CN204777681U - 用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，包括PLC、与通过PLC进行控制的给料装置、浓相气力输送泵、两个氮气回收与再循环装置、储料仓、缓存仓、粉料计量罐、反应釜与气源，两个氮气回收与再循环装置包括相连通的第一氮气回收与再循环装置和第二氮气回收与再循环装置。本实用新型利用N2气作为输送介质，大规模气力输送具有挥发性、在空气中易燃、易爆的多聚甲醛粉料的工艺、设备及控制技术，以显著降低输送介质的消耗量并同时使系统内易燃、有毒的挥发性有机物甲醛的浓度得到有效控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种粉料输送设备，尤其是一种用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备。
背景技术
粉状与细粒状物料的气力输送技术已经广泛应用于冶金、发电、采矿、建材、化工、食品和制药等行业。它具有全密闭、无扬尘、清洁环保、输送能力大、输送管道铺设灵活、节省空间和维修率与运行成本低等一系列优势。但是，具有一定挥发性且在空气中易燃、易爆的有机固体粉料的大规模气力输送技术仍然是一个难题。
为了防止爆炸，目前普遍采用的方案是利用惰性气体例如N2或CO2作为输送介质而且乏气不必回收和再循环。其中，一种情况是输送介质随被送粉料一起进入后续工艺系统，导致全系统被处理气体容积流量增大，例如水煤浆与粉煤气化等工艺；另一种情况是将粉料输送至目的料仓后，含尘气体经气/固分离，固相返回料仓，乏气则通过整个生产装置的废气排放总管放空。当大规模气力输送时，无论是上述哪一种情况，都存在输送介质消耗量很大、运行成本增加和后处理气体容量巨大等问题。
当被输送粉料具有一定挥发性且挥发性有机物(VOCs)具有毒性时，在气力输送系统内固体浓度较高，气体流动又不好的局部区域(气力死区)，挥发性有机物可能逐渐积聚直至接近其平衡浓度，一旦因局部气密性不好而逸出，将有可能酿成重大事故。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，利用N2气作为输送介质，大规模气力输送具有挥发性、在空气中易燃、易爆的多聚甲醛粉料的工艺、设备及控制技术，以显著降低输送介质的消耗量并同时使系统内易燃、有毒的挥发性有机物甲醛的浓度得到有效控制。
为实现上述目的，本实用新型提供一种用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，包括PLC(5)、与通过所述PLC(5)进行控制的给料装置(1)、浓相气力输送泵(2)、两个氮气回收与再循环装置、储料仓(6)、缓存仓(7)、粉尘计量罐(8)、反应釜(9)与气源(10)，两个所述氮气回收与再循环装置包括相连通的第一氮气回收与再循环装置(3)和第二氮气回收与再循环装置(4)，所述第一氮气回收与再循环装置(3)和所述储料仓(6)的顶部相连通，所述第二氮气回收与再循环装置(4)和所述缓存仓(7)的顶部相连通，所述储料仓(6)通过所述给料装置(1)与所述浓相气力输送泵(2)相对接，所述浓相气力输送泵(2)与所述缓存仓(7)、和所述第一氮气回收与再循环装置(3)以及所述第二氮气回收与再循环装置(4)之间的管路对接，所述缓存仓(7)依次与所述粉尘计量罐(8)以及所述反应釜(9)相对接，所述气源(10)分别与所述第一氮气回收与再循环装置(3)、所述浓相气力输送泵(2)以及所述反应釜(9)相连通。
上述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其中，所述给料装置(1)由料仓(11)、安装在所述料仓(11)上的粉料流化装置(12)、以及依次安装在所述料仓底部的检修插板阀(13)与波纹柔性节(14)；
所述气源(10)通过管路与所述粉料流化装置(12)相连通。
上述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其中，所述浓相气力输送泵(2)包括输送罐(21)、安装在其顶部的排气圆顶阀(22)、入口圆顶阀(23)、与其顶部与侧壁相连通的配气装置(24)、以及安装在其底部的出口圆顶阀(25)构成。
上述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其中，所述粉尘计量罐(8)通过软连接组件(83)与所述反应釜(9)相对接，所述粉尘计量罐(8)由计量罐(81)与安装在其上的称重装置(82)构成；
在所述软连接组件(83)的底部安装有星形卸料阀(84)。
上述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其中，所述第一氮气回收与再循环装置(3)和所述第二氮气回收与再循环装置(4)均是由依次连通的气力输送单元(31)、终端箱(32)、接收料仓(33)、一级袋式除尘器(34)、二级袋式除尘器(35)、管路过滤器(36)、低压缓冲罐(37)、氮气压缩机(38)、高温型冷冻干燥机(39)与变温吸附设备(310)构成，所述终端箱还与所述一级袋式除尘器相连通。
上述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其中，所述变温吸附设备(310)为两个固定床吸附器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型利用N2气作为输送介质，大规模地气力输送具有挥发性、在空气中易燃、易爆的多聚甲醛粉料或细粒料。除具有一般浓相气力输送技术全密闭、无扬尘、清洁环保、输送能力大、输送管道铺设灵活、节省空间和维修率与运行成本低等一系列优势之外，由于引入了乏气回收与再循环技术从而可以显著降低氮气的消耗量，由于利用变温吸附技术脱除了再循环回路中易燃、有毒的挥发性有机物，使其在系统内的浓度得到有效控制，提高了安全性，改善了环境。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为图1中给料装置的结构图；
图3为图1中浓相气力输送泵的结构图；
图4为图1中粉尘计量罐与反应釜相连接的结构图；
图5为图1中第一氮气回收与再循环装置的结构框图。
主要附图标记说明如下：
1-给料装置；11-料仓；12-粉料流化装置；13-检修插板阀；14-波纹柔性节；2-浓相气力输送泵；21-输送罐；22-排气圆顶阀；23-入口圆顶阀；24-配气装置；25-出口圆顶阀；3-第一氮气回收与再循环装置；31-气力输送单元；32-终端箱；33-接收料仓；34-一级袋式除尘器；35-二级袋式除尘器；36-管路过滤器；37-低压缓冲罐；38-氮气压缩机；39-高温型冷冻干燥机；310-变温吸附设备；4-第二氮气回收与再循环装置；5-PLC；6-储料仓；7-缓存仓；8-粉料计量罐；81-计量罐；82-称重装置；83-软连接组件；9-反应釜；10-气源
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括PLC5、与通过PLC5进行控制的给料装置1、浓相气力输送泵2、两个氮气回收与再循环装置、储料仓6、缓存仓7、粉尘计量罐8、反应釜9与气源10，两个氮气回收与再循环装置包括相连通的第一氮气回收与再循环装置3和第二氮气回收与再循环装置4，第一氮气回收与再循环装置3和储料仓6的顶部相连通，第二氮气回收与再循环装置4和缓存仓7的顶部相连通，储料仓6通过给料装置1与浓相气力输送泵2相对接，浓相气力输送泵2与缓存仓7、和第一氮气回收与再循环装置3以及第二氮气回收与再循环装置4之间的管路对接，缓存仓7依次与粉尘计量罐8以及反应釜9相对接，气源10分别与第一氮气回收与再循环装置3、浓相气力输送泵2以及反应釜9相连通。
固相原料多聚甲醛由储料仓6经浓相气力输送泵2气送至缓存仓7，在仓顶经第二氮气回收与再循环系统4的除尘器实现气/固分离，固相原料先落入缓存仓7后再分批次进入计量罐8，初步除尘的氮气则通过回收与再循环系统先后完成精密的气/固分离、增压、变温吸附去除甲醛和补充新鲜氮气后，循环使用。当物料从粉料计量罐8加入反应釜9时，通过粉料计量罐中称重装置的压力传感器测定计量罐的失重，从而得知加料量。加料量可以人工或自动控制。
如图2所示，给料装置1由料仓11、安装在料仓11上的粉料流化装置12、以及依次安装在料仓底部的检修插板阀13与波纹柔性节14；气源10通过管路与粉料流化装置12相连通。
给料装置具有现场储料和向气力输送泵单元加入物料的功能。其中，粉料流化装置采用分散多点流化方式，能够使储料仓内部的物料处于流化状态，具有流化效率高，气源压力低，设备构造简单的特点。
如图3所示，浓相气力输送泵2包括输送罐21、安装在其顶部的排气圆顶阀22、入口圆顶阀23、与其顶部与侧壁相连通的配气装置24、以及安装在其底部的出口圆顶阀25构成。
排气圆顶阀、入口圆顶阀与出口圆顶阀是浓相气力输送泵关键部件。它的特点是可以切断进入输送泵的流动粉料或者静止料柱，然后完全关闭并实现承压密封。
浓相气力输送泵在结构设计与材料选择等方面充分考虑到与被输送物料的特性相适应，并且输送能力已经留有必要的裕量，具有快速启动和适应负荷变化的能力。
浓相气力输送泵具有如下的特点：
以最佳的气固比1:40，实现低速(<10m/s)浓相输送，降低气体消耗量和能耗，并使管道和弯头的磨损降至最低。
在保证可靠性的前提下，尽量减少了转动部件和阀门，使系统的维护工作量降至最低。阀门的结构合理，开关灵活，性能可靠，密封性好且不易磨损。
泵体符合压力容器的设计、制造规范，保证严密性。
系统工艺设计经过优化，能有效防止管道堵塞并设有自动清堵装置。
系统的运行采用程序自动控制，并能实现遥控与现场手动操作。当运行中出现故障时，系统能自动报警并自动越过故障点继续运行。
浓相气力输送泵的工作原理
输送罐清空、排气圆顶阀打开，入口圆顶阀打开，开始加料，物料进入泵体内，多余的气体通过排气阀排出。
根据泵体的型号和尺寸，物料的填充量可根据设定充料时间或根据泵内高料位计来控制。当设定充料时间已到或仓泵高料位计被覆盖时，表示物料已经充满，入口和排气圆顶阀关闭，各自的密封圈密封(可通过专用的压力开关来验证密封圈密封的可靠性)；
输送气体进气阀门打开，流化气体与输送气体进入泵体内，气压升高，粉料被流化；
当泵体内气压升至设定输送压力时，出口圆顶阀自动打开，物料通过管道输送进入缓存仓；
可经压力变送器实时测定和显示管道输送压力；当系统检测到泵体内低料位及压力变送器测定并显示压力小于0.3Bar时，自动关闭出口圆顶阀；浓相气力输送泵进入下一个加料周期。
如图4所示，粉尘计量罐8通过软连接组件83与反应釜9相对接，粉料计量罐8由计量罐81与安装在其上的称重装置82构成。
在软连接组件83的底部安装有星形卸料阀84，可以通过与星形卸料阀连接的变速电机来控制粉料的卸料速率。
根据计量罐中物料重量的减少量来控制星形卸料阀，以达到定量给料的目的。当系统给定加料量并发出加料信号时，吹扫单元将气源输入，同时星形卸料阀按照当时的变速电机转速加料，计量罐里的物料快速下落到反应釜内，计量罐将“减重”并被压力传感器测出，将测出的“减重”与所给定的加料量进行比较，实际测量的给料量与预设给料量之间的差异会通过给料控制器发出控制信号，自动调节加料速率并适时停止加料，从而保持精确的给料量。
当加料量接近设定值时，将自动降低星形卸料阀的转速以放慢加料，当加料量到达设定值时，星形卸料阀不再旋转，自动停止加料，吹扫气源延时一段时间后便停止工作。快速加料可以缩短进料时间慢速加料有利于提高称重的准确度和控制精度。
如图5所示，第一氮气回收与再循环装置和第二氮气回收与再循环装置的结构相同。其中，第一氮气回收与再循环装置由依次连通的气力输送单元31、终端箱32、接收料仓33、一级袋式除尘器34、二级袋式除尘器35、管路过滤器36、低压缓冲罐37、氮气压缩机38、高温型冷冻干燥机39与变温吸附设备310构成，终端箱还与一级袋式除尘器相连通。
其中，变温吸附设备310为两个固定床吸附器。
通过二级袋式除尘器、管路过滤器、高温型冷冻干燥机和变温吸附设备在N2气和脱除N2气的循环过程中，回收可能积累的微量挥发性有机物甲醛与水蒸汽。
氮气回收与再循环装置的工作原理如下：
来自公用工程、压力为0.6-0.7MPa的氮气经缓冲罐，进入气力输送单元将粉料经由终端箱送到接收料仓(即目的料仓)，料仓中的粉料根据下游工艺的需要经星型加料器和密封性能极好的圆顶阀分批送至产品合成单元的配料罐。终端箱与接收料仓上部空间的氮气经两级袋式过滤器、烧结金属管路过滤器进行气/固分离。在勿需回收氮气时，分离了固体的氮气经整个生产装置的废气排放总管放空。
需要回收氮气时，从管路过滤器流出的部分氮气与由公用工程补充的氮气进入带微正压的低压缓冲罐。氮气从低压缓冲罐进入循环压缩机被升压至0.6-0.7MPa，因压缩而相应地升温至90℃，然后进入高温开式冷干机降温、除湿至25℃和相对湿度50％，再经过变温吸附器组合脱除甲醛。
在本实施例中，变温吸附设备310为两个固定床吸附器，以活性炭、改性活性炭或分子筛作为吸附剂，一用一备，自动切换。系统还设有温度、压力测控和甲醛浓度测量元件。来自冷干机，压力为0.6-0.7MPa、温度为25℃，含微量甲醛的氮气流经在用的一台固定床吸附器，甲醛被吸附分离，去除甲醛的循环氮气进入高压缓冲罐作为气力输送气源。当在用的一台吸附器被甲醛穿透，即出口处能够检测到超过限定量的甲醛时(10ppm)，未处理的氮气会经自动阀切换至备用吸附器，继续吸附分离脱除甲醛。与此同时，将压力0.02-0.08MPa，温度200--500℃的氮气作为热载体自动引入已被甲醛穿透的那一台吸附器，在低压(微正压)、高温(200--500℃)下使甲醛解吸至尾气中的浓度降到5ppm。然后用接近常温的氮气吹扫至大约30℃，使吸附器再次进入备用状态。如此周而复始，由两台固定床吸附器组成的变温吸附器组合将可连续不断地脱除循环氮气中的甲醛。脱除甲醛的循环氮气进入高压缓冲罐作为气力输送的气源。含甲醛的吹扫气则送入整个生产装置的废气处理系统。该装置也可用电加热器加热，以脱除吸附剂上吸附的甲醛。
当公用工程可以提供压力较高的氮气时，也可以调整氮气回收流程，采用文丘里混合器代替氮气循环压缩机，利用补充的高压氮气作为动力，抽吸循环的低压氮气，使之升压至足以作为气力输送动力，从而可以简化流程并进一步节能。
PLC是整体设备的中枢，它对来自设备的开关量及模拟量进行处理。并按照工艺要求进行编程，对系统进行控制及调节，使系统始终处于自动、安全的生产状态。
气力输送系统及氮气回收与再循环单元采用PLC柜集中控制，并配有上位通信模块，使控制系统能与主控室通讯，实现全厂统一自动控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，包括PLC(5)、与通过所述PLC(5)进行控制的给料装置(1)、浓相气力输送泵(2)、两个氮气回收与再循环装置(3)和(4)、储料仓(6)、缓存仓(7)、粉料计量罐(8)、反应釜(9)与气源(10)，两个所述氮气回收与再循环装置包括相连通的第一氮气回收与再循环装置(3)和第二氮气回收与再循环装置(4)，所述第一氮气回收与再循环装置(3)和所述储料仓(6)的顶部相连通，所述第二氮气回收与再循环装置(4)和所述缓存仓(7)的顶部相连通，所述储料仓(6)通过所述给料装置(1)与所述浓相气力输送泵(2)相对接，所述浓相气力输送泵(2)与所述缓存仓(7)、和所述第一氮气回收与再循环装置(3)以及所述第二氮气回收与再循环装置(4)之间的管路对接，所述缓存仓(7)依次与所述粉料计量罐(8)以及所述反应釜(9)相对接，所述气源(10)分别与所述第一氮气回收与再循环装置(3)、所述浓相气力输送泵(2)以及所述反应釜(9)相连通。
2.根据权利要求1所述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，所述给料装置(1)由料仓(11)、安装在所述料仓(11)上的粉料流化装置(12)、以及依次安装在所述料仓底部的检修插板阀(13)与波纹柔性节(14)；所述气源(10)通过管路与所述粉料流化装置(12)相连通。
3.根据权利要求1所述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，所述浓相气力输送泵(2)包括输送罐(21)、安装在其顶部的排气圆顶阀(22)、入口圆顶阀(23)、与其顶部与侧壁相连通的配气装置(24)、以及安装在其底部的出口圆顶阀(25)构成。
4.根据权利要求1所述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，所述粉料计量罐(8)通过软连接组件(83)与所述反应釜(9)相对接，所述粉料计量罐(8)由计量罐(81)与安装在其上的称重装置(82)构成；在所述软连接组件(83)的底部安装有星形卸料阀(84)。
5.根据权利要求1所述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，所述第一氮气回收与再循环装置(3)和所述第二氮气回收与再循环装置(4)均是由依次连通的气力输送单元(31)、终端箱(32)、接收料仓(33)、一级袋式除尘器(34)、二级袋式除尘器(35)、管路过滤器(36)、低压缓冲罐(37)、氮气压缩机(38)、高温型冷冻干燥机(39)与变温吸附设备(310)构成，所述终端箱还与所述一级袋式除尘器相连通。
6.根据权利要求5所述的用于大规模输送多聚甲醛粉料的设备，其特征在于，所述变温吸附设备(310)为两个交替使用固定床吸附器。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20151118 Termination date: 20160710 |
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