NO338642B1 - Anordning og fremgangsmåte for mating av doser av fluidiserbare materialer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse relateres til en mater og en fremgangsmåte for mating av fluidiserbare pulvermaterialer, slik som aluminiumsoksid og fluorid. Materen omfatter de følgende hovedkomponenter; et forråd, et utløpsrør og en utiøpsluftrenne. Spesielt er materen tilpasset for mating av aluminumsoksid og/eller fluorid til afuminiumselektrolyseceller av Hall-Héroult type med forbakte anoder.

I teknikkens stilling er det foreslått mange typer av matere. I US 4930691 er det vist et pneumatisk dosimeter for tilveiebringelse av eksakte doser av pulverformet materiale, for eksempel tilførsel av aluminiumsoksid og fluorid tii en aluminiumselektrolysecelle. Dosimeteret omfatter en tank (1) med et øvre kammer (2) hvor det i bunnen er anbrakt en ftuidiseringsanordning omfattende en fiuidiseirngskanvas (duk) (3) med et underliggende kammer som er tilknyttet en luftkilde via et rør (5). Tanken er utstyrt med et innløp (6) for tilførsel av et pulverformet materiale fra en forrådstank eller en innmater (7) til det øvre kammeret (2), og en utløpsåpning for tømming av kammeret (2). I det minste en fluidiseringskanal eller rør (9) er forbundet mellom forrådstanken (7) og tanken (1). Denne kanalen er utstyrt med en fluidiseirngsvegg eller en fiuidiseringskanvas (10) som er tilknyttet en luftkilde via et rør (12). Fylling og tømming av kammeret (2) gjøres ved hjelp av solenoideventiler (13,14) som er montert i røret (5) forbundet med tanken (1) og i røret (12) tilknyttet kanalen (9) respektivt. Solenoideventilene er styrt ved hjelp av en PLS enhet eller prosessor slik at luft tilføres kanalen (9) og tanken (1) i samsvar med et fortrukket tid og frekvens program.

US 4085976 A angår et doserings- og utmatingssystem for mating av fint kullputver til et forbrenningskammer, omfattende et forråd med pulver og et vertikalt rør mellom forrådet og et horisontalt rør. Pulveret danner en rasflate i det horisontale røret nedenfor en åpning hvor det kan strømme inn luft. Det horisontale røret er via en ledning forbundet med et ejektorhus som danner et undertrykk i det horisontale røret. Kullpulver kan injiseres inn i et forbrenningskammer ved hjelp av nevnte ejektor.

Et problem med tilgjengelige matere for pulver materialer, til og med matere utstyrt med et kontrollvolum, er at dosene som kommer fra materen har stor varians og er avhengig av fyllingsgraden i kontrollvolumet eller volumkammeret på grunn av hydrostatiske effekter (pgh). Dette er spesielt utfordrende når små mengder skal doseres.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse så kan variasjonen som følge av de hydrostatiske effekter unngås ved implementering av et avstands (utløps) rør mellom et forråd (volum kammer) og tømmeluftrennen, eller alternativt mellom en celleluftrenne og tømmeluftrennen.

Videre er det observert en reduksjon i det relative standardavviket (RSD/Cvar), fra typisk 12-16% til 2% eller mindre. Dette representerer en forbedring i nøyaktighet med en faktor på 6-8.

Materens kostnad er tilsvarende det samme som en konvensjonell mater, eller lavere. Videre, den foreliggende tidsbaserte (Pressure Independent Aerated Feeder (PIAF)) Trykk Uavhengig Luftbaserte Mater representerer en forenklet konstruksjon og er mindre plasskrevende med hensyn til bredde og høyde.

Med økende fokus på å forbedre ytelsen til cellene (elektrolysecellene), og også reduksjon av interpolaravstanden, så øker behovet for mer nøyaktig mating av cellene.

Disse og ytterligere fordeler kan oppnås i samsvar med oppfinnelsen som definert ved de vedføyde patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelsen skal i det etterfølgende forklares ved hjelp av eksempler og figurer hvor: Fig. 1a, 1b viser en mater i samsvar med teknikkens stilling, og risikoen for å etablere en varierende hydrostatisk situasjon i apparaturen, Fig. 2a, 2b viser en første utførelse av materen, hvor materen er utstyrt med en beholder som representerer reservoaret, Fig. 3a, 3b viser en andre utførelse av materen, hvor materen er utstyrt med en fluidisert transportør som representerer reservoaret,

Fig. 4 viser ytelsen til en prototype mater i samsvar med oppfinnelsen.

I Fig. 1a er det vist en mater av kjent type omfattende en tilførelstuftrenne 1, et reservoir 2 og en utløpsluftrenne 3. Figur 1b viser flere detaljer relatert til utløpsluftrennen 3 (sett ovenfra), hvor 6 refererer til et første fluidiseringselement og 5 til et andre fluidiseringselement. Referansenummer 8 indikerer et utløp. I den høyre delen av Figur 1a, vises i diagram 7 den statiske trykkfordeling pgh inne i reservoaret 2 på nivå med utløpet av utløpsluftrennen 3. Det fremgår at det statiske trykket øker med fyllingsgraden i reservoaret

I Fig. 2a er det vist en mater i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, omfattende en tilførselsluftrenne 1, et reservoar 2 og en uløpsluftrenne 3 med et utløp 8. Mellom reservoaret 2 og utløpsluftrennen 3 er det anbrakt et avstandsrør 4. Avstandsrøret har et utløp som avsluttes over en ende av utløpsluftrennen 3, og tillater at det dannes en rasvinkel på uløpsluftrennen.

Figur 2b viser flere detaljer relater til utløpsluftrennen 3 (sett ovenfra), hvor referansenummer 6 henviser til et første fluidiseringselement anbrakt under utløpet av distanserøret 4. Referansenummer 5 henviser til et andre fluidiseringselement som, når det er aktivert, bevirker transport av pulver materiale i utløpsluftrennen til et utløp 8.

I høyre del av Figur 2a er det indikert i diagram 7 at den statiske trykkfordelingen pgh inne i materen på nivå med utløpsluftrennen 3 (dvs. ved utløpet av avstandsrøret 4) er upåvirket av fyllingsnivået.

Denne effekten er oppnådd av den grunn at avstandsrøret 4 har forholdsmessig en viss høyde W i forhold til diameter 'd\ Størrelsen av ' W er foretrukket flere ganger større enn det 'd' er.

Når den fluidiserte sonen 6 under avstandsrøret er inaktivt ved drift, blir utløpsluftrennen 3 bli tilført pulver materiale ved enden av avstandsrøret 4 i samsvar med pulverets rasvinkel. En effekt av dette er at størrelsen av dosene har vist seg å bli mer nøyaktige ved aktivering av fluidiseringselementet 5. Det er viktig at det fluidiserte elementets forlengelse i retning området under avstandsrøret 4 er tilpasset materialets rasvinkel for å sikre en stabil tilgang til tilførsel av materiale.

Ved å maksimere lengden av røret hd til minimum 7d, har det blitt observert at utmatingskontrollen kan forbedres til et kvalitetsnivå hvor reservoaret 2 kan utelates.

I Fig. 3a er det vist en andre utførelse av en mater i samsvar med den foreliggende oppfinnelse omfattende et reservoar 2' som kan utgjøres av en celleluftrenne for tilførsel av pulvermateriafe til elektrolyseceller (ikke vist), og en utløpsluftrenne 3 med et utløp 8. Mellom reservoaret 2' og utløpsluftrennen 3 er det, tilsvarende det vist i Fig. 2a, montert et avstandsrør 4'. Avstandsrøret har et utløp som avsluttes over utløpsluftrennen 3, noe som bevirker at en rasvinkel formes på utløpsluftrennen. Tilsvarende det i Fig. 2a, høyde / diameter forholdet til avstandsrøret er viktig med hensyn til å redusere effekter av det hydrostatiske trykket. Figur 3b viser flere detaljer relatert til utløpsluftrennen 3 (sett ovenfra), hvor referansenummer 6 henviser til et første fluidiseringselement anbrakt nedenfor utløpet av avstandsrøret 4'. Referansenummer 5 henviser til et andre fluidiseringselement som, når aktivert, vil bevirke transport av pulvermateriafe i utløpsluftrennen til et utløp 8.

Den foreliggende mater kan betjenes med en høy nøyaktighetsgrad og også uavhengig av det hydrostatiske fyllenivået i reservoaret 2, 2' grunnet det implementerte avstandsrøret 4, 4' (dispenser hode) som kan ses i Figur 2a og 3a, og det faktum at det fluidiserte utmatingselement 6 nedenfor avstandsrøret er inaktivt.

Avstandsrøret 4, 4' og den inaktive sonen nedenfor det sikrer konstant trykk/spenning i bulkgodset, og slik sett mater inn i den fluidiserte sonen under konstante forhold. I Figur 2a-b og 3a-b er det vist to versjoner av materen. Materen i Figur 2a-b omfatter kontrollvolumet 2 som er benyttet i forbindelse med tidligere matere.

Med henvisning til Figur 3, vil fremtidens mater kunne ha avskaffet dette kontrollvolumet, på grunn av den oppnådde nøyaktighet, dvs. det oppnås en mindre komplisert konstruksjon. Alle aspekter ved det nye materkonseptet kan designes ved hjelp av kjent pulverteknologi teori. Slik sett kan den benyttes for alle anvendelser når de grunnleggende data for oppdraget er gitt.

Videre, så kan doseringsdelen av materen utstyres med tilleggsvegger innvendig for å stabilisere og redusere friksjonen ved mate applikasjonen (ikke vist).

Foreliggende idé tar utgangspunkt i å implementere følgende i materen:

• Anvende et minimums dispenser hode foran doseringselementet

• Implementere en inaktive ftuidiseringssone nedenfor dispenser hodet

• Fjernelse av muligheten for fluidisert pulver og bulk pulver friksjon, ved å øke høyden av doseringskanalens vegger eller anvende ekstra innvendige vegger. • Og til slutt, men også alternativt, fjerne behovet for kontrollvolum, som følge av bedret nøyaktighet ved doseringen.

Det ble etablert en prototype mater basert på oppfinnelsens prinsipper og ytelsen ble testet, se også Fig. 4. De følgende resultater ble oppnådd:

Claims (9)

1. Anordning for mating av doser av fluidiserbare materialer, omfattende et forråd av materiale (2,2') og en utløpsluftrenne (3) med i det minste ett fluidiserbart element (5) i sin bunn, hvor nevnte element, når det er aktivert, bevirker transport av materiale i retning av et utløp (8) for kontrollert dosering, karakterisert vedat det oppstrøms utløpsluftrennen (3) er anordnet et hovedsakelig vertikalt avstandsrør (4, 4') som forbinder tilførselen av materiale (2, 2') med utløpsluftrennen (3), idet avstandsrøret (4, 4') har et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt og har en høyde (h<t) og diameter (d), idet forholdet mellom høyden av røret (4,4') og dets diameter (d) er minst 7:1, hvilket bevirker et konstant hydrostatisk trykk mot utløpsluftrennen (3) ved ulike fyllingsnivåer i forrådet av materiale (2, 2<*>).

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat forrådet av materiale omfatter et reservoir (2).

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat forrådet av materiale utgjøres av en cetleluftrenne (2').

4. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat utløpsluftrennen (3) har ytterligere etfluiserbart element (6) i sin bunn, som videre er anbrakt nedenfor utløpet av avstandsrøret (4, 4'), idet nevnte element, når det ikke er aktivert, tillater materialet å ligge i ro på utløpsluftrennen (3) med en rasvinkel.

5. Fremgangsmåte for mating av doser av fluidiserfoare materialer, omfattende et forråd av materiale (2, 2') og en utløpsluftrenne (3) med i det minste ett fluidiserbart element (5) i sin bunn, hvor nevnte element, når det er aktivert, bevirker transport av material i retning av et utløp (8) for kontrollert dosering, karakterisert vedat materialet mates fra forrådet (2, 2') til utløpsluftrennen (3) via et hovedsakelig vertikalt avstandsrør (4,4') med en høyde (hd) og diameter (d), idet forholdet mellom høyden (hd) av røret (4, 4') og dets diameter (d) er minst 7:1 hvilket bevirker et konstant hydrostatisk trykk mot utløpsluftrennen (3) for ulike fyllingsnivåer i forrådet (2, 2') for materiale.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, karakterisert vedat det vertikale avstandsrøret (4, 4') har et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, karakterisert vedat materialet er enten aluminiumsoksid eller fluorid som mates til en elektrolysecelle for aluminiumsproduksjon.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, karakterisert vedat utløpsluftrennen (3) har ytterligere et fluidiserbart element (6) i sin bunn, som er anbrakt nedenfor utløpet av avstandsrøret (4,4'), og som tillater at materialet danner en rasvinkel når det ikke er aktivert og fra hvilket materiale blir transportert når det fluidiserbare elementet (5) er aktivert.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakterisert vedat materiale kan spyles gjennom systemet ved aktivering av det fluidiserbare elementet (6) samtidig med det fluidiserbare elementet (5).