Способ наполнения хранилищ большого объема псевдоожижаемым материалом и устройство для его осуществления

Изобретение касается способа и устройства для наполнения хранилища (10) для сыпучих материалов большого объема псевдоожижаемым материалом с предотвращением расслоения, вызываемого пневматическими или газовыми потоками. Способ заключается в том, что управляемая загрузка материала происходит при помощи подающего трубопровода (12), подающего желоба (16) и воздушного или газового транспортного желоба (22) в верхнюю часть хранилища (10) большого объема к стене (26) хранилища и вниз к поверхности материала на дне (19) хранилища (10) большого объема. Загрузку материала комбинируют с равномерным и управляемым откачиванием воздуха или газа, которое производят посредством устройства, состоящего из одного или нескольких по существу кольцевых, расположенных непосредственно под крышкой (20) хранилища всасывающих трубопроводов (32) или имеющего кольцеобразную всасывающую щель на выпускных отверстиях (24) для материала. Изобретение обеспечивает повышение эффективности загрузки хранилища путем исключения расслоения сыпучего материала. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Предлагаемое изобретение касается способа наполнения хранилищ большого объема псевдоожижаемым материалом согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также устройства для его осуществления согласно ограничительной части пункта 7 формулы изобретения.

При наполнении хранилищ большого объема для сыпучих материалов, в частности мелкозернистыми, легко псевдоожижаемыми сыпучими материалами в области менее 200 мкм, наблюдается то, что над областью засыпки хранилища создаются воздушные потоки и мертвые зоны, вызывающие явления расслоения по размеру частиц. Мелкий материал осаждается в первую очередь в близких к стене секциях хранилища или в мертвых зонах воздушных потоков, менее мелкий материал - в центре хранилища. Феномен расслоения под воздействием воздушных потоков имеет место особенно в хранилищах для глинозема (оксида алюминия), имеющих диаметр хранилища более 30 метров, где при влажности менее 1% материал становится очень легко текучим и псевдоожижаемым, и спектр размеров частиц составляет от 1 до 200 мкм. Причем, например, доля частиц размером <45 мкм составляет в среднем 5-10%. В хранилище происходит распределение тонкой фракции с уменьшающейся концентрацией от внешней секции у стены к внутренней секции в центре. В неблагоприятных случаях может случиться, что отдельные секции будут иметь концентрацию тонкой фракции до 70%. При выводе расслоенного материала возникают значительные проблемы в последующей дальнейшей переработке при производстве алюминия.

Для уменьшения воздействия от расслоения до сих пор был разработан ряд способов. В публикации Gisle G. Enstad в POSTEC-Newsletter Nr. 16, декабрь 1997, стр.27-30, для наполнения предлагается центральная наполняющая труба, которая проходит от потолка до дна хранилища и через несколько открывающихся клапанов делает возможным наполнение снизу вверх. По DE 60014050 T2 используется несколько распределительных труб, проходящих внутри хранилища вдоль стены. Материал перед поступлением в хранилище при помощи деаэрационной установки и, при необходимости, распределителя материала в значительной степени деаэрируется. Хранилище или емкость большого объема имеют входы для окружающего воздуха и выходы для выпуска воздуха. При помощи этого устройства возможно в лучшем случае противодействие расслоению воздушными потоками, если вообще возможно, а не его предотвращение, так как материал во время наполнения лишь вытесняет воздух, и образуются мертвые зоны для воздушного потока. Кроме того, трубы представляют собой значительные встроенные конструкции в хранилище, которые, правда, стабильнее, чем описанные в упомянутой первой публикации, но подвержены значительным нагрузкам со стороны материала и поэтому могут оборваться или при выгрузке имеют склонность, благодаря так называемому временному уплотнению материала, к закупорке. В упомянутой выше DE-публикации пытаются учитывать выход из строя распределительных труб при помощи разветвлений или обводных трубопроводов, однако в любом обводном трубопроводе может возникнуть закупорка.

Задачей настоящего изобретения является полное решение указанных выше проблем, в частности мертвых зон воздушного потока в близких к стенам хранилища секциях внутри хранилищ для сыпучего материала большого объема так, что расслоения могут быть гарантированно предотвращены. Также должно быть разработано соответствующее устройство, простое по своей конструкции и способу действия, а также рентабельное при изготовлении. Эти задачи решаются в соответствии с изобретением при помощи способа, описанного в п.1 формулы изобретения, или устройства по п.7 формулы изобретения. Одновременно хранилище сыпучих материалов управляемо наполняется так, что тонкая фракция усиленно направляется во внутренние секции, в то время как грубая фракция усиленно направляется во внешние секции, и таким образом противодействуют естественному распределению по причине воздушных потоков в хранилище сыпучих материалов. На способ распределения можно влиять при помощи целенаправленного откачивания воздуха, согласно изобретению, в хранилище сыпучих материалов. Изобретение предлагает устройство, которое не располагается в материале, не подвержено воздействию сил со стороны хранилища для сыпучих материалов и не ведет к сбоям в работе в хранилище сыпучих материалов.

Устройство предназначено для наполнения хранилищ для сыпучих материалов большого объема материалами, имеющими склонность к псевдосжижению и расслоению вследствие воздушных потоков в хранилище. Далее изобретение описывается более подробно при помощи чертежей.

Они показывают:

фиг.1 - схематический поперечный разрез хранилища для сыпучих материалов большого объема с наполняющими и откачивающими устройствами,

фиг.2 - вид сверху крышки хранилища с устройствами наполнения,

фиг.3 - разрез хранилища, выше кольцевого трубопровода для откачивания воздуха,

фиг.4 - разрез профиля устройства для откачивания воздуха,

фиг.5 - разрез хранилища с изображением различных уровней наполнения и потоков материала и воздуха,

фиг.6 - откачивание на выпускных отверстиях как вариант кольцевого трубопровода,

фиг.7 - вариант заполнения хранилища с распределителем в пневматических транспортных желобах,

фиг.8 - перепад наслоения (распределения) тонкой фракции в хранилище и схематическое изображение концентрации тонкой фракции от свежего поступления или от возврата из фильтра.

По фиг.1 и 2 происходит наполнение хранилища 10 для сыпучих материалов, имеющего дно 11 хранилища с разгрузочным конусом, сверху при помощи пневматических или механических систем подачи, в частности подающего трубопровода 12. В случае пневматического наполнения загружаемый материал вначале поступает в расширительный сосуд 14 для как можно более полного отделения транспортирующего воздуха от материала так, чтобы как можно меньше воздуха попадало с материалом извне в хранилище 10. Из расширительного сосуда 14 загружаемый материал попадает при помощи подающего пневматического транспортного желоба 16 в центрально расположенный параллельный распределитель 18 на крышке хранилища 20, к которому подключено несколько радиально расположенных пневматических транспортных желобов 22, через которые материал падает из выпускных отверстий 24 через крышку хранилища 20 в хранилище 10. Наполнение вблизи стены хранилища 26 благодаря большому количеству мест сбрасывания или выпускных отверстий 24 пневматических транспортных желобов 22 обеспечивает полное или практически полное отсутствие мертвых зон для воздушных потоков вблизи стен и одновременно равномерное распределение загружаемого материала в хранилище 10. Количество и длина пневматических транспортных желобов 22 зависит от диаметра хранилища и желаемой равномерности распределения материала и минимизации или полного исключения мертвых зон. При увеличивающемся диаметре используются большее количество и более длинные желоба 22. Количество и длина выбираются специалистом произвольно.

На нижней стороне их тканевого полотна пневматические транспортные желоба обдуваются незначительным количеством ожижающего воздуха. Подаваемый к желобам 22 воздух откачивается через верхний резервуар (расширитель) желобов 22 или параллельный распределитель 18, через центральный фильтр 28, так что в верхнем резервуаре (расширителе) создается разрежение. Количество откачиваемого воздуха устанавливается выбором параметров всасывающего вентилятора 20 так, что и вытесняемый из хранилища 10 при накоплении материала воздух, и незначительная часть хранимого материала могут откачиваться совместно. Дополнительно подвергаются откачиванию при помощи всасывающих трубопроводов расширительный бачок 14 и параллельный распределитель 18.

Откачивание воздуха из хранилища 10 осуществляется под крышкой 20 хранилища при помощи одного или нескольких кольцеобразных всасывающих трубопроводов 32 (фиг.3), которые в изображенном варианте выполнения соединены через трубы, служащие всасывающими трубопроводами 33, с пневматическими транспортными желобами 22, расположенными над крышкой 20 хранилища. Всасывающие трубопроводы 32 под крышкой 20 хранилища обеспечивают равномерное откачивание вытесняемого из хранилища 10 воздуха и, таким образом, равномерный и целенаправленный воздушный поток в хранилище 10. Под равномерным откачиванием понимается откачивание во всей верхней части хранилища, по всему периметру. Всасывающий трубопровод 32 состоит предпочтительно из нескольких прямых, открытых вниз листовых профилей 34, сваренных между собой. Профили 34 имеют всасывающую щель 36, шириной примерно 1 см (см. фиг.4), а также стенки, наклоненные на примерно 45-30° относительно вертикали стены, через которые откачивается воздух и отделяются частицы пыли, осевшие в кольцевом трубопроводе и через щель 36 падающие в хранилище 10. Ширина щели 36 кольцевого трубопровода 32 и количество всасывающих точек или всасывающих трубопроводов между кольцевым трубопроводом 32 и пневматическими транспортными желобами 22 выбирается так, что достигается максимально одинаковое сопротивление по всему поперечному сечению хранилища. При этом несколько всасывающих трубопроводов 33 могут сводиться к одному желобу или параллельному распределителю 18.

Эффективность кольцевых трубопроводов 32 для равномерного откачивания вытесняемого материалом количества воздуха наиболее оптимальна, когда хранилище 10 заполнено на 60-70% (фиг.5), к чему, как правило, и стремятся на практике. При первичном наполнении эффективность откачивания вначале менее эффективна. Поэтому наполнение хранилища имеет здесь особенное значение. В соответствии с изобретением откачивание комбинируется с наполнением. В каждом месте сброса материала создается направленный вниз воздушный поток, вследствие которого образуется воздушный поток, направленный вверх в тех местах, где материал не сбрасывается (фиг.5).

Для предотвращения образования мертвых зон во внешних секциях 38 хранилища материал 42 доставляется при помощи множества пневматических транспортных желобов 22 непосредственно к стенам хранилища 26 направленным вниз потоком вблизи стен. Направленный в противоположном направлении воздушный поток 39 в середине или центре хранилища 10 поддерживается эффектом вытеснения материала от дна хранилища 11 или соответствующей засыпки материала 50. Таким образом, целесообразно размещение откачивающих устройств, исходя от середины хранилища, перед местами сброса материала.

Подача откачанного воздуха в пневматические транспортные желоба 22 действует как предварительное отделение частиц пыли перед фильтром с возвратом грубых частиц пыли при помощи загружаемого материала в хранилище 10. Отфильтрованная фильтром 28 мелкая фракция материала может целенаправленно при помощи второго параллельного распределителя 40 и отдельных пневматических транспортных желобов 45 возвращаться в хранилище 10. При этом тонкая фракция 41 подается целенаправленно не во внешние секции, а при помощи нескольких мест загрузки подается в центр, обеспечивая равномерное распределение тонкой фракции благодаря свежему поступлению загружаемого материала 42 и возвращенной тонкой фракции 44 через возвратный трубопровод 43 (фиг.2 и 8). На количество проходящей через фильтр 28 и отдельно подаваемой тонкой фракции и с этим на концентрацию тонкой фракции 44 в середине хранилища можно влиять при помощи всасывающего вентилятора 30. Для изменения доли тонкой фракции предпочтительно использование всасывающего вентилятора 30 с регулированием скорости вращения. Благодаря чему в благоприятном случае может быть достигнуто однородное распределение тонкой фракции снаружи 38 внутрь 46.

В другом варианте, вместо используемых согласно изобретению кольцевых трубопроводов 32 под крышкой 20 хранилища, возможно практически равномерное всасывание также и за счет откачивания воздуха непосредственно на выпускных отверстиях 24 для загружаемого материала. Отверстия или всасывающие трубопроводы 33 при этом соединены непосредственно с пневматическими транспортными желобами 22 для отделения и возврата пыли и обеспечивают при множестве мест загрузки также равномерное откачивание верхней части хранилища (см. фиг.6). Преимущество такого расположения по сравнению с кольцевым трубопроводом 32 заключается в том, что не требуются дополнительные отверстия в крышке хранилища 20 для установки или снятия, или обслуживания кольцевых трубопроводов 32.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 - Хранилище для сыпучих материалов большого объема

11 - Дно хранилища с разгрузочным конусом

12 - Подающий трубопровод

14 - Расширительный сосуд

16 - Подающий пневматический транспортный желоб

18 - Первый параллельный распределитель

20 - Крышка хранилища

22 - Пневматический транспортный желоб

23 - Всасывающие трубопроводы для загрузки хранилища

24 - Выпускные отверстия

26 - Стена

28 - Фильтр

30 - Всасывающий вентилятор

32 - Распределитель пневматических транспортных желобов

33 - Всасывающий трубопровод

34 - Профиль

35 - Кольцевые всасывающие трубопроводы

36 - Всасывающая прорезь

38 - Внешняя секция хранилища

39 - Воздушный поток, направленный вверх

40 - Второй параллельный распределитель

41 - Тонкая фракция

42 - Свежее поступление материала

43 - Возвратный трубопровод для тонкой фракции

44 - Концентрация за счет возврата материала от фильтра

45 - Пневматические транспортные желоба для тонкой фракции

46 - Концентрация за счет поступления свежего материала

47 - Внутренние секции хранилища

50 - Засыпка материала

1. Способ наполнения хранилищ сыпучих материалов (10) псевдоожижаемым материалом с предотвращением расслоения, вызываемого пневматическим или газовым потоком, при котором управляемая загрузка материала происходит при помощи подающего трубопровода (12), подающего желоба (16) и пневматического или газового транспортного желоба (22) в верхнюю часть хранилища (10) большого объема к стене (26) хранилища и вниз к поверхности материала на дне (19) хранилища (10) большого объема, отличающийся тем, что загрузку материала комбинируют с равномерным и управляемым откачиванием воздуха или газа, которое производят посредством одного или нескольких, по существу, кольцевых, расположенных непосредственно под крышкой (20) хранилища всасывающих трубопроводов (32) или посредством кольцеобразной всасывающей щели на выпускных отверстиях (24) для материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрузку материала осуществляют через первый параллельный распределитель (18) и пневматические или газовые транспортные желоба (22) и, при необходимости, ответвления у стены (26) хранилища или вблизи стены хранилища (26).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что тонкую фракцию управляемо возвращают через второй параллельный распределитель (40) в центре хранилища (10) или вблизи центра.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что возвратом тонкой фракции управляют при помощи всасывающего вентилятора (30) и за счет этого выравнивают концентрацию тонкой фракции во внешней и внутренней секции (38 или 46) в хранилище (10).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что всасывающие трубопроводы очищают от пыли при помощи радиальных пневматических или газовых транспортных желобов (22) или второго распределителя (40) для пневматических транспортных желобов (22).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что откачивание производят кольцеобразно непосредственно в местах загрузки материала.

7. Устройство для наполнения хранилища (10) для сыпучих материалов большого объема псевдоожижаемым материалом с предотвращением расслоения газовыми или воздушными потоками, с устройством для управляемой загрузки материала при помощи подающего трубопровода (12), подающего желоба (16) и пневматических или газовых транспортных желобов (22) в верхнюю часть хранилища (10) большого объема через первый параллельный распределитель (18) к стене (26) хранилища и вниз к поверхности материала на дне (19) хранилища (10) большого объема, отличающееся тем, что для равномерного и управляемого откачивания воздуха или газа под крышкой (20) хранилища расположены один или несколько, по существу, кольцевых всасывающих трубопроводов (32) или предусмотрены кольцеобразные всасывающие щели на выпускных отверстиях (24) материала.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что всасывающие трубопроводы (32) содержат в себе всасывающую прорезь (36).