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Title:
METHOD AND DEVICE FOR FEEDING GRANULAR SOLID SUBSTANCES INTO PRESSURE SYSTEMS OR PRESSURE REACTORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/015523
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to permit the feeding of granular and surface-moist material, such as brown coal in the form of raw smalls, into pressure systems in a directly continuous manner. To this end, the invention provides that the granular material is fed, in a manner which is continuous and whose mass current is regulated, to a tubular chain conveyor (1) directly connected to the pressure reactor on the delivery side. In addition, the pressure sealing results each time between the tubular feed (9, 10) and the tubular delivery (11, 12) with the aid of the conveyed goods themselves and with the aid of flexible sealing collars (23) mounted on one side of the chain conveyor discs (21). Said sealing collars are pressed against the conveyor tube inner wall by translation in the empty tube (6, 8) due to higher gas pressure exerted each time on a disc side, however, they still admit a gas leakage current whose gradual partial stress releases compensate for the total pressure differential to be overcome at each remaining passage gap (25) in the active total conveying path.

Inventors:
KROEDEL BERND
Application Number:
PCT/EP1999/006667
Publication Date:
March 23, 2000
Filing Date:
September 10, 1999
Export Citation:
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Assignee:
VER ENERGIEWERKE AG (DE)
International Classes:
B65G19/14; B65G53/44; (IPC1-7): B65G19/14; B65G53/44
Foreign References:
EP0447151A11991-09-18
EP0054871A11982-06-30
US2609081A1952-09-02
DE1556116A11970-02-12
FR2634470A11990-01-26
DE843090C1952-07-03
DE1295490B1969-05-14
DE245414C
DE3813899A11989-11-02
DE169724C
DE482402C1929-09-12
DE862429C1953-01-12
DE1903539A11970-08-13
DE260754C
DE3619141A11987-12-10
DE3205321A11983-08-18
DE4114680A11992-11-12
DE3311655A11984-10-25
DE3410721A11985-10-03
DE1049303B
DE1442742A11969-03-06
DE2249453A11973-09-20
DE2904321A11980-08-14
DE215989C
Attorney, Agent or Firm:
Zinken-sommer, Rainer (VEAG Vereinigte Energiewerke AG Chausseestrasse 23 Berlin, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Eintragen körniger Feststoffe in Drucksysteme oder reaktoren, wobei stets eine andere Gasatmosphäre als Luft vorhanden ist, gekennzeichnet dadurch, daß das kleinkörnige Material kontinuierlich und massenstromgeregelt einem austragsseitig direkt an den Druckreaktor (30) angeschlossenen Rohrkettenför derer (1) zugeführt und die Druckabdichtung jeweils zwischen den Rohrein (9 ; 10) undausträgen (11 ; 12) einerseits durch das Fördergut selbst und anderer seits durch einseitig an den Kettenförderscheiben (21) angebrachte flexible Ab dichtmanschetten (23) erfolgt, die durch jeweils höheren Gasdruck auf einer Scheibenseite gegen die Förderrohrinnenwandung jeweils bei Translation im Leerrohr (6 ; 8) angedrückt werden, dabei aber noch einen Gasleckagestrom zulassen, durch dessen schrittweise Teilentspannungen an jedem verbleiben den Durchtrittsspalt (25) innerhalb des aktiven Gesamtförderweges die gesamte zu überwindende Druckdifferenz ausgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vom Rohrketten förderer (1) sowohl der Vorals auch der Rücktrum zum Zuspeisen eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mit Hilfe des Leckagegases sowohl direkt in den beiden mit körnigem Gut gefüllten Förder abschnitten (5 ; 7) als auch indirekt durch Erwärmung der Förderkette (22) in beiden Leerrohrabschnitten (6 ; 8) eine Vorwärmung des einzutragenden Mate rials durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zum Eintragen von körnigen Feststoffen in Drucksysteme oder reaktoren, gekennzeichnet dadurch, daß ein an sich bekannter Rohrkettenförderer (1) druckdicht ausgeführt ist, wo bei die Förderhauptscheiben (21) zum Abdichten der Ringspalte (25) und/oder der Teilringspalte zwischen Scheibe (21) und Förderrohr (5 ; 7) mit flexiblen Gleitund Abdichtmanschetten (23) versehen, der Austrag (11 ; 12) längsmittig undin Förderrichtung gesehennach dem Guteintragsbereich (9 ; 10) und in den leerlaufenden Rohrabschnitten (6 ; 8) vor der Kettenumlenkung (2 ; 3) Rohr stutzen (19 ; 20) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleitund Abdichtmanschetten (23) einseitig an den Förderhauptscheiben (21) angeord net sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß an den Rohr stutzen (2 ; 3) Gewebefilter (15 ; 16) angeordnet sind. Hierzu 3 Seiten Zeichnungen.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen körniger Feststoffe in Drucksysteme oder-reaktoren Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Eintragen von körnigem Gut für druckaufgeladene Aufbereitungs-und Verarbeitungsprozesse mit Änderung der Gasatmosphäre bei Eintritt in das Drucksystem. Insbesondere ist die Erfindung in kohlegefeuerten Kraftwerken zur Zuführung von Kohle zu dampfgefü ! ! ten Drucktrocknungsreaktoren geeignet.

Die Einspeisung von Feststoffen in druckbetriebene Aufbereitungs-oder Ver- arbeitungsreaktoren erfolgt bekanntlich in körniger bis feinkörniger Gutform.

Die Eintragungssysteme sind einerseits angepaßt an Feststoff-und Schüt- tungseigenschaften und andererseits an zu überwindende Druck-und Tempe- raturdifferenzen sowie an die Größe des Förderstromes. Auf das technologi- sche Grundprinzip bezogen reduziert sich die große Anzahl der bisher bekann- ten Eintragssysteme auf die Gruppen -Verdrängungssysteme -Kammerschleusen -Zellradschleusen -Stopfschnecken -Extruder -Rohrkettenförderer Die aus einem im allgemeinen zylindrischen Gutaufnahmebehälter und einem darin beweglichen Kolben bestehenden Verdrängungssysteme wie DE 84 30 90, DE 12 95 490, DE 245 414, DE 38 13 899 arbeiten diskontinuier- lich und nur im Zusammenspiel mit Kugelhähnen, Kegelventilen oder Platten- schiebern als zusätzliche Verschlußelemente für Arbeitsgase oder Arbeitsflüs- sigkeiten. Nur über eine mehrstufige oder mehrlinige Anordnung läßt sich aus Sicht des zu beschickenden Drucksystems ein quasikontinuierlicher Eintrag erreichen.

Ein mit Dickstoff-Kolbenpumpen realisierter Suspensionseintrag stellt eine praktische Lösung überall dort dar, wo die Flüssigphase der Suspension für den Gesamtprozeß keinen störenden Einfluß hat.

Für den Eintrag bereits hochfeuchter Brennstoffe wie Braunkohle wäre diese Lösung mit Nachteil verbunden, da der untere Heizwert weiter reduziert wird und der Prozeßwirkungsgrad der Energieumwandlung zusätzlich belasten wür- de.

Die aus der Hochofentechnik und Kohlevergasung bekannten Kammerschleu- sen zeichnen sich ebenfalls durch eine diskontinuierliche Arbeitsweise aus und erfordern eine technologie-und kostenintensive mehrstraßige Ausführung, um für das jeweilige Drucksystem einen quasikontinuierlichen Eintrag zu erreichen.

Typische Lösungen hierzu sind in DE 169724, DE 482402, DE 862429, DE 1903539, DE 260754, DE 3619141, DE 3205321, DE 4114680, DE 3311655, DE 3410721 beschrieben.

Die Zellradschleusen als"rotierende"Kammerschleusen gestatten einen konti- nuierlichen Eintrag, sind allerdings bisher nur für Anwendungen bei geringen Druckdifferenzen (bis zu 3 bar) und zusammen mit gutem Fließverhalten geeig- net, um den Auslauf der Zellen zu gewährleisten (DE 1049303).

Der mechanische, trockene Eintrag mittels Stopfschnecken, bekannt als Fuller- oder Möller-Pumpe in den Aufgabestationen druckpneumatischer Förderungen, vorzugsweise mit Druckluft, aufgespanntem Stickstoff oder inerten, verdichteten Rauchgasen betrieben, überwindet gerade noch Gegendrücke bis maximal 5 bar. Das Förder-bzw. Aufgabegut muß dabei mindestens oberflächentrocken sein. Nicht geeignet ist dieses System bei Verwendung z. B. hochfeuchter Brennstoffe wie Braunkohle. Wie aus DE 1442742, DE 2249453 und DE 2904321 bekannt, arbeiten die Stopfschnecken gegen Pendelklappen oder gegen dichtende Schäl-oder nachgeschaltete Fräsköpfe. Eine beidseitig gela- gerte Stopfschnecke ist aus DE 215989 bekannt.

Extruder als Stopfschnecken mit sich stetig verkleinernden Förderquerschnitt sind zwar geeignet zur Überwindung sehr großer Druckdifferenzen (bis 1200 bar und Durchsätzen bis 100 t/h), deren Einsatz beschränkt sich allerdings auf trockenes und staubförmiges Gut, so daß beim Verdichten keine Kompaktierung des feinkörnigen Feststoffes auftritt.

Es sind Rohrkettenförderer bekannt, die zur Überwindung von Differenzdrücken mit einer Schleusgasverdrängung mittels Druckwassereinspeisung in einige Zellen des Leerrohrabschnittes ausgerüstet sind. Als Eintagssystem z. B. für körnige Braunkohle ist diese Lösung ebenfalls ungeeignet, weil die Anbak- kungs-und Verklebungsneigung dieses Feststoffes nicht vermindert, sondern erhöht wird.

Wie diese Analyse der bisher bekannten technischen Lösungen zeigt, gibt es für den uneingeschränkten kontinuierlichen Eintrag von oberflächenfeuchten Feststoffen wie beispielsweise körniger Braunkohle in Drucksysteme von 5 bis 20 bar Absolutdruck bisher keine geeigneten Lösungen. Noch schwieriger ist der Eintrag dieses speziellen Brennstoffes in Drucksystemreaktoren, in denen das Drucksystem durch nur gering überhitzten Dampf aufgebaut ist und die Förderströme in einer Größenordnung von 30 bis 200 t/h liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, körniges und oberflächenfeuchtes Material wie beispielsweise Braunkohle in der Form einer Rohfeinkohle direkt kontinuierlich in Drucksysteme eintragen zu können, wobei die Gasatmosphäre im Drucksystem generell eine andere als außerhalb des Drucksystems ist, die zu überwindende Druckdifferenz > 5 bar beträgt und der Förderstrom eine Grö- ße von mindestens 25 t/h hat.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Patentansprüche gelöst, wobei das körni- ge Material dem Druckreaktor mit einem Rohrkettenförderer zugeführt wird, dessen Vor-und Rücktrum zur Zuspeisung sowohl von der Antriebsseite als auch von der entgegengesetzten Seite mit Spannstation genutzt wird und beide Förderrohre etwa längenmittig einen Austragsstutzen besitzen, an denen der Druck des versorgten Druckreaktors unmittelbar ansteht. An den beiden Ein- tragsstutzen von Vor-und Rücktrum herrscht Luftatmosphäre. In Förderrichtung nach dem Eintragsstutzen und in beiden leerlaufenden Abschnitten jeweils vor Kettenumlenkung befinden sich Rohrstutzen zur Abführung geringfügig pulsie- render Leckagegasmengen, die sich in beiden Förderrohrabschnitten etwa bis auf Umgebungsdruck entspannt haben. Während in den beiden Förderrohrab- schnitten das körnige Material der Gasleckage auf zweierlei Art Widerstand entgegensetzt und somit selbst zur Druckabdichtung zumindest anteilig bei- trägt, besitzen alle Förderscheiben flexible Abdichtringe (vorzugsweise Leder- manschetten), die durch den höheren Gasdruck auf einer Scheibenseite leicht gegen das Förderrohr angedrückt werden, so daß sich speziell in den beiden Leerrohrabschnitten (Rohrabschnitte ohne Materialfüllung) der Gasleckage- strom minimiert.

Die Leckagerohrstutzen der Leerrohrabschnitte sind auf kürzestem Weg mit den Leckagerohrstutzen der Gefülltrohrabschnitte mittels Rohrleitung verbunden und so an einen Gewebefilter angeschlossen, in dem mitgerissenes Feinstkorn abgeschieden und zum Hauptförderstrom zurückgeführt wird.

Die Druckimpulse des Leckagestromes aus den Leerrohrabschnitten dienen zur Abreinigung der Filterelemente.

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausfürungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen : Fig. 1 : den druckdichten Rohrkettenförderer im Längsschnitt Fig. 2 : die Anordnung der Gleit-und Abdichtmanschetten an den Förder- hauptscheiben Fig. 3 : seitlicher Guteintrag in einen Druckreaktor im Schnitt Die gegen Überdruck abschließende und gleichzeitig die Trennung auch unter- schiedlicher Gasatmosphären vornehmende Rohrkettenförder-und-eintrags- anlage 1 besitzt gegenüber herkömmlichen Rohrkettenförderern in mittiger An- ordnung ein druckfest ausgelegtes Verbindungsstück 4 mit den Förderrohraus- tragsstellen 11 und 12, das direkt am hier nicht gezeigten Oberteil des Druck- reaktors angeflanscht ist. Über die Förderrohre 5 und 7 einschließlich der Leerrohre 6 und 8 ist das zentrale Verbindungsstück 4 mit der Spannstation 3 und der Antriebsstation 2 verbunden. Die Förderrohre 5 und 7 sind mit Fest- stoffeintragsstutzen 9 und 10 sowie mit in kurzem Abstand nachfolgenden Gasleckage-Ableitrohrstutzen 17 ; 18 versehen. An den Leerrohren 6 ; 8 sind ebenfalls Gasleckage-Ableitrohrstutzen 19 ; 20 angebracht, hier allerdings in geringem Abstand vor den Kettenumlenkstationen. Die Umlenkstationen 2 ; 3, die Austragsstation 4 und die Förderrohre 5 ; 6 ; 7 ; 8 nehmen die mit Förder- scheiben 21 versehene Förderkette 22 auf. Die Rohrleitungen 13 und 14 ver- binden die Gasleckageableitstellen 19 ; 20 mit den unmittelbar an die Gas- leckageableitstellen 17 ; 18 angeschlossenen Leckagegasstaubfilter 15 ; 16.

Fig. 2 zeigt eine einzelne Förderscheibe 21 mit an die Rohrinnenwand der Leerrohre 6 ; 8 infolge des auf dieser Scheibenseite bestehenden höheren Drucks des Gases 28 hinreichend stark gepreßten flexiblen Manschettenringen 23, wobei kleine Gasleckagen 24 durch den Ringspalt 25 sein sollen, um

zwischen Austragskombination 4 und den Leckageableitstutzen 19 ; 20 einen stufenweisen Druckabbau in Kettenbewegungsrichtung sicherzustellen. In den eigentlichen Förderabschnitten 5 ; 7 wird die abdichtende Wirkung der flexiblen Dichtmanschetten ersetzt durch die Feststoff-Füllung selbst, wobei auch in die- sen Förderabschnitten ein Leckagegasstrom zur Absperrung der unterschiedli- chen Gasatmosphären erforderlich ist. Steht im Austragselement 4 eine Damp- fatmoshpäre oder eine Atmosphäre anderer leicht kondensierbarer Gase an, so sind die Abschnitte 5 ; 6 ; 7 ; 8 mit koaxial angeordneten Rohren ausgeführt, wobei zwischen dem inneren Förderrohr und dem Außenrohr 26 ein Heizmedi- um (hier nicht näher bezeichnet) geführt wird.

Diese indirekte Beheizung wendet Leckagegas-Kondensation ab und trägt an- dererseits zur Vorwärmung des einzutragenden Gutes bei. Die thermische so- lationsschicht 27 reduziert Wärmeverluste, die vom Heizmedium ausgeglichen werden, nicht aber von den Leckagegasströmen.

Fig. 3 zeigt eine an der seitlichen Behälterwand in den Druckreaktor 30 füh- rende druckabdichtende Förder-und Eintragsvorrichtung, hier allerdings als einfache, als Einrohrzuspeisung, da der Rücktrum wegen der Durchmessergrö- ße des Druckreaktors nicht gleichzeitig als zweite bzw. parallele Zuspeisungs- möglichkeit genutzt werden kann. Eine weitere Vereinfachung gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ergibt sich daraus, daß die im Druckreaktor befindli- che Förderkettenumlenkung 3 gleichzeitig Austragsstelle 11 der Eintragsanlage ist. Dem Nachteil der halbierten Eintragsleistung steht hier der Vorteil verbes- serter Fließfähigkeit z. B. von Rohfeinkohle dadurch gegenüber, daß der aktive Förderbereich (Rohrinnenwandung, Scheiben, Kettenglieder) mit Trockenstaub "benetzt"ist, eingetragen zusammen mit dem Brüdenleckagestrom 29 in den leeren Rücktrum bei einem Drucktrocknungsprozeß, so daß weitere Feuchte insbesondere an der Kohlekorn-Oberfläche für Verklebungen und Anbackungen unschäd ! ich gemacht werden. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht erstmals einen"echten"kontinuierlichen Eintrag von Schüttgut mit hohem Feuchteanteil, z. B. von Rohbraun-Feinkohle, in druckbetriebene Verarbei- tungsprozesse, auch druckbetriebene Energieaustausch-und-umwandlungs- prozesse, wobei der Gegendruck 5 bar und mehr beträgt, getragen von zumeist anderen Gasen bzw. Gasgemischen als Luft.

Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß sich Überdruck nur in den Förder- rohren befindet, der Druckabbau (Fig. 1) in Richtung Antriebs-und Spannstation erfolgt, dieselben ohne Überdruck sind, daß der mittige Austrag zu einer nahe- zu symmetrischen Druckbelastung der Förder-/Eintragsanlage führt, die Medi- enzuführung und Druckabdichtung in ein und derselben Anlage erfolgen, die doppelte Eintragsleistung bei glei- cher Kettengeschwindigkeit (0,2 bis 0,3 m/sec) erreicht wird gegenüber bisher betriebenen Rohrkettenförderern, die Leckagegasreinigung, die Nutzbarkeit auch der Leckagegasmenge absichert, das geschlossene und staubdichte System einen hohen Brand-und Explosi- onsschutz aufweist.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen Rohrketteneintragsanlage 2 Antriebs-und Umlenkstation 3 Spann-und Umlenkstation 4 druckfeste Austragsstation 5 erstes Eintragsrohr 6 erstes Leerrohr 7 zweites Eintragsrohr 8 zweites Leerrohr 9 erster Guteintrag 10 zweiter Guteintrag 11 erster Gutaustrag 12 zweiter Gutaustrag 13 erstes Leckagegasverbindungsrohr 14 zweites Leckagegasverbindungsrohr 15 erster Leckagegasentstauber 16 zweiter Leckagegasentstauber 17 Leckagegasrohrstutzen 18 Leckagegasrohrstutzen 19 Leckagegasrohrstutzen 20 Leckagegasrohrstutzen 21 Förderhauptscheibe 22 Förderkettenglied 23 Abdichtmanschette 24 Leckagegas 25 Ringspalt 26 Koaxialrohrabschnitt 27 Wärmeisolation 28 Druckgas 29 staubbeladener Brüden 30 Druckreaktor