DE2105733A1 - :Entnahmeverfahren eines fluidisierbaren Feststoffes aus einem Druckbehälter und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
:Entnahmeverfahren eines fluidisierbaren Feststoffes aus einem Druckbehälter und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Süddeutsche Kalkstickstoff- 4. Februar I97I
Werke Aktiengesellschaft
Trostbere
Entnahmeverfahren eines fluidisierbaren Peststoffes aus einem Druckbehälter und Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Entnahmeverfahren eines fluidisierbaren
Peststoffes aus einem Druckbehälter mit Waage und verschließbarem Zu- und Abfluß, wobei von drei dem
Peststoff zugeführten Gasströmen verschieden hohen Druckes P-]* P2* Ρ-* der Gasstrom mittleren Druckes P2 in den Behälter
oberhalb des Feststoffes und der Gasstrom höheren Druckes P1 zum Fluidisieren des B'eststoffes in den unteren
Behälterbereich und der Gasstrom niederen Druckes p-, in den
daran angeschlossenen Abfluß geleitet wird, welch letzterer in einen Raum geringsten Druckes p^ mündet, und wobei die
Menge des dem Behälter entnommenen Feststoffes abgewogen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Einzelne Verfahrensschritte und die dazu erforderlichen Vorrichtungen
des eingangs beschriebenen Verfahrens sind aus folgenden Vorveröffentlichungen bekannt geworden:
DT-AS 1 I4o 863, DT-PS 1 147 756 und DT-AS 1 148 958.
Weiterentwicklungen auf der Grundlage dieser Anmeldungen haben zu einer Verfahrensweise und einer Vorrichtung geführt,
Ge/Pe - d -
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wie sie in Pig. 1 und Pig. 3 dargestellt ist und im folgenden
näher beschrieben wird:
In Pig. 1 ist der Druckbehälter mit 1, die verschließbare Einfüllöffnung mit 2, der eingefüllte Peststoff mit
3 und der verschließbare Abfluß mit 4, 19 bezeichnet. Mit
5, 7 und 8 sind an Gasdruckquellen angeschlossene Zuleitungen
und mit 12 ein Druckreduzierventil bezeichnet. Die Gasdruckquelle 7 führt in einen Raum 9 zwischen dem Behälterboden
1o und einem darüber angeordneten gasdurchlässigen
zweiten Boden 11. Mit 14 ist die am Behälter 1 angeschlossene Waage für den Peststoff j5 und mit 17 der Abgabe- oder
Verbraucherraum bezeichnet, in welchem der geringste Druck P^ herrscht.
Die dargestellte, bekannte Vorrichtung hat folgende Punktionsweise:
Der Druckbehälter 1 wird bei verschlossenem Abfluß 4 mit pulverförmiger^ Peststoff J5 gefüllt. Nach Versehließen der
Einfüllöffnung 2 werden die Gasdruckquellen 5, J, 8 angeschlossen,
wobei die Gasdruckquelle 5 zur Regelung des Oberdrucks IpX die Gasdruckquelle 7 zum Fluidisieren des Peststoffes
(P1J und die Gasdruckquelle 8 zum Zuführen des "Transportgases"
(p~) dient. Dabei wird dem Raum 17 (p^j insgesamt
als Gas das Gas der Druckquelle 7 und der Druckquelle 8 zugeführt. Voraussetzung für die Förderung des fluidisierten
Peststoffes ist die Druckbedingung p^ Ρο>Ρ·ζ>Ρ2ι*
wobei P1 der Druck der zweiten Gasdruckquelle 7* P2 der
Druck der ersten Gasdruckquelle 5* P-* der Druck der dritten
Gasdruckquelle 8 und p^ der Druck des Raumes 17 ist. Mittels
der Waage 14 wird die zu entnehmende Peststoffmenge bestimmt.
Das bekannte Verfahren hat den in Fig. 3 dargestellten Zusammenhang
zur Grundlage, wonach die geförderte Feststoffmenge Q (z.B. in kg/min) von der Druckdifferenz p2 - p., ab-
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hängig ist: Q = const, (pp - ρ,).
Zeigt die Waage 14 z.B. an, daß zu wenig Peststoff 3 gefördert
wird, so wird der Oberdruck p2 oberhalb des Peststoffes
3 im Behälter 1 erhöht. T.vie insbesondere die Fig. 5
zeigt, erhöht sich mit steigendem, auf der Abszisse aufgetragenem Oberdruck p2 die geförderte, auf der Ordinate aufgetragene
Feststoffmenge Q. Durch die erhöhte Feststoffmenge Q pro geförderter "Volumeneinheit erhöht sich aber
auch der Druck p^ des Transportgases, jedoch in geringerem
Maße als der Oberdruck Pp. Demzufolge nimmt mit zunehmendem
Oberdruck p~ auch die Differenz zwischen Oberdruck p2 und
Transportdruck p^, zu, die daher in direkter Beziehung zum
Durchfluß der Feststoffmenge steht. Diese Beziehung wird üblicherweise zur Steuerung des Feststoffdurchflusses verwendet.
Zur Verringerung der geförderten Feststoffmenge Q wird der
beschriebenen Verfahrensweise entsprechend der Oberdruck p2
herabgesetzt. Es bleibt noch zu erwähnen, daß zusätzlich am oberen Behälterende eine Vorrichtung zum Ablassen des
Gases vorgesehen sein kann.
Die beschriebene Steuerung beeinflusst nicht den Gasstrom höheren und den Gasstrom niederen Druckes p,, p^, die ausschliei31ich
die Gasmenge und damit das Verhältnis Gas/Feststoff bestimmen. Das der"dritten Gasdruckquelle 8 zugeordnete
Druckreduzierventil 12, das wie ein Proportionalregler ohne Hilfskraft arbeitet, gibt außerdem unterschiedliche
Gasmengen ab, wenn der Druck pj. im Raum 17 geringsten
Druckes schwankt. Dies wäre z.B. beim Eintauchen einer Tauchlanze in eine Metallschmelze der Fall. Das vorgesehene
Druckreduzierventil 12 bewirkt bei dieser Druckveränderung, daß eine geringere Gasmenge gefördert wird. Andererseits
arbeitet das Druckreduzierventil 12 bei einem Druckabfall des Druckes pj, so, daß eine erhöhte Gasmenge gefördert wird,
um dadurch wieder konstante Druckverhältnisse herzustellen.
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Dies hat zur Folge, daß z.B. beim Ein- und Ausfahren einer Tauchlanze in eine Torpedopfanne bei hohen Durchflußmengen
flüssiges Metall aus der Pfanne geworfen wird. Zur Vermeidung der Auswürfe ist es erforderlich, den Torpedopfannenfüllgrad
zu beschränken, wodurch die Kapazität verringert wird.
Bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform kam es ausserdem
bei starkem Druckabfall im Raum 17 geringsten Druckes P1, zu Verstopfungen im Bereiche des Raumes 9, da die dadurch
bedingte Öffnung des Druckreduzierventils 12 einen entsprechenden Druckabfall p, im Raum 9 bewirkte und
der Druck p. im
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Verhältnis zum Druck p? zu gering wurde. Die Folgeerscheinungen
sind eine unzureichende Fluidisierunü des
Feststoffes und eine ungleichmäßige Entnahme.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Verhältnisse
bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren entscheidend zu verbessern
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchflußmenge des Feststoffes sowie die Durchflußmenge
des Gasstromes höheren und niederen Druckes (p.. und p.,) nach Maßgabe eines vorgegebenen, konstanten Gas/
Feststoff-Verhältnisses geregelt werden. jl
Vorzugsweise erfolgt die Regelung der Durchflußmenge des Feststoffes mittels Druckveränderung des Gasstromes mittleren
Druckes p2·
Von besonderem Vorteil ist es, die Durchflußmenge des
Gasstromes höheren und niederen Druckes (P1 und p^,) nach
Maßgabe der Durchflußmenge des Feststoffes zu regeln.
Vorzugsweise wird zum Regeln der Durchflußmengen der Gasströme niederen und höheren Druckes (p 1 und p.,) nur der
Gasstrom niederen Druckes p., geregelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders in
der Anwendung, bei der staubförmig^ Feststoffe in Metallschmelzen eingebracht werden. Insbesondere eignet es sich
zur Entschwefelung von Roheisen mittels einer Tauchlanze, wobei der Feststoffdurchfluß (z.B. Kalziumkarbid) auf einem
Soll-Wert von 4o - 25o kg/min, vorzugsweise 1oo - I4o
kg/min, und das Gas/Feststoff-Verhältnis auf 2 - 2o Nl/kg,
vorzugsweise k - 1o Nl/kg, geregelt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere
eine Vorrichtung geeignet, die aus einem Druck-
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behälter an einer Waage besteht, der für den Feststoff oben eine verschließbare Einfüllöffnung und unten einen
verschließbaren Abfluß sowie für den Gasstrom mittleren Druckes Pp eine erste an den oberen Behälterbereich angeschlossene
regelbare Gasdruckquelle, für den Gasstrom niederen Druckes p^ eine dritte an den Abfluß angeschlossene
regelbare Gasdruckquelle und für den Gasstrom höheren Druckes P1 eine zweite an den unteren Behälterbereich
angeschlossene Gasdruckquelle aufweist, wobei die zweite Gasdruckquelle in den Raum zwischen dem Behälterboden
und einem darüber angeordneten gasdurchlässigen zweiten Boden mündet, und wobei je eine Regelvorrichtung
zum einen für die Gasdurchflußmenge' der zweiten und dritten Gasdruckquelle, zum anderen für die Menge der Feststoffentnahme
vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt die Regelvorrichtung
für die Gasdurchflußmenge der zweiten und dritten Gasdruckquelle auf ein Ventil der dritten Gasdruckquelle
ein. Die Gasdurchflußmenge der zweiten und dritten Gasdruckquelle wird mit einem Meßgerät ermittelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erhält die Regelvorrichtung für die Feststoffentnahme von der Waage
einen Ist-Wert für die entnommene Feststoffmenge und regelt entsprechend der Soll-Ist-Wert-Abweichung den Druck
P2 der ersten Gasdruckquelle.
Besonders geeignet ist eine Vorrichtung, bei der der Ist-Wert der entnommenen Feststoffmenge der Regelvorrichtung
für die Gasdurchflußmenge der zweiten und dritten Gasdruckquelle als Soll-Wert dient.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
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Wie die eingangs beschriebene, bekannte Vorrichtung weist die erfindunp^sgemäße Vorrichtung den Druckbehälter 1,
mit der verschließbaren Einfüllöffnung 2 und dem verschließ baren Abfluß 4, 19 für den Feststoff j5 auf. Zum Fluidisieren
ist der doppelwandige Boden mit dem Behälterboden 1o, aem zweiten gasdurchlässigen Boden 11 und dem dazwischen
liegenden flaum 9 vorgesehen. In den Druckbehälter 1 mündet
oben die erste Gasdruckquelle 5 mit dem Druck p2, in den
Haum 9 die zweite Gasdruckquelle 7 mit dem Druck P1 und in
den Abfluß 4 die dritte Gasdruckquelle 8 mit dem Druck p^.
Von dort führt eine Leitung zum Raum 17 geringsten Druckes
Pw Auch hier setzt die Förderung voraus, daß P1 y p^y p-^y p
ist. Außerdem ist für die Menge der Feststoffentnahme am
Druckbehälter 1 die Waage 14 vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist der Waage 14 die Hegelvorrichtung 15
zugeordnet, die den Ist-Wert der Waage mit einem Soll-Wert vergleicht und dementsprechend den Druck p2 der ersten
Gasdruckquelle 5 regelt. Außerdem ist in den von der zweiten und dritten Gasdruckquelle 7* 8 zum Raum 9 bzw. zum
Abfluß 4 führenden Leitungen ein Meßgerät 16 für die Gasdurchflußmenge
sowie im Anschluß hieran ein regelbares Ventil 18 bzw. 18a vorgesehen. Zur Regelung der Gasdurchflußmenge
der zweiten und dritten Gasdruckquelle 7* 8 ist eine
weitere Regelvorrichtung 13 vorgesehen, die den Ist-Wert
der entnommenen Feststoffmenge aufnimmt und diesen Wert
unter Berücksichtigung des vorgegebenen, konstanten Gas/ Feststoff-Verhältnisses als Soll-Wert für die Gasdurchflußmenge
vorgibt.
Bei der Entschwefelung von Roheisen nach dem Tauchlanzenverfahren wäre die Funktionsweise wie folgt:
Das angestrebte Gas/Feststoff- Verhältnis (Luft/Kalziumkarbid) soll 5 Nl/kg betragen. Zu Beginn der Behandlung wird
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die Eintauchtiefe der Tauchlanze geschätzt und z.B. gemäß Fig. J5 mittels der ersten Gasdruckquelle 5 ein
Druck P2 eingestellt, der annähernd dem gewünschten
Wert des Feststoffflusses entspricht. Ebenso wird eine
Anfangsstellung für das Ventil Ίφ bzw. l8a in der Zuleitung
von der zweiten und dritten Oasdruckquelle gewählt, so daß das gewünschte Verhältnis Luft/Kalziumkarbid annähernd
erreicht wird. Anschließend wird die Tauchlanze eingefahren und die Behandlung des Roheisens begonnen.
Die pro Zeiteinheit entnommene Feststoffmenge wird durch die Regelvorrichtung 15 geprüft. Stimmt der Ist-Wert mit
dem Soll-Wert nicht überein, so wird der Druck po geregelt.
Außerdem wird der Ist-Wert der entnommenen Feststoffmenge mittels der Regelvorrichtung 13 unter Berücksichtigung
des vorgegebenen Gas/Feststoff-Verhältnisses laufend als Soll-Wert für die Regelung der Luftmenge vorgegeben.
Gemäß der Erfindung wird eine gleichmäßige Förderung des Feststoffes erreicht, da durch die Regelung der Volumina
von Feststoff und Gas, wobei für das Gas die Normalbedingungen berücksichtigt werden, die eingangs beschriebene
nachteilige Arbeitsweise des Di-uokreduzierventils
12 vermieden wird. Das bekannte, als Proportionalregler ohne Hilfskraft arbeitende, Druckreduzierventil ist bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig. Allerdings kann zur Aufrechterhaltung gewünschter Druckverhältnisse
am Ventil 18, l8a (bei der Entschwefelung z.B. 1 1/2 bis 2 atü) zwischen der Gasdruckquelle 1J, 8
und dem Ventil 18, l8a ein von Hand regelbares Druckreduzierventil eingebaut werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, da3 Druckschwankungen im Raum 17 keine plötzlichen Veränderungen in der Gasfördermenge
hervorrufen, wodurch eine pulsierende Förderung wirkungsvoll vermieden wird. Aui3erdem entfallen die
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zu hohen Gasmengen beim Ein- und Ausfahren der Tauchlanze, die zu dem eingangs beschriebenen Auswurf von
Metallschmelze führten. Verstopfungen aufgrund unzureichender Fluidislerung treten nicht mehr auf. Von
besonderer Bedeutung ist, da.ß das Verhältnis Gas/Feststoff konstant bleibt, was insbesondere bei Anwendungen
auf dem Gebiet der Metallurgie von Bedeutung ist, z.B. konnte die Kapazität der Torpedopfannen, die vor Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auf 80 % begrenzt
war, auf 95 % gesteigert werden.
Es ist hervorzuheben, daß sich die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auch beim Einbringen von anderen feinkörnigen oder pulverförmigen Peststoffen
in Metallschmelzen, z.B. Silizium oder Aluminium in Eisenschmelzen, als vorteilhaft erwiesen hat. '
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Claims (8)
1. Entnahmeverfahren eines fluidisierbaren Feststoffes aus einem Druckbehälter mit Waage und verschließbarem
Zu- und Abfluß, wobei von drei dem Peststoff zugeführten
Gasströmen verschieden hohen Druckes p,, P2, p., der Gasstrom mittleren Druckes p2 in den Behälter
oberhalb des Peststoffes und der Gasstrom höheren Druckes P1 zum Fluidisieren des Feststoffes in
den unteren Behälterbereich und der Gasstrom niederen Druckes p^ in den daran angeschlossenen Abfluß geleitet
wird, welch letzterer in einen Raum geringsten Druckes $u mündet, und wobei die Menge des dem Behälter
entnommenen Feststoffes abgewogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des Feststoffes
sowie die Durchflußmenge des Gasstromes höheren und niederen
Druckes (p, und p.,) nach Maßgabe eines vorgegebenen,
konstanten Gas/FestSiboff-Verhältnisses geregelt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Durchflußmenge des Feststoffes mittels
Druckveränderung des Gasstromes mittleren Druckes Pp
erfolgt.
J5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchflußmenge des Gasstromes höheren und niederen Druckes (p^ und p,) nach Maßgabe der Durchflußmenge
des Feststoffes geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Regeln der Durchflußmenge der Gasströms niederen und höheren Druckes (p., und p.,) nur der
Gasstrom niederen Druckes p, geregelt wird.
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5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 4 zum Einbringen staubförmiejer Feststoffe in
Me t a11ε chme12en,
6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Entschwefelung von Roheisen
mittels einer Tauchlanze, wobei der Feststoffdurchfluß (z.B. Kalaiurnkarbid) auf einen Soll-Wart von
4o bis 250 kg/min, vorzugsweise I00 bis I4o k^/rnin und
das Gas/Pe.:-:östoi'f-Verhältnis auf 2 bis 2o Nl/kg, vorzugsweise
4 bis 1o Wl/'kg, ..ere^el'c werden.
7· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ^ekennzeicnnet, daß sie aus einem Druckbehälter (1) an einer Waare (14) besteht,
der für den Feststoff oben eine verschließbare Einfüllöffnung
(2) und unten einen verschließbaren Abfluß (4,19) sowie für den Gasstrom mittleren Druckes p^ eine erste
(5) an den oberen Behälterbereich angeschlossene regelbare Giisdruckquelle, für den Gasstrom niederen Druckes
p_ eine dritte (8) an den Abfluß (4) angeschlossene re-jelbare G sdruckq^elle und für den Gasstrom höheren
Druckes P1 eine zweite (7) an uen unteren Behälterbereich
angeschlossene Gasdruckquelle aufweist, wobei die zweite Gcsdruckquelle (7) in den Raum (9) zwischen dem Behälterboden
(1o) und einem darüber angeordneten gasdurchlässigen
zweiten Boden (11) mündet, und daß je eine Regelvorrichtung (15# 15) zum einen für die Gasdurchflußmenge
der zweiten und dritten Gasdruckquelle (7, 8), zum anderen für die Menge der Feststoffentnahme
vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch Gekennzeichnet,
daß die Regelvorrichtung (15) für die Gasdurchflußmenge
der zweiten und dritten Gasdruckquelle (7* 8) auf ein Ventil (18a) der dritten Gasdruckquelle (8)
einwirkt.
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Vorrichtung nach Ansprucii 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hegelvorrichtung (15) für die Feststoff entnahme von der Waage (14) einen Ist-Wert für
die entnommene Peststoffmenge erhält und entsprechend der SoIl-Ist-Wert-Abweichung den Druck p2 der ersten
Gasdruckquelle (5) regelt.
lojjforrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
I^ gekennzeichnet, daß der Ist-Wert der entnommenen Feststoffmenge
der Regelvorrichtung (13) für die Gasdurchflußraenge
der zweiten und dritten Gasdruckquelle (7*8) als Soll-Wert dient.
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