DE3535093A1 - Verfahren und vorrichtung zum pneumatischen foerdern von fluidisierten schuettguetern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern in Förderleitungen.

Die pneumatische Förderung von feinkörnigen oder staubförmigen Schüttgütern in einem Luftstrom ist in verschiedenen Ausführungsfor­ men bekannt und erfolgt regelmäßig nach dem Prinzip der Strömungs­ förderung in einer Zweiphasenströmung. Ein Trägermedium - Luft oder Flüssigkeit - strömt mit einer Geschwindigkeit, die ein Mehrfaches der Sinkgeschwindigkeit der feinkörnigen bis staubförmigen Feststoffparti­ kel des Schüttgutes beträgt, durch die Förderleitung und nimmt das in den Trägerstrom eingeschleuste Schüttgut mit. Stets macht sich jedoch ein durch die Schwerkraft bewirktes Absinken der Feststoffpartikel be­ merkbar, insbesondere bei verhältnismäßig langen Förderleitungen. Die Beschleunigung des Trägermediums auf einen Wert größer als die Sink­ geschwindigkeit der Feststoffpartikel läßt sich bei langen Förderleitun­ gen kaum in energiewirtschaftlicher Weise erreichen. Folglich bilden sich bei langen Förderleitungen schließlich Materialkonzentrationen im Sohlenbereich der Förderleitung, aus denen Ablagerungen am Boden der Förderleitung resultieren. Der Zweiphasenstrom entmischt sich. Es kön­ nen Rohrverstopfungen durch Pfropfenbildung entstehen. Will man der­ artige Pfropfen mit erhöhter Energiezufuhr sicher bis zum Ende der Förderleitung transportieren, dann entsteht am Austragsende aufgrund der Kompressibilität des Trägermediums ein hinsichtlich der Geschwin­ digkeit und Feststoffdichte ungleichmäßiger Förderstrom. Diese Nach­ teile können auch durch die Zwischenschaltung von Nachfluidisatoren nicht beseitigt werden, welche im wesentlichen einen in einen konisch erweiterten Abschnitt der Förderleitung eingesetzten Rohrabschnitt auf­ weisen, der an seinem in Förderrichtung vorderen Ende Durchtrittsöff­ nungen für den Materialstrom besitzt und sich im übrigen konisch ver­ jüngt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum pneuma­ tischen Fördern der eingangs beschriebenen Art anzugeben, wonach sich fluidisierte Schüttgüter mit geringem Energiebedarf, geringer För­ dergeschwindigkeit, geringem Verschleiß der Fördereinrichtungen und erhöhter Gutschonung über selbst lange Förderstrecken einwandfrei transportieren lassen. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden, die sich durch geringen techni­ schen Aufwand insbesondere hinsichtlich der Aufgabevorrichtung aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß in der Förderleitung ein Schwebebett erzeugt und mittels aufwärtsgerichteter Druckluftströme während der Förderbewegungen aufrechterhalten wird, wozu in vorgegebenen Abständen über im wesentlichen die Länge der Förderleitungen von unten Druckluft in die Förderleitung eingeblasen wird, und daß zum Erzeugen der Förderbe­ wegungen bzw. zur Förderung des Schüttgutes in der Förderleitung das Schwebebett in Förderrichtung verdrängt wird. - Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß fluidisierbare Schüttgüter wegen der ge­ ringen Sinkgeschwindigkeit ihrer feinkörnigen bis staubförmigen Fest­ stoffpartikel eine geringere Geschwindigkeit für das Trägermedium als bei Strömungsförderung verlangen. Daraus wiederum resultiert geringe­ rer Energiebedarf. Bei der nach Lehre der Erfindung verwirklichten Fluidstromförderung werden die flüssigkeitsähnlichen Eigenschaften eines fluidisierten Schüttgutes zur Förderung genutzt. Die Förderbe­ wegungen in der Förderleitung erfolgen durch Schwebebett- bzw. Ma­ terialverdrängung. Durch regelmäßige Zugabe von Druckluft wird dafür Sorge getragen, daß das Schwebebett bzw. die quasi-fluidalen Material­ eigenschaften aufrechterhalten werden. Das Schüttgut bleibt also im fluidisierten Zustand. Die in die Förderleitung eingegebene Druckluft­ menge dient folglich nicht wie bei der Strömungsförderung als Transportmedium - dazu ist die Druckluftmenge viel zu gering -, son­ dern zur Aufrechterhaltung der Fluidisierung. Im Ergebnis lassen sich sehr viel größere Förderlängen mit sehr viel geringerem Energiebedarf erreichen. Im Rahmen der Erfindung sind unter Druckluft auch ande­ re Gase als Luft zu verstehen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So lehrt die Erfindung, daß über die Länge der Förderleitung eine konstante Druckdifferenz zwischen dem in der Förderleitung herrschen­ den Druck und dem Druck in der einströmenden Druckluft erzeugt wird. Dadurch wird erreicht, daß gleiche Luftmengen über die gesamte Lei­ tungslänge aus dem Bypaß in die Förderleitung strömen. Vorzugsweise wird Druckluft mit geringfügig höherem Druck als der nahezu statische Druck in dem Schwebebett in die Förderleitung eingegeben, so daß Ma­ terialverkeilung durch Kompression in der Förderleitung und damit der Verlust der quasi-fluidalen Eigenschaften verhindert wird. Zweckmäßi­ gerweise wird die Förderleitung im Austragsbereich nicht mit Druckluft belüftet, so daß sich praktisch ein Pfropfen fluidisierten Materials bildet, welcher der Expansion der in der Förderleitung im fluidisier­ ten Material befindlichen Druckluft und damit der Entmischung von Druckluft und Feststoffpartikeln entgegenwirkt.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, mit einer Förderleitung, mit einer Schüttgutaufgabevorrichtung und Schüttgutaustragsvorrichtung, die sich durch geringen Verschleiß und insbesondere geringem technischen Aufwand bei der Schüttgutaufgabevorrichtung auszeichnet, die praktisch als Einschleusaggregat funktioniert. Diese Vorrichtung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß unterhalb der Förderleitung eine Bypaßleitung an­ geordnet ist und diese Bypaßleitung in vorgegebenen Abständen über Druckluftkanäle mit dem Innenraum der Förderleitung in Verbindung steht sowie mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Der Querschnitt der Bypaßleitung ist so bemessen, daß der Druckverlust in der Bypaßleitung dem Druckverlust in der mit fluidisiertem Material durchströmten Förderleitung entspricht. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Förderleitung mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Verdrängerpumpe, z. B. an eine Membranpumpe, angeschlossen. Die Membranpumpe dient dazu, fluidi­ siertes Schüttgut aus beispielsweise einem Bunker anzusaugen und in die Förderleitung einzudrücken, welche über ihre Länge aus der Bypaß­ leitung von unten mit Druckluft gespeist wird. Der Förderstrom kann jederzeit durch Stillsetzen der Membranpumpe und Schließen der By­ paßleitung unterbrochen werden. In der dann mit Schüttgut gefüllten Förderleitung wird durch späteres Öffnen der Bypaßleitung das Förder­ gut wieder fluidisiert. Die Förderung läuft nach Ingangsetzen der Membranpumpe wieder an. Bei herkömmlichen Strömungsförderanlagen dagegen ist vor Stillsetzen praktisch ein Leerblasen der Förderleitung erforderlich. Vorzugsweise ist an das aufgabeseitige Ende der Förder­ leitung ein Membranwindkessel angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß die durch die Arbeitsweise einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Verdrängerpumpe entstehenden Pulsationen in der Förderleitung aus­ geglichen werden, nämlich durch die Membrane des Windkessels als Trennorgan zwischen Fördergut und Luftpolster. Im übrigen ist die Schüttgut- bzw. Fördermenge durch Regelung der Hubgeschwindigkeit der druckluftbetriebenen Membranpumpe bzw. Verdrängerpumpe variier­ bar. - Weiter sieht die Erfindung vor, daß die Bypaßleitung als Halb­ rohrleitung ausgebildet und an die Unterseite der als Rohrleitung ausgebildeten Förderleitung angeschlossen, z. B. angeschweißt, ist, und daß der Förderleitung in vorgegebenen Abständen ihren Innenraum mit dem Innenraum der Bypaßleitung verbindende Luftdurchtrittsöffnun­ gen, z. B. Bohrungen, aufweist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern verwirklicht werden, die sich wegen erheblich geringerer Gutgeschwindigkeit als bei Strömungsför­ derung durch geringeren Energiebedarf und erhöhte Gutschonung aus­ zeichnen. Darüber hinaus werden Verschleiß und technischer Aufwand insbesondere im Bereich der Aufgabevorrichtung reduziert. Die Förder­ menge läßt sich gleichmäßig dosieren und einwandfreie Förderung ist selbst über größere Förderlängen gewährleistet. Hinzu kommt, daß Kur­ vengängigkeit gegeben und Aufwärtsförderung möglich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung zum pneumatischen Fördern von fluidisiertem Schüttgut und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Förderleitung.

In den Figuren ist eine Vorrichtung bzw. Anlage zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern aus feinkörnigen bis staubförmi­ gen Feststoffpartikeln dargestellt. Diese Vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau eine Förderleitung 1 mit einer Schüttgutauf­ gabevorrichtung 2 und einer Schüttgutaustragsvorrichtung 3 auf. An die Schüttgutaufgabevorrichtung 2 ist über einen Ansaugschlauch 4 ein Bunker mit Fluidboden bzw. Fluidwagen 5 für das Schüttgut ange­ schlossen. Bei der Austragsvorrichtung kann es sich um einen zu ei­ nem Verbraucher, z. B. zu einer Mischerstation 6, führenden Austrags­ schlauch 3 handeln. Unterhalb der Förderleitung 1 ist eine Bypaßlei­ tung 7 angeordnet. Diese Bypaßleitung 7 steht in vorgegebenen Ab­ ständen über Druckluftkanäle 8 mit dem Innenraum der Förderleitung 1 in Verbindung und ist mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Druckluftquelle 9 angeschlossen. Die Förderleitung 1 ist mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Verdrängerpumpe 10, nämlich an eine Membranpumpe angeschlossen. Ferner ist an das aufgabeseitige Ende der Förderleitung 1 ein Membranwindkessel 11 angeschlossen. Die By­ paßleitung 7 ist als Halbrohrleitung ausgebildet und an die Unter­ seite der als Rohrleitung ausgebildeten Förderleitung 1 angeschlossen. Die Förderleitung 1 weist in vorgegebenen Abständen ihren Innenraum mit dem Innenraum der Bypaßleitung verbindende Luftdurchtrittsöff­ nungen, z. B. Bohrungen, als Druckluftkanäle 8 auf.

Bei der dargestellten Fördervorrichtung wird in der Förderleitung 1 ein Fließbett bzw. Schwebebett erzeugt und mittels aufwärtsgerichteter Druckluftströme während der Förderbewegungen aufrechterhalten. Dazu wird in vorgegebenen Abständen über im wesentlichen die Länge der Förderleitung 1 von unten Druckluft in die Förderleitung 1 eingebla­ sen. Diese Druckluft wird über die Bypaßleitung 7 zugeführt. Zur Er­ zeugung der Förderbewegungen bzw. Förderung des Schüttgutes in der Förderleitung 1 wird das Schwebebett in Förderrichtung verdrängt, nämlich durch die Wirkungsweise der Verdrängerpumpe 10. Im Bereich des Austragsbereiches wird die Förderleitung 1 nicht mit Druckluft be­ aufschlagt, so daß dort die Luftdurchtrittsöffnungen zwischen Bypaß­ leitung 7 und Förderleitung 1 fehlen.

Der Verdrängungsraum der Verdrängerpumpe 10 weist eine eigene Druck­ luftzuführung auf, damit diesem Verdrängungsraum zusätzlich Druckluft zugeführt werden kann. Diese Druckluftzuführung empfiehlt sich, um Pfropfenbildung im Aufgabebereich zu vermeiden bzw. im Zuge der Schwebebettverdrängung die quasi-fluidalen Materialeigenschaften zu erhalten. Als zusätzliche Druckluft kann die Arbeitsdruckluft herange­ zogen werden, die für den Kompressionsvorgang in der Verdrängerpum­ pe zur Verfügung steht. Allerdings ist auch Druckluftzufuhr von außen denkbar.

Claims (10)

1. Verfahren zum pneumatischen Fördern von fluidisierten Schüttgütern in Förderleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung ein Schwebebett erzeugt und mittels aufgerich­ teter Druckluftströme während der Förderbewegungen aufrechterhalten wird, wozu in vorgegebenen Abständen über im wesentlichen die Länge der För­ derleitung von unten Druckluft in die Förderleitung eingeblasen wird, und daß zur Erzeugung der Förderbewegungen das Schwebebett in Förderrich­ tung verdrängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der Förderleitung eine konstante Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Förderleitung und dem Druck in der einströmenden Druckluft erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft mit geringfügig höherem Druck als der nahezu statische Druck in dem Schwebebett in die Förderleitung eingegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Verdrängungsraum am aufgabeseitigen Ende der Förder­ leitung zusätzlich Druckluft zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Förderleitung im Austragsbereich nicht mit Druckluft be­ lüftet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, mit einer Förderleitung, mit einer Schüttgutaufgabe­ vorrichtung und einer Schüttgutaustragsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Förderleitung (1) eine Bypaßleitung (7) angeordnet ist und diese Bypaßleitung in vor­ gegebenen Abständen über Druckluftkanäle (8) mit dem Innenraum der Förderleitung (1) in Verbindung steht sowie mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Druckluftquelle (9) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (1) mit ihrem aufgabeseitigen Ende an eine Verdränger­ pumpe (10), z. B. an eine Membranpumpe, angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsraum der Verdrängerpumpe (10) eine Druckluftzufüh­ rung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an das aufgabeseitige Ende der Förderleitung (1) ein Membranwindkessel (11) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bypaßleitung (7) als Halbrohrleitung ausgebildet und an die Unterseite der als Rohrleitung ausgebildeten Förderleitung (1) angeschlossen, z. B. angeschweißt, ist, und daß die Förderleitung (1) in vorgegebenen Abständen ihren Innenraum mit dem Innenraum der Bypaßleitung (7) verbindende Luftdurchtrittsöffnungen, z. B. Boh­ rungen als Druckluftkanäle (8) aufweist.