DE938537C - Verfahren zum Fluidisieren von Stoffen in Pulverform, insbesondere von pulverfoermigen, den Brennkammern von Gasturbinen zuzufuehrenden Brennstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Fluidisieren von Stoffen in Pulverform, insbesondere von pulverförmigen, den Brennkammern von Gasturbinen zuzuführenden Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Fluidisierung von Stoffen in Staubform bzw. in gepulverter oder pulverisierter Form, nachstehend ganz allgemein als »Pulver« bezeichnet, sowie auf Verfahren zur Förderung fester Stoffe in derartiger Form durch Rohrleitungen, Kanäle u. dgl.
• Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Verfahren für die Zuführung eines derartigen Brennstoffes zu den Brennkammern von Gasturbinen.
• Die Fluidisierung besteht in der Zuleitung von Luft oder eines anderen Fluidisierungsmediums durch einen porösen Boden hindurch in das Bett des pulverisierten Brennstoffes od. dgl., welcher sich in einem Behälter oder Trichter befindet, wobei das Fluidisierungsmedium das Brennstoffbett so durchdringen und dasselbe in einer derartigen Form auflockern soll, daß das Strömen des pulverförmigen Brennstoffes durch Kanäle od. dgl. hindurch erleichtert wird. Bei der Fluidisierung pulverförmigen, in einem Trichter enthaltenen Brennstoffes stößt man auf zwei Hauptschwierigkeiten. Die erste derselben besteht in der Bildung bevorzugter Wege, d. h., das Fluidisierungsmedium wird nicht gleichmäßig durch den Brennstoff hindurch verteilt, sondern folgt dem Wege geringsten Widerstandes, was eine wenig wirksame Fluidisierung zur Folge hat. Dieser Nachteil kann über- wunden werden in Systemen, wo räumliche Rücksichten keine Rolle spielen, indem man das Verhältnis der Höhe zum effektiven Durchmesser des Trichters genügend groß macht. Für dieses Verhältnis von Höhe zu effektivem Durchmesser gibt es einen geeigneten Bereich, innerhalb dessen gute Fluidisierung erhalten werden kann. Unterhalb dieses Bereiches treten bevorzugte Wege für das Medium auf, während es oberhalb dieses Bereiches zu Klumpenbildung kommt, d. h. zu dem Anheben von Teilen des Brennstoffbettes in dichten Klumpen anstatt der gleichmäßigen Durchdringung, welche notwendig ist, um eine zufriedenstellende Fluidisierung herbeizuführen. Der zweite Nachteil ist der, daß es unwirtschaftlich ist, das ganze Brennstoffbett die ganze Zeit hindurch zu fluidisieren bzw. aufzulockern, und zwar wegen der Leistung, die erforderlich ist, um genügend Fluidisierungsmedium unter genügendem Druck zuzuführen.
• Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Überwindung dieser beiden Schwierigkeiten im Fall einer Anlage, bei welcher die Rücksichten auf Raum und auf Leistungsbedarf eine große Rolle spielen, wie z. B. bei einer Gasturbinenlokomotive, bei welcher die Höhe der Anlage beschränkt ist. Insbesondere ist die Erfindung darauf gerichtet, eine wirksame Fluidisierung zu erreichen sowie ein genügend großes Verhältnis zwischen Höhe und effektivem Durchmesser trotz der Abmessungen des Behälters bzw. des Trichters und schließlich eine gute Wirtschaftlichkeit bei der Beschaffung der Fluidisierungsluft.
• Die Erfindung bedient sich einer porösen Zwischenschicht, wie sie z. B. für die Zuführung von Kohlenstaub am Boden von Förderrinnen oder Behältern bei sogenannten pneumatischen Rinnen an sich bekannt ist, und besteht in einem Verfahren zur Fluidisierung von Stoffen in Pulverform durch Einführung eines Fluidisierungsmediums in einen Trichter oder ähnlichen Vorratsraum, welcher einen festen Stoff in Pulverform enthält, wobei das Fluidisierungsmedium durch die poröse Zwischenschicht hindurch in das Pulver eingeführt wird und der Raum unterhalb der Zwischenschicht in eine Anzahl Abteilungen unterteilt ist.
• Das Fluidisierungsmedium wird dabei immer nur einer fluddichten Abteilung zugeleitet, und die besagte Abteilung befindet sich flur unterhalb jenes Teils des Trichters oder Behälters, in welchem sich der Zugang zu der Entladeleitung befindet, und zwar so lange, bis der gleichmäßige Spiegel des Pulvers in dem Trichter wiederhergestellt ist, in welchem Fall das Fluidisierungsmedium von dieser Abteilung nacheinander auf kurze Zeit und in rascher Aufeinanderfolge auf jede der anderen Abteilungen geschaltet werden muß, bis die besagte gleichmäßige ebene Oberfläche wiederhergestellt ist.
• Ebenso besteht die Erfindung in einem Verfahren in Übereinstimmung mit dem ersten der vorhergehenden beiden Abschnitte, wobei das Fluidisierungsmedium dauernd der Abteilung zugeführt wird, die sich unterhalb jenes Teils des Trichters bzw. Behälters befindet, in welchem der Zugang zu der Entladeleitung angeordnet ist, und zusätzlich, d. h. während der Periode, in welcher die ebene Oberfläche des Stoffes in Pulverform wieder hergestellt werden soll, nacheinander auf kurze Zeit und in rascher Aufeinanderfolge jeder der anderen Abteilungen.
• Die schematische Zeichnung erläutert eine Form einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
• Bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis in der als Beispiel dargestellten Form für eine Gasturbinenanlage weist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einen porösen Zwischenboden 3 auf, welcher am unteren Ende eines Steinkohle oder einen sonstigen Brennstoff 2 in Pulverform enthaltenden Trichters bzw. Behälters I angebracht ist und der in an sich bekannter Weise in kurzem Abstand über dem Boden 4 des Trichters gehalten wird, wobei Tragerippen bder Glieder 5 den Raum zwischen porösem Boden und Boden 4 des Behälters in eine Anzahl von - angenommen vier - luftdichten Abteilungen 6, 7, 8 und 9 unterteilen. Die Rohre II, 12 und I3 verbinden die Abteilungen 6, 7, 8 und 9 bzw. mit der Hauptluftzuleitung I4, und die Luftströmung durch jedes Rohr hindurch wird durch die Ventile, I6, I/ und I8 geregelt.
• Bei einer wahlweisen Anordnung können diese den Zustrom zu jeder Abteilung regelnden Ventile durch einen Drehschieber, der mit der geeigneten Anzahl und Größe von Luftdurchlaßöffnungen versehen ist, ersetzt werden, Die Entladeleitung 19 für den Brennstoff hat ihr Einlaßende in dem Trichterraum 9-A unmittelbar oberhalb der Abteilung 9.
• Der Zwischenboden 3 kann aus irgendwelchem porösen Material bestehen, vorausgesetzt, daß dessen Porosität so ist, daß der Durchtritt staubförmigen Brennstoffes verhindert wird.
• Um die Strömung von Kohlenstaub zu der Brennkammer der Gasturbine einzuleiten, werden ein Entladeventil - in der Zeichnung nicht dargestellt - in der Entladeleitung 19 und das Regulierventil I8 in dem Rohr 13 geöffnet. Infolge der Öffnung des Ventils I8 geht Luft durch den porösen Zwischenboden hindurch und fluidisiert die Steinkohle in dem Raum 9A, wobei die gestrichelte Linie die ungefähren Grenzen des betreffenden Raumes andeutet In dieser örtlichen Region bzw. dem RaumgA ist das Verhältnis der Höhe zu dem effektiven Durchmesser genügend groß, um die wirksame Fluidisierung bzw. Auflockerung der Steinkohle in einem solchen Maße zu gewährleisten, daß dieselbe infolge der gleichmäßigen Verteilung der Fluidisierungsluft leicht durch das Entladerohr 19 abfließt.
• Es sei angenommen, daß zu Beginn der Fluidisierung die Oberfläche der Steinkohle im Trichter sich in Höhe der Linie a-a befindet. Bei fortschreitender Entleerung des Trichters oder Behälters fällt die Oberfläche des Gutes in dem Raum 9A auf die Höhe, wie sie durch die Linie e-e angezeigt wird, das ist eine bestimmte Mindesthöhe. Es wird dann das Ventil in geschlossen und das Ventil 17 kurzzeitig geöffnet, bis die Kohle die Oberfläche d-d einnimmt. Dann wird das Ventil 17 geschlossen und das Ventil I6 geöffnet, bis die Kohle die Oberfläche c-c einnimmt, worauf auch dieses Ventil geschlossen wird. Schließlich wird das Ventil 15 geöffnet, bis die Oberfläche der Kohle im Trichter nach der Linie b-b verläuft.
• Das Öffnen und Schließen der Ventile erfolgt sehr rasch, da gewöhnlich nur kurze Luftstöße erforderlich -sind. Bei Schließen des Ventils 15 wird das Ventil i8 wieder geöffnet, und dieFluidisierung der Kohle im Raum 9A wird wie zuvor fortgesetzt.

Claims (2)

1. Während des Einebnens der Kohlenstauboberfläche hält die Entladung des Brennstoffes durch das Rohr 19 hindurch an, da der Brennstoff in dem Raum 9A genügend Restbelüftung hat, um eine ununterbrochene Strömung auch während der kurzen Zeit, die das Einebnen in Anspruch nimmt, zu ermöglichen.

   In einigen Fällen kann es jedoch notwendig sein, das Ventil I8 dauernd geöffnet zu halten.

   Der Arbeitsgang des Einebnens wird sooft als erforderlich wiederholt.

   Die gestrichelten Linien in der Zeichnung geben einen Anhaltspunkt für den Raum und das Brennstoffvolumen, der bzw. das von jedem der Ventile I5 bis I8 erfaßt wird; sie stellen also keineScheidewände irgendwelcher Art in dem Raum über dem porösen Boden dar.

   Dadurch, daß die Luft immer nur zu einer der Abteilungen zugelassen wird, erhält man eine beträchtliche Ersparnis an Fluidisierungsluft sowie an Leistung, welche zu deren Förderung gebraucht wird. Wird der Trichter bzw. der Vorratsraum mit n Abteilungen unterhalb des porösen Bodens gebaut, dann wird nur Iln der Luft und der Leistung gebraucht, die erforderlich wären, um den ganzen Trichterinhalt völlig und gleichzeitig zu fluidisieren.

   Die praktische Unterteilung des Brennstoffes im Trichter in Säulen oder solche Räume wie 9A verbessert auch die Fluidisierung durch Vergrößerung des Verhältnisses von Höhe zu effektivem Durchmesser.

   Obwohl der poröse Boden in der Zeichnung als waagerecht angeordnet dargestellt ist, kann er auch, wie üblich, unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sein, um den Abfluß des Brennstoffes in die Nähe des Entladerohres 19 zu unterstützen.

   PATENTANsPRUcHE: I. Verfahren zum Fluidisieren von Stoffen in Pulverform, insbesondere von pulverförmigen, den Brennkammern von Gas turbinen zuzuführenden Brennstoffen, durch Einführen eines Fluidisierungsmediums in einen einen festen Stoff inPulverform enthaltenden Trichter oder ähnlichen Vorratsraum mit porösem Zwischenboden, wobei der Raum unterhalb des porösen Zwischenbodens in eine Anzahl von fluddichten Abteilungen unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidisierungsmedium nur der Abteilung zugeführt wird, die sich unter jenem Teil des Trichters bzw. Behälters befindet, in welchem der Einlaß zu der Entladeleitung angeordnet ist, bis zu dem Zeitpunkt, in welchem die gleichmäßige, ebene Oberfläche des Pulvers im Trichter wiederhergestellt wird, in welchem Fall das Fluidisierungsmedium von dieser Abteilung nacheinander für kurze Zeit und in rascher Aufeinanderfolge auf jede der anderen Abteilungen geschaltet wird, bis die besagte gleichmäßige, ebene Oberfläche wiederhergestellt ist.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidisierungsmedium dauernd der Abteilung unterhalb jenes Teils des Trichters bzw. Behälters, in welchem der Einlaß zu der Entladeleitung angeordnet ist, zugeführt wird, und zusätzlich dazu, während des Zeitraumes, in welchem die Oberfläche des Stoffes in Pulverform wieder gleichmäßig eben gemacht werden soll, nacheinander für kurze Zeit und in rascher Aufeinanderfolge jeder der anderen Abteilungen zugeführt wird.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 620572, 734696.