DE4032040A1 - Verfahren zum unterdrucksetzen von pneumatischen foerder- oder schleusengefaessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterdrucksetzen von pneumatischen Förder- oder Schleusengefäßen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei der pneumatischen Förderung wird feinkörniges Material in einem Gasstrom gefördert und beim Empfänger (Verbraucher) meist wieder von dem zur Förderung benutzten Gasstrom getrennt. Bei der gebräuchlichsten Form der pneumatischen Förderung wird ein Druckgefäß eingesetzt, in welches das zu fördernde Gut von oben eingefüllt, anschließend verschlossen und dann unter Druck gesetzt wird. Danach wird das am bzw. im Boden des Druckgefäßes vorgesehene Auslaufventil, welches das Druckgefäß mit der sich daran anschließenden Förderleitung verbindet, geöffnet. Fallweise kann noch zusätzliches Fördergas in diese Förderleitung eingeblasen werden.

Dieser vorbeschriebene Vorgang ist der gleiche beim Einschleu­ sen von Material über Schleusengefäße in Behälter oder Reaktoren, die bereits unter Druck stehen.

Bei diesem vorbeschriebenen Förder- bzw. Einschleusungs-Verfahren ist das Unterdrucksetzen des jeweiligen Druckgefäßes immer dann ein kritischer Vorgang, wenn das zu fördernde Material besonders feinkörnig ist oder auch aus anderen Gründen zum Zusammenklumpen oder Anhaften neigt. Der Grund für dieses Materialverhalten liegt darin, daß das im Lückenvolumen des zu fördernden bzw.

einzuschleusenden Materials enthaltene Gas komprimiert und damit sein Volumen verkleinert wird.

Das Unterdrucksetzen verläuft dann ideal, wenn sich das Lückenvolumen an keinem Ort innerhalb des Druckgefäßes vermindert, sondern der Druckaufbau durch einströmendes Gas zwischen allen Lücken des Haufwerks erfolgt. Dies wird bei feinkörnigen Stoffen in der Regel nicht erreicht, da die feinkörnige Schüttung dem einströmenden Gas einen zu großen Strömungswiderstand entgegensetzt, so daß lokales Komprimie­ ren und damit ein Verdichten des Haufwerks nicht vermieden werden kann. Diese Verdichtung beeinflußt entscheidend die Fließfähigkeit des Fördergutes, und zwar um so mehr, je höher das erforderliche Druckniveau ist.

Rein theoretisch ist es nun denkbar, das vorbeschriebene Materialverhalten besonders feinkörniger Stoffe beim Unterdruck­ setzen dadurch zu vermeiden, daß die Druckbeladung des Druck­ gefäßes genügend langsam durchgeführt wird, so daß das einströ­ mende Gas alle Lücken des Haufwerks gleichmäßig ausfüllen kann. In der Praxis aber würde bei feinkörnigem Material und hoher Druckbeaufschlagung untragbar lange Zeit erforderlich und die Leistung der Gesamtanlage entscheidend gemindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches insbesondere die pneumatische Förderung besonders feinkörniger Stoffe in wirtschaftlich vertret­ barer Form erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einem solchen Verfahren dadurch gelöst, daß die Zugabe des Gases impulsartig erfolgt. Hierbei wird vorteilhaft der einzelne Gasimpuls so bemessen, daß er für sich allein noch keine Kompression des zu fördernden Materials hervorruft, die zum Verklumpen desselben führen kann.

Vorteilhaft wird die Größe der Impulse von dem jeweils bereits erreichten Gefäßdruck gesteuert.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Größe des Impulses dem absoluten Gefäßdruck annähernd proportional ist.

Die Stärke bzw. Größe des Impulses, gemessen in Nm³ Gas pro Impuls, ist selbstverständlich materialabhängig und kann auf einfache Weise experimentell ermittelt werden. In der Regel wird pro Impuls so viel Gas zugegeben, daß der Absolutdruck des Behälters um 20% steigt. Dabei ist es wichtig, die dafür erforderliche Gasmenge in möglichst kurzer Zeit einzuleiten, um ein Aufwirbeln des gesamten Inhaltes des Druckgefäßes zu erreichen.

Nach diesem Gasimpuls folgt eine Pause von einer Dauer, die ausreicht zum Absetzen der aufgewirbelten Materialsäule. Vor­ teilhaft wird diese Pause, also die Haltezeit zwischen den Impulsen konstant gehalten. Diese Haltezeit liegt in der Größen­ ordnung von circa einer Sekunde.

Da von Impuls zu Impuls der Gefäßdruck steigt, wächst auch die für eine zum Beispiel 20%-ige Drucksteigerung benötigte Gasmenge und damit steigt der Drucksprung p pro Impuls expo­ nentiell an.

Der Gasbedarf pro Impuls wird nun erfindungsgemäß einmal dadurch geregelt, daß die Impulsdauer bei konstanter Einströmgeschwin­ digkeit dem jeweils herrschenden Gefäßdruck proportional gere­ gelt wird.

Umgekehrt kann auch die Einströmgeschwindigkeit bei konstanter Impulsdauer proportional zum Gefäßdruck ansteigen.

Beide vorbeschriebenen Regelmöglichkeiten für die Impulsgröße können gleichzeitig benutzt werden. Diese kombinierte Regel­ möglichkeit ist insbesondere für die Druckbeaufschlagung von Gefäßen mit einem großen Druck (über 15 bar) interessant, weil bei der an sich relativ einfachen Regelung der Impulse über ihre Länge die Impulsdauer gegen Ende des Vorganges sehr lang wird. Vorteilhaft läßt sich dieser Nachteil dadurch vermeiden, daß mit nur wenigen Einleitungsdüsen der Vorgang beginnt und mit zuneh­ mendem Gefäßdruck weitere Einleitungsdüsen zugeschaltet werden.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterdruck­ setzen von pneumatischen Förder- oder Schleusengefäßen wird anhand der beiden nachstehend wiedergegebenen Beispiele erläutert.

1. Beispiel:

Aus einem pneumatischen Fördergefäß von 5 m³ Inhalt, das mit einem Druck von 13 bar zu beaufschlagen ist und aus dem sehr fein gemahlenes Eisenerz gefördert werden soll, ist ein dosierter Materialstrom von 50 kg/min zu entnehmen. Dazu wurden zunächst die üblichen Methoden des Unterdrucksetzens erprobt, nach denen das Fördergas entweder durch poröse Flächen aus Sintermetall oder auch durch spezielle feinverteilte Einzeldüsen zugeführt wird. Ein dosierter Materialaustrag war nach diesen Methoden nicht möglich. Der Einbau einer mechanischen Austragshilfe brach­ te eine gewisse Besserung. Erst die Einführung des hier beschrie­ benen Verfahrens zum Unterdrucksetzen des Fördergefäßes machte nicht nur die äußerst störanfällige Austragshilfe überflüssig, son­ dern ermöglicht auch die Dosierung des relativ kleinen Material­ stromes mit bisher nicht gekannter Gleichmäßigkeit. Dabei verminderte sich die für die Druckbeaufschlagung benötigte Zeit um die Hälfte, und zwar auf 40 Sekunden. Die Druckbeaufschlagung erfolgte in 14 Impulsen mit einer Dauer, die zwischen 0,4 sec. zu Anfang und 4 sec. für den letzten Impuls variiert wurde. Dabei betrug der Drucksprung Δ p beim ersten Impuls 0,2 bar und 2 bar beim letzten Impuls. Die Wartezeit zwischen den Impulsen wurde konstant auf eine Sekunde eingestellt.

2. Beispiel:

Ein Schleusengefäß von 6 m³ Inhalt war dazu konzipiert, einen unter konstantem Druck von 14 bar stehenden Druckbehälter, der sich unterhalb des Schleusengefäßes befand und mit diesem über eine Absperrarmatur großer Nennweite verbunden war, periodisch mit gemahlener Kohle zu versorgen. Dazu mußte, wie im vorigen Bei­ spiel beschrieben, das Schleusengefäß nach dem Befüllen mit dem Druck des unteren Behälters beaufschlagt werden. Für diesen Vorgang wurden zunächst die nach dem Stand der Technik üblichen Elemente eingesetzt, und zwar wurde das Gas über Düsen mit ringförmigen Öffnungen, die im unteren Behälterteil in großer Zahl angebracht waren, eingeleitet. Dieses Verfahren bewährte sich nur bei einer relativ grob aufgemahlenen Kohlesorte, bei der der Feinanteil unter 0,2 mm Korngröße durch Absiebung entfernt worden war.

Mit gemahlener, nicht abgesiebter Kohle hingegen trat der hier beschriebene Verdichtungseffekt in voller Schärfe auf und verhin­ derte das Ausfließen des Materials aus dem Schleusengefäß völlig. Auch die Anwendung von Vibratoren am Schleusengefäß während des Materialausflusses brachte nur eine Linderung des Problems. Erst die Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens bracht die Lösung dadurch, daß das Material bei der Druckbeaufschlagung fließfähig blieb und eine einwandfreie Funktion der Schleuse ermöglicht wurde. Dabei wurde die gleiche Einstellung der Impuls- und Haltezeiten wie im vorigen Beispiel gewählt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Unterdrucksetzen von pneumatischen Förder- oder Schleusengefäßen, wobei das zum Unterdrucksetzen benutzte Gas durch eine oder mehrere im unteren Teil bzw. Boden des Druckgefäßes vorgesehene diskrete Öffnungen zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Gases impulsartig erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Impulse von dem jeweils bereits erreichten Gefäßdruck gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Impulses dem absoluten Gefäßdruck annähernd proportional ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit zwischen den Impulsen konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer bei konstanter Einströmgeschwindigkeit dem jeweils herrschenden Gefäßdruck proportional geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmgeschwindigkeit bei konstanter Impulsdauer proportional zum Gefäßdruck ansteigt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Regelverfahren für die Impulsgröße miteinander kombiniert werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang des Unterdrucksetzens mit nur wenigen Einleitungsdüsen beginnt und dann mit zuneh­ mendem Gefäßdruck weitere Einleitungsdüsen zugeschaltet werden.