DE4000363A1

DE4000363A1 - Verfahren zur herstellung und konstanthaltung eines qualifizierten fliessverhaltens in massenstroemen von feststoff-/fluessigkeitsmengen o. dgl.

Info

Publication number: DE4000363A1
Application number: DE19904000363
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Hartmann; Christoph Nehring
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1990-05-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Konstanthaltung eines qualifizierten statischen oder dynami schen Fließverhaltens in Massenströmen von Fest stoff-/Flüssigkeitsmengen, Substraten oder deren Gemischen.

Insbesondere in der Aufbereitungstechnik ist es häufig er forderlich, fließfähige oder teigige Massen, die einen Fest stoffanteil besitzen - z. B. Calcium-Schwefel-Schlämme aus einer Abgasreinigung, Schwermetallschlämme aus Kondensa tionsprozessen, Substrate aus dem Sumpf von Absetzern od. dgl. - in einen Aggregatzustand zu überführen, der dem eines schüttfähigen Feststoffes ähnelt. Ein Zentrifugieren oder sonstige mechanische Entwässerungsschritte, die den Problemgemischen lediglich einen bestimmten Flüssig keitsanteil entziehen, genügen dazu im allgemeinen nicht, zumal dabei unerwünschte Nebenerscheinungen wie Verdichtun gen, Konglomerationen, Kuchen- und Klumpenbildung od. dgl. auftreten können. Eine Aufbereitung zu schüttfähiger Konsi stenz dient beispielsweise dazu, die Stoffe silieren oder aufhalden zu können, es zu ermöglichen, die Stoffe in her kömmlichen Fördergeräten kostengünstig zu transportieren oder sie für weiterverarbeitende Geräte förderfähig zu ma chen.

Durch den Einsatz von Zentrifugen, Filterpressen od. dgl. können die gewünschten Anforderungen allenfalls teilweise erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem mit den zu behandelnden Massenströmen die Herstellung eines konstanten, statischen oder dynamischen Böschungswinkels möglich ist, welcher ein konstantes Schütt- bzw. Fließver halten gewährleistet. Dies soll auch dann möglich sein, wenn das Vormaterial in seiner Konsistenz stark schwankt, z. B. zwischen fließfähig und teigig/klumpig. Obwohl eine kontinuierliche direkte Feuchtemessung der eingehenden Mas senströme in den meisten Fällen nicht möglich ist, sollen kontinuierlich arbeitende Meßsysteme eingesetzt werden kön nen. Weiterhin soll eine ggf. vorhandene Wertstoffhaltig keit des Vormaterials nicht vermindert werden, und es sol len instabile Feststoffkörper - soweit gewünscht - nicht zerstört werden. Weiterhin soll die Aufbereitung auch mit sehr großen Durchsatzmengen möglich sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine kontinuierliche, wiederholbare und einstellbare Messung der Feststoff-/Flüs sigkeitsanteile in den ausgehenden Massenströmen durchge führt wird, und daß aufgrund der Ergebnisse dieser Messung eine Steuerung der Feststoff-/Flüssigkeitsanteile in den Massenströmen erfolgt, so daß bei Massenströmen mit variab len Feststoff-/Flüssigkeitsanteilen vorwählbare Mengenver hältnisse zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten kontinuier lich herstellbar sind.

Ein derartiges Verfahren erlaubt große Durchsatzmengen un ter kontinuierlicher Messung und Steuerung im Durchlaufbe trieb.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der variable Strom des Eingangsproduktes mit variablen Feststoff- und Flüssigkeitsanteilen ausschließ lich als Gesamtmenge pro Zeit gemessen wird, so daß eine Messung des Flüssigkeitsanteils im variablen Strom des Ein gangsproduktes entfallen kann.

Zur Uberführung eines in einem variablen Strom herangeführ ten Eingangsproduktes mit variablen Feststoff-/Flüssigkeits anteilen in ein Ausgangsprodukt mit vorwählbaren Feststoff und Flüssigkeitsanteilen ist zur Verminderung des relativen Flüssigkeitsanteiles vorgesehen, daß dem Eingangsprodukt Feststoffe, deren Zusammensetzung der Feststoffzusammenset zung des Eingangsproduktes entspricht, kontinuierlich in jeweils derartigen Mengen zugeführt werden, daß die Fest stoff- und Flüssigkeitsanteile des Ausgangsproduktes kontinuierlich sind und dem vorgewählten Verhältnis entspre chen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn dem Ausgangsprodukt der Flüssigkeitsanteil weitgehend entzogen wird, und die dem Eingangsprodukt zugeführten Feststoffe aus dem nach dem Flüssigkeitsentzug verbleibenden Feststoffendpro dukt entnommen werden. Durch diesen geregelten Kreislauf, wobei dem in seiner Zusammensetzung schwankenden Eingangs produkt ein Feststoffendprodukt gleicher Art und ggf. Wert haltigkeit wie das Eingangsprodukt zugesetzt wird, wird erreicht, daß eine ggf. vorhandene Wertstoffhaltigkeit des Vormaterials nicht vermindert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die dem Eingangsprodukt zuzuführende Entnahmemen ge des Feststoff-Endproduktes kontinuierlich aus Meßergeb nissen von Messungen der Eigenschaften des Eingangsproduk tes ermittelt wird. Schließlich kann in zweckmäßiger Ausgestaltung eine automatische, prozeßinterne Korrektur des Steuerungsvorganges erfolgen.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachfolgend eine indirekte, kontinuierliche und thermische Trocknung von Kohleschlamm (z. B. aus einer Wäsche) entsprechend dem erfin dungsgemäßen Verfahren erläutert:

Das Eingangsprodukt besteht aus einer variablen Kohlemenge, also einem Kohlenstoff-Mineralgemisch mit relativ hoher Wichte und einer variablen Wassermenge. Bei einem konstan ten Gesamtmassenstrom können gleichwohl beliebig viele Ver hältnisse Kohle-Mineralgemisch zu Wasser auftreten.

Um die Fließfähigkeit des Naßgutes in einem Trocknungsgerät (z. B. Trommeltrockner, Schneckentrockner od. dgl.) zu ge währleisten und damit Anbackungen, Klumpenbildungen, Ver klebungen od. dgl. zu verhindern, muß ein bestimmter dyna mischer Böschungswinkel und somit ein bestimmtes Fließ verhalten bzw. ein bestimmter, prozeßspezifisch vorgewähl ter Eingangswassergehalt bei dem Eingang in den Trockner hergestellt werden. Dies erfolgt durch Verminderung des Wasseranteils auf einen vorgewählten Prozentsatz, der kon stant zu halten ist, und zwar unabhängig von dem Verhältnis Wasser zu Kohlenstoff-Mineral-Gemisch auf der Eingangsseite.

In dem Trockner soll beispielsweise ein wasserfreies Kohlen stoff-Mineral-Gemisch durch thermischen Wasserentzug er zeugt werden. Die Ausdampfleistung bzw. der Wasserentzug des Trockners ist hierbei auf einen engen optimalen Bereich begrenzt, zu dem ein optimaler Füllgrad gehört. Trockner sind verfahrensspezifisch für konstante Betriebsverhältnis se ausgelegt und verlangen eine angleichende Regelung des Eingangsproduktes.

Die gewünschten Eigenschaften des Eingangsproduktes werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine kontinuierliche Messung der Feststoff-/Flüssigkeitsanteile des Kohle schlamms erfolgt, und daß aufgrund des Ergebnisses dieser Messung eine Steuerung der Feststoff-/Flüssigkeitsanteile erfolgt, und zwar dadurch, daß dem variablen Eingangspro dukt ein wasserfreies Kohlenstoff-Mineralgemisch zugefügt wird. Um die Schwankungen im Verhältnis Feststoff zu Wasser bei dem Eingangsprodukt auszugleichen, wird das Eingangspro dukt als Volumen- und Massenstrom gemessen, wobei eine der beiden Größen - hier wegen des Trocknerfüllgrades der Volu menstrom - durch maschinelle Maßnahmen konstant gehalten wird. Von dem Endprodukt, dessen Zusammensetzung bekannt ist, wird lediglich der Gesamtmassenstrom ermittelt; des gleichen kann der Massenstrom der Ausschleusmenge aus dem Endprodukt geregelt werden.

Die auszuschleusende Rücklaufmenge am Endprodukt kann bei spielsweise mittels eines computergestützten Rechenpro grammes so bestimmt werden, daß der vorgewählte Feuchtege halt vor dem Trockner konstant bleibt. Vorzugebende Größen hierbei sind: Die Wichte der variablen Feststoffkomponente im Eingangsgut, die Wichte der variablen Flüssigkeitskompo nente im Eingangsgut und ein vorgewähltes Verhältnis Flüs sigkeitsmenge zu Feststoffmenge vor dem Trockner.

Die Regelgröße des Rechensystems ist primär die Rücklaufmen ge des Endproduktes; in Extremfällen ändert es den vorgege benen Volumenfluß im Eingangsprodukt stufenweise oder nä herungsweise. Eine Bestimmung und somit die Steuerung zur Konstanthaltung des Mischungsverhältnisses, das einen an backungsfreien Trocknerbetrieb ermöglicht bzw. sicher stellt, wird elektronisch annähernd infinitesimal durchge führt. Toleranzen, z. B. den Füllgrad des Trockners bei extrem hohen Eingangs-Feuchtigkeitsgehalten, können durch stufenweise Änderung des ansonsten konstanten Volumenstroms im originären Eingangsgut ausgeglichen und ggf. durch Näherungsfunktionen stufenlos geglättet werden.

Nachfolgend wird ein systematischer, rechnerischer Nachweis des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Eine Übertra gung auf gleichgeartete oder ähnliche Prozeßabläufe ist ohne weiteres möglich.

Systematischer, rechnerischer Nachweis:

Legende zu rechnerischem Nachweis:

Q ges aus = Massenstrom nach Trocknungsprozeß inkl. Rücklaufmenge
Q Tr ein = Massenstrom in Trockner nach Einschleusung der Rücklaufmenge
Q org = Massenstrom originäres Einsatzprodukt
a = Teilmenge Feststoffkomponente nach Trocknungsprozeß vor Ausschleusung der Rücklaufmenge
b = Teilmenge Flüssigkeitskomponente nach Trocknungsprozeß vor Ausschleusung der Rücklaufmenge
r = Mengenquotient für die Rückschleusung
x = variabler Mengenanteil der Feststoffkomponente in der originären Eingangsmenge
y = variabler Mengenanteil der Flüssigkeitskomponente in der originären Eingangsmenge
c 1 = Index für die Wichte der Feststoffkomponente
c 2 = Index für die Wichte der Flüssigkeitskomponente

Claims

1. Verfahren zur Herstellung und Konstanthaltung eines qua lifizierten statischen oder dynamischen Fließverhaltens in Massenströmen von Feststoff-/Flüssigkeitsmengen, Sub straten oder deren Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche, wiederholbare und einstellba re Messung der Feststoff-/Flüssigkeitsanteile in den Massenströmen durchgeführt wird, und daß aufgrund der Ergebnisse dieser Messung eine Steuerung der Feststoff-/Flüssigkeitsanteile in den Massenströmen erfolgt, so daß bei Massenströmen mit variablen Fest stoff-/Flüssigkeitsanteilen vorwählbare Mengenverhält nisse zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten kontinuier lich herstellbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Strom des Eingangsproduktes mit variablen Feststoff-/Flüssigkeitsanteilen ausschließ lich als Gesamtmenge pro Zeit gemessen wird und so eine Messung des Flüssigkeitsanteils im variablen Strom des Eingangsproduktes entfallen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß zur Überführung eines in einem variablen Strom herangeführten Eingangsproduktes mit variablen Feststoff-/Flüssigkeitsanteilen in ein Ausgangsprodukt mit vorwählbaren Feststoff-/Flüssigkeitsanteilen zur Verminderung des relativen Flüssigkeitsanteils dem Eingangsprodukt Feststoffe, deren Zusammensetzung der Feststoffzusammensetzung des Eingangsproduktes entspricht, kontinuierlich in jeweils derartigen Mengen zugeführt werden, daß die Feststoff-/Flüssig keitsanteile des Ausgangsproduktes kontinuierlich sind und dem vorgewählten Verhältnis entsprechen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsprodukt anschließend der Flüssigkeitsan teil weitgehend entzogen wird, und die dem Eingangspro dukt zugeführten Feststoffe aus dem nach dem Flüssig keitsentzug verbleibenden Feststoffendprodukt entnommen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingangsprodukt zuzuführende Entnahmemenge des Feststoffendproduktes kontinuierlich aus Meßergeb nissen von Messungen der Eigenschaften des Eingangspro duktes ermittelt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische, prozeßinterne Nachkorrektur des Steuerungsvorganges erfolgt.