EP1344011A1 - Vorrichtung zum einblasen von feinkörnigen feststoffpartikeln in einen gasstrom. - Google Patents

Vorrichtung zum einblasen von feinkörnigen feststoffpartikeln in einen gasstrom.

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Publication number
EP1344011A1
EP1344011A1 EP01271524A EP01271524A EP1344011A1 EP 1344011 A1 EP1344011 A1 EP 1344011A1 EP 01271524 A EP01271524 A EP 01271524A EP 01271524 A EP01271524 A EP 01271524A EP 1344011 A1 EP1344011 A1 EP 1344011A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
annular gap
pneumatic
gas
solid particles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01271524A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yvon Kroemmer
Jean Lambert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
Publication of EP1344011A1 publication Critical patent/EP1344011A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B15/08—Arrangements of devices for charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/004—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by means of a nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/16—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with particles being subjected to vibrations or pulsations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/20—Arrangements for treatment or cleaning of waste gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/18—Charging particulate material using a fluid carrier

Definitions

  • the present invention relates to a device for blowing fine-grained solid particles into a gas stream.
  • fine-grained brown coal coke is blown into the exhaust gas stream extracted from the melting furnace in electrical steelworks.
  • the porous lignite coke particles adsorb pollutants contained in the exhaust gas stream. They are then separated from the exhaust gas flow in a filter system and can be disposed of relatively easily.
  • the lignite coke is blown into a gas extraction pipeline that can have a diameter of several meters. A laminar gas flow is present in this pipeline, with gas speeds of up to 100 km / h being achieved.
  • the quantities of brown coal coke that are blown in should of course be relatively small (in the order of magnitude, for example, 0.1-1 kg of brown coal coke per 1000 Nm 3 of exhaust gas), so that the filter system is not overloaded.
  • this requires the fine-grained lignite coke particles to be distributed as uniformly as possible over the entire pipe cross section.
  • Injection lances are known so far which blow the brown coal coke suspended in a carrier gas into the pipeline at several points, this being possible both in direct current and in cross current. It should first be noted here that a relatively complex distributor device is required to split an abrasive pneumatic delivery flow over several lances. It should also be emphasized that streaking of the injected brown coal coke in the laminar gas flow in the pipeline cannot be prevented. This means, among other things, that part of the gas does not come into contact with the blown brown coal coke at all. Object of the invention
  • the object of the present invention is therefore to propose a simple device for blowing fine-grained solid particles into a gas stream, which ensures a better distribution of the solid particles in the gas stream.
  • the device according to the invention comprises an annular gap through which the pneumatic delivery flow is blown in transversely to the gas flow.
  • This annular gap is arranged in the gas flow in such a way that the velocity vectors of the solid particles in the pneumatic flow at the outlet from the annular gap are essentially perpendicular to the velocity vectors in the gas stream and an overlaying of these velocity vectors results in an injection jet that widens in the direction of the gas stream. Due to this umbrella-shaped widening of the injection jet around the annular gap, this simple device enables a far better distribution of the solid particles in the gas stream than the known injection lances.
  • the annular gap has rotational symmetry, so that the distribution of the solid particles is also essentially rotationally symmetrical.
  • the annular gap in an angular sector can be interrupted or reduced in order to prevent or reduce the exit of the pneumatic flow in this angular sector, e.g. because internals in the gas flow must be protected in this angular sector.
  • the flow tube defined by the gas flow does not cut surface, it is usually possible to make do with a single annular gap, which is centered on the central flow line of the flow tube defined by the gas flow and generates an umbrella-shaped injection jet which covers the entire cross section of the flow tube at a certain distance from the annular gap.
  • the annular gap has a rotational symmetry, the axis of symmetry of which is identical to the central flow line.
  • a preferred embodiment comprises a central injection chamber which opens radially into the annular gap surrounding it, introduction means for axially introducing the pneumatic delivery flow into the injection chamber and redirection means for redirecting the axial pneumatic delivery flow into the radial annular gap.
  • the diverting means for diverting the axial pneumatic flow into the radial annular gap can e.g. be designed as a baffle.
  • the introduction means for the axial introduction of the pneumatic delivery flow into the central blowing chamber can have two axially opposite inlet openings for the pneumatic delivery flow.
  • the pneumatic flow is divided into two approximately equally strong partial flows, which flow axially from one another from the two opposite inlet openings, collide axially in the blowing chamber and thereby divert each other radially into the annular gap.
  • the distribution of the solid particles in the gas flow can be changed in a simple manner by means of a throttled secondary gas supply in the pneumatic feed flow or in the two pneumatic partial flows.
  • the scattering of the material particles can be pulsed by a device
  • the device comprises a first diversion body with a first outer edge and a second diversion body with a second outer edge; wherein the first and second diversion body axially opposite each other such that they form the blowing chamber and their outer edges form the annular gap.
  • the two diversion bodies are advantageously fastened in such a way that they have an adjustable axial distance, so that the width of the annular gap can be adjusted.
  • the two diversion bodies are preferably of shell-shaped design. However, they can also have the shape of hemispheres, for example.
  • the device comprises a distributor block for dividing the pneumatic flow into two partial flows.
  • a first pipe is connected to the distributor block and forms a delivery line for the first partial flow of the pneumatic delivery flow. It extends transversely to the gas flow and is extended by a first pipe socket which extends parallel to the gas flow and carries the first diversion body.
  • a second pipe is also connected to the distributor block and forms a delivery line for the second partial flow of the pneumatic delivery flow. It also extends transversely to the gas flow and is extended by a second pipe socket that extends parallel to the gas flow and carries the second diversion body.
  • Both tubes are advantageously arranged parallel to one another and connected to one another by an adjustable spacer. The latter makes it possible to adjust the axial distance between the two diversion bodies and thus to change the width of the annular gap.
  • An angle profile can be attached to the first and / or second pipe as protection against abrasion.
  • FIG. 1 a longitudinal section through a pipeline for a gas stream, with a device according to the invention for blowing fine-grained solid particles into the gas stream.
  • the in FIG. 1 is a circular cylindrical pipe of larger diameter. It is e.g. around the gas extraction pipeline of an electric furnace from a steel mill, which can have a diameter of several meters. A predominantly laminar gas flow is present in this pipeline, with gas speeds of up to 100 km / h being achieved. The direction of flow of the gas stream is indicated by arrow 12.
  • This reference numeral 12 is also used generally to designate the gas flow.
  • Reference numeral 11 designates the central axis of the pipeline 10, which is also the central flow line of the gas flow 12.
  • the gas stream 12 enclosed by the pipeline 10 is also referred to as a flow tube.
  • the reference numeral 14 designates a device according to the invention for blowing fine-grained solid particles into the gas stream 12.
  • the device shown is, in particular, finely ground brown coal coke (grain size less than 1 mm).
  • the injection quantities are relatively small (for example, 0.1-1 kg of lignite coke per 1000 Nm 3 of exhaust gas), so that an excellent distribution of the powdery lignite coke must be achieved over the entire pipe cross section.
  • the device 14 according to the invention is via a lateral tube extension
  • the fine-grained solid particles (in this case the ground lignite coke) are fed to it via a main connection line 18 in the form of a pneumatic conveying stream.
  • This main connection line 18 opens into a massive, abrasion-resistant distributor block 20, which divides the pneumatic delivery flow into two partial flows.
  • the first partial flow is introduced in the distribution block 20 into a first pipe 22, which extends radially to the central axis 11 of the pipe 10.
  • the second partial flow is introduced in the distributor block 20 into a second tube 24, which is parallel to the first Pipe 22 extends to the central axis 11 of the pipeline 10.
  • the first pipe 22 has a first pipe socket 26 which extends in the flow direction 12 coaxially to the central axis 11.
  • the second pipe 24 has a second pipe socket 28 which extends in the flow direction 12 coaxially to the central axis 11.
  • the first pipe socket 26 carries a first shell-shaped diverter body 30, and the second pipe socket 28 carries a second shell-shaped diverter body 32.
  • Both diverter bodies 30, 32 lie axially opposite one another in such a way that they form an injection chamber 34, their outer edges 36, 38 being one Form annular gap 40.
  • the latter has a rotational symmetry, the axis of symmetry of which is the central axis 11 of the circular cylindrical tube 10.
  • the two pipe sockets 26, 28 form two inlet openings 42, 44 in the blowing chamber 34, which are axially opposite one another on the central axis 11 and have essentially the same opening width.
  • the two pneumatic partial flows flow radially towards one another from the two inlet openings 42, 44 of the blowing chamber 34 and in the process divert each other radially in the direction of the annular gap 40.
  • the radial diversion due to an axial collision of the two partial flows naturally protects the two diversion bodies 30, 32, since they are exposed to much less abrasion wear.
  • the velocity vectors 46 of the solid particles at the exit from the annular gap 40 are essentially perpendicular to the velocity vectors 48 in the gas stream 12. The superimposition of these speed vectors 46, 48 then results in an injection jet 50 which widens in the form of a screen in the direction of the gas stream 12 and surrounds the annular gap 40.
  • the radial component of the velocity vector 49 of a solid particle progressively decreases due to the friction and pressure resistance in the transverse direction of the gas stream 12; while solid particles are progressively accelerated in the axial direction by the gas stream 12.
  • the dashed lines 52 show different flow paths of solid particles after they have left the annular gap 40. These current paths 52 are essentially perpendicular to the flow direction 12 at the exit of the annular gap 40 progressively in the direction of the flow direction 12 to finally become parallel to the flow direction 12.
  • the differences in the flow paths 52 are caused, for example, by the fact that the solid particles at the outlet of the annular gap 40 have different outlet speeds, for example due to different accelerations or speed losses in the blowing chamber 34.
  • the solid particles usually also have different shapes and sizes, which is also noticeable in the shape of the flow path 52 due to the friction and pressure resistance. It should also be noted that when flow flows around the diversion bodies 30, 32, turbulences also occur which are also reflected in different current paths 52. In conclusion, it should be noted that these different flow paths 52 are of course desirable because they contribute to better scattering of the solid particles in the laminar gas flow 12.
  • the distribution of solid particles in the laminar gas stream 12 can also be influenced by the width of the annular gap 40.
  • This width can be set in a very simple manner by means of an adjustable spacer 60 between the first tube 22 and the second tube 24.
  • This adjustable spacer 60 also makes it possible to adjust the annular gap 40 when the two outer edges 36, 38 wear. If the two tubes 22, 24 are not flexible enough to be able to adjust the width of the annular gap 40 via the adjustable spacer 60, e.g. the pipe socket 26, 28 can be made telescopically extendable.
  • the distribution of solid particles in the laminar gas stream 12 can also be carried out by diluting the pneumatic delivery stream with a gas.
  • the distributor block for example, has two throttled secondary gas feeds 70, 72, via which a diluent gas can be specifically fed into the first tube 22 or the second tube 24. If there is a negative pressure in the pipeline 10, there is usually no need to provide a pressurized gas supply.
  • the two throttled secondary gas supplies 70, 72 can then be designed as throttled, atmospheric suction lines.
  • the throughput can also be pulsed through the restrictable secondary gas supplies 70, 72, which can be done in a simple manner
  • a pulsating exit velocity can be achieved in the annular gap 40, which further improves the scattering of the solid particles in the laminar gas stream 12.
  • a device for pulsed throttling of the secondary gas supply can comprise, for example, an electromagnetically or pneumatically operated throttle valve with relatively short switching times.
  • the two throttled secondary gas supplies 70, 72 can be throttled synchronously or asynchronously.
  • Asynchronous throttling can result in a further improvement in the scattering of the solid particles in the laminar gas stream 12 in various cases.
  • the tubes 22, 24 it should be noted that these are advantageously by means of
  • Angle irons 80, 82 are protected against abrasion in the direction of flow.
  • the transition from the pipe 22 or 24 into the pipe socket 26 or 28 is protected by a pipe bag 84, 86.
  • This pipe sack 84, 86 fills up with solids, so that friction occurs from solids to solids in this transition region.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (14) zum Einblasen von feinkörnigen Feststoff-partikeln in einen Gasstrom (12) vorgestellt, wobei die feinkörnigen Feststoff-partikel der Vorrichtung (14) unter Form eines pneumatischen Förderstroms zugeführt werden. Die Vorrichtung (14) umfasst einen Ringspalt (40) durch den der pneumatische Förderstrom in den Gasstrom (12) austritt. Dieser Ringspalt (40) ist derart im Gasstrom (12) angeordnet, dass die Geschwindigkeitsvekto-ren (46) der Feststoffpartikel am Austritt aus dem Ringspalt (40) im wesentli-chen senkrecht zu den Geschwindigkeitsvektoren (48) im Gasstrom (12) sind. Durch Überlagerung dieser Geschwindigkeitsvektoren (46, 48) ergibt sich ein in Richtung des Gasstroms (12) schirmförmig aufweitender Einblasstrahl (50).

Description

VORRICHTUNG ZUM EINBLASEN VON FEINKÖRNIGEN FESTSTOFFPARTIKELN IN EINEN GASSTROM.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in einen Gasstrom.
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt einen Gasstrom durch Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln zu behandeln. So wird zum Beispiel in Elektrostahlwer- ken feinkörniger Braunkohlenkoks in den aus dem Schmelzofen abgesaugten Abgasstrom geblasen. Die porösen Braunkohlenkokspartikel adsorbieren in dem Abgasstrom enthaltene Schadstoffe. Sie werden anschließend in einer Filteranlage vom Abgasstrom ausgeschieden und können relativ problemlos entsorgt werden. Das Einblasen des Braunkohlenkoks erfolgt hierbei in einer Gasabsaug-Rohrleitung die einen Durchmesser von mehreren Metern haben kann. In dieser Rohrleitung liegt eine laminare Gasströmung vor, wobei Gasgeschwindigkeiten bis zu 100 km/h erreicht werden. Die eingeblasenen Braun- kohlenkoksmengen sollen natürlich relativ klein sein (Größenordnung z.B. 0,1- 1 kg Braunkohlenkoks pro 1000 Nm3 Abgas), damit die Filteranlage nicht zu stark belastet wird. Diese bedingt jedoch ein möglichst gleichförmiges Verteilen der feinkörnigen Braunkohlenkokspartikel auf den gesamten Rohrquerschnitt.
Bis jetzt sind Einblaslanzen bekannt, die den in einem Trägergas suspendierten Braunkohlenkoks an mehren Punkten in die Rohrleitung einbiasen, wobei dies sowohl im Gleichstrom, als auch im Querstrom geschehen kann. Hierzu ist zuerst anzumerken, dass es zum Aufteilen eines abrasiven pneumatischen Förderstroms auf mehrere Lanzen einer relativ aufwendigen Verteiler- vorrichtung bedarf. Zudem ist hervorzuheben, dass eine Strähnenbildung des eingeblasenen Braunkohlenkoks in der laminaren Gasströmung in der Rohrleitung nicht zu verhindern ist. Dies bedeutet u.a. dass ein Teil des Gases über- haupt nicht mit dem eingeblasenen Braunkohlenkoks in Berührung kommt. Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich eine einfache Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in einen Gasstrom vorzuschlagen, die eine bessere Verteilung der Feststoffpartikel im Gasstrom gewährleistet.
Kennzeichnung der Erfindung
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen
Feststoffpartikeln in einen Gasstrom, werden die feinkörnigen Feststoffpartikel der Vorrichtung, wie bei den bekannten Blaslanzen, unter Form eines pneumatischen Förderstroms zugeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst jedoch einen Ringspalt durch den der pneumatische Förderstrom quer zum Gasstrom eingeblasen wird. Dieser Ringspalt ist hierbei derart im Gastrom angeordnet, dass die Geschwindigkeitsvektoren der Feststoffpartikel im pneumatischen Förderstrom am Austritt aus dem Ringspalt im wesentlichen senkrecht zu den Geschwindigkeitsvektoren im Gasstrom sind und sich durch Überlagerung dieser Geschwindigkeitsvektoren ein in Richtung des Gasstroms schirmförmig aufweitender Einblasstrahl ergibt. Durch diese schirmförmige Aufweitung des Einblasstrahls um den Ringspalt ermöglicht diese einfache Vorrichtung eine weitaus bessere Verteilung der Feststoffpartikel im Gasstrom, als die bekannten Einblaslanzen.
In den meisten Fällen ist es von Vorteil wenn der Ringspalt eine Rotati- onssymmetrie aufweist, so dass die Verteilung der Feststoffpartikel ebenfalls im wesentlichen rotationssymmetrisch ist. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass es in Einzelfällen von Vorteil sein kann, den Ringspalt derart zu gestalten, dass die Verteilung der Feststoffpartikel nicht rotationssymmetrisch ist. So kann z.B. der Ringspalt in einem Winkelsektor unterbrochen oder verkleinert werden, um den Austritt des pneumatischen Förderstroms in diesem Winkelsektor zu unterbinden oder zu verkleinern, z.B. weil in diesem Winkelsektor Einbauten im Gasstrom zu schützen sind.
Falls die vom Gasstrom definierte Stromröhre keine zu große Quer- schnittsfläche aufweist ist es meistens möglich mit einem einzigen Ringspalt auszukommen, der auf der Mittelstromlinie der vom Gasstrom definierten Stromröhre zentriert ist und einen schirmförmigen Einblasstrahl erzeugt der in einem gewissen Abstand vom Ringspalt den gesamten Querschnitt der Strom- röhre abdeckt. In den meisten Fällen ist es dann von Vorteil wenn der Ringspalt eine Rotationssymmetrie aufweist deren Symmetrieachse der Mittelstromlinie identisch ist.
Eine bevorzugte Ausführung umfasst eine zentrale Einblaskammer die radial in den sie umgebenden Ringspalt einmündet, Einleitmittel zum axialen Einleiten des pneumatischen Förderstroms in die Einblaskammer und Umleitmittel zum Umleiten des axialen pneumatischen Förderstroms in den radialen Ringspalt.
Die Umleitmittel zum Umleiten des axialen pneumatischen Förderstroms in den radialen Ringspalt können z.B. als Prallfläche ausgestaltet sein. Allerdings ist eine solche Prallfläche einem starken abrasiven Verschleiß ausgesetzt. Um diesen abrasiven Verschleiß zu reduzieren, können die Einleitmittel zum axialen Einleiten des pneumatischen Förderstroms in die zentrale Einblaskammer zwei axial sich gegenüberliegende Einlassöffnungen für den pneumatischen Förderstrom aufweisen. Der pneumatische Förderstrom ist hierbei in zwei ungefähr gleich starke Teilströme aufgeteilt, die aus den zwei gegenüberliegenden Einlassöffnungen axial aufeinander zu strömen, in der Einblaskammer axial aufeinanderprallen und sich hierdurch gegenseitig radial in den Ringspalt umleiten.
Mittels einer drosselbaren Sekundärgaszufuhr in den pneumatischen För- derstrom, bzw. in die zwei pneumatischen Teilströme, lässt sich die Verteilung der Feststoffpartikel im Gasstrom auf eine einfache Art und Weise verändern.
Die Streuung der Stoffpartikel lässt sich durch eine Vorrichtung zum pulsierten
Drosseln der Sekundärgaszufuhr verbessern.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Vorrichtung einen ersten Umleitkörper mit einem ersten äußeren Rand und einen zweiten Umleitkörper mit einem zweiten äußeren Rand; wobei der erste und zweite Umleitkörper sich derart axial gegenüberliegen, dass sie die Einblaskammer ausbilden und ihre äußeren Ränder den Ringspalt ausbilden. Die beiden Umleitkörper sind vorteilhaft derart befestigt, dass sie einen verstellbaren axialen Abstand aufweisen, so dass die Breite des Ringspalts verstellbar ist. Die beiden Umleit- körper sind vorzugsweise schalenförmig ausgebildet. Sie können jedoch auch z.B. die Form von Halbkugeln haben.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Vorrichtung einen Verteilerblock zum Aufteilen des pneumatischen Förderstroms in zwei Teilströme. Ein erstes Rohr ist an den Verteilerblock angeschlossen und bildet eine Förderlei- tung für den ersten Teilstrom des pneumatischen Förderstroms aus. Es erstreckt sich quer zum Gasstrom und wird durch einen ersten Rohrstutzen verlängert, der sich parallel zum Gasstrom erstreckt und den ersten Umleitkörper trägt. Ein zweites Rohr ist ebenfalls an den Verteilerblock angeschlossen und bildet eine Förderleitung für den zweiten Teilstrom des pneumatischen Förderstroms aus. Es erstreckt sich ebenfalls quer zum Gasstrom und wird durch einen zweiten Rohrstutzen verlängert, der sich parallel zum Gasstrom erstreckt und den zweiten Umleitkörper trägt. Beide Rohre sind vorteilhaft parallel zueinander angeordnet und durch einen verstellbaren Abstandshalter miteinander verbunden. Letzterer ermöglicht es den axialen Abstand zwischen den beiden Umleitkörpern zu verstellen und so die Breite des Ringspalts zu verändern. Ein Winkelprofil kann als Abrasionsschutz am ersten und/oder zweiten Rohr angebracht sein.
Figurenaufstellung
Im folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figur beschrieben. Es zeigt: FIG. 1 : einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung für einen Gasstrom, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in den Gasstrom. Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand der Figuren
Die in FIG. 1 gezeigte Rohrleitung 10 ist eine kreiszylindrische Rohrleitung größeren Durchmessers. Es handelt sich z.B. um die Gasabsaug-Rohrleitung eines Elektroofens aus einem Stahlwerk, die einen Durchmesser von mehreren Metern haben kann. In dieser Rohrleitung liegt eine vorwiegend laminare Gasströmung vor, wobei Gasgeschwindigkeiten bis zu 100 km/h erreicht werden. Die Strömungsrichtung des Gasstroms ist durch den Pfeil 12 angedeutet. Dieses Bezugszeichen 12 wird auch allgemein zum Bezeichnen des Gasstroms verwendet. Bezugszeichen 11 bezeichnet die Mittelachse der Rohrleitung 10, die zugleich die Mittelstromlinie des Gasstroms 12 ist. Der von der Rohrleitung 10 umschlossene Gasstrom 12 wird auch noch als Stromröhre bezeichnet.
Mit dem Bezugszeichen 14 ist global eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in den Gasstrom 12 bezeichnet. Bei der gezeigten Vorrichtung handelt es sich insbesondere um feinge- mahlenen Braunkohlenkoks (Korngröße kleiner als 1 mm). Wie ebenfalls bereits Eingangs erwähnt, sind die Einblasmengen relativ klein (Größenordnung z.B. 0,1-1 kg Braunkohlenkoks pro 1000 Nm3 Abgas), so dass eine ausgezeichnete Verteilung des pulverfömnigen Braunkohlenkoks über den gesamten Rohrquerschnitt erzielt werden muss. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 14 ist über einen seitlichen Rohransatz
16 der Rohrleitung 10 radial in die Rohrleitung 10 eingebaut. Über eine Hauptanschlussleitung 18 werden ihr die feinkörnigen Feststoffpartikel (in diesem Fall der gemahlene Braunkohlenkoks) unter Form eines pneumatischen Förderstroms zugeführt. Diese Hauptanschlussleitung 18 mündet in einen massiven, abrasionsresistent gestalteten Verteilerblock 20, der den pneumatischen Förderstrom in zwei Teilströme aufteilt. Der erste Teilstrom wird im Verteiierblock 20 in ein erstes Rohr 22 eingeleitet, das sich radial bis zur Mittelachse 11 der Rohrleitung 10 erstreckt. Der zweite Teilstrom wird im Verteilerblock 20 in ein zweites Rohr 24 eingeleitet, das sich parallel zum ersten Rohr 22 bis zur Mittelachse 11 der Rohrleitung 10 erstreckt. Das erste Rohr 22 weist einen ersten Rohrstutzen 26 auf, der sich in Strömungsrichtung 12 koaxial zur Mittelachse 11 erstreckt. Das zweite Rohr 24 weist einen zweiten Rohrstutzen 28 auf, der sich in Strömungsrichtung 12 koaxial zur Mittelachse 11 erstreckt. Der erste Rohrstutzen 26 trägt einen ersten schalenförmigen Umleitkörper 30, und der zweite Rohrstutzen 28 trägt einen zweiten schalenförmigen Umleitkörper 32. Beide Umleitkörper 30, 32 liegen sich derart axial gegenüber, dass sie dazwischen eine Einblaskammer 34 ausbilden, wobei ihre äußeren Ränder 36, 38 einen Ringspalt 40 ausbilden. Letzterer weist eine Rotations- Symmetrie auf, deren Symmetrieachse die Mittelachse 11 des kreiszylindrischen Rohrs 10 ist. Die beiden Rohrstutzen 26, 28 bilden in der Einblaskammer 34 zwei Einlassöffnungen 42, 44 aus, die sich auf der Mittelsachse 11 axial gegenüberliegen und im wesentlichen die gleiche Öffnungsweite haben.
Die beiden pneumatischen Teilströme strömen aus den zwei Einlassöff- nungen 42, 44 der Einblaskammer 34 radial aufeinander zu und leiten sich hierbei gegenseitig radial in Richtung Ringspalt 40 um. Die radiale Umleitung durch ein axiales Aufeinanderprallen der beiden Teilströme schont natürlich die beiden Umleitkörper 30, 32, da sie einem weitaus geringeren Abrasionsverschleiß ausgesetzt sind. Es ist zu beachten, dass die Geschwindigkeitsvektoren 46 der Feststoffpartikel am Austritt aus dem Ringspalt 40 im wesentlichen senkrecht zu den Geschwindigkeitsvektoren 48 im Gasstrom 12 sind. Durch Überlagerung dieser Geschwindigkeitsvektoren 46, 48 ergibt sich dann ein in Richtung des Gasstroms 12 schirmförmig aufweitender Einblasstrahl 50 der den Ringspalt 40 umgibt. In der Tat, nach dem Ausstritt aus dem Ringspalt 40 nimmt die radiale Komponente des Geschwindigkeitsvektors 49 eines Feststoffpartikels, bedingt durch den Reibungs- und Druckwiderstand in Querrichtung des Gasstroms 12, progressiv ab; während Feststoffpartikel in axialer Richtung progressiv durch den Gasstrom 12 beschleunigt wird. In FIG. 1 sind durch die gestrichelten Linien 52 verschiedene Strombahnen von Feststoffpartikel nach dem Austritt aus dem Ringspalt 40 dargestellt. Diese Strombahnen 52 sind am Austritt des Ringspalts 40 im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung 12, biegen progressiv in Richtung der Strömungsrichtung 12 ab, um schließlich parallel zur Strömungsrichtung 12 zu werden. Die Unterschiede in den Strombahnen 52 sind z.B. dadurch bedingt, dass die Feststoffpartikel am Austritt des Ringspalts 40, z.B. durch unterschiedliche Beschleunigungen oder Geschwindigkeitsverlu- ste in der Einblaskammer 34, unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeiten aufweisen. Die Feststoffpartikel weisen meistens auch unterschiedliche Formen und Größen auf, was sich durch den Reibungs- und Druckwiderstand auch in der Form der Strombahn 52 bemerkbar macht. Zudem ist anzumerken, dass beim Umströmen der Umleitkörper 30, 32 auch Turbulenzen auftreten die sich auch in unterschiedlichen Strombahnen 52 niederschlagen. Schlussfolgernd bleibt anzumerken, dass diese unterschiedlichen Strombahnen 52 natürlich erwünscht sind, da sie zu einer besseren Streuung der Feststoffpartikel im laminaren Gasstrom 12 beitragen.
Die Verteilung Feststoffpartikel im laminaren Gasstrom 12 kann ebenfalls durch die Breite des Ringspalts 40 beeinflusst werden. Diese Breite lässt sich auf eine sehr einfache Art und Weise mittels eines verstellbaren Abstandshalters 60 zwischen dem ersten Rohr 22 und zweiten Rohr 24 einstellen. Durch diesen verstellbaren Abstandshalter 60 ist es ebenfalls möglich den Ringspalt 40, bei Verschleiß der beiden äußeren Ränder 36, 38 nachzustellen. Sollten die beiden Rohre 22, 24 nicht flexibel genug sein um über den verstellbaren Abstandshalter 60 die Breite des Ringspalts 40 einstellen zu können, können z.B. die Rohrstutzen 26, 28 teleskopisch verlängerbar gestaltet sein.
Die Verteilung Feststoffpartikel im laminaren Gasstrom 12 kann weiterhin durch Verdünnung des pneumatischen Förderstrom mit einem Gas erfolgen. Hierzu weist der z.B. Verteilerblock zwei drosselbare Sekundärgaszufuhren 70, 72 auf, über die ein Verdünnungsgas gezielt in das erste Rohr 22, bzw. das zweite Rohr 24 eingespeist werden kann. Falls in der Rohrleitung 10 ein Unterdruck vorliegt, braucht meistens keine Druckgaszufuhr vorgesehen zu sein. Die zwei drosselbaren Sekundärgaszufuhren 70, 72 können dann als drosselbare, atmosphärische Ansaugleitungen ausgebildet sein. Es bleibt anzumerken, dass der Durchsatz durch die drosselbaren Sekundärgaszufuhren 70, 72 auch pulsiert werden kann, wodurch sich auf eine einfache Art und Weise eine pulsierende Austrittsgeschwindigkeit im Ringspalt 40 erzielen lässt, welche die Streuung der Feststoffpartikel im laminaren Gasstrom 12 weiter verbessert. Eine Vorrichtung zum pulsierten Drosseln der Sekundärgaszufuhr kann z.B. ein elektromagnetisch oder pneumatisch betätigtes Drosselventil mit relativ kurzen Schaltzeiten umfassen. Die beiden drosselbaren Sekundärgaszufuhren 70, 72 können hierbei synchron oder asynchron gedrosselt werden. Eine asynchrone Drosselung kann in verschiedenen Fällen in einer weiteren Verbesserung der Streuung der Feststoffpartikel im laminaren Gasstrom 12 resultieren. Zu den Rohren 22, 24 bleibt anzumerken, dass diese vorteilhaft mittels
Winkeleisen 80, 82 in Strömungsrichtung gegen Abrasion geschützt sind. Der Übergang vom Rohr 22, bzw. 24, in den Rohrstutzen 26, bzw. 28, ist durch einen Rohrsack 84, 86 geschützt. Dieser Rohrsack 84, 86 füllt sich mit Feststoffen auf, so dass in diesem Übergangsbereich eine Reibung von Feststoffen auf Feststoffen stattfindet.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in einen Gasstrom (12), wobei die feinkörnigen Feststoffpartikel der Vorrichtung unter Form eines pneumatischen Förderstroms zugeführt werden, gekennzeichnet durch einen Ringspalt (40) durch den der pneumatische Förderstrom in den Gasstrom (12) austritt, wobei der Ringspalt (40) derart im Gasstrom (12) angeordnet ist dass die Geschwindigkeitsvektoren (46) der Feststoffpartikel am Austritt aus dem Ringspalt (40) im wesentlichen senkrecht zu den Geschwindigkeitsvektoren (48) im Gasstrom (12) sind und sich durch Überlage- rung dieser Geschwindigkeitsvektoren (46, 48) ein in Richtung des Gasstroms (12) schirmförmig aufweitender Einblasstrahl (50) ergibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (40) eine Rotationssymmetrie aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (12) eine Mittelstromlinie (11 ) aufweist; und der Ringspalt (40) auf der Mittelstromlinie (11) des Gasstroms (12) zentriert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (40) eine Rotationssymmetrie aufweist, deren Symmetrieach- se mit der Mittelstromlinie (11 ) des Gasstroms (12) identisch ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zentrale Einblaskammer (34) die radial in den sie umgebenden Ringspalt (40) einmündet;
Einleitmittel (26, 42, 28, 44) zum axialen Einleiten des pneumatischen För- derstroms in die zentrale Einblaskammer (34); und
Umleitmittel zum Umleiten des axialen pneumatischen Förderstroms in den Ringspalt (40).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine drosselbare Sekundärgaszufuhr (70, 72) in den pneumatischen Förderstrom.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum pulsierten Drosseln der Sekundärgaszufuhr.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitmittel zum axialen Einleiten des pneumatischen Förderstroms in die zentrale Einblaskammer (34) zwei axial sich gegenüberliegende Einlassöffnungen (42, 44) für den pneumatischen Förderstrom aufweisen; wobei der pneumatische Förderstrom in zwei Teilströme aufgeteilt ist, die aus den zwei gegenüberliegenden Einlassöffnungen (42, 44) aufeinander zu strömen, in der Einblaskammer (34) axial aufeinanderprallen und sich hierdurch gegenseitig radial in den Ringspalt (40) umleiten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine drosselbare Sekundärgaszufuhr (70, 72) in jeden der beiden Teilströme.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum pulsierten Drosseln der beiden Sekundärgaszufuhren (70, 72).
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen ersten Umleitkörper (30) mit einem ersten äußeren Rand (36); einen zweiten Umleitkörper (32) mit einem zweiten äußeren Rand (38); wobei der erste und zweite Umleitkörper (30, 32) sich derart axial gegenüberliegen, dass sie die Einblaskammer (34) ausbilden und die beiden äußeren Ränder (36, 38) den Ringspalt (40) ausbilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Umleitkörper (30, 32) derart befestigt sind, dass sie einen verstellbaren axialen Abstand aufweisen, so dass die Breite des Ringspalts (40) verstellbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch: einen Verteilerblock (20) zum Aufteilen des pneumatische Förderstroms in zwei Teilströme; ein erstes Rohr (22), das sich quer zum Gasstrom (12) erstreckt, mit einem ersten Rohrstutzen (26), der sich parallel zum Gasstrom (12) erstreckt und den ersten Umleitkörper (30) trägt, wobei dieses erste Rohr (22) an den Verteilerblock (20) angeschlossen ist und eine Förderleitung für den ersten
Teilstrom des pneumatischen Förderstroms ausbildet; eine zweites Rohr (24), das sich quer zum Gasstrom (12) erstreckt, mit einem zweiten Rohrstutzen (28), der sich parallel zum Gasstrom (12) erstreckt und den zweiten Umleitkörper (32) trägt, wobei dieses zweite Rohr (24) an den Verteilerblock (20) angeschlossen ist und eine Förderleitung für den zweiten Teilstrom des pneumatischen Förderstroms ausbildet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass das erste und das zweite Rohr (22, 24) parallel zueinander angeordnet sind; die Vorrichtung weiterhin einen verstellbaren Abstandshalter (60) aufweist der die beiden parallelen Rohre (22, 24) verbindet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, gekennzeichnet durch ein Winkelprofil (80, 82) als Abrasionsschutz am ersten und/oder zweiten Rohr (22, 24).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Umleitkörper (30, 32) schalenförmig ausgebildet sind.
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