LU88581A1

LU88581A1 - Distribution device for dividing a particle stream into several partial streams

Info

Publication number: LU88581A1
Application number: LU88581A
Authority: LU
Inventors: Leon Ulveling; Charles Schmit; Yvon Kroemmer
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-08-23

Description

Verteilervorrichtung zum Aufteilen eines Partikelstromes in mehrere Teilströme.Distribution device for dividing a particle stream into several partial streams.

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufteilen eines Partikelstromes in mehrere Teilströme, insbesondere zum Einblasen von verschiedenen Materialien in Hochöfen.This invention relates to a device for dividing a particle stream into several partial streams, in particular for blowing in different materials in blast furnaces.

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.In the blast furnace technology, the blowing of dust coal has been the current state of the art for several years. The dust coal is fluidized in a swirl chamber and transported pneumatically to a distributor using air as a carrier medium. In this adjuster, the air / coal flow is divided into several partial flows, which are then led to the individual injection nozzles distributed around the blast furnace. This technology allows around 100 kg of blast furnace coke to be replaced by around 100 kg of much cheaper raw coal per ton of pig iron.

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.Distributors for dust coal are known for example from US-A-4,702,182 or US-A-4,413,935. Without exception, they are designed so that the primary line (feed) and the individual secondary lines (outlets) face each other, i. H. that the secondary lines connect to the primary line in the forward direction of the gas / particle flow.

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.Attempts have recently started to blow granulate plastic waste into the blast furnace instead of the coal. On the one hand, this makes it possible to dispose of non-recyclable plastic waste in an environmentally friendly manner, because the high temperatures in the blast furnace prevent the release of toxic substances (e.g. dioxins and furans); on the other hand, this process reduces or consumes coke. Raw coal significantly reduced.

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 dieThere is now a significant difference between the dust coal used and the plastic granulate to be used. While the grain size of the dust coal is normally smaller than 0.1 mm and it can therefore be swirled very easily and brought into a fluidized state, the

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.Plastic waste, after it has been mechanically crushed, has a granulometer of 0 to 5 mm. This granulate is much more difficult to fluidize than dust coal and it tends to fall out of the carrier medium and thereby cause the pipes to become blocked. The device for dividing the feed stream into different partial streams is particularly susceptible to the formation of plugs and the associated blockage of the pipelines, since this division also involves a narrowing of the pipe cross sections.

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.The present invention is therefore based on the object of providing a distributor device which allows a particle stream of particles which are difficult to fluidize in a carrier gas to be divided into a plurality of partial streams without the formation of clots and the associated blockages in the pipelines.

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.This object is achieved according to the invention by a distributor device comprising a primary line and two or more secondary lines, which additionally comprises a swirl chamber, the primary line opening into the swirl chamber at one end and the secondary lines emerging from the swirl chamber at the same end. Because both the primary line and the secondary lines open at one end of the vortex chamber, the incoming feed stream on the rear wall of the vortex chamber must be redirected before it can be divided into different sub-streams as it enters the secondary lines. Since the conveying flow deflected on the rear wall of the swirl chamber has to start up against the incoming flow, the gas / particle mixture is whirled up again, and precipitating particles are taken up again in the flow. The mixture which has been newly fluidized in this way can now be divided into the individual partial streams without the secondary lines becoming blocked.

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.With a view to avoiding dead spots, i.e. H. Angles into which the vortex flow generated does not reach and in which the material to be conveyed preferably falls out of the fluidized state, the vortex chamber is preferably designed to be rotationally symmetrical about the axis of the primary line.

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.Since the inlet of the gas / particle stream generally takes place under high pressure, the surfaces of the vortex chamber on which the primary stream strikes directly, that is to say the rear wall of the vortex chamber, are exposed to increased abrasion by the particles of the conveyed material during operation of the device. In other words, the swirl chamber rear wall will generally wear out faster than the remaining surfaces of the swirl chamber. In order to avoid cumbersome replacement of the entire device, in a preferred embodiment the swirl chamber is designed in such a way that the swirl chamber rear wall is determined by an exchangeable insert. Like the swirl chamber, this is preferably rotationally symmetrical and can be replaced in the event of excessive wear and tear without the entire device having to be removed and replaced. In order to ensure easy access to this insert, the swirl chamber can comprise, for example, a swirl chamber pot that is open on one side, the open end of which has a flange, and a swirl chamber cover that is designed as a blind flange that matches the flange of the swirl chamber pot. By opening the flange and removing the swirl chamber cover, the insert can be easily removed and replaced with a new one. Of course, this reduces the time required for the exchange and the cost of the exchange.

Die Austauschbarkeit des Einsatzes ermöglicht es darüber hinaus, die innere Form der Wirbelkammer in diesem Bereich an die jeweiligenThe interchangeability of the insert also allows the inner shape of the swirl chamber to be matched to the respective area

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 derAdjust the flow properties of the gas / particle mixture. Indeed, the internal shape of the swirl chamber rear wall is important for a uniform swirling of the gas / particle mixture. It should be borne in mind that the flow properties of the flow change with the type and nature of the material being conveyed. The variable design of the swirl chamber by means of interchangeable inserts thus enables changes in

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.Condition of the material to be conveyed so that the inner shape of the swirl chamber can be adapted to the conditions of the respective flow properties. The use should preferably be designed so that the material being conveyed is optimally swirled. In a preferred embodiment, the insert is concave on the side facing the swirl chamber, the radius of curvature of the rounding depending on the flow properties of the gas / particle mixture. The design of the swirl chamber with interchangeable insert naturally facilitates the production of the concave deflection surfaces to be achieved.

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.To make it difficult for the material to be directly penetrated into the secondary channels, the primary line is advantageously designed so that it protrudes into the swirl chamber as an inlet connection, while the junctions of the secondary lines lie flush in an annular surface which surrounds the inlet connection. The fact that the entry level of the particles is now behind the exit level ensures that all the particles are whirled up before entering the secondary lines and placed in a fluidized state again. The flush closure of the secondary lines in the front wall of the swirl chamber also prevents the formation of dead-end corners and angles into which the vortex flow generated would not extend and in which the material to be conveyed would preferably fall out of the fluidized state for this reason.

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.Also advantageous in this context is an embodiment of the device in which the partial streams are discharged vertically upwards, i.e. that the particles have to start up against gravity in order to get into the secondary lines. This prevents particles that drop out of the fluidized state when the delivery flow is interrupted from entering the outlet lines by gravity and being able to block them.

Urn eine gleichmäßige Verteilung des Fördergutes auf die einzelnen Sekundärleitungen zu gewährleisten, sind die Sekundarleitungen bevorzugt symmetrisch urn die Achse der Primärleitung angeordnet. Bei senkrechterIn order to ensure a uniform distribution of the material to be conveyed to the individual secondary lines, the secondary lines are preferably arranged symmetrically about the axis of the primary line. With vertical

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.Device orientation, i.e. in the case of an alignment in which the partial streams are discharged vertically upwards, the position of the individual secondary lines is of equal position and the incoming flow will preferably be divided into equally strong partial streams.

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.In a preferred embodiment, the individual secondary lines can furthermore be provided with a manually or externally operated shut-off valve, in order to enable individual metering of the flow rate in the individual secondary lines up to complete isolation.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Verteilervorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the distributor device is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung Fig. 2: eine Draufsicht von oben auf eine VerteilervorrichtungFig. 1: a section through a distributor device according to the invention Fig. 2: a top view of a distributor device

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 einemA primary line 10 can be seen centrally in FIG. 1, which projects into a swirl chamber 12 by a length L. The swirl chamber 12 is rotationally symmetrical about the axis of the primary line 10 and consists of a

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.Vortex chamber pot 14, which has a flange 16 on the lower, open side, a vortex chamber cover in the form of a blind flange 18, and an exchangeable insert 20 which determines the inner shape of the vortex chamber 12 at the end 22 opposite the primary line 10. In practice, the height of the swirl chamber pot will be about half the diameter of the swirl chamber, and L will be about a quarter of the height of the swirl chamber.

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.The insert 20 in FIG. 1 is designed, for example, as a ring, the side facing away from the vortex chamber 12 being flat and the side facing the vortex chamber 12 being concave. The radius of curvature of the concave side can be adapted to the flow properties of the gas / particle mixture in order to obtain an optimal swirling of the mixture. In practice, depending on the granulometry of the material to be conveyed, good results were achieved with curvature diameters in the order of the height of the swirl chamber. Depending on the carrier medium and the material to be conveyed, an application is also conceivable in which a rotationally symmetrical nose is formed centrally on the side facing the swirl chamber, which laterally merges into a concave cavity. This nose divides the inflowing flow and directs it radially outwards, where it is then swirled in the concave cavity that follows.

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.Eight secondary lines 24 are arranged around the primary line 10 in such a way that there is eight-fold rotational symmetry for the entire arrangement. Of course, the device could also have fewer than eight or more than eight secondary lines 24, which of course also results in a different rotational symmetry. This symmetrical arrangement results in a uniform division of the incoming flow into equally strong partial flows. The secondary lines 24 are flush with the swirl chamber 12 so that dead corners and angles are avoided.

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.For individual locking of the secondary lines 24, each is equipped with a manually operated shut-off valve 25. In addition, each of the secondary lines 24 can be provided with an externally operated (e.g. pneumatic) valve 26 in order to automatically shut off the lines or. to enable automatic metering of the flow.

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.Both the primary line 10 and the secondary lines 24 are designed at their respective ends 28, 30 facing away from the swirl chamber 12 as a flange to which the feed line or. have the outlet lines connected.

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.2 shows a top view of the arrangement described. The symmetrical arrangement of the secondary lines 24 around the primary line 10 and the ends of the individual lines designed as flanges 28, 30 can be seen.

Selbstverständlich könnte die Vorrichtung auch weniger als acht, Oder mehr als acht Sekundärleitungen aufweisen.Of course, the device could also have fewer than eight, or more than eight, secondary lines.

Claims

1.Distribution device for dividing a flow of conveyed material and flow medium into a plurality of partial flows, comprising a primary line (10) for feeding the flow and two or more secondary lines (24) for discharging the partial flows, characterized by a swirl chamber (12), the pharmic line (10 ) opens into the swirl chamber (12) at one end and the secondary lines (24) emerge from the swirl chamber (12) at the same end.

2. Distribution device according to claim 1, characterized in that the swirl chamber (12) has a rotational symmetry about the axis of the primary line (10).

3. Distribution device according to claim 1 or 2, characterized in that the swirl chamber (12) at the opposite end of the primary and secondary lines has a flange (16) and a matching blind flange (18).

4. Distribution device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the shape of the swirl chamber (12) on the opposite side of the primary and secondary lines (22) is determined by an exchangeable insert (20).

5. Distribution device according to claim 4, characterized in that the insert (20) on the side of the swirl chamber (12) facing is concave.

6. Distribution device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the primary line (10) protrudes as a central inlet nozzle in the swirl chamber (12).

7. Distribution device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the junctions of the secondary lines lie flush in an annular surface which surrounds the inlet connection.

8. Distribution device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the secondary lines (24) are arranged symmetrically about the axis of the primary line (10).

9. Distribution device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the secondary lines (24) protrude upward, so that the outlet of the partial flows takes place against gravity.

10. Distribution device according to one of claims 1 to 9, characterized in that each secondary line (24) is provided with a shut-off valve (25, 26) so that an individual locking of each secondary line is possible.