Устройство для смешивания частиц вещества с жидкостью

 

Устройство для смешивания частиц вещества с жидкостью содержит контейнер, входное отверстие для помещения частиц вещества в контейнер, средство для распыления жидкости над частицами вещества в контейнере, мешалку, расположенную в контейнере, и выходное отверстие для выпуска вещества, смешанного с жидкостью, из контейнера. Средство для флюидизации приспособлено для флюидизации частиц вещества в контейнере в ходе операции смешивания. Устройство позволяет получить однородную смесь частиц вещества и жидкости и имеет меньшую потребность в энергозатратах, чем аналогичные устройства предшествующего уровня техники. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Это изобретение относится к устройству для смешивания частиц вещества с жидкостью, например для смешивания воды и гигроскопического вещества, которое может вступать в реакцию с газообразными отходами, содержащимися в топочных газах, и которое при очистке топочных газов помещается в эти газы в увлажненном состоянии для преобразования газообразных отходов в отделяемую пыль, указанное устройство содержит контейнер, входное отверстие для помещения частиц вещества в контейнер, распылительное средство для распыления жидкости над частицами вещества в контейнере и выходное отверстие для извлечения материала, смешанного с жидкостью, из контейнера.

Когда газообразные отходы, такие как двуокись серы, должны отделяться от топочных газов, газы проводятся через контактный реактор, в котором частицы гигроскопического вещества, вступающего в реакцию с газообразными отходами, в увлажненном состоянии помещаются в топочные газы для преобразования газообразных отходов в отделяемую пыль. Топочные газы после этого проводятся через пылеотделитель, в котором пыль отделяется от топочных газов, и от него очищенные таким образом топочные газы отводятся наружу. Часть пыли, отделенной в пылеотделителе, проводится к смесителю, где она смешивается и увлажняется водой, после чего она утилизируется в качестве гигроскопического материала, будучи помещенной в топочные газы вместе со свежим гигроскопическим материалом. Применяемым свежим гигроскопическим материалом, как правило, является гашеная известь (гидроокись кальция).

Устройства упомянутого типа используются как смесители для выполнения вышеупомянутой операции смешивания с использованием гигроскопического материала и воды. В этих устройствах предшествующего уровня техники мешалка состоит из одного или более валов, на которых смонтированы перемешивающие средства в форме винтовых гребней, лопастей, лопаток и т.п. Однако эти устройства предшествующего уровня техники не всегда способны производить однородную смесь, в которой вода равномерно распределена в частицах вещества. В результате могут образовываться влажные комья вещества, особенно когда частицы вещества содержат в большой пропорции гидрофобные частицы, как в случае с зольной пылью.

Для эффективной очистки топочных газов, конечно, важно, чтобы гигроскопичное вещество подавалось в топочные газы в форме однородной смеси, в которой жидкость распределена равномерно.

Особой задачей этого изобретения, таким образом, является создание устройства, которое специально приспособлено для смешивания гигроскопичного вещества и воды в соответствии с описанным выше способом очистки топочных газов и которое в результате дает однородную смесь.

Более общей задачей настоящего изобретения является создание устройства, которое не только дает однородную смесь частиц вещества и жидкости, но и имеет меньшую потребность в энергозатратах, чем эквивалентные устройства предшествующего уровня техники.

В соответствии с изобретением эти задачи решаются при помощи устройства, упомянутого во вводной части, которое отличается тем, что применяется средство для флюидизации, приспособленное для флюидизации частиц вещества в контейнере в процессе смешивания.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения контейнер имеет верхнее дно и нижнее дно, которые между собой ограничивают камеру, верхнее дно проницаемо для воздуха, и применяется средство для подачи воздуха, приспособленное для подачи воздуха в камеру для флюидизации частиц вещества в контейнере.

Предпочтительно мешалка состоит из по меньшей мере одного вращающегося вала, который простирается вдоль контейнера и на котором смонтировано в наклонном положении на некотором расстоянии по оси множество дисков, через центры которых проходит вал. Преимущественно диски имеют эллиптическую конфигурацию и наклонены у меньшей оси относительно вала так, что имеют круглую осевую проекцию. В предпочтительном варианте воплощения изобретения диски наклонены под углом 45-80^o, предпочтительно около 60^o.

Изобретение далее будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает вид сбоку, схематически иллюстрирующий устройство согласно изобретению, на котором некоторые части устройства удалены; фиг. 2 изображает вид сверху устройства, показанного на фиг. 1; и фиг. 3 изображает поперечное сечение устройства по линии III-III на фиг. 2.

Показанный смеситель содержит контейнер 1, который имеет конфигурацию удлиненного ящика в форме параллелепипеда. Контейнер 1 имеет вертикальные боковые стенки 2 и 3, вертикальную заднюю торцевую стенку 4 и вертикальную переднюю торцевую стенку 5, горизонтальное верхнее дно 6, горизонтальное нижнее дно 7 и горизонтальный верх или крышку 8.

В заднем конце контейнер 1 имеет входное отверстие 9, через которое частицы вещества подаются сверху (по стрелке P1 на фиг. 1). В переднем конце контейнер 1 имеет выходное отверстие 10, через которое извлекается однородная смесь частиц вещества и воды (по стрелкам P2 на фиг. 2 и 3).

В примере, показанном на чертежах, передний конец контейнера 1 помещен в вертикальный канал 11 для топочных газов, по которому топочные газы, содержащие газообразные отходы, такие как двуокись серы, отводятся вверх (по стрелкам P3 на фиг. 1 и 3) для их очистки известным способом. В этом устройстве выходное отверстие 10 является переливным отверстием, образованным в результате того, что боковые стенки 2 и 3 в части контейнера, которая помещена в канал 11, ниже, чем в части контейнера, находящейся снаружи от канала 11. Как видно на фиг. 1 и 2, верх 8 простирается от входного отверстия 9 к выходному отверстию 10, то есть до канала 11 для топочных газов.

Между ними два дна 6 и 7 ограничивают камеру 12, которая в боковом направлении ограничивается двумя боковыми стенками 2 и 3 и в продольном направлении ограничивается двумя торцевыми стенками 4 и 5. Потолок камеры 12, то есть верхнее дно 6, состоит из проницаемой для воздуха флюидизирующей ткани из полиэфира, укрепленной в натянутом состоянии в контейнере 1. Средство для подачи воздуха, которое здесь состоит из двух воздушных входных отверстий 13 и 14, применяется для подачи воздуха в камеру 12 (по стрелкам P4 на фиг. 1 и 2) так, чтобы флюидизировать частицы вещества в контейнере 1.

Линия подачи воды 15, расположенная над контейнером 1, соединена с множеством насадок 16, расположенных в верхней части контейнера 1 для распыления воды в тонкораспыленном виде над частицами вещества в контейнере. Насадки 16, из которых показаны лишь несколько, расположены в два параллельных ряда вдоль контейнера 1.

Помещенные рядом горизонтальные валы 17, 17' проходят вдоль всего контейнера 1 и установлены с возможностью вращения в двух торцевых стенках 4 и 5 на опорных поверхностях 18, 18' и 19, 19' соответственно. Двигатель 20 применяется для вращения валов 17, 17' при помощи трансмиссии 21.

Каждый вал 17, 17' удерживает множество эллиптических дисков 22, 22', которые у своих малых осей установлены наклоненно на валах 17, 17' на некотором расстоянии по оси друг от друга. Валы 17, 17' проходят через центры соответствующих дисков 22, 22'. В показанном примере каждый диск 22, 22' так наклонен относительно валов 17, 17', что угол α между большей осью диска и валом 17, 17' примерно равен 60^o (см. фиг. 1). Этот угол α может варьироваться между 45^o и 80^o. Диски 22, 22' так наклонены относительно соответствующих валов 17, 17' и имеют такие эллиптические конфигурации, чтобы иметь круговую осевую проекцию, как показано на фиг. 3. Диски 22, 22' расположены на соответствующих валах 17, 17' так, что диски одного вала расположены в пространстве между дисками другого вала.

Каждый диск 22, 22', расположенный и выполненный так, как описано выше, осуществляет при вращении валов 17, 17' вращательное движение, приводящее к полному смешиванию частиц вещества.

Канал для топочных газов 11 образует часть системы для очистки топочных газов, содержащих газообразные отходы, такие как двуокись серы. Топочные газы (P3) проходят через канал для топочных газов 11, в котором частицы гигроскопичного вещества, вступающего в реакцию с газообразными отходами, в увлажненном состоянии помещаются в топочные газы для преобразования газообразных отходов в отделяемую пыль. Топочные газы после этого проходят через пылеотделитель (не показан), в котором пыль отделяется от топочных газов и из которого таким образом очищенные топочные газы выпускаются в окружающую атмосферу. Часть пыли, отделенной в пылеотделителе, наряду с дополнительным свежим гигроскопичным веществом, например, в форме частиц негашеной извести подается в виде частиц вещества (P1) во входное отверстие 9 контейнера 1 так, чтобы, находясь в контейнере, смешиваться с водой, распыляемой над частицами вещества в контейнере через насадки 16. Частицы вещества в контейнере 1 поддерживаются во флюидизированном состоянии при помощи воздуха (P4), который через входные отверстия 13 и 14, камеру 12 и флюидизационную ткань 6 подается в контейнер. В результате этой флюидизации, наряду с вращением валов 17, 17', получается однородно увлажненная, однородная смесь частиц вещества, эта смесь подается через переливное отверстие 10 в канал для топочных газов 11 в качестве гигроскопичного вещества (P2).

При помощи перегородки 23 в передней части контейнера 1 камера 12 разделяется на переднюю часть 12a, которая расположена в канале для топочных газов 11, и заднюю часть камеры 12b. Как показано на фиг. 1, входное отверстие для воздуха 13 открывается в заднюю часть камеры 12b, в то время как входное отверстие для воздуха 14 открывается в переднюю часть камеры 12a. При этом разделении камеры 12 существует возможность достижения различных условий флюидизации в двух частях камеры 12a и 12b, в особенности с точки зрения подачи воздуха в переднюю часть камеры 12a таким образом, чтобы обеспечить необходимую флюидизацию выходного материала.

При испытании, имевшем целью освещение эффекта флюидизации при потреблении мощности, контейнер 1 был наполнен частицами вещества. При этом испытании контейнер 1 имел объем 0,3 м³. Валы 17, 17' вращались со скоростью 200 об/мин. Расход потока частиц вещества, проходящего через контейнер, составлял 8 м³/час, и расход потока воды был равен 240 л/час. При флюидизации частиц вещества потребление мощности, включая потребление мощности на подачу флюидизирующего воздуха (0,08 м³/сек), составило 2,2 кВт. Без флюидизации, но в других отношениях, при тех же условиях, потребление мощности составило 3 кВт.

В показанном и описанном выше смесителе передний конец контейнера 1 помещен в канал 11. Однако смеситель может также использоваться для выпуска однородно увлажненной, однородной смеси частиц вещества в два отдельных канала, и в этом случае передний конец контейнера 1 выступает в эти два канала таким образом, что смесь выпускается в один канал через переливное отверстие 10 в боковой стенке 2 и выпускается в другой канал через переливное отверстие 10 в боковой стенке 3.

Соотношение между потоками вещества в два канала может быть установлено путем подбора пригодных уровней переливных отверстий 10 на соответствующих сторонах, то есть путем пригодного подбора высоты для соответствующих боковых стенок 2, 3 в части контейнера, которая помещена в каналы.

Формула изобретения

1. Устройство для смешивания частиц вещества с жидкостью, в частности для смешивания воды и гигроскопического вещества, вступающего в реакцию с газообразными отходами, содержащимися в топочных газах, содержащее контейнер, имеющий проницаемый для воздуха участок, входное отверстие для ввода частиц вещества в контейнер, мешалку, размещенную в контейнере, и выходное отверстие для выпуска вещества, смешанного с жидкостью, из контейнера, и средство для подачи воздуха, приспособленное для подачи воздуха в камеру для флюидизации частиц вещества в контейнере, отличающееся тем, что контейнер имеет верхнее дно и нижнее дно, которые между собой ограничивают камеру, и из которых верхнее дно проницаемо для воздуха, мешалка состоит по меньшей мере из одного вращающегося вала, расположенного вдоль контейнера и на котором установлено множество дисков, через центры которых проходит вал в наклонном положении и на расстоянии друг от друга по оси, причем предусмотрены средства для распыления жидкости над частицами вещества, находящегося в контейнере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диски имеют эллиптическую конфигурацию и наклонены у их малых осей относительно вала так, что имеют круговую осевую проекцию.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что диски наклонены под углом 45-80^o.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что диски наклонены под углом около 60°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3