LU88581A1 - Verteilervorrichtung zum Aufteilen eines Partikelstromes in mehrere Teilstroeme - Google Patents

Description

Verteilervorrichtung zum Aufteilen eines Partikelstromes in mehrere Teilströme.

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufteilen eines Partikelstromes in mehrere Teilströme, insbesondere zum Einblasen von verschiedenen Materialien in Hochöfen.

In der Hochofentechnik ist das Einblasen von Staubkohle seit einigen Jahren gängiger Stand der Technik. Dabei wird die Staubkohle in einer Wirbelkammer fluidisiert und über eine Rohrleitung pneumatisch mit Luft als Tragermedium zu einem Verteller transportiert. In diesem Verteller wird der Luft/Kohlestrom in mehrere Teilströme aufgeteilt, die dann zu den einzelnen urn den Hochofen verteilten Einblasdüsen geführt werden. Diese Technik erlaubt es, pro Tonne Roheisen etwa 100 kg Hochofenkoks durch etwa 100 kg wesentlich billigere Rohkohle zu ersetzen.

Verteilervorrichtungen für Staubkohle sind zum Beispiel aus US-A-4,702,182 Oder US-A-4,413,935 bekannt. Sie sind ausnahmslos so ausgeführt, daß die Primärleitung (Zuführung) und die einzelnen Sekundärleitungen (Abführungen) sich gegenüberliegen, d. h. daß sich die Sekundärleitungen in Vorwärtsrichtung des Gas/Partikelstromes an die Primärleitung anschließen.

In letzter Zeit sind nun Versuche angelaufen, anstatt der Staubkohle ein Granulat aus Kunststoffabfällen in den Hochofen einzublasen. Dies ermöglicht es zum einen, nicht wiederverwertbare Kunststoffabfälle umweltgerecht zu beseitigen, da wegen der hohen Temperaturen im Hochofen eine Freisetzung von toxischen Stoffen (z.B. Dioxine und Furane) verhindert wird, zum anderen wird durch dieses Verfahren der Verbrauch von Koks bezw. Rohkohle deutlich reduziert.

Nun besteht zwischen der ven/vendeten Staubkohle und dem zu verwendenden Kunststoffgranulat ein wesentlicher Unterschied. Während die Korngröße der Staubkohle normalerweise kleiner als 0.1 mm ist und sich diese deswegen sehr leicht verwirbeln und in einen fluidisierten Zustand versetzen läßt, weisen die

Kunststoffabfälle, nachdem sie mechanisch zerkleinert wurden, eine Granulométrie von 0 bis 5 mm auf. Dieses Granulat läßt sich wesentlich schlechter fluidisieren als Staubkohle und es neigt dazu, aus dem Trâgermedium auszufallen und dadurch Verstopfungen der Rohrleitungen hervorzurufen. Besonders anfâllig für die Pfropfenbildung und die damit einhergehende Verstopfung der Rohrleitungen ist die Vorrichtung zum Aufteilen des Zuführungsstromes in verschiedene Teilstrôme, da mit dieser Aufteilung auch eine Verengung der Rohrquerschnitte verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Verteilervorrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, einen Partikelstrom aus schwer fluidisierbaren Partikeln in einem Tragergas in mehrere Teilstrôme aufzuteilen, ohne daß es hierbei zu Pfropfenbildung und den damit verbundenen Verstopfungen der Rohrleitungen kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verteilervorrichtung umfassend eine Primarleitung und zwei oder mehrere Sekundârleitungen gelost, die zusätzlich eine Wirbelkammer umfaßt, wobei die Primarleitung an einem Ende der Wirbelkammer in diese einmündet und die Sekundârleitungen an dem gleichen Ende der Wirbelkammer aus dieser austreten. Dadurch daß sowohl die Primârleitung als auch die Sekundârleitungen an einem Ende der Wirbelkammer einmünden, muß der einlaufende Fôrderstrom an der Rückwand der Wirbelkammer umgelenkt werden, bevor er sich beim Eintritt in die Sekundârleitungen in verschiedene Teilstrôme aufteilen kann. Da hierbei der an der Rückwand der Wirbelkammer umgelenkte Fôrderstrom gegen die einlaufende Strömung anlaufen muß, wird das Gas/Partikelgemisch erneut aufgewirbelt, wobei ausfallende Partikel wieder in den Strom mit aufgenommen werden. Das auf diese Weise neu fluidisierte Gemisch kann sich nun in die einzelnen Teilstrôme aufteilen, ohne daß es zu Verstopfung der Sekundârleitungen kommt.

Im Hinblick auf die Vermeidung von strômungstoten Winkeln, d. h. Winkel in welche die erzeugte Wirbelströmung nicht hineinreicht und in denen aus diesem G.rund das Fördergut bevorzugt aus dem fluidisierten Zustand herausfällt, ist die Wirbelkammer bevorzugt rotationssymmetrisch um die Achse der Primärleitung ausgeführt.

Da der Einlaß des Gas/Partikelstromes im allgemeinen unter hohem Druck geschieht, sind die Oberflächen der Wirbelkammer auf welche der Primärstrom direkt auftrifft, also die Wirbelkammerrückwand, beim Betrieb der Vorrichtung einer erhöhten Abrasion durch die Partikel des Fördergutes ausgesetzt. Mit anderen Worten, die Wirbelkammerrückwand wird im allgemeinen schneller abnutzen als die restlichen Oberflächen der Wirbelkammer. Um ein umständliches Auswechseln der gesamten Vorrichtung zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Ausführung die Wirbelkammer derart gestaltet, daß die Wirbelkammerrückwand durch einen austauschbaren Einsatz bestimmt ist. Dieser ist bevorzugt wie die Wirbelkammer rotationssymmetrisch und kann bei zu starker Abnutzung ausgetauscht werden, ohne daß die gesamte Vorrichtung ausgebaut und ausgewechselt werden muß. Um eine leichte Zugänglichkeit dieses Einsatzes zu gewährleisten, kann die Wirbelkammer zum Beispiel einen einseitig offenen Wirbelkammertopf, dessen offenes Ende einen Flansch aufweist, und einen Wirbelkammerdeckel, der als Blindflansch passend zu dem Flansch des Wirbelkarnmertopfes ausgeführt ist, umfassen. Durch öffnen des Flansches und Abnehmen des Wirbelkammerdeckels läßt sich der Einsatz leicht ausbauen und durch einen neuen ersetzen. Dies reduziert selbstverständlich die für den Austausch benötigte Zeit, sowie die Kosten des Austausches.

Die Austauschbarkeit des Einsatzes ermöglicht es darüber hinaus, die innere Form der Wirbelkammer in diesem Bereich an die jeweiligen

Strömungseigenschaften des Gas/Partikelgemisches anzupassen. In der Tat ist für eine gleichmäßige Durchwirbelung des Gas/Partikelgemisches die innere Formgebung der Wirbelkammerrückwand von Wichtigkeit. Dabei ist zu bedenken, daß sich die Strömungseigenschaften des Förderstromes mit Art und Beschaffenheit des Fördergutes ândern. Die Variable Ausgestaltung der Wirbelkammer durch austauschbare Einsätze ermöglicht also bei Änderung der

Beschaffenheit des Fördergutes, daß die innere Form der Wirbelkammer an die Bedingungen der jeweiligen Strömungseigenschaften angepaßt werden kann. Der Einsatz ist dabei vorzugsweise so zu gestalten, daß eine optimale Verwirbelung des Fördergutes erfolgt. In einer bevorzugten Ausführung ist der Einsatz auf der, der Wirbelkammer zugewandten Seite konkav ausgeführt, wobei der Krümmungsradius der Rundung von den Strömungseigenschaften des Gas/Partikelgemisches abhängt. Die Ausgestaltung der Wirbelkammer mit austauschbarem Einsatz erleichtert dabei natürlich die Herstellung der zu erzielenden konkaven Ablenkflächen.

Urn ein direktes Eindringen des Fördergutes in die Sekundärkanäle zu erschweren, ist die Primärleitung vorteilhaft so zu gestalten, daß sie als Einlaßstutzen in die Wirbelkammer hineinragt, während die Einmündungen der Sekundärleitungen bündig in einer Ringfläche liegen, welche den Einlaßstutzen umgibt. Dadurch daß die Eintrittsebene der Partikel jetzt hinter der Austrittsebene befindet, wird gewährleistet, daß sämtliche Partikel vor dem Eintritt in die Sekundärleitungen aufgewirbelt und erneut in einen fluidisierten Zustand versetzt werden. Das bündige Abschließen der Sekundärleitungen in der Vorderwand der Wirbelkammer verhindert ebenfalls die Ausbildung von strömungstoten Ecken und Winkeln in welche die erzeugte Wirbelströmung nicht hineinreichen würde und in denen aus diesem Grund das Fördergut bevorzugt aus dem fluidisierten Zustand herausfallen würde.

Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist auch eine Ausgestaltung der Vorrichtung, bei welcher der Auslaß der Teilströme senkrecht nach oben geschieht, d.h. daß die Partikel gegen die Schwerkraft anlaufen müssen urn in die Sekundärleitungen zu gelangen. So wird verhindert, daß Partikel, die bei Abbruch des Förderstromes aus dem fluidisierten Zustand ausfallen, durch die Schwerkraft in die Auslaßleitungen gelangen und diese verstopten können.

Urn eine gleichmäßige Verteilung des Fördergutes auf die einzelnen Sekundärleitungen zu gewährleisten, sind die Sekundarleitungen bevorzugt symmetrisch urn die Achse der Primärleitung angeordnet. Bei senkrechter

Ausrichtung der Vorrichtung, d.h. bei einer Ausrichtung bei welcher der Auslaß der Teilströme senkrecht nach oben geschieht, sind die einzelnen Sekundärleitungen dann von ihrer Lage her gleichberechtigt und der einfallende Förderstrome wird sich bevorzugt in gleich starke Teilströme aufteilen.

In einer bevorzugten Ausführung können die einzelnen Sekundärleitungen weiterhin mit einem manuell- oder fremdenergiebetätigten Absperrventil versehen werden, urn so eine individuelle Dosierung des Förderstromes in den einzelnen Sekundärleitungen bis hin zum vollständigen Abriegeln zu ermöglichen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Verteilervorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung Fig. 2: eine Draufsicht von oben auf eine Verteilervorrichtung

In Fig. 1 erkennt man zentral eine Primärleitung 10, die in eine Wirbelkammer 12 urn eine Länge L hineinragt. Die Wirbelkammer 12 ist urn die Achse der Primärleitung 10 rotationssymmetrisch und besteht aus einem

Wirbelkammertopf 14, der auf der unteren, offenen Seite einen Flansch 16 aufweist, einem Wirbelkammerdeckel in Form eines Blindflansches 18, und einem austauschbaren Einsatz 20, der die innere Form der Wirbelkammer 12 an dem der Primärleitung 10 gegenüberliegenden Ende 22 bestimmt. In der Praxis wird die Höhe des Wirbelkammertopfes dabei etwa in der Größenordnung des halben Wirbelkammerdurchmessers liegen, und L etwa ein Viertel der Höhe der Wirbelkammer ausmachen.

Der Einsatz 20 in Fig. 1 ist zum Beispiel als Ring ausgeführt, wobei die der Wirbelkammer 12 abgewandte Seite flach und die der Wirbelkammer 12 zugewandte Seite konkav ausgebildet ist. Dabei kann der Krümmungsradius der konkaven Seite an die Strömungseigenschaften des Gas/Partikelgemisches angepaßt werden urn eine optimale Verwirbelung des Gemisches zu erhalten. In der Praxis wurden, je nach Granulométrie des Fördergutes, gute Ergebnisse mit Krümmungsdurchmessern in der Größenordnung der Wirbelkammerhöhe erzielt. Je nach Trägermedium und Fördergut ist auch ein Einsatz denkbar, bei dem auf der der Wirbelkammer zugewandten Seite zentral eine rotationssymmetrische Nase ausgebildet ist, die seitlich stetig in eine konkave Höhlung übergeht. Diese Nase teilt den einströmenden Förderstrom auf und leitet ihn radial nach außen ab, wo er dann in der sich stetig anschließenden konkaven Höhlung verwirbelt wird.

Um die Primärleitung 10 herum sind acht Sekundärleitungen 24 so angeordnet, daß sich eine achtzählige Drehsymmetrie für die gesamte Anordnung ergibt. Selbstverständlich könnte die Vorrichtung auch weniger als acht, oder mehr als acht Sekundärleitungen 24 aufweisen, wodurch sich natürlich auch eine andere Drehsymmetrie ergibt. Diese symmetrisch Anordnung bewirkt ein gleichmäßiges Aufteilen des einfallenden Förderstromes in gleich starke Teilströme. Damit strömungstote Ecken und Winkel vermieden werden, schließen die Sekundärleitungen 24 mit der Wirbelkammer 12 bündig ab.

Zum individuellen Abriegeln der Sekundärleitungen 24, ist jede mit einem manuell betätigbaren Absperrventil 25 ausgestattet. Zusätzlich dazu kann jede der Sekundärleitungen 24 mit einem fremdenergiebetätigten (z.B. pneumatischen) Ventil 26 versehen werden, um ein automatisches Absperren der Leitungen resp. eine automatische Dosierung des Förderstromes zu ermöglichen.

Sowohl die Primärleitung 10 als auch die Sekundärleitungen 24 sind an ihrem jeweiligen der Wirbelkammer 12 abgewandten Ende 28, 30 als Flansch ausgeführt, an die sich die Zuleitung resp. die Auslaßleitungen anschließen lassen.

Fig. 2 stellt eine Draufsicht von oben auf die beschriebene Anordnung dar. Man erkennt die symmetrische Anordnung der Sekundärleitungen 24 um die Primärleitung 10, sowie die als Flansche 28, 30 ausgeführten Enden der einzelnen Leitungen.

Selbstverständlich könnte die Vorrichtung auch weniger als acht, Oder mehr als acht Sekundärleitungen aufweisen.

Claims (10)

1. Verteilervorrichtung zum Aufteilen eines Förderstromes aus Fördergut und Strömungsmedium in mehrere Teilströme umfassend eine Primärleitung (10) zum Heranführen des Förderstromes und zwei oder mehrere Sekundärleitungen (24) zum Abführen der Teilströme, gekennzeichnet durch eine Wirbelkammer (12), wobei die Phmärleitung (10) an einem Ende der Wirbelkammer (12) in diese einmündet und die Sekundärleitungen (24) an dem gleichen Ende der Wirbelkammer (12) aus dieser austreten.

2. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (12) eine Rotationssymmetrie urn die Achse der Primärleitung (10) aufweist.

3. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (12) an dem den Primar- und Sekundärleitungen gegenüberliegenden Ende einen Flansch (16) und einen dazu passenden Blindflansch (18) aufweist.

4. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Wirbelkammer (12) an der den Primar- und Sekundärleitungen gegenüberliegenden Seite (22) durch einen austauschbaren Einsatz (20) bestimmt ist.

5. Verteilervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (20) auf der der Wirbelkammer (12) zugewandten Seite konkav ausgestaltet ist.

6. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärleitung (10) als zentraler Einlaßstutzen in die Wirbelkammer (12) hineinragt.

7. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen der Sekundärleitungen bündig in einer Ringfläche liegen, welche den Einlaßstutzen umgibt.

8. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärleitungen (24) symmetrisch urn die Achse der Primärleitung (10) angeordnet sind.

9. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärleitungen (24) nach oben abstehen, so daß der Auslaß der Teilströme gegen die Schwerkraft erfolgt.

10. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärleitungen (24) mit einem Absperrventil (25, 26) so versehen ist, daß ein individuelles Abriegeln einer jeden Sekundärleitung möglich ist.