Verfahren und Vorrichtung zum dosierten Einführen feinkörniger Feststoffe in einen Industrieofen

Abstract

 Verfahren zum dosierten Ein­führen feinkörniger, insbesondere staubkörniger Feststoffe, insbesondere Kohlenstaub, aus einem einen Feststoffvorrat enthaltenden, unter Druck stehenden Dosierbehälter (10) in einen mehrere Zuführstellen aufweisenden Industrieofen (1), insbesondere einen Schachtofen wie einen Hochofen oder einen Kupolofen, bei dem der Feststoff den einzelnen Zuführstellen (20) in einem Trägergasstrom mit hoher Feststoffbeladung jeweils durch eine Förderleitung (19) zugeführt wird, wobei das Trägergas dem unteren Endabschnitt des Dosierbehälters (10) mit einer eine lokale Auflockerung im unteren Abschnitt des Feststoffvor­rates bewirkenden Strömung zugeführt wird und die Förder­leitungen (19) in den Auflockerungsbereich münden, wobei der den Feststoffvorrat enthaltende Dosierbehälter (10) kontinuierlich gewogen wird, das Ist-Gewicht des Dosierbehälters (10) mit dessen Soll-Gewicht verglichen wird und bei einem Über- bzw. Unter­schreiten des Soll-Gewichtes der Druck im Dosierbehälter (10) er­höht bzw. erniedrigt wird und wobei eine Regelung der För­derleistung jeder Förderleitung (19) in an sich bekannter Weise durch Zugabe von Sekundärgas erfolgt, wobei das Sekundärgas den Förderleitungen (19) jeweils benachbart zu der betreffenden Zuführstelle (20) stromaufwärts zu einer Drosselstelle zugeführt wird, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Einführen feinkörniger, insbesondere staubförmiger Feststoffe, insbesondere Kohlenstaub, aus einem einen Feststoffvorrat enthaltenden, unter Druck stehenden Dosierbehälter in einen mehrere Zuführ­stellen aufweisenden Industrieofen, insbesondere einen Schachtofen wie einen Hochofen oder einen Kupol­ofen, bei dem der Feststoff den einzelnen Zuführstellen in einem Trägergasstrom mit hoher Feststoffbeladung je­weils durch eine Förderleitung zugeführt wird, wobei das Trägergas dem unteren Endabschnitt des Dosierbehälter in einer eine lokale Auflockerung im unteren Abschnitt des Fest­stoffvorrates bewirkenden Strömung zugeführt wird und die Förderleitungen in den Auflockerungsbereich münden.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit einem als Druckgefäß ausgebildeten Dosierbehälter, welcher an seinem oberen Abschnitt mit dem Ofen zuzuführenden Fest­stoff zu befüllen ist, und der an seinem unteren Endab­schnitt mehrere nach oben offene Kammern aufweist, in welche jeweils mindestens eine zu einer Zuführstelle führende För­derleitung mündet, und die jeweils mit einem gasdurch­lässigen Anströmboden versehen sind, an dessen der Fest­stoffsäule abgekehrter Seite eine Trägergasleitung zum Zuführen von Trägergas mündet.

[0003] Zur Einsparung hochwertiger Brennstoffe wie z.B. Öl oder Koks läßt sich ein Teil des Brennstoffes durch Kohlen­staub ersetzen, der in einer Mahl- und Trocknungsanlage aus Rohkohle zu gewinnen ist, wobei der Kohlenstaub dem Industrieofen mittels einer entsprechenden Vorrichtung durch pneumatische Förderung zugeführt wird.

[0004] Dabei besteht die wesentlichste metallurgische Forderung darin, daß die Dosierung des Kohlenstaubes, also die dem Ofen je Zeiteinheit zugeführte Kohlenstaubmenge, mit mög­lichst großer Genauigkeit erfolgt, damit die metallurgi­ schen Vorgänge im Ofen insoweit möglichst geringen Schwankungen unterworfen werden.

[0005] Da der Kohlenstaub bspw. bei einem Hochofen nicht an einer Stelle zugeführt wird, sondern jeder Blasform zuzuführen ist, weisen Industrieöfen im allgemeinen mehrere Zuführstellen auf, wobei eine weitere Anfor­derung darin besteht, daß der Kohlenstaub den einzel­nen Zuführstellen jeweils gleichmäßig zugeführt wer­den muß.

[0006] Verschiedene Feststoffe bzw. Feststoffsorten besitzen i.a. bei gleichen Bedingungen unterschiedliche fluid­mechanische Eigenschaften und zeigen demgemäß ein unter­schiedliches Förderverhalten, welches sich empirisch ermitteln läßt. Die den Kammern des Dosierbehälters un­terhalb der Anströmböden zuzuführende Trägergasströmung muß (wenigstens) so bemessen sein, daß sie bei der zu fördernden Feststoffsorte stets - also auch bei dem höchsten im Dosierbehälter auftretenden Betriebsdruck - ­zu einer ausreichenden Lockerung des Feststoffes in der lokalen Auflockerungszone führt, d.h., daß der sog. Locke­rungspunkt der im Dosierbehälter vorhandenen Feststoff­schüttung in jedem Betriebszustand erreicht bzw. über­schritten wird. Dieser Lockerungspunkt ist bei einem feinkörnigen Feststoff nur unwesentlich von dem Druck abhängig, unter dem die Feststoffschüttung steht.

[0007] Zur Lösung der vorliegenden Problematik sind in der Literatur bereits verschiedene Vorschläge unterbreitet und zum Teil auch bereits zumindest versuchsmäßig er­probt worden, doch konnten die bisher vorliegenden Lö­ sungsvorschläge die an ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu stellenden Anforderungen bisher nicht optimal befrie­digen.

[0008] So ist bspw. gemäß der DE-OS 29 34 130 vorgesehen, daß sowohl die Regelung der dem Ofen zuzuführenden Feststoff-­Gesamtförderleistung (sämtlicher Förderleitungen) als auch die Regelung der Feststoff-Förderleistungen der ein­zelnen Förderleitungen durch Veränderung der dem unteren Endabschnitt des Dosierbehälters zugeführten Trägergas­menge erfolgt. Dieses geschieht mittels Staubstrommeß­stellen, die jeder einzelnen Förderleitung zugeordnet sind, wobei die Staubstrommeßstellen jeweils auf ein Stellventil einwirken, welches in jeder Trägergas-Zuführ­leitung angeordnet ist. Eine solche Regelung der Förder­leistung über die Trägergasströmung führt jedoch nicht stets zu den erwünschten Ergebnissen. Zu dieser Techno­logie ist unter anderem festzustellen, daß eine quanti­tative Messung des Feststoffanteils derartiger Zwei-Kom­ponenten-Strömungen selbst bei großem Aufwand verhältnis­mäßig ungenau ist, wenn mit einer solchen Messung absolute Werte ermittelt werden sollen. Es kommt hinzu, daß sich bei der in der DE-OS 29 34 130 vorgeschlagenen Arbeitsweise ei­ne Feinregelung der Förderleistungen der einzelnen Förder­leitungen ersichtlich nur schwer erzielen läßt, da die von den Staubstrommeßstellen ausgelösten Veränderungen der Trä­gergaszufuhr den Fluidisierungszustand des Feststoffes am Beginn der Förderleitungen stark verändern können.

[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattun­gen zu schaffen, mittels derer bei einem möglichst ge­ringen Investitionsaufwand eine genaue, betrieblich zu­verlässige und robuste, von den zwangsläufig schwanken­den jeweiligen Eigenschaften des Feststoffes weitgehend unabhängige Dosierung der dem Ofen zugeführten vorgege­benen gesamten Feststoffmenge sicherzustellen ist, wobei die Gesamtmenge des Feststoffes darüber hinaus den ein­zelnen Zuführstellen des Ofens weitgehend gleichmäßig zu­zuführen sein soll und in den einzelnen Förderleitungen ein möglichst großer Regelbereich für die jeweilige Fest­stoff-Förderleistung vorhanden sein soll, und wobei wei­terhin der Verschleiß der Förderleitungen möglichst klein bzw. auf einen kleinen Abschnitt beschränkt sein soll.

[0010] Als Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Regelung der dem Ofen zugeführten Gesamtförderleistung sämtlicher Förderleitungen der den Feststoffvorrat enthaltende Dosierbehälter kontinuierlich gewogen wird, daß das Ist-Gewicht des Dosierbehälters (samt Inhalt) mit dessen sich aus dem Anfangsgewicht, der Soll-Austragsleistung und der seit Austragsbeginn verstrichenen Zeit ergebenden Soll-Gewicht verglichen wird und bei einem Über- bzw. Unterschreiten des Soll-Gewichtes der Druck im Dosierbehälter erhöht bzw. erniedrigt wird, und daß eine Regelung der Förderleistung jeder Förderleitung in an sich bekannter Weise durch Zugabe von Sekundär­gas erfolgt, wobei das Sekundärgas den Förderleitungen jeweils benachbart zu der betreffenden Zuführstelle des Industrieofens stromaufwärts zu einer Drosselstelle zu­geführt wird.

[0011] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die vor­stehend beschriebene gravimetrische Dosierung der dem Ofen je Zeiteinheit zugeführten Gesamtmenge an Feststoff und deren Regelung über die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Dosierbehälter und dem Ofen bzw. dem Ende der Förderleitungen eine im Rahmen der gestellten Anforde­rungen außerordentlich hohe Genauigkeit erzielt, die in der Regel so groß ist, daß der die Gesamtaustragsleistung regelnde Druck im Dosierbehälter i.a. nur in Zeitinter­vallen in der Größenordnung von 5 - 10 min verändert wird, wobei diese Genauigkeit mit einem vergleichsweise relativ geringen Aufwand zu erreichen ist. Dabei erfolgt die Re­gelung des Differenzdruckes bevorzugt in an sich bekannter Weise durch Zu- bzw. Abfuhr von unter Druck stehendem Obergas, welches durch den Dosierbehälter des Feststoff­vorrates zugeführt wird. Die zugeführte Obergasmenge wird dabei bevorzugt so bemessen, daß nicht nur die jeweils aus dem Dosierbehälter ausgetragene Feststoffmenge durch Obergas ersetzt wird, und das dem jeweiligen Betriebsdruck entsprechende Lückenvolumen zwischen den Feststoffteilen durch Gas ausgefüllt wird, sondern daß auch stets ein Teil des zugeführten Obergases bis in den lokalen Auflockerungs­bereich strömt und zusammen mit dem Feststoff sowie dem dem Dosiergefäß am unteren Endabschnitt zugeführten Trä­gergas durch die Förderleitungen ausgetragen wird. Letzteres hat sich zur Sicherstellung eines stetigen Nachfließens von Feststoff in die Kammern sowie für die gewünschte hohe Feststoffbeladung als höchst zweckmäßig erwiesen.

[0012] Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen vorbekannten Verfahren wird die dem unteren Endabschnitt des Do­siergefäßes zeitlich zugeführte Trägergasmenge (be­zogen auf den Normzustand) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine bestimmte Feststoffsorte bevorzugt konstant gehalten, wobei die Trägergasmenge so bemes­sen wird, daß sie bei der betreffenden Feststoffsorte unter dem höchsten im Dosierbehälter auftretenden Be­triebsdruck noch zu einer Lockerung des Feststoffes in der lokalen Auflockerungszone führt.

[0013] Der vorrichtungsmäßige Teil der obigen Aufgabe wird er­findungsgemäß dadurch gelöst, daß das Dosiergefäß in an sich bekannter Weise als Wiegegefäß ausgebildet ist, in dessen oberen Endabschnitt eine mit einem Regelventil ver­sehene Obergasleitung zum Zuführen von unter Überdruck stehendem Obergas mündet, daß eine (erste) Regeleinrich­tung vorhanden ist, mittels welcher das Ist-Gewicht des Dosiergefäßes (nebst Inhalt) jeweils nach vorgegebenen Zeitintervallen mit dessen Soll-Gewicht zu vergleichen ist und bei einem Über- bzw. Unterschreiten des Soll-Ge­wichtes der Druck im Dosierbehälter durch Regelung des Obergasdruckes zu erhöhen bzw. zu erniedrigen ist und bei Übereinstimmung des Soll-Gewichtes mit dem Ist-Ge­wicht konstantzuhalten ist, daß der Querschnitt der Förderleitungen jeweils in dem der betreffenden Zuführ­ stelle stromaufwärts unmittelbar vorgeordneten Abschnitt wesentlich verringert ist, daß jeweils eine Sekundärgas führende Bypassleitung stromaufwärts benachbart zu der Querschnittsverengung in jede Förderleitung mündet, daß in jeder Förderleitung eine Meßeinrichtung vorhanden ist, mittels welcher die relative Ist-Förderleistung der be­treffenden Förderleitung zu bestimmen ist, daß ein Mittel­wertbildner vorhanden ist, mittels dessen die rechneri­sche mittlere Förderleistung je Förderleitung zu bestim­men ist, und daß in jeder Förderleitung eine (zweite) Regeleinrichtung vorhanden ist, mittels welcher die der Förderleitung zugeführte Sekundärgasmenge zu erhöhen bzw. zu erniedrigen ist, wenn die von der Meßeinrichtung er­mittelte Ist-Förderleistung der Förderleitung größer bzw. kleiner ist als die vom Mittelwertbildner ermittelte mitt­lere Förderleistung je Förderleitung.

[0014] Neben der beschriebenen gravimetrischen Dosierung der dem Ofen zugeführten Gesamtfeststoffmenge und deren Regelung über den Differenzdruck zwischen dem Druck im Dosierbehäl­ter und im Ofen bzw. am Ende der Förderleitungen besteht ein weiteres wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfin­dung in der Querschnittsverengung der Förderleitungen an deren Endabschnitt und der Zuführung von Sekundärgas zu den Förderleitungen mehr oder weniger unmittelbar benach­bart der Querschnittsverengung. Aufgrund der Querschnitts­verengung der Förderleitungen besteht an der Verengungs­stelle aufgrund des Druckabfalls in den Förderleitungen ein erheblicher Druckunterschied zum Druck im Dosierbe­hälter und andererseits aufgrund der mit der Querschnitts­verengung verbundenen Drosselung zum Druck im Ofen, so daß mit den Sekundärgas führenden Bypassleitungen jeweils eine verhältnismäßig große Gasmenge in die Förderleitungen ein­zuführen ist und sich demgemäß ein verhältnismäßig großer Regelbereich für die aus den einzelnen Förderleitungen in den Ofen strömende Feststoffmenge ergibt, da in eine Förderleitung eingeführtes Sekundärgas die Zwei-Stoff-­Mischung entsprechend verdünnt und demgemäß bei größerer Zugabe von Sekundärgas dem Ofen aus der betreffenden Leitung weniger Feststoff je Zeiteinheit zuströmt.

[0015] Die starke Querschnittsverengung am Ende der Förderlei­tungen ergibt darüber hinaus noch den großen Vorteil, daß in dem nicht verengten Teil der Förderleitungen, deren Länge 100 bis 200 Meter betragen können, mit ei­ner relativ geringen Fördergeschwindigkeit von bspw. 0,8 bis 3 m/sec gefahren werden kann, die lediglich ei­nen entsprechend geringen Verschleiß bewirkt, während nur die Strömungsgeschwindigkeit im verengten Teil re­lativ hoch ist (z.B. 18 bis 30 m/sec) und es lediglich in diesem kurzen Abschnitt der Förderleitung zu stärke­rem Verschleiß kommt, wobei diese kurzen Abschnitte nach entsprechendem Verschleiß ausgetauscht werden können.

[0016] Die Querschnittsverengung in den Förderleitungen erfolgt bevorzugt stetig, wobei zwischen dem den größeren Quer­schnitt aufweisenden Abschnitt der Förderleitung und ihrem den kleineren Querschnitt aufweisenden Abschnitt ein konisch u.ä. ausgebildeter Zwischenabschnitt vorhan­den sein kann.

[0017] Das Querschnittsverhältnis zwischen dem nicht verengten und dem verengten Teil einer Förderleitung kann erfindungs­gemäß etwa 10:1 - 25:1 betragen, wobei bevorzugt vorge­sehen ist, daß der nicht verengte Querschnitt der Förder­leitungen jeweils einen Durchmesser von etwa 25 bis 40 mm aufweist, während der verengte Querschnitt einen Durch­messer von 6 bis 8 mm besitzt.

[0018] Als Gewichtsmeßeinrichtungen für die Gewichtsmes­sungen des Dosierbehälters nebst Inhalt sind bevor­zugt elektrische Kraftmeßdosen vorgesehen, auf denen das Dosiergefäß abgestützt ist, und deren Meßsignale der er­sten Regeleinrichtung zuzuführen sind. Derartige Kraft­meßdosen sind nicht nur äußerst robust und relativ preis­wert, sondern besitzen im Rahmen der vorstehend beschrie­benen Gegebenheiten auch eine für die gravimetrische Do­sierung hinreichend große Genauigkeit.

[0019] Bei den Meßeinrichtungen zum Bestimmen der relativen Ist-­Förderleistung in den Förderleitungen braucht es sich nicht um höchst aufwendige Meßeinrichtungen zu handeln, welche die Durchflußmenge in den Förderleitungen mit relativ großer Genauigkeit messen, da erfindungsgemäß lediglich eine re­lative Messung der Förderleistung in den einzelnen Förder­leitungen zueinander zu erfolgen braucht, weil mit diesen Meßeinrichtungen im Gegensatz zu vorbekannten Vorrichtungen wie der weiter oben beschriebenen Vorrichtung gemäß der DE-OS 29 34 130 keine Absolutwerte gemessen werden müssen. Demgemäß ist bevorzugt vorgesehen, daß es sich bei diesen Meßeinrichtungen um kapazitiv arbeitende Meßeinrichtungen handelt, wobei Beeinträchtigungen der Meßergebnisse durch Veränderung der Feuchtigkeit etc. bei dieser relativen Mes­sung keine Rolle spielen, da die Eigenschaften des Förder­gutes in den einzelnen Förderleitungen zum gleichen Zeit­punkt im wesentlichen gleich sind.

[0020] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfin­dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0021] Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstel­lung einer erfindungsgemäßen Vorrich­tung; und

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Ver­engungsstelle einer Förderleitung.

[0022] Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte und vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum dosierten Einführen von Kohlenstaub in einen im wesentlichen nicht dargestellten Hochofen, von dem lediglich eine Blasform 2 angedeutet ist, von der über den Umfang des Hochofens verteilt meh­rere vorhanden sind, die jeweils in einem Windkanal 3 mün­den.

[0023] Der in den Hochofen 1 einzublasende Kohlenstaub wird nach dessen Herstellung in einer Mahl- und Trocknungsanlage in ein Vorratssilo 4 gegeben, in dem unter inerter Atmosphäre eine Kohlemenge bevorratet werden kann, die ausreicht, um ggf. einen mehrstündigen Produktionsausfall der Mahl- und Trocknungsanlage überbrücken zu können. Aus dem Vorrats­silo 4 gelangt die gemahlene Kohle über eine Zellenrad­schleuse 5 in ein Schleusengefäß 6, welche nach Füllung mittels eines Ventils 7 zum Vorratssilo 4 zu schließen ist. Danach wird das Schleusengefäß 6 an seinem unteren Endab­schnitt über eine Leitung 8 mit aus einem Windkessel 9 stammenden Schleusengas bespannt, bis der vorgegebene Arbeitsdruck eines unterhalb des Schleusengefäßes 6 an­geordneten, ebenfalls als Druckgefäß ausgebildeten Do­sierbehälters 10 erreicht ist und der im Schleusengefäß 6 befindliche Kohlenstaub nach Öffnen von Ventilen 11 in den Dosierbehälter 10 gelangt. Nach dem Befüllen des Dosierbehälters 10 werden die Ventile 11 wieder geschlos­sen.

[0024] Die von dem Windkessel 9 zur Leitung 8 für das Schleusen­gas führende Gasleitung 12 ist über die Anschlußstelle der Leitung 8 weitergeführt und mit einer Obergasleitung 13 verbunden, die zum oberen Abschnitt des Dosierbehäl­ters 10 führt, und in welcher ein Regelventil 14 angeord­net ist.

[0025] Am unteren Ende des Dosierbehälters 10 sind mehrere nach oben, also in den Dosierbehälter 10 hinein offene Kammern 15 angeordnet, deren Anzahl maximal der Anzahl der mit Kohlenstaub zu beschickenden Blasformen 2 des Hochofens 1 entspricht. Jede Kammer 15 ist in ihrem unteren Bereich mit einem gas­durchlässigen Anströmboden 16 versehen. Unterhalb der An­strömböden 16 mündet jeweils eine Trägergasleitung 17 in jede Kammer 15, wobei die Trägergasleitungen 17 über ein Ventil 18 mit der Gasleitung 12 verbunden sind.

[0026] Aus jeder Kammer 15 ist eine Förderleitung 19 herausge­führt, wobei die Förderleitungen 19, von denen der besseren Übersicht halber nur eine Leitung dargestellt ist, in den Kammern 15 jeweils etwas oberhalb des Anströmbodens 16 en­den, wo der Kohlenstaub durch das eingeführte Trägergas aufgelockert bzw. fluidisiert ist.

[0027] Die Förderleitungen 19, deren Länge zwischen 100 und 200 Meter beträgt, weisen im wesentlichen über ihre ge­samte Länge einen freien Querschnitt von 25 mm auf. Der Querschnitt der Förderleitungen 19 ist jeweils stromab­wärts zu der betreffenden Zuführstelle 20 und benachbart zu dieser wesentlich verringert, und zwar auf einen Durch­messer von 6 mm. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, erfolgt diese erhebliche Querschnittsverringerung nicht schlag­artig, sondern im wesentlichen stetig über ein konisches Zwischenstück 21.

[0028] Die vom Windkessel 9 kommende Gasleitung 12 ist über die Anschlußstelle der Trägergasleitungen 17 mit einer Bypass­leitung 22 weitergeführt, über welche Sekundärgas in die betreffende Förderleitung 19 zu leiten ist. In jeder By­passleitung 22 ist ein Regelventil 23 angeordnet, mit dem die der betreffenden Förderleitung 19 zugeführte Sekundär­gasmenge zu regeln ist.

[0029] Der Anschlußstelle 24 für die Bypassleitung 22 ist eine kapazitive Meßeinrichtung 25 stromaufwärts in jeder För­derleitung 19 vorgeordnet, mittels welcher die relative Förderleistung der betreffenden Förderleitung 19 zu be­stimmen ist. Die Meßeinrichtungen 25 geben ihre Meßwerte jeweils an eine u.a. einen Rechner enthaltende Regelein­richtung 26, mit welcher die Regelventile 23 in den By­passleitungen 22 zu regeln sind.

[0030] Der Dosierbehälter 10 ist auf Kraftmeßdosen 27 abgestützt, mittels derer sein Gewicht (nebst Inhalt) kontinuierlich zu messen ist, wobei die Meßwerte einer Regeleinrichtung 28 zugeführt werden, die darüber hinaus mit dem Regelven­til 14 der Obergasleitung 13 in Verbindung steht.

[0031] Da die Befüllung des Dosierbehälters 10 über die oben bereits gemachten Anmerkungen hinaus im vorliegenden Zusammenhang ohne besonderes Interesse ist, beschränkt sich die nachstehende Beschreibung der Wirkungsweise der Vorrichtung auf den Betriebsablauf nach erfolgter Füllung des Dosierbehälters 10.

[0032] Abhängig von den jeweiligen Fördereigenschaften des Kohlenstaubes und der betrieblich vorgegebenen Förder­leistung wird im Dosierbehälter 10 über die Obergaslei­tung 13 der erforderliche Betriebsdruck eingestellt, wo­bei der Differenzdruck zwischen dem Druck im Dosierbe­hälter 10 und dem im Hochofen 1 herrschenden Druck bzw. dem am Ende der Förderleitungen 19 herrschenden Druck während der Entleerung des Dosierbehälters 10 grundsätz­lich konstantgehalten wird.

[0033] Das Ist-Gewicht des Dosierbehälters 10 (samt Inhalt) wird von der Regeleinrichtung 28 ständig mit dem Soll-­Gewicht des Dosierbehälters 10 verglichen, d.h. also mit demjenigen Gewicht, welches der Dosierbehälter nach der seit Beginn der Entleerung verstrichenen Zeit unter Berücksichtigung der vorgegebenen Aus­tragsleistung haben müßte. Entspricht dabei das Ist-Gewicht des Dosierbehälters 10 seinem Soll-Gewicht, so zeigt dieses an, daß in dem betreffenden Zeitintervall die vorgegebene Austragsmenge auch tatsächlich ausgetragen und dem Hochofen 1 zugeführt worden ist, so daß die Be­triebsverhältnisse nicht verändert werden. Ist dagegen das Ist-Gewicht des Dosierbehälters 10 größer als sein Soll-­Gewicht zu dem betreffenden Zeitpunkt, so bedeutet dieses, daß zuwenig Kohlenstaub aus dem Dosierbehälter 10 ausge­tragen worden ist. In einem solchen Falle bewirkt die Re­ geleinrichtung 28, daß der zuvor konstantgehaltene Druck im Dosierbehälter 10 erhöht wird, indem die Re­geleinrichtung 28 entsprechend auf das Regelventil 14 der Obergasleitung 13 einwirkt. Ist dagegen zum Meß­zeitpunkt das Ist-Gewicht kleiner als das Soll-Gewicht des Dosierbehälters 10 und demgemäß zuviel Kohlenstaub aus dem Dosierbehälter ausgetragen worden, so bewirkt die Regeleinrichtung 28 eine Herabsetzung des zuvor konstanten Druckes im Dosierbehälter 10 und damit eine entsprechende Verringerung der Austragsleistung.

[0034] Auf diese Weise ist mit relativ einfachen, robusten und betrieblich zuverlässigen Mitteln sicherzustellen, daß dem Hochofen 1 die vorgegebene Kohlenstaubmenge je Zeit­einheit im Rahmen der geforderten Genauigkeit auch tat­sächlich zugeführt wird.

[0035] Während der Beschickung des Hochofens 1 mit Kohlenstaub wird die über die Trägergasleitungen 17 dem Dosierbehäl­ter 10 über dessen Kammern 15 zugeführte Trägergasmenge konstantgehalten. so daß die bei bzw. vor Betriebsaufnahme ermittelten, den jeweiligen Eigenschaften des Kohlenstaubes angepaßten und auf die vorgegebene Durchsatzleistung abge­stellten Bedingungen im wesentlichen unverändert bleibt. Dieses gilt mithin ersichtlich in vorteilhafter Weise auch für die Fluidisierungsbedingungen am Beginn der Förderlei­tungen 19.

[0036] Da nun aber - wie oben ausgeführt - eine weitere betrieb­liche Forderung darin besteht, daß den einzelnen Zuführ­stellen 20 des Hochofens 1 der Kohlenstaub auch weitgehend gleichmäßig zugeführt wird, erfolgt während des Austrages eine entsprechende relative Regelung der Förderleistungen der einzelnen Förderleitungen 19, indem die von den ka­pazitiven Meßeinrichtungen 25 der Förderleitungen 19 er­mittelten Feststoff-Durchströmleistungen der Meßeinrich­tung 25 als Signale zugeführt werden und in einem Mittel­wertbildner der Regeleinrichtung 26 ein rechnerischer Mittelwert der Förderleistung je Förderleitung 19 er­mittelt wird. Stellt die Regeleinrichtung 26 dabei fest, daß die gemessene Förderleistung einer bestimmten För­derleitung 19 größer ist als der ermittelte Mittelwert und demgemäß zwecks Vergleichmäßigung zu reduzieren ist, so wirkt die Regeleinrichtung 26 derart auf das Regel­ventil 23 der betreffenden Bypassleitung 22 ein, daß das der betreffenden Förderleitung 19 an der Anschluß­stelle 24 zugeführte Sekundärgas mengenmäßig erhöht wird, so daß eine entsprechende Verdünnung der Zwei-Komponenten-­Strömung und damit eine Verminderung der Austragsleistung der betreffenden Förderleitung 19 an Feststoff (Kohlen­staub) erfolgt. Ist dagegen die in einer Förderleitung 19 festgestellte Förderleistung kleiner als der Mittelwert, so erfolgt der umgekehrte Vorgang, d.h. die der Förder­leitung 19 zugeführte Sekundärgasströmung wird entspre­chend verringert.

[0037] Da die Anschlußstellen 24 der Bypassleitungen 22 jeweils benachbart zu der Verengungsstelle 21 angeordnet sind, be­steht mithin aufgrund des Druckabfalls während der Förde­rung in der Förderleitung 19 zum Dosierbehälter 10 wie auch aufgrund der Querschnittsverengung zum Hochofen 1 ein be­achtliches Druckgefälle, so daß sich ein großer Regelbereich in der Größenordnung von 1:3 - 1:4 in den einzelnen För­derleitungen 19 erzielen läßt.

[0038] Trotz der hohen Feststoffbeladung, die abhängig von den Eigenschaften der Kohle, den Leitungsabmessungen etc.,je nach dem Gegendruck im Industrieofen im Bereich 20:1 bis größer 100:1 kg Kohle/kg Gas liegt, ist der Ver­schleiß der Förderleitungen 19 außerordentlich gering, da man unter üblichen Verhältnissen mit Fördergeschwin­digkeiten im Bereich von ca. 0,8 bis 3 m/sec auskommt und nur im Bereich des lanzenförmigen Verengungsabschnittes 19′ Geschwindigkeiten im Bereich von 18 bis 30 m/sec er­reicht werden, die jedoch nicht als negativer Nebeneffekt der Querschnittsverengung der Förderleitungen 19 zu be­trachten, sondern im Hinblick auf die hohen Windgeschwin­digkeiten im Windkanal 3 bzw. in den Blasformen 2 und den im Ofen herrschenden Innendruck erforderlich sind, um die Zwei-Komponenten-Strömung in den Hochofen einblasen zu können. Dabei erweist sich der aufgrund der Querschnitts­verengung vorliegende relativ geringe Durchmesser am ver­engten Endabschnitt 19′ der Förderleitungen 19 auch beim Einführen in den Hochofen 1 als vorteilhaft, da bei der­artigen Dimensionen selbst bei den hohen Innendrücken des Hochofens ein Einführen von Hand noch möglich ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0039] 

1 Hochofen

2 Blasform

3 Windkanal

4 Vorratssilo

5 Zellenradschleuse

6 Schleusengefäß

7 Ventil

8 Leitung

9 Windkessel

10 Dosierbehälter

11 Ventile

12 Gasleitung

13 Obergasleitung

14 Regelventil (in 13)

15 Kammern

16 Anströmboden (von 15)

17 Trägergasleitung

18 Ventil

19 Förderleitungen

20 Zuführstelle

21 Konisches Zwischenstück (von 19)

22 Bypassleitung

23 Regelventil

24 Anschluß (für 22 an 19)

25 Meßeinrichtung (in 19)

26 Regeleinrichtung

27 Kraftmeßdosen

28 Regeleinrichtung

Ansprüche

1. Verfahren zum dosierten Einführen feinkörniger, insbe­sondere staubkörniger Feststoffe, insbesondere Kohlenstaub, aus einem einen Feststoffvorrat enthaltenden, unter Druck stehenden Dosierbehälter in einen mehrere Zuführstellen aufweisenden Industrieofen, insbesondere einen Schachtofen wie einen Hochofen oder einen Kupolofen, bei dem der Feststoff den einzelnen Zuführstellen in einem Trägergas­strom mit hoher Feststoffbeladung jeweils durch eine Förder­leitung zugeführt wird, wobei das Trägergas dem unteren Endabschnitt des Dosierbehälters in einer eine lokale Auf­lockerung im unteren Abschnitt des Feststoffvorrates be­wirkenden Strömung zugeführt wird und die Förderleitungen in den Auflockerungsbereich münden, dadurch gekennzeichnet, daß der den Feststoffvorrat enthaltende Dosierbehälter kon­tinuierlich gewogen wird; daß das Ist-Gewicht des Dosierbe­hälters mit dessen Soll-Gewicht verglichen wird und bei ei­nem Über- bzw. Unterschreiten des Soll-Gewichtes der Druck im Dosierbehälter erhöht bzw. erniedrigt wird; und daß eine Regelung der Förderleistung jeder Förderleitung in an sich bekannter Weise durch Zugabe von Sekundärgas erfolgt, wobei das Sekundärgas den Förderleitungen jeweils benachbart zu der betreffenden Zuführstelle stromaufwärts zu einer Drossel­stelle zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem unteren Endabschnitt des Dosierbehälters zeitlich zugeführte, auf Normzustand bezogene Trägergasmenge für eine bestimmte Feststoffsorte konstantgehalten wird, wobei die Trägergasmenge so bemessen wird, daß sie bei der betreffenden Feststoffsorte unter dem höchsten im Do­sierbehälter auftretenden Betriebsdruck noch zu einer Lockerung des Feststoffes in der lokalen Auflockerungs­zone führt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Druckes im Dosierbehälter durch Zu- ­bzw. Abfuhr von unter Druck stehendem Obergas erfolgt, wel­ches oberhalb des Feststoffvorrates zu- bzw. abgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Dosierbehälter zugeführte Obergasmenge zu bemessen wird, daß nicht nur jeweils die aus dem Dosierbehälter aus­getragene Feststoffmenge durch Obergas ersetzt wird, und daß dem jeweiligen Betriebsdruck entsprechende Lückenvolumen zwischen den Feststoffteilen durch Gas ausgefüllt wird, son­dern daß auch ein Teil des zugeführten Obergases bis in den lokalen Auflockerungsbereich strömt und zusammen mit dem Feststoff sowie dem dem Dosiergefäß am unteren Endabschnitt zugeführten Trägergas durch die Förderleitungen ausgetragen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem als Druckgefäß ausgebildeten Dosierbehälter, welcher an seinem oberen Abschnitt mit Feststoff zu befüllen ist, und der an seinem unteren Endabschnitt mehrere nach oben offene Kammern aufweist, in welche jeweils mindestens eine zu einer Zuführ­ stelle führende Förderleitung mündet, und die jeweils mit einem gasdurchlässigen Anströmboden versehen sind, auf dessen der Feststoffsäule abgekehrter Seite eine Trägergasleitung zum Zuführen von Trägergas mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierbehälter (10) in an sich bekannter Weise als Wiegegefäß ausgebildet ist, in dessen oberen Endabschnitt eine mit einem Regelventil (14) versehene Obergasleitung (13) zum Zuführen von unter Druck stehendem Obergas mündet; daß eine (erste) Regeleinrichtung (28) vorhanden ist, mittels welcher das Ist-Gewicht des Dosierbehälters (10) mit dessen Soll-Gewicht zu vergleichen ist und bei einem Über- bzw. Unterschreiten des Soll-Gewichtes der Druck im Dosierbehälter (10) durch Regelung des Obergasdruckes zu erhöhen bzw. zu erniedrigen ist und bei Übereinstimmung des Soll-Gewichtes mit dem Ist-Gewicht konstantzuhalten ist; daß der Querschnitt der Förderleitungen (19) jeweils in dem der betreffenden Zuführ­stelle (20) stromaufwärts unmittelbar vorgeordneten Abschnitt (19′) wesentlich verringert ist; daß jeweils eine Sekundär­gas führende Bypassleitung (22) stromaufwärts benachbart zu der Querschnittsverengung (21) in jede Förderleitung (19) mündet; daß in jeder Förderleitung (19) eine Meßeinrichtung (25) vorhanden ist, mittels welcher die relative Ist-Förder­leistung der betreffenden Förderleitung (19) zu bestimmen ist; daß ein Mittelwertbildner vorhanden ist, mittels dessen die mittlere Förderleistung je Förderleitung (19) zu be­stimmen ist; und daß in jeder Förderleitung (19) eine (zweite) Regeleinrichtung (26) vorhanden ist, mittels welcher die der Förderleitung (19) zugeführte Sekundärgasmenge zu erhöhen bzw. zu erniedrigen ist, wenn die von der Meßeinrichtung (25) ermittelte Ist-Förderleistung der Förderleitung (19) größer bzw. kleiner ist als die vom Mittelwertbildner ermittelte mittlere Fördergeschwindigkeit je Förderleitung (19).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierbehälter (10) auf elektrischen Kraftmeßdosen (27) abgestützt ist, deren Meßsignale der ersten Regeleinrichtung (28) zuzuführen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung (21) in den Förderleitungen (19) im wesentlichen stetig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem den größeren Querschnitt aufweisenden Abschnitt einer Förderleitung (19) und ihrem den kleineren Querschnitt aufweisenden Abschnitt (19′) ein konisch ausgebildeter Zwischenabschnitt (21) vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsverhältnis vor und nach der Verengungsstelle (21) etwa 10:1 - 25:1 beträgt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Förderleitungen (19) von etwa 25 bis 40 mm auf etwa 6 bis 8 mm verringert ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (25) zum Bestimmen der relativen Ist-Förderleistung in den Förderleitungen (19) kapazitive Meßeinrichtungen sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die am unteren Endabschnitt des Dosierbehälters (10) angeordneten Kammern (15) jeweils als topfförmige Ansätze ausgebildet sind, in die jeweils eine Förderleitung (19) mündet.

Zeichnung