DE102009048961B4

DE102009048961B4 - Dosiervorrichtung, Dichtstromförderanlage und Verfahren zum Zuführen von staubförmigen Schüttgut

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Publication number: DE102009048961B4
Application number: DE200910048961
Authority: DE
Inventors: Dr. Kretschmer Horst; Dr. Kleeberg Jörg; Dietmar Rüger; Dipl.-Ing. Schulze Olaf; Dr. Eichhorn Christian
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2029-10-11
Also published as: CN102656408B; EP2486327A2; RU2539406C2; DE102009048961A1; IN2012DN03393A; US8899884B2; WO2011042194A2; AU2010305044A1; US20120266966A1; RU2012117505A; CN102656408A; CL2012000911A1; CA2776548A1; WO2011042194A3

Abstract

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, wobei – 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, und wobei eine Massenstrom-Messsonde (FIC1, FIC2, FIC3) an jedem Förderrohr (FR1, FR2, FR3) angeordnet ist, die 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, und dass die Dosiervorrichtung eine Druckregelungseinrichtung aufweist, die – 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 Dosierbehälteraustragsdruck und einem Verbraucherdruck mit einer der Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB) zugeordneten Druckmesseinrichtung (PI3) und einer Druckmesseinrichtung (PIR) des Verbrauchers gekoppelt ist, wobei die Druckregelungseinrichtung den Dosierbehälterdruck (PI3) in Abhängigkeit von zumindest der zweiten Differenzdruckregelung (PDC3-R) steuert ...

Description

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.
Eine Anlagenkonfiguration aus Bunkern, Schleusen, Dosierbehältern und meist mehreren parallelen Förderrohren, die aus dem Dosierbehälter zu mehreren Staubbrennern führen werden für pneumatische Dünn- und Dichtstromförderungssysteme 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.
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 Hilfsgaszugabe 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 11 045 , 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.
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 Austragsvorrichtungen für jede Förderleitung vorgesehen sind. Der Differenzdruck zwischen Verbraucher und Dosiergefäß soll dort zur Erhaltung eines konstanten Staubflusses erfasst werden.
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.
Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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.
Diese Aufgabe wird durch die Dichtstromförderanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Ein Verfahren zum stetigen und kontinuierlichen dosierten Zuführen dieser leichten Stäube ist mit den Merkmalen des Anspruchs 11 offenbart.
Weiterbildungen der Gegenstände der Erfindung werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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.
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 Einregelung 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 Druckmesseinrichtung 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 Befüllintensität bzw. -geschwindigkeit. Eine der Betätigungsvorrichtungen aktiviert eine Absaugeinrichtung und öffnet Armaturen in der Leitung von der Schleuse zu der Absaugeinrichtung, wodurch der Schleusendruck gesenkt werden kann.
Ferner kann die Druckregelungseinrichtung die gekoppelte Staubflussregelungsvorrichtung 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.
So wird erfindungsgemäß der Druck in der Schleuse durch die Druckregelungseinrichtung in Abhängigkeit eines Dosierbehälterfüllstands, eines Schleusenfüllstands 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 Wageeinrichtung 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.
Die Druckregelungseinrichtung kann dazu eine Mehrzahl von Regelungs- und Absperrarmaturen in einer Bespannungs-/Kompensationsgasleitung, einer Entspannungsgasleitung und einer Wirbelgasleitung bzw. Beschleunigungs- und Austragsgasleitung, 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.
Die Schleuse und der Dosierbehälter können über eine durch eine Schließvorrichtung öffenbare 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 Staubflussregelungsvorrichtung 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Dosiervorrichtung wird integriert.
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.
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 Beschleunigungs-/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.
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.
Sind mehrere Schleusen zwischen Versorgungseinrichtung und Dosierbehälter geschaltet, um größere Dosiermengen ebenfalls kontinuierlich zu bewältigen, so können diese abwechselnd den Dosierbehälter füllen und selbst befüllt werden.
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.
Die vorliegende Erfindung bietet damit die Vorteile, dass der stetige Staubfluss 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 Schütt- 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.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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:
1 ein Verfahrensfließbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtstromförderanlage,
2 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung des Bunkers,
3 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung der Schleuse,
4 eine schematische Detaildarstellung der Austragseinrichtung des Dosierbehälters.
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.
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.
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 vorzugsweise 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.
Das erfindungsgemäße Befüllen des Dosierbehälters umfasst nun detailliert ein leichtes Belüften der Schleuse mit der Belüftungseinrichtung der Schleusenaustragseinrichtung 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 Staubflussregeleinheit der Schleuse und die Öffnung der Verschlussvorrichtung unter der Schleuse, die ein Kugelhahn sein kann, wobei sich der Öffnungsgrad der Staubflussregeleinheit 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 Dosierbehälteraustragsdruck für die konstante Massenstromregelung gesichert ist.
Die Druckmesssonde für den Dosierbehälteraustragsdruck ist daher zwecks Eliminierung des variablen hydrostatischen Druckes der Dosierbehälterschüttung im Bereich der Austragseinrichtung angeordnet. Damit der zum Nachfüllen des Dosierbehälters aus der Schleuse erforderliche Überdruck in der Schleuse gegenüber 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 Dosierbehälteraustragsdruck 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.
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.
Bezug nehmend auf 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. 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.
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 P12 mittels Bespannungsgas BG durch Öffnen des Regelventils RV2, aber überwiegend mit Beschleunigungs-/Austragegas BAG2 gebracht. Danach wird durch weitere Gaszugabe ein Überdruck entsprechend dem Differenzdruck PDC1-2 = 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.
Die Massenstromregelung wird mit einem variierbaren Differenzdruck PDC3-R zwischen Dosierbehälter P13 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 Massenstromabsenkung das Entspannungsgas EG aus dem Dosierbehälter DB über den Druckfilter F2 erhöht wird.
Vor Eintritt in die Förderrohre FR1, FR2, FR3 wird der Staub in den Austragseinrichtungen AE/DB etwas belüftet, homogenisiert und dosiert.
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.
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 FI1, FI2, FI3 verändert werden, der Differenzdruck PDC3-R zwischen Dosierbehälter DB und Reaktor aber stabil und konstant gehalten wird.
Aus 2 geht hervor, dass der Bunker B am Auslauf Belüftungseinrichtungen BE/SiR, die aus gewölbeartig geformten, porösen Sintermetallrohren bestehen 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 3, ist im Auslauf mit Belüftungseinrichtungen BE/SiR aus gewölbeartig geformten, porösen Sintermetallrohren und mit der Staubflussregelungseinrichtung FI4 zur Ausflussregelung ausgerüstet.
Die Austragseinrichtung AE/DB des Dosierbehälters DB ist in 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. 1), ein Regelventil RV (RV5 in 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 Verwirbelungsmöglichkeiten.
Generell können die Bespannungs- und Kompensationsgase zur Schleuse und zum Dosierbehälter waagerecht eingeführt und diffus verteilt und möglichst oberhalb 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.
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 Staubflussregelungsvorrichtung, insbesondere aus einer FLUSOMET^®-Regeleinheit zur Massenstromregelung im Einzelrohr sowie zum Abgleich der Staubströme der Förderrohre 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.
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 Auslauföffnung 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.
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.
Ein nachfolgend beschriebenes Ausführungsbeispiel anhand der 1 bis 4 soll die Erfindung verdeutlichen, jedoch nicht den Schutzumfang einschränken.
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 PI-R im Reaktor beträgt 5 bar und ist immer konstant, d. h. PI-R ist der Bezugsdruck der Anlage.
Das Bruttovolumen des Dosierbehälters DB beträgt 6,0 m³, das der Schleuse S 4,0 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.
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.
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 KH12 und KH13 gestartet.
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.
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 PI2 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 FLUSOMET^®-Regeleinheit F14 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 PDC3-R über das Regelventil RV19 abgeführt, damit sich der Dosierbehälterdruck P12 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.
Der Dosierbehälter DB fördert ohne Unterbrechung, kontinuierlich mit mindestens 0,5 bar Überdruck PDC3-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 PDC3-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 PDC3-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.
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

FI

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

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, wobei – 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, und wobei eine Massenstrom-Messsonde (FIC1, FIC2, FIC3) an jedem Förderrohr (FR1, FR2, FR3) angeordnet ist, die 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, und dass die Dosiervorrichtung eine Druckregelungseinrichtung aufweist, die – 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 Dosierbehälteraustragsdruck und einem Verbraucherdruck mit einer der Austragseinrichtung (AE/DB) des Dosierbehälters (DB) zugeordneten Druckmesseinrichtung (PI3) und einer Druckmesseinrichtung (PIR) des Verbrauchers gekoppelt ist, 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 (PISA4) 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.
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.
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.
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 Bespannungsgasleitung (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 verringert.
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.
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.
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.
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.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schließvorrichtung (KH14) bei Erreichen eines Füllstandsmaximums (LIS+/DB) des Dosierbehälters (DB) die Befüllleitung verschließt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Differenzdruck (PDC3-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, F1C2, 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.