DE3701399C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3701399C2
DE3701399C2 DE3701399A DE3701399A DE3701399C2 DE 3701399 C2 DE3701399 C2 DE 3701399C2 DE 3701399 A DE3701399 A DE 3701399A DE 3701399 A DE3701399 A DE 3701399A DE 3701399 C2 DE3701399 C2 DE 3701399C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
vortex
fluidized bed
density
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3701399A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3701399A1 (de
Inventor
Horst Dipl.-Ing. Kretschmer
Heidemarie Dipl.-Ing. Haucke
Michael Dipl.-Ing. Gaetke
Christine Ddr 9200 Freiberg Dd Schirner
Gudrun Ddr 9201 Naundorf Dd Beyer
Kurt Dipl.-Jur. Ddr 9200 Freiberg Dd Sterba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Original Assignee
BRENNSTOFFINSTITUT FREIBERG DDR 9200 FREIBERG DD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BRENNSTOFFINSTITUT FREIBERG DDR 9200 FREIBERG DD filed Critical BRENNSTOFFINSTITUT FREIBERG DDR 9200 FREIBERG DD
Publication of DE3701399A1 publication Critical patent/DE3701399A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3701399C2 publication Critical patent/DE3701399C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0091—Powders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung rheologischer Kennwerte feiner Schüttgüter und zur Dimensionierung einer Wirbelschichtdosierapparatur für Schüttgutförder-, Schüttgutabfüll-, Schüttgutzuteilsysteme in Produktionsstätten der stoffwandelnden Industrie, in Schüttgutumschlageinrichtungen, in metallurgischen Ofenanlagen, in Verbrennungs- und Vergasungsanlagen der Energiewirtschaft, die insbesondere unter erhöhten Drücken arbeiten.
Die feinen Schüttgüter müssen fluidisierbar sein.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bei der Verarbeitung von feinen, fließfähigen Schüttgütern, ob beim Umschlag in Lagersilos oder beim pneumatischen Transport oder beim Dosieren in Reaktionssysteme, treten ständig wechselnde Schüttgutzustände auf. Die wesentlichsten Unterscheidungskriterien sind dabei die Zustandsgrößen Fließfähigkeit und Fließdichte, wobei beide miteinander korrelieren. Sie verändern sich erheblich mit der Lagerzeit, mit den äußeren Belastungen und mit den Umweltbedingungen, was zu erheblichen Unregelmäßigkeiten oder Störungen bei den erwähnten Arbeitsprozessen führt. Aus diesem Grunde werden Austragshilfen bei Bunkern (Rüttler, Bunkerkissen, Rührer, schwingende Auslauftrichter, Belüftungsböden, Austragsschnecken) und Förderhilfen (Umgehungsluft zur Stopfenauflösung, Sekundärluft­ zugabe) benötigt, wie sie Schubert, H. (Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1984) und Krambrock, W. (Dichstromförderung, Chemie-Ingenieur-Technik 54 (1982), Nr. 9, S. 793-803), ausführlich beschrieben haben.
Während die Fließvorgänge in einem Bunker auf der Basis theoretischer Untersuchungen, Schubert, H. (Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1984) und experimenteller Schüttgutuntersuchungen mit sogenannten Scherzellen zur Ermittlung der Fließfähigkeit verdichteter Schüttgüter weitestgehend vorausberechenbar sind, ist dies für eine stetige Schüttgutdosierung noch nicht möglich. Im DD-WP 1 47 188 werden das Ausfließen oder Abfördern des mehr oder weniger fluidisierten Schüttgutes aus Druckgefäßen beschrieben.
Wie die Meßergebnisse der Förderströme und der Blasenverteilung in den Wirbelschichten in dieser Literatur zeigen, liegen stets erhebliche Streuungen vor. Diese Streuungen werden unvollkommene Fließfähigkeit des Schüttgutes und Anlagengestaltung hervorgerufen und verursachen insbesondere bei Verbrennungs- und Vergasungsanlagen ein diskontinuierliches Energieträgerangebot. In Reaktionsräumen mit sehr kleinen Verweilzeiten der Reaktionsmedien können Massenstromschwankungen oder gar -unterbrechungen mit Schwingungsweiten bereits von 1 bis 5 s erhebliche Sicherheitsprobleme wie Flammenausfall, Sauerstoffdurchbruch nach sich ziehen oder sehr erhebliche Sicherheitsaufwendungen erfordern. Die außerdem dadurch auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen vermindern die zeitliche Verfügbarkeit der Anlagen. Die für die meisten Dosieraufgaben erforderliche, quasikontinuierliche Schüttgutzuführung wird mit Bunkeraustragshilfen nicht erreicht, weil damit das Schüttgut zwar bewegt, aber in keinen homogenen Zustand überführt wird. Mit Belüftungsböden wird im wesentlichen auch kein besserer Effekt erzielt, weil nur örtlich begrenzte Flächen in Bunkern belüftet werden. Aus diesen Gründen wird zur Dosierung aus Wirbelschichten übergegangen, wie sie im DD-WP 1 47 188 und teils in Krambrock, W. (Dichtstromförderung, Chemie-Ingenieur-Technik 54 (1982), Nr. 9, S. 793-803), Stegmeier, W. (Untersuchungen zur pneumatischen Dichtstromförderung in horizontalen und vertikalen Rohren, Verfahrenstechnik (Mainz), 12 (1978), Nr. 12, S. 794-799), Vollheim, R. (Der pneumatische Transport staubförmiger Güter in senkrechten Rohrleitungen in Verbindung mit der Einschleusung durch Wirbelschichten, Maschinenbautechnik 16 (1967), H. 5, S. 237-241), beschrieben werden.
Ein wesentliches Kriterium für die Auslegung dieser Wirbelschichtdosierapparatur stellt der in Schytil, F. (Wirbelschichttechnik, Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg 1961), ausführlich dargestellte, seit Beginn der Wirbelschichttechnik angewendete Wirbelpunkt dar.
Untersuchungen, Heschel, W. (Ein Beitrag zum Entwurf thermischer Wirbelschichtreaktoren, Freiberger Forschungsheft A 508, S. 121-163), bezüglich der Gültigkeit und Genauigkeit der in einer umfangreichen Literatur genannten Berechnungsmodelle für den Wirbelpunkt im Vergleich zu experimentellen Ergebnissen zeigen, daß es keine allgemeingültigen, exakten Ansätze für die Wirbelpunktberechnung gibt. Alle bekannten Modelle stellen Näherungsrechungen mit Streuungen bis ±70% und mehr dar. Aufgrund dieser Tatsache kann die Wirbelgasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt kein wirkliches Kriterium für die Schüttguthomogenität sowie für die Fließfähigkeit darstellen, daher sind die Dimensionierung und der Betrieb von Wirbelschicht­ dosieranlagen unsicher und genügen nicht den Anforderungen einer kontinuierlichen Dosierung.
Gottschalk, J. (Rheologische Untersuchungen an aufgelockerten Pulverschüttungen, Freiberger Forschungsheft A 694/84, S. 63-81), Dressler, P. (Mechanische Kenngrößen zur Beurteilung von Plastpulvern, Freiberger Forschungsheft A 531/75, S. 115-127), Keuneke, K. (Fluidisierung und Fließbettförderung von Schüttgütern kleiner Teilchengröße, VDI-Forschungsheft 509, 1965), führten Wirbelschichtuntersuchungen mittels Vorrichtungen mit dem Ziel durch, rheologische Kennwerte (Wirbelgasmenge, Homogenität, dynamische Viskosität) zu bestimmen. Dabei wendeten sie Rotationsviskosimeter an, wie sie eigens für Flüssigkeiten entwickelt wurden. DD-Wp 94 510 SPK: (G 01 N, 11/4) gibt über alle Viskosimeter für Flüssigkeiten einen zusammenfassenden Überblick.
Reiner, M. (Rheologie in elementarer Darstellung, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1968), Ebert, F. (Strömung nicht-Newtonscher Medien, Friedr. Viehweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden 1980), stellen die theoretischen Grundlagen dieser Flüssigkeitsviskosimeter ausführlich dar und setzten voraus, daß kein Schlupf zwischen Medium und Wand auftritt (s. Ebert, F., Strömung nicht-Newtonscher Medien, Fried. Viehweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden 1980, S. 56), was bei Flüssigkeiten auch erfüllt ist.
Das Quasikontinuum der Gas-Feststoff-Gemische wird durch Fluidisierung erzeugt. Bei fluidisierten Schüttgütern wird das Quasikontinuum durch die Meßeinrichtungen, die in die Schüttung hineinragen, beeinflußt oder sogar aufgehoben. Außerdem ist zu bezweifeln, daß kein Schlupf zwischen Medium und Wand auftritt.
Die Meßergebnisse sind damit abhängig von der Meßapparatur und nicht mehr übertragbar (siehe Gottschalk, J., Rheologische Untersuchungen an aufgelockerten Pulverschüttungen, Freiberger Forschungsheft A 694/84, S. 63/81).
Keuneke, K. (Fluidisierung und Fließbettförderung von Schüttgütern kleiner Teilchengröße, VDI-Forschungsheft 509, 1965) homogenisiert sogar die Wirbelschichten mechanisch vor Durchführung der Messungen. Seine Auswerteverfahren sind außerdem sehr aufwendig.
Im DD-WP 1 60 78 wird das Prüfgerät von Dressler, P. (Mechanische Kenngrößen zur Beurteilung von Plastpulvern, Freiberger Forschungsheft A 531/75, S. 115-127), offenbart.
Kennwerte für die Dimensionierung von Dosierapparaturen werden nicht gewonnen oder erwähnt.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist ein einfaches Verfahren sowie eine leicht zu bedienende Vorrichtung zur Bestimmung von rheologischen Kennwerten für feine Schüttgüter, die Voraussetzung für Dimensionierung von Wirbelschichtdosieranlagen sind, wobei die in der Laborwirbelzelle ermittelten Kennwerte auf technische Anlagen beliebigen Druckes risikofrei übertragbar sind.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Vorurteil der Fachwelt zu überwinden, indem ein einfaches Meßverfahren und eine leicht zu handhabende Vorrichtung zur Bestimmung von rheologischen Kennwerten für feine Schüttgüter als Grundlage für die Dimensionierung von Wirbelschichtdosieranlagen auf der Basis technisch vorhandener, üblicher Wirbelapparaturen erstellt wird.
Die rheologischen Kennwerte müssen auf technische Wirbelschichtdosierapparaturen übertragbar sein.
Erfindungsgemäß wird entgegen dem Vorurteil der Fachwelt und bisherigen bekannten Darstellungen die Aufgabe dadurch gelöst, daß experimentelle Untersuchungen in Laborwirbelzellen mit verschiedenen feinkörnigen Schüttgütern in der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung der Fließdichte ρ f und des spezifischen Druckverlustes f p in Abhängigkeit von der Wirbelgasgeschwindigkeit v g, die als Quotient der über den Wirbelboden zugeführten Wirbelgasmenge und der freien Fläche der Laborwirbelzelle gebildet wird, durchgeführt werden.
Infolge unterschiedlicher Haftkräfte stellt der übliche Wirbelpunkt v L, d. h. die Wirbelgasgeschwindigkeit am üblichen Lockerungspunkt, kein vergleichbares, technologisch eindeutig nutzbares Kriterium dar. Als Fixpunkte wurden aber die maximale Fließdichte ρ f (max) als Zustand minimaler Fließfähigkeit ff (E)min und die Fließdichte annähernder Konstanz ρ f * als Zustand freien Fließens ff (E) r ∞ gefunden.
Die WG-Geschwindigkeit v L*, bei der ρ f * erstmalig erreicht wird, ist deshalb ein spezifisches Dimensionskriterium für ein Schüttgut, zumal an dieser Stelle die maximale Homogenität erreicht wird.
Es konnte auch gefunden werden, daß die Homogenität des fluidisierten Schüttgutes durch den spezifischen Druckverlust f p
definiert werden kann. Die Homogenität ist nämlich ein Maß für den Anteil des an der Fluidisierung teilnehmenden oder durchströmten Schüttgutes. Durch Gaskanalvergrößerung sinkt der Druckabfall Δ p des Wirbelgases beim Durchgang durch die Wirbelschicht und damit die Homogenität. Der Fließdichteverlauf ρ f = f (v g) spiegelt reziprok den Fließzustand der fluidisierten Schüttung wider, so daß das Fließkriterium ff (E) für den gesamten Fließdichtebereich ρ f ρ f(max) , abgeleitet aus einer Energiebetrachtung am Wirbelschichtsystem, eingegeben werden kann.
Angeregt durch die Homogenitätsbetrachtung können erfindungsgemäß die dynamische Viskosität η f von fluidisierten, feinen Schüttgütern und der Effekt von Homogenisierhilfen wie Rührer definiert und quantifiziert werden.
Bisherige Viskosimeter nutzen den Widerstand von bewegten Körpern in fluidisierten Schüttungen zur Viskositätsbestimmung aus, wie dies bei Flüssigkeiten der Fall ist. Bei Homogenisierungsuntersuchungen in fluidisierten Schüttgütern wurde damit festgestellt, daß der Homogenisiereffekt bei sehr feinen Schüttgütern verschlechtert, bei überwiegender Wirkung von Flüssigkeitsbrücken zwischen den Partikeln verbessert und bei Schüttgütern mit fehlenden Feinstfraktionen nicht beeinflußt wird.
Damit zeigt sich, daß eine Homogenisiereinrichtung den Wirbelschichtzustand beeinflußt. Insbesondere wegen der nicht gesicherten Haftbedingung zwischen Schüttgut und Wand wird die dynamische Viskosität η f für die ungestörte Wirbelschicht mittels Impulssatz und des freien Falls der betrachteten Schüttgutpartikel in der eigenen Partikelwirbelschicht abgeleitet:
wobei streng die Gleichung nur für völlige Homogenität gilt, d. h. für ρ f p f *.
Da es viele gut fließende Stäube gibt und weil ein gleitender Übergang von f p sowie ff (E) vorliegt, kann die näherungsweise Gültigkeit für ρ f ρ fL angenommen werden. Ein Homogenisierelement wird damit nicht für Meßzwecke verwendet, sondern nur für die Prüfung des Homogenisiereinflusses und für die Absenkung der Wirbelgasgeschwindigkeit v g = v L*, damit Fördergas eingespart wird und optimale Abmessungen der Wirbelschichtdosieranlage erreicht werden. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die in Laboranlagen ermittelte Wirbelgasgeschwindigkeit v L* auf Wirbelschichtsysteme höherer Drücke übertragen werden kann. Diese Feststellungen wurden durch umfangreiche Versuche bestätigt.
Ein Schwerpunkt der Erfindung stellt die Wirbelbodengestaltung dar. Das Durchstechen einer beliebigen Anzahl von Druckmeßsonden, die einen feinporigen nur gasdurchlässigen Stopfen besitzen, durch den Wirbelboden von unten und das bündige Abschließen der gegen Staubeindringen geschützten, gasdurchlässigen Ende der Druckmeßsonden mit der Wirbelbodenoberseite oder das seitliche Einbringen eines vom Eindringen von Staub geschützten Druckmeßkanals längs eines Radius bis zur Mitte der Oberseite der Wirbelbodenplatte bringen den Vorteil, daß eindeutige Druckbedingungen für unterschiedlich schwere Schüttgüter vorliegen und daß Mängel in der Meßapparatur, in Meßgeräten festgestellt werden sowie eine höhere statistische Zuverlässigkeit der Aussagen ermöglicht. Diese Druckmeßsondenanordnung hat den Vorteil, daß keine Doppeldruckverlustmessung notwendig ist, d. h. einmal Wirbelschichtdosierapparatur ohne Staub und einmal mit Staub.
Der Druckverlust Δ p der Schüttung wird damit nur mit einer Messung ermittelt. Zur Vermeidung von Fehlmessungen infolge Wirbelbodeninhomogenitäten muß der Wirbelboden aus einem feinporigen Filtermaterial, Porengröße 10 µm, und freie Filterfläche 50-70%, bestehen. Der Druckverlust des Wirbelbodens muß größer sein als der der Schüttung, damit eine Gasgleichverteilung gesichert ist.
Erfindungsgemäß muß eine Wirbelschichtdosierapparatur mit Fördergas unter drei Gesichtspunkten beaufschlagt werden. Erstens muß soviel Wirbelgas Δρ (B) zugeführt werden, daß die Schüttung an den Dichtezustand des freien Fließens herangeführt wird, wobei diese Menge nur vom zu fördernden Massenstrom d abhängt und sich wie folgt berechnet:
Zweitens muß die Wirbelschichtdosierapparatur einen Wirbelbodendurchmesser erfahrungsgemäß 300 mm besitzen, damit die Schüttung keine Brücke bildet, so daß damit zur Erzielung des Zustandes des freien Fließens folgende, dimensionsbedingte Wirbelgasmenge WG(B) notwendig ist:
WG(B) = V L* · A · 3600 (5)
Drittens wird zum Ausgleich des Volumens des abgeförderten Feststoffes Gas benötigt, das separat zugeführt werden kann.
Es ergibt sich damit folgende Gesamtgasmenge ges(B) für die Förderung eines Staubstromes d
Für die Wirbelbodendimensionierung müssen v L* und der minimal zu fördernde Massenstrom zugrunde gelegt werden, damit in jedem Betriebszustand das freie Fließen des Schüttgutes gesichert ist. Der Wirbelbodendurchmesser d WB ergibt sich somit auf folgender Gleichung:
Da der Wirbelboden-Durchmesser größer als der oben geforderte Minimaldurchmesser von 300 mm gewählt werden muß, kann bei kleinen Werten von d durch die Einhaltung der Fließbedingung für die Schüttung WG(B) < Δρ (B) sein. Dann kann eine Homogenisierungseinrichtung (wie ein Rührwerk) zur Absenkung von v L* eingesetzt werden. Das ist vorteilhaft, wenn bei dem betreffenden Schüttgut durch Homogenisierungseinrichtung ein Homogenisierungseffekt erreicht wird, d. h. wenn gilt
V L(oRW)* <V L(mRW)* und/oder f p(oRW) <f p(mRW)
Sonst kann eintreten, daß Wirbelgas abgeblasen werden muß, WG(B) < ges(B) sein kann.
Erfindungsgemäß ergibt sich bei Konstanz von ρ f ein über­ schlagsmäßiger Massenstrom m d aus der Fließdichte ρ f und dem Gesamtgasstrom ges bei dichter Wirbelschichtdosieranlage wie folgt
Unter Einhaltung der vorgenannten Kriterien schafft man in einer Wirbelschicht feiner Schüttgüter einen homogenen idealen Fließzustand im Raum über dem Wirbelboden, indem beliebig viele Förderrohre angeordnet werden können. Die Richtung des Förderrohrverlaufes kann nach unten, nach oben oder seitlich aus der Wirbelschicht heraus sein. Die Anwendung dieser erfindungsgemäßen Erkenntnisse gilt für die Laborwirbelzelle und auch für technische Anlagen.
Ausführungsbeispiel
Als Beispiel wird eine Wirbelschichtdosierapparatur für Kohlenstaub, die bei Atmosphärendruck arbeitet, erläutert.
Die Vorrichtung (Fig. 1) besteht aus einem zylindrischen Wirbelgefäß 1, auf dem ein sich erweiterndes Gefäß 2 aufgesetzt ist. Am Boden des Wirbelgefäßes 1 befindet sich die Wirbelgaszuführung 8. Oberhalb des Wirbelbodens 4 im Bereich des Einlaufes des oder der Förderrohre(s) 6 ist eine Dichtemeßsonde 7 zur Ermittlung der Wirbelschichtdichte angeordnet.
Der mittlere Korndurchmesser dieses Staubes beträgt 103 µm, die Feinanteile <63 µm betragen 26 Masse-% und die Fraktionen <125 µm 28 Masse-%. Die Ermittlung der rheologischen Kennwerte geschieht in der Laborwirbelzelle mit einer lichten Weite von 200 mm Durchmesser, einer Höhe von 400 mm und einem Wirbelboden 4 mit drei Druckmeßsonden 3, die von unten durch den Wirbelboden 4 gesteckt sind und bündig mit der Wirbelbodenoberkante abschließen, und mit einem Rührarm des Rührwerkes 5, das bei einer konstanten Drehzahl von 90 min-1 arbeitet.
Der Wirbelboden 4 ist feinporös, die Porenweite liegt unter 10 µm, die freie Strömungsfläche beträgt 64%.
Die mit der Laborwirbelzelle ermittelten und danach ausgewerteten Meßwerte sind der spezifische Druckverlust bei der Wir­ belschichtdurchströmung f p, die Fließdichte ρ f , die dynamische Viskosität η f und die Fließfähigkeit ff (E) in Abhängigkeit von der Wirbelgasgeschwindigkeit v g. Diese Kennwerte wurden für die Versuchsdurchführung mit Rührwerk (mRW) und ohne Rührwerk (oRW) bestimmt. Zur Berechnung der Kennwerte wurden die Gleichungen (1), (2), (3) verwendet.
Die Fixpunkte bei maximaler Dichte ρ f(max) , d. h. bei minimaler Fließfähigkeit, und konstanter Dichte ρ f *, d. h. bei beginnendem freien Fließen, wurden aus dem Funktionsverlauf ρ f = f (v g) gefunden.
Es kann aus den Funktionsverläufen f p = f (v g) und ρ f = f (v g) abgeleitet werden, daß mit Rührwerk der Zustand einer großen Homogenität bei einer wesentlich geringeren Wirbelgasgeschwindigkeit eintritt als ohne Rührwerk. Im vorliegenden Beispiel sind v L* (oRW) = 2,95 cm · s-1 und v L* (mRW) = 1,88 cm · s-1. Der Zustand des freien Fließens tritt also mit Rührwerk bei einer niedrigeren Wirbelgasgeschwindigkeit und damit auch bei einer höheren Fließdichte ρ f ein als ohne Rührwerk. Die Verwendung eines Rührwerkes 5 bringt bei diesem Staub technische und ökonomische Vorteile.
Die technische Wirbelschichtdosierapparatur soll bei einer Staubdosierleistung von 3 bis 10 t/h mit mehreren nach oben austretenden Förderrohren 6 arbeiten. Der Wirbelboden 4 wurde nach Gleichung (7) berechnet.
Der Durchmesser beträgt 300 mm, was erfahrungsgemäß gerade den Mindestdurchmesser darstellt.
Die tatsächliche zugeführte Wirbelgasmenge WG(B) liegt nicht für den gesamten Leistungsbereich d/ d(max) über die Ver­ dünnungsgasmenge Δρ (B) , die für die Verringerung der Dichte von der Schüttdichte ρ s auf p f notwendig ist. Wenn sie niedriger ist, muß die tatsächlich zuzuführende Gasmenge erhöht werden, damit sie mindestens Δρ (B) entspricht.
Sie wird erhöht, indem ein Rührwerk eingesetzt wird, weil KG(B) mRW < KG(B) oRW ist. Die geförderte Staubmenge d ergibt nach Gleichung (8) aus der Dichte ρ f * und der Gesamtgasmenge ges(B).
Verzeichnis der Symbole
f p spezifischer Druckverlust bei der Wirbelschichtdurchströmung
ff (E) Fließfähigkeit der Schüttung und Wirbelschicht
h f  dynamische Viskosität der Wirbelschicht
ρ s  Schüttdichte
ρ f Fließdichte
p f * Fließdichte am Punkt des freien Fließens der Schüttung
ρ d Reindichte, Teilchendichte
ρ fL  Fließdichte bei der Wirbelgasgeschwindigkeit am Lockerungspunkt
ρ g  Gasdichte
ρ fmax  maximale Fließdichte bei minimaler Fließfähigkeit
v g Wirbelgasgeschwindigkeit bezogen auf freien Querschnitt
v gmin Wirbelgasgeschwindigkeit am Punkt der maximalen Fließdichte
v L Wirbelgasgeschwindigkeit am üblichen Lockerungspunkt
v L* Wirbelgasgeschwindigkeit am Punkt des freien Fließens
d Massenstrom des Feststoffes
H Höhe der Wirbelschicht
A freie Fläche der Wirbelapparatur
Δ p Druckabfall des Wirbelgases bei Schüttgutdurchströmung
e min  Lückenvolumenanteil der Wirbelschicht bei der Dichte ρ f(max)
ε L* Lückenvolumenanteil bei der Dichte ρ f *
ρ d  Kornformfaktor der Staubpartikel
d m mittlerer Korndurchmesser bezüglich linearer Korngröße
d m mittlerer Korndurchmesser bezüglich Kornmasse
Δρ (B)  notwendige Wirbelgasmenge für Dichteverringerung von der Schüttdichte ρ s bis zu ρ f
WG(B) tatsächliche Wirbelgasmenge zum Gefäß für die Erreichung des Wirbelschichtzustandes des freien Fließens
KG(B) Kompensationsgas zum Gefäß bei der Schüttgutförderung
ges(B) Gesamtgasmenge zum Gefäß bei der Schüttgutförderung
oRW ohne Rührwerk
mRW mit Rührwerk
m d Masse des Schüttgutes in der Laborwirbelzelle
p (N) Druck unter Normbedingungen
p (B) Systemdruck im Betriebszustand, d. h. Druck in der Betriebsanlage oder in der Laborwirbelzelle
T (N) Temperatur unter Normbedingungen
T (B) Temperatur im Betriebszustand
d WB Wirbelbodendurchmesser
d min notwendiger Mindestwirbelbodendurchmesser

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung rheologischer Kennwerte feinkörniger Schüttgüter, bei dem eine Probe des in einer technischen Anlage zur Dosierung und Förderung einzusetzenden Schüttgutes mit einer Reindichte ρ d in einer Laborwirbelzelle durch Einblasen eines Wirbelgases variierbarer Geschwindigkeit v g in einen Wirbelschichtzustand überführt wird und die in der Laborwirbelzelle gewonnenen Kennwerte auf technische Anlagen, in denen das feinkörnige Schüttgut durch einen über einen Wirbelboden eingeführten Wirbelgasmenge WG(B) fluidisiert und durch mindestens eine oberhalb des Wirbelbodens beginnende Förderleitung abgefördert wird, übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Höhe H der Wirbelschicht in der Laborwirbelzelle gekennzeichnete Ausdehnung dieser Wirbelschicht gemessen und eine Fließdichte ρ f , berechnet als Quotient m d/H · A, wobei A die Querschnittsfläche der Wirbelschicht und m d die Masse des feinkörnigen Schüttgutes in der Laborwirbelzelle sind, als Funktion der gemessenen Wirbelgasgeschwindigkeit v g aufgenommen wird, daß als charakteristische Kennwerte eine maximale Fließdichte ρ fmax mit einer zugehörigen Wirbel­ gasgeschwindigkeit v gmin sowie eine Fließdichte ρ f * bei Beginn des freien Fließens, definiert durch denjenigen Punkt der Funktion ρ f = f (v g), an dem diese Funktion in einen Konstanzbereich übergeht, mit einer zugehörigen Wirbelgasgeschwindigkeit v L* bestimmt werden, und diese Kennwerte für die Auslegung der technischen Anlage herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verknüpfung der Funktion ρ f  = f (v g) mit der Reindichte ρ d , den aus einer Körnungsanalyse gewonnenen Kenngrößen mittlerer Korndurchmesser d m und mittlerer, auf die Kornmasse bezogener Korndurchmesser d V sowie einem materialspezifischen Kornformfaktor d d eine dynamische Viskosität η f als Funktion der Wirbelgasgeschwindigkeit v g berechnet wird, wobei die Verknüpfung nach dem Algorithmus erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichent, daß zusätzlich durch Verknüpfung der Funktion ρ f = f (vg) mit dem mittleren, auf die Kornmasse bezogenen Korndurchmesser d V, dem materialspezifischen Kornformfaktor d d und der Reindichte ρ d als Auslegungskriterium eine Fließfähigkeit ff (E) als Funktion der Wirbelgasgeschwindigkeit v g empirisch gefunden und berechnet wird, wobei die Verknüpfung nach dem Algorithmus erfolgt, und sowie sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Druckabfall Δ p des Wirbelgases bei Durchgang durch die Wirbelschicht gemessen und daraus als Auslegungskriterium der spezifische Druckverlust f p als Funktion von v g bestimmt wird, wobei die Bestimmung nach dem Algorithmus erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einblasens des Wirbelgases in der sich bildenden Wirbelschicht ein Rührarm als Homogenisierelement mit konstanter Drehzahl rotiert.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laborwirbelzelle nacheinander mit stillstehendem und mit rotierendem Rührarm betrieben wird, die mit stillstehendem und rotierendem Rührarm gewonnenen Funktionen und Kennwerte miteinander verglichen werden und durch diesen Vergleich Kriterien für den Einsatz von Homogenisierelementen in der technischen Anlage gebildet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und wahlweise 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelgasmenge WG(B) maximal dem Produkt aus dem Kennwert v L* und der Querschnittsfläche des Wirbelbodens der technischen Anlage eingestellt wird und der Bedingung genügt Δρ (B) ≦ WG(B) ≦ ges(B)wobei Δρ (B) und ges(B) des in der technischen Anlage durchzusetzenden Massenstromes d, der Reindichte ρ d und der Schüttdichte ρ s des Schüttgutes, der Gasdichte ρ g unter den Bedingungen der technischen Anlage und des Kennwertes ρ f * sind, wobei diese Funktionen definiert sind zu und und daß eine Kompensationsmenge KG(B), die gleich der Differenz ges(B)- WG(B) ist, in bekannter Weise entfernt vom Wirbelboden, vorzugsweise oberhalb des Ortes, an dem die Förderleitung beginnt, in das Schüttgut eingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig vom durchzusetzenden Massenstrom d der Wirbelgasmenge WG(B) konstant gehalten wird, und zum Zwecke der Regelung des Massenstromes d bei der Auslegung der technischen Anlage eine Regelmöglichkeit der Kompensationsgasmenge KG(B) und damit verbunden der Größe ges(B) vorgesehen ist.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfüllung des Kriteriums v L*(ohne Rührwerk) < v L*(mit Rührwerk) das fluidisierte Schüttgut in der technischen Anlage oberhalb des Wirbelbodens, aber unterhalb des Einlaufes in das Förderrohr der Bewegung eines Homogenisierelementes, wie beispielsweise des Rührarmes eines Rührwerkes ausgesetzt wird.
10. Laborwirbelzelle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einem zylindrischen Wirbelgefäß mit einem unteren gasdurchlässigen Wirbelboden, der mit einer Wirbelgaszuführung versehen ist, einer Meßeinrichtung für den Wirbelgasvolumenstrom sowie mindestens einer Druckmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelboden (4) unter Verwendung bekannten feinporigen Filtermaterials einen höheren Strömungswiderstand aufweist als das aufliegende feinkörnige Schüttgut, daß auf der Oberseite des Wirbelbodens das gasdurchlässige Ende mindestens einer als Druckmeßeinrichtung dienenden Sonde (3) angeordnet ist und daß ein Rührwerk (5) mit mindestens einem parallel zum Wirbelboden (4) und unmittelbar oberhalb desselben angeordneten Rührarm vorgesehen ist, das mit einem Antrieb für Drehzahlen zwischen 300 und 6 min-1 aus­ gerüstet ist und wahlweise betrieben werden kann.
11. Laborwirbelzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Sonde (3) mit einem feinporigen, gasdurchlässigen Stopfen versehen ist.
DE19873701399 1986-02-24 1987-01-20 Verfahren und vorrichtung zur bestimmung rheologischer kennwerte von feinen schuettguetern Granted DE3701399A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD28725786 1986-02-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3701399A1 DE3701399A1 (de) 1987-08-27
DE3701399C2 true DE3701399C2 (de) 1989-05-03

Family

ID=5576698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873701399 Granted DE3701399A1 (de) 1986-02-24 1987-01-20 Verfahren und vorrichtung zur bestimmung rheologischer kennwerte von feinen schuettguetern

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS6311836A (de)
AU (1) AU600469B2 (de)
CS (1) CS72487A1 (de)
DE (1) DE3701399A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2131031B1 (es) * 1997-11-26 2000-03-01 Univ Sevilla Dispositivo y procedimiento para medir la cohesion de medios granulares finos.
JP4642585B2 (ja) * 2005-08-02 2011-03-02 シスメックス株式会社 粉体測定システムおよび粉体測定方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD147188A3 (de) * 1977-09-19 1981-03-25 Lutz Barchmann Verfahren und vorrichtung zur druckvergasung staubfoermiger brennstoffe
DD160078A1 (de) * 1981-06-30 1983-04-27 Egon Abe Vorkammer fuer mehrflutige rohrbuendel-waermeuebertrager

Also Published As

Publication number Publication date
AU600469B2 (en) 1990-08-16
JPS6311836A (ja) 1988-01-19
CS72487A1 (en) 1988-11-15
DE3701399A1 (de) 1987-08-27
AU6875587A (en) 1987-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0466857B1 (de) Vorrichtung, verfahren und anwendung des verfahrens zum erfassen eines produktionsstromes
Tang et al. Methods for minimizing segregation: a review
EP0531758A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Dosieren von in einem Gas/Fest-Stoff-Strom vorliegenden Feststoff aus einem Wirbelbett
DE3602388C1 (de) Pulverbeschichtungseinrichtung
DE3701399C2 (de)
DE4023948A1 (de) Anlage zum kontinuierlichen, pneumatischen gravimetrischen foerdern und/oder mischen von schuettguetern
DD258730A3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung rheologischer Kennwerte von feinen Schüttgütern
DE1010014B (de) Einrichtung zum pneumatischen Entleeren eines Behaelters fuer pulverfoermiges Gut
EP0967474A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Dichte von Suspensionen
Engblom et al. Segregation of construction materials in silos. Part 1: Experimental findings on different scales
EP0626196A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Dosieren von in einem Gas/Feststoff-Strom vorliegenden Feststoff aus einem Wirbelbett
AT519255B1 (de) Pulverfluidisierung
EP0620421A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren fliessfähiger Stoffe
AT389687B (de) Foerderkanal fuer pulver- oder kornfoermige materialien
CH510255A (de) Verfahren zur Messung der Oberfläche eines fein verteilten Festmaterials, sowie Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE3433488A1 (de) Einrichtung zum messen und regeln des volumendurchsatzes von fluidierbaren pulvern und/oder materialen mit einer kornstruktur
Prescott Powder handling
WO1994016805A1 (de) Verfahren zum dosieren und vorrichtung hierfür
DE2042227B2 (de) Einrichtung für die automatische Proportionierung von Rohstoffkomponenten, insbesondere für die Zementproduktion
DE20109074U1 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Regelung des Massenstromes
AT225612B (de) Vorrichtung zur pneumatischen Entleerung von Behältern für feinkörniges und staubförmiges Gut
DE102020006682A1 (de) Verfahren zum kontinuierlichen Feststoff-Zumischen zu einem vom Fördergas befreiten anderen Feststoffstrom einschließlich Entmischungsvermeidung
AT217727B (de) Dosier- und Wiegeeinrichtung zur fortlaufenden Abmessung von Schüttgut
DE4014322A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen der schuettdichte rieselfaehiger schuettgueter
DE2714903C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Verwiegung bzw. kontinuierlichen volumetrischen Dosierung von unverdichtetem, auf pyrogenem Wege hergestelltem Siliciumdioxid

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NOELL-DBI ENERGIE- UND ENTSORGUNGSTECHNIK GMBH, O-

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NOELL ENERGIE- UND ENTSORGUNGSTECHNIK GMBH, 09599

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NOELL-KRC ENERGIE- UND UMWELTTECHNIK GMBH, 04435 S

8339 Ceased/non-payment of the annual fee