CZ287812B6 - Device for mixing particulate material and liquid - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení určeného pro směšování částicového materiálu a tekutiny, například pro směšování vody a absorpčního materiálu, který, pokud se přivede do kontaktu s plynnými nečistotami v kouřových plynech, s těmito látkami reaguje a který se v průběhu čištění těchto kouřových plynů do nich zavádí ve zvlhčeném stavu s cílem převést plynné nečistoty na oddělitelný prach. Takové zařízení zahrnuje zásobník, vstupní otvor pro zavádění částicového materiálu do zásobníku, vstřikovací prostředek pro vstřikování tekutiny na částicový materiál nacházející se v zásobníku, míchač umístěný rovněž v zásobníku a výstupní otvor pro vypouštění materiálu smíšeného s vodou ze zmíněného zásobníku.

Dosavadní stav techniky

Pokud se mají z odplynů oddělit plynné nečistoty, například oxid siřičitý, je třeba vést tyto kouřové plyny skrze kontaktní reaktor, ve kterém dojde k reakci mezi částicovým absorpčním materiálem a plynnými znečišťujícími látkami. Aby se plynné nečistoty převedly na separovatelný prach, zavádí se částicový absorpční materiál do odplynů ve zvlhčeném stavu. Takto zpracované spaliny se následně vedou skrze prachový separátor, ve kterém se z odplynů separuje zmíněný prach a vyčištěné kouřové plyny se odtahují. Část separovaného v prachovém separátoru, se zavede do mixéru, ve kterém se smísí a zvlhčí vodou, načež se recykluje a zavede jako absorpční materiál spolu s dalším čistým absorbentem do odplynů. Jako čerstvý absorbent se zpravidla používá hašené vápno (hydroxid vápenatý).

Zařízení typu zmíněného v úvodní části se používají jako směšovače pro míchání absorpčního materiálu a vody. Z těchto známých zařízení je míchadlo tvořeno jednou nebo několika hřídelemi, na nichž jsou namontovány míchací prostředky, které mají například formu nešroubovitých obrub, listů nebo lopatek. Tato známá zařízení však nejsou vždy schopna vyprodukovat homogenní směs, v níž by byla voda rovnoměrně distribuována v částicovém materiálu. V důsledku toho se mohou tvořit vlhké kusy materiálu, zejména pokud částicový materiál obsahuje velký podíl hydrofobních částic, jako v případě létavého popílku.

Aby se mohly kouřové plyny účinně čistit, je samozřejmě podstatné, aby se absorpční materiál dodával do odplynů ve formě homogenní směsi, ve které je vlhkost rovnoměrně rozptýlena.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu proto je zejména poskytnutí zařízení, které by bylo zvláště přizpůsobené pro směšování absorpčního materiálu a vody a bylo použitelné zejména při čištění odplynů prováděném výše popsaným způsobem.

Cílem vynálezu je obecně poskytnutí zařízení, které nejen, že by produkovalo homogenní směs částicového materiálu a tekutiny, ale které by rovněž mělo sníženou spotřebu energie v porovnání s ekvivalentními známými zařízeními.

Výše zmíněných cílů je podle vynálezu dosaženo zařízením, které je charakteristické tím, že je opatřeno fluidizačním prostředkem uzpůsobeným k fluidizaci částicového materiálu v zásobníku v průběhu směšování.

U výhodného provedení má zásobník horní dno a spodní dno, která definují mezi sebou komoru, přičemž horní dno je propustné pro vzduch a je opatřeno prostředkem pro přívod vzduchu

-1 CZ 287812 B6 uzpůsobený pro zavádění vzduchu do zmíněné komory za účelem fluidizování částicového materiálu v zásobníku.

Výhodně je míchač tvořen alespoň jednou otočnou hřídelí, která probíhá zásobníkem a na které je 5 v nakloněném stavu v axiální vzdálenosti od sebe namontována množina kotoučů, jejichž středy hřídel probíhá. Tyto kotouče mají zpravidla elipsovitý tvar a jsou okolo své kratší osy nakloněny vzhledem ke zmíněné hřídeli tak, že mají kruhový osový průmět. U výhodného provedení jsou kotouče nakloněny pod úhlem 45 až 80°, výhodně pod úhlem přibližně 60°.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní detailněji popsán s odkazy na doprovodné výkresy, na kterých obr. 1 znázorňuje boční pohled s částečným řezem, který schematicky zobrazuje zařízení podle vynálezu;

obr. 2 znázorňuje půdoiysný pohled na zařízení znázornění na obr. 1; a obr. 3 znázorňuje řez vedený rovinou III—III vyznačenou na obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Zobrazené směšovací zařízení zahrnuje zásobník J, který má v podstatě tvar podlouhlé hranolové krabice, míchač 117, obsahující dvě horizontální hřídele 17, 17' nesoucí množinu elipsových kotoučů 22, 22' a fluidizační prostředek 60, jehož součástí je prodyšná látka, tvořící horní dno 6, a komora 12 se dvěma vzduchovými prostředky 13, 14 pro přívod vzduchu. Tento zásobník J má vertikální boční stěny 2 a 3, vertikální zadní koncovou stěnu 4, vertikální přední koncovou stěnu

5, horní horizontální dno 6, spodní horizontální dno 7 a horizontální horní desku nebo víko 8.

Na zadním konci má zásobník vstupní otvor 9, kterým se do zásobníku seshora dodává částicový materiál (šipka PÍ na obrázku 1). Na předním konci má zásobník J výstupní otvor skrze který se vypouští homogenní směs částicového materiálu a vody ze zásobníku (šipka P2 na obrázcích 2 35 a 3).

U příkladu znázorněného na obrázcích, se čelní konec zásobníku J zasune do vertikálního kanálu 11 kouřových plynů, kterým jsou kouřové plyny obsahující plynné nečistoty, například oxid siřičitý, vedeny směrem nahoru (šipka P3 na obr. 1 a 3) za účelem jejich čištění prováděného 40 známým způsobem. Při takovém použití je výstupním otvorem_10 přetok, který je tvořen tak, že boční stěny 2 a 3 jsou v části zásobníku, který je zasunut v kanálu 11 nižší, než v části zásobníku, která se nachází mimo kanál Π.· Jak je zřejmé z obrázku 1 a 2, horní deska 8 probíhá od vstupního otvoru 9 k výstupnímu otvoru 10, tj. až ke kanálu 11 kouřových plynů.

Dvě dna 6 a 7 mezi sebou definují komoru 12, která je v příčném směru vymezena dvěma bočními stěnami 2 a 3 a v podélném směruje vymezena dvěma koncovými stěnami _4a 5. Stropní deska komory 12, tj. horní dno 6, je tvořeno pro vzduch propustnou fluidizační polyesterovou tkaninou vmontovanou v napnutém stavu do zásobníku L Prostředek přivádějící vzduch, který je zde tvořen dvěma vstupními otvory 13 a 14 pro přívod vzduchu, je navržen tak, aby přiváděl vzduch do komory 12 (šipky P4 na obrázcích 1 a 2), tak, aby fluidizoval částicový materiál v zásobníku J.

Přívodní potrubí 15 pro přívod vody, které je uspořádáno nad zásobníkem J, je spojeno s množinou trysek 6 umístěných v horní části zásobníku J a určených ke vstřikování vody 55 v jemně rozptýlené formě na částicový materiál, který se nachází v zásobníku. Trysky 16. z nichž

-2CZ 287812 B6 pár je znázorněno na obrázcích, jsou uspořádány ve dvou paralelních řadách probíhajících podél zásobníku J.

Dvě vedle sebe umístěné horizontální hřídele _17, 17' probíhají podél celého zásobníku 1 jsou pomocí ložisek 18,18' resp. 19, 19' otočně přimontovány ke dvoum koncovým stěnám 4 a 5. Motor 20 je uspořádán tak, aby přes převodovou jednotku 21 otáčel hřídelemi 17, 17'.

Každá hřídel 17, 17' nese množinu elipsovitých kotoučů 22, 22', které jsou přimontovány na hřídele 17, Γ7' v nakloněném stavu v určité axiální vzdálenosti od sebe, přičemž zmíněné naklonění je provedeno okolo kratší osy kotoučů. Hřídele 17. 17' procházejí středy příslušných kotoučů 22, 22'. U zobrazeného příkladu je každý kotouč 22, 22' vzhledem ke hřídeli 17,17' nakloněn tak, že hlavní osa kotouče svírá s hřídelí _17, 17' úhel a, který odpovídá 60° (viz obrázek 1). Tento úhel se může měnit v rozmezí od 45° do 80°. Kotouče 22, 2Z jsou tedy vzhledem k hřídeli 17, 17' takto nakloněny a mají elipsový tvar, který má kruhový axiální průmět jak ukazuje obrázek 3. Kotouče 22, 22' jsou umístěny na hřídelích 17, j_7' tak, že kotouče jedné hřídele pronikají do prostorů mezi kotouči druhé hřídele.

Každý kotouč 22, 22', který je uspořádán a navržen výše popsaným způsobem, provádí v průběhu otáčení hřídelí 17, 17' otáčivý pohyb způsobující důkladné promíchání částicového materiálu.

Znázorněný kanál 11 kouřových plynů tvoří část systému čistícího kouřové plyny obsahující plynné nečistoty, například oxid siřičitý. Tyto kouřové plyny (P3) jsou vedeny kanálem 11 kouřových plynů, v němž se do těchto plynů zavede zvlhčený částicový absorpční materiál reagující s plynnými nečistotami za účelem převedení zmíněných plynných nečistot na separovatelný prach. Kouřové plyny se následně vedou skrze prachový separátor (není znázorněn), v němž se ze zpracovaných kouřových plynů oddělí prach a takto vyčištěné kouřové plyny se vypustí do okolní atmosféry. Část prachu separovaného v prachovém separátoru se spolu s částicemi páleného vápna dopraví jako částicový materiál (Pl) ke vstupnímu otvoru 9 zásobníku _1, aby mohl být v tomto zásobníku smísen s vodou vstřikovanou tryskami 16 do zásobníku na částicový materiál. Částicový materiál v j se udržuje ve fluidním stavu pomocí vzduchu (P4), který se skrze vzduchové vstupní otvory 13 a 14, komoru 12 a fluidizační tkaninu 6 zavádí do zásobníku. Díky této fluidizace a stejně tak otáčení hřídelí Γ7, Γ7', se získá homogenně zvlhčená homogenní směs částicového materiálu, která je přes přetok 10 dopravována do kanálu 11 kouřových plynů jako absorpční materiál (P2).

Příčkou 23 v přední části zásobníku 1 se komora 12 rozdělí na přední část 12a komory, která se nachází v kanálu 11 kouřových plynů, a zadní část 12b komory. Jak je zřejmé z obrázku 1, vzduchový vstupní otvor 13 ústí do zadní části 12b komory, zatímco vzduchový vstupní otvor 14 ústí do přední části 12a komory. Při tomto rozdělení komory 12 je možné dosáhnout v jednotlivých částech 12a, 12b různých podmínek fluidizace, zejména co se týče přizpůsobení dodávky vzduchu do přední části 12a komory, která umožní dosažení vhodného fluidizačního stavu pro vypouštění materiálu.

Při testu, jehož cílem bylo ilustrovat účinky fluidizace na spotřebu energie, se zásobník j naplnil částicovým materiálem. V tomto testu měl zásobník J objem 0,3 m³. Hřídele 17, 17' se otáčely rychlostí 200 ot/min. Průtok částicového materiálu zásobníkem byl 8 m³/h a průtok vody byl 240 1/h. Zjistilo se, že při fluidizaci částicového materiálu byla spotřeba energie, včetně energie potřebné pro dodávku fluidizačního vzduchu (0,08 m³/s), 2,2 kW. Bez fluidizace, ale jinak za stejných podmínek, byla spotřeba energie 3 kW.

U výše popsaného zobrazeného směšovacího zařízení je přední konec zásobníku j zasunut do kanálu 11. Nicméně směšovací zařízení může být rovněž použito pro vypouštění homogenně zvlhčené homogenní směsi částicového materiálu do dvou samostatných kanálů. V tomto případě by přední konec zásobníku zasahoval do dvou samostatných kanálů tak, aby se směs vypouštěla

-3i do jednoho kanálu přetokem 10 přes jednu boční stěnu a do druhého kanálu přetokem 10 přes druhou boční stěnu 3. Vztah mezi proudy materiálu proudícími do obou kanálů může být nastaven zvolením vhodných hladin pro přetok 10 na příslušných stranách, tj. vhodnou volbou výšky příslušných bočních stěn 2,3 v části zásobníku zasunuté do kanálů.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro směšování částicového materiálu a tekutiny, například pro směšování vody a absorpčního materiálu, který je reaktivní s plynnými nečistotami v kouřových plynech (P3), a který se v průběhu čištění těchto kouřových plynů do nich zavádí ve zvlhčeném stavu s cílem převést plynné znečišťující látky na oddělitelný prach, přičemž takové zařízení zahrnuje zásobník (1), vstupní otvor (9) pro zavádění částicového materiálu (Pl) do zásobníku (1), vstřikovací prostředek (15, 16) pro vstřikování tekutiny na částicový materiál nacházející se v zásobníku, míchač (117) umístěný rovněž v zásobníku (1) a výstupní otvor (10) pro vypouštění materiálu (P2) smíšeného s vodou ze zmíněného zásobníku (1), vyznačené tím, že je opatřeno fluidizačním prostředkem (60) přizpůsobeným pro fluidizaci částicového materiálu v zásobníku (1) v průběhu směšovací operace.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že zásobník (1) má horní dno (6) a spodní dno (7), mezi kterými je komora (12), přičemž horní dno (6) je propustné pro vzduch a zásobník (1) je opatřen prostředky (13, 14) pro přívod vzduchu potřebného pro fluidizaci částicového materiálu, který se nachází v zásobníku (1), do komory (12).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že míchač (117) je tvořen alespoň jednou hřídelí (17, 17'), která probíhá podél zásobníku (1) a na které je namontována množina kotoučů (22, 22') v nakloněném stavu a vosové vzdálenosti od sebe tak, že hřídel (17, 17') prochází středy uvedených kotoučů.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačené tím, že kotouče (22, 22') mají elipsovitý tvar a jsou vzhledem ke hřídeli (17, 17') nakloněny podél své kratší osy tak, že mají kruhový axiální průmět.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že kotouče (22, 22') jsou nakloněny pod úhlem 45 až 80°.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že kotouče (22, 22') jsou nakloněny pod úhlem přibližně 60°.