CN102892689A - 排料锥体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从一个容器（1）中排出细颗粒固体的装置，其中该容器在下部区域中具有一个排料锥体（5），该排料锥体汇入一个排料开口和排料装置中，设置有用于将固体物质流化或通气的装置，该排料锥体具有处于空隙（10）形式的、带有多个开口（12）的凸出部，通过这些空隙状凸出部的开口中的每一个可以供应气体，这些空隙状凸出部中的每一个朝向该排料锥体的中央轴线被遮盖，这些空隙状凸出部与该排料锥体的中央轴线不对齐，并且其中这些空隙状凸出部的空隙通过覆盖金属板（11）关闭，这些覆盖金属板具有圆形的或槽缝形的开口，并且这些空隙在向下的方向中延伸。

Description

排料锥体

固体燃料，例如许多不同种类的煤、泥煤、氢化残渣、残渣材料、废料、生物质、和飞灰或者这些物质的混合物，其热转化通常是在升高的压力和高温下进行的，其目的是产生粗制合成气体，该合成气体具有高能量含量和/或具有对于进一步化学合成而言优选的组成。可行的热转化过程可以是例如加压燃烧或者根据流化床或者烟气流过程的加压气化。

这些过程要求将在常压和环境条件下储存的燃料粉碎以获得细颗粒，并且使这些颗粒达到热转化的压力水平以使它们能够被传送到加压反应器中。细微粉碎的燃料的传送和中间储存对此目的是必需的。为了使燃料达到反应器的压力水平，通常使用闸门***，在其中燃料在彼此相继安排的容器中被升高到所需的压力。对于操作安全性而言的关键指标是：即使在这些容器已经被升高到较高的***压力后仍能排空容器的可靠能力。

为了安全地从容器中排出极细的和细粒的固体，根据公知的现有技术，多种途径是理论上可行的。

□在暴露于大气压的大型储舱中，固体材料通常借助于机械装置取出，例如铰刀臂等。

□理论上，固体物质的松散填料可以通过对抗重力地供应气体而转化成流化床状态。在这种情况下，流化床表现得类似于液体并且可以通过出口端口、横向喷嘴等流出。一个缺点是需要大量的气体。非常细的颗粒只能在极大的困难下转化成均匀的流化床，这个事实加剧了上述情况。

□另一个允许固体物质从容器中排出的可能性在于，考虑到松散材料的性质而提供锥形的出口几何结构。固体材料从锥体中的流出可以通过经由锥体壁或在锥体壁处添加气体来支持。该气体量通常小于流化所需的量，但是它足以使得松散材料的壁摩擦是无效的和/或足以防止在局部形成桥接（Brückenbildung）的趋势。

后一种方法在上述气化设施中是优选的变体，其中细颗粒的燃料必须在大气压和高压两者下处理。因此限制了所需的气体量而同时取消了机械性的内部构件。

经由多孔元件向排料锥体中供送气体代表了现有技术。多孔元件优选是由烧结金属构成，但是它们也可以是由其他多孔介质构成。多孔材料的使用造成了在过程和操作技术方面的某些缺点。

□可允许的孔径本身取决于有待处理的固体物质和/或其微粒的粒径范围。相应地，孔径仅可以被减小到一个合理的尺度，这是所希望保留的粒径和流通压力损失的结果。实际上已经证明，即使孔径非常小，该多孔介质也随时间而堵塞。原因是，有待处理的细微粉碎的燃料总是具有某个粒径范围，在该范围中甚至最细的颗粒也可能沉积在孔中。然而，这种燃料在容器内的摩擦作用以及对该燃料的处理造成了同样会堵塞孔的最细颗粒的出现。虽然试图通过永久地送入气体流来抵消对多孔介质的堵塞，然而实际中的实施显示，这只适用于延长多孔元件的使用寿命而基本问题仍然存在。

□多孔材料不可避免地具有比同等的实心材料更低的强度，并且因此，如果伴随有气体的鼓入，那么它只能以这样的方式工作：在该多孔材料上的最大可允许压力损失-即由压力差和覆盖区域造成的机械冲击力-不被超过。操作中不适当的处理或不安全的压力升高可能因此导致多孔材料的损毁。

□另一个与过程技术相关的缺点在于，多孔材料只能用无颗粒的气体来鼓气。例如，不可能使用来自储箱膨胀中的、被颗粒污染的气体，因为多孔材料将会在气体供应侧被堵塞。

□多孔材料与在经典的容器制造中使用的钢一同处理时要求特殊的制造能力、技术和经验，尤其是例如在高度焊接的烧结金属的情况下。这是相当昂贵的。

德国专利说明书DE 4108048C2披露了多种气体供应元件，它们被引入到一个压力罐的锥形部分中，以便实现固体材料松散填料的流化，其目的在于引起从该压力罐向外的气动传送。因此，将多个配备有孔以用于气体供应的管元件安装在该锥体的内侧上。

EP 348008B1提出，用一个锥形出口来确保来自一个容器的恒定的固体物质质量流，其方式为通过从顶端竖直***到固体物质松散填料中、在该锥形容器区段中且在出口附近的一个中央管来供应气体。此外，通过锥形壁来供应气体，所述锥形壁被设计并构造成为多孔介质。

WO 2004/085578A1披露了一种闸门容器，该容器在锥形容器区段内侧提供了气体供应元件，通过这些元件使该容器达目到标压力。这些元件配备有多孔元件，气体是通过这些多孔元件而供应的。

在US 5,106,240A中提出了一种锥体，它提供了多个多孔元件，气体通过这些多孔元件送入到固体材料松散填料中，其目的在于获得均衡且均一的固体物质流。

WO 89/11378A1提出通过在储舱的锥体中***多个多孔元件，以便允许获得均匀和均一的物料流。在US 4,941,779A中披露的气体供应装置也试图达到同样的目的。不同之处在于，所描述的装置浸入到该松散填料中、在此部分地供应气体，以便还确保从所设置的排出端口中获得尽可能均一的物质流。其中还使用了多孔元件，以便将气体供应到由细颗粒组成的松散填料中。

US 2006/013660A1详细描述了一种流化锥体，该锥体包括所需的连接凸缘，这些凸缘被固定到一个容器上。根据这个说明，其锥形的内壁是由多孔材料制成的。

CH 209788描述了用于粉尘状货物的储器，该储器具有一个料斗，该料斗汇入一个下导管中，其中在该料斗壁处一个空气薄层朝向该下导管迁移而不接近该料斗的中央，同时，穿过料斗中央上升的空气将粉尘向外朝向料斗壁推动，由此避免了桥接的形成。

因此，现在，本发明的目的是提供一种排料锥体，该锥体被充有气体以用于从容器中排出细颗粒固体材料，该锥体克服了由使用多孔材料造成的、与过程技术相关的缺点并且满足了以下要求：

□不使用多孔材料，

□不依赖于该松散材料的颗粒粒径范围，

□可应用负载有颗粒的气体进行气体供应，

□对可允许的压力损失没有限制。

本发明的排料锥体实现了这个目的是在于

□该容器在其下部区域中具有一个排料锥体，

□该排料锥体汇入一个排料端口和排料装置中，

□提供了用于对该固体物质进行流化或通气的装置，

□该排料锥体具有至少一个处于空隙形式的、并带有多个开口的凸出部，

□可以通过该空隙状凸出部的这些开口中的每一个来供应气体，

□其特征在于，

□每个空隙状的凸出部朝向该排料锥体的中央轴线被遮盖，

□这些空隙状的凸出部与该排料锥体的中央轴线并不对齐，并且其中

□这些空隙状的凸出部的这些空隙是通过覆盖金属板而关闭的，这些覆盖金属板具有圆形或槽缝状的开口。

□这些空隙在向下的方向中延伸。

在一种配置中设想，这些空隙是通过侧向重叠的锥形区段形成的。在另一种配置中设想，这些空隙在倾斜方向上延伸，并且气体出口侧在切向和出口方向两者上都是螺旋式取向的，即它还具有一个径向-竖直部分。相应地，还可以设想，这些空隙是由彼此上下重叠的、处于倾斜锥形区段形式的区段形成的。

其他的配置涉及这些空隙以及通过其中而供应气体的其开口。因此，例如这些空隙可以被覆盖金属板关闭，这些覆盖金属板具有圆形的或槽缝形的开口。这些开口还可以具有喷嘴的形状。这些开口优选地大于该排料锥体中的固体物质的最大粒径。于是覆盖金属板的厚度可以被选择为比孔直径大3倍，以便赋予气体流束一个特定的方向。在空隙的上部区域中，可以按与空隙的下部区域中相比更小的间距来提供这些开口。类似地，这些孔在上部区域中可以具有比下部区域中更大的截面，以便能够供应与锥体截面积相关的并且与相关的高度匹配的气流。

在其他有利的配置中也可以采用出口管或出口喷嘴来替代孔，使得有可能选择气体流束进入该排料锥体中时的空间角度。取决于排出材料，相对于水平面向上或向下30度、最多45度的角度是理想的，这个角度是从气体出口点附近的圆切线向内朝向排料锥体的中央轴线而测量的。

本发明的装置藉由5个附图来详细说明，这些附图仅代表本发明装置的构造实例。

图1展示了具有一个创造性排料锥体5的储存容器1。

图2和3展示了具有多个在竖直方向上延伸的空隙的一个排料锥体。

图4展示了带有改良的入口开口的变体。

图5展示了带有空隙的排料锥体，这些空隙具有朝向中央轴线的一个倾斜角。

图1展示了一个带有创造性排料锥体5的储存容器1，细微粉碎的燃料2被气动地或重力地传送到其中。气体3经由气体过滤器4从储存容器1离开，而细微粉碎的燃料进入容器1，在其中它下沉到排料锥体5中。在气动地填充储存容器1的情况下，气体3包括输送气体以及在容器中被所带入的固体物质排开的气体。在重力填充的情况下，气体3主要由被排开的气体组成。排料锥体5包含一个压力套6，该压力套填充有加压气体7。细微粉碎的燃料的抽出9是通过闸门8实现的。

图2和3各自展示了一个带有空隙10的排料锥体5，这些空隙在竖直方向上延伸，并且气体3在切向上从这些空隙中流出。图2还展示了排料锥体的开口角度γ的一半。这些空隙是用金属板11关闭的，在这些金属板中***了多个孔12，加压气体7可以通过这些孔从加压套6引入到排料锥体5中。虽然图3展示的空隙10从中心线看是被遮蔽的并且具有一个凸出部13，然而图2中所示的空隙10是开放的。图3所示的变体所具有的优点在于，在孔12之前没有形成休止角度（Schüttkegel）并且防止了细微粉碎的燃料2通过孔12回流到加压套6中，即使在此处在一个给定的时刻没有施加气体压力，例如在间歇操作模式中。然而，图3所示的变体的建造更昂贵。

图4展示了图3所示的变体，但是带有改良的入口开口以降低锥体壁所暴露的高应变和应力，这种高应力是由于来自空隙10中的开口的气体流的切向流出而造成的。该入口开口被改良为使得出来的气体流的流束能够在空间上对齐。在构造上，这可以通过如下方式实现：将空隙10中的金属板11（图4中未绘制）实施为非常厚重的金属板并且提供相应地细孔12，这些细孔以限定的角度***到金属板11中；或者提供薄的金属板11，在其上安置薄的出口管或出口喷嘴14，例如可以通过简单的弯曲至一个适当的方向而将它们对齐。这样的出口管或出口喷嘴14优选是齐平地安装在锥体内侧、在朝向外部空间的侧面上凸出，这样使得流束的方向可以用该凸出侧面上的简单装置进行对齐。

有利地，设定以下的角度以便对齐这些出口管或出口喷嘴14。相应地，采用笛卡尔坐标系作为基础。其原点位于穿刺点，其一个竖直的y-z平面平行于锥体的中心轴线延伸，另一个竖直的x-y平面与锥体中心轴线相交，并且第三个x-z平面代表水平面。在图4中考虑到了在排料锥体外侧上出口管和/或出口喷嘴14的轴线的角度，其中在安装后的状态下它们是容易测量的。相同的内容类似地适用于对应的、进入排料锥体的气体出口角度。

因此，流束轴线（对应于出口管或出口喷嘴14的轴线）在水平的x-z平面上的投影15与切线16（位于该锥体的一个水平区段上并且延伸穿过该坐标系的原点）之间的角度α在0到45度之间。此外，在对应于出口管或出口喷嘴14的轴线的流束轴线与水平的x-z平面之间的角度β是在向上30度至向下30度的范围内。

图5展示了另一种排料锥体，该锥体具有向下指向的空隙10，这些空隙以螺旋方向延伸。这些空隙10是用金属板11关闭的，在这些金属板中***了多个孔12，加压气体7可以通过这些孔从加压套6引入到排料锥体5中。由于这种螺旋形的安排，可以获得类似于液体出口的流出行为的一种细微粉碎燃料的流出行为。

参考符号列表

1储存容器

2细微粉碎的燃料

3气体

4气体过滤器

5排料锥体

5a排料锥体的中心线

6加压套

7加压气体

8闸门

9抽出

10空隙

11金属板

12孔

13凸出部

14出口管或出口喷嘴

14a出口管或出口喷嘴的中心线

15投影

16切线

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于从容器（1）中排出细颗粒固体物质的装置，

其中该容器（1）在下部区域中具有一个排料锥体（5），

该排料锥体汇入一个排料端口和排料装置（8）中，

提供了用于对该固体物质进行流化或通气的装置，

该排料锥体具有至少一个处于空隙（10）形式的、并带有多个开口（12）的凸出部（11），

可以通过该空隙状凸出部（11）的这些开口（12）中的每一个来供应气体，

其特征在于，

每个空隙状的凸出部（11）朝向该排料锥体的中央轴线（5a）被遮盖，

这些空隙状的凸出部（11）与该排料锥体的中央轴线并不对齐，并且其中

这些空隙状的凸出部（11）的这些空隙是通过覆盖金属板（11）而关闭的，这些覆盖金属板具有圆形或槽缝状的开口（12），

□这些空隙（20）在向下的方向中延伸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，这些空隙（10）是由侧向重叠的多个锥体区段形成的。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，这些空隙（10）在倾斜的方向上延伸，并且该气体出口侧面在切向以及出口开口的方向上是螺旋式取向的。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，这些空隙（10）是通过彼此上下重叠的、处于倾斜的锥体区段形式的多个区段形成的。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口（12）成形为喷嘴形式。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口（12）的直径大于有待从该容器（1）中排出的该细颗粒固体物质的最大颗粒直径。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的装置，其特征在于，该覆盖金属板（11）的厚度被选择为比该孔的直径（12）至少大3倍。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口（12）在该空隙（10）的上部区域中与在下部区域中相比具有更小的间距、或也具有更大的截面。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口的中心线相对于该排料锥体处的一条切线在水平投影中形成了一个在0度与45度之间的角度。

10.根据权利要求1至9中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口的中心线相对于水平面向上或向下倾斜了在0与30度之间的角度。

Claims (10)

1.用于从容器中排出细颗粒固体物质的装置，

其中该容器在下部区域中具有一个排料锥体，

该排料锥体汇入一个排料端口和排料装置中，

提供了用于对该固体物质进行流化或通气的装置，

该排料锥体具有至少一个处于空隙形式的、并带有多个开口的凸出部，

可以通过该空隙状凸出部的这些开口中的每一个来供应气体，

其特征在于，

每个空隙状的凸出部朝向该排料锥体的中央轴线被遮盖，

这些空隙状的凸出部与该排料锥体的中央轴线并不对齐，并且其中

这些空隙状的凸出部的这些空隙是通过覆盖金属板而关闭的，这些覆盖金属板具有圆形或槽缝状的开口，

这些空隙在向下的方向中延伸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，这些空隙是由侧向重叠的多个锥体区段形成的。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，这些空隙在倾斜的方向上延伸，并且该气体出口侧面在切向以及出口开口的方向上是螺旋式取向的。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，这些空隙是通过彼此上下重叠的、处于倾斜的锥体区段形式的区段形成的。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口成形为喷嘴形式。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口的直径大于该固体物质的最大颗粒直径。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的装置，其特征在于，该覆盖金属板的厚度被选择为比该孔的直径至少大3倍。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口在该空隙的上部区域中与在下部区域中相比具有更小的间距、或也具有更大的截面。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口的中心线相对于该排料锥体处的一条切线在水平投影中形成了一个在0度与45度之间的角度。

10.根据权利要求1至9中任何一项所述的装置，其特征在于，这些开口的中心线相对于水平面向上或向下倾斜了在0与30度之间的角度。

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