DD224776A1 - Verfahren zum gasdynamischen zerkleinern eines feststoffes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gasdynamischen Zerkleinern eines vorgebrochenen Feststoffes, insbesondere Rohbraunkohle, nach dem Strahlprinzip mit von einem auf Ueberschallgeschwindigkeit beschleunigten kompressiblen Arbeitsmedium erzeugten Verdichtungswellen, wobei die Energie der Verdichtungswellen direkt fuer die Zerkleinerung und die Injektor- oder Ejektorwirkung der Ueberschallstroemung zur Foerderung von Feststoffen verwendet werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass der Feststoff durch sprunghaftes Einwirken einer Druckdifferenz der Verdichtungswellen ausserhalb des Arbeitsmediumstromes mittels Injektor- oder Ejektorwirkung angesaugt und von aussen durch die Verdichtungswellen gefoerdert sowie danach ein Feststoff-Arbeitsmedium-Gemisch erzeut wird. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gasdynamischen Zerkleinern von Feststoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, nach dem Strahlprinzip von einem auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigtem kompressiblen Arbeitsmedium erzeugten Verdichtungswellen (Verdichtungsstoß, Stoßwelle).

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Am häufigsten erfolgt gegenwärtig die Zerkleinerung von vorgebrochenen Feststoffen, wie z. B. Rohbraunkohle für Wärmekraftwerke, mechanisch mit Hilfe von Schläger- und/oder Ventilatormühlen. Aufgrund des beim Mahlprozeß entstehenden hohen Verschleißes müssen diese Mühlen nach kurzer Betriebsdauer einer umfangreichen Verschleißreparatur unterzogen werden. Das Betreiben solcher Mühlen und der zeitlich zyklische Reparaturaufwand erfordern einen spezifisch hohen Energie-, Material- und Arbeitszeitaufwand.

Es ist bekannt geworden, daß zur Reduzierung der genannten hohen Verschleißreparaturaufwendungen an den Schlägeroder Ventilatormühlen die Feststoffzerkleinerung nach dem Strahl- und/oder Prallprinzip mit von einem kompressiblen Arbeitsmedium erzeugten Verdichtungswellen erfolgt.

Eine Feststoff-Zerkleinerungstechnologie (DE-OS 21 54856) sieht vor, daß grobe Feststoffteilchen in verdampfbarer Flüssigkeit aufgeschlämmt und unter Druck und Wärmezufuhr verdampft als Feststoff-Gas-Gemisch einer Überschalldüse zugeführt und die Feststoffteilchen durch die Wirkung einer Verdichtungswelle am Ende der Düse zerkleinert werden. Diese Zerkleinerungstechnologie weist folgende Nachteile auf:

— Grobe Feststoffteile können nicht ununterbrochen kontinuierlich der Zerkleinerung zugeführt werden, wie das z. B. über Zuteiler für Rohbraunkohlezuführung erforderlich ist;

— Die Aufschlämmung der Feststoffteile erhöht die Feuchte, die vor allem zur Verbrennung von Rohbraunkohle besonders niedrig sein soll;

— Die Düse hat keine In-oder Ejektorwirkung.

Weiterhin ist ein Feststoff-Zerkleinerungsverfahren bekanntgeworden (DE-OS 2218970), durch das periodisch Feststoffteile mit einem unter Druck stehenden kompressiblen Arbeitsmedium gemischt so beschleunigt werden, daß durch entstehende Verdichtungswellen im Arbeitsmedium und zusätzlicher Prallplatten eine Zerkleinerung der Feststoffteile erfolgt. Dieses Zerkleinerungsverfahren weist folgende Nachteile auf:

— Grobe Feststoffteile können nur periodisch und nicht ununterbrochen der Zerkleinerung zugeführt werden;

— Die Düse hat keine In- oder Ejektorwirkung;

— Während des Arbeitsprozesses nimmt der Druck des Arbeitsmediums ständig ab und mit dem Restdruck ist das Gemisch aus Feststoffteilen und kompressiblem Arbeitsmedium nicht mehr auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, eine einfache und an bestehende Feststoff-Aufbereitungsprozesse, z. B. an die Rohbraunkohle-Zuführung für Dampfkessel in Wärmekraftwerken, technologisch und technisch an- bzw. einpaßbare Zerkleinerungstechnologie zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energie von Verdichtungswellen eines auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten kompressiblen Arbeitsmediums direkt für die Zerkleinerung und die Injektor- oder Ejektorwirkung der Überschallströmung zur Förderung-von Feststoffen zu verwenden.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Feststoff durch sprunghaftes Einwirken einer Druckdifferenz der Verdichtungswellen außerhalb des Arbeitsmediumsstromes mittels Injektor- oder Ejektorwirkung angesaugt und von außen durch die Verdichtungswellen gefördert sowie danach ein Feststoff-Arbeitsmedium-Gemisch erzeugt wird.

Ausführungsbeispiel

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Prinzip der gasdynamischen Zerkleinerung von Feststoffen mit zentraler Zuführung des Arbeitsmediums, Fig. 2: Prinzip der gasdynamischen Zerkleinerung von Feststoffen mit Außenring-Zuführung des Arbeitsmediums, Fig.3: Prinzip der gasdynamischen Zerkleinerung von Feststoffen mit Innenring-Zuführung des Arbeitsmediums, Fig.4: Prinzip der gasdynamischen Zerkleinerung von Feststoffen mit Zuführung des Arbeitsmediums durch eine Außenring-Koskade.

Der Rohrabschnitt 1 ist ein Teil der Transporteinrichtung für das aus Feststoffteilen, z. B. vorgebrochene Rohbraunkohle, und Trägermedium, z. B. atmosphärische Luft, bestehende Gemisch 2. Im Rohrabschnitt 1 ist die Zuführung 3 für das kompressible Arbeitsmedium 4, z. B. Luft, angeordnet. Der Austritt der Arbeitsmedium-Zuführung 3 ist mit der Lavaldüse 5 versehen. Der plötzliche Übergang der Überschallströmung des Arbeitsmediums 4 in eine Unterschallströmung wird durch Verdichtungswellen 6 (auch Stoßwellen oder Verdichtungsstöße) scharf abgegrenzt.

Danach wird im Rohrabschnitt? das Gemisch 8, bestehend aus dem Feststoffteilchen-Trägermedium-Gemisch 2 und dem Arbeitsmedium 4 erzeugt (Fig. 1).

Das Arbeitsmedium 4 ist aber auch durch eine Außenring-Lavaldüse9 (Fig. 2) oder durch eine Innenring-Lavaldüse 10 (Fig. 3) einbringbar.

Weiterhin ist das Arbeitsmedium 4 auch über in den Rohrabschnitten 1; 12; 14 in Reihen angeordnete Außenring-Lavaldüsen 11; 13; 15 (Fig.4) oder Innenring-Lavaldüsen oder über in Reihen angeordnete Außenring-oder Innenring-Lavaldüsen einbringbar. Bei diesen Reihenanordnungen ist je nach erforderlicher Endkorngröße des zerkleinerten Feststoffes der berechnete Anfangsdruck des Arbeitsmediums 4 in Reihe, also mit gleichem Druck, oder als Druckkaskade, also mit stufenweise niedrigerem Anfangsdruck, auslegbar

Die Wirkungsweise ist folgende:

In die Zuführung 3 wird das komprimierte Arbeitsmedium 4 gedrückt und bis zum kleinsten Querschnitt der Lavaldüsen 5; 9; 10; 11; 13; 15 auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Bis zum Lavaldüsenaustritt 5; 9; 10; 11; 13; 15 ist das Arbeitsmedium 4 auf das Mehrfache der Schallgeschwindigkeit (Überschallgeschwindigkeit) weiter beschleunigt, wodurch am Austritt der Lavaldüse Stoßwellen 6 (Verdichtungsstöße) erzeugt werden.

Durch die sehr hohe Austrittsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums entsteht im Rohrabschnitt 1 Unterdruck, wodurch das Feststoffteilchen-Trägermedium-Gemisch 2 angesaugt wird und auf die Stoßwellen 6 auftritt. Beim Passieren der Stoßwellen 6 unterliegen die Feststoffteile einer hohen, plötzlichen und sprunghaften Druckdifferenz, welche die Zerkleinerung der Feststoffteile, z. B. vorgebrochene Rohbraunkohle, bewirkt.

Mit der Zerkleinerung der Feststoffteile entsteht gleichzeitig das Gemisch 8, bestehend aus Feststoffteilen, Trägermedium und Arbeitsmedium, das über den Rohrabschnitt 7 abgefördert wird.

Wird das Arbeitsmedium 4 über mehrere, in Reihe angeordnete Lavaldüsen 11; 13; 15 eingebracht, so erfolgt die Zerkleinerung des Feststoffes stufenweise als Zwischengemische 16; 17 bis zur geforderten Endkorngröße des Gemisches 8. ^c

Ebenso ist es möglich, die Lavaldüsen 5; 9; 10; 11; 13; 15 abhängig von den notwendigen Parametern des Arbeitsmediums einstellbar oder verstellbar zu gestalten

Der Rohrabschnitt 7 ist als Teil

a) eines Kohlenstaub-Brenners (Haupt-und/oder Zündbrenner);

b) eines Sichters;

c) einer Bunker-Abscheide-Anlage zur Gewinnung von Kohlenstaub;

d) der Frischluftzuführung für die Verbrennung und

f) von Förder-und Transportanlagen für Feststoffstaub konstruktiv ausbildbar. Durch die Erfindung sind folgende Vorteile erreichbar:

1. Einsparung von Investitionskosten durch Wegfall der Schläger- oder Ventilatormühlen und eines Teiles der zur Verbrennung notwendigen Frischlufterzeugung einschließlich deren Antriebe, welche die Investitionskosten der dieser Erfindung zugrunde liegenden Feststoff-Zerkleinerungsanlage weit übersteigen.

2. Durch den Wegfall der Mühlen werden jährlich beträchtliche Kosten, Material und Arbeitszeit für Verschleiß- und Generalreparaturen eingespart.

3. Dieses Verfahren zum gasdynamischen Zerkleinern eines Feststoffes ist weniger störanfällig und hat deshalb eine höhere Verfügbarkeit gegenüber den Zerkleinerungsverfahren durch Mühlenbetrieb.

4. Als Arbeitsmedium kann je nach technologischen, sicherheitstechnischen und ökonomischen Erfordernissen jedes kompressible Medium genutzt werden.

5. Die dieser Erfindung zugrunde liegende Zerkleinerungsanlage ist für alle vorgebrochenen Feststoffe geeignet und muß bei erforderlicher Umstellung auf das Zerkleinern einer anderen Feststoffart nicht konstruktiv verändert werden.

6. Mit diesem Verfahren zur gasdynamischen Zerkleinerung von Feststoffen ist ein kontinuierlicher, ununterbrochener Betrieb möglich.

Claims (6)

1. Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zum gasdynamischen Zerkleinern eines vorgebrochenen Feststoffes, insbesondere Rohbraunkohle, nach dem Strahlprinzip mit von einem auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten kompressiblen Arbeitsmedium erzeugten Verdichtungswellen, gekennzeichnet dadurch, daß der Feststoff durch sprunghaftes Einwirken einer Druckdifferenz der Verdichtungswellen außerhalb des Arbeitsmediumsstromes mitteis Injektor- oder Ejektorwirkung angesaugt und von außen durch die Verdichtungswellen gefördert sowie danach ein Feststoff-Arbeitsmedium-Gemisch erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das kompressible Arbeitsmedium dem Strom des Feststoffteil-Trägermedien-Gemisches zentral und/oder durch Außenring- und/oder Innenring-Düsen zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zuführung des Arbeitsmediums durch eine Düse oder in Reihe geschalteter Düsen zugeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei in Reihe geschalteter Düsen das Arbeitsmedium mit gleichem Anfangsdruck oder mit stufenweise niedrigerem Anfangsdruck je Düse zugeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Feststoffteile durch einmalige Einwirkung einer Verdichtungswelle oder stufenweise durch die Einwirkung mehrerer Verdichtungswellen zerkleinert wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Parameter des Arbeitsmediums durch Einstellung oder Verstellung der Düsenquerschnitte verändert werden.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen