Установка для распределения вещества посредством пневматической транспортировки, содержащая устройство для сброса давления в находящемся под давлением резервуаре, в котором хранится это вещество
Изобретение относится к установке для распределения зернистого или порошкообразного материала посредством пневматической транспортировки. Установка содержит по меньшей мере один раздаточный бункер для промежуточного хранения зернистого или порошкообразного материала и устройство для сброса давления в раздаточном бункере. Раздаточный бункер выполнен для попеременного повышения давления для опорожнения раздаточного бункера и сброса давления для обеспечения возможности его заполнения. Устройство для сброса давления в раздаточном бункере содержит трубопровод сброса давления, соединенный с раздаточным бункером, рукавный фильтр, соединенный с трубопроводом сброса давления, и устройства регулирования расхода для регулирования расхода в трубопроводе сброса давления через рукавный фильтр. Рукавный фильтр является фильтром, выполненным для работы под давлением. Устройства регулирования расхода являются статическими устройствами регулирования без подвижных элементов, расположенными на трубопроводе сброса давления ниже по потоку от рукавного фильтра. Устройства регулирования расхода содержат пластину с проходным отверстием заданного поперечного сечения или сопло Лаваля, выполненные для обеспечения прохождения максимального объемного расхода, меньшего или равного максимально допустимому расходу рукавного фильтра, вв результате чего снижается вес установки. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область изобретения
Данное изобретение относится к установке для распределения зернистого или порошкообразного материала посредством пневматической транспортировки, например, такой, как установка для вдувания угля в доменную печь, содержащая по меньшей мере один раздаточный бункер для промежуточного хранения зернистого или порошкообразного материала. Давление в раздаточных бункерах повышают для опорожнения, а для обеспечения их заполнения давление в них необходимо сбрасывать.
Прежде всего, изобретение относится к устройствам, позволяющим сбрасывать давление в раздаточном бункере перед его загрузкой.
Предпосылки изобретения
Вдувание зернистых или порошкообразных материалов, прежде всего угольной пыли, в доменную печь известно, например, из публикаций ЕР 0079444 или ЕР 0212296. Обычно эти материалы транспортируются пневматически. Как правило, в доменной печи угольная пыль может вдуваться на уровне каждой фурмы или по меньшей мере в несколько фурм. Такая установка транспортировки и вдувания показана на фиг. 1, где для упрощения чертежа показана одиночная раздаточная линия к фурмам, однако понятно, что может быть несколько таких линий, соединенных ниже по потоку от одиночного основного накопительного бункера 1. Уголь подается из содержащегося под атмосферным давлением основного накопительного бункера 1 и распределяется по отдельным точкам вдувания посредством пневматической раздаточной линии 2, которая рядом с доменной печью разделяется на несколько питающих линий, каждая из которых соединена с точкой вдувания. Уголь также может транспортироваться посредством раздаточной линии к другому содержащемуся под постоянным давлением резервуару, тогда известному как «питающий бункер», расположенному рядом с доменной печью. Тогда питающие линии соединены с питающим бункером. Установки транспортировки и вдувания обычно содержат находящиеся под давлением резервуары промежуточного хранения или раздаточные бункеры, выполненные для содержания упомянутого материала, давление в которых создается транспортирующим газом, например, азотом. Этот газ позволяет псевдоожижать порошкообразный материал и транспортировать его к месту его использования, обычно расположенному в фурме.
Уже известно регулирование суммарного расхода отправленного к доменной печи угля посредством измерения расхода и регулирующего клапана, при котором отдельные потоки на разные фурмы не регулируются, даже если задействованы различные меры для обеспечения равномерного распределения между всеми фурмами. Также есть установки, на которых регулируется общий расход вместе с отдельными расходами.
Установки транспортировки и вдувания предназначены, с одной стороны, для обеспечения возможности регулирования расхода вдуваемого материала, а с другой стороны - для обеспечения непрерывной подачи порошкообразного материала. С этой целью, как показано на фиг. 1, на каждой транспортировочной линии обычно используется аппарат по меньшей мере из двух раздаточных бункеров 3, параллельно расположенных в транспортировочной линии и оборудованных запорными клапанами 4, 5, обеспечивающими управление заполнением и опорожнением каждого бункера. Раздаточные бункеры 3 используются попеременно, когда один опорожняется для подачи угля в фурму доменной печи, другой заполняется из основного накопительного бункера. Кроме того, каждый раздаточный бункер оборудован устройством взвешивания 6, что позволяет определять количество угольной пыли, загруженной при каждом заполнении, тем самым обеспечивая возможность регулирования количества вдутого угля.
При заполнении раздаточного бункера из основного бункера во избежание чрезмерного давления, которое может мешать беспрепятственному перетеканию угля, газ, присутствующий в раздаточном бункере, отводится к верхней части основного бункера через трубопровод выравнивания давлений, оборудованный отсечным клапаном 16, открытым при заполнении. Так как трубопровод перекрывается клапаном 16 сразу после завершения заполнения раздаточного бункера, он остается заполненным влажным газом, содержащим угольную пыль. Во избежание рисков конденсации и слипания угля или даже возможной закупорки линии, эти трубопроводы изолированы и снабжены подогревом.
Для опорожнения каждого раздаточного бункера посредством пневматической транспортировки угольной пыли данные бункеры снабжаются сжатым газом посредством трубопровода, оснащенного клапаном 7, что позволяет поддерживать необходимое для транспортировки давление в течение всего времени опорожнения. Поэтому давление в содержащихся во время использования под давлением раздаточные бункерах необходимо периодически сбрасывать каждый раз перед их заполнением из основного накопительного бункера. Выходящий из бункера во время сброса давления газ неизбежно увлекает с собой некоторое количество порошкообразного продукта, все еще присутствующего в бункере. Для предотвращения выброса вместе со сжатым газом значительных количеств угольной пыли в атмосферу во время сброса давления обычно используются рукавные фильтры. Как правило, каждый раздаточный бункер посредством оснащенного клапаном 8 трубопровода сброса давления соединен с рукавным фильтром 9, расположенным на основном накопительном бункере 1, что позволяет возвращать задержанную рукавным фильтром угольную пыль непосредственно в основной бункер, выбрасывать газ, в соответствии со стрелкой F, в атмосферу или возвращать его куда-либо еще. Так как основной бункер находится под атмосферным давлением, фильтр также находится под атмосферным давлением, возникающее из-за потери нагрузки между раздаточным бункером 3 и рукавным фильтром 9 падение давления может регулироваться клапаном 8 сброса давления, расположенным на соединяющем бункер и фильтр трубопроводе.
Давление в раздаточном бункере во время сброса снижается постепенно. Кроме того, рукавные фильтры позволяют обеспечить максимальный объемный расход, обусловленный площадью фильтрующей поверхности фильтра. Поэтому для оптимизации сброса давления желательно поддерживать максимально постоянный объемный расход через фильтр на протяжении всего сброса давления, что позволяет минимизировать необходимую фильтрующую поверхность и, следовательно, габаритные размеры фильтров и их стоимость. Регулирование расхода, обеспечиваемое клапаном 8, расположенным на трубопроводе между раздаточным бункером 3 и рукавным фильтром 9, позволяет обеспечить требуемое постоянство расхода.
Один недостаток таких систем заключается в том, что вследствие этого регулирующий клапан 8 неизбежно воздействует на потоки газа, содержащие порошкообразный материал. Другой недостаток обусловлен тем, что в типовой доменной печи несколько питающих линий, каждая из которых содержит два или даже три дозирующих бункера, соединены с единственным рукавным фильтром низкого давления и, следовательно, перепады давления в трубопроводе, соединяющем раздаточный бункер с фильтром, во время сброса давления могут разрушительно воздействовать на весовое оборудование раздаточных бункеров, прежде всего на раздаточный бункер, в данный момент производящий питание.
Другой недостаток обусловлен тем, что во время сброса давления определенное количество угольной пыли возвращается с потоком сбрасываемого газа к рукавному фильтру, а затем к основному накопительному бункеру. Точно определить это количество невозможно. Вследствие этого фактическое количество угля, вдутого в фурмы, не только меньше количества, измеренного при взвешивании раздаточного бункера, но и упомянутое количество вообще точно неизвестно.
Еще один недостаток возникает в результате того, что трубопроводы между клапанами сброса давления и рукавным фильтром довольно длинные и большого диаметра, что увеличивает стоимость оборудования.
Цель изобретения
Целью данного изобретения является разрешение указанных выше проблем и устранение или, по меньшей мере, ограничение недостатков, связанных с установками, известными из уровня техники.
Общее описание изобретения
В свете этих целей изобретение предлагает установку для распределения зернистого или порошкообразного материала посредством пневматической транспортировки, содержащую по меньшей мере один раздаточный бункер для промежуточного хранения зернистого или порошкообразного материала, причем раздаточный бункер выполнен для попеременного повышения давления для опорожнения раздаточного бункера и сброса давления для обеспечения возможности его заполнения, и устройство для сброса давления в раздаточном бункере, содержащее:
- трубопровод сброса давления, соединенный с раздаточным бункером,
- имеющий максимальный рабочий расход рукавный фильтр, соединенный с трубопроводом сброса давления, то есть либо расположенный последовательно на трубопроводе, либо соединенный непосредственно с раздаточным бункером выше по потоку от трубопровода, и
- устройства регулирования расхода для регулирования расхода в трубопроводе сброса давления через рукавный фильтр.
Согласно изобретению установка отличается тем, что рукавный фильтр представляет собой фильтр, выполненный для работы под давлением, а устройства регулирования расхода расположены на трубопроводе сброса давления ниже по потоку от рукавного фильтра и выполнены с возможностью обеспечения расхода, максимально равного максимальному расходу рукавного фильтра.
Одним преимуществом является то, что через устройства регулирования расхода, которые тогда расположены ниже по потоку от фильтра, проходит обеспыленный поток газа, и они не подвержены рискам абразивного износа, засорения и уменьшения площади поперечного сечения и, следовательно, уменьшения расхода, которое может произойти вследствие этого.
Согласно одному конкретному варианту осуществления изобретения установка содержит основной накопительный бункер и несколько раздаточных бункеров, соединенных с основным накопительным бункером для периодического заполнения зернистым или порошкообразным материалом посредством пневматической транспортировки из основного бункера, а каждый раздаточный бункер содержит свое собственное устройство сброса давления с находящимся по давлением рукавным фильтром, установленным непосредственно на каждом раздаточном бункере.
По сравнению с известными устройствами, использующими рукавный фильтр, работающий при атмосферном давлении, установленный на основном накопительном бункере, вариант осуществления согласно данному изобретению демонстрирует ряд преимуществ:
Более нет необходимости ни в трубопроводах сброса давления большого диаметра, обычно ND 400, ни в трубопроводах выравнивания давления, обычно диаметра ND 200, между раздаточным бункером и рукавным фильтром, что, в случае типовой доменной печи, может обеспечить снижение веса порядка 4 тонн на раздаточный бункер.
Кроме того, по этой причине больше нет риска закупорки трубопроводов выравнивания давления и больше нет необходимости в теплоизоляции этих трубопроводов или контроля их температуры.
Так как задержанная рукавным фильтром из каждого раздаточного бункера угольная пыль возвращается непосредственно в данный бункер, а не в основной накопительный бункер, результаты определения фактической массы вдутого угля больше не искажаются.
Сброс давления в раздаточном бункере больше не влияет на систему взвешивания другого раздаточного бункера. Это обусловлено тем, что в известных системах, использующих рукавный фильтр, расположенный сверху основного накопительного бункера и являющийся общим для нескольких раздаточных бункеров, все раздаточные бункеры соединены посредством их соответствующих трубопроводов сброса давления, ведущих к фильтру. Вследствие этого сброс давления в одном из раздаточных бункеров влияет на системы взвешивания других раздаточных бункеров в результате противодавления рукавного фильтра, воздействующего на клапаны сброса давления других раздаточных бункеров. Данная проблема устраняется посредством использования одного рукавного фильтра на раздаточный бункер.
Согласно первому варианту осуществления изобретения устройства регулирования расхода содержат пластину с проходным отверстием заранее заданного поперечного сечения, выполненную для обеспечения прохождения максимального объемного расхода, меньшего или равного максимально допустимому расходу рукавного фильтра.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения устройства регулирования расхода содержат сопло Лаваля заранее заданного поперечного сечения и формы, выполненное для обеспечения прохождения максимального объемного расхода, меньшего или равного максимально допустимому расходу рукавного фильтра.
При условии, что расширение смеси газа и порошкообразного продукта в проходном отверстии или сопле Лаваля остается критическим, последнее создает постоянный рабочий объемный расход через расположенный выше по потоку рукавный фильтр в том случае, если падение давления происходит при, по существу, постоянной температуре.
Если давление на входе в сопло Лаваля или выше по потоку от проходного отверстия постоянно снижается в результате падения давления в бункере, массовый расход смеси газа и порошкообразного продукта также пропорционально снижается. С другой стороны, массовый расход остается постоянным независимо от давления выше по потоку от сопла Лаваля или проходного отверстия при условии, что температура газа выше по потоку поддерживается постоянной.
Таким образом, благодаря использованию статических средств регулирования без подвижных элементов, таких как пластина с проходным отверстием или сопло Лаваля, больше нет необходимости в регулируемых клапанах сброса давления, присутствующих в известных устройствах, что может в результате дать существенную экономию из расчета на бункер.
Краткое описание чертежей
Другие подробности и отличительные признаки изобретения станут ясны из приведенного ниже описания варианта осуществления изобретения, для наглядности снабженного ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 является упрощенной схемой известной установки для вдувания угля в доменную печь, уже описанной и прокомментированной во вводной части данного описания;
Фиг. 2А и фиг. 2Б являются упрощенными схемами двух вариантов раздаточного бункера соответствующей установки согласно изобретению.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
В показанном на фиг. 2А и 2Б устройстве согласно изобретению раздаточный бункер 3 оснащен рукавным фильтром 11, предназначенным для работы под давлением. С этой целью корпус рукавного фильтра будет усилен с учетом повышенного давления, обусловленного тем, что фильтр расположен выше по потоку от устройств регулирования расхода и вследствие этого находится под относительно высоким давлением, которое может достигать 25 бар. Кроме того, корпусу будут приданы размеры с учетом усталостных нагрузок, возникающих в результате циклической работы, причем давление в корпусе повышается и сбрасывается циклами, продолжительностью приблизительно от 12 до 15 минут, то есть, как правило, от 4 до 5 раз в час на протяжении многих лет работы. Кроме того, фильтрующая поверхность рукавного фильтра будет выбрана для обеспечения объемного расхода через рукава порядка 2-60 м3/минуту.
Рукавный фильтр 11 прикреплен непосредственно к верхней части бункера 3 таким образом, что пылеобразный или порошкообразный материал, задержанный фильтром, может вернуться прямо в бункер. Трубопровод 12 сброса давления соединен с выходом 13 очищенного газа фильтра. На трубопроводе, ниже по потоку от фильтра установлен отсечной клапан 14 для обеспечения отсечки бункера во время повышения в нем давления для обычного использования его во время пневматической транспортировки угольной пыли к фурмам или точке вдувания на доменной печи. На трубопроводе 12 сброса давления предусмотрено сопло 15 Лаваля, ниже по потоку в случае фиг. 2А или выше по потоку в случае фиг. 2Б отсечного клапана 14. Геометрические характеристики сопла 15 Лаваля определяют исходя из номинального расхода рукавного фильтра, то есть максимального допустимого расхода через рукава фильтра для обеспечения постоянного объемного расхода через фурму, который, по существу, равен или немного меньше, чем номинальный расход фильтра.
Выход сопла Лаваля может открываться прямо в атмосферу при необходимости через глушитель или может быть соединен с установкой для рециркуляции фильтрованных газов.
Кроме того, следует отметить, что при заполнении раздаточного бункера клапан 14 будет открыт для сброса газов, присутствующих в раздаточном бункере. В данном случае это является причиной, по которой более не требуются трубопроводы выравнивания давления.
Таким образом, благодаря изобретению было возможно заменить атмосферный фильтр, имеющий действующую площадь поверхности 75 м2, эквивалентными фильтрами [с действующей площадью поверхности - прим. переводчика] 10 м2, при одновременном небольшом увеличении нагрузки фильтрующей поверхности.
Изобретение не ограничено вариантом осуществления и конкретным вариантом использования, относящимся к вдуванию угля в доменную печь. Оно также может использоваться в других установках, содержащих находящиеся под давлением бункеры, содержащие порошкообразные материалы и требующие периодического сброса давления в бункерах через рукавные фильтры.
1. Установка для распределения зернистого или порошкообразного материала посредством пневматической транспортировки, содержащая по меньшей мере один раздаточный бункер (3) для промежуточного хранения зернистого или порошкообразного материала, причем раздаточный бункер выполнен для попеременного повышения давления для опорожнения раздаточного бункера и сброса давления для обеспечения возможности его заполнения, и устройство для сброса давления в раздаточном бункере, содержащее:
трубопровод (12) сброса давления, соединенный с раздаточным бункером,
имеющий максимальный рабочий расход рукавный фильтр (11), соединенный с трубопроводом сброса давления, и
устройства (15) регулирования расхода для регулирования расхода в трубопроводе сброса давления через рукавный фильтр,
отличающаяся тем, что
рукавный фильтр (11) выполнен в виде фильтра, предназначенного для работы под давлением, а устройства (15) регулирования расхода выполнены в виде статических устройств регулирования расхода без подвижных элементов, расположенных на трубопроводе (12) сброса давления ниже по потоку от рукавного фильтра (11), и содержат пластину с проходным отверстием заранее заданного поперечного сечения или сопло (15) Лаваля заранее заданного поперечного сечения и формы, которые выполнены с возможностью обеспечения прохождения максимального объемного расхода, меньшего или равного максимально допустимому расходу рукавного фильтра.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена отсечным клапаном (14), причем устройства (15) регулирования расхода размещены на трубопроводе сброса давления ниже по потоку от отсечного клапана (14).
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена отсечным клапаном (14), причем устройства (15) регулирования расхода размещены на трубопроводе сброса давления выше по потоку от отсечного клапана (14).
4. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она используется для вдувания угольной пыли в доменную печь.
5. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она содержит основной накопительный бункер и несколько раздаточных бункеров (3), соединенных с основным накопительным бункером для периодического заполнения зернистым или порошкообразным материалом посредством пневматической транспортировки из основного бункера, и каждый раздаточный бункер содержит свое собственное устройство сброса давления с находящимся под давлением рукавным фильтром, установленным непосредственно на каждом раздаточном бункере.
6. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что она содержит основной накопительный бункер и несколько раздаточных бункеров (3), соединенных с основным накопительным бункером для периодического заполнения зернистым или порошкообразным материалом посредством пневматической транспортировки из основного бункера, и каждый раздаточный бункер содержит свое собственное устройство сброса давления с находящимся под давлением рукавным фильтром, установленным непосредственно на каждом раздаточном бункере.
