CN109878919A - 一种高压弹性防结拱料仓装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压弹性防结拱料仓装置，属于高压煤粉气化技术的能源清洁利用领域。该料仓包括外层刚性料仓，外层刚性料仓内设有内层弹性料仓，外层刚性料仓与内层弹性料仓之间为空腔结构；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的底端分别设有出料端，外层刚性料仓的出料端与内层弹性料仓的出料端相连；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的上部均呈筒柱形其下部均呈圆斗形；所述内层弹性料仓的上部设有加料口，加料口延伸至外层刚性料仓的外侧；本发明采用的高压弹性防结拱料仓装置，通过内层多孔介质壁面，保证粉体均匀受压，防止粉体压实成拱。通过内层弹性壁面缓解粉体出料过程中搭桥、结拱等问题，有效的避免了粉体物料输送的不连续性。

Description

一种高压弹性防结拱料仓装置

技术领域

本发明涉及一种高压弹性防结拱料仓装置，属于高压煤粉气化技术的能源清洁利用领域。

背景技术

根据国家统计局发布的《2017年国民经济和社会发展统计公报》，我国在2017年能源消费总量为44.9亿吨标准煤，比上年增长2.9%，其中煤炭消费量增长0.4%，原油消费量增长5.2%，天然气消费量增长14.8%，电力消费量增长6.6%。煤炭、石油、天然气的消费量分别占能源消费总量的60.4%、18.8%和7.0%。鉴于我国处于“多煤少油缺气”的能源结构，煤炭将长时间保持我国消费量最大的能源地位。因此，如何清洁高效地利用煤炭资源，对我国的经济发展起着至关重要的作用。

近年来，煤粉气化技术因其清洁环保、转化效率高而受到广泛的关注和重视，其核心技术为在一定的温度和压力条件下，以空气、氧气或水蒸气作为气化剂，在还原性气氛下，通过一系列的热化学反应，将煤炭中的有机物转化为含有H₂、CH₄、CO、CO₂等可燃性气体和少量残渣的技术。汽化炉中煤粉粒径小、水分高，粉体中的水分可导致粉体颗粒之间形成液桥，颗粒表面粘结力增强，摩擦力、黏性力及粘度均改变，出现造粒现象。由于煤粉汽化炉工作压力高，煤粉受挤压力后容易出现固结，造成料仓内流动及出料恶化，造成流动的不稳定甚至结拱，严重影响了汽化炉安全稳定的运行。料仓出料的稳定性成为制约汽化炉发展的主要因素之一。因此，持续稳定地输送粉体，提高出料的稳定性对汽化炉发展起着至关重要的作用。

发明内容

本发明公开了一种高压弹性防结拱料仓装置，能够破坏黏性粉体出料阶段的静态拱，实现黏性粉体在高压环境下连续、稳定出料，有效避免了黏性粉体输送的不稳定性。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，该料仓包括外层刚性料仓，外层刚性料仓内设有内层弹性料仓，外层刚性料仓与内层弹性料仓之间为空腔结构；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的底端分别设有出料端，外层刚性料仓的出料端与内层弹性料仓的出料端相连；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的上部均呈筒柱形其下部均呈圆斗形；所述内层弹性料仓的上部设有加料口，加料口延伸至外层刚性料仓的外侧；所述的外层刚性料仓上设有充压风管道；充压风管道与外层刚性料仓、内层弹性料仓之间的空腔结构相连通；所述的内层弹性料仓上还设有排气阀，排气阀与内层弹性料仓相连通，排气阀延伸至外层刚性料仓外侧。

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，所述的内层弹性料仓由弹性材料制成；内层料仓的弹性材质在壁面应力较小时，内层弹性料仓不会发生径向弹性形变；当料仓壁面对粉体的应力达到结拱应力时，内层弹性料仓发生径向弹性形变。

内层弹性料仓内部的填料粉体所产生的压力，其内层弹性料仓发生径向弹性形变，通过弹性形变所产生的弹性势能对填料粉体进行反复径向振荡，破坏内层弹性料仓内填料粉体的搭桥与固结。

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，所述的内层弹性料仓的壁面材料为多孔介质结构；内层弹性料仓内的气压与外层刚性料仓的气压相等；其内层弹性料仓内的填料粉体为均匀受压状态；且料仓在充压过程中，粉体物料被均匀充压确保不被压制成拱。

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，所述的内层弹性料仓的材料固有频率为0~0.2Hz。该固有频率为：物体做自由振动时的频率。内层料仓的弹性材质固有频率和粉体出料时的壁面法向应力波动频率相近。

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，所述的外层刚性料仓的筒柱形部与内层弹性料仓的筒柱形部之间通过连接件相互固定。

本发明所述的高压弹性防结拱料仓装置，所述的外层刚性料仓的外筒壁上设有固定支座。

有益效果

本发明采用的高压弹性防结拱料仓装置，通过内层多孔介质壁面，保证粉体均匀受压，防止粉体压实成拱。通过内层弹性壁面缓解粉体出料过程中搭桥、结拱等问题，有效的避免了粉体物料输送的不连续性。

本发明采用的高压弹性防结拱料仓装置，通过弹性壁面解决粉体出料过程中流动不均等问题。结构简单，无需机械电动设备，投资及维护费用少。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图中1为布袋除尘器，2为排气阀、3为加料口，4为充压风管道，5为固定支座，6为连接件，7为内层弹性料仓，8为外层刚性料仓，9为出口阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：本发明的高压弹性防结拱料仓装置，包括布袋除尘器1、排气阀2、加料口3、充压风管道4、固定支座5、连接件6、内层弹性料仓7和外层刚性料仓8和出口阀门9组成。外层刚性料仓8内设有内层弹性料仓7，外层刚性料仓8与内层弹性料仓7之间为空腔结构；外层刚性料仓8与内层弹性料仓7的底端分别设有出料端，出料端上设有出口阀门9，用于开关出料；外层刚性料仓8的出料端与内层弹性料仓7的出料端相连外层刚性料仓的外筒壁上设有固定支座。

外层刚性料仓8与内层弹性料仓7的上部均呈筒柱形其下部均呈圆斗形；内层弹性料仓的上部设有加料口3，加料口3延伸至外层刚性料仓8的外侧；充压风管4道布置在外层刚性料仓8的上端；充压风管道4与外层刚性料仓8、内层弹性料仓7之间的空腔结构相连通；所述的内层弹性料仓7上还设有排气阀2，排气阀2与内层弹性料仓7相连通，排气阀7延伸至外层刚性料仓8外侧。

开始工作前，通过加料口3向料仓中加入物料，加料完成后关闭加料口3；打开充压风管道4向外层刚性料仓内充压，保持仓内气体压力恒定；打开出口阀门9进行粉体输送。工作过程中，粉体在出料前的壁面应力表现为基础应力，法向应力值较小，不会引发内层弹性料仓壁面出现弹性形变；当处于出料过程时，壁面应力表现为基础应力和流动侧应力，出料过程中由于粉体在垂直方向上膨胀，水平方向上压缩，壁面应力表现为基础应力和流动侧应力，壁面法向应力值大约为出料前的1.5~2倍，出现壁面超压现象；由此可判断出壁面的法向应力为出料前法向应力的1.5~2倍，增大的壁面法向应力造成粉体受挤压成型，形成粉体静态拱，导致出料停滞。壁面应力引发内层弹性料仓壁面向外扩张，出现径向弹性形变，弹性形变导致壁面弹性势能增加，弹性势能达到最大值后料仓壁面开始向内收缩，弹性势能转化为对仓内粉体做功，导致内层弹性料仓在径向上呈现出一定周期的反复振荡，从而破坏粉体在壁面附近的搭桥和固结，促进出料的稳定性，实现高压下粉体的稳定性出料。当粉体处于出料稳定状态时，仓内出现中心流动四周停滞的中心流型，粉体在壁面附近出现“流动死区”，粉体对壁面的法向应力呈现一定周期的波动，应力波动的频率为0~0.2Hz，与内层弹性料仓的固有频率相近，引发内层弹性料仓和粉体的共振现象，共振破坏仓内壁面附近粉体的静态拱和搭桥，有效缓解出料过程中流动不均现象。

本发明的高压弹性防结拱出料控制方法，包括以下步骤：

1）打开加料口，向内层弹性料仓中加入粉体物料，加料结束后关闭加料口；

2）打开充压风管道，向外层刚性料仓内充压，保持仓内气体压力恒定；

3）通过出口阀门开关控制粉体出料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高压弹性防结拱料仓装置，其特征在于：该料仓包括外层刚性料仓，外层刚性料仓内设有内层弹性料仓，外层刚性料仓与内层弹性料仓之间为空腔结构；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的底端分别设有出料端，外层刚性料仓的出料端与内层弹性料仓的出料端相连；所述的外层刚性料仓与内层弹性料仓的上部均呈筒柱形其下部均呈圆斗形；所述内层弹性料仓的上部设有加料口，加料口延伸至外层刚性料仓的外侧；

所述的外层刚性料仓上设有充压风管道；充压风管道与外层刚性料仓、内层弹性料仓之间的空腔结构相连通；

所述的内层弹性料仓上还设有排气阀，排气阀与内层弹性料仓相连通，排气阀延伸至外层刚性料仓外侧。

2.根据权利要求1所述的高压弹性防结拱料仓装置，其特征在于：所述的内层弹性料仓由弹性材料制成；内层弹性料仓内部的填料粉体所产生的压力，其内层弹性料仓发生径向弹性形变，通过弹性形变所产生的弹性势能对填料粉体进行反复径向振荡，破坏内层弹性料仓内填料粉体的搭桥与固结。

3.根据权利要求1所述的高压弹性防结拱料仓装置，其特征在于：所述的内层弹性料仓的壁面材料为多孔介质结构，内层弹性料仓内的气压与外层刚性料仓的气压相等，其内层弹性料仓内的填料粉体为均匀受压状态。

4.根据权利要求2所述的高压弹性防结拱料仓装置，其特征在于：所述的内层弹性料仓的材料固有频率为0~0.2Hz。

5.根据权利要求1所述的高压弹性防结拱料仓装置，其特征在于：所述的外层刚性料仓的筒柱形部与内层弹性料仓的筒柱形部之间通过连接件相互固定。