ДОЗАТОР, УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПЛОТНОГО ПОТОКА И СПОСОБ ПОДАЧИ ПЫЛЕВИДНОГО НАСЫПНОГО МАТЕРИАЛА
DOSING UNIT, PLANT FOR CONVEYING DENSE FLOW, AND METHOD FOR CONVEYING PULVERISED BULK MATERIAL

Предложенное изобретение относится к дозатору и установке для транспортировки плотного потока для плавной, непрерывной подачи пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек к находящемуся ниже по потоку приемнику. Кроме того, изобретение относится к способу непрерывной, дозированной подачи пылевидного насыпного материала с применением установки для транспортировки плотного потока, содержащей заявленный дозатор.
Установку, состоящую из бункеров, шлюзов, дозирующих емкостей и чаще всего нескольких параллельных транспортных труб, которые проходят от дозирующей емкости к нескольким горелкам для пылевидного топлива, применяют для пневматических систем транспортировки плотного потока для подачи пылевидного топлива в газогенераторы или другие потребительские или реакционные системы, такие как ватержакетные печи, вагранки и т.д. При этом регулирование потока материала происходит за счет разности давления в дозирующей емкости и давления при реакции в потребителе.
3
Общий поток материала регистрируют с помощью системы весов, установленной на дозирующей емкости, потоки материала определяют в отдельных транспортных трубах по отдельным измерениям плотности истечения и скорости прохождения потока. Отклонения показателей в отдельных транспортных трубах от соразмерного общего потока материала корректируют с помощью подачи рабочего агента в транспортную трубу. Такие системы подачи пылевидного топлива, подходящие для легкосыпучих грузов с плотностью более 450 кг/м, описаны, например, в DE 28 31 208, DE 3211045, DD 268835, DE 10 2005 047583 Al, DD 139271 и в работе К. Scheidig о.А. в „Neue Hiitte" Leipzig, Dezember 1983, S. 441-442.
3
3
3,
3
Непрерывную подачу легкого пылевидного топлива, имеющего плотность засыпки менее 450 кг/м, нельзя ограничить или можно ограничить только с помощью способов, известных из уровня техники. Такая легкая и в отношении формы своих частиц полидисперсная пыль появляется при тепловой предварительной обработке расширяющихся, легких горючих материалов, таких как дерево, солома и другие биомассы. Так, эти расширяющиеся горючие материалы при тепловой предварительной обработке могут превращаться в разнообразные формы в результате быстрой сушки, дегазации или расслаивания или при гидротермальной карбонизации биомасс получить пористую структуру. Форма частиц и пористая структура способствуют тому, что это пылевидное топливо имеет плотность засыпки от 150 до 400 (450) кг/м, а объем свободных пространств до 94% от объема засыпки. Объемная плотность, составляющая от 200 до 800 кг/м снижается по сравнению с плотностью утрамбованного насыпного материала, составляющей от 800 до 2.500 кг/м. Это легкое пылевидное топливо при выходе из емкостей, например из бункеров или дозирующих резервуаров, больше не истекает под собственным весом, оно перекашивается и имеет только очень ограниченную текучую способность. Псевдоожижение приводит к сильному завихрению и развеиванию этого пылевидного топлива перед выпускными отверстиями, а также к сильным эффектам утончения, в конечном итоге даже к прорывам газа. Подача, например, размельченных биомасс и коксов к потребителю описана в патенте DE 102005047583 А1, который раскрывает соответствующий способ и устройство. Устройство включает в себя при этом наряду со шлюзовой камерой и дозирующим резервуаром также несколько транспортных труб, соединенных с потребителем. Там замеряют количество пылевидного топлива, поступающее по трубопроводам к потребителю, и регулируют его прохождение с помощью регулирующей арматуры, причем разгрузочные устройства предусмотрены для каждого питающего трубопровода. Разность давлений между потребителем и дозирующим резервуаром нужно определять для получения плавного потока пылевидного топлива.
С учетом данного уровня техники в основе предложенного изобретения стоит задача создания дозатора, позволяющего реализовать непрерывную, дозированную подачу такого пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек, независимо от того, какое противодавление присутствует в потребителе, находящемся ниже по потоку, и какая, кроме того, система подачи, имеющаяся для дооснащения, является подходящей.
Эта задача решается с помощью дозатора, имеющего признаки независимого п.1 формулы изобретения.
3
Другая задача изобретения заключается в создании установки для транспортировки плотного потока, улучшенной и расширенной с точки зрения подачи легкого пылевидного топлива с плотностью засыпки менее 450 кг/м и обеспечивающей при незначительных затратах плавное и непрерывное дозирование легкого пылевидного топлива.
Эта задача решается с помощью установки для транспортировки плотного потока, имеющей признаки п.10 формулы изобретения.
Способ плавной и непрерывной дозированной подачи этого легкого пылевидного топлива раскрыт с помощью признаков п.11 формулы изобретения.
Усовершенствованные варианты предметов изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.
3
Первый пример выполнения изобретения относится к дозатору для плавной, постоянной, дозированной подачи пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек, имеющих объем свободных пространств до 94% и объем плотности от 200 до 800 кг/м, состоящему из устройства снабжения, например бункера или центральной системы снабжения для подачи в несколько транспортных труб, которые ведут к потребителю, расположенному ниже по потоку. Этот дозатор имеет дозирующую емкость и шлюз, расположенный выше по потоку. Можно, однако, предусмотреть и несколько шлюзов, которые снабжаются насыпным материалом из устройства снабжения и подают насыпной материал дальше к дозирующей емкости. Дозирующая емкость и шлюз имеют по одному разгрузочному устройству, которое предназначено для того, чтобы насыпной материал из легких частичек плавно поступал в дозирующую емкость, а оттуда равномерно, дозами в транспортные трубы, причем плотность потока пылевидного топлива, по меньшей мере, в начале транспортной трубы примерно равна значениям плотности засыпки. Для этого разгрузочное устройство дозирующей емкости имеет ряд регуляторов течения пылевидного топлива в соответствии с количеством транспортных труб, каждый из которых входит в одну из транспортных труб. К тому же на каждой транспортной трубе предусмотрен зонд для измерения потока материала, который соединен в каждом случае с регулятором течения пылевидного топлива, который входит в соответствующую транспортную трубу. Плавное поступление насыпного материала из шлюза в дозирующую емкость обеспечивается разгрузочным устройством шлюза, которое над регулятором течения пылевидного топлива входит в дозирующую емкость.
Для удержания постоянного рабочего давления при непрерывном поступлении насыпного материала дозами из дозирующей емкости в транспортные трубы или для его регулирования в зависимости от желаемого транспортируемого потока материала в отдельных трубах, которым можно управлять за счет разности давлений между потребителем и дозирующей емкостью, дозатор имеет предпочтительно регулятор давления, который соединен в рабочем порядке с несколькими измерителями давления. Для установки разности давлений между дозирующей емкостью и потребителем, которая необходима для транспортировки потока материала, регулятор давления соединен с измерителем давления дозирующей емкости, который находится на разгрузочном устройстве, и измерителем давления потребителя. Для обеспечения непрерывной подачи насыпного материала из устройства снабжения в шлюз, а из шлюза в дозирующую емкость предусмотрены другие измерители давления - для устройства снабжения, шлюза и дозирующей емкости, так что разность давлений между шлюзом и дозирующей емкостью можно также устанавливать путем регулирования разности давления регулятора давления, тогда как разность давлений между устройством снабжения и шлюзом можно устанавливать с помощью регулятора давления. Давление в шлюзе устанавливают или регулируют с помощью регулятора давления в зависимости от уровня наполнения дозирующей емкости, уровня наполнения шлюза, разности давлений между шлюзом и дозирующей емкостью и разности давлений между устройством снабжения и шлюзом, соединив регулятор давления с одним или несколькими устройствами управления для изменения давления в шлюзе. Соответствующая разность давлений между устройством снабжения и шлюзом или между шлюзом и дозирующей емкостью определяет интенсивность наполнения или скорость наполнения. Одно из устройств управления приводит в действие вытяжное устройство и открывает арматуры в трубопроводе от шлюза к вытяжному устройству, в результате чего давление в шлюзе можно снизить.
Кроме того, регулятор давления для регулирования давления может активизировать связанный с ним регулятор течения пылевидного топлива разгрузочного устройства шлюза также в зависимости от уровня наполнения дозирующей емкости и уровня наполнения шлюза, а также от разности давлений между шлюзом и дозирующей емкостью. Установление или регулирование давления в дозирующей емкости и тем самым также в шлюзе происходит в зависимости от разности давлений между разгрузочным устройством дозирующей емкости и потребителем, так что давление при разгрузке в разгрузочном устройстве дозирующей емкости или разность давления, отвечающую за течение транспортируемого к потребителю материала, можно удерживать постоянным(ой).
Так, согласно изобретению давление в шлюзе регулируют с помощью регулятора давления в зависимости от уровня наполнения дозирующей емкости, уровня наполнения шлюза и разности давлений между дозирующей емкостью и шлюзом, причем давление в шлюзе снижают для возможности наполнения насыпным материалом, а для транспортировки его в дозирующую емкость, наоборот, повышают. Устанавливаемое давление для разгрузки дозирующей емкости, которое первоначально зависит от давления в потребителе, а также от потери давления в потоке материала в транспортных трубах, вследствие чего регулятор давления соединен в рабочем порядке также с зондами для измерения потока материала в транспортных трубах или с измерителем общего потока материала, например с весами дозирующей емкости, представляет собой регулируемую величину регулятора давления для давления в дозирующей емкости и тем самым для разности давлений между шлюзом и дозирующей емкостью. С помощью дозатора появляется возможность подавать насыпной материал из легких частичек в дозирующую емкость, в которой создано рабочее давление, таким образом, что получается постоянное поступление легкого, полидисперсного пылевидного топлива дозами через регулятор прохождения пылевидного потока в транспортные трубы к потребителю, который может представлять собой реакционную систему с различным давлением.
Регулятор давления может для этого приводить в действие с помощью соответствующих устройств управления множество регулирующих и запорных арматур в трубопроводе с компенсирующим газом для поднятия давления, трубопроводе с газом дросселирования и трубопроводе с завихренным газом или трубопроводе с газом для ускорения разгрузки, которые входят в дозирующую емкость. Нагнетающий газ применяют для поднятия давления до значения «рабочее», газ дросселирования используют для понижения давления, а компенсирующий газ служит для стабилизации давления, а также для регулирования давления в дозирующей емкости. Одновременно регулятор давления управляет давлением в шлюзе, которое в зависимости от уровня наполнения шлюза колеблется между низким давлением - по сравнению с давлением в устройстве снабжения при минимальном уровне наполнения шлюза - и избыточным давлением - по сравнению с рабочим давлением дозирующей емкости при максимальном уровне наполнении шлюза. При этом регулятор давления может приводить в действие с помощью подходящих устройств управления множество регулирующих и запорных арматур в трубопроводе с нагнетающим газом, трубопроводе с газом дросселирования и трубопроводе с завихренным газом или трубопроводе с газом для ускорения разгрузки, которые ведут к шлюзу, а также вытяжное устройство, например вентилятор, который через трубопровод с газом дросселирования соединяется со шлюзом и подходит для создания низкого давления в шлюзе по сравнению с давлением в устройстве снабжения.
Шлюз и дозирующую емкость можно соединить между собой с помощью загрузочного трубопровода, открываемого при помощи закрывающего механизма. При этом закрывающий механизм можно приводить в действие выгодным образом с помощью устройства управления, которое может быть элементом регулятора давления в зависимости от давления в шлюзе, давления в дозирующей емкости, уровня наполнения дозирующей емкости и/или уровня наполнения шлюза. К тому же это устройство управления может соединять в рабочем порядке закрывающий механизм с регулятором течения пылевидного потока шлюза и тем самым подготавливать поток материала для наполнения дозирующей емкости, который определяется в зависимости от уровней наполнения в дозирующей емкости и шлюзе, а также от давления в дозирующей емкости или от разности давлений между дозирующей емкостью и шлюзом.
В примере выполнения разгрузочное устройство дозирующей емкости можно оснастить основанием для завихрения потока, выше которого можно расположить устройство для перемешивания. Трубопровод, служащий для ускорения разгрузки (трубопровод с завихренным газом)Ю входит под основанием для завихрения потока в разгрузочное устройство дозирующей емкости. Кроме того, каждый регулятор течения пылевидного потока разгрузочного устройства может иметь свой закрывающий механизм, и регуляторы течения пылевидного потока можно соединить с измерителем давления дозирующей емкости и измерителем общего потока материала, например с системой весов.
Разгрузочное устройство шлюза может иметь в другом примере выполнения вентиляционное устройство, например пористую трубу из спеченного металлического порошка, причем трубопровод с завихренным газом входит в вентиляционное устройство. Вентиляционное устройство можно соединить при этом с регулятором давления и тем самым активизировать в зависимости от уровней наполнения дозирующей емкости и шлюза, а также от разности давлений между шлюзом и дозирующей емкостью или давления в шлюзе, когда должна произойти подача пылевидного топлива из шлюза в дозирующую емкость. К тому же разгрузочное устройство шлюза может иметь закрывающий механизм, который так же можно соединить с регулятором давления, который можно установить между вентиляционным устройством и регулятором течения пылевидного потока или за обтекаемым регулятором течения пылевидного потока в загрузочном трубопроводе, ведущем к дозирующей емкости.
И регулятор течения пылевидного потока шлюза, и регуляторы течения пылевидного потока дозирующей емкости могут иметь гладкостенный и прочный на износ проточный канал с перемещаемой заслонкой, которая приводится в действие с помощью привода точной настройки, причем проточный канал в направлении течения плавно сужается.
В одном из примеров выполнения трубопровод с компенсирующим газом на дозирующей емкости и трубопровод с нагнетающим газом на шлюзе можно установить горизонтально, причем трубопровод с компенсирующим газом входит в дозирующую емкость выше загрузки, происходящей над основанием для завихрения потока, а трубопровод с нагнетающим газом проходит в шлюз выше загрузки, происходящей над разгрузочным устройством или вентиляционным устройством, так что компенсирующий газ и нагнетающий газ можно рассеивать и тем самым создавать лишь минимальное завихрение пыли засыпки.
Другой предмет изобретения относится к форме выполнения установки для транспортировки плотного потока для плавной, непрерывной, дозированной подачи пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек. Такая установка для транспортировки плотного потока включает в себя устройство снабжения, например бункер, заявленный дозатор, имеющий дозирующую емкость и, по меньшей мере, один шлюз с разгрузочным устройством и транспортные трубы. При этом бункер соединен со шлюзом дозатора, а транспортные трубы проходят от дозирующей емкости к потребителю.
Бункер имеет вентилирующий элемент и разгрузочное устройство, которое через закрываемый вентиляционный трубопровод соединено со шлюзом. И вентилирующий элемент, и разгрузочное устройство бункера и вентиляционный трубопровод можно соединить с регулятором давления для управляемого наполнения шлюза из бункера, в то время как наполнение бункера из устройства снабжения насыпным материалом происходит при регулировании уровня наполнения бункера. Если есть несколько шлюзов, то можно предусмотреть также и соответствующее количество разгрузочных устройств бункера. Так, можно дооснастить уже имеющийся транспортер заявленной установкой для транспортировки плотного потока, установив между устройством снабжения и дозирующей емкостью один или несколько шлюзов и оборудовав бункер и дозирующую емкость соответствующими разгрузочными устройствами. Заявленный регулятор давления с вытяжным устройством, которым может быть, например, вентилятор, подключен к шлюзу, а устройство управления встроено в дозатор.
Для создания низкого давления в шлюзе по сравнению с давлением в устройстве снабжения установка для транспортировки плотного потока имеет вытяжное устройство, которое может быть вентилятором и которое можно соединять со шлюзом в зависимости от уровня наполнения шлюза и приводить в действие с помощью регулятора давления.
Заявленный способ плавной, непрерывной подачи дозами пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек можно реализовать при применении заявленной установки для транспортировки плотного потока благодаря взаимосвязанной, слаженной работе шлюза и дозирующей емкости дозатора. Шлюз и дозирующую емкость нагружают насыпным материалом поочередно - в зависимости от уровня наполнения шлюза и уровня наполнения дозирующей емкости, понижая давление в шлюзе, когда уровень наполнения насыпного материала достигнет минимума и создастся низкое давление по сравнению с давлением в устройстве снабжения при приведении в действие вентиляционного устройства, так что насыпной материал перемещается в шлюз, пока уровень его наполнения не достигнет максимума, так чтобы закрылись соответствующие арматуры в направлении устройства снабжения и вентиляционного устройства, а арматуры в трубопроводе с нагнетающим газом и/или трубопроводе с газом, ускоряющим разгрузку (трубопровод с завихренным газом), открываются, так чтобы в шлюз поступал нагнетающий газ и/или завихренный газ при избыточном давлении в отличие от рабочего давления в дозирующей емкости. Таким образом, шлюз готов к работе по наполнению дозирующей емкости. Это происходит в том случае, если насыпной материал в дозирующей емкости достигает минимального уровня наполнения, после чего устройство управления в рабочем порядке открывает закрывающий механизм загрузочного трубопровода между шлюзом, в котором присутствует избыточное давление и который наполнен до краев, и дозирующей емкостью, и приводит в действие регулятор течения пылевидного топлива шлюза, и таким образом обеспечивается плавное истечение материала в дозирующую емкость.
По достижении максимального уровня наполнения дозирующей емкости закрывающий механизм загрузочного трубопровода снова закрывается с помощью устройства управления, а в шлюзе можно снизить давление для повторного наполнения.
Если между устройством снабжения и дозирующей емкостью размещены несколько шлюзов для создания возможности постоянного прохождения большего количества дозированного материала, то они могут поочередно заполнять дозирующую емкость и наполняться сами.
Выгодным образом этот способ позволяет удерживать постоянное давление при разгрузке в дозирующей емкости в стандартном процессе дозирования, а также во время наполнения и тем самым подавать насыпной материал в транспортные трубы и постоянно поддерживать течение материала в транспортные трубы с помощью устойчивой разности давлений между дозирующей емкостью и потребителем и/или с помощью регуляторов течения пылевидного потока и тем самым осуществлять плавную, непрерывную, дозированную подачу к потребителю. Измерение давления при разгрузке дозирующей емкости в разгрузочном устройстве и зависящее от этого дополнительное регулирование давления в дозирующей емкости, требуемое, прежде всего, в процессе наполнения из шлюза, позволяет осуществлять плавное и безошибочное дозирование. Изменение гидростатического давления в дозирующей емкости, вызванное процессом наполнения и снижением уровня наполнения при дозировании, не воздействует выгодным образом согласно изобретению на давление при разгрузке, с помощью которого подготавливается постоянный поток материала к потребителю, если измеритель давления для разгрузки дозирующей емкости установлен на разгрузочном устройстве дозирующей емкости и соединен с регулятором давления для дополнительного регулирования давления в дозирующей емкости.
Представленное изобретение предлагает преимущества, заключающиеся в том, что плавный поток пылевидного топлива, проходящий из бункера к шлюзу, от шлюза к дозирующей емкости, а затем в транспортные трубы благодаря вынуждающей силе течения влечет за собой разность давлений и вентилирование насыпного материала, так как силы тяжести потока недостаточно из-за незначительных величин плотности насыпного материала и объемного веса. Кроме того, благодаря использованию сил течения отпадает необходимость в больших входных или выходных поперечных сечениях бункера, шлюза, а также дозирующих емкостей и тем самым в больших арматурах с шаровой задвижкой, применяемых для выдерживания высокого давления. Изобретение дает возможность непрерывной транспортировки легкого пылевидного насыпного материала после легко осуществляемого переоборудования в уже имеющихся устройствах.
Эти и другие выгоды представлены в дальнейшем описании, где имеются ссылки на прилагаемые фигуры.
Ссылки на фигуры в описании служат для его подкрепления. Предметы или элементы предметов, которые в основном одинаковы или похожи, можно обозначить одинаковыми позициями. Фигуры являются лишь схематичными изображениями примеров выполнения изобретения.
Фиг.1 изображение процесса в первой форме выполнения заявленной установки для транспортировки плотного потока,
Фиг.2 схематичное изображение разгрузочного устройства бункера,
Фиг.3 схематичное изображение разгрузочного устройства шлюза,
Фиг.4 схематичное изображение разгрузочного устройства дозирующей емкости.
С помощью заявленного способа и при применении заявленной установки для транспортировки плотного потока с дозатором обеспечивают непрерывную, дозированную подачу легкого, полидисперсного пылевидного топлива в газогенераторы, а также в другие реакционные камеры с различным рабочим давлением, например в ватержакетные печи, вагранки.
Пылевидное топливо подают из центрального хранилища, например, сушильной установки, швеллера-дегазатора с помощью пневматического или механического транспортера в бункер, а оттуда - в один шлюз или несколько шлюзов и в дозирующую емкость. При подаче в бункер в нем снижают давление с помощью вентилятора /всасывающего фильтра для отведения несущего газа пылевидного потока. Наполнение шлюза происходит не под собственным весом потока, а с помощью сил течения, которые вызваны низким давлением в шлюзе в отличие от давления в бункере с вентилятором/ всасывающим фильтром.
Обходятся без традиционного выравнивания давления при течении под собственным весом, заменяя его согласно изобретению комбинацией из вентиляционного устройства над выпускным отверстием бункера и разгрузочного устройства за выпускным отверстием бункера. Вентиляционное устройство представляет собой дугообразную систему из пористых труб, выполненных из спеченного металлического порошка. Разгрузочное устройство представляет собой преимущественно дроссельное устройство, например, наклонно установленную арматуру, поворотную заслонку или шлюз с ячейковым барабаном, который препятствует прорыву газа. После разгрузки шлюза давление в нем падает и благодаря вытяжному устройству, например вентилятору, создается низкое давление в отличие от давления в бункере. Благодаря разности давлений между шлюзом и бункером происходит наполнение шлюза насыпным материалом до максимального уровня. После этого в шлюзе создают слегка избыточное давление по сравнению с давлением в дозирующей емкости, так чтобы разность давлений между шлюзом и дозирующей емкостью способствовала принудительному истечению насыпного материала в направлении дозирующей емкости. О наполнении дозирующей емкости пылевидным топливом из шлюза, который, как было описано, наполнен до краев и в котором давление поднято, по меньшей мере, до рабочего давления дозирующей емкости, сообщает сигнализатор минимального уровня наполнения дозирующей емкости.
Наполнение дозирующей емкости включает в себя легкое вентилирование шлюза с помощью вентилятора разгрузочного устройства шлюза и настройку и регулирование избыточного давления в шлюзе по сравнению с давлением в дозирующей емкости путем подачи нагнетающего газа или газа, ускоряющего разгрузку материала. После этого приводят в действие регулятор течения пылевидного потока шлюза и закрывающий механизм под шлюзом, который может иметь шаровой кран, причем степень открытия регулятора течения пылевидного потока зависит от времени необходимой дозагрузки. Поток материала для наполнения дозирующей емкости можно сделать много большим, чем поток материала, транспортируемого к потребителю, однако он может быть и ограниченным, если в результате наполнения давление в дозирующей емкости будет выше заданного значения. Избыточное давление в дозирующей емкости, возникающее в результате дозагрузки, осуществляемой при избыточном давлении в шлюзе, снижают благодаря регулированию разности давления между шлюзом и дозирующей емкостью с помощью регулятора давления путем открытия соответствующих регулирующих клапанов в трубопроводе с газом дросселирования дозирующей емкости, и газ дросселирования отводят через напорный фильтр, так чтобы обеспечить давление для разгрузки дозирующей емкости для постоянного управления потоком материала.
Поэтому зонд для измерения давления при разгрузке дозирующей емкости с целью устранения изменяющегося гидростатического давления при загрузке дозирующей емкости установлен в области разгрузочного устройства. Чтобы избыточное давление в шлюзе, необходимое для дозагрузки дозирующей емкости из шлюза, в отличие от давления в дозирующей емкости для возможности загрузки пылевидного потока не могло переместиться в дозирующую емкость до самого разгрузочного устройства и тем самым способствовать созданию давления для разгрузки дозирующей емкости, отличного от заданного значения для регулирования общим потоком материала, повышенное давление, возникшее в дозирующей емкости в результате процесса дозагрузки, снова быстро снижают путем быстрого добавочного регулирования давления в дозирующей емкости, позволяя газовому потоку, соответствующему повышению давления, улетучиться через дросселирующий газопровод, например путем открытия большого регулирующего клапана.
3
С помощью этого способа можно осуществить бесперебойную подачу дозами пылевидного топлива из легких, полидисперсных частиц в реакторы различного рабочего давления, причем это пылевидное топливо по причине его большого объема пустот - более 94% - обладает способностью легко струиться, и его частички вследствие незначительных объемных плотностей - от 200 до 800 кг/м - имеют склонность лишь к незначительному зависанию, так что до настоящего времени в уровне техники по причине незначительного действия силы тяжести, а также легкого заклинивания частичек едва ли можно добиться или вообще нельзя добиться истечения насыпного материала из разгрузочных отверстий.
Согласно фиг.1 такой способ можно реализовать, используя бункер В с разгрузочным устройством АЕ/В, шлюз S с разгрузочным устройством AE/S и дозирующую емкость DB с разгрузочным устройством AE/DB. Над разгрузочным устройством АЕ/В введена вентиляция засыпки бункера с помощью газа, ускоряющего разгрузку BAG1, состоящая из вентилирующих элементов BE/SiR (ср. фиг.2), в то время как в наполняемом шлюзе S при открытых арматурах КН12, КН13, КН16, RV 17 создают низкое давление с помощью вентилятора V, включающего фильтр F1 для транспортируемого пылевидного потока, с целью формирования прохождения потока насыпного материала к шлюзу S.
При достижении максимального уровня наполнения LIS+/S в шлюзе S эти упомянутые арматуры снова запирают, а в наполненном шлюзе S устанавливают рабочее давление PI2, которое присутствует в дозирующей емкости DB, с помощью нагнетающего газа BG, путем открытия регулирующего клапана RV2, однако преимущественно с помощью газа BAG2, ускоряющего разгрузку. После этого в результате следующих добавок газа создают избыточное давление в соответствии с разностью давлений PDC 1-2=PIS1-PI2 между шлюзом S дозирующей емкостью DB и, регулируя, удерживают, так что при достижении минимального уровня наполнения LIS-/DB в дозирующей емкости DB шаровой кран КН14 открывают и настраивают регулятор течения пылевидного потока F14, который может быть, например, блоком управления FLUSOMET, для продвижения потока в сторону дозирующей емкости DB, который при достижении максимального уровня наполнения LIS+/DB дозирующей емкости DB снова прерывается в результате закрытия шарового крана КН 14. Твердая фаза, выгружаемая вместе с отходящим газом из дозирующей емкости DB, задерживается в фильтре F2 с целью защиты регулировочных арматур, например регулирующего клапана RV19.
Управление потоком материала осуществляется с помощью изменяемой разности давления PDC3-R между дозирующей емкостью PI3 и реактором PIR, а также с помощью регулируемой степени открытия регуляторов течения пылевидного топлива FI1, FI2, FI3, которые могут быть блоками управления FLUSOMET, причем для увеличения потока материала поток компенсирующего газа KG возрастает, а для уменьшения потока материала возрастает поток газа дросселирования EG из дозирующей емкости DB через напорный фильтр F2.
Перед вхождением в транспортные трубы FR1, FR2, FR3 пылевидное топливо в разгрузочных устройствах AE/DB подвергают небольшой вентиляции, гомогенизируют и дозируют.
При повышенных рабочих давлениях газ дросселирования, выходящий из шлюза S, можно уловить, повторно сжать и снова использовать как рабочий газ BG, SpG, BAG2, BAG3, причем тогда нужно установить, по меньшей мере, два шлюза.
Для контроля за уровнем наполнения LIS дозирующей емкости DB и измерения общего потока материала, который формируется из суммы отдельных потоков материала в транспортных трубах FR1, FR2, FR3, можно применить систему весов W. Чтобы в каждой транспортной трубе FR1, FR2, FR3 с помощью регуляторов течения пылевидного топлива FI1, FI2, Fl3 можно было управлять разным, но определенным потоком материала FlC1, FlC2, FlC3, нужно изменить степень открытия регуляторов течения пылевидного топлива Fl1, Fl2, Fl3, удерживая, тем не менее, разность давлений между дозирующей емкостью DB и реактором стабильной и постоянной.
На фиг.2 видно, что бункер В имеет на выходе вентиляционные устройства BE/SiR, которые могут состоять из изогнутых пористых труб из спеченного металлического порошка, и разгрузочные устройства АЕ/В, дроссели, например наклонно установленные арматуры SS-A, поворотные заслонки DK, которые при определенных обстоятельствах могут быть ячейковыми барабанами шлюза ZRS. Шлюз S, показанный на фиг.3, также оснащен на выходе вентиляционными устройствами BE/SiR из изогнутых пористых труб из спеченного металлического порошка и регулятором течения пылевидного потока Fl4 для регулирования вытекания.
Разгрузочное устройство AE/DB дозирующей емкости DB показано на фиг.4 и состоит из основания для завихрения потока WB для псевдоожижения, смесителя RW для гомогенизации насыпного материала, регулятора течения пылевидного топлива Fl1, Fl2, Fl3 для регулирования потока материала в отдельной трубе, которое происходит при помощи соответствующих зондов для измерения потока материала FlC1, FlC2, FlC3 в транспортных трубах (ср. фиг.1), регулирующего клапана RV (RV5 на фиг.1) для подачи количества газа для смешивания на основании для завихрения WB и пункта измерения давления PI3 для регулирования давления в дозирующей емкости при увеличении давления, дозирующих транспортеров и устройств снижения давления. Каждый пункт измерения потока материала образует при этом с помощью регулятора течения пылевидного топлива в том же транспортирующем трубопроводе участки регулирования потока материала. При этом количество параллельных транспортных труб соответствует количеству регуляторов течения пылевидного топлива под дозирующим устройством DB. Каждый регулятор течения пылевидного потока имеет перемещаемую заслонку с исполнительным приводом точной настройки, а свободный проточный канал постепенно сужается в направлении потока, он гладкостенный и прочный на износ и не дает потоку твердой фазы никакой возможности затормаживания и турбулизации.
В принципе нагнетающий газ и компенсирующий газ можно подавать к шлюзу и дозирующей емкости горизонтально и рассеянно распределять и подавать по возможности выше насыпки, так чтобы не произошло никакого интенсивного завихрения со скоростью более 0,01 м/с и струи не попали внутрь насыпки с большей скоростью, чем 0,5 м/с.
В предложенном случае достаточно одной дозирующей емкости для транспортировки к потребителю. Из дозирующей емкости выходят одна или несколько транспортных труб, которые ведут к потребителю. Транспортировка пылевидного топлива из дозирующей емкости к потребителю активизируется и поддерживается с помощью разгрузочного устройства в нижней части дозирующей емкости, которое состоит из основания для завихрения потока для псевдоожижения, из смесителя для гомогенизации насыпного материала или подмешивания газа, из устройства регулирования течения пылевидного потока, в частности из блока управления FLUSOMET для регулирования потока материала в отдельной трубе, а также для выравнивания потоков пылевидного топлива в транспортных трубах друг относительно друга, из регулирующего клапана для подачи количества газа для ускорения разгрузки (завихренный газ) в области основания для завихрения потока и из пунктов измерения давления для регулирования давления в дозирующей емкости при его повышении, из дозирующих транспортеров и устройств снижения давления.
Зонды для измерения потока материала в транспортных трубах и блоки управления FLUSOMET на выходе дозирующей емкости вместе образуют участки регулирования потока материала. В зависимости от степени открытия блока управления FLUSOMET между дозирующей емкостью и транспортной трубой возникает приводящая в действие разность давлений в качестве приводного механизма для прохождения пылевидного потока, выходящего из дозирующей емкости. Наоборот, слишком большое выпускное отверстие и также слишком большая степень открытия блока управления FLUSOMET шлюза приводит к настоящему прорыву газа и тем самым к выравниванию давления между шлюзом и дозирующей емкостью. Дозагрузка пылевидного топлива, таким образом, прекращается, что предотвращается в результате дросселирования на разгрузочном устройстве шлюза.
Скорость завихренного потока газа в области основания для завихрения устанавливают равной 0,1-1,0-кратной скорости в точке рассредоточения. Эта ограниченная скорость не должна быть превышена, чтобы не вызвать слишком сильного завихрения легких, маленьких частичек. Скорость газа в точке рассредоточения обрабатываемого здесь пылевидного топлива составляет менее 0,01 м/с.
Описанный ниже пример выполнения изобретения в связи с фиг.1-4 должен пояснить изобретение, но не ограничить объем его охраны.
3
3
Газогенератор для обработки взвешенного потока R оснащен тремя одинаковыми транспортными трубами FR1, FR2, FR3 общей производительностью 2500 кг/ч биококса. При плотности засыпки 340 кг/м поток биококса соответствует объемному потоку насыпного материала, равному 7,35 м/ч. Рабочее давление PI-R в реакторе составляет 5 бар и является всегда постоянным, т.е. PI-R является стандартным давлением установки.
3
3
3
Брутто-объем дозирующей емкости DB составляет 6,0 м, шлюза S - 4,0 м, а бункера В - 80. Количество люфтов шлюза для наполнения дозирующей емкости DB составляет примерно 2,5/ч, если дозагрузка дозирующей емкости DB начинается всегда при минимальном уровне наполнения LIS-/DB 25%, а заканчивается при максимальном уровне наполнения LIS+/DB 75%, что соответствует нетто-объему шлюза S.
Насыпной материал или пылевидное топливо SG транспортируют по пневматическому транспортеру из дегазационной установки в бункер В. Поступающий газ отводят к фильтру F1, из пылевидного топлива удаляют воздух и осаждают его в бункере В. Обеспечением пылевидным топливом управляют с помощью прибора контроля за минимальным и максимальным уровнем наполнения LIS бункера В.
Если зонд, определяющий уровень наполнения шлюза S, показывает минимум LIS-/S, то в шлюзе S давление полностью снижают, задействуя арматуры КН16 и RV17, и догружают его с помощью поворотной заслонки DR разгрузочного устройства АЕ/В. Перед этой догрузкой пылевидное топливо слегка вентилируют, включая вентиляционное устройство BE/SiR над разгрузочным устройством АЕ/В, с помощью газа BAG1, ускоряющего разгрузку, в шлюзе S снижают давление с помощью вентилирующего фильтра V, F1, поворотную заслонку DK открывают частично, в соответствии с необходимым выходящим потоком, и поток начинает выходить с открытием шаровых кранов КН12 и КН13.
При достижении максимального уровня наполнения LIS+/S в шлюзе S закрывают все арматуры в сторону шлюза S и бункера В, т.е. закрывают арматуры КН12, КН13, КН16, RV17, а вентилятор V выключают. Давление в шлюзе S с помощью нагнетающего газа BG, преимущественно, однако, с помощью газа BG2, ускоряющего разгрузку, сразу поднимают до значения PI-2, которое присутствует в дозирующей емкости DB. Подача нагнетающего газа BG происходит горизонтально и выше насыпки пылевидного топлива в шлюзе.
При достижении в дозирующей емкости DB уровня наполнения LIS-/DB 25% требуется пылевидное топливо из шлюза S. Применяя нагнетающий газ BG и открывая регулирующий клапан RV2, давление в шлюзе PIS-1 поднимают самое большее на 1,0 бар по сравнению с давлением в дозирующей емкости PI2 и с помощью регуляторов PDC1-2 давление удерживают постоянным; давление в шлюзе PIS-1 можно снизить с помощью регуляторов PDC1-2 во время процесса дозагрузки дозирующей емкости DB при открытом шаровом кране КН14, а также с помощью регулирующего клапана RV17. Блок управления FLUSOMET FI4 разгрузочного устройства AE/S открывают настолько, чтобы сформировался необходимый выходящий поток после открытия КН14, который удерживают постоянным. Во время дозагрузки дозирующей емкости объем газа дросселирования EG, соответствующий входящему объему пылевидного топлива и газа, отводят из дозирующей емкости DB благодаря регулятору PDC3-R с помощью регулирующего клапана RV19, чтобы не выравнивать давление в дозирующей емкости PI2 и давление в шлюзе PIS-1. Вытекание в дозирующую емкость DB привело бы к остановке. При уровне наполнения LIS/DB 75% в дозирующей емкости DB шлюз S отключают от дозирующей емкости DB, снижают давление и наполняют снова.
Из дозирующей емкости DB пылевидное топливо поставляют без перерыва, постоянно, по меньшей мере, при избыточном давлении 0,5 бар PDC3-R по трем транспортным трубам к горелкам газогенератора R. Непрерывность и точность дозирования достигается с помощью разгрузочных устройств AE/DB, превращая с помощью смесителя RW пылевидное топливо в однородную массу, подмешивая ускоряющий разгрузку газ BAG3 путем открывания регулирующего клапана RV5 и управляя с помощью регуляторов FI1, FI2, FI3 FLUSOMET в сочетании с измерителями течения пылевидного топлива FIC-1, FIC-2, FIC-3 до получения одинаковых потоков пылевидного топлива. Разность давлений PDC3-R между дозирующей емкостью DB и потребителем R удерживают во время дозирования постоянно на уровне, который необходим для прохождения общего потока материала, путем регулирования разности давлений PDC3-R с помощью компенсирующего газа KG при приведении в действие регулирующего клапана RV4. Она находится, однако, на том уровне, когда блоки управления FLUSOMET в результате увеличения или уменьшения степени открытия могут увеличивать или уменьшать потоки материала в отдельных транспортных трубах. Высота дифференциального давления PDC3-R зависит от величины общего потока материала и от длины транспортных труб FR1, FR2 и FR3. Компенсирующий газ KG подают в дозирующую емкость горизонтально и выше насыпки пылевидного топлива.
Функцию зонда, определяющего уровень наполнения дозирующей емкости LIC/DB, могут принимать на себя и поддерживать также весы W, или весы W можно использовать как датчик резервированного сигнала измерения, когда не отображается однозначный сигнал измерения уровня наполнения при сложных параметрах пылевидного топлива.
Перечень обозначений
SG пылевидное топливо, насыпной материал, устройство снабжения
В бункер, устройство снабжения
S шлюз
DB дозирующая емкость
F фильтр
V вентилятор, вытяжное устройство
BE вентилирующий элемент
АЕ разгрузочное устройство
АА запорная арматура, заслонка
RV регулирующая арматура
КН шаровой кран
RtiA обратная арматура
DM устройство понижения давления
SV предохранительный клапан, защита от избыточного давления
FI устройство регулирования потоком пылевидного топлива, блок управления
FLUSOMET
L: уровень наполнения, F: объемный поток материала, Р: давление, PD: дифференциальное давление, W: взвешивание
DK поворотная заслонка для регулирования потока газа или твердой фазы
PG пульсирующий газ для очистки фильтра
EG газ дросселирования (снижение давления)
BG/KG нагнетающий газ/компенсирующий газ (поднятие давления)
SpG газ для продувки или рабочий газ
BAG газ для ускорения разгрузки
FAG псевдоожиженный газ для разгрузки
FR транспортная труба для пылевидного топлива
ZRS шлюз с ячейковьм барабаном
SS-A наклонно установленная арматура
SiR труба из металлического порошка для продувки насыпного материала
WB основание для завихрения потока (устройство для псевдоожижения)
RW смеситель
R реактор, потребитель