PNEUMATISCHE FÖRDERVORRICHTUNG UND BEHEIZUNGSVORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine pneumatische Fördervorrichtung (10) sowie eine Beheizungsvorrichtung (1) mit entsprechender Fördervorrichtung (10).
Die pneumatische Fördervorrichtung (10) umfasst ein Aufgabeende (11), ein Ausgabeende (12) und eine Fördergaszuführung (16) zur Einbringung von Fördergas, um pneumatisch förderbares Fördergut vom Aufgabeende (11) zum Ausgabeende (12) zu transportieren. Vom Aufgabeende (11) zum Ausgabeende (12) sind dabei wenigstens zwei separate Förderleitungen (15) vorgesehen, die am Ausgabeende (12) zu einer gemeinsamen Auslassöffnung (18) zusammengeführt sind.
Die Beheizungsvorrichtung (1) umfasst einen Brenner (2) und eine erfindungsgemäße pneumatische Fördervorrichtung (10) zur Brennstoffförderung, wobei der Brenner (2) mit der gemeinsamen Auslassöffnung (18) der pneumatischen Fördervorrichtung (10) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine pneumatische Fördervorrichtung sowie eine Beheizungsvorrichtung mit entsprechender Fördervorrichtung.

[0002] Zur Beheizung von Hochöfen, Brennern in Kraftwerken, Öfen für kontinuierliche Prozesse in der Verfahrenstechnik, wie bspw. Drehrohröfen, oder ähnlichen Einrichtungen wird in zunehmenden Maße auf die Verwendung von festem Brennstoff zurückgegriffen, wie bspw. gemahlene Kohle oder Holzsägemehl. Gegenüber herkömmlich verwendetem Brennmaterial, wie Koks oder Öl, lassen sich dadurch deutliche Einsparungen bei den Betriebskosten erreichen.

[0003] Es ist dabei bekannt, solche Brenner für festen Brennstoff über pneumatische Förderleitungen mit Brennstoff zu versorgen, wozu der Brennstoff pulverförmig oder zumindest rieselfähig sein muss. Der Brennstoff kann dann mithilfe eines Fördergases unter Druck durch eine rohrförmige Leitung transportiert werden.

[0004] Wird Luft als Fördergas verwendet, kann die Förderluft für die letztendliche Verbrennung des Brennstoffes durch den Brenner unmittelbar genutzt werden. Um bei der Verbrennung möglichst wenig Schadstoffe, insbesondere möglichst wenig Stickoxide (NOx) zu erzeugen, ist es jedoch grundsätzlich bevorzugt, die Flammentemperatur zu begrenzen. Da diese u. a. durch die Menge der als Fördergas genutzten Luft beeinflusst wird, ist bevorzugt, möglichst wenig Förderluft zu verwenden.

[0005] Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Brennern mit höherem Brennstoffverbrauch es in einer dafür vorgesehen herkömmlichen pneumatischen Fördervorrichtung mit einer geeignet hohen Förderkapazität zu einer sog. Dünenbildung in dem geförderten Brennstoff kommt, die Brennstoffverteilung entlang der Förderleitung also nicht gleichmäßig ist, sondern sich Abschnitte mit überdurchschnittlichem Brennstoffanteil und Abschnitte mit unterdurchschnittlichem Brennstoffanteil bilden. In der Folge kommt der Brennstoff selbst bei gleichmäßiger Aufgabe in die Fördervorrichtung am Brenner nur pulsierend an. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Verbrennung durch den Brenner nur ungleichmäßig erfolgt, was je nach Einsatzzweck des Brenners aber nachteilig oder sogar gefährlich sein kann.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Fördervorrichtung sowie eine Beheizungsvorrichtung zu schaffen, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht mehr oder nur noch in vermindertem Umfang auftreten.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Fördervorrichtung gemäß dem Hauptanspruch sowie eine Beheizungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0008] Demnach betrifft die Erfindung eine pneumatische Fördervorrichtung mit einem Aufgabeende, einem Ausgabeende und einer Fördergaszuführung zur Einbringung von Fördergas, um pneumatisch förderbares Fördergut vom Aufgabeende zum Ausgabeende zu transportieren, wobei vom Aufgabeende zum Ausgabeende wenigstens zwei separate Förderleitungen vorgesehen sind, die am Ausgabeende zu einer gemeinsamen Auslassöffnung zusammengeführt sind.

[0009] Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beheizungsvorrichtung umfassend einen Brenner und eine pneumatische Fördervorrichtung zur Brennstoffförderung, wobei die pneumatische Fördervorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet und der Brenner mit der gemeinsamen Auslassöffnung der pneumatischen Fördervorrichtung verbunden ist.

[0010] Die Erfindung hat erkannt, dass insbesondere bei der pneumatischen Förderung von dafür geeignetem Fördergut mit hohem Fördergutdurchsatz bei gleichzeitig niedriger Fördergasmenge dem Problem der Dünenbildung wirksam entgegnet werden kann, wenn der Fördergutstrom nicht - wie im Stand der Technik üblich - durch eine einzelne Förderleitung geführt wird, sondern zunächst auf mehrere Förderleitungen verteilt wird, um dann an dem Endpunkt der Förderung - nämlich der Auslassöffnung zum Anschluss weiterer Komponenten - wieder zusammengeführt zu werden. Es ist so möglich, eine Vorrichtung, wie bspw. einen Brenner, über eine einzelne pneumatische Fördervorrichtung mit Fördergut, wie bspw. Brennstoff, zu versorgen, ohne dass die Menge an Fördergut gegenüber einer Fördervorrichtung aus dem Stand der Technik reduziert werden oder die für die Förderung erforderliche Menge an Fördergas erheblich verändert werden müsste. Gleichzeitig kann aber die Pulsation an der Auslassöffnung aufgrund von Dünenbildung in der Fördervorrichtung deutlich reduziert werden.

[0011] Pneumatische Förderleitungen sind regelmäßig auf den zu erwartenden Fördergutstrom ausgelegt, was sich unmittelbar auf deren Durchmesser auswirkt. Eine hohe Förderkapazität bedeutet dabei in der Regel auch einen größeren Durchmesser der Förderleitung. Die Erfindung hat nun festgestellt, dass die bei Förderleitungen mit großem Durchmesser auftretende unerwünschte Dünenbildung und der daraus resultierende Pulsation des Förderguts am Ausgabeende deutlich reduziert werden kann, wenn eine gemäß dem Stand der Technik vorzusehende singuläre Förderleitung mit großem Durchmesser durch mehrere separate Förderleitungen mit jeweils geringerem Durchmesser ersetzt wird. Die einzelnen Förderleitungen werden dann am Ausgabeende der Fördervorrichtung wieder so zusammengeführt, dass dort ein einzelner Fördergutstrom aus einer einzelnen gemeinsamen Auslassöffnung der Fördervorrichtung austritt, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung keine Anpassung an der am Ausgabeende anzubindenden Komponente gegenüber dem Stand der Technik erfordert.

[0012] Die Anzahl und/oder Förderkapazität der mehreren separaten Förderleitungen ist dabei so zu wählen, dass ihre summierte Förderkapazität der Förderkapazität einer vergleichbaren singulären Förderleitung aus dem Stand der Technik entspricht, um die gewünschte Förderleistung erbringen zu können. Dabei weisen die jeweils separaten Förderleitungen gegenüber einer einzelnen Förderleitung mit vergleichbarer Förderkapazität jedoch einen geringeren Durchmesser auf, wodurch die unerwünschte Dünenbildung insgesamt bereits reduziert werden kann.

[0013] Darüber hinaus ergibt sich bereits bei zwei, insbesondere aber bei vier oder mehr separaten Förderleitungen der Effekt, dass sich ggf. weiterhin in den separaten Förderleitungen auftretende geringe Pulsationen aufgrund von Dünenbildung durch die Zusammenführung am Ausgabeende häufig gegenseitig aufheben, sodass im summierten Fördergutstrom durch die gemeinsame Auslassöffnung, wenn überhaupt, nur sehr geringe Pulsationen festzustellen sind.

[0014] Es ist bevorzugt, wenn bei der Fördervorrichtung wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens sechs, und/oder vorzugsweise maximal zehn separate Förderleitungen vorgesehen sind. Dadurch kann der individuelle Durchmesser der einzelnen Förderleitungen gegenüber der Förderleitung einer von der Förderkapazität vergleichbaren Fördervorrichtung aus dem Stand der Technik weiter reduziert werden, wodurch die bereits beschriebenen positiven Effekte noch deutlicher zutage treten.

[0015] Es ist bevorzugt, wenn am Aufgabeende wenigstens eine Feststoffschleuse vorgesehen ist, die wenigstens mit einem Teil der separaten Förderleitungen zur Aufgabe von pneumatisch förderbarem Fördergut in die einzelnen Förderleitungen verbunden sind. Ist lediglich eine Feststoffschleuse vorgesehen, ist diese vorzugsweise mit sämtlichen Förderleitungen der Fördervorrichtung verbunden, um das Fördergut auf sämtliche einzelne Förderleitungen zu verteilen. Es ist aber auch möglich, dass zwei oder mehr Feststoffschleusen vorgesehen sind, um identisches oder jeweils unterschiedliches Fördergut in die einzelnen Förderleitungen aufzugeben. Dabei ist es möglich, dass eine erste Feststoffschleuse dauerhaft mit einem ersten Teil der Förderleitungen verbunden ist, während eine andere Feststoffschleuse dauerhaft mit einem weiteren Teil der Förderleitungen verbunden ist. Es ist auch möglich, dass mehrere Feststoffschleusen über geeignete Anbindungselemente - bspw. Y-förmige Rohranschlüsse - dauerhaft mit gemeinsamen Förderleitungen verbunden sind. Nicht zuletzt ist es auch möglich, mehrere Feststoffschleusen über ein steuerbares Anbindungselement, bspw. umfassend Steuerventile, wahlweise mit den einzelnen Förderleitungen zu verbinden. Dadurch ist eine flexible Förderung ggf. unterschiedlichen Förderguts möglich.

[0016] Es ist bevorzugt, wenn eine Feststoffschleuse einen Feststoffverteiler zur gleichmäßigen Verteilung des pneumatisch förderbaren Förderguts auf die daran angeschlossenen Förderleitungen umfasst. Durch einen entsprechenden Feststoffverteiler kann sichergestellt werden, dass in sämtliche an den Feststoffverteiler angebundene Förderleitungen genau vorgebbare, bspw. identische Mengen Fördergut aufgegeben wird. Ein entsprechender Feststoffverteiler ist bspw. in der EP 2 095 050 B1 offenbart. Bei diesem Feststoffverteiler ist eine Kammer mit einem Zufuhranschluss vorgesehen, über den Fördergut aus einer geodätisch oberhalb angeordneten druckfesten Feststoffschleuse mit als Gasraum ausgebildeten oberen Teil, in die Kammer gelangen kann. Die Kammer umfasst eine von einer gemeinsamen Wandung umschlossene Sammelkammer mit einem zentralen Verdrängungskörper, wie bspw. einen sich in Richtung Zufuhranschluss verjüngenden Kegel. In der gemeinsamen Wandung ist eine Mehrzahl von Öffnungen zum Anschluss der einzelnen Förderleitungen vorgesehen, wobei der Verdrängungskörper in der Sammelkammer zusammen mit der gemeinsamen Wandung entlang der Wandung und vor den Öffnungen einen Ringspalt bildet. Aufgrund der Schwerkraft und/oder Überdruck im Gasraum der Feststoffschleuse wird das Fördergut auf die einzelnen Förderleitungen verteilt. Zur weiteren Erläuterung des Feststoffverteilers wird auf die EP 2 095 050 B1 verwiesen.

[0017] Es ist bevorzugt, wenn die Förderleitungen separate und separat ansteuerbare Stellglieder zur Steuerung des Fördergas- und/oder Fördergutstroms durch die einzelnen Förderleitungen umfassen, wobei die Stellglieder vorzugsweise zum zeitweisen Abschalten der jeweiligen Förderleitung geeignet ausgebildet sind. Durch entsprechende Stellglieder lässt sich die Förderung des Förderguts durch die einzelnen Leitungen separat steuern und regeln, wobei die einzelnen Leitungen auch unterschiedlich beladen werden können. Kann eine einzelne Förderleitung zeitweise abgeschaltet werden, kann so die Gesamt-Förderleistung der Fördervorrichtung variiert werden, sodass auch bei einem Teillastbetrieb, in dem nur ein Teil der Förderkapazität, für welche die Fördervorrichtung eigentlich ausgelegt ist, benötigt wird, ohne dass dafür die Förderparameter der übrigen Förderleitungen verändert werden müssten. Bei vier Förderleitungen lässt sich die Reduktion der Förderleistung durch Abschalten einer Leitung um 25%, durch Abschalten zweier Leitungen um 50%, etc. reduzieren.

[0018] Es ist bevorzugt, wenn eine Steuerungsvorrichtung für die Stellglieder der einzelnen Förderleitungen vorgesehen und dazu ausgebildet ist, den Fördergas- und/oder Fördergutstrom durch die einzelnen Förderleitungen derart zu steuern, dass jeweils eine Dichtstromförderung gewährleistet ist. Die Dichtstromförderung benötigt bspw. im Vergleich einer Flugförderung geringere Mengen Fördergas und ist damit in der Regel energieeffizienter.

[0019] Es ist bevorzugt, wenn die separaten Förderleitungen einen Nenndurchmesser von höchstens 50 mm, vorzugsweise von höchstens 35 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 25 mm aufweisen. Bei entsprechend geringen Nenndurchmessern tritt keine oder nur eine geringe Dünenbildung auf.

[0020] Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Beheizungsvorrichtung wird zunächst auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

[0021] Insbesondere bei Dichtstromförderung des Brennstoffes durch die Fördervorrichtung einer Beheizungsvorrichtung und dem damit verbundenen geringen Fördergasanteil im Fördergutstrom, der für die Reduzierung der Flammentemperatur grundsätzlich vorteilhaft ist, kann am Brenner eine Sekundärluftzuführung erforderlich und vorgesehen sein, um ein für die Verbrennung geeignetes Brennstoff-Luft-Verhältnis zu erreichen.

[0022] Bei dem Fördergas kann es sich vorzugsweise um Luft handeln. Der Brennstoff kann insbesondere gemahlene Kohle und/oder Sägemehl sein.

[0023] Die Erfindung wird nun anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1:

Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beheizungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung.

[0024] In Figur 1 ist schematisch eine Beheizungsvorrichtung 1 für pulverförmigen Brennstoff mit einer pneumatischen Fördervorrichtung 10 dargestellt.

[0025] Die Beheizungsvorrichtung 1 umfasst neben der Fördervorrichtung 10 einen Brenner 2, der mit pulverförmigen Brennstoff, wie gemahlene Kohle, aus einem nicht näher dargestellten Vorratssilo über die Fördervorrichtung 10 versorgt wird. Der Brennstoff ist somit das von der Fördervorrichtung 10 von deren Aufgabeende 11 zum Ausgabeende 12 zu transportierende Fördergut.

[0026] Am Aufgabeende 11 ist eine Feststoffschleuse 13 angeordnet, in der von dem Vorratssilo kommender Brennstoff zwischengelagert wird, um in die Fördervorrichtung 10 aufgegeben zu werden. Dazu weist die Feststoffschleuse 13 an ihrem unteren Ende einen Feststoffverteiler 14 auf, mit dem der Brennstoff grundsätzlich gleichmäßig auf mehrere - im dargestellten Ausführungsbeispiel vier - separate Förderleitungen 15 mit einem Nenndurchmesser von jeweils 25 mm verteilt wird. Der Feststoffverteiler 14 ist gemäß EP 2 095 050 B1 ausgestaltet. Der obere Teil der Feststoffschleuse 13 ist daher als Gasraum ausgeführt, in dem durch die Luftzuführung 16 ein Überdruck erzeugt werden kann. Die Luftzuführung 16 ist weiterhin mit dem Feststoffverteiler 14 zur Einbringung von Förderluft, mit welcher der Brennstoff letztendlich durch die Förderleitungen 15 transportiert wird, verbunden. Außerdem ist an jeder der einzelnen Förderleitungen 15 ein separat ansteuerbares Stellglied 17 vorgesehen, über welches bei Bedarf zusätzliche Förderluft in die Förderleitungen 15 eingebracht werden kann und mit dem der von dem Feststoffverteiler 14 kommende Förderstrom begrenzt werden kann, wobei die Begrenzung auch bis auf null erfolgen kann, womit eine einzelne Förderleitung 15 abgeschaltet werden kann. Über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung werden die Stellglieder 17 insbesondere so gesteuert, dass sich bei einem gewünschten Fördergutstrom eine Dichtstromförderung ergibt. Dazu wird insbesondere der Anteil der Förderluft am Fördergutstrom so geregelt, dass die Fördergeschwindigkeit unterhalb derjenigen kritischen Geschwindigkeit liegt, bei der die Förderung in eine Flugförderung umschlägt.

[0027] Die einzelnen Förderleitungen 15 sind am Ausgabeende 12 der Fördervorrichtung 10 zu einer gemeinsamen Auslassöffnung 18 zusammengeführt, wobei der Brenner 2 mit eben dieser Auslassöffnung 18 verbunden ist. Selbst wenn der Brenner 2 also für eine Fördervorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit einer singulären Förderleitung ausgebildet ist, lässt er sich ohne Weiteres und insbesondere ohne strukturelle Anpassung grundsätzlich auch mit der erfindungsgemäßen und in Figur 1 dargestellten Fördervorrichtung 10 verwenden.

[0028] Der Brenner 2 weist eine steuerbare Sekundärluftzuführung 3 auf, mit der dem Brenner 2 zusätzliche Verbrennungsluft zugeführt werden kann, falls die aus der Fördervorrichtung 10 kommende Förderluft nicht ausreicht, um ein gewünschtes Brennstoff-Luft-Verhältnis für die Verbrennung zu erreichen.

Ansprüche

1. Pneumatische Fördervorrichtung (10) mit einem Aufgabeende (11), einem Ausgabeende (12) und einer Fördergaszuführung (16) zur Einbringung von Fördergas, um pneumatisch förderbares Fördergut vom Aufgabeende (11) zum Ausgabeende (12) zu transportieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
vom Aufgabeende (11) zum Ausgabeende (12) wenigstens zwei separate Förderleitungen (15) vorgesehen sind, die am Ausgabeende (12) zu einer gemeinsamen Auslassöffnung (18) zusammengeführt sind.

2. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens sechs separate Förderleitungen (15) vorgesehen sind.

3. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Aufgabeende (11) wenigstens eine Feststoffschleuse (13) vorgesehen ist, die wenigstens mit einem Teil der separaten Förderleitungen (15) zur Aufgabe von Fördergut in die einzelnen Förderleitungen (15) verbunden sind.

4. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die oder eine Feststoffschleuse (13) einen Feststoffverteiler (14) zur gleichmäßigen Verteilung des Förderguts auf die daran angeschlossenen Förderleitungen (15) umfasst.

5. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Förderleitungen (15) separate und separat ansteuerbare Stellglieder (17) zur Steuerung des Fördergas- und/oder Fördergutstroms durch die einzelnen Förderleitungen (15) umfassen, wobei die Stellglieder (17) vorzugsweise zum zweitweisen Abschalten der jeweiligen Förderleitung (15) geeignet ausgebildet sind.

6. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Steuerungsvorrichtung für die Stellglieder (17) der einzelnen Förderleitungen (15) dazu ausgebildet ist, den Fördergas- und/oder Fördergutstrom durch die einzelnen Förderleitungen (15) derart zu steuern, dass jeweils eine Dichtstromförderung gewährleistet ist.

7. Pneumatische Fördervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die separaten Förderleitungen (15) einen Nenndurchmesser von höchstens 50 mm, vorzugsweise von höchstens 35 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 25 mm aufweisen.

8. Beheizungsvorrichtung (1) umfassend einen Brenner (2) und eine pneumatische Fördervorrichtung (10) zur Brennstoffförderung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die pneumatische Fördervorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet und der Brenner (2) mit der gemeinsamen Auslassöffnung (18) der pneumatischen Fördervorrichtung (10) verbunden ist.

9. Beheizungsvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei Feststoffschleusen (13) zur Aufnahme unterschiedlicher Brennstoffe vorgesehen sind, die jeweils mit einem Teil der Förderleitungen (15) verbunden und/oder wahlweise verbindbar sind.

10. Beheizungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Brenner (2) eine steuerbare Sekundärluftzuführung (3) aufweist.

11. Beheizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fördergas Luft ist, und/oder der Brennstoff gemahlene Kohle und/oder Sägemehl ist.

Zeichnung