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Vorrichtung und Verfahren zum Transportieren von feinverteilten festen
Stoffen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Einrichtungen zum Regeln
des Stromes von feinverteilten festen Stoffen.
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Es ist häufig notwendig, bei der Durchführung von Verfahren, bei
denen mehr als ein Kessel zur ;nvendung gelangt, einen feinverteilten festen Stoff
aus einem Kessel in einen anderen überzuführen, der dicht daneben angeordnet ist.
Hierbei ist es crfor(lerlic11, daß dem feinverteilten festen Stoff eine beträchtliche
horizontale Geschwindigleitsllçomponente erteilt wird. So ist beispielsweise bei
dem in der britischen Patentschrift 582 055 beschriebenen Verfahren der Herstellung
von Kohlenoxyd enthaltenden Gasen, das mit drei Kesseln durchgeführt wird, notwendig,
den festen Stoff aus dem Carbonisierungskessel und dem Wassergaserzeugungskessel
in den Kessel überzuführen, in dem das kohlenstoffhaltige Material mit Luft behandelt
wird, wodurch eine gewisse Menge des Materials verbraucht wird, um die Temperatur
des verbleibenden Teiles auf Weißglut zu bringen.
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Bei den Verfahren der angegebenen Art, wo in einem geschlossenen
System eine tSberführung von Stoffen stattfindet, beispielsweise durch Rohrverbindungen,
finden häufig Einrichtungen Anwendung, die als Ubertragungsrohre bezeichnet werden
und iii denen Gas als Arbeitsmedium verwendet wird.
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Diese bisher angewandten Einrichtungen sind sehr unwirtschaftlich
bezüglich des Verbrauchs an Arbeitsgas, indem nämlich das Verhältnis der Gas-
menge
zu der Menge des bewegten feinverteilten festen Stoffes ungewöhnlich hoch ist. Darüber
hinaus ist auch eine genaue Kontrolle der Überführungsgeschwindigkeit sehr schwierig.
Hierbei kommt es auch vor, daß Stücke transportiert werden sollen, deren Größe diejenige
des feinverteilten festen Stoffes der eigentlichen Masse überschreitet, und diese
Stücke verstopfen leicht das Übertragungsrohr. Weiterhin ist es häufig schwierig,
weiiii beispielsweise das Übertragungsrohr verstopft ist, dieses Rohr wieder frei
zu machen, ohne daß ein Verlust einer gewissen Menge des feinverteilten festen Stoffes
auftritt. Weiterhin lassen sich diese Rohre bisweilen schwierig in Arbeitsstellung
bringen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Überführung
von feinverteilten festen Stoffen beschrieben, wodurch der feste Stoff in einem
Rohr nach unten fließt, welches zur Waagerechten unter einem Winkel geneigt ist,
der größer ist als der normale Schüttwinkel des feinverteilten festen Stoffes, und
dieses Rohr miindet in ein im wesentlichen waagerechtes Rohr, durch das ein fließender
Strom im wesentlichen axial geführt wird. Das waagerechte Rohr besitzt dabei eine
Länge, die derart ist, daß der feste Stoff hieraus nicht frei ausfließt, wenn kein
fließender Strom vorhanden ist.
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Die Erfindung schlägt auch eine Apparatur zur Durchführung des erwähnten
Verfahrens vor, die aus einem Rohr besteht, welches zur Waagerechten unter einem
Winkel geneigt ist, der größer ist als der normale Schüttwinkel des angewandten
feinverteilten festen Stoffes, und das in einem im wesentlichen waagerechten Rohr
mündet, durch das ein fließender Strom im wesentlichen axial hindurchgeführt wird.
Die Länge des waagerechten Rohres ist derart, daß der feste Stoff aus seinen Enden
nicht frei herausfließt, wenn kein fließender Strom zugegen ist. Es ist selbstverständlich,
daß der Neigungswinkel des ersterwähnten Rohres geändert werden kann, je nach dem
Schüttwinkel des zu handhabenden Materials.
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Bei der Durchführung des Verfahrens kann der fließende Strom aus
einem Strom einer Flüssigkeit, eines Dampfes oder Gases bestehen. Die Erfindung
wird hei der Verwendung eines Gasstromes beispielsweise erläutert. Es ist jedoch
selbstverständlich, daß das Verfahren auch unter Anwendung einer Flüssigkeit oder
eines Dampfstromes zum Transport des feinverteilten festen Stoffes verwendet werden
kann.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gas mit Hilfe einer
oder me'hrerer Düsen in der Nähe des Endes eingeführt, an dem das fließende Medium
eintritt. Es ist jedoch zweckmäßig, das Gas unter Verwendung eines Einlasses einzuführen,
der im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche aufweist wie das waagerechte
Rohr.
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In diesem Fall wird durch Verwendung von Düsen einer häufigen Quelle
von Arbeitsschwierigkeiten begegnet, da immer die Möglichkeit besteht, daß Düsen
mit einem verhältnismäßig geringen Querschnitt durch den feinverteilten festen Stoff
verstopft werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Apparatur zur Durchführung
des Verfahrens ist in Fig. I dargestellt, die einen Querschnitt durch die Apparatur
zeigt. Der feinverteilte feste Stoff fließt aus einem Trichter I durch ein Abführrohr
2, welches einen Neigungswinkel zur Waagerechten besitzt, der größer ist als der
maximale Schüttwinkel des festen Stoffes. Aus dem Rohr 2 tritt der feste Stoff in
ein waagerechtes Rohr 3, dessen Abmessung derart ist, daß der feste Stoff in ihm
einen Haufen bilden kann, der aus den Enden des Rohres nicht abfließen kann, wenn
kein Gasstrom vorhanden ist. Das Gas strömt durch das waagerechte Rohr 3 in der
durch einen Pfeil angezeigten Richtung. Die Fließgeschwindigkeit des festen Stoffes
kann durch Änderung der Gasgeschwindigkeit geregelt werden.
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Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist in Fig.
2 dargestellt, in der ebenfalls schematisch ein Querschnitt der Apparatur gezeigt
ist. Der feinverteilte feste Stoff strömt hierbei el>enfalls aus einem Trichter
I durch ein Abführrohr 2, dessen Neigungswinkel zur Waagerechten größer ist als
der maximale Schüttwinkel des festen Stoffes. Dieser feste Stoff gelangt dann in
ein waagerechtes Rohr 3, dessen Länge Y hierbei ebenfalls derart bemessen ist, daß
der feste Stoff in dem Rohr einen Haufen hilden kann. ohne daß er aus dem Rohrende
austritt, wenn kein Gas strömt. Das Gas wird in diesem Fall in das waagerechte Rohr
3 durch eine Düse 4 eingeführt, wobei sich der feste Stoff vor der Düse anhäuft
und durch das Gas mitgenommen wird. Hierbei wird der Schüttwinkel des Gases verringert,
und der feste Stoff strömt über das Ende des Rohres in den zweiten Kessel. Bei dieser
Ausführungsform kann die Strömungsgeschwindigkeit des festen Stoffes dadurch geregelt
werden, daß die Lage des Düsenendes geandert wird: d. h. die Länge X verändert wird,
womit sich auch die Geschwindigkeit des Oberführungsgases ändert. Wenn sich nämlich
die Düse sehr dicht an dem Haufen des festen Stoffes befindet, wird nur ein Teil
dieses feinverteilten festen Stoffes in einen fließenden Zustand versetzt und mitgerissen,
da die Gasdüse auf eine verhältnismäßig kleine Fläche des Haufens wirksam wird.
Wenn die Duse zurückgezogen wird, d. h. die Länge X vergrößert wird, so vergrößert
sich damit die Menge,des in einen fließenden Zustand versetzten, mitgerissenen festen
Stoffes.
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Bei diesen beiden Ausführungsformen der Erfindung liegen das geneigt
und das waagerecht angeordnete Rohr in der gleichen senkrechten Ebene.
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Die Apparatur arbeitet jedoch auch zufriedenstellend in dem Fall,
wo das geneigte Rohr und das waagerechte Rohr in verschiedenen senkrechten Ebenen
angeordnet sind, vorausgesetzt, daß der Neigungswinkel des geneigten Rohrs zur waagerechten
Ebene größer ist als der maximale Schütt-Winkel des feinverteilten festen Stoffes.
Obwohl auch bei der beschriebenen Ausführungsform der
.Apparatur
die waagerechte Geschwindigkeitskomponente des feinverteilten festen Stoffes in
dem geneigten Rohr in der gleichen Richtung wie der Gasstrom verläuft, ist es möglich,
daß diese in der entgegengesetzten Richtung gerichtet ist.
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Außer der T.age der Düse, wenn eine solche verwendet wird, sind die
Faktoren, welche die Überführungsgeschwindigkeit beeinflussen, die Größe von Y,
der Neigungswinkel des Schrägrohres zur Waagerechten und der Durchmesser dieses
geneigteil Rohres. 13ei der Apparatur gemäß der Erfindung besitzt tlas waagerechte
Rohr zweckmäßig eine derartige L.inge, daß, veiln kein Gasstrom fließt, die Oberfläche
des in dem waagerechten Rohr zur Ruhe gekommenen aufgehäuften festen Stoffes sich
an der voll dem Gaseinlaß entfernten Seite nur bis höchsteins all das Ende des waagerechten
Rohres erstreckt in keiiiein Fall jedoch darüber hinaus.
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Wenn das Rohr nämlich nicht genügend lang ist, nin (leil in Ruhe
befindlichen Haufen zurückzuhalten, würde das feinverteilte Material auch ohne Gasdurchtritt
aus dem Ende des Rohres ausfließen was häufig unerwünscht ist. Wenn andererseits
das Rohr zu lang ist, d. h. die Strecke X wesentlich größer ist als notwendig. um
einen nicht fließenden Strom zurückzuhalten. tindet dal)ei eine Verringerung <ler
Gaswirtschaftlichkeit statt, was ebenfalls unerwünscht ist.
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Bei der Bestimmung voll Ttn ist festzustellen, daß dieser Wert nicht
geringer sein darf als D cotang #, wobei n der Durchmesser des waagerechten Rohres
ist und # der normale Schüttwinkel des feinverteilten festen Stoffes.
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Der Neigungswinkel des Schrägrohres zur Waagerechten muß größer sein
als der normale Schüttwinkel des feinverteilten festen Stoffes, weil anderenfalls
kein Fließen des festen Stoffes stattfinden würde. Wenn der zu bewegende feinverteilte
feste Stoff aus trockenem Ammoniumnitrat besteht, inuil der Winkel des Schrägrohres
zur Waagerechten größer sein als 650. da nämlich der Schüttwinkel von Ammoniumnitrat
zwischen 60 und 65° beträgt. Wenn feinverteilter Koks bewegt werden soll, muß der
Schüttwinkel größer sein als etwa 38°, da nämlich der Schpttwinkel von Koks zwischen
35 uiitl 38 liegt.
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Der i)nrchmesser des Schrägrohres hat einen beträchtlichen Einfluß
auf die Überführungsgeschwindigkeit, und zwar wird diese Geschwindigkeit größer
bei einer Vergrößerung des Durchmessers dieses Rohres. Andererseits ist die Länge
des geneigtell Rohres verhältnismäßig unbedeutend.
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I)ie Apparatur kann aus den verschiedenartig-Steil Werkstoffen hergestellt
sein, beispielsweise aus Glas, Aletall, plastischen oder keramischen Stoffen, vorausgesetzt.
daß diese von dem feinverteilten festen Stoff nicht angegriffen werden, und die
genannten Werkstoffe sind unter den hier vorliegenden Bedingungen gut brauchbar.
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Die beschriebene Apparatur besitzt gegenüber bisher bekannten Anordnungen
berschiedene bemerkenswerte Vorteile. So wird beispielsweise die Menge des pro Mengeneinheit
geförderten festen Stoffes wesentlich vergrößert, und es ist eine genaue Regelung
der Strömungsgeschwindigkeit des festen Stoffes möglich. Darüber hinaus können bei
Anwendung der beschriebenen Apparatur auch zufällig in dem feinverteilten festen
Stoff vorhandene Fremdkörper gefördert werden, die wesentlich größer sind als die
Teilchengröße der eigentlichen Masse des zu fördernden feinverteilten festen Stoffes.
Diese Fremdkörper können beispielsweise 50mal größer sein als die Teilchengröße
des feinverteilten festen Stoffes.
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Bei dem Aufbau der Apparatur gemäß der Erfindung wurden Verengungen
der Rohrdurchmesser vermieden, so daß hierdurch Stücken, welche wesentlich größer
sind als die durchschnittliche Teilchengröße des feinverteilten festen Stoffes,
frei durch das System hindurchgeführt werden können.
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Wenn es notwendig werden sollte, das Gaseinlaßrohr am Einlaßende zu
öffnen, um dieses zu prüfen oder daran Reparaturen durchzuführen bzw. eine Gasdüse
zu ersetzen, kann dies erfolgen, ohne daß ein Verlust an feinverteiltem festem Stoff
auftritt.