System und Verfahren zur Staubbindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut, mit zumindest einem Gehäuse, in dem eine Elektrode angeordnet ist, um ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und dem Gehäuse zu erzeugen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur

Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut, bei dem eine in einem Gehäuse angeordnete Elektrode ein elektrisches Feld zwischen der

Elektrode und dem Gehäuse erzeugt und ladungstragende Partikel eines sich in dem Gehäuse befindlichen Staub-Luft-Gemisches an einer Innenwand des

Gehäuses abgeschieden werden.

Bei der Förderung bzw. dem Transport von Schüttgut entsteht oftmals Staub, insbesondere wenn das Schüttgut von einer Transporteinrichtung übergeben wird, beispielsweise an eine andere Transport- und/oder Lagereinrichtung. Die Staubentwicklung wird hierbei noch verstärkt, wenn bei der übergabe das Schüttgut eine bestimmte Fallhöhe überwindet. Die einzelnen Partikel des bei der übergabe entstehenden Staubes weisen eine nur sehr geringe Partikelgröße auf, so dass die Partikel über einen längeren Zeitraum hinweg in der Umgebungsluft schweben können. Es bildet sich dadurch ein Staub-Luft- Gemisch, das nicht nur auf den Förderprozess sondern auch auf die Umgebung, Personal und/oder Umwelt eine schädliche Wirkung ausübt. Schließlich ist der durch die Staubentwicklung auftretende Materialverlust des Schüttgutes nicht unbeachtlich.

Um den Staub zu binden, sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise kann das Staub-Luft-Gemisch durch geeignete Filtereinrichtungen mit einer Vielzahl kleiner öffnungen geleitet werden, bei denen die Staubpartikel sich in

den Filtereinrichtungen an den Begrenzungen der öffnungen anlagern. Der Reinheitsgrad der entstaubten bzw. gefilterten Abluft ist hierbei abhängig von einer Feinheit der Filtereinrichtungen, der Größe und Anzahl der öffnungen, der Dicke des Filterkuchens und der Staubpartikelgröße.

Da sich bei dieser Filterung die Partikel des Staubes in den Filtereinrichtungen ablagern, setzen sich die einzelnen öffnungen mit der Zeit immer weiter zu, bis die Filtereinrichtung schließlich verstopft ist. Durch die sich verändernde öffnungsgröße sind die Filtereigenschaften auch nicht konstant. Weiterhin müssen die mit den Staubpartikeln angefüllten bzw. verstopften Filtereinrichtungen regelmäßig gereinigt oder durch frische, unverbrauchte Filtereinrichtungen ersetzt werden. Die ausgetauschten und ersetzten Filtereinrichtungen sind anschließend entweder zu entsorgen, wobei die Menge der Staubpartikel dem Materialfluss des Schüttgutes verloren gehen, oder sie müssen aufwändig wiederaufbereitet werden, um die Staubpartikel dem Materialfluss erneut zuzuführen.

Nach dem Durchströmen des Filtergehäuses tritt das entstaubte Staub-Luft- Gemisch als Abluft, die noch einen Restanteil an Staub enthält, aus dem Staubbindungssystem heraus. Obwohl ein Großteil der Partikel herausgefiltert wurde, übt die nicht vollständig gereinigte Abluft weiterhin auf die Umgebung, das Personal und/oder die Umwelt eine schädliche Wirkung aus.

Um den Staub an seinem Entstehungsort zu binden und anschließend direkt in den Materialfluss zurückzuführen, wurden Staubbindungssysteme entwickelt, die auf der Anwendung des elektrostatischen Prinzips beruhen. Hierbei befindet sich das entstandene Staub-Luft-Gemisch innerhalb eines Gehäuses, das oberhalb des Schüttgutes angeordnet ist und in welches das Staub-Luft- Gemisch aufsteigt. In dem geerdeten Gehäuse ist eine Elektrode angeordnet, die an einer entsprechenden Hochspannung angeschlossen werden kann. Aufgrund des erzeugten elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und dem Gehäuse werden Partikel des Gemisches ionisiert und ladungstragend.

Diese Partikel werden sich nun aufgrund der Ladung in dem elektrischen Feld in Richtung des geerdeten Gehäuses bewegen. Sie lagern sich beispielsweise an der geerdeten Innenwand des Gehäuses ab und bilden dort Agglomerate. Durch eine geeignete mechanische Rüttelbewegung des Gehäuses werden die Partikel von der Gehäuseinnenwand wieder abgelöst, an der sie sich agglomeriert haben, und fallen als Agglomerate zurück in das Schüttgut. Nicht alle Partikel aus dem Staub-Luft-Gemisch lagern sich an der Innenwand ab, sondern sie gelangen durch eine öffnung, durch die das Schüttgut heraustransportiert wird, außerhalb des Gehäuses in die Umgebung. Somit ist die schädigende Wirkung des Staubes zwar reduziert, aber es entsteht immer noch eine schädliche Abluft.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut, anzugeben, bei der keine schädliche Abluft an die Umgebung abgegeben wird.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.

Bei einem System zur Staubbindung der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse zwei öffnungen aufweist, so dass das Gehäuse von einem Staub-Luft-Gemisch durchströmbar ist, und dass zumindest eine Vorrichtung zum Umkehren der Strömungsrichtung vorgesehen ist. Bei einem eingangs beschriebenen Verfahren zur Staubbindung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Staub-Luft-Gemisch in einem ersten Schritt zunächst in einer ersten Strömungsrichtung durch das Gehäuse strömt und in einem zweiten Schritt das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch in einer zweiten, entgegengesetzten Strömungsrichtung durch das Gehäuse strömt.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Erfindung eine Staubbindung in zwei Stufen in dem gleichen Filtersystem ermöglicht und das entstaubte Staub-

Luft-Gemisch beim zweiten Durchlauf bzw. Durchströmen des Gehäuses zum Entstehungsort des Staubes zurückgeführt, so dass keine Abluft an die Umgebung des Staubbindungssystems abgegeben wird.

Vorteilhafterweise weist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems das Gehäuse eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form auf.

Bevorzugt ist an der Außenseite des Gehäuses eine Rüttelvorrichtung vorgesehen, um durch eine Rüttelbewegung den abgeschiedenen Staub von der Innenwand des Gehäuses mechanisch zu lösen. Besonders bevorzugt ist die Rüttelvorrichtung ein Unwuchtmotor, der nur eine relativ geringe Leistungsaufnahme erfordert.

Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen System das Gehäuse im Wesentlichen vertikal aufgerichtet. Der abgerüttelte und von der Gehäuseinnenwand abgelöste Staub kann somit durch das untere, offene Ende des Gehäuses dem Schüttgut wieder zugeführt werden.

Vorteilhaft ist als Vorrichtung zur Umkehr der Strömungsrichtung ein Ventilator vorgesehen. Dies eröffnet eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Strömungsrichtungumkehr. Durch ein Wechseln der Drehrichtung des Ventilators können zwei entgegengesetzte Strömungsrichtungen realisiert werden.

In vorteilhafter Weise ist stromabwärts in der ersten Strömungsrichtung an dem Gehäuse ein Aufnahmevolumen vorgesehen, um das vorentstaubte Staub-Luft- Gemisch vor der Strömungsrichtungsumkehr aufzunehmen. Dieses Aufnahmevolumen dient somit als Zwischenspeicher für das Staub-Luft- Gemisch, bevor der zweite Filtervorgang stattfindet.

Um die Filterleistung des erfindungsgemäßen Systems zur Staubbindung zu erhöhen, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass mehrere Gehäuse

nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind, die jeweils mit dem Aufnahmevolumen verbunden sind.

Insbesondere vorteilhaft sind jeweils zwei Gehäuse paarweise an gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmevolumens vorgesehen. Durch die Vielzahl der Gehäuse wird die von dem System abgedeckte Fläche oberhalb der Staubentwicklung erhöht, wodurch eine Staubabgabe an die Umgebung weitestgehend verhindert werden kann.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert, in denen

Figur 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System zur Staubbindung zeigt,

Figur 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Staubbindungssystem aus Figur 1 wiedergibt, und

Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen

Staubbindungssystems aus den Figuren 1 und 2 darstellt.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Staubbindung, welches in Verbindung mit einer Entladung eines schienengebundenen Schüttgutwaggons 1 eingesetzt wird. Das in dem Waggon 1 transportierte Schüttgut (nicht dargestellt) fällt bei der Entladung aus dem Waggon 1 in einen Tiefbunker 2, der nach oben geöffnet ist. Diese obere öffnung des Tiefbunkers 2 ist mit einem großflächigen Gitterrost 3 versehen, durch das das Schüttgut hindurchgeschüttet wird. Ferner sind innerhalb der Fläche des Gitterrostes 3 Schienen (nicht gezeigt) vorgesehen, auf denen der Waggon 1 zum Entladen oberhalb des Tiefbunkers 2 positioniert wird.

Das erfindungsgemäße Staubbindungssystem weist mehrere paarweise zugeordnete Gehäuse 4 auf, die jeweils als ein im Wesentlichen vertikal ausgerichteter Hohlzylinder ausgebildet sind. Die unteren Abschnitte 5 der nach unten offenen Gehäuse 4 sind trichterförmig und zur Oberseite des Tiefbunkers 2 sich erweiternd ausgebildet. An den Außenflächen der unteren Abschnitte 5 sind Räder 6 vorgesehen, um das Staubbindungssystem im Entladebereich des Tiefbunkers 2 verschieben zu können. Hierzu sind in der Fläche des Gitterrostes 3 entweder weitere Schienen oder einfache Laufflächen (nicht

dargestellt) vorgesehen, auf denen die Räder 6 des Staubbindungssystems rollen können.

Die hohlzylindrischen Gehäuse 4 sind gebogen, so dass ihre jeweils oberen Abschnitte 7 im Wesentlichen horizontal verlaufen. In den oberen Abschnitten 7 sind jeweils Ventilatoren 8 angeordnet, die von außen ansteuerbar sind und die sich innerhalb des Gehäuses 4 befindende Luft bzw. ein Staub-Luft-Gemisch in eine Strömungsrichtung antreiben können. Die Strömungsrichtung kann von außerhalb angesteuert wechselweise zwischen einer ersten und einer zweiten, entgegengesetzten Strömungsrichtung verändert werden.

Die Gehäuse 4 weisen in ihren oberen Abschnitten 7 jeweils eine öffnung auf, die mit einer Abdeckhaube 9 verbunden sind. Hierbei befinden sich jeweils paarweise zugeordnete Gehäuse 4 an zwei gegenüberliegende Seiten der Abdeckhaube 9. Die Abdeckhaube 9 weist eine nach unten gerichtete öffnung auf, an deren Rand eine geeignete Abdichtung 10 bevorzugt aus einem flexiblen Material angeordnet ist. Die Abdeckhaube 9 kann auf- und abwärts bewegt werden, was in der Figur 1 durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet ist.

Wenn sich die Abdeckhaube 9 in ihrer oberen Position befindet, können der Waggon 1 und das Staubbindungssystem relativ zueinander verschoben werden. Wenn der Waggon und das Staubbindungssystem geeignet zueinander angeordnet sind, wird die Abdeckhaube 9 soweit abgesenkt, bis die Abdichtung 10 an der Außenseite des Waggons 1 dichtend zur Anlage kommt. Durch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Abdeckhaube 9 und der flexiblen Abdichtung 10 kann mit bauartlich unterschiedlichen Waggons 1 eine hinreichende Dichtung erreicht werden

In jedem Gehäuse 4 ist eine Elektrode 12 angeordnet, um ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 12 und der Innenwand 13 des geerdeten Gehäuses 4 zu erzeugen. Ferner ist an den Außenseiten der Gehäuse 4 jeweils ein

Unwuchtmotor 14 als Rüttelvoπϊchtung angebracht, um eine Rüttelbewegung der Gehäuse 4 zu bewirken.

Im Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Staubbindungssystems beschrieben. Bei dem Entladevorgang werden

Entladeklappen 15 des Waggons 1 geöffnet. Das Schüttgut fällt durch die

Gravitation beschleunigt durch das Gitterrost 3 in den Tiefbunker 2. Hierbei prallt das Schüttgut auf Prallflächen 16 des Tiefbunkers 2 bzw. auf dem bereits im Tiefbunker 2 vorhandenen Schüttgut. Durch diesen Aufprall entsteht das Staub-Luft-Gemisch, das nach oben aufsteigt.

Da der Waggon 1 , der üblicherweise nach oben offen ist, durch die Abdeckhaube 9 und die Abdichtung 10 zu der Umgebung bzw. zu der Umwelt abgedichtet ist, entsteht in dem Ladevolumen des Waggons 1 beim Herausfallen des Schüttgutes ein entsprechender Unterdruck. Dieser Unterdruck bewirkt nun, dass das aus dem Tiefbunker 2 aufsteigende Staub- Luft-Gemisch durch die Gehäuse 4 und durch die Abdeckhaube 9 in das Ladevolumen des Waggons 1 strömt. Die Abdeckhaube 9 und das von dem Schüttgut entleerte Ladevolumen des Waggons 1 bilden somit ein Aufnahmevolumen für das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch.

Das Staub-Luft-Gemisch strömt somit in einer ersten, aufwärts weisenden Strömungsrichtung durch die Gehäuse 4. Aufgrund einer an den Elektroden 12 angelegten und geeignet ausgewählten Hochspannung, wird zwischen den Elektroden 12 und den Innenwänden 13 der Gehäuse ein elektrisches Feld erzeugt, durch welches Partikel des strömenden Staub-Luft-Gemisches ionisiert werden. Die aufgrund der Ionisierung nun ladungstragenden Partikel werden von dem Gehäuse 4 angezogen, das als Anode dient. Die angezogenen Partikel scheiden sich an der Innenwand 13 ab und bilden dort Agglomerate aus Staubpartikel. Durch eine mittels der Unwuchtmotoren 14 erzeugte Rüttelbewegung werden die abgeschiedenen Agglomerate mechanisch von den Innenwand 13 des Gehäuses 4 wieder gelöst. Aufgrund ihrer gegenüber den

ursprünglichen Staubpartikeln des Staub-Luft-Gemisches gesteigerten Größe und Masse fallen die Agglomerate nach unten in den Tiefbunker 2 zu dem restlichen Schüttgut.

Der durch den Unterdruck in dem Ladevolumen des Waggons 1 hervorgerufene Sog lässt das Staub-Luft-Gemisch mit einer relativ großen Strömungsgeschwindigkeit in die erste Strömungsrichtung - aufwärts in dem Gehäuse 4 - strömen. Ein zusätzliches Beschleunigen bzw. Antreiben der Strömung mittels der Ventilatoren 8 ist zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich, kann jedoch begünstigend zugeschaltet werden.

Nach einer vordefinierten Zeitspanne nach Beginn der Entladung werden die Ventilatoren 8 angeschaltet. Das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch aus dem Ladevolumen des Waggons 1 wird nun mittels der Ventilatoren 8 durch die Abdeckhaube 9 aus dem Waggon 1 angesaugt und in eine zweite, zu der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzte Richtung beschleunigt. Das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch wird deshalb ein weiteres Mal nun in entgegengesetzter Strömungsrichtung durch die Gehäuse 4 geleitet, so dass ein zweites Mal ladungstragende Partikel aus dem abwärts strömenden Staub- Luft-Gemisch herausgefiltert werden. Hierbei ist die zweite Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu der ersten Strömungsgeschwindigkeit deutlich geringer bzw. langsamer. Das nun ein zweites Mal gefilterte Staub-Luft-Gemisch wird in den Tiefbunker 2 geleitet und somit entsteht prinzipiell keine die Umgebung belastende Abluft.

Die Figur 2 zeigt eine Längsschnittdarstellung entlang der Linie B-B aus Figur 1 , die wiederum eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A aus Figur 2 zeigt. In der Figur 2 ist zu erkennen, dass mehrere Gehäuse 4 parallel zueinander und vertikal ausgerichtet sind. Die Gehäuse 4 sind alle mit der gemeinsamen Abdeckhaube 9 verbunden. Ferner ist der Figur zu entnehmen, dass die unteren Abschnitte 5 der einzelnen Gehäuse 4 miteinander derart verbunden sind, so dass sie zusammen ein gemeinsames Volumen definieren

Die Anzahl der nebeneinander angeordneten Gehäuse 4 kann in Abhängigkeit der Länge des Waggons 1 geeignet ausgewählt werden. Durch einen Doppelpfeil 17 wird die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Staubbindungssystem und dem Waggon 1 angedeutet.

In der Figur 3 ist schematisch skizziert ein Blockschaltbild des Staubbindungssystems wiedergegeben. Das System weist eine zentrale Steuereinheit 20 auf, die mit einer Bedieneinheit 21 mit Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen verbunden ist. Ein Betreiber des Staubbindungssystems kann über die Bedieneinheit 21 Befehle eingeben und/oder Statusinformationen auslesen.

Ferner ist die zentrale Steuereinheit 20 mit einer Antriebseinrichtung 22 für die Räder 6 (Figuren 1 und 2), um das Staubbindungssystem vor- und zurück zu bewegen, und mit einer Antriebseinrichtung 23 für die Abdeckhaube 9 (Figuren 1 und 2) verbunden, um die Abdeckhaube 9 vor dem Entladen abzusenken und nach dem Entladen wieder anzuheben, damit ein Austausch des Waggons für eine weitere Entladung vorgenommen werden kann.

Schließlich ist die zentrale Steuereinheit 20 mit einer Staubbindungseinheit 24 verbunden, die eine Elektrodenansteuerung 25, eine Unwuchtmotorsteuerung 26 und eine Ventilatorensteuerung 27 aufweist.