DE3412930A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausschleusen von feststoffen (staub) aus unter druck stehenden prozessgasen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum ausschleusen von feststoffen (staub) aus unter druck stehenden prozessgasenInfo
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Fabrxkstrasse 1 - 5270 GUMMERSSACH
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Verfahren und Vorrichtung zum Ausschleusen von Feststoffen (Staub) aus unter Druck stehenden Prozessgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausschleusen von staubförcnigen Feststoffen aus
unter Druck stehenden Prozessgasen.
Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen Feststoffe wie Flugasche, trocken ausgeschleust werden. Hierbei
sind die verwendeten Ausschleusbehälter sehr groß, da sie nur wenig gefüllt sein dürfen, um das unerwünschte
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Mitreißen von Feststoffen durch das Gas bei der Entspannung zu verhindern. Große Behältervolumina bedingen
aber auch große Gasvolumina bei der Bespannung und
dadurch lange Takt- und damit lange Ausschleuszeiten.
Zur Ausschleusung größerer Feststoffmengen ist es notwendig,
mehrere Ausschleussysteme parallel zu betreiben. Bei diesen bekannten Verfahren werden die Entspannungsartnaturen
teilweise mit den Feststoffen beaufschlagt, was zu extrem hohem Verschleiß, d.h. kurzen Standzeiten
führt. Es muß ferner bei diesen Verfahren für die Feststoffe, die durch das Entspannungsventil mit entweichen,
ein zweiter Transportweg vorgesehen werden.
Hiervon ausgehend ist Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die
die Ausschleusung von Feststoffen aus unter Druck stehenden Prozessgasen mit kurzen Ausschleuszeiten
urübei hoher Standfestigkeit des gesamten Ausschleussystems, insbesondere der Entspannungsarmaturen, ermöglichen.
Diese Aufgabe' wird erfindungsgemäß mittels eines Taktverfahrens
gelöst, wobei in einem ersten Takt unter Entspannung des mit Druck, vorzugsweise Prozessdruck beaufschlagten
Schleusbehälter der Feststoff mittels Filterkerzen aus Sintermaterial praktisch vollständig vom
Entspannungsgas getrennt wird und das praktisch feststoff
freie, auf Drucke in der Nähe des Normaldrucks entspannte Gas abgeleitet wird, in einem zweiten Takt
der Feststoff aus dem Schleusbehälter ausgeschleust wird, in einem dritten Takt der Schleusbehälter wieder
mit Druck, vorzugsweise Prozessdruck, unter gleichzeitiger Abreinigung der Filterkerzen von anhaftenden
Feststoffen bespannt und schließlich in einem vierten und letzten Takt Feststoff aus dem Prozesssystem in
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den Schleusbehälter nach Druckausgleich gebracht wird. Diese Takte wiederholen sich dann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle feststoffhaltigen,
unter Druck stehenden Prozessgase angewandt werden. Es findet bevorzugt Anwendung auf Prozessgase,
die bei der Teil- oder Vollvergasung von kohle- oder kohlenstoffhaltigen Rückständen entstehen. Prozessdrucke
bei der Kohleteil- oder Vollvergasung liegen im Bereich von 20 bis 6O bar. Typische Prozessdrucke bei der Kohleteilvergasung
liegen bei etwa 25 bar. Bei der drucklosen AusSchleusung wird auf Ausgangsdrucke in der Nähe des
Atmosphärendrucks, d.h. von etwa 1 bis 2, typischerweise 1,3 bis 1,5, insbesondere 1,4 bar, entspannt.
Besonders vorteilhaft erweist sich die Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens auf Prozessgase der Kohleteilvergasung,
die einen hohen Feststoffgehalt von 40 bis 60 % aufweist. Bei solchen Prozessgasen mit
hohem Feststoffgehalt muß eine KohlenfeststofEmenge
in vergleichsweise kurzer Zeit ausgeschleust werden,
d.h. es steht gegenüber Prozessgasen mit geringerem Feststoffgehalt eine wesentliche kürzere Taktzeit zu
Verfügung.
Unter Verwendung der Filterkerzen aus Sintermaterial
für den instationären Vorgang der Entspannung wird eine nahezu vollständige Trennung von Feststoff und
Sntspannungsgas bei gleichzeitig vergleichsweise niedrigen
Ausschleuszeiten in der Größenordnung von ca. 8 Minuten
für alle Takte erzielt. Die Filterkerzen bestehen aus bekanntem Sintermaterial, wie Sintermetall (z.B.
auf Chrom-Nickel-Basis) oder aus Sinterkeramik und weisen eine auf das Kornspektrum der im Prozessgas
abgestimmte Porengröße auf, die beispielsweise in einem
Bereich von 3 bis 20 /am liegt.
In Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung des im Prozessgas enthaltenen Peststoffs kann es, wenn praktisch
nur Peinkorn vorliegt ausreichen, wenn die Filterkerzen im Kopfteil des Ausschleusbehälters angeordnet sind.
Enthält das Prozessgas jedoch auch größere Anteile von Grobkorn, so kann es zweckmäßig sein, die gröberen
Anteile in einem Abscheider, vorzugsweise einem Zyklon abzuscheiden, bevor das Feinkorn vom Ent-spannungsgas
mittels der Filterkerzen abgetrennt wird. Schleusbehälter, Zyklon und Filterkerzen können dabei in einem
Behälter oder aber auch in zwei getrennten Behältern angeordnet sein.
Zur Steuerung des Massestroms ist ein Drosselorgan, z.B. eine Blende erforderlich, die vor der Ausströmarmatur
angeordnet ist und die mit Schleusbehälter und Filterkerze bzw. Schleusbehälter, Zyklon und Filterkerze
über die Entspannungsleitung verbunden ist.
Bei der Ausfuhrungsform, bei der Zyklon und Filterkerzen
in einem vom Schleusgefäß getrennten Behälter angeordnet sind, wird der abgeschiedene Feststoff durch eine Leitung
in das Ausschleusgefäß zurückgeführt. Alternativ kann
aber auch vorgesehen werden, vom Zyklon in einen anderen
Behälter (z.B. Bunker) zu gehen. Bei dieser Ausführungsform, bei der Zyklon und Filterkerzen in einem vom
Ausschleusgefäß getrennten Behälter angeordnet sind und der abgeschiedene Feststoff nicht ins Ausschleusgefäß,
sondern z.B. gleich zur Endlagerung transportiert wird, kann für diese Förderung Bespannungsgas verwendet
werden.
Das Sys tarn bzw. die Anordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im einfachsten
Fall aus einem an sich bekannten Schleusgefäß, das
eintrittsseitig mit dem unter Druck stehenden Prozesssystem und austrittsseitig mit Normaldruck kommuniziert
und in dem gasaustrittsseitig wenigstens zwei Filterkerzen aus Sintermaterial vorgesehen sind. Bei entsprechend
hohem Grobkornanteil des Feststoffs ist im Strömungsweg des Entspannungsgases den Filterkerzen ein
Zyklon vorgeschaltet. Dieser kann im Ausschleusbehälter oder zusammen mit den Filterkerzen in einem separaten
Behälter angeordnet sein. In diesem Fall sind Zyklonausgang
und Schleusgefäß entweder über eine Rückschlagklappe oder über eine Fördereinrichtung, vorzugsweise
eine Schnecke, miteinander verbunden, wobei der Eintritt in das Schleusgefäß oberhalb des FeststoEfniveaus liegt.
Das Schleusgefäß ist zwecks Druckausgleich mit der
Prozesseite verbunden. Der weitere Bestandteil der erf.indungsgemäßen Vorrichtung sind die in Strömungsrichtung
des Entspannungsgases hinter den Filterkerzen angeordneten Be- und Entspannungsarmaturen, wobei vor
der Bespannungsarmatur ein Drosselorgan in der Entspannungsleitung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren erläutert:
Figur 1 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die
Filterkerzen zusammen mit einem Zyklon in einem vom Ausschleusgefäß getrennten Behälter angeordnet sind.
Figur 2 zeigt die gleiche Ausführungsform wie Figur
1, jedoch mit einer Förderschnecke für die Rückführung des im Zyklon abgeschiedenen Guts in den Schleusbehälter,
Figur 3 zeigt eine besonders für die Abscheidung von
feinkörnigen Feststoffen geeignete Ausführungsform,
bei der die Filterkerzen im Schleusbehälter angeordnet sind.
Figur 4 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der der im
Zyklon abgeschiedene Feststoff in einem anderen Sammelbehalter geführt wird«
In Figur 1 stellt C das unter Prozessdruck stehende Prozesssystem dar. Nach Druckausgleich mit dein Prozesssystem
Über eine Ausgleichsleitung P gelangt im Fall einer Kohleteilvergasung die unvergaste Kohle mit der
Flugasche aus Richtung C über die Schleusarmaturen K. in den Schleusbehälter A. Nach Schließen der Schleusarmaturen
K1 erfolgt die Entspannung durch öffnen der
Armatur E. Die Rückschlagklappe I verhindert die Entspan-
;L5 nung über die Verbindungsleitung M. Der Entspannungsgasrnassenstrom
wird über ein Drosselorgan D eingestellt. Durch den Entspannungsvorgang, d.h. Reduzierung des
Druckes, wird der Feststoff hochgetragen und über die Leitung L dem Zyklon G zugeführt. Der im Zyklon abgeschiedene
Feststoff gelangt über die Leitung M mit dec Rückschlagklappe 1 wieder in den Behälter A. Anstelle
der Klappe 1 kann auch ein Förderorgan wie Schnecke (siehe Figur 2) installiert werden, die dann zugleich
Strömungssparre bei der Entspannung ist. Der nicht abgeschiedene Feststoff gelangt vom Zyklon in den oberen
Bereich des Behälters B und wird an den Sintermetallfilterflächen
(Kerzen oder Platten) abgeschieden. Das Entspannungsgas gelangt über die Armatur E in dafür
vorgesehene Anlagenteile. Die Druckreduzierung erfolgt dann über die Sintermaterialflächen (bevorzugt FiIterkarzen)
im Zyklon und im wesentlichen über die Armatur E. Nach Ausschleusung des Feststoffs über die Armatur
K2 erfolgt die Bespannung, d.h. Druckbeaufschlagung
des Systems über die Armatur F.
Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung weisen die folgenden Vorteile auf:
1. Es ist eine trockene Feststoffausschleusung möglieh.
2. Der Druck des Systems kann hoch gewählt werden.
3. Die Partikelgröße des Feststoffs kann bis herunter zu 5 ^/jm betragen.
4. Die Entspannungszeiten können kurz gewählt werden.
5. Die Entspannungsarmatur ist im staubfreien Bereich
nach dem Abscheideorgan installiert. Zwischen Schleusbehälter und Abscheider sind keine erosionsgefährdeten
Armaturen installiert.
6. Durch die Abscheidung der Grobanteile im Zyklon erfolgt eine Vorentlastung der Filterkerzen; beide
Abscheideorgane sind in einara gemeinsamen Druckbehälter
installiert.
7. Im Bedarfsfall kann der Abscheider B mehrfach vorhanden sein und um den Schleusbehälter A herum
angeordnet werden.
8. Durch die Druckbeaufschlagung des Systems über
die Armatur F werden gleichzeitig die Filterkerzen gereinigt, wobei der abfallende Feststoff über den
Zyklon zurück in den Schleusbehälter fällt.
9. Durch die Vorabscheidung im Zyklon erfolgt eine
geringere Kuchenbildung um die Filterkerzen herum, es tritt daher ein geringerer Druckverlust auf,
was ebenfalls verkürzend auf die Entspannungszeit wirkt.
10. Das erfindungsgemäße System funktioniert zuverlässig
auch bei der instationären hohen Beladung mit Feststoffen.
- Leerseite -
Claims (7)
1. Verfahren zum Ausschleusen von Feststoffen aus unter Druck stehenden Prozessgasen, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Takt der Feststoff unter Entspannung aus einem mit Druck, vorzugsweise Prozessdruck beaufschlagten
Schleusbehälter mittels Filterkerzen vom Entspannungsgas abgetrennt wird, und das praktisch
feststofffreie, auf Drucke in der Nähe des Normaldrucks
entspannte Gas abgeleitet wird, in einem zweiten Takt der Feststoff aus dem Schleusbehälter ausgeschleust
wird, in einem dritten Takt der Schleusbehälter wieder mit Druck, vorzugsweise Prozessdruck bespannt wird,
wobei gleichzeitig die Filterkerzen abgereinigt werden und in einem vierten Takt Feststoff aus dem Prozesssytem
nach Druckausgleich in den Schleusbehälter gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Prozessgas der Kohleteilvergasung einsetzt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man grobkörnige FeststoEfanteile
in einem Zyklon vorabscheidet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Zyklon abgeschiedene Feststoff in einen
Sammelbehälter transportiert wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einem an sich bekannten druckfesten Schleusgefäß, daß ein- und austrittsseitig
mit Schleusarmatucen sowie gasaustrittssei-
tig mit Ent- und Bespannungsarmaturen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder im Schleusgefäß,
oder in einem in Strömungsrichtung dahinter angeordneten separaten Behälter Filterkerzen aus Sintermetall vorgesehen
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß den Filterkerzen ein Zyklon vorgeschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß gasaustrxttsseitxg vor der Entspannungsarmatür
ein Drosselorgan zur Regel des Massestroms vorgesehen ist.
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