EP2486327A2 - Dosiervorrichtung, dichtstromförderanlage und verfahren zum zuführen von staubförmigem schüttgut - Google Patents

Dosiervorrichtung, dichtstromförderanlage und verfahren zum zuführen von staubförmigem schüttgut

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Publication number
EP2486327A2
EP2486327A2 EP10770997A EP10770997A EP2486327A2 EP 2486327 A2 EP2486327 A2 EP 2486327A2 EP 10770997 A EP10770997 A EP 10770997A EP 10770997 A EP10770997 A EP 10770997A EP 2486327 A2 EP2486327 A2 EP 2486327A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lock
pressure
metering
dosing
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10770997A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Kretschmer
Jörg KLEEBERG
Dietmar Rüger
Olaf Schulze
Christian Eichhorn
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP2486327A2 publication Critical patent/EP2486327A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
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    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/503—Fuel charging devices for gasifiers with stationary fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/30—Conveying materials in bulk through pipes or tubes by liquid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G53/40—Feeding or discharging devices
    • B65G53/46—Gates or sluices, e.g. rotary wheels
    • B65G53/4691—Gates or sluices, e.g. rotary wheels of air-lock type, i.e. at least two valves opening asynchronously
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21B5/023—Injection of the additives into the melting part
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85938—Non-valved flow dividers

Definitions

  • the following invention relates to a metering device and a dense phase conveying system for continuous, continuous, metered supply of a dusty bulk material of light, polydisperse particles to a downstream consumer. Furthermore, the invention relates to a method for the continuous, metered feeding of the powdery bulk material using the dense phase conveying system comprising the metering device according to the invention.
  • a system configuration of bunkers, locks, dosing and usually several parallel conveyor tubes that lead from the dosing to several dust burners for pneumatic thin and Dichtstrom foundeds- systems for the supply of fuel dust in entrained flow gasification reactors or other consumer or reactor systems such as blast furnaces, cupolas etc. applied.
  • the mass flow control takes place by means of the differential pressure between the metering and the reaction pressure in the consumer.
  • the total mass flow is determined by means of a weighing system on the dosing, the mass flows in the individual delivery pipes are determined from individual measurements of the flow density and the flow rate. Deviations of individual delivery pipes from the proportionate total mass flow are corrected by adding auxiliary gas to the delivery pipe.
  • Such Brennstaubzuditesysteme which are suitable for bulk materials with bulk densities above 450 kg / m 3 , are for example in DE 28 31 208, DE 32 1 045, DD 268 835, DE 10 2005 047 583 A1, DD 139 271 and K. Schomme o. A. in "New hut” Leipzig, December 1983, p 441-442 described.
  • a continuous supply of light dusts that have bulk densities below 450 kg / m 3 is not or only partially possible with the methods known from the prior art.
  • Such light and in terms of particle shape polydispersed dusts arise in the thermal pretreatment of renewable, inherently light fuels such as wood, straw and other biomass.
  • these renewable fuels can decompose into various forms in the thermal pretreatment by spontaneous drying, degassing or fission or in the hydrothermal carbonization of biomass, and gain a porous structure.
  • the shape of the dust particles and the porous structure mean that these dusts have bulk density values of 150 to 400 (450) kg / m 3 and gap volumes of more than 94% of the bulk volume.
  • These light dusts no longer follow the flow of gravity when they flow out of containers such as bunkers or dosing containers, they become wedged and have only a very low flowability. Fluidization leads to strong vortexing and blowing away of this dust in front of the outlet openings as well as to strong dilution effects, in the end thus even to pure gas breakthroughs.
  • the feeding of, for example, comminuted biomasses and cokes to a consumer is addressed in DE 10 2005 047 583 A1, which discloses a corresponding method and a device.
  • the device comprises a plurality of conveying tubes connected correspondingly to the consumer.
  • the amount of dust flowing in the delivery lines to the consumer is measured and regulated by means of control valves, with discharge devices being provided for each delivery line.
  • the differential pressure between the consumer and the dosing vessel should be recorded there to maintain a constant flow of dust.
  • the present invention the object of providing a metering device that allows a continuous, metered supply of such dusty bulk material of light, polydisperse particles, regardless of which reaction pressure in a downstream consumer prevails and which is also suitable for retrofitting existing feed systems.
  • Another object of the invention is to provide a with respect to the supply of light dusts with bulk densities under 450 kg / m 3 improved and extended dense phase conveying system, which can be provided at the lowest possible cost for continuous and continuous dosing of light dusts.
  • a first embodiment of the invention relates to a metering device for the continuous, continuous, metered supply of a dusty bulk material of light, polydisperse particles having a void volume in a range up to 94% and a bulk density of 200 to 800 kg / m 3 , from a supply device such as a bunker or a central supply system into a plurality of delivery pipes leading to a downstream consumer.
  • This metering device comprises a metering container and an upstream arranged lock.
  • it can also be provided several locks that are supplied by the supply device with bulk material and promote this to the dosing.
  • Both the dosing tank and the lock each have a discharge device, which ensures that the bulk material of light particles enters the metering continuously, and is metered from there distributed equally to the delivery pipes, the flow density of the dust flow at least at the beginning of the delivery pipes almost at Values of bulk density lie.
  • the discharge device of the dosing container has a number of dust flow control devices corresponding to a number of the delivery pipes, each discharging into one of the delivery pipes.
  • a mass flow measuring probe is arranged on each delivery pipe, which is coupled in each case with the dust flow control device, which opens into the corresponding delivery pipe. The steady entry of the bulk material from the lock into the metering container is secured by the discharge device of the lock, which opens into the metering container via a dust flow control device.
  • Dosing preferably a pressure control device, which is operatively coupled to a plurality of pressure measuring devices.
  • the pressure control device is coupled to a pressure measuring device of the dosing, which is arranged at the discharge, and a Druckmesseinhchtung the consumer.
  • the respective pressure difference between supply device and lock, or between lock and metering determines the Be Scholiintenstician or -geschwind ig speed.
  • One of the actuators activates a suction device and opens fittings in the line from the lock to the suction device, whereby the lock pressure can be lowered.
  • the pressure control device can also activate the coupled dust flow control device of the lock discharge device as a function of the metering vessel and lock fill level and of the pressure difference between the lock and the metering container.
  • the control or regulation of the Dosier deviser horrs turn and thus also the pressure difference between the lock and dosing, possibly also the lock pressure, depending on the differential pressure between the discharge of the dosing and the consumer, so that the discharge pressure in the discharge of the dosing or for the delivery mass flow responsible pressure difference to the consumer can be kept constant.
  • the pressure in the lock is controlled by the pressure regulating device as a function of a metering tank level, of a lock filling device. Stands and the pressure difference between dosing and sluice controlled, the lock is relaxed for filling with the bulk material and covered to promote the bulk material in the dosing against the dosing.
  • the Dosier spasier experiments sakestragstik to be set, which depends primarily on the consumer pressure and a pressure drop of the desired mass flow in the delivery pipes, which is why the pressure control device with the mass flow probes in the conveyor pipes or with a measuring device for the total mass flow, such as a weighing device of the dosing, operatively coupled
  • the controlled variable of the pressure control device for the Dosier constitutionerdruck and thus for the differential pressure between the lock and dosing is.
  • this metering device it is possible to supply the bulk material of light particles in a metering, which is acted upon by operating pressure, so that a continuous metered delivery of the light, polydisperse dusts through the dust flow control devices into the production tubing to the consumer, which may be a reaction system of any pressure.
  • the pressure regulating device can actuate a plurality of control and shut-off valves in a stringing / compensating gas line, an expansion gas line and a fluidizing gas line or acceleration and discharge gas line, which open into the metering container, by means of corresponding actuating devices.
  • a string gas is used to increase the pressure to operating pressure
  • expansion gas is released to reduce the pressure
  • the use of compensation gas serves for pressure stabilization and pressure regulation of the dosing tank.
  • the pressure control device controls the lock pressure, which varies depending on the lock level between a negative pressure relative to the supply device at a lock fill level minimum and an overpressure relative to the Dosiermicer horrsdruck at a lock fill level maximum.
  • the pressure control device can a plurality of control and shut-off valves in a string gas line, a flue gas line and a fluid gas line or accelerating and discharge gas line leading to the lock, and a suction device, such as a fan, which can be coupled via the expansion gas line with the lock is and which is suitable for generating a negative pressure in the lock against a pressure in the supply device, actuate by means of suitable actuators.
  • the lock and the dosing can be connected via an openable by a closing device filling line.
  • the closing device can be operated advantageously by a control device, which may be part of the pressure control device, depending on the lock pressure, the Dosier practicalerdrucks, the Dosier inherenterhellstands and / or the lock level.
  • This control device can also operatively couple the closing device with the dust flow control device of the lock, and thus provide a Behellmassenstrom in the dosing, which depends on the levels in the dosing and the lock, but also on the Dosier conceptionerdruck or the pressure difference between dosing and lock.
  • the discharge of the dosing can be equipped with a fluidized bed, above which a stirring device is arranged.
  • the acceleration and discharge gas line (fluid gas line) opens below the fluidized bed in the Dosier disposer-discharge.
  • each dust flow control device of the discharge device may comprise an associated closure device, and the dust flow control devices may be coupled to a pressure measuring device of the metering container and to a measuring device for a total mass flow, for example a weighing system.
  • the discharge of the lock may comprise in a further embodiment, a ventilation device such as a porous sintered metal tube, wherein the fluidizing gas line opens into the ventilation device.
  • the ventilation device may be coupled to the pressure control device, and thus depending on the Dosier disposer- and Schleusen Stahln and the pressure difference between the lock and dosing or the lock pressure are activated when the dust is to take place from the lock into the dosing.
  • the lock discharge device may have a closure device, which may also be coupled to the pressure control device, which may be arranged between the ventilation device and the dust flow control device or downstream of the dust flow control device in the filling to the dosing.
  • Both the dust flow control device of the lock and the dust flow control devices of the dosing can smooth and wear-resistant flow channel having an adjustable flap, which is actuated via a fine actuator, wherein the cross-section of the flow channel decreases steadily downstream.
  • a preferred arrangement of the compensation gas line on the dosing and the Beêtsgastechnisch at the lock can be performed horizontally in one embodiment, the Kompensationsgastechnisch above an existing over the fluidized bed dust in the dosing and the Beêtsgastechnisch above the over the discharge or the ventilation device existing dust fill open into the lock, so that a compensation gas and a stringing gas can be introduced diffusely distributed and thereby only minimally swirl the dust of the bed.
  • Another object of the invention relates to an embodiment of a dense phase conveying system for continuous, continuous, metered supply of a dusty bulk material of light, polydisperse particles.
  • a dense phase conveying system comprises a supply device, for example a bunker, a metering device according to the invention, which contains a metering container and at least one lock, each with a discharge device, and delivery pipes.
  • the bunker is connected to the lock of the metering device, and the delivery pipes extend from the metering container to a consumer.
  • the bunker has a ventilation element and a Bunkeraustrags adopted, which is connected via a closable filling line with the lock. Both the ventilation element, as well as the Bunkeraustrags owned and the filling line can be coupled to the pressure control device for controlled filling of the lock from the bunker, while a filling of the bunker from the bulk material supply is bunker satinsteil. If there are several locks, a corresponding number of bunker discharge devices can also be provided.
  • an existing conveyor system for the dense phase conveying system according to the invention can be retrofitted by one or more locks are interposed between the supply device and the metering, and bunker and metering be retrofitted with the corresponding discharge devices.
  • the pressure control device according to the invention is coupled to the suction device, which may be a fan, for example, to the lock and the control device of Dosiervorrich- tion is integrated.
  • the dense phase conveying system comprises the suction device, which may be a ventilation device and connected in dependence of a Schleusen spallstands with the lock and operated by the pressure control device.
  • An inventive method for continuous, continuous, metered feeding a dusty bulk material of light, polydisperse particles can be performed using a dense phase conveying system according to the invention by a coupled, coordinated operation of the lock and the dosing of the metering device.
  • the lock and the dosing are controlled in response to the lock level and the Dosier umaneryogllstands with bulk material alternately and successively acted by the lock when the bulk material reaches a minimum level, relaxed and subjected to a negative pressure relative to the supply device by the ventilation device in operation is set so that the bulk material is transferred into the lock until a maximum fill level is reached, so that appropriate fittings are closed to the supply device and the ventilation device and in the string gas line and / or the acceleration / discharge gas line (fluid gas line) be opened, so that the lock with stratified gas and / or fluidizing gas is subjected to an overpressure relative to the operating pressure of the dosing.
  • the lock is ready for filling the dosing. This takes place when the bulk material in the dosing tank reaches a minimum level, whereupon the control device operatively coupled opens the closing device of the filling between the acted upon with the overpressure and fully filled lock and the dosing, and controlled the dust flow control device of the lock and so a steady Be Shellmassenstrom in the Dosing container provides.
  • the closing device of the filling is closed by the control device again and the lock can be relaxed again for refilling.
  • this method allows the discharge pressure in the dosing can be kept constant during normal dosing and during filling and thus conveying the bulk material in the delivery pipes and a constant maintenance of the mass flows in the delivery pipes with a stable differential pressure between dosing and Consumers and / or is achieved with the dust flow control devices of the dosing and thereby the continuous, continuous, metered supply to the consumer is provided.
  • the change in the hydrostatic pressure in the dosing container caused by the filling process and the filling level decrease during metering advantageously has no effect on the discharge pressure which provides the constant mass flow to the consumer when the pressure measuring device for the dosing container discharge pressure is installed on the dispensing device of the dosing container and is coupled to the pressure control device for readjusting the Dosier psychologyer horrs.
  • the present invention thus offers the advantages that the continuous flow of dust from the bunker to the lock, from the lock to the metering container and at its outlet to the delivery pipes is brought about by forced flow forces with pressure differences and with aeration of the bulk material, because of the gravity flow the low scoring and gross density values is insufficient. Furthermore account for the use of flow forces large inlet and outlet cross sections on the bunker, on the locks and on the dosing and thus large high-pressure ball valves / fittings.
  • the invention also enables continuous dust extraction of light bulk materials after an easy conversion in existing plants.
  • Fig. 4 is a schematic detail of the discharge of the dosing.
  • the inventive method provides using a dense phase conveying system according to the invention with metering the continuous, metered feeds of light, polydisperse dusts in gasification reactors, but also in other reaction spaces arbitrary operating pressure such. B. blast furnaces, cupolas ready.
  • the dust is fed to a bunker, from there one or more locks and a dosing from a central deposit such as a dryer, Schweler / degasser by means of pneumatic or mechanical conveyor.
  • a negative pressure is imposed on the bunker by means of a fan / suction filter in order to remove the introduced carrier gas from the dust stream.
  • the filling of the lock is not done by gravity flow, but with the help of flow forces that are initiated by applying a negative pressure in the lock against the bunker with the fan / suction filter.
  • the otherwise usual, necessary pressure equalization in the gravity flow is bypassed and is replaced according to the invention by a combination of a ventilation device on the bunker outlet and a discharge after bunker outlet.
  • the aerator is provided by a vault-like arrangement of porous sintered metal tubes.
  • the discharge device is Preferably, a throttle device such as a Schrägsitzarmatur, rotary valve, or rotary valve, which prevents the breakthrough of gas.
  • the lock is covered with a slight overpressure relative to the Dosier constitutionerdruck, so that the differential pressure between the lock and dosing causes flow compulsion for the bulk material in the direction of the dosing.
  • the filling of the dosing with the dust from the lock, which is filled as described to maximum level and covered at least to the Dosier disposer operating pressure is requested by the minimum level detector of the dosing.
  • the filling of the metering container according to the invention now comprises in detail a slight aeration of the lock with the aeration device of the lock discharge device and the adjustment and regulation of an overpressure in the lock relative to the metering by exposure to stringing gas or acceleration / discharge gas. Then, the opening of the dust flow control unit of the lock and the opening of the closure device under the lock, which may be a ball valve, whereby the degree of opening of the Staubiser- control unit results from the necessary refill time.
  • a Beglallmassenstrom in the dosing can be set much larger than the flow to the consumer, but it can also be limited when the filling increases the pressure in the dosing tank above the setpoint of Dosier studyinger horres.
  • the overpressure in the dosing tank caused by the refill driven by the lock overpressure is reduced with the differential pressure control between the lock and dosing tank by the pressure regulating device by opening corresponding control valves in the expansion gas line of the dosing tank and the relaxing gas is discharged via a pressure filter, so that the dosing tank discharge pressure for the constant mass flow control is ensured.
  • the pressure measuring probe for the metering vessel discharge pressure is therefore arranged in the region of the discharge device for the purpose of eliminating the variable hydrostatic pressure of the metering vessel charge.
  • such a method can be performed by using a bunker B with a discharge device AE / B, a lock S with a discharge device AE / S and with a dosing DB with a discharge device AE / DB.
  • aeration of the Bunker mixtureung by means of an acceleration and discharge gas BAG1 on the ventilation elements BE / SiR introduced, while in the lock S to be filled with open valves KH12, KH13, KH16, RV17 a negative pressure with the fan V, which includes a filter F1 for entrained dust, is created for the purpose of generating a bulk flow to the lock S out.
  • LIS + / DB of the dosing tank DB is interrupted again by closing the ball valve KH14.
  • the discharged with the exhaust gas from the dosing DB solid is retained in the filter F2 to protect the pressure relief valves, for example, the control valve RV19.
  • the mass flow control is carried out with a variable differential pressure PDC 3-R between dosing PI3 and PIR reactor and controllable opening degrees of dust flow control devices FI1, FI2, FI3, which may be FLUSOMET ® - control units, wherein the mass flow increase the compensation gas KG to Dosing container DB toward increases and the mass flow reduction, the expansion gas EG is increased from the dosing container DB via the pressure filter F2.
  • the dust in the discharge AE / DB is slightly ventilated, homogenized and metered.
  • the discharged from the lock S expansion gas can be collected and recompressed again used as working gas BG, SpG, BAG2, BAG3, in which case at least two locks S must be installed.
  • a weighing system W For the monitoring of the level LIS of the dosing DB and the measurement of the total mass flow, which is composed of the sum of the individual mass flows in the delivery pipes FR1, FR2, FR3, a weighing system W can be used. It is possible that in each delivery pipe FR1, FR2, FR3 by means of the dust flow control devices FI1, FI2, FI3 at the same time a different but defined mass flow FIC1, FIC2, FIC3 can be adjusted by the degrees of opening of the dust flow control devices FM, FI2, FI3 be changed, but the differential pressure PDC3-R between dosing tank DB and the reactor is kept stable and constant.
  • FIG. 2 shows that the bunker B at the outlet has ventilation devices BE / SiR which consist of porous sintered metal tubes shaped like arched ones. hen, and discharge devices AE / B, the throttles as oblique seat fittings SS-A, rotary valves DK may be ZRS may be cellular wheel locks owns. Also, the lock S, shown in Fig. 3, is equipped in the outlet with aerators BE / SiR from vault-like shaped, porous sintered metal tubes and with the dust flow control device FI4 for outflow control.
  • the discharge device AE / DB of the dosing container DB is illustrated in FIG. 4 and comprises a fluidized bed WB for fluidization, a stirrer RW for bulk material homogenization, the dust flow control device FI1, FI2, FI3 for mass flow regulation in the single tube, which together with the respective mass flow Measuring probes FIC1, FIC2, FIC3 in the conveying pipes FR1, FR2, FR3 takes place (see Fig. 1), a control valve RV (RV5 in Fig. 1) for the fluidizing gas amount addition to the fluidized bed WB and a pressure measuring point PI3 for controlling the Dosier matterserdrücke when stringing, dosed conveying and relaxing.
  • Each mass flow measuring point forms a mass flow control path with a dust flow control device in the same feed line.
  • the number of parallel delivery pipes corresponds to the number of dust flow control devices under the metering tank DB.
  • Each dust flow control device has an adjustable damper with a fine actuator, and its free flow channel is steadily decreasing downstream, is smooth and wear resistant, and offers no possibility of wedging and swirling to the solids flow.
  • the clothing and compensation gases can be introduced horizontally to the lock and to the metering container and diffusely distributed and fed as far as possible above the beds, so that no intensive turbulence at a speed of more than 0.01 m / s and no jet formation into the bed at a speed higher than 0.5 m / s.
  • a metering container is sufficient for delivery to the consumer. From the metering open one or more delivery pipes, which extend to the consumer.
  • the promotion of the dust from the dosing to the consumer is activated and maintained by a discharge on the Dosier electerunterteil from a fluidized bed for fluidization, from a stirrer for bulk material or gas mixing, from a dust flow control device, in particular from a FLUSOMET ® control unit for mass flow control in the single pipe as well as for the adjustment of the dust flows of the conveying to each other, consists of a control valve for the acceleration / Austragsgas- quantity (fluidizing gas) at the fluidized bed and from pressure measuring points for the regulation of Dosier electerd Wege during stringing, metered conveying and relaxing.
  • the fluidizing gas velocity on the fluidized bed is set between the 0.1 to 1, 0 times the gas velocity at the loosening point. This low speed should not be exceeded, so that too little turbulence of the light, small particles is caused.
  • the gas velocity at the loosening point of the dusts treated here is less than 0.01 m / s.
  • An entrained flow gasification reactor R is charged with three equal production pipes FR1, FR2, FR3 with a total of 2500 kg / h biocoks. At a bulk density of 340 kg / m 3 , the biokoksstrom corresponds to a bulk material volume flow of 7.35 m 3 / h.
  • the operating pressure Pl-R in the reactor is 5 bar and is always constant, ie Pl-R is the reference pressure of the system.
  • the gross volume of the metering container DB is 6.0 m 3 , that of the lock S4.0 m 3 and that of the bunker B 80 m 3 .
  • the number of lock plays to the dosing tank DB is approx. 2.5 / h, whenever the refilling to the dosing tank DB starts at a minimum fill level LIS / DB of 25% and is terminated at a maximum fill level LIS + / DB 75%, which corresponds to the net volume of the lock S corresponds.
  • the bulk material or the dust SG is pneumatically conveyed by a degassing in the bunker B.
  • the conveying gas is discharged to the filter F1, the dust is vented and settles in the bunker B.
  • the dust supply is controlled with the MIN / MAX level monitor LIS of bunker B.
  • expansion gas EG is discharged from the dosing tank DB with the control PDC 3-R via the control valve RV19 so the dosing tank pressure PI2 and the lock pressure PIS-1 do not equalize.
  • the outlet into the dosing tank DB would then come to a standstill.
  • the lock S is decoupled from the dosing tank DB, expanded and refilled.
  • the metering container DB conveys without interruption, continuously with at least 0.5 bar pressure PDC 3-R by means of the three delivery pipes the dust to the burners of the gasification reactor R.
  • the consistency and accuracy of the metering is achieved with the discharge AE / DB, by homogenizing the dust with the stirrer RW, admixing the accelerating / discharging gas BAG3 by opening the control valve RV5 and with the FLUSOMET ® control units FI1, FI2, FI3 in combination with the dust flow measuring points FIC-1, FIC-2, FIC -3 are regulated to the same dust flows.
  • the differential pressure PDC 3-R between dosing tank DB and consumer R is kept constant during the metering to the value that is necessary for the total mass flow, by the differential pressure control PDC3-R with compensation gas KG via actuation of the control valve RV4. However, it is at a level that allows the FLUSOMET ® control units to increase or decrease the mass flows in the individual delivery pipes by increasing or decreasing their opening degree.
  • the magnitude of the differential pressure PDC 3- R depends on the size of the total mass flow and on the length of the delivery pipes FR1, FR2 and FR3.
  • the supply of compensation gas KG into the dosing tank takes place horizontally and above the dust fill.
  • the function of the level probe of the dosing LIS / DB can also be taken over or supported by the weighing device W or the weighing device W can be used as a donor of a redundant measurement signal, if no clear level measurement signal can be imaged in difficult dust parameters.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung und eine Dichtstromförderanlage zur dosierten Zufuhr eines leichten Schüttguts aus einer Versorgungseinrichtung (B,SG) über Förderrohre (FR1,FR2,FR3) zu einem Verbraucher. Dazu weist eine Schleuse (S) eine Austragseinrichtung (AE/S) mit einer Staubflussregelungsvorrichtung (FI4) auf, die in einen Dosierbehälter (DB) mündet, dessen Austragseinrichtung (AE/DB) mehrere Staubflussregelungsvorrichtungen (FI1,FI2,FI3) umfasst, die jeweils in ein Förderrohr (FR1,FR2,FR3) münden. Eine Druckregelungseinrichtung der Dosiervorrichtung ist für Differenzdruckregelungen (PDC1-2, PDC3-R) mit Druckmesseinrichtungen (PIS1,PI2) der Schleuse (S) und des Dosierbehälter (DB) und mit Druckmesseinrichtungen (PIR, PI3) der Dosierbehälteraustragseinrichtung (AE/DB) und des Verbrauchers gekoppelt, um den Dosierbehälterdruck (PI2) abhängig von der zweiten Differenzdruckregelung (PDC3-R) zu steuern. Für eine Differenzdrucksteuerung (PISA4-1) zwischen Versorgungseinrichtung (B,SG) und Schleuse (S) ist die Druckregelungseinrichtung mit einer Druckmesseinrichtung (PISA4) der Versorgungseinrichtung (SG,B) gekoppelt. Die Druckregelungseinrichtung steuert den Schleusendruck (PIS1) in Abhängigkeit eines Schleusenfüllstands (LIS/S) und der Differenzdrucksteuerung (PISA4-1) durch eine Betätigung zumindest von einer mit der Schleuse (S) verbindbaren Absaugeinrichtung (V). Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren unter Verwendung der Dichtstromförderanlage mit der Dosiervorrichtung.

Description

DOSIERVORRICHTUNG, DICHTSTROMFÖRDERANLAGE UND VERFAHREN ZUM ZUFÜHREN VON STAUBFÖRMIGEM SCHÜTTGUT
[0001] Die nachfolgende Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung und eine Dichtstromförderanlage zur stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zufuhr eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen zu einem stromabwärts angeordneten Verbraucher. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen, dosierten Zuführen des staubförmigen Schüttguts unter Verwendung der Dichtstromförderanlage, die die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung umfasst.
[0002] Eine Anlagenkonfiguration aus Bunkern, Schleusen, Dosierbehältern und meist mehreren parallelen Förderrohren, die aus dem Dosierbehälter zu mehreren Staubbrennern führen werden für pneumatische Dünn- und Dichtstromförderungs- systeme für die Zuführung von Brennstaub in Flugstrom-Vergasungsreaktoren oder andere Verbraucher- bzw. Reaktorsystemen wie Hochöfen, Kupolöfen etc. angewendet. Dabei erfolgt die Massenstromregelung mittels des Differenzdrucks zwischen dem Dosierbehälter und dem Reaktionsdruck im Verbraucher.
[0003] Der Gesamtmassenstrom wird mittels eines Wiegesystems am Dosierbehälter ermittelt, die Massenströme in den einzelnen Förderrohren werden aus Einzelmessungen der Fließdichte und der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Abweichungen einzelner Förderrohre vom anteiligen Gesamtmassenstrom werden durch Hilfsgas- zugabe in das Förderrohr korrigiert. Solche Brennstaubzuführsysteme, die für Schüttgüter mit Schüttdichten über 450 kg/m3 geeignet sind, sind beispielsweise in der DE 28 31 208, DE 32 1 045, DD 268 835, DE 10 2005 047 583 A1 , DD 139 271 und von K. Scheidig o. A. in„Neue Hütte" Leipzig, Dezember 1983, S. 441-442 beschrieben.
[0004] Eine kontinuierliche Zuführung von leichten Stäuben, die Schüttdichten unter 450 kg/m3 aufweisen, ist mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren allerdings nicht oder nur eingeschränkt möglich. Solche leichten und bezüglich der Teilchenform polydispersen Stäube entstehen bei der thermischen Vorbehandlung von nachwachsenden, an sich schon leichten Brennstoffen wie Holz, Stroh und anderen Biomassen. So können diese nachwachsenden Brennstoffe bei der thermischen Vorbehandlung durch spontane Trocknung, Entgasung oder Spaltung oder bei der hydrothermalen Karbonisierung von Biomassen in vielfältige Formen zerfallen, und erlangen eine poröse Struktur. Die Form der Staubpartikel und die poröse Struktur führen dazu, dass diese Stäube Schüttdicht-Werte von 150 bis 400 (450) kg/m3 und Lückenvolumina bis über 94 % des Schüttvolumens aufweisen. Eine Rohdichte von 200 bis 800 kg/m3 sinkt gegenüber der Reindichte von 800 bis 2.500 kg/ m3 ab. Diese leichten Stäube folgen beim Ausfluss aus Behältern wie einem Bunker oder Dosierbehältern nicht mehr dem Schwerkraftfluss, sie verkeilen sich und besitzen nur eine sehr geringe Fließfähigkeit. Eine Fluidisierung führt zum starken Verwirbeln und zum Wegblasen dieses Staubes vor den Auslassöffnungen sowie zu starken Verdünnungseffekten, im Endeffekt damit sogar zu reinen Gasdurchbrüchen. Die Zuführung beispielsweise zerkleinerter Biomassen und Kokse zu einem Verbraucher wird allerdings in der DE 10 2005 047 583 A1 adressiert, die ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst dabei neben Druckschleusen und einem Dosiergefäß eine Mehrzahl entsprechend mit dem Verbraucher verbundener Förderrohre. Dort wird die in den Förderleitungen zum Verbraucher fließende Staubmenge gemessen und über Regelarmaturen geregelt, wobei Austrags- vorrichtungen für jede Förderleitung vorgesehen sind. Der Differenzdruck zwischen Verbraucher und Dosiergefäß soll dort zur Erhaltung eines konstanten Staubflusses erfasst werden.
[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Dosiervorrichtung zu schaffen, die eine kontinuierliche, dosierte Zufuhr eines solchen staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen ermöglicht, unabhängig davon, welcher Reaktionsdruck in einem stromabwärts angeordneten Verbraucher herrscht und welche überdies zur Nachrüstung bestehender Zuführsysteme geeignet ist.
[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer hinsichtlich der Zuführung von leichten Stäuben mit Schüttdichten unter 450 kg/m3 verbesserten und erweiterten Dichtstromförderanlage, die unter möglichst geringem Kostenaufwand zur stetigen und kontinuierlichen Dosierung der leichten Stäube bereitgestellt werden kann.
[0008] Diese Aufgabe wird durch die Dichtstromförderanlage mit den Merkmalen des AnspruchslO gelöst.
[0009] Ein Verfahren zum stetigen und kontinuierlichen dosierten Zuführen dieser leichten Stäube ist mit den Merkmalen des Anspruchs 11 offenbart.
[00010] Weiterbildungen der Gegenstände der Erfindung werden durch die Unteransprüche beschrieben.
[00011] Eine erste Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung für die stetige, kontinuierliche, dosierte Zufuhr eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen, die ein Lückenvolumen in einem Bereich bis zu 94 % und eine Rohdichte von 200 bis 800 kg/m3 aufweisen, aus einer Versorgungseinrichtung wie einem Bunker oder einem zentralen Versorgungssystem in mehrere Förderrohre, die zu einem stromabwärts angeordneten Verbraucher führen. Diese Dosiervorrichtung umfasst einen Dosierbehälter und eine stromaufwärts angeordnete Schleuse. Es können aber auch mehrere Schleusen vorgesehen sein, die von der Versorgungseinrichtung mit Schüttgut versorgt werden und dieses an den Dosierbehälter weiterfördern. Sowohl der Dosierbehälter als auch die Schleuse besitzen jeweils eine Austragseinrichtung, die dafür sorgt, dass das Schüttgut leichter Teilchen in den Dosierbehälter stetig eintritt, und von dort auf die Förderrohre gleich verteilt dosiert wird, wobei die Fließdichte der Staubförderströme zumindest am Anfang der Förderrohre nahezu bei Werten der Schüttdichte liegen. Dazu verfügt die Austragseinrichtung des Dosierbehälters über eine einer Anzahl der Förderrohre entsprechende Anzahl an Staubflussregelungsvorrichtungen, die jeweils in eines der Förderrohre münden. Zudem ist an jedem Förderrohr eine Massenstrom-Messsonde angeordnet, die jeweils mit der Staubflussregelungsvorrichtung gekoppelt ist, die in das entsprechende Förderrohr mündet. Der stetige Eintritt des Schüttguts aus der Schleuse in den Dosierbehälter wird durch die Austragseinrichtung der Schleuse gesichert, die über eine Staubflussregelungsvorrichtung in den Dosierbehälter mündet.
[00012] Um den Betriebsdruck für die kontinuierliche Dosierung des Schüttguts aus dem Dosierbehälter in die Förderrohre konstant halten zu können bzw. in Abhängigkeit des gewünschten Fördermassenstroms in den Einzelrohren, der durch die Druckdifferenz zwischen dem Verbraucher und dem Dosierbehälter einstellbar ist, einzuregeln, weist die Dosiervorrichtung bevorzugt eine Druckregelungseinrichtung auf, die mit mehreren Druckmesseinrichtungen operativ gekoppelt ist. Für die Einre- gelung der für den Fördermassenstrom erforderlichen Druckdifferenz zwischen Dosierbehälter und Verbraucher ist die Druckregelungseinrichtung mit einer Druckmesseinrichtung des Dosierbehälters, die an dessen Austragseinrichtung angeordnet ist, und einer Druckmesseinhchtung des Verbrauchers gekoppelt. Um nun auch die kontinuierliche Förderung des Schüttguts aus der Versorgungseinrichtung in die Schleuse und von der Schleuse in den Dosierbehälter zu sichern, sind weitere Druckmesseinrichtungen der Versorgungseinrichtung, der Schleuse und des Dosierbehälters angeordnet, so dass auch der Differenzdruck zwischen der Schleuse und dem Dosierbehälter durch eine Differenzdruckregelung der Druckregelungseinrichtung geregelt werden kann, während der Differenzdruck zwischen der Versorgungseinrichtung und der Schleuse durch die Druckregelungseinrichtung gesteuert wird. Der Schleusendruck wird von der Druckregelungseinrichtung abhängig von einem Dosierbehälterfüllstand, einem Schleusenfüllstand, der Druckdifferenzregelung zwischen Schleuse und Dosierbehälter und der Differenzdrucksteuerung zwischen Versorgungseinrichtung und der Schleuse gesteuert beziehungsweise geregelt, indem die Druckregelungseinrichtung mit einer oder mehreren Betätigungsvorrichtungen zur Änderung des Drucks in der Schleuse gekoppelt ist. Die jeweilige Druckdifferenz zwischen Versorgungseinrichtung und Schleuse, bzw. zwischen Schleuse und Dosierbehälter bestimmt die Befüliintensität bzw. -geschwind ig keit. Eine der Betätigungsvorrichtungen aktiviert eine Absaugeinrichtung und öffnet Armaturen in der Leitung von der Schleuse zu der Absaugeinrichtung, wodurch der Schleusendruck gesenkt werden kann.
[00013] Ferner kann die Druckregelungseinrichtung die gekoppelte Staubflussrege- lungsvorrichtung der Schleusenaustragseinrichtung ebenfalls abhängig von Dosierbehälter- und Schleusenfüllstand sowie von der Druckdifferenz zwischen Schleuse und Dosierbehälter aktivieren. Die Steuerung beziehungsweise Regelung des Dosierbehälterdrucks wiederum und damit auch der Druckdifferenz zwischen Schleuse und Dosierbehälter, gegebenenfalls auch des Schleusendrucks, erfolgt in Abhängigkeit des Differenzdrucks zwischen der Austragseinrichtung des Dosierbehälters und dem Verbraucher, so dass der Austragsdruck in der Austragseinrichtung des Dosierbehälters beziehungsweise die für den Fördermassenstrom verantwortliche Druckdifferenz zum Verbraucher konstant gehalten werden kann.
[00014] So wird erfindungsgemäß der Druck in der Schleuse durch die Druckregelungseinrichtung in Abhängigkeit eines Dosierbehälterfüllstands, eines Schleusenfüll- Stands und der Druckdifferenz zwischen Dosierbehälter und Schleuse gesteuert, wobei die Schleuse zur Befüllung mit dem Schüttgut entspannt und zur Förderung des Schüttguts in den Dosierbehälter gegenüber dem Dosierbehälter bespannt wird. Der einzustellende Dosierbehälteraustragsdruck, der primär von dem Verbraucherdruck und auch einem Druckverlust des gewünschten Massenstroms in den Förderrohren abhängt, weshalb die Druckregelungseinrichtung auch mit den Massenstrom-Messsonden in den Förderrohren beziehungsweise mit einer Messeinrichtung für den Gesamtmassenstrom, wie etwa einer Wägeeinrichtung des Dosierbehälters, operativ gekoppelt ist, stellt somit die Regelgröße der Druckregelungseinrichtung für den Dosierbehälterdruck und damit für den Differenzdruck zwischen Schleuse und Dosierbehälter dar. Mit dieser Dosiervorrichtung ist es möglich, das Schüttgut aus leichten Teilchen in einen Dosierbehälter, der mit Betriebsdruck beaufschlagt ist, so zuzuführen, dass eine kontinuierliche, dosierte Zuführung der leichten, polydispersen Stäube durch die Staubflussregelungsvorrichtungen in die Förderrohre zu dem Verbraucher, der ein Reaktionssystem mit beliebigem Druck sein kann, bereitgestellt wird.
[00015] Die Druckregelungseinrichtung kann dazu eine Mehrzahl von Regelungsund Absperrarmaturen in einer Bespannungs-/Kompensationsgasleitung, einer Entspannungsgasleitung und einer Wirbelgasleitung bzw. Beschleunigungs- und Aus- tragsgasleitung, die in den Dosierbehälter münden, mittels entsprechender Betätigungsvorrichtungen betätigen. Ein Bespannungsgas wird zur Druckerhöhung auf Betriebsdruck eingesetzt, Entspannungsgas zur Drucksenkung abgelassen und der Einsatz von Kompensationsgas dient der Druckstabilisierung sowie der Druckregelung des Dosierbehälters. Gleichzeitig steuert die Druckregelungseinrichtung den Schleusendruck, der abhängig vom Schleusenfüllstand zwischen einem Unterdruck gegenüber der Versorgereinrichtung bei einem Schleusenfüllstandsminimum und einem Überdruck gegenüber dem Dosierbehälterbetriebsdruck bei einem Schleusenfüllstandsmaximum variiert. Hierbei kann die Druckregelungseinrichtung eine Mehrzahl von Regelungs- und Absperrarmaturen in einer Bespannungsgasleitung, einer Entspannungsgasleitung und einer Wirbelgasleitung bzw. Beschleunigungs- und Austragegasleitung, die zu der Schleuse führen, sowie eine Absaugeinrichtung, wie beispielsweise ein Ventilator, die über die Entspannungsgasleitung mit der Schleuse koppelbar ist und die zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Schleuse gegenüber einem Druck in der Versorgereinrichtung geeignet ist, mittels geeigneter Betätigungsvorrichtungen betätigen. [00016] Die Schleuse und der Dosierbehälter können über eine durch eine Schließvorrichtung offenbare Befüllleitung verbunden sein. Die Schließvorrichtung kann dabei vorteilhaft durch eine Steuerungsvorrichtung, die Teil der Druckregelungseinrichtung sein kann, in Abhängigkeit des Schleusendrucks, des Dosierbehälterdrucks, des Dosierbehälterfüllstands und/oder des Schleusenfüllstands betätigt werden. Diese Steuerungsvorrichtung kann zudem die Schließvorrichtung mit der Staubflussrege- lungsvorrichtung der Schleuse operativ koppeln, und damit einen Befüllmassenstrom in den Dosierbehälter bereitstellen, der von den Füllständen im Dosierbehälter und der Schleuse, aber auch von dem Dosierbehälterdruck beziehungsweise der Druckdifferenz zwischen Dosierbehälter und Schleuse abhängt.
[00017] In einer Ausführungsform kann die Austragseinrichtung des Dosierbehälters mit einem Wirbelboden ausgestattet sein, oberhalb dessen eine Rührvorrichtung angeordnet ist. Die Beschleunigungs- und Austragegasleitung (Wirbelgasleitung) mündet unterhalb des Wirbelbodens in die Dosierbehälter-Austragseinrichtung. Ferner kann jede Staubflussregelungsvorrichtung der Austragseinrichtung eine zugeordnete Verschlussvorrichtung umfassen, und die Staubflussregelungsvorrichtungen können mit einer Druckmesseinrichtung des Dosierbehälters und mit einer Messeinrichtung für einen Gesamtmassenstrom, beispielsweise einem Wiegesystem, gekoppelt sein.
[00018] Die Austragseinrichtung der Schleuse kann in einer weiteren Ausführungsform eine Belüftungseinrichtung wie ein poröses Sintermetallrohr umfassen, wobei die Wirbelgasleitung in die Belüftungseinrichtung mündet. Die Belüftungseinrichtung kann dabei mit der Druckregelungseinrichtung gekoppelt sein, und somit abhängig von den Dosierbehälter- und Schleusenfüllständen sowie der Druckdifferenz zwischen Schleuse und Dosierbehälter beziehungsweise dem Schleusendruck aktiviert werden, wenn die Staubförderung von der Schleuse in den Dosierbehälter stattfinden soll. Zudem kann die Schleusenaustragseinrichtung eine Verschlussvorrichtung aufweisen, die ebenfalls mit der Druckregelungseinrichtung gekoppelt sein kann, die zwischen der Belüftungseinrichtung und der Staubflussregelungsvorrichtung oder auch stromabwärts der Staubflussregelungsvorrichtung in der Befüllleitung zu dem Dosierbehälter angeordnet sein kann.
[00019] Sowohl die Staubflussregelungsvorrichtung der Schleuse als auch die Staubflussregelungsvorrichtungen des Dosierbehälters können einen glatten und verschleißfesten Strömungskanal mit einer verstellbaren Klappe aufweisen, die über einen Feinstellantrieb betätigt wird, wobei sich der Querschnitt des Strömungskanals stromabwärts stetig verringert.
[00020] Eine bevorzugte Anordnung der Kompensationsgasleitung am Dosierbehälter und der Bespannungsgasleitung an der Schleuse kann in einer Ausführungsform waagerecht ausgeführt sein, wobei die Kompensationsgasleitung oberhalb einer über dem Wirbelboden vorhandenen Staubschüttung in den Dosierbehälter und die Bespannungsgasleitung oberhalb der über der Austragseinrichtung beziehungsweise der Belüftungseinrichtung vorhandenen Staubschüttung in die Schleuse münden, so dass ein Kompensationsgas und ein Bespannungsgas diffus verteilt eingeleitet werden können und dadurch den Staub der Schüttung nur minimal verwirbeln.
[00021] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Ausführungsform einer Dichtstromförderanlage zur stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zufuhr eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen. Eine solche Dichtstromförderanlage umfasst eine Versorgungseinrichtung, beispielsweise einen Bunker, eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung, die einen Dosierbehälter und zumindest eine Schleuse mit jeweils einer Austragseinrichtung enthält, und Förderrohre. Dabei ist der Bunker mit der Schleuse der Dosiervorrichtung verbunden, und die Förderrohre erstrecken sich von dem Dosierbehälter zu einem Verbraucher.
[00022] Der Bunker weist ein Belüftungselement und eine Bunkeraustragseinrichtung auf, die über eine verschließbare Befüllungsleitung mit der Schleuse verbunden ist. Sowohl das Belüftungselement, als auch die Bunkeraustragseinrichtung und die Befüllungsleitung können mit der Druckregelungseinrichtung zur gesteuerten Befüllung der Schleuse aus dem Bunker gekoppelt sein, während eine Befüllung des Bunkers aus der Schüttgutversorgung bunkerfüllstandsgesteuert erfolgt. Sind mehrere Schleusen vorhanden, so kann auch eine entsprechende Anzahl an Bunkeraustragseinrichtungen vorgesehen sein. So kann eine bestehende Förderanlage zur erfindungsgemäßen Dichtstromförderanlage nachgerüstet werden, indem zwischen die Versorgungseinrichtung und den Dosierbehälter eine oder mehrere Schleusen zwischengeschaltet werden, und Bunker sowie Dosierbehälter mit den entsprechenden Austragseinrichtungen nachgerüstet werden. Die erfindungsgemäße Druckregelungseinrichtung wird mit der Absaugeinrichtung, die beispielsweise ein Ventilator sein kann, an die Schleuse angekoppelt und die Steuervorrichtung der Dosiervorrich- tung wird integriert.
[00023] Zur Bereitstellung des Unterdrucks in der Schleuse gegenüber einem Druck in der Versorgungseinrichtung umfasst die Dichtstromförderanlage die Absaugeinrichtung, die eine Ventilationsvorrichtung sein kann und die in Abhängigkeit eines Schleusenfüllstands mit der Schleuse verbunden und von der Druckregelungseinrichtung betätigt werden kann.
[00024] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zuführen eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen kann unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Dichtstromförderanlage durch ein gekoppeltes, abgestimmtes Betreiben der Schleuse und des Dosierbehälters der Dosiervorrichtung durchgeführt werden. Die Schleuse und der Dosierbehälter werden dabei gesteuert in Abhängigkeit des Schleusenfüllstands und des Dosierbehälterfüllstands mit Schüttgut alternierend und sukzessive beaufschlagt, indem die Schleuse, wenn das Schüttgut dort ein Füllstandsminimum erreicht, entspannt und mit einem Unterdruck gegenüber der Versorgungseinrichtung beaufschlagt wird, indem die Ventilationsvorrichtung in Betrieb gesetzt wird, so dass das Schüttgut in die Schleuse überführt wird, bis dort ein Füllstandsmaximum erreicht wird, so dass entsprechende Armaturen zu der Versorgungseinrichtung und zu der Ventilationsvorrichtung geschlossen werden und in der Bespannungsgasleitung und/oder der Beschleuni- gungs-/Austragegasleitung (Wirbelgasleitung) geöffnet werden, so dass die Schleuse mit Bespannungsgas und/oder Wirbelgas mit einem Überdruck gegenüber dem Betriebsdruck des Dosierbehälters beaufschlagt wird. Somit ist die Schleuse betriebsbereit zur Befüllung des Dosierbehälters. Diese erfolgt, wenn das Schüttgut im Dosierbehälter ein Füllstandsminimum erreicht, woraufhin die Steuerungsvorrichtung operativ gekoppelt die Schließvorrichtung der Befüllleitung zwischen der mit dem Überdruck beaufschlagten und voll befüllten Schleuse und dem Dosierbehälter öffnet, und die Staubflussregelungsvorrichtung der Schleuse gesteuert betätigt und so einen stetigen Befüllmassenstrom in den Dosierbehälter bereitstellt.
[00025] Durch ein Erreichen eines Füllstandsmaximums im Dosierbehälter wird die Schließvorrichtung der Befüllleitung durch die Steuerungsvorrichtung wieder geschlossen und die Schleuse kann zum erneuten Befüllen wieder entspannt werden.
[00026] Sind mehrere Schleusen zwischen Versorgungseinrichtung und Dosierbe- hälter geschaltet, um größere Dosiermengen ebenfalls kontinuierlich zu bewältigen, so können diese abwechselnd den Dosierbehälter füllen und selbst befüllt werden.
[00027] Vorteilhaft ermöglicht dieses Verfahren, dass der Austragsdruck im Dosierbehälter im normalen Dosierbetrieb und auch während des Befüllens konstant gehalten werden kann und somit ein Fördern des Schüttguts in die Förderrohre und ein konstantes Aufrechterhalten der Massenströme in den Förderrohren mit einem stabilen Differenzdruck zwischen Dosierbehälter und Verbraucher und/oder mit den Staubflussregelungsvorrichtungen des Dosierbehälters erreicht wird und dadurch die stetige, kontinuierliche, dosierte Zuführung zu dem Verbraucher bereitgestellt wird. Die Messung des Dosierbehälteraustragsdrucks in der Austragseinrichtung und die davon abhängige, vor allem während des Befüllvorgangs aus der Schleuse erforderliche Nachregelung des Dosierbehälterdrucks, ermöglichen eine stetige und fehlerfreie Dosierung. Die durch den Befüllvorgang und die Füllstandsabnahme beim Dosieren hervorgerufene Änderung des hydrostatischen Drucks im Dosierbehälter wirkt sich erfindungsgemäß vorteilhaft nicht auf den Austragsdruck, der den konstanten Massenstrom zu dem Verbraucher bereitstellt, aus, wenn die Druckmesseinrichtung für den Dosierbehälteraustragsdruck an der Austragsvorrichtung des Dosierbehälters installiert ist und mit der Druckregelungseinrichtung zur Nachregelung des Dosierbehälterdrucks gekoppelt ist.
[00028] Die vorliegende Erfindung bietet damit die Vorteile, dass der stetige Staub- fluss vom Bunker zur Schleuse, von der Schleuse zum Dosierbehälter und an dessen Auslauf zu den Förderrohren durch Zwangsströmungskräfte mit Druckdifferenzen und mit Belüftung des Schüttgutes herbeigeführt wird, da der Schwerkraftfluss wegen der geringen Schüft- und Rohdichtewerte nicht ausreicht. Weiterhin entfallen wegen der Nutzung der Strömungskräfte große Ein- bzw. Austrittsquerschnitte am Bunker, an den Schleusen sowie an den Dosierbehältern und damit auch große Hochdruck- Kugelhähnen/Armaturen. Die Erfindung ermöglicht auch eine kontinuierliche Staubförderung leichter Schüttgüter nach einer einfach durchführbaren Umrüstung in bestehenden Anlagen.
[00029] Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
[00030] Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigt:
[00031] Fig. 1 ein Verfahrensfließbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtstromförderanlage,
[00032] Fig. 2 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung des Bunkers,
[00033] Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung der Schleuse,
[00034] Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung des Dosierbehälters.
[00035] Das erfindungsgemäße Verfahren stellt unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Dichtstromförderanlage mit Dosiervorrichtung die kontinuierlichen, dosierten Zuführungen von leichten, polydispersen Stäuben in Vergasungsreaktoren, aber auch in andere Reaktionsräume beliebigen Betriebsdruckes wie z. B. Hochöfen, Kupolöfen bereit.
[00036] Der Staub wird einem Bunker, von dort einer oder mehreren Schleusen und einem Dosierbehälter aus einer zentralen Lagerstätte wie einem Trockner, Schweler/Entgaser mittels pneumatischer oder mechanischer Förderer zugeführt. Bei der Zuführung in den Bunker wird dem Bunker mittels eines Ventilators/Saugfilters ein Unterdruck aufgezwungen, um das eingetragene Trägergas des Staubstromes abzuführen. Das Befüllen der Schleuse geschieht nicht durch Schwerkraftfluss, sondern mit Hilfe von Strömungskräften, die durch Anlegen eines Unterdruckes in der Schleuse gegenüber dem Bunker mit dem Ventilator/ Saugfilter initiiert werden.
[00037] Der sonst übliche, notwendige Druckausgleich beim Schwerkraftfluss wird umgangen und wird erfindungsgemäß durch eine Kombination aus einer Belüftungseinrichtung über dem Bunkerauslauf und einer Austragseinrichtung nach dem Bunkerauslauf ersetzt. Die Belüftungseinrichtung wird durch eine gewölbeartige Anordnung von porösen Sintermetallrohren bereitgestellt. Die Austragseinrichtung ist vor- zugsweise eine Drosseleinrichtung wie eine Schrägsitzarmatur, Drehklappe, oder Zellenradschleuse, die das Durchbrechen von Gas verhindert. Nach einer Entleerung der Schleuse erfolgen deren Entspannung und die Erzeugung eines Unterdrucks gegenüber dem Druck im Bunker mittels einer Absaugeinrichtung wie einem Ventilator. Durch den Differenzdruck zwischen Schleuse und Bunker erfolgt die Befüllung der Schleuse mit Schüttgut bis zu einem Schleusenfüllstandsmaximum. Daraufhin wird die Schleuse mit einem leichten Überdruck gegenüber dem Dosierbehälterdruck bespannt, so dass der Differenzdruck zwischen Schleuse und Dosierbehälter einen Strömungszwang für das Schüttgut in Richtung des Dosierbehälters bewirkt. Die Befüllung des Dosierbehälters mit dem Staub aus der Schleuse, die wie beschrieben auf Maximumfüllstand befüllt und zumindest auf den Dosierbehälter-Betriebsdruck bespannt ist, wird vom Minimumfüllstandsmelder des Dosierbehälters angefordert.
[00038] Das erfindungsgemäße Befüllen des Dosierbehälters umfasst nun detailliert ein leichtes Belüften der Schleuse mit der Belüftungseinrichtung der Schleusen- austragseinrichtung und die Einstellung und Regelung eines Überdruckes in der Schleuse gegenüber dem Dosierbehälter durch Beaufschlagung mit Bespannungsgas oder Beschleunigungs-/Austragegas. Daraufhin erfolgen die Öffnung der Staub- flussregeleinheit der Schleuse und die Öffnung der Verschlussvorrichtung unter der Schleuse, die ein Kugelhahn sein kann, wobei sich der Öffnungsgrad der Staubfluss- regeleinheit aus der notwendigen Nachfüllzeit ergibt. Ein Befüllmassenstrom in den Dosierbehälter kann viel größer als der Förderstrom zum Verbraucher eingestellt werden, er kann aber auch begrenzt werden, wenn die Befüllung den Druck im Dosierbehälter über den Sollwert des Dosierbehälterdruckes erhöht. Der durch die mit dem Schleusenüberdruck angetriebene Nachfüllung entstehende Überdruck im Dosierbehälter wird mit der Differenzdruckregelung zwischen Schleuse und Dosierbehälter durch die Druckregelungseinrichtung über das Öffnen entsprechender Regelventile in der Entspannungsgasleitung des Dosierbehälters abgebaut und das entspannende Gas über einen Druckfilter abgeführt, so dass der Dosierbehälteraus- tragsdruck für die konstante Massenstromregelung gesichert ist.
[00039] Die Druckmesssonde für den Dosierbehälteraustragsdruck ist daher zwecks Eliminierung des variablen hydrostatischen Druckes der Dosierbehälterschüt- tung im Bereich der Austragseinrichtung angeordnet. Damit der zum Nachfüllen des Dosierbehälters aus der Schleuse erforderliche Überdruck in der Schleuse gegen- über dem Dosierbehälter, um einen Staubfluss einsetzten zu lassen, sich nicht in den Dosierbehälter bis zu der Austragseinrichtung hinein verlagern kann, und dadurch einen vom Sollwert für die Gesamtmassenstromregelung abweichenden Dosier- behälteraustragsdruck hervorrufen kann, wird eine im Dosierbehälter durch den Nachfüllvorgang auftretende Druckerhöhung von der Druckregelungseinrichtung durch rasches Nachregeln des Dosierbehälterdrucks schnell wieder abgebaut, indem ein der Druckerhöhung entsprechender Gasstrom durch die Entspannungsgasleitung entweichen gelassen wird, beispielsweise durch Öffnen eines großen Regelventils.
[00040] Durch dieses Verfahren kann die kontinuierliche, dosierte Zuführung von Stäuben leichter, polydisperser Teilchen in Reaktoren beliebigen Betriebsdruckes durchgeführt werden, wobei diese Stäube wegen ihres großen Lückenvolumens auch über 94 % leicht durchströmbar sind und ihre Teilchen wegen der geringen Rohdichte von 200 - 800 kg/m3 eine leichte Neigung zum Schweben besitzen, so dass bislang im Stand der Technik aufgrund des geringen Schweredruckes sowie der leichten Teilchenverkeilbarkeit kaum bzw. kein Schüttgutfluss aus Austragsöffnungen zu erzielen war.
[00041] Bezug nehmend auf Fig. 1 kann ein solches Verfahren durch Anwendung eines Bunkers B mit einer Austragseinrichtung AE/B, einer Schleuse S mit einer Austragseinrichtung AE/S und mit einem Dosierbehälter DB mit einer Austragseinrichtung AE/DB durchgeführt werden. Oberhalb der Austragseinrichtung AE/B wird eine Belüftung der Bunkerschüttung mittels eines Beschleunigungs- und Austragegases BAG1 über die Belüftungselemente BE/SiR (vgl. Fig.2) eingeleitet, während in der zu befüllenden Schleuse S bei geöffneten Armaturen KH12, KH13, KH16, RV17 ein Unterdruck mit dem Ventilator V, der einen Filter F1 für mitgeführten Staub umfasst, zwecks Erzeugung einer Schüttgutströmung zur Schleuse S hin angelegt wird.
[00042] Nach Erreichen des Maximumfüllstandes LIS+/S in der Schleuse S werden die genannten Armaturen wieder geschlossen und die gefüllte Schleuse S auf den im Dosierbehälter DB herrschenden Betriebsdruck PI2 mittels Bespannungsgas BG durch Öffnen des Regelventils RV2, aber überwiegend mit Beschleunigungs-/Austra- gegas BAG2 gebracht. Danach wird durch weitere Gaszugabe ein Überdruck entsprechend dem Differenzdruck PDC 1-2 = PIS1 - PI2 in die Schleuse S gegenüber dem Dosierbehälter DB eingestellt und geregelt gehalten, so dass nach Erreichen des Minimumfüllstands LIS-/DB am Dosierbehälter DB der Kugelhahn KH14 geöffnet und die Staubflussregelungseinrichtung FI4, die beispielsweise eine FLUSOMET®- Regeleinheit sein kann, einreguliert werden, um den Befüllstrom zum Dosierbehälter DB hin definiert in Gang zu setzen, der bei Erreichen des Maximumfüllstands
LIS+/DB des Dosierbehälters DB durch Schließen des Kugelhahns KH14 wieder unterbrochen wird. Der mit dem Abgas aus dem Dosierbehälter DB ausgegetragene Feststoff wird im Filter F2 zurückgehalten, um die Entspannungsarmaturen beispielsweise das Regelventil RV19 zu schützen.
[00043] Die Massenstromregelung wird mit einem variierbaren Differenzdruck PDC 3-R zwischen Dosierbehälter PI3 und Reaktor PIR sowie mit regelbaren Öffnungsgraden der Staubflussregelungseinrichtungen FI1 ,FI2,FI3, die jeweils FLUSOMET®- Regeleinheiten sein können, vorgenommen, wobei zur Massenstromerhöhung das Kompensationsgas KG zum Dosierbehälter DB hin erhöht und zur Massenstromab- senkung das Entspannungsgas EG aus dem Dosierbehälter DB über den Druckfilter F2 erhöht wird.
[00044] Vor Eintritt in die Förderrohre FR1 ,FR2,FR3 wird der Staub in den Austragseinrichtungen AE/DB etwas belüftet, homogenisiert und dosiert.
[00045] Bei höheren Betriebsdrücken kann das aus der Schleuse S abgelassene Entspannungsgas aufgefangen und nachverdichtet wieder als Arbeitsgas BG, SpG, BAG2, BAG3 eingesetzt werden, wobei dann mindestens zwei Schleusen S installiert sein müssen.
[00046] Für die Überwachung des Füllstandes LIS des Dosierbehälters DB und die Messung des Gesamtmassenstromes, der sich aus der Summe der Einzelmassenströme in den Förderrohren FR1 ,FR2,FR3 zusammensetzt, kann ein Wiegesystem W eingesetzt werden. Dabei ist es möglich, dass in jedem Förderrohr FR1 , FR2, FR3 mittels der Staubflussregelungseinrichtungen FI1 , FI2, FI3 zu gleicher Zeit ein unterschiedlicher, aber definierter Massenstrom FIC1 , FIC2, FIC3 eingestellt werden kann, indem die Öffnungsgrade der Staubflussregelungseinrichtungen FM , FI2, FI3 verändert werden, der Differenzdruck PDC3-R zwischen Dosierbehälter DB und Reaktor aber stabil und konstant gehalten wird.
[00047] Aus Fig. 2 geht hervor, dass der Bunker B am Auslauf Belüftungseinrichtungen BE/SiR, die aus gewölbeartig geformten, porösen Sintermetallrohren beste- hen können, und Austragseinrichtungen AE/B, die Drosseln wie Schrägsitzarmaturen SS-A, Drehklappen DK unter Umständen Zellenradschleusen ZRS sein können, besitzt. Auch die Schleuse S, gezeigt in Fig. 3, ist im Auslauf mit Belüftungseinrichtungen BE/SiR aus gewölbeartig geformten, porösen Sintermetallrohren und mit der Staubflussregelungseinrichtung FI4 zur Ausflussregelung ausgerüstet.
[00048] Die Austragseinrichtung AE/DB des Dosierbehälters DB ist in Fig. 4 verdeutlicht und umfasst einen Wirbelboden WB zur Fluidisierung, einen Rührer RW zur Schüttguthomogenisierung, die Staubflussregelungseinrichtung FI1 , FI2, FI3 zur Massenstromregelung im Einzelrohr, die zusammen mit den jeweiligen Massenstrom-Messsonden FIC1 ,FIC2,FIC3 in den Förderrohren FR1 ,FR2,FR3 erfolgt (vgl. Fig. 1), ein Regelventil RV (RV5 in Fig. 1) für die Wirbelgas-Mengenzugabe am Wirbelboden WB und eine Druckmessstelle PI3 für die Regelung der Dosierbehälterdrücke beim Bespannen, dosierten Fördern und Entspannen. Jede Massenstrom-Messstelle bildet dabei mit einer Staubflussregelungseinrichtung in der gleichen Förderleitung eine Massenstrom-Regelstrecke. Dabei entspricht die Anzahl paralleler Förderrohre der Anzahl der Staubflussregelungseinrichtungen unter dem Dosierbehälter DB. Jede Staubflussregelungseinrichtung besitzt eine verstellbare Klappe mit Feinstellantrieb, und ihr freier Strömungskanal verringert sich stetig stromabwärts, ist glatt und verschleißfest, und bietet dem Feststoffstrom keine Verkeilungs- und Verwirbe- lungsmöglichkeiten.
[00049] Generell können die Bespannungs- und Kompensationsgase zur Schleuse und zum Dosierbehälter waagerecht eingeführt und diffus verteilt und möglichst o- berhalb der Schüttungen zugeführt werden, so dass keine intensivere Verwirbelung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 0,01 m/s und keine Strahlbildung in die Schüttung hinein mit einer höheren Geschwindigkeit als 0,5 m/s erzeugt wird.
[00050] Vorliegend ist ein Dosierbehälter für die Förderung zu dem Verbraucher ausreichend. Aus dem Dosierbehälter münden ein oder mehrere Förderrohre, die sich zum Verbraucher erstrecken. Die Förderung des Staubes vom Dosierbehälter zum Verbraucher wird von einer Austragseinrichtung am Dosierbehälterunterteil aktiviert und aufrecht erhalten, die aus einem Wirbelboden zur Fluidisierung, aus einem Rührer zur Schüttguthomogenisierung bzw. Gaseinmischung, aus einer Staubfluss- regelungsvorrichtung, insbesondere aus einer FLUSOMET®-Regeleinheit zur Massenstromregelung im Einzelrohr sowie zum Abgleich der Staubströme der Förderroh- re zueinander, aus einem Regelventil für die Beschleunigungs-/ Austragsgas- Mengenzugabe (Wirbelgas) am Wirbelboden und aus Druckmessstellen für die Regelung der Dosierbehälterdrücke beim Bespannen, dosierten Fördern und Entspannen besteht.
[00051] Die Massenstrom-Messsonden in den Förderrohren und die FLUSOMET®- Regeleinheiten am Dosierbehälterauslauf bilden zusammen Massenstrom-Regelstrecken. Je nach Öffnungsgrad der FLUSOMET®-Regeleinheit wird zwischen Dosierbehälter und Förderrohr eine treibende Druckdifferenz als Antrieb für den Staubstrom aus dem Dosierbehälter hervorgerufen. Hingegen führen eine zu große Aus- lauföffnung und auch ein zu großer Öffnungsgrad des FLUSOMET® der Schleuse zum reinen Gasdurchbruch und damit zum Druckausgleich zwischen Schleuse und Dosierbehälter. Die Staubnachfüllung bricht damit zusammen, was durch Drosselung an der Schleusenaustragseinheit verhindert wird.
[00052] Die Wirbelgasgeschwindigkeit am Wirbelboden wird zwischen der 0,1- bis 1 ,0 -fachen Gasgeschwindigkeit am Lockerungspunkt eingestellt. Diese geringe Geschwindigkeit soll nicht überschritten werden, damit keine zu starke Verwirbelung der leichten, kleinen Teilchen verursacht wird. Die Gasgeschwindigkeit am Lockerungspunkt der hier behandelten Stäube ist kleiner als 0,01 m/s.
[00053] Ein nachfolgend beschriebenes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 1 bis 4 soll die Erfindung verdeutlichen, jedoch nicht den Schutzumfang einschränken.
[00054] Ein Flugstrom-Vergasungsreaktor R wird über drei gleiche Förderrohre FR1 , FR2, FR3 mit insgesamt 2500 kg/h Biokoks beschickt. Bei einer Schüttdichte von 340 kg/m3 entspricht der Biokoksstrom einem Schüttgutvolumenstrom von 7,35 m3/h. Der Betriebsdruck Pl-R im Reaktor beträgt 5 bar und ist immer konstant, d.h. Pl-R ist der Bezugsdruck der Anlage.
[00055] Das Bruttovolumen des Dosierbehälters DB beträgt 6,0 m3, das der Schleuse S4,0 m3 und das des Bunkers B 80 m3. Die Anzahl der Schleusenspiele zum Dosierbehälter DB beträgt ca. 2,5/h, wenn immer die Nachfüllung zum Dosierbehälter DB bei einem Minimumfüllstand LIS-/DB von 25% beginnt und bei einem Maximumfüllstand LIS+/DB 75% beendet wird, was dem Nettovolumen der Schleuse S entspricht.
[00056] Das Schüttgut bzw. der Staub SG wird von einer Entgasungsanlage pneumatisch in den Bunker B gefördert. Das Fördergas wird zum Filter F1 abgeführt, der Staub entlüftet und setzt sich im Bunker B ab. Die Staubversorgung wird mit dem MIN-/MAX-Füllstandswächter LIS des Bunkers B gesteuert.
[00057] Zeigt die Füllstandssonde der Schleuse S das Füllstandsminimum LIS-/S an, dann wird die Schleuse S über die Armaturen KH16 und RV17 total entspannt und über die Drehklappe DK der Austragseinrichtung AE/B nachgefüllt. Vor diesem Nachfüllen wird der Staub mit der Belüftungseinrichtung BE/SiR über der AE/B mit Beschleunigungs-/Austragegas BAG1 leicht aufgelockert, der Schleuse S wird ein Unterdruck mit dem Ventilatorfilter V, F1 aufgezwungen, die Drehklappe DK teilweise, dem notwendigen Auslaufstrom entsprechend geöffnet und der Ausfluss mit der Öffnung der Kugelhähne KH 2 und KH13 gestartet.
[00058] Bei Erreichen des Maximumfüllstandes LIS+/S in der Schleuse S schließen alle Armaturen zur Umgebung der Schleuse S und zum Bunker B hin, d.h. Armaturen KH12, KH13, KH16, RV17 schließen und Ventilator V schaltet ab. Die Schleuse S wird sofort mit Bespannungsgas BG, vorwiegend aber mit Beschleunigungs- /Austragegas BAG2 auf den Druck PI-2 gebracht, wie er im Dosierbehälter DB ansteht. Die Zuführung des Bespannungsgases BG erfolgt waagerecht und oberhalb der Staubschüttung in der Schleuse.
[00059] Mit Erreichung des Füllstandes im Dosierbehälter DB von LIS-/DB 25 % erfolgt die Anforderung von Staub aus der Schleuse S. Mittels Bespannungsgas BG, und Öffnen des Regelventils RV2 wird der Schleusendruck PIS-1 um höchstens 1 ,0 bar gegenüber dem Dosierbehälterdruck PI 2 angehoben und mit der Regelung PDC1-2 konstant gehalten; der Schleusendruck PIS-1 kann aber mit der Regelung PDC1-2 während des Nachfüllvorgangs in den Dosierbehälter DB bei geöffnetem Kugelhahn KH14 auch über das Regelventil RV17 abgesenkt werden. Die FLUSO- MET®-Regeleinheit FI4 der Austragseinrichtung AE/S öffnet soweit, dass der notwendige Auslaufstrom nach Öffnung des KH14 erreicht und stabil gehalten wird. Während der Nachfüllung in den Dosierbehälter wird ein Volumen, das dem eintretenden Staub- und Gasvolumen entspricht, Entspannungsgas EG aus dem Dosierbehälter DB mit der Regelung PDC 3-R über das Regelventil RV19 abgeführt, damit sich der Dosierbehälterdruck PI2 und der Schleusendruck PIS-1 nicht ausgleichen. Der Auslauf in den Dosierbehälter DB käme dann zum Stillstand. Bei Füllstand LIS/DB von 75 % im Dosierbehälter DB wird die Schleuse S vom Dosierbehälter DB abgekoppelt, entspannt und neu gefüllt.
[00060] Der Dosierbehälter DB fördert ohne Unterbrechung, kontinuierlich mit mindestens 0,5 bar Überdruck PDC 3-R mittels der drei Förderrohre den Staub zu den Brennern des Vergasungsreaktors R. Die Stetigkeit und Genauigkeit der Dosierung wird mit den Austragseinrichtungen AE/DB erreicht, indem der Staub mit dem Rührer RW homogenisiert wird, Beschleunigungs-/Austragsgas BAG3 durch Öffnen des Regelventils RV5 zugemischt wird und mit den FLUSOMET®-Regeleinheiten FI1 , FI2, FI3 in Kombination mit den Staubstrom-Messstellen FIC-1 , FIC-2, FIC-3 auf gleiche Staubströme geregelt werden. Der Differenzdruck PDC 3-R zwischen Dosierbehälter DB und Verbraucher R wird während der Dosierung auf dem Wert, der für den Gesamtmassenstrom notwendig ist, durch die Differenzdruckregelung PDC3-R mit Kompensationsgas KG über Betätigung des Regelventils RV4 konstant gehalten. Er liegt aber auf einem Niveau, mit dem die FLUSOMET®-Regeleinheiten durch Vergrößern oder Verkleinern ihres Öffnungsgrades die Massenströme in den einzelnen Förderrohren erhöhen oder absenken können. Die Höhe des Differenzdruckes PDC 3- R hängt von der Größe des Gesamtmassenstromes und von der Länge der Förderrohre FR1 , FR2 und FR3 ab. Die Zufuhr von Kompensationsgas KG in den Dosierbehälter erfolgt waagerecht und oberhalb der Staubschüttung.
[00061] Die Funktion der Füllstandssonde des Dosierbehälters LIS/DB kann auch von der Wiegeeinrichtung W übernommen oder unterstützt werden oder die Wiegeeinrichtung W kann als Geber eines redundanten Messsignals genutzt werden, wenn kein eindeutiges Füllstandsmesssignal bei schwierigen Staubparametern abbildbar ist. BEZUGSZEICHENLISTE
SG Staub, Schüttgut, Versorgungseinrichtung
B Bunker, Versorgungseinrichtung
S Schleuse
DB Dosierbehälter
F Filter
V Ventilator, Absaugeinrichtung
BE Belüftungselement
AE Austragseinrichtung
AA Absperrarmatur, Schieber
RV Regelarmatur
KH Kugelhahn
RüA Rückschlagarmatur
DM Druckminderer
SV Sicherheitsventil, Überdrucksicherung
Fl Staubflussregelungsvorrichtung, FLUSOMET®-Regeleinheit Messstellen:
L: Füllstand, F: Volumen-/Massenstrom,
P: Druck, PD: Differenzdruck, W: Wägung
DK Drehklappe für Gas- bzw. Feststoffstromregelung
PG Pulsgas für Filterabreinigung
EG Entspannungsgas (Druckabsenkung)
BG/KG Bespannungs-/Kompensationsgas (Druckerhöhung) SpG Spül- oder Fördergas
BAG Beschleunigungs-/Austragegas
FAG Fluidisier-/Austragegas
FR Staubförderrohr
ZRS Zellenradschleuse
SS-A Schrägsitzarmatur
SiR Sintermetallrohr für Schüttgutbelüftung
WB Wirbelboden (Fluidisiereinrichtung)
RW Rührer
R Reaktor, Verbraucher

Claims

ANSPRÜCHE . Dosiervorrichtung, die einen Dosierbehälter (DB) und zumindest eine stromaufwärts angeordnete Schleuse (S) umfasst, zur stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zufuhr eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen aus einer Versorgungseinrichtung (B,SG) in eine Mehrzahl von Förderrohre (FR1 ,FR2,FR3) .zu einem stromabwärts angeordneten Verbraucher, wobei der Dosierbehälter (DB) und die Schleuse (S) jeweils eine Austragseinrichtung (AE/DB.AE/S) umfassen,
und wobei eine Massenstrom-Messsonde (FIC1 ,FIC2,FIC3) an jedem Förderrohr (FR1 ,FR2,FR3) angeordnet ist und die Dosiervorrichtung eine Druckregelungseinrichtung zur Regelung eines Differenzdrucks zwischen dem Dosierbehälter (DB) und dem Verbraucher aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB) für jedes der Förderrohre (FR1 ,FR2,FR3) eine diesem zugeordnete und in dieses mündende Staubflussregelungsvorrichtung (FI1 , FI2.FI3) umfasst,
wobei die Massenstrom-Messsonde (FIC1 ,FIC2,FIC3) mit der Staubflussregelungsvorrichtung (FI1 ,FI2, FI3) gekoppelt ist, die in das entsprechende Förderrohr (FR1 ,FR2,FR3) mündet, und
- die Austragseinrichtung (AE/S) der Schleuse (S) über eine Staubflussregelungsvorrichtung (FI4) in den Dosierbehälter (DB) mündet,
wobei die Druckregelungseinrichtung
- für eine erste Differenzdruckregelung (PDC1-2) zwischen einem Schleusendruck (PIS1) und einem Dosierbehälterdruck (PI2) zumindest mit einer der Schleuse (S) zugeordneten Druckmesseinrichtung (PIS1) und einer an dem Dosierbehälter (DB) angeordneten Druckmesseinrichtung (PI2) gekoppelt ist,
- für eine zweite Differenzdruckregelung (PDC3-R) zwischen einem Dosier- behälteraustragsdruck und einem Verbraucherdruck mit einer der Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB) zugeordneten Druckmesseinrichtung (PI3) und einer Druckmesseinrichtung (PIR) des Verbrauchers gekoppelt ist, die die Regelung des Differenzdrucks zwischen dem Dosierbehälter (DB) und dem Verbraucher umfasst, wobei die Druckregelungseinrichtung den Dosierbehälterdruck (PI3) in Abhängigkeit von zumindest der zweiten Differenzdruckregelung (PDC3-R) steuert, und wobei die Druckregelungseinrichtung
- für eine erste Differenzdrucksteuerung (PISA4-PIS1) zwischen einem Versorgungseinrichtungsdruck (PISA4) und dem Schleusendruck (PIS1) mit einer der Versorgungseinrichtung (SG,B) zugeordneten Druckmesseinrichtung (Pl- SA4) und der Druckmesseinrichtung (PIS1) der Schleuse (S) gekoppelt ist, und
- den Schleusendruck (PIS1) in Abhängigkeit von zumindest einem Schleusenfüllstand (LIS/S) und der ersten Differenzdrucksteuerung (PISA4-PIS1) durch eine Betätigung zumindest von einer mit der Schleuse (S) koppelbaren Absaugeinrichtung (V) steuert.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schleuse (S) und der Dosierbehälter (DB) über eine Befüllleitung verbunden sind, die eine Schließvorrichtung (KH14) aufweist, die zumindest in Abhängigkeit des Schleusendrucks (PIS1), eines Dosierbehälterdrucks (PI2), des Dosierbehälterfüllstands (LIS/DB) und/oder des Schleusenfüllstands (LIS/S) betätigbar ist.
3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schließvorrichtung (KH14) und die Staubflussregelungsvorrichtung (FI4) der Schleuse (S) operativ über eine Steuerungsvorrichtung miteinander gekoppelt sind, wobei ein Befüllmassenstrom in den Dosierbehälter (DB) in Abhängigkeit des Dosierbehälterfüllstands (LIS/DB), des Schleusenfüllstands (LIS/S) und/oder der Druckdifferenz (PDC1-2) bereitgestellt wird.
4. Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckregelungseinrichtung
- eine Mehrzahl von Regelungs- und Absperrarmaturen in einer Bespannungsgasleitung (KG), einer Entspannungsgasleitung (EG) und einer Wirbelgasleitung (BAG3) zu dem Dosierbehälter (DB) betätigt,
- eine Mehrzahl von Regelungs- und Absperrarmaturen in einer Bespan- nungsgasleitung (BG), einer Entspannungsgasleitung (EG) und einer Wirbelgasleitung (BAG2) zu der Schleuse (S) sowie die mit der Schleuse (S) über die Entspannungsgasleitung (EG) verbundene Absaugeinrichtung (V) betätigt, und mit
- den Massenstrom-Messsonden (FIC1 ,FIC2,FIC3) und/oder
- einer Messeinrichtung für den Gesamtmassenstrom (W)
operativ gekoppelt ist.
Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB)
- einen Wirbelboden (WB) und eine oberhalb des Wirbelbodens (WB) angeordnete Rührvorrichtung (RW) umfasst, wobei die Wirbelgasleitung (BAG3) unterhalb des Wirbelbodens (WB) in die Austragseinrichtung (AE/DB) mündet, und
- eine den Staubflussregelungsvorrichtungen (FI1 , FI2, FI3) zugeordnete Mehrzahl von Verschlussvorrichtungen (KH9,KH10,KH11) umfasst, wobei die Staubflussregelungsvorrichtungen (FI1 , FI2, FI3) mit der Druckmesseinrichtung (PI3) der Austragseinrichtung (AE/DB) und mit einer Messeinrichtung für ein Gesamtmassenstrom (W) gekoppelt sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Austragseinrichtung (AE/S) der Schleuse (S) eine Belüftungseinrichtung (BE/SiR), in die die Wirbelgasleitung (BAG2) mündet, und die stromauf- oder stromabwärts der Staubflussregelungsvorrichtung (FI4) angeordnete Verschlussvorrichtung (KH14) umfasst, wobei zumindest die Belüftungseinrichtung (BE/SiR) mit der Druckregelungseinrichtung gekoppelt ist.
Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Staubflussregelungsvorrichtung (FI1 ,FI2, FI3.FI4) einen glatten und verschleißfesten Strömungskanal mit einer verstellbaren Klappe mit einem Feinstellantrieb aufweist, wobei der Strömungskanal sich stromabwärts stetig ver- ringert.
8. Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kompensationsgasleitung (KG) waagerecht so oberhalb einer über dem Wirbelboden (WB) vorhandenen Staubschüttung in den Dosierbehälter (DB) und die Bespannungsgasleitung (BG) waagerecht so oberhalb einer über der Austragseinrichtung (AE/S) vorhandenen Staubschüttung in die Schleuse (S) münden, dass ein Kompensationsgas und ein Bespannungsgas diffus verteilt einleitbar sind.
9. Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die leichten, polydispersen Teilchen ein Lückenvolumen in einem Bereich bis zu 94 % und eine Rohdichte von 200 bis 800 kg/m3 aufweisen.
10. Dichtstromförderanlage zur stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zufuhr eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen, umfassen einen Bunker (B), eine Dosiervorrichtung und Förderrohre (FR1 ,FR2,FR3), wobei der Bunker (B) mit der Dosiervorrichtung verbunden ist, von der sich die Förderrohre (FR1.FR2.FR3) zu einem Verbraucher erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dosiervorrichtung eine Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 ist,
- der Bunker (B) ein Belüftungselement (BE) und zumindest eine Bunkeraustragseinrichtung (AE/B) umfasst, die über eine Befüllungsleitung mit zumindest einer Verschlussvorrichtung (KH12,KH13) mit der Schleuse (S) verbunden ist, wobei zumindest die Bunkeraustragseinrichtung mit der Druckregelungseinrichtung gekoppelt ist, und
- die Dichtstromförderanlage die Absaugeinrichtung (V) umfasst, die mit der Schleuse (S) über die Entspannungsgasleitung (EG) verbunden ist, wobei die Absaugeinrichtung (V) in Abhängigkeit des Schleusenfüllstands (LIS/S) durch die Druckregelungseinrichtung betätigbar ist und einen Schleusendruck (PIS1) bereitstellt, der niedriger als ein Druck in dem Bunker (B) ist.
11. Verfahren zum stetigen, kontinuierlichen, dosierten Zuführen eines staubförmigen Schüttguts aus leichten, polydispersen Teilchen unter Verwendung einer Dichtstromförderanlage nach Anspruch 10 mit einer Versorgungseinrichtung (B,SG), einer Dosiervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit Förderrohren (FR1 ,FR2,FR3) zu einem stromabwärts angeordneten Verbraucher, durch ein gekoppeltes, abgestimmtes Betreiben der Schleuse (S) und des Dosierbehälters (DB) der Dosiervorrichtung,
wobei
die zumindest eine Schleuse (S) und der Dosierbehälter (DB) gesteuert in Abhängigkeit des Schleusenfüllstands (LIS/S) und des Dosierbehälterfüllstands (LIS/DB) mit Schüttgut alternierend und sukzessive beaufschlagt werden, indem die Schleuse (S)
- bei Erreichen eines Füllstandsminimums (LIS-/S) der Schleuse (S) mit einem Unterdruck gegenüber der Versorgungseinrichtung (B,SG) durch Betätigung der Absaugeinrichtung (V) zur Befüllung mit Schüttgut beaufschlagt wird, und
- bei einem Füllstandsmaximum (LIS+/S) der Schleuse (S) mit Bespannungsgas aus der Bespannungsgasleitung (BG) und/oder mit Wirbelgas aus der Wirbelgasleitung (BAG2) mit einem Überdruck gegenüber dem Betriebsdruck (PI2) des Dosierbehälters (DB) beaufschlagt wird,
und indem der Befüllmassenstrom in den Dosierbehälter (DB)
- bei Erreichen eines Füllstandsminimums (LIS-/DB) des Dosierbehälters (DB) aus der mit dem Überdruck beaufschlagten Schleuse (S) durch Öffnen der Schließvorrichtung (KH14) der Befüllleitung zwischen der Schleuse (S) und dem Dosierbehälter (DB) und durch ein über die Steuerungsvorrichtung operativ gekoppeltes Betätigen der Staubflussregelungsvorrichtung (FI4) der Schleuse (S) gesteuert bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
wobei
die Schließvorrichtung (KH14) bei Erreichen eines Füllstandsmaximums (LIS+/DB) des Dosierbehälters (DB) die Befüllleitung verschließt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei
der Differenzdruck (PDC 3-R) zwischen dem Austragsdruck (PI3) in der Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB) und dem Verbraucherdruck (PIR) während des Befüllens konstant gehalten wird, und die Einzelmassenströme (FIC1 ,FIC2,FIC3) in den Förderrohren (FR1.FR2, FR3) durch die Staubflussregelungsvorrichtungen (FI1 ,FI2,FI3) des Dosierbehälters (DB) eingeregelt werden, wobei die stetige, kontinuierliche, dosierte Zuführung zu dem Verbraucher bereitgestellt wird.
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