DE4425451A1

DE4425451A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Material aus einem Druckfilter

Info

Publication number: DE4425451A1
Application number: DE4425451A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Blankmeister; Bernhard Graebe; Paul Paternoga
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-01-25
Also published as: AT405487B; ATA122495A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austragen von feucht/riesel fähigem bis pastösem Material aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Transport des Filterkuchens eines Druckfilters aus dessen Überdruckraum zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Druckfilter ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Vakuumfil ter ein kompletter Filterapparat wie Drehtrommelfilter, Drehscheibenfilter etc. innerhalb eines gegenüber der freien Atmosphäre unter Überdruck ste henden dicht abgeschlossenen Druckbehälters mit einem Druck von z. B. 4 bar angeordnet, wobei durch die Anwendung des Überdruckes bei der Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bzw. bei der Schlamment wässerung Filterkuchen mit besonders geringer Restfeuchte gewonnen wer den können. Der entsprechend feuchte (zähe pastöse) Filterkuchen muß dann möglichst kontinuierlich aus dem Druckbehälter nach außen in die freie At mosphäre ausgetragen werden. Die zuverlässige Ausschleusung des Filter kuchens aus dem Verfahrensraum stellt eine wichtige Voraussetzung für die technische Realisierung der kontinuierlichen Druckfiltration dar. Zum Aus schleusen des Filterkuchens bedient man sich in der Regel einer Gutmate rialschleuse wie z. B. Schieber- oder Zellenradschleuse (DE-OS 33 35 860), in deren einzelnen Kammern der Druck vom Überdruck des Druckbehälters auf Atmosphärendruck abgebaut wird. Die Abdichtung der Gutmaterial schleuse und damit des Verfahrensraumes gegen die Umgebung erfolgt durch Dichtungsleisten der Schleuse und nicht durch den Filterkuchen selbst, welcher in der Schleuse lediglich entgast wird. Es versteht sich, daß Schieber- oder Zellenradschleusen infolge der bewegten aneinanderreiben den Teile einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind und gegen Gasdurchbrü che bzw. Gasverluste nicht gesichert sind. Außerdem sind diese Schleusen nicht in der Lage, den aus dem Druckraum eines Druckfilters ausgetragenen Filterkuchen an den Ort von dessen Verwendung wie z. B. zu einer Deponie zu transportieren, d. h. der durch eine Schleuse ausgetragene Filterkuchen muß anschließend durch ein weiteres Förderorgan wie z. B. Förderband abtransportiert werden.

Es ist bei einem Druckfilter auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 30 22 813), den im Überdruckraum von der Filtervorrichtung abgenomme nen Filterkuchen innerhalb des Überdruckraumes selbst durch Zumischung z. B. einer Flüssigkeit so weit wieder zu verflüssigen, daß er fließfähig wird, und den verflüssigten Filterkuchen mittels einer Pumpe in einen Teich zu pumpen. Es liegt auf der Hand, daß durch diese Methode das mit einem Druckfilter an sich angestrebte Ziel, nämlich die Gewinnung eines Filterku chens von möglichst niedriger Restfeuchte, mit Sicherheit nicht erreicht wird.

Schließlich sind sogenannte Dickstoffpumpen, in der Regel Kolbenpumpen zum Transport von fließfähigen Massen wie z. B. Flüssigbeton, bekannt. Die bekannten Dickstoffpumpen setzen aber, wie alle anderen bekannten Pumpensysteme auch, auf ihrer Saugseite einen Einlaufdruck voraus, der nur wenig höher ist als der Atmosphärendruck, und der grundsätzlich nied riger liegt als der Druck an der Druckseite der Pumpe. Weil die Druckver hältnisse bei einem Druckfilter genau umgekehrt liegen, sind Dickstoffpum pen üblicher Bauart nicht geeignet, den im Überdruckraum eines Druckfil ters anfallenden Filterkuchen unmittelbar aus dem Überdruckraum heraus zupumpen.

Würde man einen pastösen Filterkuchen aus dem Überdruckraum eines Druckfilters in unkontrollierter Weise mit Hilfe des Überdruckes von z. B. 4 bar selbst nach außen in die Atmosphäre herausspritzen lassen, so hätte eine solche Lösung untragbar hohe Schleusgasverluste zur Folge und es müßte mit hohem Energieaufwand der Arbeitsdruck im Druckfilter aufrecht erhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Druckfiltration eine kon tinuierliche Ausschleusung von feuchtem bis pastösem Filterkuchen zu fin den, die ohne Schleusen bekannter Bauart auskommt, und die bei minimier ten Schleusgasverlusten während des Anfahrens möglichst den Filterkuchen selbst zur Abdichtung des Überdruckraumes verwendet, und die in der Lage ist, den Filterkuchen nicht nur auszuschleusen, sondern auch noch zum Ort seiner Verwendung zu transportieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maß nahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 4 gelöst. Vor teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird der aus einem Druckfilter auszutragende Filterku chen als Dickstoff mit seinem Überdruck bzw. Arbeitsdruck p₀ zur Saugsei te einer Dickstoffpumpe wie z. B. Kolbenpumpe gedrückt, von deren Druckseite der Dickstoff in eine Förderleitung mit Stellgerät gedrückt wird, das im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe in der zunächst dickstofffreien Förderleitung einen Druckluftdruck p₁ < p₀ hält, wonach das Druckluftpol ster in der Förderleitung nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsen de Dickstoff-Produktsäule ersetzt wird. Dabei kann das Druckluftpolster durch eine Verbindungsleitung zwischen dem Druckbehälter des Filters und der Förderleitung bzw. Druckleitung der Dickstoffpumpe gebildet werden. Nach Aufbau der Dickstoff-Produktsäule in der Förderleitung wirkt diese Produktsäule als abdichtender Dickstoffpfropfen, der Schleußgasdurchbrü che bzw. Schleusgasverluste verhindert. Weil der in der Förderleitung auf gebaute Dickstoffpfropfen durch die Dickstoffpumpe hoch verdichtet worden ist, übt der Dickstoffpfropfen eine hervorragende Dichtwirkung aus. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird lediglich das in den Poren der ver dichteten Dickstoff-Produktsäule eingeschlossene ganz geringe Gasvolumen zusammen mit der Produktsäule ausgeschleust.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe der Druck p₁ des Druckluftpolsters in der Förderleitung mit wachsender Dickstoff-Produktsäule durch Einsatz eines Druckluft-Über stromventiles konstant gehalten. Zum Ende des Anfahrbetriebes der Dick stoffpumpe, nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung durch die Dickstoff-Produktsäule ersetzt ist und in dieser ein Druck p₂ p₁ erreicht ist, bleibt das Stellgerät beim Druck p₂ geöffnet. Die Dickstoffpumpe kann die Dickstoff-Produktsäule in der Förderleitung über weite Strecken fördern, z. B. zu einem Silo, zu einer Deponie etc.

Die Länge der von der Dickstoffpumpe in der Förderleitung aufgebauten Dickstoff-Produktsäule bis zu der Größe, die den aufgebauten Dickstoff pfropfen gegen Schleusgasverluste sichert, hängt von verschiedenen Stoffpa rametern ab, wie z. B. Porosität, Wassergehalt, Viskosität, Thixotropie, etc. des Filterkuchens, von den Wandreibungswerten Dick stoff/Förderleitungsinnenwandung usw.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß da durch gekennzeichnet, daß der Dickstoffaustrag des Druckbehälters des Druckfilters mit der Saugseite einer Dickstoffpumpe in Verbindung steht, an deren Druckseite eine Dickstoff-Förderleitung angeschlossen ist mit einem Stellgerät/Stellventil, das beim Anfahren der Dickstoffpumpe in der zu nächst dickstofffreien Förderleitung ein Druckluftpolster mit einem Druck p₁ < P₀ aufrechterhält, wobei p₀ der Arbeitsdruck des Druckfilters bzw. der Druck an der Saugseite der Dickstoffpumpe ist.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu tert.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Druckfilter mit erfindungsgemäßer Vor richtung zum Austrag und Transport des pastösen Filterku chens mit Hilfe einer Dickstoffpumpe, und

Fig. 2 schematisch die Förderleitung der Dickstoffpumpe in deren Anfahrbetrieb.

Beim Druckfilter der Fig. 1 ist innerhalb eines Überdruckbehälters (10), der einen Druck von z. B. 4 oder 5 bar hält, ein komplettes Vakuum-Drehschei benfilter angeordnet, dessen Filterscheibe (11) in eine Suspension (12) ein taucht, die sich in einem Trog (13) befindet. Während sich die Filterscheibe (11) in dem Filtertrog (13) dreht, wird auf der Scheibenoberfläche ein Fil terkuchen (14) fortschreitend anfiltriert und entwässert, der dann noch vor dem Wiedereintauchen der Drehtrommel (11) in die Suspension (12) von der Scheibenoberfläche abgelöst und mit dem im Überdruckbehälter (10) herr schenden Arbeitsdruck p₀ von z. B. 4 oder 5 bar über eine Leitung (15) nach unten z. B. in einen Doppelschneckenförderer (16) gedrückt wird, der den Filterkuchen (17) zur Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19), im Aus führungsbeispiel Kolbenpumpe, fördert. Als Dickstoffpumpe kommt auch eine Kolbenmembranpumpe in Frage.

Die Dickstoffpumpe (19) weist einen hin- und hergehenden, von einem Hy draulikzylinder (20) bewegten Förderkolben (21) auf, sowie an der Saugseite (18) ein von einem Hydraulikzylinder (22) betätigtes Saugventil (23), sowie an der Pumpendruckseite (24) ein von einem Hydraulikzylinder (25) betätig tes Druckventil (26). An der Druckseite (24) der Dickstoffpumpe (19) ist eine Dickstoff-Förderleitung (27) angeschlossen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Förderleitung (27) der Dickstoffpumpe (19) ein Stellgerät (28) aufweist, das beim Anfahren der Dickstoffpumpe (19) in der zunächst dickstofffreien Förderleitung (27) geschlossen ist und ein Druckluftpolster mit einem Druck p₁ < p₀ aufrechterhält, z. B. p₁ ca. 1,1 × p₀, wonach das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsende Dickstoff-Produktsäule (29) als abdichtender Dickstoffpfropfen ersetzt wird. Dabei wird der Druck p₁ des Druckluftpolsters durch das Stellgerät (28) konstant gehalten. Zum Ende des Anfahrbetriebes der Dickstoffpumpe (19), nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) durch die Dickstoff-Produktsäule (29) ersetzt ist und in dieser der dynamische Druck p₂ p₁ erreicht ist, bleibt das Stellgerät (28) beim Druck p₂ geöffnet, und der Filterkuchen (31) wird dann schließlich bei Atmosphärendruck p_AT z. B. in einer entfernt liegenden Deponie abgelegt. Aus Fig. 2 ist noch abzulesen, daß der dynamische Druck p₂, bei dem das Stellgerät (28) geöffnet bleibt, den Druckabfall p_x in der Rohrleitung (27), vermehrt um den Arbeitsdruck p₀, überwiegen muß.

Die in der Beschreibung sowie in den Figuren benutzten Druckangaben werden wie folgt hier zusammengestellt:
p₀ = Arbeitsdruck des Druckfilters (10, 11) vor der Dickstoffpum pe (19), z. B. 4 bar oder 5 bar
p₁ = Schließdruck des Stellgerätes (28) + ca. 10% × p₀, d. h. p₁ = ca. 1,1 × p₀
p_x = Druckverlust durch Feststoffreibung der Dickstoff-Produkt säule (29) in der Förderleitung (27)
p₂ = Öffnungsdruck des Stellgerätes (28) dynamischer Druck in der Pumpenleitung
p_AT = Atmosphärendruck

Claims

1. Verfahren zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Mate rial aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Transport des Filterkuchens eines Druckfilters (11) aus dessen Überdruckraum (10) zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck, dadurch gekenn zeichnet, daß der auszutragende Filterkuchen (17) im Überdruck bzw. Arbeitsdruck (p₀) zur Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19) trans portiert wird, von deren Druckseite (24) der Filterkuchen in eine För derleitung (27) mit Stellgerät (28) gedrückt wird, das im Anfahrbetrieb der Dickstoffpumpe (19) in der zunächst dickstofffreien Förderleitung einen Druckluftdruck p₁ < p₀ hält, wonach das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) nach und nach durch eine in ihrer Länge wachsende Dickstoff-Produktsäule (29) ersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anfahr betrieb der Dickstoffpumpe (19) der Druck (p₁) des Druckluftpolsters in der Förderleitung mit wachsender Dickstoff-Produktsäule (29) durch Einsatz eines Druckluft-Überströmventiles (30) konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ende des Anfahrbetriebes der Dickstoffpumpe (19), nachdem das Druckluftpolster in der Förderleitung (27) durch die Dickstoff-Produkt säule (29) ersetzt ist und in dieser ein dynamischer Druck p₂ p₁ er reicht ist, das Stellgerät (28) beim Druck (p₂) geöffnet bleibt.

4. Vorrichtung zum Austragen von feucht/rieselfähigem bis pastösem Ma terial aus einem Druckbehälter, insbesondere zum Austrag und Trans port des Filterkuchens eines Druckfilters (11) aus dessen Überdruck raum (10) zu einem entfernten Ort mit Atmosphärendruck, insbesonde re zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchenaustrag (15) des Druckbehälters (10) mit der Saugseite (18) einer Dickstoffpumpe (19) in Verbindung steht, an deren Druckseite (24) eine Förderleitung (27) angeschlossen ist mit einem Stellgerät (28), das beim Anfahren der Dickstoffpumpe in der zunächst dickstofffreien Förderleitung (27) ein Druckluftpolster mit einem Druck p₁ < P₀ aufrechterhält, wobei p₀ der Arbeitsdruck des Druckfilters (11) bzw. der Druck an der Saugseite (18) der Dickstoffpumpe (19) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dick stoffpumpe (19) eine Kolbenpumpe ist, deren Saugseite (18) ein ölhy draulisch betätigtes Saugventil (23) und deren Druckseite (24) ein ölhy draulisch betätigtes Druckventil (26) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Druckseite (24) der Dickstoffpumpe (19) angeschlossene Förderleitung (27) aus einem zylindrischen oder im Querschnitt sich konisch verjün genden Rohr besteht.