控制固體料流的方法和裝置的制造方法
【專利說明】控制固體料流的方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及方法和裝置，它們用于控制固體料流且特別是控制固體槽中(特別是在流化床槽中的流化床中)的料位和/或固體總量以及控制向其中供應(yīng)兩種固體料流的混合槽中的溫度和/或混合比。
[0002]在粒狀固體如硫化鋅礦石、鐵礦石、海綿鐵或氫氧化鋁的處理過程中，在許多領(lǐng)域中目標(biāo)是流化床中的固體總量(即，數(shù)量)且由此固體的垂直料位必須保持恒定。有許多針對此目標(biāo)的解決方案。一方面，可以使用所謂的孔口阻擋器或出料噴管。這是具有圓錐頂點(diǎn)的噴管形式的機(jī)械實(shí)心閥門，該圓錐頂點(diǎn)符合流化床的槽壁的相應(yīng)的圓錐形開口。通過移出噴管或向該開口中插入噴管，增加或減小橫截面，以使得可以控制流出量。然而，在固體出口的兩側(cè)存在相同壓力，因?yàn)榭卓谧钃跗鲀H在完全封閉的條件下能實(shí)現(xiàn)壓力密封。通常，這將是流化床在固體出口料位處的壓力。如果由于工藝和/或各自操作條件的轉(zhuǎn)換而得到跨越固體出口的壓力差，則必須預(yù)計(jì)到控制質(zhì)量的惡化。
[0003]在EP O 488 433 BI中，詳細(xì)描述了用于打開和關(guān)閉氣體通道的控制孔口阻擋器。
[0004]所述控制孔口阻擋器在實(shí)踐中起作用，但它們具有其弱點(diǎn)和缺點(diǎn)。一方面，所述控制孔口阻擋器具有與熱固體接觸的機(jī)械式活動(dòng)部件。因此，必須通過水冷卻將其冷卻。此時(shí)，必須監(jiān)測冷卻水的流量和在前進(jìn)流與返回流之間的溫差。偶爾，噴管發(fā)生損壞。因此，水從噴管中溢出且在最壞情況下流進(jìn)位于該噴管下方的具有耐火襯層的槽中，由此所述耐火襯層會(huì)被損壞。另外，該噴管必須橫向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器在外部具有環(huán)境壓力且內(nèi)部通常具有過壓。出于密封目的，使用填料箱。如果填料箱變泄漏，則熱固體可能會(huì)被排出，這代表了一個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)，或者環(huán)境空氣將進(jìn)入，這會(huì)妨礙該工藝。為了調(diào)節(jié)經(jīng)由孔口阻擋器排出的固體料流，需要在噴管的頂端與起到閥座作用的噴嘴底座(nozzle stone)之間進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。在此應(yīng)該考慮到，在延長的操作時(shí)間之后，高溫會(huì)引起耐火襯層位移，以使得可能失去此精密調(diào)節(jié)。還會(huì)發(fā)生的是在長時(shí)間關(guān)閉孔口阻擋器之后，固體在孔口阻擋器的頂端之前去流態(tài)化且不繼續(xù)前進(jìn)打開孔口阻擋器。在很多情況下，穿過另一填料箱移動(dòng)的手動(dòng)操作的空氣噴管因此能用于捅開固體并同時(shí)使固體流態(tài)化。該捅開的成功或失敗通常可通過檢查玻璃觀察到。當(dāng)固體熱到足以發(fā)光時(shí)，可以看到一些東西。但是如果它們是冷的，則看不到東西且可以說是在盲目操作。然而，在熱固體的情況下，能經(jīng)受住高溫的檢查玻璃非常昂貴。此外，采用控制孔口阻擋器，壓力密封不能借助于控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)。這會(huì)引起氣體/空氣流動(dòng)穿過(在最壞情況下還相反于固體流動(dòng)的方向)噴嘴石，由此會(huì)限制或甚至完全抑制該固體流動(dòng)。
[0005]或者，流化床中的總量的水平還可通過在距分配板嚴(yán)格限定距離處布置的堰壩或排料口保持恒定。這常在固定流化床或形成氣泡的流化床中使用。當(dāng)該流化床具有比周圍環(huán)境或固體流進(jìn)入其中的接續(xù)槽高或低的壓力時(shí)，仍然必須實(shí)現(xiàn)壓力密封。為此目的，可使用所謂的浮子室、虹吸管或星形進(jìn)料器。
[0006]例如從DE 196 29 289 Al中得知用于輸送細(xì)粒固體的虹吸管。該虹吸管由與用于饋送固體的設(shè)備連接的管路和與另一管路連接的幾乎相反導(dǎo)向的第二管路組成，其中固體在重力影響下輸送。噴管延伸到充滿細(xì)粒固體的區(qū)域中以使固體流態(tài)化。該裝置用于阻擋流化床相對于再循環(huán)旋風(fēng)分離器的底流的壓力并用于使來自該旋風(fēng)分離器的固體再循環(huán)回到流化床中。固體料流的具體控制是不可能的?？諝獾墓?yīng)僅僅用來保持固體處于流體般條件下。在該系統(tǒng)中，流化床中的固體料位不是可變的。
[0007]在星形進(jìn)料器的情況下，流化床中的固體料流且由此固體料位可因改變旋轉(zhuǎn)速度而受影響，且當(dāng)更新時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)壓力密封。然而，就旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與固體直接接觸來說，它們是不利的，由此發(fā)生磨損并危及緊密性。另外，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的軸必須相對于周圍環(huán)境密封，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器安排在外部。
[0008]所有上述系統(tǒng)的另外缺點(diǎn)在于它們僅僅在向下方向上工作，即固體到達(dá)比在流化床中的料位低的料位。
[0009]美國專利6，666，629描述了輸送粒狀固體的方法，借助于該方法原則上還可以解決高度問題。借助于氣態(tài)介質(zhì)，將固體從壓力為4-16巴的第一區(qū)經(jīng)下降管路輸送并經(jīng)由上升管路到達(dá)壓力比第一區(qū)低3-15巴的第二區(qū)。氣態(tài)介質(zhì)的流入通過向上導(dǎo)向的噴嘴實(shí)現(xiàn)，在此點(diǎn)處下降管路通向上升管路。此外，將額外的氣體引入下降管路，它決定穿過該下降管路的固體料流。
[0010]從WO 01/28900 Al中得知一種裝置，其中固體穿過下料器通至上升管路，它們借助于流化氣體輸送穿過上升管路且隨后在底部轉(zhuǎn)向移出。借助于許多氣體供應(yīng)管路，固體在下降管路和在提升管中沿它們的整個(gè)長度流態(tài)化并由此靠重力在連通管中如流體般輸送。
[0011]美國2005/0058516 Al描述了用于細(xì)粒固體在受控流量下的運(yùn)輸?shù)难b置，其中該固體最初由于重力向下流動(dòng)穿過下料器，且隨后通過注入二級(jí)氣體經(jīng)由傾斜轉(zhuǎn)移管路運(yùn)輸?shù)教嵘?，其中將提升管空氣從下面引入，以便輸送顆粒到頂部。因此該下料器與該提升管彼此不直接連接。在連接件中，固體被流態(tài)化并供應(yīng)二級(jí)空氣。該提升管中的輸送空氣保持恒定，而固體料流的控制經(jīng)由連接件中的二級(jí)空氣實(shí)現(xiàn)。
[0012]隨后可將經(jīng)由提升管排出的固體料流供應(yīng)到混合槽，在那里它與另一固體料流混合。然而，該混合物(無需使用以上所述形成的提升管)例如從DE 195 42 309 Al中得知。當(dāng)由氫氧化鋁生產(chǎn)氧化鋁時(shí)，預(yù)先干燥且僅略微預(yù)熱的水合物的部分料流穿過煅燒設(shè)備的爐子且隨后與來自該煅燒設(shè)備的爐子的熱的氧化鋁混合。然而，困難的是精確限定混合槽中的溫度和氧化鋁與氫氧化鋁的混合比，因?yàn)閹缀醪荒軠y量質(zhì)量流量。這是在實(shí)踐中大多使用速度可變的星形進(jìn)料器使水合物穿過爐子的原因，借助于該星形進(jìn)料器控制混合槽中的溫度。然而，這涉及星形進(jìn)料器的上述典型缺點(diǎn)如磨損和降低緊密性，以使得可靠的壓力密封幾乎是不可能的。
[0013]因此，以下本發(fā)明的目標(biāo)在于通過可靠地控制固體料流提供固體槽中固體料位的控制和混合槽中的溫度的控制。同時(shí)，應(yīng)該確?？煽康膲毫γ芊狻?br>[0014]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，此目標(biāo)基本通過權(quán)利要求1和2的特征來解決。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，將粒狀固體料流經(jīng)由下降管路(下料器)從固體槽具特別是流化床槽中移出，所述固體料流通過供應(yīng)輸送氣體在所述下料器的底部流態(tài)化并經(jīng)由從所述下料器分叉的上升管路(提升管)運(yùn)輸?shù)礁吡衔惶帲渲写┻^所述提升管輸送的固體料流的量通過供應(yīng)輸送氣體來控制，其中測量所述固體槽中的固體料位或固體總量且將其用作控制線路的控制變量，且其中將所述輸送氣體的體積流量用作所述控制線路的執(zhí)行變量。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，固體料位或固體總量借助于在所述固體槽特別是在所述固體槽中形成的流化床的上部區(qū)域與下部區(qū)域之間的壓力差確定?；蛘?，還可能的是進(jìn)行固體料位的超聲測量或固體槽的重量測量。
[0017]在固定的流化床中，流化固體床行為就象流體一樣并因此產(chǎn)生流體靜壓，它與流化床的高度成比例。在循環(huán)流化床的情況下，料位沒有限定，因?yàn)榱骰蔡顫M整個(gè)流化床反應(yīng)器。則壓力差與流化床反應(yīng)器的固體總量成比例。根據(jù)本發(fā)明，使用壓力差信號(hào)用于經(jīng)由控制線路執(zhí)行控制閥且由此決定輸送氣體的供應(yīng)。如果流化床槽中的壓力差變得太大，則閥被開得更大且輸送氣體流量增加，以使得固體從流化床上移走并且料位再次降低。如果料位變得太低，則該壓力差降低且輸送氣體流量減小，這導(dǎo)致提升管中的固體質(zhì)量流量相應(yīng)減小并由此導(dǎo)致流化床中的料位增加。用這種方式，還可以控制固體在流化床中的停留時(shí)間。
[0018]如果經(jīng)由提升管將固體料流供應(yīng)到混合槽，則混合槽中的溫度和/或混合比可借助于本發(fā)明來控制之處在于混合槽中的溫度被測量且在于將所測量的溫度用作流化氣體的供應(yīng)的控制變量。同樣在這種情況下，穿過提升管輸送的固體料流的量通過流化氣體的供應(yīng)來控制。如果混合槽中的溫度與限定的設(shè)定值不同，則調(diào)節(jié)流態(tài)化氣體的供應(yīng)，以使得相應(yīng)地更多的或更少的固體穿過提升管輸送，且由此再次使混合槽中的溫度回到所需值。與固體的質(zhì)量流量相比，溫度可非常容易地測量，因此可靠的控制容易地成為可能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，保持下料器的底部與頂部之間的壓力差小于對應(yīng)于流化下料器的壓力損失。同樣如根據(jù)本發(fā)明所提供的，如果保持下料器底部的壓力大于該下料器頂部的壓力，則下料器中的固體的行為就象孔隙度接近于固定床的孔隙度的下沉床(sinking bed) 一樣。因此，在下料器中存在非流化的橫動(dòng)移動(dòng)床。
[0020]第一下料器的壓力差八？