DE4225483C2 - Schüttgutdrosselvorrichtung zum Entspannen, Ausschleusen, Dosieren, Dispergieren und Fördern feinkörniger Schüttgüter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entspannen, Ausschleusen sowie Dosieren feinkörniger, kohäsiver und kohäsionsloser Schüttgüter aus einem Raum erhöhten Druckes in einen Raum geringeren Druckes und zum Dispergieren des Schüttgutes im Fördergas sowie zum pneumatischen Fördern im Raum niedrigeren Druckes.

Aus der Fachliteratur ([1] SIEGEL, W.: "Pneumatische Förderung", Vogel Buchverlag 1991; [2] SELIG, H.-J.: "Technik der pneumatischen Förder- und Mischverfahren", Krauss-Kopf-Verlag; [3] BUHRKE, H.: "Strömungsförderer", VEB Verlag Technik Berlin 1988) sind umfangreiche Vorrichtungen zum Dosieren, Ausschleusen, Fördern feinkörniger Schüttgüter bekannt. In [1, Seite 189] werden für das Dosieren Dosierschieber, Schwingrinnen, Zellenradschleusen und pneumatische Schneckenförderer, bei denen die Dosierfunktion von der Schleusfunktion getrennt sind, erläutert. In [1, Seite 221] wird die Druckschleuse, bei der ein intermittierender Schleusbetrieb und eine Schleusenentleerung mit Fördergaszuführung in die Schleuse bzw. nach der Schleuse vorgenommen werden, beschrieben. Die Geschwindigkeit und die Stetigkeit des auszuschleusenden Schüttgutes werden dabei durch eine unterschiedliche Steuerung der Fördergaszuführungen beeinflußt. Für kohäsive Schüttgüter werden in [1, Seite 225) Gasauflockerungssysteme, Schwinger und beweg­ liche Membranwände zur Unterstützung des Ausschleusens vorgeschlagen. An gleicher Stelle und in [2] sowie [3] wird die klassische Vorrichtung des Injektorförderers beschrieben. Alle Schleus-, Dosier- und Fördervorrichtungen benötigen mechanisch bewegte Elemente und Zusatzgas. Ein Dispergieren und Entspannen erfolgt nur in geringem Umfang. Die in [2] dargestellten Flachschieber, Gleitschieber, Stauverschlüsse, Pendelschieber, Schwingkegelausläufe haben die Funktion von Absperrelementen.

Bei bekannten Anlagen mit einer Druckwirbelschichtfeuerung (VGB Kraftwerkstechnik 63 (1983), Nr. 5, S. 422-427) erfolgt das Ausschleusen der Flugasche aus den Abscheidern und der Bett­ asche mit Hilfe von Druckschleusen. Diese Druckschleusen arbeiten diskontinuierlich und erfordern eine Druckquelle sowie durch Armaturen abgesicherte Rohrleitungen, um das Schleusensystem unter wechselnden Druck zu setzen. Ein solches Schleusensystem ist daher mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden.

Bei einer anderen bekannten Druckwirbelschichtfeuerung (EP - PS 0 108 505) wird auf ein aus zwei Behältern bestehendes Druckschleusensystem verzichtet, in dem der abgeschiedene Feststoff durch ein Rohrleitungssystem gefördert wird, das mit vielen Rohrkrümmern zur abrupten Änderung der Strömungsrichtung versehen ist. Als Fördergas dient die unter Druck stehende Verbrennungsluft, die aus dem den Wirbelschichtreaktor umgebenden Druckgefäß entnommen wird. Durch die häufig wiederholte Änderung der Strömungsrichtung wird der Druck des den Feststoff fördernden Gases abgebaut und der Feststoff entspannt.

Um Feststoff aus einem unter erhöhtem Druck stehenden Raum unter Verzicht auf ein Druck­ schleusensystem auszuschleusen, ist weiterhin bekannt (DE - OS 39 30 769), an den Raum erhöhten Druckes einen Stauraum anzuschließen. Bei der Strömung des Gases durch die Feststoff­ säule, die sich in dem Stauraum ausbildet, wird der Gasdruck abgebaut und der Feststoff entspannt. Der entspannte Feststoff wird im Anschluß an den Stauraum durch bei Atmosphärendruck arbei­ tende mechanische oder pneumatische Förderer abgezogen. Bei dem Betrieb einer solchen Einrich­ tung zeigte sich, daß unter ungünstigen Bedingungen der Stauraum durch Stopfenbildung soweit verengt werden kann, daß ein ungehindertes Ausfließen des Feststoffes aus dem Stauraum nicht mehr möglich war oder ein Stillstand eintrat. Andererseits zeigte sich, daß sehr feinkörniges Schütt­ gut bereits bei geringen Überdrücken nicht aufstaute, sondern aus der Vorrichtung herausschoß. Die Dosierung des Schüttgutes konnte nur bei geringen Überdrücken und bei einem kleinen Teilchen­ größenbereich beherrscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die feinkörnige, kohäsive und kohäsionslose Schüttgüter kontinuierlich entspannt, ausgeschleust und gleichzeitig dosiert, im Fördergas ideal dispergiert sowie gefördert werden können und mit deren Hilfe diese Vorgänge soweit vereinfacht bzw. verbessert werden, daß der apparative Aufwand gegenüber bekannten Systemen vergleichsweise gering ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schüttgutdrosselvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Merkmale der Patentansprüche 2 und 4 dienen der Absi­ cherung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegen Gasdurchbruch und Durchschießen des Schütt­ gutes. Die Patentansprüche 3 und 5 stellen eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dar.

Unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre

• - befindet sich das aus dem Raum erhöhten Drucks auszuschleusende, zu entspannende, zu dosierende Schüttgut im Dichtezustand nahe der Schüttdichte und im Massenfluß, wenn die Dosierklappe der Schüttgutdrosselvorrichtung geöffnet ist.
• - werden ein Verstopfen und Durchschießen des Schüttgutes durch die steile, massenfluß­ gerechte Gestaltung des konischen Schachtes bzw. durch die verstell- und ansteuerbare Dosierklappe verhindert. Die Überwachung erfolgt mit einer Konzentrationsmeßsonde und mit Druckmeßgeräten.
• - treten bei Verlassen des Schüttdichtezustandes oder bei einer Angleichung der Drücke vor und nach der Dosierklappe ein Durchschießen oder eine Verstopfung im System ein.
• - tritt durch Anlegen einer Druckdifferenz zwischen zwei Stellen einer Schüttgutsäule eine Gasströmung durch die Poren des Schüttgutes auf. Durch Verdichtung des Schüttgutes, durch konische Verjüngung eines Schüttgutschachtes und mit einer Dosierklappe kann die Fläche der Gasdurchströmung (Porenfläche) verringert werden, so daß der Druckgradient örtlich gezielt verändert wird.
• - wird der größte Druckgradient an den Auslauf eines konischen Schachtes gelegt, so daß dort durch intensive Lückengasentspannung ein ideales Dispergieren des Schüttgutes eintritt, so weist das Gas-Feststoff-Gemisch auch ideale Fließeigenschaften auf, die bei der pneumati­ schen Förderung genutzt werden.
• - kann das im entspannten bzw. teilentspannten Lückengas ideal dispergierte Schüttgut pneumatisch als Dichtstrom oder durch Einleitung zusätzlichen Fördergases im Dünnstrom transportiert werden.
• - wird durch den zeitlich konstanten Schüttdichtezustand vor der Dosierklappe die Dosierung des Massenstromes äußerst exakt mit der Veränderung der freien Dosierklappenfläche und des Differenzdruckes geregelt. Die sonst üblichen Einflußfaktoren wie Fließdichte­ schwankungen durch Fluidisierung sowie unvollkommene Vermischung mit Fördergas, Füllungsgradschwankungen der volumetrischen Dosierer, mangelhaftes Auslaufen aus Schleusenbehältern u. a. entfallen.
• - werden ein stetiger Massenfluß und ein dispergiertes Schüttgut eine hohe Reaktionsfähigkeit und damit einen hohen Stoffumsetzungsgrad bei der Dosierung von Schüttgütern in Reaktionsräumen zur Folge haben.

Beispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Schüttgutdrosselvorrichtung dient der Injektion von Branntkalk in eine Roheisenpfanne zur Roheisenentschweflung. Der Branntkalkvorratsbehälter, die Förderleitung zur Pfanne und die Blaslanze sind in der Fig. 1 nicht mit gezeigt.

Die Konzentrationsmeßsonde 1 sitzt am Auslauf des Branntkalkvorratsbehälters, aus dem Branntkalk mit einer Dichte nahe der Schüttdichte der Schüttgutdrosselvorrichtung durch Druckbeaufschlagung auf die Schüttgutoberfläche im Branntkalkvorratsbehälter zugeführt wird. Der dichte Branntkalk gleitet im Massenfluß durch den Eintrittsflansch 2 in den konischen Schacht 3 und wird an der Dosierklappe 7 aufgestaut. Durch Freigabe eines Auslaufquerschnitts an der Dosierklappe 7 über die Regulierschubstange 6, die mittels des gesteuerten Antriebes verstellt wird, entspannt das Lücken­ gas des Branntkalks und schleust unter starker Dispergierung den Branntkalk in die unter niedri­ gerem Druck stehende Förderleitung.

Zur Sicherung des Eintrages des Branntkalks mit hoher Strömungsenergie wird die Förderung im Dünnstrom vorgenommen. Dazu wird über den durch die Wand des Gehäuses 4 stoßenden Förder­ gaseintrittsstutzen 5 Fördergas in den entspannten Branntkalkstrom zugeführt. Das Branntkalk-Gas- Gemisch gelangt nach Passieren des konischen Austrittsflansches 8 in die Förderleitung.

Die Massenstromregelung erfolgt über den Öffnungsgrad der Dosierklappe 7 und die Größe des Differenzdruckes zwischen Ober- und Unterseite der Dosierklappe. Dafür sind die Druckmeßgeräte 9 und 10 installiert.

Nach einer bestimmten Anzahl von Pfanneninjektionen wird der Ausströmbereich des konischen Schachtes 3 durch Verstellung der Abreinigungsschubstange 13 mittels der Abreinigungsklappe 12 und Ausblasgas, das über den Abreinigungsgasstutzen 11 zugeführt wird, von Ansätzen oder Anbackungen befreit.

Die Branntkalkinjektion wird unterbrochen, wenn die Konzentrationsmeßsonde 1 einen Gasdurch­ bruch signalisiert.

 1 Konzentrationsmeßsonde
 2 Eintrittsflansch
 3 Konischer Schacht
 4 Gehäuse
 5 Fördergaseintrittsstutzen
 6 Regulierschubstange
 7 Dosierklappe
 8 Austrittsflansch
 9 Druckmeßgerät vor der Entspannung
10 Druckmeßgerät nach der Entspannung
11 Abreinigungsgasstutzen
12 Abreinigungsklappe
13 Abreinigungsschubstange

Claims (5)

1. Schüttgutdrosselvorrichtung zum Entspannen, Ausschleusen sowie Dosieren feinkörniger, kohäsiver und kohäsionsloser Schüttgüter aus einem Raum erhöhten Druckes in einen Raum geringeren Druckes und zum Dispergieren des Schüttgutes im Fördergas sowie zum pneuma­ tischen Fördern im Raum niedrigeren Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Raumes erhöhten Druckes eine Schüttgutdrosselvorrichtung angeordnet ist und die Schütt­ gutdrosselvorrichtung mit einem Eintrittsflansch (2) an den Raum erhöhten Druckes ange­ koppelt ist, die Schüttgutdrosselvorrichtung einen steilen, konischen Schacht (3) zur Siche­ rung des Schüttgutmassenflusses und eine den Schacht verschließbare sowie den Förder­ strom regulierbare Dosierklappe (7) besitzt, an der Dosierklappe (7) eine von außen betätig­ bare Regulierschubstange (6) befestigt ist, und der konische Schacht (3) mit Dosierklappe (7) in dem Gehäuse (4), das über den konisch auslaufenden Austrittsflansch (8) die Schütt­ gutdrosselvorrichtung mit dem Raum niedrigen Druckes oder mit der Förderleitung verbindet, montiert ist und durch die Wand des Gehäuses (4) ein Fördergaseintrittsstutzen (5) für den Transport des Schüttgutes und zur Spülung der beweglichen Teile der Dosierklappe (7) eingesetzt ist.

2. Schüttgutdrosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Über­ wachung des Massenflusses des in der Nähe der Schüttdichte befindlichen Schüttgutes und zur Verhinderung des Durchschießens des Schüttgutes oberhalb des Eintrittsflansches (2) eine Konzentrationsmeßsonde (1) angeordnet ist und die Konzentrationsmeßsonde (1) mit dem Antrieb der Regulierschubstange (6) der Dosierklappe (7) eine Steuereinheit bildet.

3. Schüttgutdrosselvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Regulierschubstange (6) mit einer Massenstrommeßeinrichtung, vor oder nach der Schüttgutdrosselvorrichtung angeordnet, gekoppelt ist und mit ihr eine Regeleinheit für den Massenstrom des Schüttgutes bildet.

4. Schüttgutdrosselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß radial durch den Eintrittsflansch (2) in den Raum höheren Druckes und durch die Wand des Gehäuses (4) in den Raum niedrigeren Druckes Druckmeßgeräte (9) und (10) instal­ liert sind und diese Druckmeßgeäte gemeinsam mit dem Antrieb der Regulierschubstange (6) eine Regel- und Überwachungseinheit für die Entspannung sowie für den Massenstrom des Schüttgutes bilden.

5. Schüttgutdrosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von Anbackungen, Ablagerungen, Verkrustungen im konischen Schacht (3) ein Abreini­ gungsgasstutzen (11) und eine Abreinigungsklappe (12) vorgesehen sind, wobei die Abreinigungsklappe (12) mit einer von außen betätigbaren Abreinigungsschubstange (13) verbunden ist.