DE19514143A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckförderung von Dickstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Druckförderung eines Dickstoffstrangs durch ein Förderrohr, bei welchem in der Nähe des eintritts­ seitigen Förderrohrendes ein flüssiges Gleitmittel in den Umfangsbereich des Dickstoffstrangs unter Ausbil­ dung einer Gleitmittelgrenzschicht injiziert wird.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art werden zur För­ derung von Feststoff-Flüssig-Gemischen mit hohem Fest­ stoffanteil wie z. B. Klärschlamm oder Lehm, eingesetzt. Derartige Dickstoffe weisen eine große innere Reibung auf, so daß sich beim Hindurchpressen durch ein Förder­ rohr quer zur Ausbreitungsrichtung kein Geschwindig­ keitsgefälle ausbildet. Eine Relativbewegung findet im wesentlichen nur zwischen der Oberfläche des Dickstoff­ strangs und der Förderleitungswand statt, wobei die Gleitreibung durch das injizierte Gleitmittel reduziert wird. Bei der Förderung teilentwässerter Klärschlämme ist es bereits bekannt (DE-A 36 05 723), zur Verminde­ rung der Wandreibung am Beginn des Förderrohrs Heizöl, Wasser oder eine wäßrige Lösung eines hochpolymeren Gleitmittels zwischen den Klärschlamm und die Wand des Förderrohrs einzubringen. Dies erfolgt meist kontinu­ ierlich und proportional zum Förderstrom in dosierter Menge mit dem Erfolg, daß sich zwischen der Rohrwand und dem Dickstoffstrang eine Grenzschicht bildet, durch die sich der Förderdruck um 80% und mehr reduzieren läßt. Bei dem bekannten Verfahren wird das Gleitmittel mit dem Dickstoff am Rohrauslaß ausgetragen und bei­ spielsweise einer Verbrennung zugeführt. Dadurch werden bei Verwendung von Wasser die Entflammbarkeit der Dick­ stoffe und der Brennwert herabgesetzt, während bei Verwendung eines organischen Gleitmittels der relativ hohe und dadurch kostenträchtige Gleitmittelverbrauch als nachteilig empfunden wird.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, das Förderverfahren und die Fördervorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß der Gleitmittelverbrauch reduziert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentan­ sprüchen 1 und 13 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrun­ de, daß stromabwärts der Injektionsstelle an einer Ent­ nahmestelle Gleitmittel aus dem Grenzschichtbereich zwischen Rohrwand und Dickstoffstrang abgezogen und ei­ ner Wiederverwendung zugeführt wird. Zweckmäßig wird das Gleitmittel an einer Entnahmestelle in der Nähe des ausgangsseitigen Endes des Förderrohrs oder eines defi­ nierten Förderrohrabschnitts abgezogen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das abgezogene Gleitmittel vor der Wiederverwen­ dung gefiltert, wobei das abgezogene und gefilterte Gleitmittel zur Injektionsstelle des Förderrohrs zu­ rückgeführt und dort in dieses injiziert werden kann, während die herausgefilterten Dickstoffanteile vorzugs­ weise stromabwärts von der Entnahmestelle in das För­ derrohr zurückgespeist werden können.

Das abgezogene Gleitmittel wird vorzugsweise einer drückseitig mit der Injektionsstelle verbundenen Do­ sierpumpe zugeführt, wobei zur Kompensation von Gleit­ mittelverlusten zulaufseitig zusätzlich ein definierter Anteil Gleitmittelkonzentrat zudosiert werden kann. Letzteres kann dadurch erfolgen, daß das abgezogene Gleitmittel und das Gleitmittelkonzentrat mittels zwei­ er synchron angetriebener Verdrängungselemente in eine gemeinsame, zur Injektionsstelle führende Druckleitung dosiert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Förderdruck der Dickstoffpumpe un­ mittelbar oder mittelbar gemessen und zur Nachführung der Dosierpumpenleistung ausgewertet wird. Damit wird erreicht, daß bei einem variablen Trockensubstanzgehalt die Gleitmittelzufuhr über die Gleitmitteldosierpumpe automatisch angepaßt wird. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, daß die Regeldy­ namik der Dosierpumpe nach Maßgabe der Fördermenge der Dickstoffpumpe und der Länge des Förderrohrs einstell­ bar ist.

Um das Gleitmittel möglichst quantitativ der Wiederver­ wendung zukommen zu lassen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gleitmittel in einem radial innen­ liegenden Bereich eines Förderrohrbogens abgezogen wird und wenn dazuhin das Gleitmittel aus einem stromabwärts hinter einer Drosselstelle des Förderrohrs angeordneten erweiterten Ringraum abgezogen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Seitenansicht einer Dickstofförderanlage.

Die in der Zeichnung dargestellte Dickstofförderanlage besteht im wesentlichen aus einem Materialaufgabebehäl­ ter 10, zwei mit ihren stirnseitigen Öffnungen 12 in den Materialaufgabebehälter 10 mündenden Förderzylin­ dern 14, deren Kolben über je einen hydraulischen An­ triebszylinder 16 im Gegentakt antreibbar sind, sowie einem Druckförderrohr 18, das abwechselnd über eine im Materialaufgabebehälter 10 um eine Achse 22 verschwenk­ bare Rohrweiche 20 mit der stirnseitigen Öffnung 12 des jeweils im Druckhub angetriebenen Förderzylinders 14 verbindbar ist. Das Förderrohr 18 weist in der Nähe seiner Eintrittsstelle 24 eine als Ringdüse ausgebilde­ te, mit Gleitmittel beaufschlagbare Injektionsstelle 26 auf, die dafür sorgt, daß sich im Umfangsbereich des sich im Förderrohr bildenden Dickstoffstrangs eine Gleitmittelgrenzschicht ausbildet. Weiter ist stromab­ wärts der Injektionsstelle 26 in der Nähe des ausgangs­ seitigen Förderrohrendes 28 eine Entnahmestelle 30 vor­ gesehen, die eine die Rohrwand durchdringende Entnahme­ öffnung zum Abziehen von Gleitmittel aus dem Grenz­ schichtbereich zwischen Rohrwand und Dickstoffstrang aufweist. Die Entnahmeöffnung befindet sich dabei in Strömungsrichtung hinter einer Drosselstelle 32 des Förderrohrs, vorzugsweise im Bereich eines radial er­ weiterten Ringkanals. Die Entnahmestelle 30 ist mit ei­ ner Filteranordnung 34 verbunden, deren Flüssigkeits­ auslaß 36 mit der Zulaufseite einer Dosierpumpe 38 ver­ bunden ist und deren Dickstoffauslaß 39 über eine stromabwärts der Entnahmestelle 30 angeordnete Ein­ tragsstelle 40 in das Förderrohr 18 mündet.

Die Dosierpumpe 38 ist druckseitig über die Drucklei­ tung 43 an die Injektionsstelle 26 angeschlossen. Zur Kompensation von Austragsverlusten wird über eine wei­ tere Dosierpumpe 42 Gleitmittelkonzentrat aus einem Behälter 44 über ein Rückschlagventil 46 in die zur In­ jektionsstelle 26 führende Druckleitung 43 zudosiert. Statt der in der Zeichnung dargestellten zwei Dosier­ pumpen 38, 42 kann auch eine Dosierpumpe mit zwei Zu­ laufkammern und zwei synchron angetriebenen Verdrän­ gungselementen vorgesehen werden.

Die Fördermenge der Dosierpumpen wird in Abhängigkeit vom gemessenen Förderdruck geregelt, wobei die Regeldy­ namik der Dosierpumpen nach Maßgabe der Fördermenge der Dickstoffpumpe 14, 16 und der Länge des Druckförder­ rohrs 18 einstellbar ist.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Druckförderung von einen hohen Feststoffanteil aufweisenden Dickstoffen durch ein Förderrohr 18. Zur Herabsetzung der Wandreibung des sich im Förderrohr 18 ausbildenden Dickstoffstrangs wird an einer Injektions­ stelle 26 in der Nähe des eintrittsseitigen Rohrendes 24 ein flüssiges Gleitmittel in den Umfangsbereich des Dickstoffstrangs unter Ausbildung einer Gleitmittel­ grenzschicht injiziert. Weiter wird zur Reduzierung des Gleitmittelverbrauchs stromabwärts der Injektionsstelle 26 Gleitmittel aus dem Grenzschichtbereich zwischen Rohrwand und Dickstoffstrang abgezogen und nach Filtra­ tion über eine Dosierpumpe 42 zur Injektionsstelle 26 zurückgeführt. Die in der Filteranordnung 34 herausge­ filterten Dickstoffanteile werden stromabwärts von der Entnahmestelle 30 in das Förderrohr 18 zurückgespeist.

Claims (20)

1. Verfahren zur Druckförderung von Dickstoffen durch ein Förderrohr (18), bei welchem an einer Injek­ tionsstelle (26) in der Nähe des eintrittsseitigen Rohrendes ein flüssiges Gleitmittel in den Um­ fangsbereich des sich im Förderrohr ausbildenden und entlang diesem transportierten Dickstoff­ strangs unter Ausbildung einer Gleitmittelgrenz­ schicht injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Injektionsstelle (26) Gleit­ mittel aus dem Grenzschichtbereich zwischen Rohr­ wand und Dickstoffstrang abgezogen und einer Wie­ derverwendung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel an einer Entnahmestelle (30) in der Nähe des ausgangsseitigen Endes (28) des Förderrohrs (18) oder eines definierten Förder­ rohrabschnitts abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das abgezogene Gleitmittel vor der Wiederverwendung gefiltert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgefilterten Dickstoffanteile vor­ zugsweise stromabwärts von der Entnahmestelle (30) in das Förderrohr (18) zurückgespeist werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das abgezogene Gleitmit­ tel zur Injektionsstelle (26) des Förderrohrs zu­ rückgeführt und dort in dieses injiziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das abgezogene Gleitmit­ tel einer mit der Injektionsstelle (26) verbunde­ nen Dosierpumpe (38) zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem von der Dosierpumpe (38) kommenden Gleit­ mittelstrom zusätzlich ein definierter Anteil Gleitmittelkonzentrat (44) zudosiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Gleitmittel und das Gleitmit­ telkonzentrat mittels zweier synchron angetriebe­ ner Verdrängungselemente in eine gemeinsame, zur Injektionsstelle (26) führende Druckleitung (43) dosiert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Förderdruck im För­ derrohr (18) unmittelbar oder mittelbar gemessen und zur Nachführung der Dosierpumpenleistung aus­ gewertet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeldynamik der Dosierpumpe nach Maßgabe der Fördermenge durch das Förderrohr (18) und der Länge des Förderrohrs (18) einstellbar ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel in einem radial innenliegenden Bereich eines Förderrohrbo­ gens abgezogen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel aus ei­ nem stromabwärts hinter einer Drosselstelle (32) des Förderrohrs (18) angeordneten, erweiterten Ringraum abgezogen wird.

13. Vorrichtung zur Druckförderung eines Dickstoff­ strangs durch ein Förderrohr mit einer in der Nähe des eintrittsseitigen Rohrendes (24) angeordneten, vorzugsweise als Ringdüse ausgebildeten Injek­ tionsstelle (26) für ein flüssiges Gleitmittel, gekennzeichnet durch eine stromabwärts der Injek­ tionsstelle (26) angeordnete, eine die Rohrwand durchdringende Entnahmeöffnung aufweisende Entnah­ mestelle (30) zum Abziehen von Gleitmittel aus dem Grenzschichtbereich zwischen Rohrwand und Dick­ stoffstrang.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Entnahmestelle (30) mit einer Filter­ anordnung (34) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filteranordnung an ihrem Flüssig­ keitsauslaß (36) mit der Zulaufseite einer Dosier­ pumpe (38) mit einem motorisch angetriebenen Ver­ drängungselement verbunden ist, die druckseitig zur Injektionsstelle (26) des Förderrohrs (18) führt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dosierpumpe (38) eine zweite Zulauf­ kammer mit Verdrängungselement aufweist oder daß eine zweite Dosierpumpe (42) vorgesehen ist, die mit Gleitmittelkonzentrat (44) beaufschlagbar und druckseitig mit der Injektionsstelle (26) verbun­ den ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verdrängungselemente der beiden Zulaufkammern oder der beiden Dosierpumpen (38, 42) synchron antreibbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung an ihrem Dickstoffauslaß (39) mit einer stromabwärts der Entnahmestelle (30) in das Förderrohr münden­ den Eintragsstelle (40) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung der Entnahmestelle (30) in Strömungsrichtung hin­ ter einer Drosselstelle (32) des Förderrohrs vor­ zugsweise im Bereich eines radial erweiterten Ringkanals angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung radial innenseitig an einem Rohrbogen des Förder­ rohrs (18) angeordnet ist.