CN116710199A - 包括冷却元件的漏斗 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种料斗，所述料斗包括由侧壁限定的缓冲隔室；顶端，所述顶端包括用于接收固体颗粒的开口；以及底端，所述底端包括用于从所述缓冲隔室分配所述固体颗粒的开口。所述缓冲隔室包括多个基本上竖直定位的、用于冷却所述缓冲隔室中的所述固体颗粒的冷却板状元件。本公开进一步涉及包括所述料斗的系统、操作所述料斗或系统的方法以及固体颗粒的生产。

Description

包括冷却元件的漏斗
技术领域
本公开涉及化工制造领域，具体地，本公开提供了一种包括冷却元件的新型料斗。
发明背景
料斗，也称为颗粒的收集容器，是一种可以收集材料(尤其是粒状或微粒材料)、盛放该材料并将其按需分配的装置。料斗是一种容器，该容器具有用于方便接收要盛放的材料的在该容器顶部的大开口以及用于以受控方式分配材料的狭窄底端。料斗可以替代地被描述为具有会聚侧(即具有某种漏斗形状)的容器。料斗广泛用于化学品诸如肥料颗粒的制造。
EP0444338A1(Cominco有限公司，1991)公开了一种用于冷却固体颗粒的装置。该装置包括多个平行的、间隔开的、竖直的热交换器板；进料斗以及出料斗。热交换器板连接到位于料斗的一侧上的流体入口和出口。该装置减少了其所冷却的颗粒的损耗和磨损。
US20200017416A1(thyssenkrupp AG,2020)公开了一种系统，该系统包括流化床造粒机、冷却器和产品筛。产品筛包括筛上颗粒的出口，该出口经由一台或多台破碎机连接到流化床造粒机。
料斗目前可用的功能仅限于其主要功能，即收集、储存和分配材料。需要开发可以冷却料斗盛放的材料的新型料斗。
发明内容
发现有可能开发一种新型料斗，其在其缓冲隔室中包括冷却元件，使得由料斗收集和分配的颗粒的温度在它们停留在料斗中期间会降低。缓冲隔室是料斗的一部分，材料诸如颗粒在使用或分配之前被提供或盛放在其中。
本发明人还发现了一种用于改造传统的料斗(即不包括任何冷却功能的料斗)的方法。改造现有装置是特别有趣的，因为这允许通过修改仅一个装置(料斗)来解决问题，并且不需要改变其他装置，诸如连接到料斗的装置。此外，改造后的料斗不会比原来的料斗在工厂中占用更多的空间。
改造装置允许工厂以最小的成本和对工厂的最小中断来提高其产量或产能。
本发明由所附的一组权利要求来限定。
在第一方面，本公开涉及一种料斗，该料斗包括由侧壁限定的缓冲隔室；顶端，该顶端包括适于接收固体颗粒的开口；以及底端，该底端包括适于从缓冲隔室分配固体颗粒的开口。缓冲隔室包括多个基本上竖直定位的、用于冷却缓冲隔室中的固体颗粒的冷却板状元件。
在另一方面，本公开涉及一种用于操作根据本公开的料斗的方法，该方法包括以下步骤：a)激活多个冷却板状元件的冷却效果；b)例如以连续或间歇的方式向料斗的顶端提供固体颗粒(例如作为进料或流)；c)例如以连续或间歇的方式经由料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒。
在另一方面，本公开涉及一种用于操作根据本公开的系统的方法，该方法包括以下步骤：
I)激活所述料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；
II)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
III)在造粒机中将熔体造粒从而获得颗粒，特别是在流化床造粒机中；
IV)基于预先确定的尺寸范围将所获得的颗粒分离成以下粒级：符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；以及
V)将所获得的任何筛上固体颗粒引导至所述料斗；
VI)例如以连续或间歇的方式向所述料斗的顶端提供所述任何筛上固体颗粒；以及
VII)例如以连续或间歇的方式经由所述料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒，
VIII)将冷却的固体颗粒从料斗分配到破碎机以减小固体颗粒的粒径，以及
IX)将从破碎机获得的任何筛下固体颗粒分离并引导至造粒机。
在另一方面，本公开涉及一种用于使用本料斗来生产固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
a)激活所述料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；
b)例如以连续或间歇的方式向所述料斗的顶端提供固体颗粒；以及
c)例如以连续或间歇的方式经由所述料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒，
d)将冷却的固体颗粒从料斗分配到破碎机以减小固体颗粒的粒径，以及
e)将从破碎机获得的任何筛下固体颗粒分离并引导至造粒机，
其中b)中提供的所述固体颗粒通过以下步骤获得：
i)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
ii)在造粒机中将熔体造粒从而获得颗粒，特别是在流化床造粒机中，
iii)基于预先确定的尺寸范围将所获得的颗粒分离成以下粒级：符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；以及
iv)将所获得的任何筛上固体颗粒作为步骤b的所述固体颗粒引导至所述料斗。
在另一方面，本公开涉及一种用于使用根据本公开的料斗在造粒机、特别是流化床造粒机中生产固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：a)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；b)在造粒机中将熔体造粒从而获得符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；c)激活根据本公开的料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；d)将筛上固体颗粒引导至根据本公开的料斗；e)将冷却的筛上固体颗粒从根据本公开的料斗分配到破碎机，从而获得筛下固体颗粒，并且任选地还有符合尺寸的固体颗粒；f)将在步骤e)中从破碎机获得的筛下固体颗粒引导至造粒机。
在另一方面，本公开涉及根据本公开的料斗用于将固体颗粒分配至破碎机的用途。
在另一方面，本公开涉及根据本公开的料斗在制造固体肥料颗粒诸如一定尺寸的固体肥料颗粒中的用途。
附图说明
以下对根据本公开的料斗的具体实施例的图1的描述仅以示例的方式给出，并不旨在限制本解释、其应用或使用。
图2示出了与图1相同的实施例在围绕竖直轴线旋转90°之后的另一视图。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部分和特征。
具体实施方式
除非另有定义，否则用于公开本发明的所有术语，包括技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。通过进一步的指导，术语定义被包括以更好地理解本发明的教导。
本说明书中引用的所有参考文献在此被视为以引用方式整体并入。
如本文所用，以下术语具有以下含义：
除非上下文另有明确规定，否则本文使用的“一种”、“一个”和“该”是指单数的和复数的所指物。举例来说，“一种装置”是指一个或多个隔室。
如本文所用，“大约”是指可测量值，诸如参数、量、持续时间等，意指包含指定值的和与指定值相差+/-20％或更少的变化，特别地+/-10％或更少的变化，更特别地+/-5％或更少的变化，甚至更特别地+/-1％或更少的变化，以及还更特别地+/-0.1％或更少的变化，只要这样的变化适合于在所公开的发明中执行。然而，应当理解，修饰语“约”所指的值本身也被具体公开。
如本文所用，“包括”及其变体和“由......组成”与“包含”及其变体或“含有”及其变体同义，并且是包含性的或开放式术语，其指定了例如部件之后的内容的存在，并且不排除或排除本领域已知或其中公开的附加的、未列举的组件、特征、元件、构件、步骤的存在。
由端点表示的数值范围包括包含在该范围内的所有数字和分数，以及所述的端点。
除非另有定义，此处和整个说明书中的表述“重量百分比”、“％wt”或“重量％”是指基于制剂总重量的相应组分的相对重量。
在第一方面，本公开涉及一种料斗，其包括由侧壁限定的缓冲隔室、包括用于接收固体颗粒的开口的顶端以及包括用于从缓冲隔室分配固体颗粒的开口的底端。缓冲隔室包括多个基本上竖直定位的、用于冷却缓冲隔室中的固体颗粒的冷却板状元件。
料斗是一种非常方便的设备，用于调节生产过程中两个其他设备之间固体颗粒的流动。例如，料斗可用于将固体颗粒或粒料从传送带转移到破碎机。它可以在精确区域中以恒定速率分配固体颗粒。料斗包括缓冲隔室。缓冲隔室可由料斗的内部限定。缓冲隔室可由料斗的内部容积提供。缓冲隔室可由料斗的侧壁、顶端和底端限定，可例如在固体颗粒被分配之前将其盛放在该缓冲隔室中。料斗和缓冲隔室的高度可以相同。料斗的顶端至少部分地打开以允许接收固体颗粒。替代性地，料斗的顶端可包括可在操作期间打开的盖子，以允许向料斗及其缓冲隔室提供固体颗粒。可以以连续或间歇的方式向料斗或其缓冲隔室提供固体颗粒。因此，顶端适于以连续或间歇的方式接收固体颗粒。可以经由传送带、热交换器、管道或任何其他合适的设备向料斗提供固体颗粒。可将产品滑槽或漏斗安装在料斗的顶端的开口的上方，以将固体颗粒引入料斗中。料斗的底端或底部是颗粒被分配(例如被分配到生产过程的另一个设备)的地方。可以允许将固体颗粒以连续或间歇的方式排出料斗或其缓冲隔室。因此，底端或底部适于允许将固体颗粒以连续或间歇的方式排出。当分配固体颗粒诸如粒料时，底端可以被部分或完全打开。底端可包括可移动装置诸如盖子，该盖子可以被关闭以防止任何颗粒离开料斗，或被部分打开，或被完全打开。
将固体颗粒进料到料斗或其缓冲隔室中以及将所述固体颗粒从料斗或其缓冲隔室排出可以适于以连续或间歇的方式进行，例如以相同的方式进行，即如果进料是连续进行的，排出也是如此，同样，如果进料是间歇地进行的，排出也是如此。料斗或其缓冲隔室可在其操作期间总是包含固体颗粒。
料斗或缓冲隔室的底端的开口通常比料斗或缓冲隔室的顶端的开口更小，即具有更小的面积，以便以更精确的方式分配颗粒。顶端的开口应足够大以接收料斗或缓冲隔室适于接收的所有固体颗粒。开口的尺寸和形状可以适于向料斗提供固体颗粒的任何工艺或任何设备。底端的几何形状和尺寸可以根据料斗或其将固体颗粒分配到的任何设备的用途进行调整。
在操作期间，料斗及其缓冲隔室接收和/或容纳固体颗粒，并且可以保持至少部分充满，这意味着在料斗的缓冲隔室中总是有固体颗粒。这确保料斗的分配流量始终恒定。当固体颗粒在料斗中时，固体颗粒可与周围的大气进行热交换。然而，固体颗粒可能被紧密堆积，并且因此与周围的大气的热交换受到限制。
本发明人面临的问题是，由料斗接收的颗粒的温度太高而不能将它们分配到后续设备。考虑到在经由造粒工艺来生产随后被送入料斗的固体颗粒期间提供的热量，这一点尤其明显。例如，如果将颗粒从料斗分配到破碎机，重要的是固体颗粒不超过固体颗粒不能很好地破碎的温度。事实上，如果固体颗粒在破碎机中高于特定温度，它们将倾向于在破碎时结块并形成一种糊状物，而不是破碎成更小的自由流动的固体颗粒。此外，据观察，向料斗提供的一些颗粒在内部仍含有液相。这是可能的，因为颗粒可以由热熔体生产，特别是在造粒机，诸如流化床造粒机、转鼓造粒机或盘式造粒机中生产。当颗粒被破碎时，这样的液体则会溢出到破碎机中，并在破碎机内部凝固，最终在积累后堵塞破碎机。
为了解决这个问题，设想并随后决定将冷却板状元件添加到料斗的缓冲隔室中并因此包含在料斗的缓冲隔室中，这些冷却板状元件可以基本上竖直定位。一旦颗粒被提供到料斗中，颗粒中的一些就会与冷却板状元件接触并且颗粒的温度会降低。由于缓冲隔室内的颗粒运动，冷却的颗粒可与其他较热的颗粒接触并降低它们的温度。可能不需要存在于料斗中的所有固体颗粒都与冷却元件接触以实现被分配的固体颗粒的流的总温度的降低。
可以设想冷却料斗的壁以冷却其内部的颗粒，但是将冷却元件放置在缓冲隔室中允许更快的冷却，因为使用本解决方案，固体颗粒与冷却部件的接触表面要大得多。
在料斗中添加冷却元件允许冷却固体颗粒而不会对连接到料斗的设备进行任何改变或产生重大影响，例如允许对普通或原始设备设置的最小化干扰和改变。
冷却板状元件可以具有任何种类的几何形状。商业产品通常具有正方形的或矩形的几何形状。元件的几何形状可以适于料斗的缓冲隔室的几何形状。冷却板状元件必须安装到料斗的缓冲隔室中。这些元件可以具有类似于缓冲隔室的几何形状的几何形状，即如果缓冲隔室具有梯形横截面，诸如图1中的装置，则冷却板状元件也可以具有梯形横截面。这确保了冷却元件可以具有与缓冲隔室的几何形状所允许的一样大的表面积，因此具有尽可能高的冷却效果。
在一个实施例中，冷却板状元件具有梯形几何形状。
冷却元件可以是枕型板，即由两个薄片材料制成的板，例如钢，在不连续的位置例如通过焊接彼此连接。枕型板包括两片之间的空间或通道，冷却液可以在其中存在和流动。
冷却元件位于料斗中，即缓冲隔室中。可以将冷却元件沿至少部分地沿料斗或其缓冲隔室的顶端和底端之间的距离延伸的方向定位。由于通常在将重力作用到料斗中包含的任何材料上的过程中安装料斗，因此通常以竖直方式提供料斗，即将顶端竖直地定位在底端上方，尽管可以设想不同的实施例。类似地，冷却元件可基本上被竖直定位，这意味着冷却元件的优选位置在缓冲隔室中从其顶端和底端来看是竖直取向的。这确保了颗粒的流动不受元件的阻碍，并降低了颗粒粘附在元件上的风险或损坏颗粒的风险。但是与竖直位置相比，也可以将冷却元件成一定角度定位。可能没有必要实现冷却元件的完美竖直对齐。冷却元件可以被定位成使得它们偏离竖直方向最多20°的角度，即0°与20°之间的角度，特别是最多10°，即0°与10°之间，更特别是0°与5°之间的角度。
可以将多个冷却元件沿缓冲隔室的侧壁和/或在缓冲隔室内与侧壁相距一定距离定位，例如以多个冷却元件朝向缓冲隔室的中心向内延伸的方式。冷却元件可以直接附接到料斗的壁上。一些冷却元件可以彼此附接以为冷却元件的组件提供结构刚性。
在一个实施例中，冷却板状元件的高度占料斗高度的30％与80％之间。冷却板状元件的尺寸可对应于料斗高度的30％与80％之间。冷却板状元件可以从料斗的底端沿竖直方向在料斗高度的30％与80％之间延伸。冷却板状元件应位于料斗的缓冲隔室内。冷却元件的高度决定了固体颗粒与冷却元件之间的接触时间：冷却元件越高，接触时间越长。冷却元件的高度可基于以下项来确定：当要送入料斗的固体颗粒到达料斗时这样的固体颗粒的温度以及在料斗底端处的固体颗粒的期望温度。已发现冷却元件的高度可占料斗高度的30％与80％之间。已发现可能是优选的是冷却元件的高度应该小于料斗高度的80％，使得冷却元件不延伸到靠近料斗的顶端。
在一个实施例中，冷却板状元件的高度占料斗高度的30％与70％之间，诸如料斗高度的30％到65％、35％到70％、40％到70％、35％到65％、40％到65％、40％到60％。
冷却板状元件的作用是从固体颗粒提取热量。这样的热交换可以用多种系统来完成。例如，冷却元件可以是热电冷却板，也称为珀尔帖装置(Peltier devices)；替代性地，冷却元件可以包括用于冷却液的管道。料斗中的固体颗粒具有高于冷却元件的温度并且在物理接触时将热量传递给冷却元件。冷却液被注入到冷却元件中并通过吸收固体颗粒供给的热量来降低板的温度。
在一个实施例中，料斗包括用于冷却液的入口管和出口管，并且多个冷却板状元件流体连接到该入口管和该出口管。当冷却板状元件被冷却液冷却时，使入口管和出口管包括在料斗中以向所有冷却元件供应冷却液可能是有利的。入口管可以包括用于冷却液的入口和与冷却元件中的每一个的流体连接，使得一个入口管连接到多个冷却元件，这些冷却元件彼此平行地连接。入口管可替代地连接到多个冷却元件，这些冷却元件可彼此连续地连接。出口管可以以与入口管所示类似的方式流体连接到每个冷却元件并且包括用于将冷却液从料斗抽出的一个出口。因此，出口管可以包括用于冷却液的出口和与冷却元件中的每一个的流体连接，使得一个出口管连接到多个冷却元件，这些冷却元件彼此平行地或者替代性地连续地连接。这提供了一种更简单的系统，其具有用于冷却液的一个入口和一个出口。替代方案是每个冷却元件具有用于冷却液的入口和出口，该入口和出口必须单独连接到冷却液源或罐。这将导致入口管和出口管由多个入口管和出口管构成，每对入口管和出口管分别连接到多个冷却元件中的一个冷却元件。
在一个实施例中，入口管和出口管被彼此平行地定位，并且在缓冲隔室中处于同一高度。
在一个实施例中，入口管和出口管位于缓冲隔室中。
在一个实施例中，入口管或出口管中的至少一者在料斗的竖直方向上位于冷却板状元件上方，即入口管或出口管与多个冷却板状元件相比更靠近料斗的顶端来定位，特别是入口管和出口管两者。一旦冷却元件已经充满冷却液，这允许操作员对包括冷却板状元件、入口管和出口管的组件脱气。
在一个实施例中，入口管和出口管在料斗的竖直方向上位于多个冷却板状元件上方，即入口管和出口管与多个冷却板状元件相比更靠近料斗的顶端来定位。这使得在维护的情况下更容易接近入口和出口管。这种构造还使得冷却板状元件与入口管和出口管的组件非常易于安装和从料斗移除，因为该组件可以简单地被放进缓冲隔室和从缓冲隔室中移出。这种构造允许传统的料斗(即不包括任何冷却元件的料斗)容易地转变为冷却料斗，而无需对其他装置进行任何修改，例如传送带被布置成将颗粒输送到料斗。在本实施例中，入口管和出口管对颗粒造成了进一步的阻碍，并且它们可能对颗粒造成进一步的损坏。然而，这不一定是负面的，特别是如果料斗被配置成将颗粒进料到破碎机中，或者如果颗粒将被熔化或溶解在溶液中。
此外，其中入口管和出口管位于缓冲隔室中的料斗不需要额外的空间来容纳新元件。将入口管和出口管连接到冷却液回路确实需要一些空间，但这样的连接通常很小且非常灵活，因此即使在可用空间有限的位置也可以实施。
入口管和出口管可位于多个冷却板状元件上方的事实要求包括在冷却板状元件中的液体通道具有合适的图案以确保冷却元件中的冷却液的运动是足够的。
在一个实施例中，多个冷却板状元件不延伸到由料斗高度的80％处的水平横截面和料斗的顶端限定的容积中。就沿料斗的竖直方向的高度而言，可以发现冷却板状元件在料斗中的高度多达从料斗的底端计算的料斗高度的80％。这意味着料斗的大部分上部可能不包含多个冷却板状元件中的任何部分，即料斗由从顶端算起的高度的上20％提供的并沿料斗的竖直方向向下延伸的部分，以及料斗的缓冲隔室由此提供的容积。优选的是，冷却元件朝向料斗的底部定位，特别是它们不延伸到由料斗的高度的80％处的水平横截面与料斗的顶端限定的容积中。多个冷却板状元件因此可存在于缓冲隔室的部分中，其沿竖直延伸延伸多达从料斗的底端计算的料斗高度的80％的高度。料斗可适于在使用期间用固体颗粒填充到一定程度使得冷却板状元件被料斗中的颗粒覆盖，即用固体颗粒填充料斗直至从底端算起其延伸超过多个冷却板状元件的高度的高度。这确保了料斗冷却元件正上方的横截面在操作中可以完全用固体颗粒填满，并确保冷却元件之间的固体颗粒的流动在整个料斗中是相等或相似的。
在一个实施例中，顶端的面积为底端的开口的面积的5至20倍，诸如5至17倍、7至20倍、7至17倍、7至14倍、5至14倍。具有比底端大得多的面积的顶端是料斗的典型特征。这意味着它可以在没有精确的分配机构诸如传送带的情况下从各种装置接收固体颗粒，并且它可以以非常精确的方式分配固体颗粒。这不同于具有相似尺寸的顶端和底端的传统热交换器。
在一个实施例中，顶端的面积为底端的面积的9至11倍，特别是约10倍。
在一个实施例中，多个冷却板状元件由金属，诸如不锈钢、碳钢、锻铁、铝青铜、铜黄铜、铝或铜，特别是不锈钢制成。不锈钢是良好的导热体，并且可以耐腐蚀。材料的确切选择可由本领域技术人员基于系统的要求(例如由料斗处理的固体颗粒的组成)来完成。
在一个实施例中，料斗在10至15t/h(公吨/小时)的流量下具有10℃至20℃的冷却能力。
在一个实施例中，根据本公开的料斗包括在组件中，该组件包括料斗和用于将固体颗粒输送到料斗的装置。
在一个实施例中，包括料斗和用于输送固体颗粒的装置的组件还可以包括筛分装置。该筛分装置确保被引导至料斗的颗粒的尺寸不超过特定尺寸。这允许更好地控制进料到料斗的固体颗粒的流的特性并且允许设计更有效的料斗。将冷却板状元件安装在料斗中的一个风险是固体颗粒不能在冷却元件之间正常流动。筛分装置可以安装在用于将固体颗粒输送到料斗的装置中，或者安装在用于输送的装置和料斗之间。
如果用于输送固体颗粒的装置是传送带，则筛分装置可以存在于传送带的起始处或传送带上的任何点处，或位于传送带的末端处。
在一个实施例中，组件包括具有所需筛目尺寸的筛分装置，并且此外，缓冲隔室中的两个冷却板状元件之间的距离，或冷却板状元件与料斗的壁之间的距离是筛分装置的筛目尺寸的4至8倍，特别是4至6倍，更特别是5倍。这表明料斗中两个冷却板状元件之间的距离，或冷却板状元件与料斗的壁之间的距离远大于筛分装置的筛目尺寸。当包括根据本公开的料斗的组件还包括筛分装置时，发现在料斗中的两个冷却板状元件之间或在冷却板状元件与料斗的壁之间保持距离提供了良好的冷却效果且不影响缓冲隔室内的颗粒的流动。
在一个实施例中，根据本公开的料斗包括在生产系统中，特别是用于生产固体颗粒的系统中，特别是用于生产固体肥料颗粒的系统中。该系统可以包括适于将熔体转化为固体颗粒的造粒机；本料斗；适于将进料到破碎机的固体颗粒破碎成具有较小尺寸的固体颗粒的破碎机；适于将颗粒从造粒机输送到料斗的第一输送装置，优选地，从造粒机输送的所述颗粒根据预先确定的粒径范围被分类为筛上颗粒；以及适于输送从破碎机获得的固体颗粒的第二输送装置。该系统可以包括一系列用于将熔体转化为固体颗粒的造粒机，诸如流化床造粒机；用于将固体颗粒进料到破碎机的根据本公开的料斗，该破碎机用于将进料到破碎机的固体颗粒破碎成具有较小尺寸的固体颗粒；用于将筛上颗粒从造粒机输送到料斗的第一装置；以及用于将固体颗粒从破碎机输送的第二装置。当在造粒机中将熔体或溶液转化为固体颗粒时，可能难以仅获得具有期望的尺寸或直径的颗粒。很常见的是获得一定量的筛上颗粒，即除了符合规格或符合尺寸的颗粒(即尺寸包含在期望的、预先确定的范围内的颗粒)之外直径大于期望的尺寸的颗粒，以及筛下颗粒，即直径小于预先确定的尺寸(被视为符合规格或符合尺寸的颗粒)的颗粒。为了减少生产过程中的浪费，并且提高过程的总产量，不希望简单地丢弃筛上颗粒。相反，可以将筛上颗粒破碎成直径小得多的颗粒，并且将这些颗粒重新引入生产过程。例如，可以将破碎的颗粒作为种子材料(seedmaterial)直接注入造粒机中，或者可以将它们再次熔化或溶解，与熔体或溶液混合并引导至造粒机。
可以将符合规格的颗粒引导至存储区域或进一步的加工步骤，例如涂覆。可以将筛下颗粒重新引入造粒机中以用作种子颗粒，它们也可以在熔体中混合并引导至造粒机。在这样的系统中，有一种用于将筛上颗粒从造粒机输送到料斗的装置。这样的用于输送的装置可以包括例如传送带、斗式提升机、产品滑槽或气动输送机。传送带的末端位于料斗上方，并且将筛上颗粒进料到料斗。然后料斗冷却颗粒并将它们分配到位于料斗下方的破碎机。用于输送固体颗粒的第二装置将破碎的颗粒从破碎机接收到工厂中的期望位置。用于输送的第二装置可以是传送带或提升机中的一者或多者。在这样的系统中将冷却元件安装在料斗中确保了系统所占用的整体空间不会发生变化，并且生产过程不需要任何其他转变。
在一个实施例中，包括造粒机、本料斗和破碎机以及两个用于输送固体颗粒的装置的系统还包括筛分装置。该筛分装置确保被引导至料斗的颗粒的尺寸不超过特定尺寸。这允许更好地控制进料到料斗的固体颗粒的流的特性并且允许设计更有效的料斗。将冷却板状元件安装在料斗中的一个风险是固体颗粒不能在冷却元件之间正常流动。
在一个实施例中，系统包括具有所需筛目尺寸的筛分装置，并且此外，料斗中的两个冷却板状元件之间的距离，或冷却板状元件与料斗的壁之间的距离是筛分装置的筛目尺寸的4至8倍，特别是4至6倍，更特别是5倍。当包括根据本公开的料斗的系统还包括筛分装置时，发现在料斗中的两个冷却板状元件之间或冷却板状元件与料斗的壁之间保持距离提供了良好的冷却效果且不影响缓冲隔室内的颗粒的流动。
在另一方面，本公开涉及一种用于操作根据本公开的料斗的方法，该方法包括以下步骤：a)激活多个冷却板状元件的冷却效果；b)例如以连续或间歇的方式向料斗的顶端提供固体颗粒；以及c)例如以连续或间歇的方式经由料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒。
激活多个冷却板状元件的冷却效果还意味着启动负责从冷却板状元件提取热量的过程。步骤的确切性质可取决于冷却元件的性质。例如，如果冷却元件是热电板，激活这些板将需要向冷却元件供电。如果冷却元件经由冷却液冷却，则激活冷却效果包括以下步骤：将冷却液引导至冷却元件，可能经由入口管。
一旦冷却元件中的冷却效果被激活，固体颗粒就可以被引导至料斗的顶端。可优选的是等待固体颗粒在料斗的缓冲隔室内达到特定水平(例如定义为从底端沿料斗的竖直方向延伸的优选的容积或高度)后开始分配颗粒。例如，可优选的是等待使得固体颗粒完全覆盖冷却板状元件后将其从料斗分配。换言之，可优选的是等待从料斗分配颗粒，直到料斗已经被颗粒填充到使得固体颗粒完全覆盖冷却元件的程度。替代性地，操作员可以等待直到固体颗粒在料斗的缓冲隔室中达到一定水平，例如缓冲隔室的容积的80％、或90％或95％被固体颗粒填满，或者固体颗粒覆盖多个冷却板状元件，或者固体颗粒沿竖直方向达到距离底端至少为料斗高度的80％的高度。
一旦达到料斗中的颗粒的期望水平，可打开底端的开口以分配颗粒。
在另一方面，本公开涉及一种用于使用根据本公开的料斗来生产固体颗粒，特别是一定尺寸的固体颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)激活所述料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；
b)例如以连续或间歇的方式向所述料斗的顶端提供固体颗粒；以及
c)例如以连续或间歇的方式经由所述料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒，
d)将冷却的固体颗粒从料斗分配到破碎机以减小固体颗粒的粒径，以及
e)将从破碎机获得的任何筛下固体颗粒分离并引导至造粒机，
其中b)中提供的所述固体颗粒通过以下步骤获得：
i)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
ii)在造粒机中将熔体造粒从而获得颗粒，特别是在流化床造粒机中，
iii)基于预先确定的尺寸范围将所获得的颗粒分离成以下粒级：符
合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；以及
iv)将所获得的任何筛上固体颗粒作为步骤b的所述固体颗粒引导至所述料斗。
与生产固体颗粒的已知方法相比，生产固体颗粒的该方法以更容易和更有效的方式提供了具有所需预先确定的尺寸的固体颗粒。进一步，从步骤iii)中的分离获得的任何筛下固体颗粒可被引导至造粒机，以在过程中再利用。
在另一方面，本公开涉及一种操作根据本公开的系统的方法，该方法包括以下步骤：
I)激活所述料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；
II)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
III)在造粒机中将熔体造粒从而获得颗粒，特别是在流化床造粒机中；
IV)基于预先确定的尺寸范围将所获得的颗粒分离成以下粒级：符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；以及
V)将所获得的任何筛上固体颗粒引导至所述料斗；
VI)例如以连续或间歇的方式向所述料斗的顶端提供所述任何筛上固体颗粒；以及
VII)例如以连续或间歇的方式经由所述料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒，
VIII)将冷却的固体颗粒从料斗分配到破碎机以减小固体颗粒的粒径，以及
IX)将从破碎机获得的任何筛下固体颗粒分离并引导至造粒机。
与生产固体颗粒的已知方法相比，操作系统的所述方法以更容易和更有效的方式提供了具有所需预先确定的尺寸的固体颗粒。进一步，从步骤IV)中的分离获得的任何筛下固体颗粒可被引导至造粒机，以在过程中再利用。
在另一方面，本公开涉及一种用于使用根据本公开的料斗在造粒机、特别是流化床造粒机中生产固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：a)将熔体引导至造粒机，特别是包括一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；b)在造粒机中将熔体造粒从而获得符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；c)激活根据本公开的料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；d)将筛上固体颗粒引导至根据本公开的料斗；e)将冷却的筛上固体颗粒从根据本公开的料斗分配到破碎机，从而获得筛下固体颗粒，并且任选地还有符合尺寸的固体颗粒；f)将在步骤e)中从破碎机获得的筛下固体颗粒引导至造粒机。进一步，从步骤b)中的造粒获得的任何筛下固体颗粒可被返回至造粒机，以在过程中再利用。
鉴于以上公开的涉及料斗或系统的操作或固体颗粒的生产的方法，当在造粒机中将熔体或溶液转化为固体颗粒时，可能难以仅获得具有所需尺寸或直径的颗粒。在大多数情况下，造粒机会生产出符合尺寸的颗粒；筛下颗粒，即具有小于所需范围的直径的颗粒；以及筛上颗粒，即具有大于所需范围的直径的颗粒。可以预先确定所需的粒径，并且可以将从本文中的方法获得的颗粒与所述预先确定的粒径进行比较。可以以不同的方式优化生产过程，例如获得最大量的符合尺寸的颗粒，或最少量的筛上颗粒。为了减少生产过程中的浪费，并且提高过程的总产量，不希望简单地丢弃筛上颗粒。相反，可以将筛上颗粒破碎成直径小得多的颗粒，并且将这些颗粒重新引入生产过程。例如，可以将破碎的颗粒作为种子材料直接注入造粒机中，或者可以将它们再次熔化或溶解，与熔体或溶液混合并引导至造粒机。然而，从造粒机获得的颗粒通常非常热，例如高于80℃，并且可能不希望以这样高的温度来破碎颗粒，因为存在堵塞破碎机的风险。使用根据本发明的料斗为此问题提供了非常紧凑的解决方案。
在本系统、操作该系统的方法和用于生产固体颗粒的方法中，存在用于将筛上颗粒从造粒机输送到料斗的装置。这样的用于输送的装置可以包括例如传送带、斗式提升机、产品滑槽或气动输送机。传送带的末端位于料斗上方，并且将筛上颗粒进料到料斗。然后料斗冷却颗粒并将它们分配到位于料斗下方的破碎机。用于输送固体颗粒的第二装置将破碎的颗粒从破碎机接收到工厂中的期望位置。用于输送的第二装置可以是传送带或提升机中的一者或多者。在这样的系统中将冷却元件安装在料斗中确保了系统所占用的整体空间不会发生变化，并且生产过程不需要任何其他转变。
在一个实施例中，本文中的方法包括向冷却板状元件提供冷却液，并且其中在等于冷却液温度的温度处与固体颗粒接触的空气的相对湿度低于待冷却的固体颗粒的临界相对湿度。
在另一方面，本公开涉及根据本公开的料斗用于将固体颗粒分配至破碎机的用途。
在另一方面，本公开涉及根据本公开的料斗在制造(一定尺寸的)固体肥料颗粒中的用途
另一方面，本发明提供了一种用于改造或转变料斗的方法，该料斗包括由侧壁限定的缓冲隔室、包括适于接收固体颗粒的开口的顶端以及包括适于从缓冲隔室分配固体颗粒的开口的底端，该方法包括以下步骤：
a)提供包括多个冷却板状元件的组件，该多个冷却板状元件流体连接到用于冷却液的入口管和用于冷却液的出口管，其中该多个冷却板状元件彼此平行并且入口管和出口管位于冷却板状元件的同一侧；
b)将步骤a)中提供的组件放置在料斗的缓冲隔室中，使得入口管和出口管位于冷却板状元件的上方；以及
c)将组件的入口管和出口管连接到冷却液回路。
根据本公开的料斗的设计的优点在于，不包括任何冷却元件的传统的料斗可以容易地被转变或改造成适合于冷却固体颗粒的料斗。
具有用于冷却液的入口管和用于冷却液的出口管的冷却板状元件的组件可以通过流体连接到用于冷却液的入口管和用于冷却液的出口管而作为生产要素。多个冷却板状元件相互平行，并且入口管和出口管位于冷却板状元件的同一侧。一旦组件安装在料斗中，入口管和出口管应连接在冷却元件朝上的一侧。
然后将组件放入料斗的缓冲隔室中，无需对料斗进行任何重大修改。料斗不必从生产线上移除。此改造方法只需要料斗上方有足够的空间，使得冷却板状元件、入口管和出口管的组件可以从料斗上方插入料斗的缓冲隔室中。
这是非常有趣的，因为它为将具有高温的颗粒进料到破碎机中的问题提供了一种简单且廉价的解决方案。一种替代性的解决方案是用用于固体颗粒的热交换器替换料斗，但这需要做更多的工作：移除料斗，安装新的热交换器，并可能修改将颗粒进料到新的热交换器的装置。
可能必须对料斗进行小的修改，特别是将入口管和出口管连接到冷却液回路。冷却液回路被配置成将冷却液运送到入口管并且从出口管移除被加热的冷却液。
图1表示从一侧观察的根据本公开的料斗的实施例。料斗1包括顶端2、底端3、多个(例如30个与40个之间)竖直且彼此平行放置的冷却板4。冷却板4由不锈钢SS316L制成，并且连接到冷却液的入口管5和冷却液的出口管6。冷却板的侧面基本上平行于料斗的对应的侧面以优化冷却板的表面积。顶端约为3.8m2并且部分打开以接收颗粒。底端约为0.38m2并且全部打开，即底端上的开口为0.38m2。冷却液是工厂中可用的工艺用水。水在料斗的入口管处具有37℃的温度。冷却板4的高度是料斗1的高度的56％。
图1中的料斗是造粒单元的一部分，其包括流化床造粒机、用于将造粒机中产生的筛上颗粒输送到料斗的传送带、破碎机(其中料斗的底端的开口位于破碎机的正上方)以及用于将从破碎机获得的破碎的粒料输送到造粒机的入口的传送带。筛网被放置在造粒机的筛上粒料的出口和传送带之间以将筛上颗粒输送到料斗，并且具有10mm的筛目尺寸。
料斗中的两个冷却板4之间的距离约为50mm。例如包含尿素的粒料在它们到达料斗时具有60℃至75℃的温度，并且当它们从料斗被分配至破碎机时具有40℃至45℃的温度。
图2表示与图1相同的实施例的另一视图，即在围绕竖直轴线旋转90°之后。料斗包括多个冷却板4，该多个冷却板基本上是竖直的且彼此平行，并且连接到入口管5。出口管6位于与入口管5相同的水平面中。

Claims (14)

1.一种料斗，所述料斗包括由侧壁限定的缓冲隔室；顶端，所述顶端包括适于接收固体颗粒的开口；以及底端，所述底端包括适于从所述缓冲隔室分配所述固体颗粒的开口，其中：
所述缓冲隔室包括多个基本上竖直定位的、用于冷却所述缓冲隔室中的所述固体颗粒的冷却板状元件；
所述料斗包括用于冷却液的入口管和出口管，并且多个冷却板状元件流体连接到所述入口管和所述出口管；并且
所述入口管和所述出口管位于所述缓冲隔室中所述多个冷却板状元件的上方。
2.根据权利要求1所述的料斗，其中所述冷却板状元件的高度对应于所述料斗的高度的30％与80％之间，特别地，所述冷却板状元件从所述料斗的所述底端朝向所述顶端沿竖直方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的料斗，其中所述多个冷却板状元件不延伸到由所述料斗的所述高度的80％处的水平横截面与所述料斗的所述顶端限定的容积中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的料斗，其中所述顶端的面积为所述底端的所述开口的面积的5倍至20倍，特别是7倍至15倍。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的料斗，其中所述入口管和所述出口管在所述缓冲隔室中是平行的并且处于同一高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的料斗，其中所述多个冷却板状元件由不锈钢制成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的料斗，其中所述料斗在10至15t/h的流量下具有10℃至20℃的冷却能力。
8.一种系统，所述系统包括一系列造粒机，特别是流化床造粒机；料斗和破碎机，其中所述料斗根据权利要求1至7中任一项所述并且被配置成将固体颗粒进料到所述破碎机；第一装置，所述第一装置用于将颗粒、优选地筛上颗粒，从所述造粒机输送到所述料斗；以及
第二装置，所述第二装置用于从所述破碎机输送固体颗粒。
9.根据权利要求8所述的系统，所述系统包括用于限制进料到所述料斗的颗粒的尺寸的筛分装置。
10.一种用于操作根据权利要求1至7中任一项所述的料斗的方法，所述方法包括以下步骤：
a)激活多个冷却板状元件的冷却效果；
b)向所述料斗的顶端提供固体颗粒；以及
c)经由所述料斗的底端的开口分配冷却的固体颗粒。
11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤a)包括向所述冷却板状元件提供冷却液并且其中在等于所述冷却液的温度的温度处与所述固体颗粒接触的空气的相对湿度低于待冷却的固体颗粒的临界相对湿度。
12.根据权利要求10或11所述的方法，用于在系统中操作根据权利要求1至7中任一项所述的料斗，所述系统用于在造粒机、特别是流化床造粒机中生产固体颗粒，所述方法包括以下步骤：
a)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
b)在所述造粒机中将所述熔体造粒，从而获得符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；
c)激活所述多个冷却板状元件的所述冷却效果；
d)将所述筛上固体颗粒引导至根据权利要求1至7中任一项所述的料斗；以及
e)将冷却的筛上固体颗粒从所述料斗分配到破碎机，从而获得筛下固体颗粒。
13.一种用于使用根据权利要求1至7中任一项所述的料斗来生产固体颗粒，特别是一定尺寸的固体颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)激活所述料斗的多个冷却板状元件的冷却效果；
b)例如以连续或间歇的方式向所述料斗的顶端提供固体颗粒；以及
c)例如以连续或间歇的方式经由所述料斗的底端的开口来分配冷却的固体颗粒，
d)将所述冷却的固体颗粒从所述料斗分配到破碎机以减小所述固体颗粒的粒径，以及
e)将从所述破碎机获得的任何筛下固体颗粒分离并引导至造粒机，其中b)中提供的所述固体颗粒通过以下步骤获得：
i)将熔体引导至造粒机，特别是包含一种或多种选自尿素、铵盐、硝酸盐和/或其混合物的组的熔体；
ii)在所述造粒机中将所述熔体造粒从而获得颗粒，特别是在流化床造粒机中，
iii)基于预先确定的尺寸范围将所获得的颗粒分离成以下粒级：
符合规格的固体颗粒、筛下固体颗粒和筛上固体颗粒；以及
iv)将所获得的任何筛上固体颗粒作为步骤b的所述固体颗粒引导至所述料斗。
14.一种用于改造料斗的方法，所述料斗包括由侧壁限定的缓冲隔室；顶端，所述顶端包括适于接收固体颗粒的开口；以及底端，所述底端包括适于从所述缓冲隔室分配所述固体颗粒的开口，所述方法包括以下步骤：
a)提供包括多个冷却板状元件的组件，所述多个冷却板状元件流体连接到用于冷却液的入口管和用于冷却液的出口管，其中所述多个冷却板状元件彼此平行并且所述入口管和所述出口管位于所述冷却板状元件的同一侧；
b)将步骤a)中提供的所述组件放置在所述料斗的所述缓冲隔室中，使得所述入口管和出口管位于所述冷却板状元件的上方；以及
c)将所述组件的所述入口管和所述出口管连接到冷却液回路。
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