DE8316665U1 - Schneckenfoerderer zum austragen von festen rueckstaenden aus unter hoher temperatur und ueberdruck betriebenen einrichtungen - Google Patents

Description

Schneckenförderer zum Austragen von festen Rückständen aus Unter hoher Temperatur und Überdruck betriebenen Einrichtungen

Die Erfindung betrifft einen mit drehbar gelagerter Schnecke und diese umgebenden Mantel versehenen Schneckenförderer zum Austragen von festen Rückständen aus unter hoher Temperatur und Überdruck betriebenen Einrichtungen zum Umsetzen von festem, kohlenstoffhaltigem Material, wobei der Einlauf des Schneckenförderers der Austraqsöf fnung der Einrichtung nachgeordnet und der Schneckenförderer Teil des Drucksystems der Einrichtung ist. Bei einer solchen Einrichtung kann es sich beispielsweise um einen Reaktor zum Verqasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen oder um eine Wirbelbettfeuerung handeln, die durchweg auch unter überdruck betrieben wird.

Bei den festen Rückständen wird es sich üblicherweise um Asche handeln, die noch einen mehr oder weniger großen Anteil an nicht umgesetzten Kohlenstoff enthalten kann. Die festen Rückstände sind überwiegend feinkörniq, etwa entsprechend der Korngöße der kohlenstoffhaltigen Materialien, normalerweise Kohle, die in der Einrichtung

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doch zumindest außerordentlich erschweren.

ümqesetzt worden sind. Es ist aber unvermeidbar, daß Teile |

der Rückstände unter Bildunq von größeren Aqqlomeraten mit Abmessungen bis r,u 40 cm zusammenbacken. Diese Agglomerate können beim Austraaen der festen Rückstände zu erheblichen Betriebsstörungen führen, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden. Hierbei ist zu berücksichtiaen, daß der Schneckenförderer mit dem Reaktor oder dem Feuerungsraum ein einheitliches Drucksystem bildet, so daß es während des Betriebes der Gesamtanlage normalerweise nicht möglich ist, von außen in das Innere des Drucksystems und damit auch das Innere des Schneckenförderers mit irgendwelchen Zerkleinerungswerkzeugen oder dgl. einzugreifen. Weiterhin muß der Tatsache Rechnunq getragen werden, daß die festen Rückstände im unteren Teil des Reaktors oder dgl. und im Einlaufbereich des Schneckenförderers eine ;|

Feststoffsäule bilden, die ein absatzweises Vorbehandeln der festen Rückstände, beispielsweise unter Verwendung eines zwischengeschalteten Brechers, aussschließen oder |

Die Erfindung geht aus von einem Schneckenförderer der

einleitend beschriebenen Art, wie er beispielsweise im |

I Zusammenhang' mit einem Hochtemparatur-Winkler-Vergasungs- |

reaktor in Chem.-Ing.-Tech., 48. Jahrq. 1976, Seite 1188, offenbart ist. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenförderer derart auszugestalten, daß die vorerwähn-

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ten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll es auch bei Unter hohen Temperaturen und unter Überdruck arbeitenden Anlaqen möqlich sein, trotz der vorerwähnten Aqqlomeratbildunq die festen Rückstände störungsfrei auszutragen. Die in Betracht kommenden Temperaturen können in der Größenordnung von 1000° C und die Drücke im Bereich von 10 bis 50 und mehr bar liegen. Gleichzeitig sollen die festen Rückstände beim Durchgang durch den Schneckenförderer soweit gekühlt werden, daß sie nicht mehr mit dem Luftsauerstoff reaqieren. Letzteres könnte zu unkontrollierten Bränden führen. Die vorstehend genannten. Ziele sollen erreicht werden, ohne daß dazu die Anlage insgesamt

wesentlich komplizierende oder verteuernde Maßnahmen notwendig wären.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Schnecke wenigstens zwei in Förderrichtung hintereinander angeordnete, lösbar und drehfest miteinander verbundene Abschnitte aufweist, von denen der der Austragsöffnunq benachbarte Abschnitt auch der Zerkleinerung von grobkörnigen Bestandteilen der Rückstände und der bzw. daran anschließende(n) Abschnitte) überwiegend der Kühlung der Rückstände dienen, und der Mantel wenigstens auf Teilen seiner Längserstreckung von einem Kühlmittel durchströmt und/oder umströmt wird. Die Unterteilung der Schnecke in wenigstens zwei Abschnitte erleichtert einmal die Anpassung

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der einzelnen Abschnitte an die ihnen überwiegend zugeordnete Funktion* So kann jener Abschnitt der Schnecke;, der mit den aus der Einrichtung kommenden festen Rückständen zunächst in Berührung kommt, an die Funktion des Zerkleinerns von Agqlomeraten angepaßt sein, wobei natürlich auch > die Funktion des Transportierens erfüllt sein muß. Der daran anschließende Abschnitt der Schnecke kann so ausge-^ bildet werden, daß insbesondere den Kühl- und Transportfunktionen Rechnung getragen wird. Da der Zerkleinerungsfunktionen erfüllende Abschnitt der Schnecke in erheblich stärkerer Weise beansprucht wird und damit einem entsprechend größeren Verschleiß unterliegt, trägt die Unterteilung auch wirtschaftlichen Belanqen Rechnung, da bei Verschleiß des der Zerkleinerunq dienenden Abschnittes nicht die gesamte Schnecke ausqetauscht zu werden braucht*

Entsprechendes qilt auch für eine Ausqestaltunq, bei welcher gemäß einem weiteren Vorschlaq der Erfindunq der Schneckenmantel ebenfalls entsprechend der Unterteilung der Schneckenabschnitte unterteilt ist, die druckdicht ,jedoch lösbar miteinander verbunden sind. Das Gehäuse wird in dem Bereich, in welchem die Zerkleinerung gröberer Bestandteile überwiegend stattfindet, ebenfalls einem stärkeren Verschleiß unterliegen.

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Der äberwieqend die Zerkleinerunqsarbeit leistende Abschnitt der Schnecke ist wesentlich massiver ausqebildet wobei die Schneckensteqe in diesem Abschnitt im Grund abqerundet sein können. Ferner hat es sich als zweckmäßiq herausqestellt, die den äußeren ümfanq der Schneckenqänge bildende Fläche derart abzuschrägen, daß sie im Längsschnitt mit der Horrizontalen einen spitzen Winkel beqrenzt, dessen Scheitelpunkt dem Austragsende des Schneckenförderers zuqekehrt ist, d.h., daß diese Umfanqsfläche der Schneckenqänqe in Förderrichtung einen zunehmenden Durchmesser aufweist. Diese Abschrägunq beqünstiqt die Zerkleinerung gröberer Bestandteile der Rückstände, zumal die Zerkleinerungsarbeit praktisch ausschließlich durch das Drehmoment der Schnecke aufgebracht werden muß. Die abgeschrägte äußere Umfangsflache der Schneckenstege bildet einen "endlosen" sich drehenden Keil, der zur Zerkleinerung gröberer Bestandteile beiträgt.

Im übrigen kann der Bereich des Extruders, in welchem die Zerkleinerung überwiegend erfolqt, mit einer Panzerung, beispielsweise in Form einer Auftragschweißung, versehen sein, die nach Verschleiß erneuert wird.

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Zur Erhöhunq der Kühlwirkung kann die Schnecke - gegebenenfalls in allen Abschnitten - mit inneren Kanälen für den Druchgang eines Kühlmittels versehen sein. Diese Kanäle können auch zur Erzielung eines besonders guten Wärmeüberganges in den Schneckenqängen vorhanden sein.

Die Länge des Schneckenförderers wird im wesentlichen durch die erforderliche Kühlleistung bestimmt da aus den bereits genannten Gründen die Temperatur der festen Rückstände bei Verlassen des Schneckenförderers bzw. der diesem nachgeordneten Druckschleuse eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten sollen.

Das Gehäuse des Schneckenförderers ist zweckmäßig mit einem mit dem unteren Bereich der Wandung des Reaktionsraumens der Einrichtung verbundenen Einlaufstutzen versehen, wobei die Schnecke mit dem sie umgebenden Mantel unter einem von 180" abweichenden Winkel, vorzugsweise rechtwinklig, zur Längsachse des Stutzens verläuft. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Ausführung herausgestellt, bei welcher der Einlaufstutzen mit wenigstens einer Zuführung für ein gasförmiges Medium versehen ist, welches der Auflockerung des im unteren Bereich des Reaktionsraumes und/oder im Einlaufstutzen befindlichen auszutragenden Rückstände dient.

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Da das gasförmige Medium in den Reaktionsraum der Einrichtung gelangt, wird es zweckmäßig so gewählt sein, daß es an den dort stattfindenden umsetzungen teilnimmt, d.h., daß es sich bei dem gasförmigen Medium im Falle eines Winkler-Reaktors beispielsweise um Kohlendioxid, Luft oder Dampf J handeln kann. Da die umzusetzenden kohlenstoffhaltigen

§ Materialien im Reaktionsraum durchweg ein Wirbelbett

bilden, kann das qasförmiqe Medium auch gleichzeitig als Fluidisierungsmittel im Reaktor dienen.

In der Zeichnunq ist als Ausfuhrunqsbeispiel ein Längsschnitt durch einen Schneckenförderer schematisch dargestellt.

An dem unteren Bereich 1 eines Reaktors ist ein erster Gehäuseabschnitt 2 eines Schneckenförderers über eine Flanschverbindung 3 druckfest angebracht, wobei der erste Gehäuseabschnitt 2 einen Einlaufstutzen 4 aufweist, welcher in Verlängerung des unteren Bereiches des Reaktorsi und im wesentlichen koaxial zu dessen Längsachse verläuft. Am ersten Gehäuseabschnitt 2 ist an dessen rechtwinklig zum Einlaufstutzen 4 verlaufenden Bereich ein zweiter Gehäuseabschnitt 5 druckfest, jedoch lösbar mittels einer Planschverbindung 6 angebracht. In den beiden Gehäuseabschnitten 2

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und 5 ist eine Schnecke 8 angeordnet, die ihrerseits entsprechend der Unterteilung des Gehäuses 2, 5 in zwei Abschnitte 9 und 10 unterteilt ist.

Der erste Gehäuseabschnitt 2 umgibt die Einzugs- und Zerkleinerunqszone des Schneckenförderers, während der sich daran anschließende Gehäuseabschnitt 5 den Bereich umschließt, der im wesentlichen - neben dem Transport der festen Rückstände - der Kühlunq derselben dient. Selbstverständlich erfolgt auch bereits im ersten Gehäuseabschnitt 2 eine Kühlunq, wie auch im zweiten Gehäuseabschnitt 5 noch eine weitere Zerkleinerung der festen Rückstände aufgrund des bei der Förderung unvermeidbaren Abriebes eintreten wird.

Die beiden Schneckenabschnitte 9 und 10 sind im Bereich der Verbindung 6 der beiden Abschnitte des Gehäuses lösbar, jedoch drehfest und biegefest miteinander verbunden.

Die Schnecke 8 ist am Einlaufende in einem Lager 11 und am Auslaufende in einem Lager 12 gelagert.

Der Antrieb der Schnecke 8 erfolgt über ein Zahnradvorgelege 14.

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Der Abschnitt 10 der Schnecke 8 ist mit Kanälen 15 und 16 für den Durchqanq eines Kühlmittels versehen» Die Kanäle 15 |i befinden sich im Kern des Abschnittes 10, wohinqeqen die Kanäle 16 innerhalb der Steqe 17 verlaufen. Die Kühlmittel- < zufuhr für die Schnecke 8 ist bei 18 angedeutet. Die ; Ableitung des Kühlmittels nach Passieren des Schneckenabschnittes 8 und qeqebenenfalls ist mit 19 bezeichnet.

Der Gehäuseabschnitt 5 ist ebenfalls mit Kanälen 20 für den Durchgang eines Kühlmittels versehen, das bei 21 in das Gehäuse 5 eintritt und dieses bei 22 verläßt.

Der Gehäuseabschnitt 2 weist Kanäle 24 für den Durchqanq eines Kühlmittels auf, welches bei 25 zuqeführt wird und bei 26 den Gehäuseabschnitt 2 wieder verläßt.

Die amstärksten beanspruchten Innenflächen des Gehäuseabschnittes 2 sind mit einer Auflaqe 27 versehen, die die eigentliche Gehäusewandung vor Verschleiß schützen soll. )

Der Einlaufstutzen 4 ist kurz oberhalb der Schnecke 8 bzw. deren Abschnitt 9 mit über seinen Umfang verteilten Zuleitungen 28 für ein gasförmiges Medium versehen. Nahe dem dem Einlaufstutsen 4 abgekehrten Ende des Gehäuseabschnittes 5 ist dieser mit einer Austragsöffnung 29

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versehen, an die sich eine Druckschleuse 30 anschließt,

dutch die der ausreichend abqekühlte feste Rückstand aus |

dem unter Überdruck stehenden System ausqetraqen wird.

Im unteren Bereich des Reaktors und im Einlaufstutzen 4 befindet sich eine von den Umsetzunqsrückständen qebildete Feststoffsäule, die durch das durch die Zuleitunqen 28 zugeführte qasförmiqe Medium etwas aufgelockert wird. Dadurch soll erreicht werden, daß sich keine Brücken bilden, die dazu führen, daß sich die Rückstände innerhalb des unteren Bereiches 1 des Reaktors und/oder des Einlaufstutzens 4festsetzen. Außerdem bewirkt die Auflockerunq eine qewisse Entmischunq dahinqehend, daß feineres Korn sofort nach unten in den Rereich der Schnecke 8 hindurchfällt, welche Tatsache auch Verhinderunq von Brückenbil-

dunqen beiträqt. |

Die gröberen Bestandteile der Rückstände werden im Bereich des ersten Gehäuseabschnittes 2 durch den Schneckenabschnitt 9 weitgehend zerkleinert. Die dazu notwendiqe Zerkleinerunqsarbeit wird über das Drehmoment der Schnecke 8 aufgebracht. Die Zeichnung läßt erkennen, daß der im Gehäuseabschnitt 2 befindliche Schneckenabschnitt 9 wesentlich massiver ausgebildet ist als der daran anschließende Schneckenabschnitt 10, der im wesentlichen nur der Kühlung und dem Transport der Rückstände dient. Außerdem

sind die Ümfanqsflachen 32 der Schneckanqänqe 31
schrägt.

Während der Verweilzeit im Schneckenförderer wird der mit einer Temperatur von z.B. 1000° C aus dem Reaktor kommende Rückstand auf eine Temperatur von beispielsweise 500" C

heruntergekühlt, mit der der Rückstand den Schneckenförderer bzw. die Schleuse 30 verläßt.

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Der Schneckenförderer kann eine Länqe von beispielsweise 3m und einen Innendurchmesser von beispielsweise 200 m aufweisen.

Die Flanschverbindunqen 3 und 6 ermöglichen ein schnelles Entfernen des ersten Gehäuseabschnittes 2 und anschließend auch desersten Abschnittes 9 der Schnecke 8. Diese beiden Teile unterliegen dem größten Verschleiß, da in ihrem Bereich die Zerkleinerung gröberer Bestandteile erfolgt. Zudem haben hier die Rückstände auch noch die höchste Temperatur, welche Tatsache ebenfalls zur Beanspruchung des Gehäuse und Schnecke bildenden Materials beiträgt.

Claims (6)

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1. Mit drehbar qelagerter Schnecke und diese umgebenden Gehäuse versehener Schneckenförderer zum Austraqen von festen Rückständen aus unter hoher Temperatur und überdruck betriebenen Einrichtunqen zum Umsetzen von festen, kohlen-

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stoffhaltiqem Material, wobei der Einlauf des Schneckenförderers· der Austraqsöffnunq der Einrichtunq nachqeordnet ist und der Schneckenförderer Teil des Drucksysten-s der Einrichtunq ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke 8 weniqstens zwei in Förderrichtunq hintereinander angeordnete, lösbar und drehfest miteinander verbundene Abschnitte (9, 10) aufweist, von denen der der Austraqsöffnunq der Einrichtunq (1) benachbarte Abschnitt (9) auch der Zerkleinerunq von qrobkörniqen Bestandteilen der Rückstände und der bzw- die daran anschließende(n) Abschnitt(e) (10) überwiegend der Kühlunq der Rückstände dienen, und das Gehäuse (2, 5) weniqstens auf Teilen seiner Lanqserstreckunq ';on einem Kühlmittel durchströmt und/oder umströmt wird.

2. Schneckenförderer nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß auch das Schneckengehäuse (2, 5) entsprechend der ünterteilunq der Schnecke (8) in Abschnitte unterteilt ist, die druckdicht, jedoch lösbar miteinandevr verbunden sind.

3. Schneckenförderer nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß auch die Schnecke (8) innere Kanäle (15) für dem Durchgang eines Kühlmittels aufweist.

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4. Schneckenförderer nach Anspruch 1 , dadurch qekennzeichnet, daß auch die Schneckenqänqe (17) mit Kanälen (16) für den Durchqanq eines Kühlmittels versehen sind.

5. Schnecken förderer nach einem der vorherqehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet_r daß das Gehäuse (2_c 5) mit einem mit dem unteren Bereich der Einrichtunq (1 ) verbundenen Einlaufstutzen (4) versehen ist und die Schnecke (8) mit dem sie umqebenden Gehäuse (2, 5) unter einem von 180° abweichenden Winkel, vorzuqsweise rechtwinkliq zur Länqsachse des EinlaufStutzens (4) verläuft.

6. Schneckenförderer nach Anspruch 5, dadurch qekennzeichnet, daß der Einlauf stutzen (4) mit weniqstens einer Zuführunq (28) für ein qasförmiqes Medium versehen ist, welches der Auflockerunq der im unteren Bereich der Einrichtunq (1) und im Einlaufstutzen (4) befindlichen auszutraqenden Rückstände dient.

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