專利名稱：排料錐體的制作方法
排料錐體固體燃料，例如許多不同種類的煤、泥煤、氫化殘?jiān)堅(jiān)牧?、廢料、生物質(zhì)、和飛灰或者這些物質(zhì)的混合物，其熱轉(zhuǎn)化通常是在升高的壓力和高溫下進(jìn)行的，其目的是產(chǎn)生粗制合成氣體，該合成氣體具有高能量含量和/或具有對于進(jìn)一步化學(xué)合成而言優(yōu)選的組成。可行的熱轉(zhuǎn)化過程可以是例如加壓燃燒或者根據(jù)流化床或者煙氣流過程的加壓氣化。這些過程要求將在常壓和環(huán)境條件下儲存的燃料粉碎以獲得細(xì)顆粒，并且使這些顆粒達(dá)到熱轉(zhuǎn)化的壓力水平以使它們能夠被傳送到加壓反應(yīng)器中。細(xì)微粉碎的燃料的傳送和中間儲存對此目的是必需的。為了使燃料達(dá)到反應(yīng)器的壓力水平，通常使用閘門系統(tǒng)，在其中燃料在彼此相繼安排的容器中被升高到所需的壓力。對于操作安全性而言的關(guān)鍵指標(biāo)是即使在這些容器已經(jīng)被升高到較高的系統(tǒng)壓力后仍能排空容器的可靠能力。為了安全地從容器中排出極細(xì)的和細(xì)粒的固體，根據(jù)公知的現(xiàn)有技術(shù)，多種途徑是理論上可行的。
□在暴露于大氣壓的大型儲艙中，固體材料通常借助于機(jī)械裝置取出，例如鉸刀臂等。 □理論上，固體物質(zhì)的松散填料可以通過對抗重力地供應(yīng)氣體而轉(zhuǎn)化成流化床狀態(tài)。在這種情況下，流化床表現(xiàn)得類似于液體并且可以通過出口端口、橫向噴嘴等流出。一個(gè)缺點(diǎn)是需要大量的氣體。非常細(xì)的顆粒只能在極大的困難下轉(zhuǎn)化成均勻的流化床，這個(gè)事實(shí)加劇了上述情況。
□另一個(gè)允許固體物質(zhì)從容器中排出的可能性在于，考慮到松散材料的性質(zhì)而提供錐形的出口幾何結(jié)構(gòu)。固體材料從錐體中的流出可以通過經(jīng)由錐體壁或在錐體壁處添加氣體來支持。該氣體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無效的和/或足以防止在局部形成橋接(Briickenbildung)的趨勢。后一種方法在上述氣化設(shè)施中是優(yōu)選的變體，其中細(xì)顆粒的燃料必須在大氣壓和高壓兩者下處理。因此限制了所需的氣體量而同時(shí)取消了機(jī)械性的內(nèi)部構(gòu)件。經(jīng)由多孔元件向排料錐體中供送氣體代表了現(xiàn)有技術(shù)。多孔元件優(yōu)選是由燒結(jié)金屬構(gòu)成，但是它們也可以是由其他多孔介質(zhì)構(gòu)成。多孔材料的使用造成了在過程和操作技術(shù)方面的某些缺點(diǎn)。
□可允許的孔徑本身取決于有待處理的固體物質(zhì)和/或其微粒的粒徑范圍。相應(yīng)地，孔徑僅可以被減小到一個(gè)合理的尺度，這是所希望保留的粒徑和流通壓力損失的結(jié)果。實(shí)際上已經(jīng)證明，即使孔徑非常小，該多孔介質(zhì)也隨時(shí)間而堵塞。原因是，有待處理的細(xì)微粉碎的燃料總是具有某個(gè)粒徑范圍，在該范圍中甚至最細(xì)的顆粒也可能沉積在孔中。然而，這種燃料在容器內(nèi)的摩擦作用以及對該燃料的處理造成了同樣會(huì)堵塞孔的最細(xì)顆粒的出現(xiàn)。雖然試圖通過永久地送入氣體流來抵消對多孔介質(zhì)的堵塞，然而實(shí)際中的實(shí)施顯示，這只適用于延長多孔元件的使用壽命而基本問題仍然存在。
□多孔材料不可避免地具有比同等的實(shí)心材料更低的強(qiáng)度，并且因此，如果伴隨有氣體的鼓入，那么它只能以這樣的方式工作在該多孔材料上的最大可允許壓力損失-即由壓力差和覆蓋區(qū)域造成的機(jī)械沖擊力-不被超過。操作中不適當(dāng)?shù)奶幚砘虿话踩膲毫ι呖赡芤虼藢?dǎo)致多孔材料的損毀?！趿硪粋€(gè)與過程技術(shù)相關(guān)的缺點(diǎn)在于，多孔材料只能用無顆粒的氣體來鼓氣。例如，不可能使用來自儲箱膨脹中的、被顆粒污染的氣體，因?yàn)槎嗫撞牧蠈?huì)在氣體供應(yīng)側(cè)被堵塞。
□多孔材料與在經(jīng)典的容器制造中使用的鋼一同處理時(shí)要求特殊的制造能力、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，尤其是例如在高度焊接的燒結(jié)金屬的情況下。這是相當(dāng)昂貴的。德國專利說明書DE 4108048C2披露了多種氣體供應(yīng)元件，它們被引入到一個(gè)壓力罐的錐形部分中，以便實(shí)現(xiàn)固體材料松散填料的流化，其目的在于引起從該壓力罐向外的氣動(dòng)傳送。因此，將多個(gè)配備有孔以用于氣體供應(yīng)的管元件安裝在該錐體的內(nèi)側(cè)上。EP 348008B1提出，用一個(gè)錐形出口來確保來自一個(gè)容器的恒定的固體物質(zhì)質(zhì)量流，其方式為通過從頂端豎直插入到固體物質(zhì)松散填料中、在該錐形容器區(qū)段中且在出口附近的一個(gè)中央管來供應(yīng)氣體。此外，通過錐形壁來供應(yīng)氣體，所述錐形壁被設(shè)計(jì)并構(gòu)造成為多孔介質(zhì)。WO 2004/085578A1披露了一種閘門容器，該容器在錐形容器區(qū)段內(nèi)側(cè)提供了氣體 供應(yīng)元件,通過這些元件使該容器達(dá)目到標(biāo)壓力。這些元件配備有多孔元件,氣體是通過這些多孔元件而供應(yīng)的。在US 5，106，240A中提出了一種錐體，它提供了多個(gè)多孔元件，氣體通過這些多孔元件送入到固體材料松散填料中，其目的在于獲得均衡且均一的固體物質(zhì)流。WO 89/11378A1提出通過在儲艙的錐體中插入多個(gè)多孔元件，以便允許獲得均勻和均一的物料流。在US 4，941，779A中披露的氣體供應(yīng)裝置也試圖達(dá)到同樣的目的。不同之處在于，所描述的裝置浸入到該松散填料中、在此部分地供應(yīng)氣體，以便還確保從所設(shè)置的排出端口中獲得盡可能均一的物質(zhì)流。其中還使用了多孔元件，以便將氣體供應(yīng)到由細(xì)顆粒組成的松散填料中。US 2006/013660A1詳細(xì)描述了一種流化錐體，該錐體包括所需的連接凸緣，這些凸緣被固定到一個(gè)容器上。根據(jù)這個(gè)說明，其錐形的內(nèi)壁是由多孔材料制成的。CH 209788描述了用于粉塵狀貨物的儲器，該儲器具有一個(gè)料斗，該料斗匯入一個(gè)下導(dǎo)管中，其中在該料斗壁處一個(gè)空氣薄層朝向該下導(dǎo)管遷移而不接近該料斗的中央，同時(shí)，穿過料斗中央上升的空氣將粉塵向外朝向料斗壁推動(dòng)，由此避免了橋接的形成。因此，現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是提供一種排料錐體，該錐體被充有氣體以用于從容器中排出細(xì)顆粒固體材料，該錐體克服了由使用多孔材料造成的、與過程技術(shù)相關(guān)的缺點(diǎn)并且滿足了以下要求
□不使用多孔材料，
□不依賴于該松散材料的顆粒粒徑范圍，
□可應(yīng)用負(fù)載有顆粒的氣體進(jìn)行氣體供應(yīng)，
□對可允許的壓力損失沒有限制。本發(fā)明的排料錐體實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的是在于 □該容器在其下部區(qū)域中具有一個(gè)排料錐體，
□該排料錐體匯入一個(gè)排料端口和排料裝置中，
□提供了用于對該固體物質(zhì)進(jìn)行流化或通氣的裝置，
□該排料錐體具有至少一個(gè)處于空隙形式的、并帶有多個(gè)開口的凸出部，
□可以通過該空隙狀凸出部的這些開口中的每一個(gè)來供應(yīng)氣體，□其特征在于，
□每個(gè)空隙狀的凸出部朝向該排料錐體的中央軸線被遮蓋，
□這些空隙狀的凸出部與該排料錐體的中央軸線并不對齊，并且其中□這些空隙狀的凸出部的這些空隙是通過覆蓋金屬板而關(guān)閉的，這些覆蓋金屬板具有圓形或槽縫狀的開口。
□這些空隙在向下的方向中延伸。在一種配置中設(shè)想，這些空隙是通過側(cè)向重疊的錐形區(qū)段形成的。在另一種配置中設(shè)想，這些空隙在傾斜方向上延伸，并且氣體出口側(cè)在切向和出口方向兩者上都是螺旋式取向的，即它還具有一個(gè)徑向-豎直部分。相應(yīng)地，還可以設(shè)想，這些空隙是由彼此上下重疊的、處于傾斜錐形區(qū)段形式的區(qū)段形成的。其他的配置涉及這些空隙以及通過其中而供應(yīng)氣體的其開口。因此，例如這些空 隙可以被覆蓋金屬板關(guān)閉，這些覆蓋金屬板具有圓形的或槽縫形的開口。這些開口還可以具有噴嘴的形狀。這些開口優(yōu)選地大于該排料錐體中的固體物質(zhì)的最大粒徑。于是覆蓋金屬板的厚度可以被選擇為比孔直徑大3倍，以便賦予氣體流束一個(gè)特定的方向。在空隙的上部區(qū)域中，可以按與空隙的下部區(qū)域中相比更小的間距來提供這些開口。類似地，這些孔在上部區(qū)域中可以具有比下部區(qū)域中更大的截面，以便能夠供應(yīng)與錐體截面積相關(guān)的并且與相關(guān)的高度匹配的氣流。在其他有利的配置中也可以采用出口管或出口噴嘴來替代孔，使得有可能選擇氣體流束進(jìn)入該排料錐體中時(shí)的空間角度。取決于排出材料，相對于水平面向上或向下30度、最多45度的角度是理想的，這個(gè)角度是從氣體出口點(diǎn)附近的圓切線向內(nèi)朝向排料錐體的中央軸線而測量的。本發(fā)明的裝置藉由5個(gè)附圖
來詳細(xì)說明，這些附圖僅代表本發(fā)明裝置的構(gòu)造實(shí)例。
圖I展示了具有一個(gè)創(chuàng)造性排料錐體5的儲存容器I。
SUO展示了具有多個(gè)在豎直方向上延伸的空隙的一個(gè)排料錐體。
Mi展示了帶有改良的入口開口的變體。
_展示了帶有空隙的排料錐體，這些空隙具有朝向中央軸線的一個(gè)傾斜角。Ml展示了一個(gè)帶有創(chuàng)造性排料錐體5的儲存容器1，細(xì)微粉碎的燃料2被氣動(dòng)地或重力地傳送到其中。氣體3經(jīng)由氣體過濾器4從儲存容器I離開，而細(xì)微粉碎的燃料進(jìn)入容器1，在其中它下沉到排料錐體5中。在氣動(dòng)地填充儲存容器I的情況下，氣體3包括輸送氣體以及在容器中被所帶入的固體物質(zhì)排開的氣體。在重力填充的情況下，氣體3主要由被排開的氣體組成。排料錐體5包含一個(gè)壓力套6，該壓力套填充有加壓氣體7。細(xì)微粉碎的燃料的抽出9是通過閘門8實(shí)現(xiàn)的。MlMl各自展示了一個(gè)帶有空隙10的排料錐體5，這些空隙在豎直方向上延伸，并且氣體3在切向上從這些空隙中流出。圖2還展示了排料錐體的開口角度Y的一半。這些空隙是用金屬板11關(guān)閉的，在這些金屬板中插入了多個(gè)孔12，加壓氣體7可以通過這些孔從加壓套6引入到排料錐體5中。雖然圖3展示的空隙10從中心線看是被遮蔽的并且具有一個(gè)凸出部13，然而圖2中所示的空隙10是開放的。圖3所示的變體所具有的優(yōu)點(diǎn)在于，在孔12之前沒有形成休止角度(SchUttkegel)并且防止了細(xì)微粉碎的燃料2通過孔12回流到加壓套6中，即使在此處在一個(gè)給定的時(shí)刻沒有施加氣體壓力，例如在間歇操作模式中。然而，圖3所示的變體的建造更昂貴。圖4展示了圖3所示的變體，但是帶有改良的入口開口以降低錐體壁所暴露的高應(yīng)變和應(yīng)力，這種高應(yīng)力是由于來自空隙10中的開口的氣體流的切向流出而造成的。該入口開口被改良為使得出來的氣體流的流束能夠在空間上對齊。在構(gòu)造上，這可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)將空隙10中的金屬板11 (圖4中未繪制)實(shí)施為非常厚重的金屬板并且提供相應(yīng)地細(xì)孔12，這些細(xì)孔以限定的角度插入到金屬板11中；或者提供薄的金屬板11，在其上安置薄的出口管或出口噴嘴14，例如可以通過簡單的彎曲至一個(gè)適當(dāng)?shù)姆较蚨鴮⑺鼈儗R。這樣的出口管或出口噴嘴14優(yōu)選是齊平地安裝在錐體內(nèi)側(cè)、在朝向外部空間的側(cè)面上凸出，這樣使得流束的方向可以用該凸出側(cè)面上的簡單裝置進(jìn)行對齊。有利地，設(shè)定以下的角度以便對齊這些出口管或出口噴嘴14。相應(yīng)地，采用笛卡爾坐標(biāo)系作為基礎(chǔ)。其原點(diǎn)位于穿刺點(diǎn)，其一個(gè)豎直的y-ζ平面平行于錐體的中心軸線延伸，另一個(gè)豎直的χ-y平面與錐體中心軸線相交，并且第三個(gè)χ-ζ平面代表水平面。在圖4中·考慮到了在排料錐體外側(cè)上出口管和/或出口噴嘴14的軸線的角度，其中在安裝后的狀態(tài)下它們是容易測量的。相同的內(nèi)容類似地適用于對應(yīng)的、進(jìn)入排料錐體的氣體出口角度。因此，流束軸線(對應(yīng)于出口管或出口噴嘴14的軸線)在水平的x-z平面上的投影15與切線16 (位于該錐體的一個(gè)水平區(qū)段上并且延伸穿過該坐標(biāo)系的原點(diǎn))之間的角度α在O到45度之間。此外，在對應(yīng)于出口管或出口噴嘴14的軸線的流束軸線與水平的x-z平面之間的角度β是在向上30度至向下30度的范圍內(nèi)。圖5展示了另一種排料錐體，該錐體具有向下指向的空隙10，這些空隙以螺旋方向延伸。這些空隙10是用金屬板11關(guān)閉的，在這些金屬板中插入了多個(gè)孔12，加壓氣體7可以通過這些孔從加壓套6引入到排料錐體5中。由于這種螺旋形的安排，可以獲得類似于液體出口的流出行為的一種細(xì)微粉碎燃料的流出行為。參考符號列表 I儲存容器
2細(xì)微粉碎的燃料 3氣體
4氣體過濾器
5排料錐體
5a排料錐體的中心線
6加壓套
7加壓氣體
8閘門
9抽出
10空隙
11金屬板
12孔
13凸出部
14出口管或出口噴嘴14a出口管或出口 噴嘴的中心線15投影16切線
權(quán)利要求
1.用于從容器中排出細(xì)顆粒固體物質(zhì)的裝置， 其中該容器在下部區(qū)域中具有一個(gè)排料錐體， 該排料錐體匯入一個(gè)排料端口和排料裝置中， 提供了用于對該固體物質(zhì)進(jìn)行流化或通氣的裝置， 該排料錐體具有至少一個(gè)處于空隙形式的、并帶有多個(gè)開口的凸出部， 可以通過該空隙狀凸出部的這些開口中的每一個(gè)來供應(yīng)氣體， 其特征在于， 每個(gè)空隙狀的凸出部朝向該排料錐體的中央軸線被遮蓋， 這些空隙狀的凸出部與該排料錐體的中央軸線并不對齊，并且其中這些空隙狀的凸出部的這些空隙是通過覆蓋金屬板而關(guān)閉的，這些覆蓋金屬板具有圓形或槽縫狀的開口， 這些空隙在向下的方向中延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，這些空隙是由側(cè)向重疊的多個(gè)錐體區(qū)段形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，這些空隙在傾斜的方向上延伸，并且該氣體出口側(cè)面在切向以及出口開口的方向上是螺旋式取向的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，這些空隙是通過彼此上下重疊的、處于傾斜的錐體區(qū)段形式的區(qū)段形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，這些開口成形為噴嘴形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，這些開口的直徑大于該固體物質(zhì)的最大顆粒直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該覆蓋金屬板的厚度被選擇為比該孔的直徑至少大3倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，這些開口在該空隙的上部區(qū)域中與在下部區(qū)域中相比具有更小的間距、或也具有更大的截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，這些開口的中心線相對于該排料錐體處的一條切線在水平投影中形成了一個(gè)在O度與45度之間的角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，這些開口的中心線相對于水平面向上或向下傾斜了在O與30度之間的角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從一個(gè)容器(1)中排出細(xì)顆粒固體的裝置，其中該容器在下部區(qū)域中具有一個(gè)排料錐體(5)，該排料錐體匯入一個(gè)排料開口和排料裝置中，設(shè)置有用于將固體物質(zhì)流化或通氣的裝置，該排料錐體具有處于空隙(10)形式的、帶有多個(gè)開口(12)的凸出部，通過這些空隙狀凸出部的開口中的每一個(gè)可以供應(yīng)氣體，這些空隙狀凸出部中的每一個(gè)朝向該排料錐體的中央軸線被遮蓋，這些空隙狀凸出部與該排料錐體的中央軸線不對齊，并且其中這些空隙狀凸出部的空隙通過覆蓋金屬板(11)關(guān)閉，這些覆蓋金屬板具有圓形的或槽縫形的開口，并且這些空隙在向下的方向中延伸。
文檔編號B65D88/28GK102892689SQ201180020098
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者斯蒂芬·海莫爾, J·科沃爾 申請人:蒂森克虜伯伍德公司