steuerung des Drossel-Organs 29 ein. Der
Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom wird vor und hinter den Drossel-Organ 29 erfasst.
Es erfolgt dann während
der Befüllung
des Silos 3 eine entsprechende Erhöhung oder während der Entleerung des Silos 3 eine
entsprechende Absenkung des Druckgas-Mengen- oder Volumenstromes..
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Das Ausführungsbeispiel nach 5 unterscheidet sich von
dem nach 1 dadurch,
dass die Druckgas-Zusatzquelle 17 nicht vorhanden ist,
dass anstelle dessen aber die Druckgas-Quelle 13 mengenregelbar
ist. Der Motor 14 ist hierzu drehzahlregelbar. Durch entsprechende
Veränderung
der über die
Druckgas-Versorgungsleitung 16 zugeführten Druckgas-Menge kann eine
entsprechende Druckgasmengen-Veränderung
in der unteren Begasungs-Leitung 10 erfolgen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 6 ist die Druckgas-Quelle 13 nur
auf die mittlere und obere Begasungs-Leitung 11, 12 geschaltet,
die – wie
bei den früheren
Ausführungsbeispielen – Blenden 20, 21 aufweisen.
Die untere Begasungs-Leitung 10 wird ausschließlich von
einer Druckgas-Zusatzquelle
beaufschlagt, der – wie
beim Ausführungsbeispiel
nach 1 – ein Absperr-Ventil 18 und
eine Drossel 19 nachgeordnet sind. Damit ist eine Veränderung
des Druckgas-Mengen- oder -Volumenstroms über einen weiten Bereich möglich, der über den
unteren Begasungs-Bereich 7 zugeführt wird.