CZ20032709A3 - Způsob a zařízení pro oddělování frakcí v proudu materiálu - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro oddělování frakcí v proudu materiálu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro oddělování frakcí jako je jemný materiál z proudu materiálu. Zejména se vynález týká úpravy fluidizovatelných materiálů sestávajících z částic pomocí plynulé redukce jemných frakcí takových materiálů.

Dosavadní stav techniky

Jeden problém, který může vyvstat v souvislosti s objemným transportem fluidizovatelných materiálů je ten, že během transportu/manipulace jsou částice rozbity na jemnější zlomky. Jestliže materiál, který má být dopravován, má příliš vysoký podíl jemných částic nebo prachu, může to způsobit vážné provozní problémy jak v samotném transportním systému tak také ve spojitosti s použitím výstupního materiálu. Tyto problémy se mohou týkat odlučování, vytváření vrstev sedimentu nebo prachu, dávkování a vypouštění. Zejména ve spojitosti s transportem a dodáváním hliníku nebo fluoridu se systémem elektrolýzy mohou takové problémy vyvolávat velmi nežádoucí provozní potíže.

US patent 4692068 se týká zařízení kterým lze nastavit množství fluidizovatelného materiálu. Zařízení sestává ze skladovací nádrže, fluidizačního prvku, potrubí pro vyvážení tlaku/odplynění a výstupního otvoru pro vypouštění fluidizovaného materiálu. Podle popisu množství fluidizovaného hliníku, který vytéká ze zařízení je řízeno právě nastavením tlaku fluidizačního plynu dodávaného do zařízení. Patent neuvádí, zda toto zařízení může být použito jako separátor pro odstranění jemných frakcí z toku materiálu.

·· ·· • · • · · · • · · ·

J:299l Jíl · J

DE 19704566 Cl se týká odstraňování prachu z fluidizovaného materiálu. Zařízení může zahrnovat dvě nebo více komor, které jsou opatřeny vstupem, fluidizovaným dnem, výstupem pro odvedení prachu nebo jemných částeček úlomků společně s výstupem materiálu. Prach odvedený z první komory je upravován v cyklonu, který odděluje částice v

od plynu. Částice oddělené v cyklonu potom vstupují do další komory, kde se provede podobná úprava. Zařízení je dále opatřeno prostředky pro ohřívání materiálu, který má být zpracován a fluidizační plyn může být redukční plyn. Výstupy materiálu z každé komory jsou provázeny vzhůru ío směřujícími vertikálními stěnami. Tyto stěny zajišťují, že vždy bude v komoře určitá plnicí hladina. Následkem tohoto uspořádání zmíněných stěn bude materiál dopraven v nejbližším okolí výstupů pro odvedení prachu. Toto řešení má jednu nevýhodu a sice, že jestliže se mění vstupující tok do komor a začne být příliš těžký, hladina materiálu v komorách může být občas kriticky vysoká a způsobit ucpání výstupů pro odvedení prachu.

Podstata vynálezu

Vynález odstraňuje tyto nevýhody spojené s následky příliš 20 vysokého podílu jemných frakcí v proudu materiálu. Pomocí vynálezu jsou jemné částečky z proudu materiálu vyloučeny tak, že šíře distribuce velikostí je snížena, což snižuje kapacitu pro odlučování. Skutečnost, že jsou jemné frakce odstraněny také způsobí snížení potenciální tvorby prachu. Řešení podle vynálezu má výhodu jednoduché a současně silné konstrukce a je současně odolné proti změnám vstupního toku materiálu.

- 3 • fc fc · fcfcfcfc fcfc · • fcfc fcfc · • t299l3ftl · · · · • fcfc fcfcfcfc • •fc fc· ·· ··

Vynález bude dále popsán podrobně pomocí příkladů provedení a obrázků.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je nakreslen schematicky příklad provedení podle vynálezu

Příklad provedení vynálezu

Jak je vidět z obr. 1, zařízení zahrnuje vstupní kanál 1 pro přívod ío fluizovatelného materiálu. Fluidizační prvek 2 spojený s potrubím pro tlakový plyn 23 je připevněn na základnu vstupního kanálu I. Vstupní kanál i má mírný sklon a navazuje na vertikální spodní části 3 vstupního kanálu i, která obsahuje výstupní otvor 4. Výstupní otvor 4 může být užší, než průřez vertikální spodní části 3, jestliže se vloží zúžení, které částečně zakryje průřez (nezobrazeno). Materiál, který odchází výstupním otvorem 4, vstupuje do rozdělovači komory 6, připevněné k jednomu konci horizontálního, uzavřeného vedení 7. Na svém druhém konci je vedení 7 opatřeno výstupem 5 otevřeným směrem dolů a mezi svými konci je vedení 7 shora napojeno na extrahovací zařízení 9. Extrahovací zařízení 9 má clonu 20 tvaru štěrbiny, která překrývá šířku komory a čerpá ve směru toku. Clona může být vytvořena mezi dvěma příčnými, nakloněnými deskami 21, 22, které probíhají dolů, do odlučovací komory 17, přičemž deska 22 vyčnívá poněkud více dolů do odlučovací komory 17, než deska 21.

V oblasti mezi rozdělovači komorou 6 a výstupem 5 je ve vedení 7 vymezena odlučovací komora 17. Vedení 7 v tomto příkladu provedení má základnu s rozdílnými úrovněmi, kde základna 10 s nižší úrovní je napojena na rozdělovači komoru 6 a základna 11 s vyšší úrovní se ·· ·· · ·· ·· ···· ··· ··<·· ·· · _Λ ····· ······

- 4 - ...... j₂₉₉₁^ ·; j. :

• · · · ····· · · · · nachází dále po směru proudu. Fluidizační prvky 12, 13 připojené k zásobě tlakového plynu přes příslušné potrubí 14, 15 jsou připevněny k základnám vedení 7. Pro vedení 7 je výhodné, když je velmi široké podél své celé délky ve vztahu k šířce vstupního kanálu I. Například poměr šířky vedení 7 a vstupního kanálu i může být 100:1, pro zajištění široce aktivní (fluidizační) oblasti v odlučovací komoře 17.

Mezi rozdělovači komorou 6 a odlučovací komorou 17 je vertikální přepážka 16, která vytváří mezeru 18 mezi sebou a základnou 10. Přepážka 16 přispívá k vytvoření hydrostaticky poháněného toku ío materiálu z rozdělovači komory 6, mezerou 18 přes práh 19 mezi základnou K) a základnou JT a do odlučovací komory 17, pokud budou fluidizační prvky Γ2,13 aktivovány. Hydrostatický tlak bude v první řadě záviset na výšce plnění nad základnou v rozdělovači komoře 6. Parametry, týkající se tekoucího materiálu, jsou důležité pro možnost udržet stabilní podávání materiálu do rozdělovači komory 6 a z toho vyplývající optimální podmínky v rozdělovači komoře 6. Toto hledisko je zejména důležité v případě, kdy je široký rozsah změn v množství materiálu přenášeného zařízením, například od 0 tuny za hodinu až do několika tun za hodinu. Rozdělovači komora 6 s přepážkou 16 a prahem

19 rovněž přispívají k zajištění rovnoměrného rozvádění materiálu směrem k odlučovací komoře 17 ve smyslu jak rozvádění materiálu vedením, tak tloušťky materiálu, který protéká odlučovací komorou 17 a je v odlučovací komoře 17 udržován konstantní. Toho lze dosáhnout proto, že materiál, který je ve fluidizovaném stavu je rozváděn přibližně jako tekutina, například voda a rozvádění ven z odlučovací komory T7 je konstantní, jestliže je zařízení upevněno v poloze tak, aby základny byly převážně horizontální. Vedení 7 může být upevněno tak, že jeho základna ·· ····

·· ·· ··· · · ·· · · je mírně nakloněna dolů ve směru toku aby zajišťovalo podporu transportu materiálu směrem k výstupu 5.

V odlučovací komoře 17 mohou být odloučeny malé částice s nízkou sedimentační rychlostí (tj. s vyšším koeficientem tažení) než mají hrubé částice, jestliže je hmota přefluidizována. V závislosti na zpřesnění pro individuální konstrukci, částice o velikosti nad 50 mikrometrů například mohou být přefluidizovány tak, aby byly zvednuty nad tok fluidizované hmoty a extrahovány v extrahovacím zařízení 9. Rozhodující faktory pro nastavení odlučovací schopnosti pro extrahování správné ío nejmenší velikosti částic budou zahrnovat tloušťku vrstvy fluidizovaného materiálu v odlučovací komoře 17, čas prodlení a fluidizační rychlost vybuzenou fluidizačním prvkem 13 v kombinaci s extrahovacím zařízením 9. Jemné částice, které jsou extrahovány, jsou transportovány k odlučování plynu/částic (například filtr), kde mohou být částice odvedeny do zásobníku pro případné další použití. Ta část materiálu, která projde odlučovací komorou 17 , aniž by byla extrahována, pokračuje do výstupu 5, který může sestávat z výstupu 5 ve tvaru násypky nebo nádrže (nezobrazeno) pro shromáždění a snížení šířky zařízení pro další transport.

Typickými hodnotami pro fluidizační plyn podle popsaného příkladu provedení bude fluidizační rychlost přibližně 2 cm/sec v rozdělovači komoře 6 a fluidizační rychlost od 10 cm/sec a vyšší v odlučovací komoře 17. Extrahovací zařízení 9 může být s výhodou provozováno s poměrně nízkým podtlakem.

Zařízení, které je určeno pro zacházení s fluidizovaným materiálem může upravovat velká množství materiálu jakým je například hliník. Zařízení může být snadno zkonstruováno pro zacházení s množstvím od • · · ·

- 6 A99lSft • · · · · • · · • · · ·· · ·

O tuny za hodinu až do několika tun za hodinu. To znamená, že lze zařízení použít jako kontrolní jednotku pro změny a maxima množství jemných frakcí, které mají být odseparovány. Taková situace se může objevit například ve spojitosti s dodáním do výrobních jednotek a hlavního zásobníku u továrny na hliník nebo při nakládání lodí nákladem z továren pro výrobu hliníku.

Byla provedena zkouška zařízení podle vynálezu s aktivní zónou (zóna s vysokou rychlosti fluidizace) 0,5 m² a zjistilo se, že zařízení bylo funkční do 6 tun za hodinu. V případě požadavku může být několik ío zařízení spojeno do série pro docílení požadované separace/extrahování jemných frakcí.

Podobně může být zvětšena aktivní zóna v odlučovací komoře 17 pokud jde o rozměr rozšířením její šířky nebo délky. Účinek zařízení je určen tloušťkou vrstvy materiálu v aktivní zóně, dobou prodlení materiálu v zóně rychlostí fluidizace a stupněm extrakce. Zkoušky provedené při různých íluidizačních rychlostech ukazují, že jemné frakce jsou vyháněny přibližně úměrně fluidizační rychlosti. Při využití vynálezu se prokázalo, že dobře vyhověl pro kontinuální separaci prachu z fluidizovatelné hmoty tam, kde je třeba velké kapacity.

Claims (5)

1. (upravené, určené pro další řízení)

   1. Způsob pro oddělování frakcí v proudu materiálu, kde materiál sestává

   5 z částic různých frakcí, kde se materiál uvede do fluidizovaného stavu pomocí alespoň jednoho fluidizačního prvku (13) umístěného pod materiálem a jemné frakce materiálu jsou přefluidizovány a vypuštěny pomocí extahovacího zařízení (9) umístěného nad materiálem, přičemž materiál je veden uzavřeným vedením (7) zahrnujícím odlučovací ío komoru (17) a vstup, vyznačujícíse tím, že materiál vstupuje do odlučovací komory mezerou umístěnou mezi vstupem a touto komorou, zatímco materiál je hydrostaticky podáván a rovnoměrně distribuován do odlučovací komory.

   15
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál sestává z hliníku a/nebo jiných rovnocenných fluidizovatelných materiálů.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím,že materiál

   20 sestává z fluoridu.
4. 4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že jemné frakce, které jsou vypouštěny, sestávají z částic do 50 mikrometrů.

   25 5. Zařízení pro oddělování frakcí v proudu materiálu, kde materiál sestává z částic různých frakcí, přičemž zařízení zahrnuje uzavřené vedení (7), na jehož jednou konci je vstup a na druhém konci výstup, kterým je materiál transportován a kde je mezi vstupním a výstupním koncem uložena

   - 8 • · · · · · · • · · · · · ··· ·· · · ·· odlučovací komora (17), přičemž odlučovací komora (17) zahrnuje alespoň jeden fluidizační prvek (13) u základny komory a extrahovací zařízení (9) umístěné v horní části komory, vyznačující se t í m, že vstupní konec vedení (7) zahrnuje rozdělovači komoru (6) s
5. 5 vertikální částí (16), která končí nad základnou (10) rozdělovači komory (6) tak, že je tím vytvořena mezera (18), kterou je veden materiál do odlučovací komory (17), čímž zajišťuje rovnoměrnou distribuci materiálu směrem k odlučovací komoře (17).

   ío 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že základna (10) rozdělovači komory (6) je umístěna níže, nežli základna (11) odlučovací komory (17), takže je mezi oběma základnami (10, 11) vytvořen práh (19).

   15 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že extrahovací zařízení (9) je konstruováno se štěrbinovým otvorem (20), který vyčnívá dolů a do odlučovací komory (17).