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Vorrichtung für eine dosierte Förderung von
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staubförmigen Gütern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für
eine dosierte Förderung von staubförmigen Gütern, insbesondere von Kohlenstaub,
z.B. in Ofen, insbesondere für kleine und kleinste Mengen.
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Ein Anwendungsgebiet für den Einsatz einer vorstehend genannten Einrichtung
sind Verbrennungsöfen. In Verbrennungsöfen wie auch in Ofen für die Stahlherstellung,
z.B. in Kupolöfen, wird in der Regel öl oder Koks eingesetzt. Dieser Koks-oder öleinsatz
könnte durch Zugabe von Kohlenstaub in beachtlichem Umfange vermindert werden. Dieser
Kohlenstaub ist in reichlicher Menge als Abfallprodukt vorhanden und hat auf die
Gewichtseinheit bezogen einen höheren Heizwert als Koks, er ist billiger und hat
in der Regel einen geringeren Schwefelgehalt als Koks. Bei Zusatz von Kohlenstaub
bei der Verbrennung von Koks können verringerte Schmelzzeiten erreicht werden, des
weiteren sind die Lagerung und der Transport des Kohlenstaubes unproblematischer
als derjenige von Koks.
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Ersetzt man z.B. die Kokszugabe zu 30 % bei Kupolöfen durch Kohlenstaub,
so ist hierdurch eine große Kostenersparnis zu erreichen. Das Problem der Kohlenstaubzugabe
liegt dabei
nicht in der Zugabe großer Mengen, sondern in der dosierten
Zugabe kleiner Mengen, die zudem noch an den momentanen Bedarf anpaßbar sein müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art für ein dosiertes Zuführen von Kohlenstaub in öfen vorzuschlagen,
mit der dem Ofen auch kleinste Mengen dosiert zugeführt werden können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine rohrförmige
Fördereinrichtung mit einer Zufuhröffnung für den Kohlenstaub, mit einem die Fördereinrichtung
an der Ausgangsseite verschließenden Diffusionskonus mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen
für den Kohlenstaub, die sich in Richtung auf die Aufgabeseite des Kohlenstaubes
hin stetig vergrößern und durch der Anzahl der Austrittsöffnungen entsprechenden,
die Fördereinrichtung durchsetzenden Injektionsrohren, die der Druckgaszufuhr dienen
und den Austrittsöffnungen gegenüberliegend angeordnet und relativ zu diesen verstellbar
sind.
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Der Kohlenstaub wird der Fördereinrichtung kontinuierlich zugeführt,
wobei die Zufuhröffnungen vorteilhaft mit einem Vorratsbehälter verbunden sind,
der unter Druck steht, so daß die kontinuierliche Zuführung gewährleistet ist. Vorteilhaft
hat sich weiterhin herausgestellt, den Kohlenstaub in der Auslauföffnung des Vorratsbehälters
zu fluidisieren, wodurch Störungen in der kontinuierlichen Zufuhr des Kohlenstaubes
zur Fördereinrichtung vermieden sind. In der Fördereinrichtung wird der Kohlenstaub
zur Ausgangsöffnung hin bewegt, die durch einen Diffusionskonkus verschlossen ist.
Dieser Diffusionskonus weist eine oder mehrere
öffnungen auf, an
denen die Förderleitungen angeschlossen sind, die den Kohlenstaub zu dem Ofen führen.
Diese Öffnungen sind konisch entgegen der Förderöffnung erweitert, so daß ein einwandfreies
Strömungsverhalten des Kohlenstaubes in der Fördereinrichtung und in die Förderleitungen
erhalten wird. Zum Transport des Kohlenstaubes dienen in den Diffusionskonus mündende
Injektorrohre, wobei jeder Austrittsöffnung ein Injektorrohr zugeordnet ist. Der
Abstand des vorderen Endes des Injektorrohres relativ zur Austrittsöffnung ist einstellbar,
wobei sämtliche Injektorrohre zu den Austrittsöffnungen den gleichen Abstand haben
sollten, damit die Fördermenge in den Förderleitungen stets die gleiche ist.
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Was die Fördermenge betrifft, so ist diese zum einen abhängig von
dem lichten Durchmesser der Förderleitungen sowie dem Durchmesser und dem Druck
des Fördergases in den Injektorleitungen. Die Wahl dieser Parameter bestimmt die
maximale Fördermenge je Austrittsöffnung, d.h. je Förderleitung. Die Einstellung
der jeweils geförderten Menge Kohlenstaub in einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung
erfolgt in zweierlei Weise. Zum einen kann die Menge durch die Größe des Druckes
in den Injektorrohren reguliert werden, wobei die Förderung desto kleiner wird je
größer der Injektorrohrdruck gewählt wird. Eine weitere Möglichkeit der Verstellung
der Fördermenge besteht darin, daß der Abstand der Enden der Injektorrohre von den
Austrittsöffnungen verändert wird. Wird der Abstand vergrößert, so wird mehr Kohlenstaub
gefördert. Bei einer entsprechenden Verkleinerung wird die Menge reduziert. Mit
dieser mechani--schen Feineinstellung läßt sich die geförderte Kohlenstaubmenge
sehr genau einregulieren.
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Die geförderte Menge ist weiterhin davon abhängig, wie der Aufgabedruck
des Kohlenstaubes in die Fördereinrichtung gewählt wird. Für eine konstante Steuerung
sollte dieser Aufgabedruck immer gleichmäßig beibehalten werden. Dies wird gemäß
der Erfindung z.B. dadurch erreicht, daß die Aufgabe des Kohlenstaubes über einen
Druckbehälter erfolgt, wobei in diesem Behälter ein vorbestimmter Druck ständig
aufrechterhalten wird.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Förderleitungen
über eine Bypass-Leitung an eine Druckluftleitung angeschlossen. Diese Bypass-Leitungen
dienen dazu, die Förderleitungen dann freizublasen, falls es infolge der Konsistenz
des Kohlenstaubes eventuell zu Verstopfungen in der Förderleitung kommen sollte.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen
in Verbindung mit Zeichnung und Beschreibung hervor.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der
Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
für. eine dosierte Förderung von Kohlenstaub im Einsatz bei einem Kupolofen, Fig.
2 einen Schnitt nach Linie A-B in Fig.l, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Fördereinrichtung
gemäß der Erfindung und Fig. 4 eine Draufsicht auf die Fördereinrichtung gemäß Fig.3,
teilweise im Schnitt.
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In Fig. 1 ist die Vorrichtung zur Förcherung von Nohlenstaub mit 1
bezeichnet. Diese Vorrichtung besteht aus einem Förderrohr 2, das mit einer seitlich
liegenden Einfüllöffnung 3 versehen ist und an seiner Auslaufseite mit einem Diffusionskonus
4 verschlossen ist. Über eine.Verscrgungsleitung 5 wird der Vorrichtung 1 Druckluft
für deren Transport des Kohlenstaubes zugeführt.
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Vom Diffusionskonus 4 gehen im Ausführungsbeispiel vier Förderleitungen
6 ab, die hier z.B. zu einem Kupolofen 7 führen und diesen mit dem Kohlenstaub versorgen.
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An der Einfüllöffnung 3 der Vorrichtung 1 ist ein Ventil 8 angeflanscht,
auf dessen anderer Seite ein Vorratsbehälter 9 befestigt ist. Dieser Vorratsbehälter
9 nimmt den Kohlenstaub auf, der über eine Einfüllöffnung 10 beschickt wird, die
gleichfalls über ein Ventil 11 verschließbar ist.
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Der Vorratsbehälter 9 ist des weiteren mit einemEntlüftungsventil
12 sowie mit zwei Meßsonden 13 und 14 versehen, über die der Füllstand des Vorratsbehälters
9 mit Kohlenstaub feststellbar ist. Der Vorratsbehälter 9 weist des weiteren einen
Anschluß 15 für eine Druckluftleitung 16 auf, in die ein Regelventil 17 zur Steuerung
des Druckes eingeschaltet ist. Des weiteren ist in die Druckluftleitung 16 ein Rückschlagventil
18 eingebaut. ueber die Druckluftleitung 16 wird der Vorratsbehälter 9 mit Druckluft
beaufschlagt, so daß der Kohlenstaub nicht nur aufgrund seines Eigengewichtes, sondern
zusätzlich durch den herrschenden Luftdruck nach unten aus dem Behälter 9 herausgedrückt
wird.
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In die Ausflußöffnung 19 des Vorratsbehälters 9 ist des weiteren eine
Druckluftzuleitung 20 eingesetzt, über die Druckluft zur Fluidisiorung des Kohlcastaubes
eingeführt
wird, die das Fließvermögen des Kohlenstaubes verbessert.
In die Druckluft]eittlng 20 ist d(1s weiteren ein Rückschlagventil 21 eingebaut.
Die Dick 1 uftle itungen 16 und 20 sind über ein Druckregelv'.ntil 22 an eine Druckversorgungsleitung
23 angeschlossen.
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An die gleiche Druckversorgungsleitung 23 ist über ein weiteres Druckregelventil
24 die Versorgungsleitung 5 für die Vorrichtung 1 angeschlossen. Zwischen Druckregelventil
24 und der Vorrichtung 1 ist ein Rückschlagventil 25 eingebaut.
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Des weiteren ist an die Versorgungsleitung 23 eine weitere Druckluftleitung
26 angeschlossen, die mit einem Absperrventil 27 versehen ist. Die Druckluftleitung
26 verzweigt sich in vier Bypass-Leitungen 28, die in den Förderleitungen 6 münden.
Die Aufgabe dieser Bypass-Leitungen besteht darin, eventuelle Verstopfungen in den
Förderleitungen 6 durch kurzzeitige Aufgabe eines ausreichend hohen Druckes zu beseitigen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dosierung der Fördermenge für
den Kohlenstaub ist in den Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fördervorrichtung 1 besteht
aus einem Förderrohr 2, das an seiner Hinterseite bis auf eine Bohrung für die Aufnahme
der Versorgungsleitung 5 verschlossen ist. Zur druckdichten Abdichtung von Versorgungsleitung
5 und Förderrohr 2 dient eine Stopfbuchse 29. Das Versorgungsrohr 5 ist in dem Förderrohr
2 verschiebbar angeordnet. Das Versorgungsrohr 5 erstreckt sich durch das gesamte
Förderrohr 2 bis in den Diffusionskonus 5, der in diesem Beispiel mit vier Austrittsöffnungen3
versehen
ist. Diese Austrittsöffnungen erweitern sich zur Aufgabeseites des Kohlenstaubes
hin konisch, so daß sich der Querschnitt zu den Austrittsöffnungen 30 hin stetig
verkleinert, bis der lichte Querschnitt der Förderleitungen 6 erreicht ist. An die
Versorgungsleitung 5 ist im Bereich des Diffusionskonus ein Verteilerrohr 31 angeschlossen,
das mit vier Injektorrohren 32 versehen ist, die den Austrittsöffnungen 30 gegenüberliegend
münden.
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Durch Versshiebung des Versorgungsrohres 5 relativ zum Förderrohr
2 wird gleichfalls der Abstand der Injektorrohre 32 von den Eintrittsöffnungen 30
verändert, so daß hierdurch das Fördervolumen fein eingestellt werden kann.
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Zur Bestimmung des Abstandes der Injektorrohre 32 von den Austrittsöffnungen
30 ist am Förderrohr 5 eine Meßeinrichtung 33 angebracht, die in einer Buchse 34
geführt ist, die am Förderrohr 3 befestigt ist.
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Die Einfüllöffnung 3 ist radial am Förderrohr 2 angeordnet und mit
einem Ventil 8 verschlossen, das einen Flansch 35 für die Befestigung an dem Vorratsbehälter
9 aufweist. Dieses Ventil 8 dient zur Absperrung des Zustroms von Kohlenstaub.'Dieses
Ventil 8 wird immer dann geschlossen, wenn der Vorratsbehälter 9 neu beschickt wird.
In der hierfür kurzen benötigten Zeitspanne wird die Versorgung dadurch aufrecht
erhalten, daß der Kohlenstaub aus der Vorrichtung 1 entnommen wird.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Der Kohlenstaub wird aus einem
Bunker in den Vorratsbehälter 9 eingeführt, wobei über das entlüftungsventil 12
eine Entlüftung des Vorratsbehälters 9 eintritt. Nach dem Füllen des Vorratsbehälters
9 wird das Ventil 11 geschlossen und Druck in
den Vorratsbehälter
9 über die Leitung 16 aufgebaut.
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Anschließend wird das Ventil 8 geöffnet, so daß der Kohlenstaub aus
dem Vorratsbehälter 9 über die Einfüllöffnung 3 in das Förderrohr 2 der Vorrichtung
1 eintreten kann. Die geförderte Menge hängt zum einen vom Druck im Vorratsbehälter
9 ab und zum anderen vom Druck in der Versorgungsleitung bzw. in den Injektorrohren
32 ab und des weiteren vom Abstand der Injektorrohre von den Austrittsöffnungen
30. Je größer der Druck in den Injektorrohren gewählt wird, desto kleiner ist die
geförderte Menge. Des weiteren wird die geförderte Menge an Kohlenstaub größer,
je größer der Abstand der Injektorrohre 32 von den Austrittsöffnungen 30 ist. Der
Injektordruck wird im übrigen so eingestellt, daß in den Förderleitungen 6 eine
sogenannte Flugförderung eintritt, d.h. daß sich der geförderte Kohlenstaub nicht
in diesen Leitungen ablagern kann. Aus den Leitungen 6 tritt der Kohlenstaub in
Leitungsabschnitte 36 mit einem größeren Querschnitt ein, die als sogenannte Dekomprimierungseinheiten
wirken, so daß die Geschwindigkeit des Kohlenstaubes hierdurch vermindert wird und
dieser gleichmäßig in den Kupolofen 7 eingeblasen wird. Um eine gleichmäßige Einbringung
des Kohlenstaubes in den Kupolofen 7 zu gewährleisten, ist es darüberhinaus erforderlich,
daß die Förderleitungen 6 gleichlang ausgebildet sind.
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Die maximale Durchsatzmenge einer Fördervorrichtung gemäß der Erfindung
wird durch den Querschnitt der Förderleitungen, der Austrittsöffnungen sowie dem
Druck und dem Durchmesser der Injektorrohre bestimmt. Die Dosierung, d.h. die minimalen
Mengenänderungen, hängen zum einen von der Wahl der Querschnitte ab. In jedem Fall
ist die Mengenänderung grammweise möglich. Die Versuche haben gezeigt, daß
im
Bereich von 0,1 kg/min bis 20 kg/min eine Mengenänderung im vorgenannten Rahmen
zuverlässig gegeben ist. Dieses höchst genau dosierte Einblasen von Kohlenstaub
in Öfen gewährleistet eine erhebliche Energieeinsparung, da hier die bisher üblichen
Heizmittel wie Gas, Öl und Koks in erheblichem Umfange substituiert werden können.
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