CN102596769B

CN102596769B - 用于在超密度床中传送粉末材料的潜在流化设备

Info

Publication number: CN102596769B
Application number: CN201080050542.XA
Authority: CN
Inventors: G·佩蒂特; M·赫马提; J-M·劳塞奥克斯
Original assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: ZA201203199B; CN102596769A; RU2012124105A; US9090413B2; CA2779857A1; AU2010316943A1; CA2779857C; DK201270305A; WO2011055026A1; EP2499073B1; AU2010316943B2; US20120230778A1; FR2952363A1; NZ600445A; BR112012010896A2; EP2499073A1; MY158953A; FR2952363B1; RU2539666C2

Abstract

用于传输粉末材料（12）的设备，其包括传送器（3），该传送器包括下通道（6）和上通道（7），下通道用于气体循环，上通道被设计用于粉末材料和所述气体的循环，所述下通道和所述上通道由多孔壁（5）分隔，所述气体能穿过所述多孔壁，所述下通道被以一压力供应有气体，所述压力允许所述粉末材料在所述上通道中的潜在流化，所述上通道在上部设有横向壁（50.），其布置为使得它们与所述上通道的上壁限定至少一个顶部区，在该顶部区中由于使所述通风道处于潜在流化压力下而形成压力下的气泡（20.1、20.2）。在由此形成的至少一个气泡的水平处，上通道的壁设有移除流化气体的装置，其设有产生压降（120.1、120.2）的装置，该装置产生基本恒定的压降。

Description

用于在超密度床中传送粉末材料的潜在流化设备

本发明涉及一种封闭的潜在流化设备，用于将具有可流化粉末特性的材料从一个存储区域水平或倾斜地传送至彼此分离的、通常彼此分离几百米的至少一个待被供应的区。

本发明具体涉及一种封闭的潜在流化设备，用于利用粉末形式（例如，氧化铝）的产品来传输和供应“储备容量”，以从所述粉末材料的单个存储区、调节单元诸如填包机（ensacheuse）、或者生产单元诸如挤出机或一系列火法电解槽给出连续的供应。

术语“可流化材料”旨在包括本领域内公知的粉末形式的所有材料，所述粒状物具有的内聚力和颗粒尺寸使得吹过粉末堆的空气的通过速率在低速下导致颗粒彼此之间的分离和内摩擦力降低。例如，所述材料包括用于火法电解的氧化铝、水泥、石膏、生石灰、熟石灰、飞尘、煤尘、盐晶体（诸如氟化钙、硫酸钠、磷酸盐等）、塑料材料聚集体、食物（诸如奶粉、面粉等）。

本发明还涉及一种设计用于长距离（一般大于一千米）传送粉末材料的设备。

申请人研发并在EP 0179055中描述的粉末传输设备能够连续供应超密度相的固态粉末材料。它尤其是能有规律地并连续地向位于电解槽上部结构中的存储和分配料斗供应氧化铝。这是一个潜在流化设备。如在常规的流化中，这种设备包括位于存储区和待被供应的区之间的至少一个水平传送器，称为通风道（aérocanalisation），由设计用于气体循环的下通道和设计用于粉末材料和气体循环的上通道组成，这两个通道由一个多孔壁隔离，所述气体可以通过所述多孔壁。下通道通过至少一个馈送管道来供应气体。与常规流化中发生的情况相反的是，粉末材料完全填充传送器的上通道，并且传送器设有至少一个部分填充有粉末材料的平衡柱，固体/气体悬浮物的填充高度平衡气体压力。所述平衡柱使得能够产生粉末材料潜在流化的条件。由于极低的气体流率，几乎没有被搅动的粉末出现在超密度床形式的通风道中。

为了更好地理解潜在流化，需要回想常规流化的概念，常规流化通常被用于传送粉末材料，例如在US 4016053中描述。流化中所用的设备同样包括通风道，诸如之前所述。流化气体以给定压力P_f被引入下通道，穿过所述多孔壁，接着穿过静止的形成待流化层的粉末材料颗粒之间。不同于EP 0179055中描述的潜在流化设备，该静止层的厚度远低于所述传送器的上通道的高度，即，不存在任何的流化气体喷射，粉末材料仅部分填充水平传送器的上通道。通过加以高的气体流率，所述颗粒被置于运动中且被升起，每个颗粒失去与邻近颗粒的永久接触点。通过这种方式，颗粒之间的空隙空间增大，颗粒之间的内摩擦降低，并且这些颗粒进入动态悬浮状态。由此，粉末材料的初始空间增大，相关地，因为形成了固相在气相中的悬浮物，表观密度降低。

因此，相比于诸如EP 0179055中描述的潜在流化中遇到的情况——此处提及超密度相，材料的表观密度降低。术语“密度相”通常用于高压下的气动传输。超密度相是潜在流化的特征。为了明确所述概念，可考虑，例如在氧化铝Al₂O₃的情况下，固/气比在密度相气动传输中约为10至150kg Al₂O₃/kg空气，在超密度相潜在流化传输中约为750至950kg Al₂O₃/kg空气。因此，超密度相使得能够以极高固/气浓度传输粉末固体，明显高于气动传输中的密度相。

在潜在流化的情况下，即使没有气体喷射的情况下，粉末材料可几乎完全填充上通道。当气体被引入下通道时，平衡柱部分填充有占据上通道的粉末材料，所达到的压头（hauteur manométrique）平衡了压力p_f并防止颗粒之间空隙的任何增加。因此，平衡柱的存在防止水平传送器中的粉末材料的流化，并导致所述材料具有超密度潜在流化床的表观。另外，由于颗粒之间的空隙距离不增加，介质到以压力p_f引入的气体的渗透性极低，并限制气体以非常低的水平流动。这种穿过平衡柱的低速气体流动称为“脱气”。例如，在US 4016053描述的装置中，对应于80mbar的流化压力P_f并导致粉末形式的氧化铝流化的循环气体的速率是约33.10^-3m.s^-1，而在EP 0179055中的潜在流化设备中，循环气体的速率仅约4.10^-3m.s^-1。这一速率太低，以至于不能使氧化铝在整个传送器中流化。

这里没有流化，但适于提到潜在流化：当在通风道中没有材料的永久循环时，一旦有对粉末材料的需要即出现接连坍塌（éboulement）导致的流动，例如当待被供应的所述区的水平降低到低于临界值。当存储在待被供应的区中的材料的连续消耗使得材料的水平降低到低于供应通道的开口时，一定量的粉末材料从通道逸出，产生的“真空”由材料坍塌填充；这种坍塌带动了另一上游并因此逐步地在通风道中朝向存储器溯流向上重复。

潜在流化超密度床传送设备，如在EP 0179055中描述的设备，被广泛使用，尤其是用于供应目前用于通过火法电解生产铝的装置的罐。专利EP-B-1086035记载对之前设备的改进，其中通风道的上通道的上部在特定部位设有屏障，例如，以垂直于所述上部的壁的扁钢（fer plat）的形式，这有助于在通风道的上通道的上部，当所述通风道供应有潜在流化压力下的流化气体时，产生并耐久地保持相邻的其内具有气泡压力的气泡。申请人确实注意到处于压力下的气泡的产生能够使通风道的运行更稳定。

在国际专利申请WO2009/010667中，申请人指出了这样的设备可在运输期间以粉末材料离析（ségrégation）的最小风险而被使用的优化条件。

考虑到这种类型的设备的巨大成功，尤其是其几乎系统地应用在目前大部分铝电解装置中，申请人旨在进一步改进由超密度相传送提供的方案。具体地，申请人进行了设计用于测试系统限制的实验，以更好地确定哪些参数是重要的，以使通风道的使用条件不那么严格，并简化它们的设计和制造。

本发明的主题是一种用于在供应区（通常是粉末材料的存储区）和至少一个待被供应的区之间传输粉末材料的设备，其包括传送器，称为“通风道”，该传送器包括下通道和上通道，下通道被设计用于气体循环，上通道被设计用于粉末材料和所述气体的循环，所述下通道和所述上通道由多孔壁分隔，所述气体可以穿过所述多孔壁，下通道被连接至气体供应管道，该气体供应管道能够以压力向所述下通道供应气体，所述压力允许所述粉末材料在所述上通道中的潜在流化；这一压力随后被称为“潜在流化压力”，或者，更简单地，“流化压力”，所述上通道在上部设有横向壁，形成所述气体和所述粉末材料循环的阻碍，所述横向壁被布置为使得它们与所述上通道的上壁形成至少一个空间，在该空间中由于使所述通风道处于潜在流化压力下而形成处于压力下的气泡，所述气泡中的压力被称为“气泡压力”，所述设备的特征在于：在至少一个气泡的水平处，优选在每个气泡的水平处，上通道的壁设有移除流化气体的装置，其使气泡连接至外部环境，通常是环境空气，或者是设计用于处理收集在电解槽上方的气体的设备（气体处理中心或“CTG”），并包括产生压降的装置，其产生了基本恒定的压降，或压力损失。所述压降被限定在这样的值，该值使得如果气体被移除至压力基本恒定的外部环境（例如，处于大气压力下的环境空气），所述气泡压力自身保持在基本恒定的值，该值的范围在流化压力和所述外部环境的压力之间。

申请人采取实验室测试，以检测EP 1086035中描述的系统的工作限制。具体地，实施了一些测试，以更好地确定发生在平衡柱中的现象。由顶端带有平衡柱的流化柱表示的通风道的侧壁的其中之一是透明的，这使得能够观察上通道和平衡柱中粉末材料的表现。因此，能够注意到平衡柱中湍流模式使得尤其是平衡柱中存在的较高水平的粉末材料变动且这干扰了所述平衡柱附近的通风道中的所述床。逸出阀（vanne defuite）额外地被设置在上通道的上壁上，以尽可能使气泡中的压力在更宽的范围内，而不需改变向下通道供应流化气体的风扇的运行。在这些测试期间，申请人惊奇地注意到，开启逸出阀能够稳定所述柱中上部水平的粉末材料，意味着所述柱的上部水平的高度变化幅度非常显著地降低。在另外后面的被设计用于模拟设有分隔多个气泡的屏障的通风道的测试中，申请人采用该上通道的上部装备有逸出阀的构思：申请人惊奇地注意到，这也防止上通道中潜在流化床的表面上的高幅度变动的表观。

以这种方式，通过在每个气泡的水平处在通风道的上通道的上部装备逸出阀，申请人意识到由于该阀引起的压降能够以尤其有效的方式稳定气泡压力、平衡柱中粉末材料的水平，以及更一般地，稳定粉末材料的流动。通过这种认知，申请人思考如果这种逸出阀可以完全实现平衡柱所具有的作用，即，平衡潜在流化气体的压力P_f，那么使用这种逸出阀是否能使平衡柱的数量减少，或者甚至完全不需要这些平衡柱。

在一些后期测试中，申请人能够确认这一直觉：能够操作没有平衡柱的通风道通过潜在流化实现运输超密度相的粉末材料：所需要的是用逸出阀替代所述平衡柱，或者更广泛地，通过任何产生基本恒定压降的装置，所述恒定压降的预定值使得借助在下通道中的基本恒定的流化压力P_f和借助基本恒定的外部压力P_a能够保持气泡压力P_b处于稳定值，该稳定值处于使粉末材料流动的优化值范围内，在P_a和P_f之间。

换句话说，本发明的设备在至少一个气泡的水平处——优选在每个气泡的水平处——包括产生压降的装置，而不论是否设有平衡柱。在第一种情况下，所述产生压降的装置主要起稳定悬浮物（粉末材料+气体）水平的作用，所述悬浮物位于平衡柱中且平衡流化压力。在第二种情况下，其还起储备用于平衡柱的作用。另外，在没有平衡柱的情况下，对于相同的压力源，能够达到更高的气泡压力，并因此对于相同量的能量消耗能增加传送器的运输能力。明显地，气泡压力更高但不能到达流化压力的水平，因为气体一方面在穿过多孔壁时压力降低，并且另一方面还在流过流化床中的颗粒时压力降低。

第一种情况（具有平衡柱）对应于现有工业系统的改进，或者相比于现有技术，传送器设有很有限的平衡柱，例如，传送器的特征在于：它们每20米设有一个平衡柱，而非每6米设有一个平衡柱。第二种情况对应于新的传送器，其特征在于完全没有平衡柱。

本发明的设备的优势是能够控制气泡压力的水平和流化气体的出口速率水平。在平衡柱中，粉末材料/气体悬浮物起压力计的作用：通过其密度和体积（由柱的高度表示），其平衡上通道中的压力。平衡柱中材料的压力计效果是一个主要的优点，其说明了这种类型设备的成功之所在，但其也有使气泡压力主要依赖于流化压力的劣势，这使得气泡压力仅可以通过改变流化压力而变化。通过移除平衡柱并将其替换为产生受控压降（设定为预定值）的装置，可以更直接地改变气泡压力，而无需改变流化压力，使得传送器的使用条件更为灵活。

有利地，尤其是为了避免由移除的流化气体夹带的微细粉末材料颗粒引起的所述外部环境的污染，所述移除流化气体的装置还设有至少一个固/气分离设备。显然，这种固/气分离设备自身可产生压降，这有必要加以考虑从而适当地设置所述产生压降的装置。

“产生压降的装置”表示：

a）简单的开口，或“隔膜（diaphragme）”，其邻近由所述气泡占据的空间的封套，例如该开口被设置在上通道的上壁中，该开口的直径对应于适于期望气泡压力的压降；所述开口可以是用于引导所述气体至所述外部环境的出口管道的入口开口；

b）逸出阀，该逸出阀具有可变直径的开口，由此能够在改变气体经受的压降同时将其移除，并由此改变气泡压力；

c）文丘里管计；

d）至少一个固/气分离器，通常在这一领域内是必须的，例如旋风器类型的设备，其中充有固态颗粒的气体通过所述设备内、相对于基本圆柱形壁的侧面喷射被引入：离心驱动但由所述圆柱形壁止动的固态颗粒失去动能，借助重力降落，并被收集在所述圆柱形壁的基底，待通过所述设备的底部移除。

在本发明的优选实施方案中，选定产生压降的装置，其包括至少一个设在上通道上部的固/气分离设备，使得由所述设备截留的固态颗粒可以在悬浮物中直接被移除。为此，用于移除由所述设备截留的固态颗粒的管道具有这样的长度，该长度被限定为使得在悬浮物处于潜在流化的状态时，管道的底端插入所述悬浮物。通常，标准旋风器的上部具有圆柱形壁和向下汇聚的锥形壁，所述圆柱形壁的内表面被设计为接收悬浮物侧面喷射，锥形壁将所述圆柱形壁的底端连接至圆柱形移除管道，该圆柱形管道具有移除的固态颗粒通过的开口。如果使用标准的旋风器，其被布置在通风道的上通道，使得圆柱形管道的底端插入潜在流化状态的悬浮物中。在本发明中，优选使用较简单的旋风器型设备，这意味着，其没有汇聚的锥形壁：圆柱形壁和移除管道具有单独的相同的底端插入潜在流化状态的悬浮物中的圆柱形壁。

有利地，为了满足不断提高的环境保护需求，至少两个旋风器类型的设备被串联组装在流化气体移除线路中，这使得能够更好地对所述气体去尘，意味着当气体离开时，其几乎不包含大于3微米的固态颗粒。所述一个或多个旋风器类型的设备可以是标准的旋风器，其在所述圆柱形管道的基底具有汇聚的锥形壁，但优选选定专门的旋风器，其具有底部被直接插入悬浮物中的圆柱形壁。

借助本发明的设备，由于飞脱（envolement）造成的损失被显著降低。实际上，现有技术的平衡柱中的湍流模式使得由于飞脱而携带大量颗粒。申请人注意到稳定平衡柱（如果有的话）中粉末材料的上部水平的事实，以及稳定上通道中的潜在流化床的上部水平的事实，使得能够在设备使用的通常条件下几乎完全消除颗粒的飞脱，这些颗粒的尺寸通常大于5微米。然而，尽管这具有不可争议的优势，但似乎并不可能仅通过产生压降的装置来消除微米和纳米级的微细颗粒的飞脱，且使所述产生压降的装置与额外的固/气分离装置相关联被证明通常是必要的。

在平衡柱被取消的情况下，或者它们的数量减少的情况下，本发明还具有这样的优势，本发明既简化了通风道的设计和制造，又降低了能耗，因为流化压力可以通过使每个气泡中的气泡压力更接近于所述流化压力来更为有效地利用。

所述产生压降的装置包括至少一个具有预定截面的开口，其尺寸使得能够产生需要的压降。如果开口是流化气体的仅有的出口，有利的是，以这样的开口直径为目标，所述开口直径允许泄漏流量（débit de fuite）至少等于S.u_f，其中S是对应于相关的气泡的多孔壁的部分的表面，其中u_f是流化速率。通常，对于诸如冶金的氧化铝的材料，流化速率在5至15mm.s^-1的范围内。因此，对于相应于给定气泡的通风道的一部分——我们下文称为“箱”——，已知多孔壁的截面，相应于流量S.u_f的气体出口流量可以由此被推断出并且由此限定开口的直径，因为对于给定的开口直径，水力学的常规定律使得能够找到压降和泄漏流量之间的关系。

通过开口的压降基本与穿过所述开口的气体泄漏质量流量的平方成正比，并由以下方程式限定：

ΔP = \frac{1}{2 ρ} {[\frac{F_{g} {(1 - β^{4})}^{0,5}}{{KA}_{t}}]}^{2}

其中：

β = \frac{d_{or}}{d_{t}}

At = \frac{π}{4} d_{t}^{2}

其中：

-ΔP是通过开口的压降（以bar表示；1bar=0.1MPa）；

-d_or是开口的直径；

-d_t是管的直径，该管将上通道的上壁连接至具有所述开口的隔膜；

-ρ是流化空气的密度（以kg/m³表示）；

-F_g是流化空气的质量流量（kg/h）（“泄漏流量”）；

-K是压降常数。

我们以设有14cm宽的多孔壁的通风道为实例。如果在箱的水平处旨在设定气泡压力0.05bar（5000Pa）（在此表示为相对于大气压力的超出的压力）且流化气体速率15mm/s，如果箱的长度为12m长，则将上通道的上部与环境空气连通的开口的直径必须为25mm；如果箱的长度为24m长，则该开口的直径必须为34mm；如果箱的长度为72m长，则该开口的直径必须为46mm。

另一方面，如果通风道的部分也包括平衡柱，则开口的直径会被选定为更小，使得平衡柱中的固/气悬浮物的水平可以被控制同时确保气体低速率的流化。返回前一段中的实例，现有的设有平衡柱并具有约6米的通常长度的箱，如果平衡柱被移除，则将不得不设有直径约20mm的开口。然而，如果期望保持所述平衡柱，且如果简单地期望为了稳定平衡柱中的悬浮物（气体+粉末材料）的上部水平使用新的产生压降的装置，则形成具有明显小于20mm直径的开口，填充平衡柱中所述悬浮物的高度使得能够平衡上通道中的压力减去由于所述开口的压降。

有利地，产生压降的装置——其通过产生相对于外部压力恒定的压降来确保基本恒定的气泡压力——被设计为使得所述压降很大，以不能向平衡柱中粉末材料的上部水平施加过大的高度。通过确保平衡柱中固/气悬浮物柱的高度不超过特定值，通常约1m，限制了所述平衡柱的外形尺寸、重量和成本，同时提高了传送系统的可靠性。

所述开口可以有利地具有可变截面，如同阀的开口一样，这使得能够改变气泡压力——并因此使得通风道的局部运行条件不那么严格——或者使给定几何形状的设备适于传送各种粉末材料。在这一点上，可以在WO2009/010667中看出，粉末材料很可能在超密度床中传送的区域：如图1中吉尔达特（Geldart）图所示，其中它们由平均颗粒尺寸和密度（更准确地，后者和流化气体的密度之间的差异）表征，它们优选地位于该文献图1的阴影区中。

图1是现有技术中设有平衡柱的设备的示意性竖直横截面图，如在EP 1086035中所阐释的。图2示出应用至该设备的本发明的第一方案。

图3是根据本发明方案的没有设置平衡柱的设备的示意性竖直横截面图。图4是类似于前一设备的设备的示意性竖直横截面图，不同之处在于：在每个气泡的水平处，上通道的上壁设有逸出阀。

图5是根据本发明的另一设备的一部分的示意性竖直横截面图，既适于来自存储单元的粉末材料的连续供应，也适于长距离传送粉末材料。

图6是根据本发明的第四设备的中间部和端部的示意性竖直横截面图。所示中间部对应于两个相邻的气泡（表示为i和i+1）之间的边界。材料供应（未示出）可以从前面的图中想象出，材料的流动方向总是规定为从左到右。

实施例

实施例1：现有技术设备的改进（图1和2）

图1示出的设备在EP 1086035中记载。该设备由以下所列构成：用于待被运输的材料的上部储存罐1，其由通道2连接至通风道型的传送器3；以及，传送器移除装置9，该装置9使用受控的比例系统（système de dosage）10来使粉末材料通向待被供应的区11。

上部的储存罐1包括处于大气压下的散装粉末材料12。该罐经由通道2在水平（或倾斜）传送器3的端部之一上承受载荷。传送器3由多孔壁5构成，多孔壁5分隔下通道6和设计用于粉末材料循环的上通道7。

流化气体G通过通道8被引入下通道6，在此受到流化压力P_f。该气体穿过多孔壁5，接着穿过填充在传送器上通道7中的粉末材料12，由此与后者形成潜在的流化床12’，即，处于气相中的粉末的固态颗粒的悬浮物。该潜在的流化床12’处于超密度相，在用于电解槽的氧化铝的情况下，该悬浮物具有约900kg/m³的密度。随着气体穿过部分填充平衡柱（4.1、4.2）最高到基本水平的上部高度（15.1、15.2）的粉末材料，气体被以低速率移除，压头（h1、h2）在每个气泡（20.1、20.2）水平处平衡气体压力P_f。在潜在流化床12’的上部水平13之上，形成处于压力下的气泡（20.1、20.2），该气泡被限制在由上通道7的上壁14和屏障形成的空间之内。对于气泡20.1，这些屏障由扁钢50、存储罐的伸入部51和平衡柱的伸入部40.1形成。对于气泡20.2，这些屏障由扁钢50、平衡柱4.2的伸入部40.2和通风道端部侧壁52的上部形成。在气泡20.1和20.2内，分别存在气泡压力P_b1和P_b2，这是由于下通道6处于流化压力P_f下。对于根据现有技术的该设备，这些气泡压力仅可以通过改变流化压力P_f来被改变。

如图2所示，之前设备已被改进，意味着根据本发明，在上通道7的上壁14在每个气泡（20.1、20.2）的水平处制成一个开口（100.1、100.2），从而允许流化气体逸出到具有基本恒定压力的外部环境中，流化气体以限定的压降——取决于开口的直径——通过该开口。该开口的第一效果是使上部水平15.1和15.2的位置稳定，即，占据平衡柱4.1和4.2的粉末材料的体积的高度h1和h2，使得飞脱造成的损失基本降低，而不需要对所述平衡柱的上端给出特别的形状。作为指示，在实验设备中，与图2示出的设备肯定稍有不同，意味着其仅有一个气泡，其中逸出阀与该气泡相关联，在粉末材料柱的上部水平的高度的变化幅度从几百毫米降到几毫米。在实验设备中，上通道是40cm高。其上部部分设有能够在几厘米的高压下产生气泡的屏障物。使用的风扇能够使流化压力在90至200mbar之间改变（相对压力：其是相对于大气压力的超出的压力）。根据逸出阀的开口，气泡压力在15至100mbar之间改变，平衡柱中固/气悬浮物的柱的高度在20至100cm之间改变，当阀开口以给定直径阻塞且风扇保持在给定状态下时，这一高度几乎保持稳定。

平衡柱的上部水平稳定的事实使得在设备通常的使用情况下，几乎能够完全消除颗粒的飞脱，这些颗粒的尺寸通常大于5微米。

在设有平衡柱的设备的根据本发明改变的一个变型中，在上通道的上壁中制成的开口具有可变的直径（例如，每个气泡的顶部区可设有一个逸出阀）。通过这种方式，通过直接作用在与所涉及气泡相关联的逸出阀上，每个气泡中的气泡压力可以分别被改变，而不需要改变流化压力。

实施例2（图3和4）

实施例2例示了一种本发明的设备，其特征在于，该设备没有平衡柱。借助于上通道7的上壁14中的、分别具有直径D1和D2的开口110.1和110.2所制造的压降，气泡压力P_b1和P_b2保持在基本恒定的预定值。开口110.1和110.2是直径至少分别等于D1和D2的管道30.1和30.2的入口，所述管道允许流化气体被移除。所述移除管道进入大气，或者，优选地，尤其是涉及用于向电解池连续供应氧化铝的设备时，所述移除管道通向气体处理中心。

借助于这一设备，由于飞脱造成的损失基本被降低。为了净化具有更细的颗粒的气体，通常亚微米级或者甚至纳米级颗粒，用于流化气体的移除管道30.1和30.2有利地设有去尘设备，例如旋风器（图3中未示出）。在这种情况下，管道30.1（分别的，30.2）的入口开口必须具有与没有去尘设备时不同的预定截面，因为压降的总和必须与仅由开口提供的压降相等。

图4示出之前没有平衡柱的设备的一种变型，其中开口由逸出阀120.1和120.2替代，该逸出阀将每个气泡20.1和20.2的上部区与流化气体出口管道（30.1和30.2）相连。阀的开口是可变的，使得通过改变开口直径，气泡压力可以在每个气泡的水平处改变。这种设备的第一优势是能够控制传送器中材料的流动并局部对材料的流动采取行动。另一优势是使具有给定几何形状的设备能够用于传送不同的材料。

实施例3（图5）

图5示出本发明的另一实施方案，更具体地，该方案被设计用于在流化气体不能被送至气体处理中心的情况下，长距离传送粉末材料。在此，用于移除流化气体的装置包括腔60，该腔在上通道7的顶部区制成，在该腔内，存在至少一个固/气分离设备。在示出这一实施例的实施方案中，两个在此为旋风器类型的气/固分离设备61和62被串联组装，从而满足不断提高的环境需求：去尘的气体仅包含可以忽略比例的微米级细粒。这些设备中的每一个都包括基本圆柱形壁610、620和入口管道，圆柱形壁的底部插入潜在的流化床，入口管道被设计为使得气/固悬浮物切线地到达所述圆柱形壁。这种切线形进入使得气/固流沿着所述壁流动且朝向旋风器底部。由此产生的离心力使颗粒与气体分离。固态颗粒与圆柱形壁接触，失去它们动能的一部分，且通过重力被拉向潜在的流化床。所述圆柱形壁的高度被限定为使得直接来自潜在流化床的固体不会阻塞所述旋风器。

第一旋风器的入口管道具有入口开口130，其直径被计算为使得待被去尘流的入口速率的范围在2至40m/s之间，优选在15至40m/s，从而具有可能的最有效的分离。每个旋风器必须被设计为使得适于使所述旋风器正确运行的入口直径有助于使整个压降旨在达到预定值，该预定值限定在本发明的框架之内。所述用于移除流化气体的旋风器型设备的出口管道31设有逸出阀131，该逸出阀可变的开口使得能够控制气泡压力P_b1。

实施例4（图6）

图6示出实施例的设备与之前实施例的设备相像，其被设计为长距离传送粉末材料。该设备具有两个独立的优势特征。

第一个特征由端部箱300的构造构成：其设有向上导向的基本竖直端部柱9’，该端部柱中的材料可以由于流化气体的压力而上升，而不是像第一实施例中具有被连接至上通道底部、基本竖直向下导向的移除装置9。旁路9”允许粉末材料被倒卸。旁路9”在略高于上通道7的上壁14的高度被连接至所述端部柱9’，且该高度被选定为使得分支可以位于粉末材料+气体悬浮物的上部水平15.3以下。有利地，设有产生压降的装置（诸如逸出阀141）的上壁14’置于所述端部柱9’顶上，使得处于压力下的气泡可以在给定的气泡压力下在所述上壁以下形成。这种构造使得能够在这里将潜在流化床12’的上部水平稳定，这有助于待被传送的材料在恒定速率下实现连续流动。有利地，在该末端部，下通道的区6.2被单独供应流化气体，以具有与其余部分——即，下通道的几乎所有6.1——的压力P_f1不同（通常是大于）的流化压力P_f2。

在粉末材料+气体悬浮物的上部水平15.3之上具有倾卸出口旁路9”的构造尤其适于在没有离析风险下进行的流动，这种流动使用气泡模式，诸如在WO2009/010667中推荐的。对于具有离析风险的材料，诸如多分散的粉末材料，优选在端部箱的水平处设有一个略高于多孔壁（或织物）5的出口。

第二个特征是尤其令人感兴趣的，因为其使得能够长距离传送粉末材料，同时使其不断获得高度。通风道具有间隔的上通道，使得其具有n个处于各自压力P_bi（i从1到n变化）下的相邻气泡。上通道的上壁14设有阻碍，诸如50.1和50.n等的横向壁。每个相关的气泡20.i（i=1至n）设有产生压降的装置，在此为逸出阀140.i。相邻的气泡20.i和20.（i+1）由屏障50.i分隔。倒U形管道150.i（在下文称为“虹吸管”）被放置在通道上，使得U形的分支位于屏障50.i的两侧，且所述分支具有足够的长度，以使它们的端部进入潜在流化悬浮物。逸出阀140.i和140.（i+1）被设定为使得在屏障50.i的两侧，气泡压力P_bi大于P_b（i+1）。在实践中，上游逸出阀140.i比下游逸出阀140.（i+1）开得小。正因为如此，流化气体在上游部分能够以比在下游部分低的泄漏流量逸出，气泡压力P_b（i+1）低于气泡压力P_bi，且在虹吸管（在图6中以单箭头示出）中设定气体流从上游部分移动到下游部分用以经由下游逸出阀140.（i+1）移除。令人惊奇地是，申请人注意到所述虹吸管中的气体流不拖走任何固态颗粒。

由于气泡压力的不同，屏障50.i上游的潜在流化床的上部水平13.i低于屏障50.i下游的潜在流化床的上部水平13.（i+1）。可以看出，通过这种方式，潜在流化床的上部水平在其每次通过屏障50.i时其高度上升。

显然，倒U形管道不可能具有任何截面：流化气体从一个气泡到另一个的流通（以对应于移除这些相邻气泡的装置的泄漏流量之间的差异的质量流量发生）必须以接近或低于氧化铝传输速率的速率进行，以限制颗粒的飞脱。实际上，为了获得期望的效果（将粉末材料长距离传送，同时使其获得不断增加的高度），重要的是：

a）使两个相邻的气泡设有产生压降的装置，使得下游气泡出口的压降大于上游气泡出口的压降；以及

b）在两个相邻气泡之间设有通路，以补偿所述相邻气泡的移除装置的泄漏流量的差异，所述通路——通常是一个倒U形管道，其设置在通风道上，使得U形的分支位于所述屏障50.i的两侧且具有足够的长度，以使得它们的端部进入潜在流化悬浮物——具有这样的截面，其使得流化气体以接近或低于氧化铝传输速率的速率来通过这一通路。

Claims

1.用于在供应区（1）和至少一个待被供应的区之间传输粉末材料（12）的设备，其包括传送器（3），称为通风道，该传送器包括下通道（6）和上通道（7），下通道被设计用于气体循环，上通道被设计用于粉末材料和所述气体的循环，所述下通道和所述上通道由多孔壁（5）分隔，所述气体能够穿过所述多孔壁，所述下通道被连接至气体供应管道（8），该气体供应管道能够以压力P_f向所述下通道供应气体，该压力使得所述粉末材料在所述上通道中潜在流化；这一压力被称为流化压力，所述上通道在上部设有横向壁（50、51、52；53；50.i、50.n），形成所述气体和所述粉末材料循环的阻碍，所述横向壁被布置为使得它们与所述上通道的上壁形成至少一个空间，在该空间中，由使所述通风道处于潜在流化压力下而以给定的气泡压力形成处于压力下的气泡（20.1、20.2；20.i、20.（i+1）、20.n），所述通风道由箱组成，每个箱对应于一个给定的气泡，所述设备的特征在于：在至少一个气泡的水平处，所述上通道的壁设有移除流化气体的装置，其使所述气泡连接至外部环境并包括产生压降的装置（100.1、100.2；110.1、110.2；120.1、120.2；130、61、62；140.i、140.（i+1）、140.n），所述产生压降的装置产生基本恒定的压降。

2.权利要求1的设备，其特征在于：产生压降的装置被设计为使得由所述装置产生的所述基本恒定的压降限定在这样的值，该值使得如果所述外部环境中的压力基本恒定，则所述气泡压力自身保持在基本恒定的值，该值的范围在流化压力Pf和所述外部环境的压力之间。

3.权利要求1或2的设备，其特征在于：在每个气泡（20.1、20.2、……、20.i、20.（i+1）、……、20.n）的水平处，所述上通道的壁设有移除流化气体的装置，其使所述上通道连接至所述外部环境并包括产生基本恒定压降的产生压降的装置。

4.权利要求1或2的设备，其特征在于：该设备没有平衡柱（4.1、4.2），即，上端部通向外部环境的柱，且该柱填充有粉末材料，使得当将所述通风道置于潜在流化压力下时，包括填充所述平衡柱的气体和粉末材料的悬浮物具有使得能够平衡所述上通道中的压力的填充高度。

5.权利要求1或2的设备，其特征在于：所述移除的装置包括至少一个固/气分离器。

6.权利要求1或2的设备，其特征在于：所述移除的装置是所述产生压降的装置，且具有邻近于由所述气泡占据的空间的封套的开口（100.1、100.2）的形式，该开口的直径对应于适于期望气泡压力的压降。

7.权利要求1或2的设备，其特征在于：所述移除流化气体的装置是管道（30.1、30.2），其在气泡水平处——位于所述上通道的上壁——进入所述上通道，所述产生压降的装置是所述管道的入口开口（110.1、110.2），该开口的直径对应于适于期望气泡压力的压降。

8.权利要求7的设备，其特征在于：所述管道（30.1、30.2）设有逸出阀（120.1、120.2），该逸出阀具有可变直径的开口，由此使得能够在气体移除时改变其经受的压降。

9.权利要求5的设备，其特征在于：所述移除流化气体的装置包括腔（60），该腔在上通道（7）的上部形成，且在所述腔内存在所述固/气分离设备。

10.权利要求9的设备，其中所述固/气分离设备（61）是旋风器的类型，且包括用于移除由所述设备截留的固态颗粒的管，该管的长度被限定为当悬浮物处于潜在流化的状态时，使得该管的底端插入所述悬浮物。

11.权利要求9或10的设备，其中所述固/气分离设备（61）包括入口管道和基本圆柱形壁（610），所述入口管道被制成为使得充有固态颗粒的气体切线地到达所述基本圆柱形壁，所述基本圆柱形壁的高度被限定为使得当所述上通道的悬浮物（12’）处于潜在流化状态时其底部插入所述悬浮物（12’）。

12.权利要求9或10的设备，其中所述固/气分离设备具有用于充有固态颗粒的气体的入口开口（130），该开口的直径被计算为使得待被去尘的气体的进入速率的范围在2至40m/s之间，所述设备被设计为使得适于使所述分离设备正确运行的所述入口开口的直径有助于旨在到达需要的气泡压力的总压降。

13.权利要求12的设备，其中所述固/气分离设备的出口管道（31）设有逸出阀（131），该逸出阀的可变开口使得能够控制所述气泡压力P_b1。

14.权利要求9或10的设备，其中所述固/气分离设备由多个串联组装的旋风器类型的设备（61、62）构成。

15.权利要求1或2的设备，其特征在于：该设备包括端部箱（300），该端部箱设有向上导向的基本竖直的端部柱（9’），该端部柱中的粉末材料能够由于流化气体压力而上升，旁路（9”）允许所述粉末材料被倒卸，所述旁路（9”）在略高于所述上通道（7）的上壁（14）的高度被连接至所述端部柱（9’），且该高度被选定为使得分支能位于包括粉末材料和气体的所述悬浮物的上部水平（15.3）下方。

16.权利要求15的设备，其中上壁（14’）置于所述端部柱（9’）顶上，该上壁设有产生压降的装置，使得处于压力下的气泡能够在给定气泡压力下在所述上壁下方形成。

17.权利要求15的设备，其中在所述端部箱（300）的水平处，所述下通道的区（6.2）被单独地供应流化气体，以得到不同于所述下通道其余部分（6.1）的压力P_f1的流化压力P_f2。

18.权利要求15的设备，其中所述端部箱（300）的所述上通道的底部还设有略高于所述多孔壁（5）定位的移除装置。

19.权利要求1或2的设备，其特征在于：所述上通道（7）被分隔为使得其具有n个处于各自压力p_bi下的相邻的气泡（20.1、……、20.i、……、20.n），i从1变化到n，所述上通道（7）的上壁（14）设有分隔所述气泡的屏障（50.i、50.n），每个相关的气泡（20.i，i=1至n）设有产生压降的装置；以及，其特征在于：对应于两个相邻气泡（20.i、20.（i+1））的所述上通道（7）的至少两个隔间设有产生压降的装置（140.i、140.（i+1）），使得下游气泡（20.i）出口处的压降大于上游气泡（20.（i+1））的出口处的压降；以及，其特征在于：在所述相邻气泡之间形成通路，该通路使得能够补偿所述相邻气泡的移除装置的泄漏流量之间的差异，所述通路具有的截面使得流化气体以接近或低于流化速率的速率穿过该通路。

20.权利要求19的设备，其中所述通路是位于所述通风道上的倒U形管道（150.i），使得该U形的分支位于分隔所述相邻气泡（20.i和20.（i+1））的所述屏障（50.i）的两侧，所述U形的分支具有足够的长度，以使它们的端部进入潜在流化悬浮物。

21.根据权利要求19所述的设备，其中所述产生压降的装置为逸出阀（140.i）。