DE2630368B2

DE2630368B2 - Vorrichtung zum Fördern und Zumessen pulvriger Stoffe

Info

Publication number: DE2630368B2
Application number: DE2630368A
Authority: DE
Inventors: Johnny Milton Brown; James Vernon Christian; Joseph Franklin Edwards; Clayton Jonesboro Elkins
Original assignee: General Shale Products Corp Kingsport Tenn (vsta)
Current assignee: General Shale Products Corp Kingsport Tenn (vsta)
Priority date: 1975-12-01
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2333733A1; US4085976A; FR2333733B1; US4002372A; DE2630368A1; CA1052185A; DE2630368C3; GB1566302A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und Zumessen pulvriger Stoffe, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist. Eine derartige Fördervorrichtung ist aus der DE-PS 4 44 471 bekannt. Hierbei tritt das Förderrohr horizontal aus dem mit Kohlenstaub angefüllten Behälter heraus und im Einlaß dieses Rohres ist über der Kohlenstauboberfläche ein Einlaß vorgesehen, über den atmosphärische Luft eintreten kann, wenn durch die unmittelbar nachgeschaltete, mit Druckluft gespeiste Strahlpumpe ein die Förderung des Gutes bewirkender Unterdruck erzeugt wird. Die Einstellung der Fördermenge erfolgt durch Einstellung der zutretenden Luftmenge der atmosphärischen Luft und erforderlichenfalls durch Einstellen der Einlaßmündung des Lufteinlasses, relativ zu der Pulverstauboberfläche. Es hat sich gezeigt daß diese Art der Einstellung keine befriedigenden Ergebnisse liefert weil nur für ein bestimmtes Verhältnis von Unterdruck und Einstellung des Luftventils ein befriedigend homogener Förderstrom erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Fördervorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß bei Homogenisierung des Förderstroms die Fördermenge in weiten Grenzen einstellbar ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Hierdurch wird im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen erreicht, daß eine Veränderung der geförderten Kohlenstaubmenge erreicht wird, während die Gesamthiftmenge, die in die Brennkammer einströmt, einen konstanten Wert erhält, weil die durch die Zulauföffnungen zuströmende Luft durch entgegengesetztsinnige Verstellung der Ventile im wesentlichen gleichgehalten werden kann. Wenn das eine Ventil weiter geschlossen wird, dann wird die durch das Rohr einströmende Luftmenge vermindert, wodurch auch die angesaugte Kohlenstaubmenge vermindert wird. Da jedoch gleichzeitig das andere Ventil geöffnet wird, und zwar im gleichen Maße wie das erste Ventil schließt,

ίο bleibt die Gesamtluftmenge im wesentlichen konstant Infolgedessen bleibt auch die Gesamtluftmenge, die in die Brennkammer eintritt, gleich.

Es hat sich als äußerst wichtig herausgestellt, daß die in die Brennkammer eingeführte Luftmenge konstant bleibt, da die Luftmenge die Entfernung bestimmt, über die Kohlepartikel in das Innere der Kammer eingeblasen werden. Dadurch, daß die Luftmenge konstant auf einem Wert gehalten wird, bei dem die Kohle in die günstigste Stellung innerhalb der Brennkammer getragen wird, ergibt sich ein maximaler Verbrennungsprozeß.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspriichen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der

■!5 Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schercatische Darstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Förder- und Zündvorrichtung,
Fig.2 in größerem Maßstab eine Einzelheit der

«J Förder- und Zündvorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Schrattansicht der Strahlpumpe der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In einen Aufgabetrichter 10 ist pulverisierte Kohle 11 eingegeben. Ein Kugelventil 12 am Grund des Aufgabetrichters 10 kann durch einen Handgriff 13 geschlossen werden, wenn es erforderlich ist die Kohlezufuhr vom Aufgabetrichter zu unterbrechen, um eine Reparatur oder andere Wartungsarbeiten in dem übrigen System durchführen zu können.

*" Ein vertikal verlaufendes Zuführungsrohr 14 ist mit seinem oberen Ende an das Kugelventil 12 angeschlossen und das untere Ende ist über eine glatt verschweißte rechteckige Verbindung mit dem stromoberseitigen Ende einer horizontalen Meßleitung 16 verbunden. Das

*^r> Zuführungsrohr 14 und die Meßleitung 16 bestehen aus einem schwarzen Eisenrohr von 25 mm Stärke und sie sind an ihrer Verbindungsstelle glatt abgeschnitten und so miteinander verschweißt daß sich ein glatter rechteckiger KnieüL/ergang ergibt der die Verbindung

"A der beiden Rohre bildet derart daß die Schwerkraft bewirkt, daß die pulverisierte Kohle in das Ende der Meßleitung 16 einströmt und eine stationäre Ruheoberfläche 17 aus Kohle bildet wie aus Fig.2 ersichtlich. Ein Lufteinlaß 22 liegt im Abstand zu einem

-Λ Lufteinlaß 18, wobei die Einlasse 18 und 22 jeweils mit Rohransätzen 24 und 26 in Verbindung stehen, die auf die Meßleitung 16 aufgeschweißt sind. Ein Ventil 28 ist am oberen Ende des Rohransatzes 24 angeordnet und ein Einstellventil 30 ist am oberen Ende des Rohransat-

*'(' zes 26 vorgesehen, wobei die beiden entgegengesetzten Seiten der Ventile 28 und 30 nach der Atmosphäre hin offen sind.

Eine manuell einstellbare Ventilverbindung 32 ist zwischen die Ventile 28 und 30 derart geschaltet, daß die

<* Ventilkörper 28' und 30' der Ventile 28 und 30 entgegengesetztsinnig betätigt werden. Wenn die Ventilverbindung 32 so betätigt wird, daß das Ventil 28 öffnet, dann wird das Ventil 30 geschlossen. In gleicher

Weise führt ein öffnen des Ventils 30 zwangsläufig zu einem Schließen des Ventils 28. Die Ventile 28 und 30 sind als Absperrventile ausgebildet und weisen keinen vorstehenden Ventilschaft auf, und sie sind von identischer Konstruktion. Am Ende der Meßleitung 16 s ist ein Reduzierstück 34 angesetzt, an das eine Förderleitung 36 anschließt, die über einen Adaptor 38 in üblicher Weise angeschlossen ist

Das andere Ende der Förderleitung 36 ist mit einer Strahlpumpe 40 verbunden, die einen Drucklufteinlaß 42 aufweist (F i g. 3). Der Drucklufteinlaß 42 ist über einen Schlauch 44 an eine Druckluftquelle 46 über ein Ventil 48 und ein Rohrstück 50 angeschlossen. Die durch den Drucklufteinlaß 42 eingrfjlasene Luft erniedrigt den Druck in der Strahlpumpe 40 und dadurch wird bewirkt, daß Umgebungsluft über die Ventile 28 und 30 in die Meßleitung 16 einströmt Der aus dem Drucklufteinlaß 42 austretende Luftstrom wird zusammen mit Kohlepulver von der Oberfläche 17 und induzierter Luft in das stromaufwärtige Ende eines Injektorrohres 52 einge- μ führt, das in einem Rohrhalter 54 in einer Wand 56 eines Ofens angeordnet ist, wobei Sekundär-Verbrennungsluft über einen weiteren Schlauch 61 zugeführt wird. Der Rohrhalter 54 hat die Gestalt eines glatten Rohrabschnitts, welches am hinteren Ende geschlossen ist und dort lediglich eine Axialöffnung aufweist, durch die das Injekiorrohr bzw. die Injektorlanze eingefügt wird. Die Axialöffnung dient als rückwärtiger Träger für die Lanze, während ein kurzer Rohrabschnitt 63, der von einem Armkranz 65 stromab im Rohrhalter angeordnet μ ist, als vorderer Träger dient, der die Injektorlanze im Trägerrohr zentriert hält In der Nähe des hinteren Lanzenhalters ist etwa im Winkel von 90° gegenüber der Lanzenachse eine öffnung angeordnet die den Lanzenhalter in seinem Umfang durchsetzt Der Zweck dieser öffnung besteht darin, die Sekundärverbrennungsluft, die über den Schlauch 61 zugeführt wird, einzulassen, und diese Luft strömt um das Lanzenrohr in die Brennkammer mit einer Verwirbelungsbewegung und kühlt außerdem Lanze und Lanzenhalter.

Die Vorrichtung arbeitet zufriedenstellend mit einer Druckluftquelle, die einen Druck von nicht mehr als 140 cm Wassersäule stromab des Ventils 48 liefert, wobei sich eine zufriedenstellende Arbeitsweise bei einem Druck von 43,15 N/mm² ergibt.

Im Betrieb wird die die Bewegurg einleitende Luft von der Druckluftquelle 46 über das Ventil 48, das Rohr 50 und den Schlauch 44 nach dem Drucklufteinlaß 42 geliefert aus dem die Luft in die Lanze 52 ausgeblasen wird. Diese Strahldüse erzeugt einen Unterdruck in der w Strahlpumpe 40, durch welchen Luft über die Ventile 28 und 30 sowie die MeBleitung 16 und die Förderleitung 36 in die Strahlpumpe 40 eingesaugt wird.

Die über den Lufteinlaß 18 auf die Ruheoberfläche 17 des Kohlepulvers gesaugte Luft erfaßt die winzigen Kohlepartikel und saugt sie am linken Ende der Meßleitung 16 in den Luftstrom ein. Die pulverisierte Kohle wird kontinuierlich nach unten über das Zuführungsrohr 14ergänt,sodaßdie Ruhcoberfläche 17 im wesentlichen in der gleichen Lage erhalten bleibt und die durch den Lufteinlaß 18 einströmende Luft kontinuierlich darauf einwirken kann. Zusätzliche Luft wird über den Lufteinlaß 22 eingesaugt, und diese Anzapfluft mischt sich mit der Luft und den Kohlepartikeln und strömt mit diesen über die Förderleitung 36 nach der Strahlpumpe 40. Die Gesamtmenge der über die Ventile 28 und 30 eingesaugten Luft ist konstant, wobei die einzige Änderung im Verhältnis der Anteile liegt, die durch die einzelnen Ventile eingesaugt werden. Eine maximale Brennstoffströmung wird erreicht, wenn das Ventil 30 geschlossen ist und die gesamte Luft über das Ventil 28 eingesaugt wird. Eine minimale Kohleströmung wird demgegenüber erhalten, wenn das Ventil 28 geschlossen ist und die gesamte Luft über das Ventil 30 eingesaugt wird. Infolgedessen kann durch manuelle Einstellung des Ventilbetätigungsgliedes 32 oder durch Benutzung automatischer Steuereinrichtungen die Menge des der Injektorlanze 52 zugeführten Brennstoffs genau entsprechend den jeweiligen Erfordernissen eingestellt werden.

Der Anteil, der durch den Drucklufteinlaß 42 zugeführten Luft bleibt konstant, jedoch kann diese Luftzufuhr vergrößert oder verkleinert werden, um den Zuführungsbereich des Gesamtaufbaus einstellen zu können.

Es besteht eine lineare Beziehung zwischen dem Ausmaß der öffnung des Ventils 28 und der durch den Lufteinlaß 18 zugeführten Luftmenge und der sich einstellenden Rate, mit der der iVannstoff von der Ruheoberfläche 17 weggefördert wird.

Jedes Ansteigen der Strömung der Bewegungsluft die durch die Strahldüse 42 strömt, erhöht die maximal erreichbare Förderrate des Systems und gleichzeitig wird dL Austrittsgeschwindigkeit des Gases und der festen Brennstoffpartikel beim Austritt aus der Injektorlanze 52 erhöht Ein solches Ansteigen der Bewegungsluftströmung durch die Strahlpumpe hat keinerlei Einfluß auf die Arbeitsfähigkeit der Feststoffzuführungsvorrichtung, die der Meßleitung 16 zugeordnet ist um die Menge fester Brennstoffpartikel von einer maximalen Zuführungsrate auf eine minimale Zuführungsrate in linearer Weise dadurch einzustellen, daß die Ventile 28 und 30 wie erwähnt gegensinnig betätigt werden.

Es ist zweckmäßig, den Lufteinlaß 22 relativ dicht an den Lufteinlaß 18 heranzulegen, um das Auftreten und den Aufbau pulverisierter Kohle zwischen diesen beiden öffnungen bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten zu verhindern. Dadurch daß der Lufteinlaß 22 dicht an dem Lufteinlaß 18 herangelegt wird, ergibt sich auch eine bessere Linearität in der Strömungsratenveränderung und der Ventilöffnung bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel sind die Rohre 14 und 26 jeweils als Ein-Zoll-Rohre ausgebildet und die Abstände zwischen den Öffnungen

18 und 22 betragen etwa 11 cm. Die Rohraufsätze sind etwa 3,8 cm groß und besitzen ebenso wie die Absperrventile 28 und 30 einen Innendurchmesser von

19 mm. Die Schläuche besitzen einen Durchmesser von 19 mm und der Einlaß 42 besteht aus einem Rohr ans rostfreiem Stahl und besitzt einen Außendurchmesser vcn 9_rj inm und eine Wandstärke von 0,9 mm.

Das Rohr 50 besitzt einen Durchmesser von 19 mm und der Luftdruck kann auf irgendeinen gewünschten Wert eingestellt werden. Bei dem bevorzugten Ausführungjbeispiel, bei dem Turbogebläseluft benutzt wird, kann der Luftdruck zwischen Null und 100 N/mm² geändert werden. Wenn der Luftdruck Null ist, dann wird kein Brennstoff nach der Injektorlanze 52 überführt, jedoch ist die Vorrichtung in der Lage, bis zu 18 kg Kohle pro Stunde zu fördern, wenn mit einem Luftdruck von 100 N/mm² gearbeitet wird. Höhere Drücke in dem gleichen System führen zu einer sehr viel größeren maximalen Fördermenge. So können 85 kg Kohle pro Stunde gefördert werden, wenn man Kompressorluft von 033 bar benutzt Hierbei muß man

berücksichtigen, daß die Abmessungen der Teile und die Arbeitsdrücke in weiten Grenzen geändert werden können und es ist ferner möglich, komprimierte Luft an den Lmlässen der Ventile 28 und 30 einzublasen. Die Abmessungen und die Drücke, die jeweils benutzt werden, hängen von der erforderlichen Strömungsrate, von der Qualität der benutzten Kohle und der jeweiligen Arbeitsweise ab. In jedem Falle schafft die Erfindung eine äußerst einfache und wirksame Vorrichtung zur Änderung der Strömung pulverisierter Kohle in nach einer Brennkammer, so daß es möglich wird, derartigen Brennstoff bei Brennstoffeinspritzeinrichtungen mit relativ geringer Kapazität in Fällen zu benutzen, bei denen bisher nur Brennstoffe auf Petroleumbasis anwendbar waren. ι ί

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung wirtschaftlich herzustellen und zu warten ist, da keine Spezialeinrichtung erforderlich ist und die Herstellung insgesamt an einer Steile entfernt von der Anlage gebaut werden kann. Vorteile hinsichtlich des Betriebes der bevorzugten Ausführungsform als Brenner ergeben sich aus der Tatsache, daß die Austrittsgeschwindigkeit des festen Brennstoffs aus der Injektorlanze geändert werden können, um das Eindringen des Brennstoffs in die Brennkammer zu ändern. Ein weiterer Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß die Zuführungsraten für den festen Brennstoff nach der Brennkammer über einen weiten Bereich geändert werden kann, ohne die Gesamtluft ändern zu müssen, die benutzt wird um den Brennstoff zu fördern und ohne die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs nach der Brennkammer ändern zu müssen. Die Vorrichtung ist in der Lage, in einem weiten Bereich von Zuführungsraten zu arbeilen, und sie arbeitet mit Niederdruckförderung mit Drücken zwischen 43.15 und 78,45 N/mm², wodurch es möglich gemacht wird, ein Turbogebläse zu benutzen, ohne daß es notwendig wäre einen kostspieligen Kompressor anzuschaffen. Falls erforderlich, kann die Vorrichtung jedoch in Verbindung mit einem solchen Hochdruckerzeuger benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Fördern und Zumessen pulvriger Stoffe, insbesondere zum Fördern von Kohlenstaub nach einer Brennkammer, mit einer in die Förderleitung eingeschalteten, mit Druckluft beschickten Strahlpumpe und mit einem stromauf der Strahlpumpe angeordneten, über ein Ventil einstellbaren Lufteinlaß für die atmosphärische Trägerluft, die auf eine ruhende Oberfläche des Pulvers innerhalb der Förderleitung auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lufteinlaß (18) in der Förderleitung ein weiterer Lufteinlaß (22) mit Einstellventil (30) an einer Stelle nachgeschaltet ist die stromab der ruhenden Pulveroberfläche einmündet und daß die Ventile (28 bzw. 30) für die beiden Lufteinlässe (18) bzw. (22) gegensinnig einstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung ein vertikalstehendes, mit Pulver angefülltes Zuführungsrohr (14) aufweist an dessen unterem Ende eine horizontal verlaufende Meßleitung (16) anschließt in der die Lufteinlässe (18 bzw. 22) einmünden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Druckluftzufuhr nach der Strahlpumpe (40) in an sich bekannter Weise über ein Ventil (48) einstellbar ist

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet daß der Auslaß der Strahlpumpe (40) axial zum Drucklufteinlaß (42) liegt und daß die Forderleitung (36) radial einmündet