KR101901866B1 - 잠금 호퍼에서 벌크 물질의 증가된 가압 - Google Patents

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풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

호퍼내의 벌크 물질 가압용 장치에 벌크 물질을 가압하기 위한 공정에 있어서; 상기 호퍼는 벌크 물질을 포함하는 잠금 호퍼(29)로 구성되고, 상기 장치는 가압 가스의 소스, 상기 가압 가스의 소스로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구(30)로 상기 가압 가스를 이송하는 라인(22, 26, 28), 상기 라인에 정렬된 밸브 어레인지먼트(arrangement, 34),를 포함하고, 상기 공정은 상기 밸브 어레인지먼트(34)가 병렬로 배열되는 적어도 두 개의 밸브(34A, 34B, 34C)를 포함하고, 각각의 밸브는 하류의 라발 송풍구(Laval tuyere)에 연결되는 것을 특징으로 하고, 상기 각각의 밸브(34A, 34B, 34C)는 작동 순서에 따라 열리도록 제어되어 상기 잠금 호퍼(29)에 조정된 가스 유량으로 가압 가스를 제공한다.

Description

잠금 호퍼에서 벌크 물질의 증가된 가압
본 발명은 일반적으로 벌크 고체 물질을 큰 거리 및/또는 상당한 역압 하에서 전달하기 위한, 이른바 조밀상 이송(dense phase conveying)에 관한 것이다.
벌크 고체 물질, 특히 미분 물질을 큰 거리 전달하는 상류 공압 이송 라인, 특히 조밀상 이송, 및/또는 상기 이송 라인의 출구부의 상당한 역압 하에서, 상기 벌크 물질을 상기 라인으로 공급하기 위해 필요한 과압(overpressure)은 중요할 수 있다.
이러한 상황에서, 상기 벌크 물질의 내부 전달은 일반적으로 압력 베셀로 디자인되는 호퍼의 수단으로 수행되고, 일반적으로 이송 호퍼, 피드 호퍼, 블로우(blow) 탱크, 기타 등으로 불리운다. 하류 소비자(downstream consumer)로의 연속적인 벌크 물질의 공급이 요구되는 잦은 경우, 직렬 연결(serial arrangemen) 또는 병렬 연결(parallel arrangement)의 적어도 두 개의 호퍼가 공급된다.
직렬 연결의 경우에는, 제1 호퍼는 잠금 호퍼로 작동하고, 상류 저장 통(upstream storage bin) 또는 유사한 것으로 주기적으로 채워지거나, 제 2 호퍼로 가압되고, 비워지고(emptied), 마지막으로 감압 및 벤트(vented)된다. 반면, 제2 호퍼는 연속적으로 과압 조건이 유지되고, 상기 가압된 벌크 물질은 상기 이송 라인으로 연속적으로 공급된다.
병렬 연결의 경우, 두 호퍼는 “엇갈린 병렬 모드(staggered parallel mode)”에서 모두 잠금 호퍼로 작동하고, 즉 둘은 주기적으로 채워지고, 가압되고, 비워지고, 감압되고, 그리고 번갈아 상기 가압 벌크 물질을 이/저 이송 라인으로 가압된 벌크 물질의 연속된 공급과 같은 방식으로 상기 이송 라인으로 공급한다.
내부 전달 장치로 작동하는 잠금 호퍼의 전형적인 예는 미분 석탄을 용광로로 공급하는 이른바 미분 석탄 주입 플랜트(Pulverized Coal Injection, PCI)에서 찾아볼 수 있다. 이러한 플랜트에서, 상기 호퍼의 작동 과압 수준은 약 5 bar g 내지 20 bar g의 범위가 일반적이다. 30 bar g 작동 압력을 초과하는 작동은 예를 들어 미분 석탄을 석탄 기화기에 공급하는 장치가 요구될 수 있다.
전술한 바와 같이, 따라서 잠금 호퍼는 상기 잠금 호퍼가 감압되고, 닫혔을 동안 벌크 물질의 충진 대체 주기로 배치 방식 또는 불연속적으로 작동하고, 앞서 설명된 바와 같이, 잠금 호퍼는 따라서 잠금 호퍼가 감압된 동안 벌크 물질을 채우는 것은 배치식 또는 불연속적으로 교대 싸이클로 작동할 수 있고, 상기 호퍼를 닫고, 가압하는 것 및 벌크 물질을 가압된 이송 라인 또는 앞서 설명된 경우에는 연속 배열에서 제2호퍼로의 경우에는 상기 호퍼의 출구부(outlet)를 여는 것은 지속적으로 압력하에 있다. 따라서, 잠금 호퍼는 연속적으로 작동하는 US 5,265,983에 설명된 이른바 블로우 보틀(blow bottle)과는 매우 다르다. 정말로, 압력 하에 끊임없이 작동하는 이러한 블로우 보틀은 증가하는 압력 하에 흔히 전이 지대(transitional zone)와 함께하는 압력 저항 공급 유닛의 캐스케이드(cascade)로 구성된 복잡한 공급 장치를 요구한다. 특히, 높은 압력에서 작동하는 시스템의 경우 이러한 블로우 보틀은 전혀 사용될 수 없고, 또는 너무 복잡하거나 신뢰할 수 없다.
상기 잠금 호퍼 내에서 상기 벌크 물질을 가압하는 것은 가압된 공정 가스를 상기 벌크 물질 내로 주입함으로써 수행된다. 예를 들어, 미분 석탄의 경우와 같이 상기 벌크 물질이 연소가능한 경우, 상기 공정 가스는 불 및 폭발을 막기 위해 대게 불활성(낮은 산소 함략을 갖는)이다. 이러한 경우 일반적으로 압축 질소가 사용된다. 상기 호퍼 내의 상기 벌크 물질을 가압하기 위해 필요한 공정 가스의 양은 호퍼의 내부 부피, 달성되어야 하는 과압(overpressure) 수준, 상기 벌크 물질의 충진 레벨, 및 상기 벌크 물질의 공극률(전체 부피에 대한 공극 부피의 비율)에 의해 좌우된다. 벌크 물질의 공극률은 60% 이상만큼 클 수 있고, 따라서 완전히 충진된 호퍼는 빈 호퍼의 크기만큼 가압 가스의 양을 필요로할 수 있다.
각각의 잠금 호퍼 가압을 위한 공정 가스는 가압 가스 브랜치(pressurizing gas branch)를 통해 공급되고, 상기 내층 트랜스퍼 서브-플랜트(inward transfer sub-plant)의 상기 공정 가스 서플라이 메인은 상기 잠금 호퍼로 연결되고, 상기 잠금호퍼는 가압된다. 상기 호퍼의 사이클 시간을 단축하고, 그러므로 이 잠금 호퍼의 필요한 용적 및 내부 부피를 줄이기 위해서, 서플라이 메인 레벨에서 요구되는 공정 가스의 피크를 피하면서 상기 공정 가스는 가압 가스를 위한 버퍼 베셀에 축적될 수 있다. 상기 버퍼 베셀은 상기 서플라이 메인으로부터 가압 가스로 감소된 유량으로 연속적으로 채워지고, 그 후 주기적으로 잠금 호퍼가 가압되어야 할 때, 상기 잠금 호퍼로 큰 유량으로 비워진다. 상기 공정 가스 공급의 압력 레벨 및 상기 잠금 호퍼에서의 작동 압력 레벨에 의존하여, 프로세스 가스 서플라이 메인으로부터 상기 장금 호퍼로 가압 가스의 보완적인 양이 직접적으로 공급되면서, 한 개의 버퍼 용기 대신에 두 개의 버퍼 용기를 설치하는 것, 높은 유량에서 두 개의 스테이지로 상기 잠금 호퍼의 가압을 수행하는 것, 및 상기 잠금 호퍼를 버퍼 용기에 쌓인 가압 가스로 오직 부분적으로 가압하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 설비의 중요한 측면은 상기 공정 가스 서플라이 메인 또는 상기 버퍼 베셀 및 상기 잠금 호퍼 사이의 초기 차이는 일반적으로 매우 높아서, 초기에 매우 큰 가스 속도에 이를 수 있고, 상기 잠금 호퍼 내에서 상기 벌크 물질의 충진(compacting)에 이를 수 있고, 그것에 의하여 그것의 흐름성(flowability)을 감소시키고, 따라서 후속의 상기 호퍼의 비움을 막는다. 따라서, 일반적인 플랜트의 하류 공정에서 제한 요소가 되지 않기 위해, 비록 상기 잠금 호퍼를 감압하는데 필요한 시간은 가능하면 낮게 유지해야 하고, 상기 가압 가스 브랜치에서 초기 유량은 일반적으로 제한된다.
따라서, 비싸지 않고, 일반적으로 가압 가스 유량을 제한하는 방법은 라발 송풍구에 연관된 파이프라인을 맞추는 것이다. 오직 제한된 압력 손실을 생성하면서, 라발 송풍구는 가스 질량 유량을 상기 송풍구의 상류 가스 절대 압력에 엄격히 비례한 값으로 제한한다. 이것은 프로세스 가스 서플라이 메인으로부터 브랜치를 통해서 상기 잠금 호퍼로 공급되는 가압 가스 유량은 일정하다는 것을 의미하고, 상기 메인에서 상기 가스 압력 레벨이 일정하다면, 버퍼 베셀로부터 공급되는 가스 유량의 그것은 상기 베셀의 압력 레벨이 시간에 따라 감소함에 따라 감소한다.
종래 설치의 주된 단점은 상기 잠금 호퍼 내의 벌크 물질을 완전히 가압하기 위해 너무 긴 기간, 초기 감압 조건에 대응하기 위한 장비 특정 부품의 치수, 및/또는 공정 중의 소음 공해로 남아있다.
본 발명의 목적은 이른바 잠금 호퍼에서 벌크 물질의 가압을 위한 대안 및 향상된 방법을 제공하는 것이고, 필요한 가압 시간을 감소시키고, 장비의 전술한 치수 문제 및/또는 종래 공정 및 설비와 비교하여 소음 공해를 경감시키는 것을 허락할 수 있다.
앞서 언급된 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 첫번째 측면에서 호퍼에서 가압 벌크 물질을 위한 프로세스를 제공한다; 상기 호퍼는 벌크 물질, 가압 가스의 소스, 상기 가압 가스를 소스로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입부로 나르기 위한 라인, 상기 라인에 정렬된 밸브를 포함하는 잠금 호퍼로 구성된다. 본 발명의 공정은 상기 밸브 어레인지먼트가 병렬로 배열된 적어도 두 밸브를 포함하고, 각각의 밸브는 하류의 라발 송풍구로 연결된다. 달리 말하면, 본 발명에서 상기 밸브 어레인지먼트 내부에 각각의 밸브는 그것의 라발 송풍구에 연결되고, 각각의 밸브는 그것의 라발 송풍구에 대해서 밸브 및 라발 송풍구의 적어도 두 개의 조합으로 병렬 배열된다. 또한, 본 발명의 공정에서 밸브 어레인지먼트의 상기 밸브는 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구로 조정된 가스 유량으로 가압 가스를 제공하도록 작동 순서에 따라 열리도록(바람직하게 선택적으로 닫히도록) 제어된다.
실제로, 이러한 조절 가능한 밸브 어레인지먼트의 상기 가스 유량을 제어하는 것은, 다른 이점을 얻을 수 있다. 라발 송풍구에 결합된 오직 하나의 밸브만 포함하는 종래의 장치와 비교하여, 잠금 호퍼의 완전 가압을 위한 시간은 매우 감소될 수 있다. 실제로, 첫 번째 밸브를 열고, 그 후 다음을 1 초 후 또는 기타에 열도록 작동 순서를 갖도록 작동하는 본 공정은 가압을 위한 기간은 일반적인 설비(상세는 아래 참조)에서 60%까지(두 개의 병렬 배열 어레인지먼트) 단축될 수 있고, 또는 70%(세 개의 병렬 배열 어레인지먼트)까지 단축될 수 있다. 이러한 맥락에서, 가압 속도의 이러한 증가는 종래의 설비와 유사한 치수 컴포넌트(특히 소결된 메탈 디스크)을 갖는 설비로 달성될 수 있는 것은 주목할 만하다. 또한, 이러한 증가된 속도는 바람직하지 않은 잠금 호퍼 내의 물질의 충진을 증가시키지 않고 얻어질 수 있다.
본원에서 설명된 공정에서, 작동 순서에서 적어도 두 개 밸브의 열림은 미리 고정된(prefixed) 시간 순서에 기반하여 제어될 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 작동 순서에서 적어도 두 개의 밸브의 열림은 적절한 수단을 사용하여 측정된 하류 상기 밸브 어레인지먼트의 가압 가스의 실제 가스 유량에 기반하여 제어될 수 있고, 가압 중에 압력 감지 장치를 이용하여 측정된 실제 상류 및 하류 압력에 기반하여 계산된 상기 가압 가스의 가스 유량에 기반하여 제어될 수 있다.
대안으로 또는 추가적으로 상기 밸브의 작동 순서는 가압 중에 적절한 종래의 압력 감지 장치를 사용하여 측정된 실제 상류 및 하류의 압력에 기반하여 계산된 가압 가스 유량에 기반하여 제어될 수 있다.
실제로, 본 발명의 공정은 일정 부피 유량에 거의 근접하도록 하는 일정한 매스 유량을 공급하는 알려진 장치를 사용하여 제어하는 것을 허락함으로써, 호퍼에서 벌크 물질의 가압 시간 감소를 허락한다. 비록 상기 밸브 어레인지먼트의 오직 두 개의 밸브는 미리 많은 튜닝을 제공하지 않는 것으로 보이고, 이러한 감소된 숫자 조차도 가압 시간의 큰 감소를 제공한다. 또한, 라발 송풍구에 포함된 이러한 감소된 밸브 숫자는 적절한 컴포넌트를 선택함으로써 미세한 튜닝에서 놀라운 증가가 달성될 수 있다.
따라서, 특히 본 공정의 바람직한 변형에서 상기 밸브 어레인지먼트에서 다른 라발 송풍구는 다른 내부 횡단면을 가질 수 있다. 이러한 경우, 상기 밸브 어레인지먼트의 상이한 크기의 라발 송퐁구에 결합된 밸브의 열림 및 닫힘을 선택적으로 함으로써, 작동 순서는 가압 가스의 실제 가스 유량의 더한 조정을 허락할 수 있다. 예를 들어, 다른 내부 횡단면의 두 개의 라발 송풍구를 사용할 때, 세 가지 다른 가스 유량은 선택될 수 있다(1 [1 열림 및 2 닫힘], 2 [2 열림 및 1 닫힘] 또는 1+2 [1 및 2 열림]). 다른 내부 횡단면의 세 개의 라발 송풍구를 사용할 때, 일곱 가지 다른 가스 유량이 선택될 수 있다(1, 2, 3, 1+2, 1+3, 2+3 또는 1+2+3).
가압 가스의 소스는 의도된 사용에 적합한 공기, 가공 가스 또는 산소의 존재 하에 반응할 수 있는 벌크 물질을 포함한다면 불활성 가스 조차도 포함하는 가스를 포함하는 어떤 적절한 소스일 수 있다. 실제적으로, 상기 소스는 따라서 불활성 가스 또는 공정 가스 서플라이, 및/또는 상기 밸브 및 상기 가스 서플라이 메인(에 의해 채워지는/공급되는) 사이에 배열되는 중간 버퍼 베셀과 같은 가스 서플라이 메인일 수 있다.
달리 말하면, 여기서 설명된 밸브 어레인지먼트는 가스 서플라이 메인 및 상기 잠금 호퍼 사이, 버퍼 베셀(상기 가스 서플라이 메인에 의해 스스로 공급되는) 및 상기 잠금 호퍼 사이에 직접적으로 제공될 수 있고, 또는 양쪽 연결 타입을 제공하는 장치라면, 각각은 밸브 어레인지먼트와 함께 제공될 수 있다. 이러한 각각 밸브 어레인지먼트는 물론 직접적으로 구성될 수 있고, 다른 작동 순서를 따라서 작동될 수 있다.
대안으로 또는 추가적으로, 상기 가스 서플라이 메인으로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구로 제공되는 추가 라인(further line)이 제공될 수 있고, 하류 라발 송풍구로 연결된 밸브를 포함한다. 상기 밸브는 작동 순서 내에서 열리도록 제어될 수 있고, 상기 버퍼 베셀 내부의 압력이 낮은 압력인 가압의 마지막에 바람직하게 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 또한 본 발명은 병렬로 배열되고, 각각은 하류의 라발 송풍구에 연결된 적어도 두 개의 밸브 및 호퍼 내의 벌크 물질 가압용 장치의 잠금 호퍼에 조정된 가스 유량을 갖는 가압 가스를 제공하기 위하여 작동 순서에 따라 상기 밸브의 열림의 제어할 수 있는 컨트롤 유닛을 포함하는 밸브 어레인지먼트(valve arrangement)의 용도를 고려한다.
또한, 여기서 설명된 바람직하게 구동되는 밸브 어레인지먼트의 용도는 바람직하게 작은 내부 단면적의 라발 송풍구에 연결된 제1 밸브의 가압 작동 순서의 시작함(starting)과 같이 소음 공해 및/또는 호퍼 내의 벌크 물질을 가압에서 마모를 줄이도록 바람직하게 선택될 수 있다.
또한 또는 추가적으로, 여기서 설명된 바람직하게 구동되는 밸브 어레인지먼트의 용도는 바람직하게 작은 내부 단면적의 라발 송풍구에 연결된 제1 밸브의 가압 작동 순서를 선택함과 같이 호퍼 내의 벌크 물질의 가압 중에 벌크 물질의 충진(compacting)을 줄이도록 선택될 수 있다.
본 발명의 문맥에서 특정되지 않는다면, “조정된(adjusted)”, “감소된(reduced)”, 줄어든(shorten)”, “작은(smaller)”, 기타와 같은 비교 또는 상대적인 구문은 본 발명의 구성을 포함하지 않은 것을 제외하고는 동일한 종래의 공정, 장치, 장비 또는 값에 대해 상대적으로 이해될 수 있다. 특히, 달리 가리키지 않는다면, 라발 송풍구의 내부 단면적에 대해서 용어 “작은(smaller)”은 사용 목적에서 바람직하게 높은(또는 용인될 수 있는 최대) 질량 유량을 갖기 위해서 종래의 설비의 고민 및 크기를 조절하는 것과 같이 엔지니어에 의해 선택되는 종래의 라발 송풍구의 내부 단면적에 대해 상대적으로 이해될 수 있다. 일반적으로, “작은 내부 단면적(smaller inner cross-section)”은 달리 규정하지 않는다면 종래 내부 단면적과 같이 0.99 내지 0.1 배의 단면적을 가리킬낼 수 있고, 바람직하게 0.95 내지 0.3배, 더욱 바람직하게 0.90 내지 0.5 배의 내부 단면적을 가리킬 수 있다.
또한 또는 추가적으로, 상기 설명된 용도는 가압 가스 소스 및 미가압 호퍼 사이의 큰 압력 차이에서 호퍼내의 벌크 물질 가압용 기존/종래 장치의 (조정하고, 그 후)작동을 구상할 수 있고, 예를 들면 인젝터 또는 소결된 금속 디스크와 같이 상기 장치 부품(part)의 재치수(re-dimension) 또는 재위치(replace)를 필요로 하지 않는다.
또한 다른 측면에서, 본 발명은 호퍼 내의 벌크 물질 가압용 장치를 설명하고; 상기 장치는 벌크 물질 수용을 위한 잠금 호퍼로 구성된 호퍼, 가압된(pressurized) 가스의 소스, 상기 가압된 가스 소스로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구로 상기 가압된 가스를 이송하도록 구성된 라인을 포함한다. 특히 상기 장치는 상기 라인에 정렬된 밸브 어레인지먼트를 포함하고, 상기 밸브 어레인지먼트는 병렬로 배열되는 적어도 두 개의 밸브를 포함하고, 각각의 밸브는 하류 라발 송풍구에 연결된다. 또한, 상기 장치는 상기 밸브 각각의 열림(opening)을 제어할 수 있는 컨트롤 유닛과 같은 것으로 구성되고, 상기 컨트롤 유닛은 상기 밸브의 열림을 상기 잠금 호퍼에 가스 가압을 제공하기 위해 작동 순서를 제어하도록 구성된다.
바람직하게, 작동 순서에서 상기 밸브 어레인지먼트의 적어도 두 개의 밸브의 열림(opening) 및/또는 닫힘(closing)은 가스 부피 유량 또는 속도 측정 장치와 같은 바람직한 수단을 사용하여 하류 밸브 어레인지먼트에서 측정된 상기 가압 가스의 실제 가스 유량에 기반하여 상기 컨트롤 유닛에 의해 제어 가능하다. 또한 또는 추가적으로, 상기 밸브의 열림 및/또는 닫힘은 가압 중에 압력 감지 장치를 사용하여 측정된 실제 상류 및 하류 압력에 기반하여 계산된 상기 가압 가스의 유량,에 기반하여 제어하는 상기 컨트롤 유닛에 의해 제어가능하다.
본 발명의 공정에서 앞서 언급한 바와 같이, 특히 상기 장치, 상기 밸브 어레인지먼트에서 다른 라발 송풍구의 바람직한 변형은 다른 내부 횡단면(cross-sections)을 갖는다. 이러한 경우, 작동 순서는 상이하게 크기 조정된 밸브 어레인지먼트의 라발 송풍구에 연결된 상기 밸브를 선택적으로 열림 및 닫힘 구동함으로써 상기 가압 가스의 실제 가스 유량을 더 조정하도록 허락한다. 예를 들어, 두 개의 상이한 내부 단면적을 갖는 라발 송풍구를 사용할 때, 세 개의 가스 유량이 선택될 수 있다(1, 2 또는 1+2). 세 개의 상이한 내부 단면적을 갖는 라발 송풍구를 사용할 때, 일곱 개의 가스 유량이 선택될 수 있다(1, 2, 3, 1+2, 1+3, 2+3 또는 1+2+3).
또한 또는 추가적으로, 상기 가스 서플라이 메인으로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구로 제공될 수 있는 추가 라인(further line)은하류 라발 송풍구로 연결된 밸브를 포함할 수 있고, 상기 밸브는 작동 순서 내에서 바람직하게 가압의 마지막에 상기 버퍼 베셀의 내부 압력이 낮은 압력을 떨어질 때 열리도록 제어될 수 있다.
본 발명의 공정에서 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가압된 가스 소스는 가스 서플라이 메인 및 상기 벨브 사이에 배열된 가스 서플라이 메인 및/또는 중간 버퍼 베셀일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 지금 예로써 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 바람직한 장치 또는 본 발명의 공정에 사용될 수 있는 실시 예의 약도이고,
도 2는 잠금 호퍼 가압 중에 시간에 대한 잠금 호퍼 압력 및 가스 부피 유량을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 추가적인 세부 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 몇몇 제한되지 않는 실시 예의 후속되는 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1을 참조하면, 호퍼 내의 벌크 물질 가압용 장치는 잠금 호퍼(29)로 제공되고, 석탄 분말과 같은 벌크 물질을 수용하기 위해 제공된다. 다수의 라인(22, 26, 28)이 가압된 가스를 소스(직접적으로 또는 버퍼 베셀을 통해서)로부터 상기 잠금 호퍼(29)의 하나 이상의 주입구(30)로 이송하기 위해 제공된다. 밸브(34A, 34B, 34C)를 포함하는 밸브 어레인지먼트(34), 또한 밸브(35)는 상기 라인에 배열되고, 그들의 열림 및 닫힘은 컨트롤 유닛(따로 표현되지 않은)에 의해 제어될 수 있다. 이 컨트롤 유닛은 상기 밸브의 열림 및 닫힘을 조정된 유량으로 상기 잠금 호퍼로 가압 가스를 소결된 메탈 디스크(30) 및 잠금 호퍼(29) 내부의 벌크 물질로 제공하기 위해 작동 순서에서 열림 및 닫힘을 제어하도록 프로그램 되었다. 또한 또는 부가적으로, 도 1에서 밸브(35)는 밸브(34)에 도시된 바와 같이 본 발명의 의미에서 밸브 어레인지먼트일 수 있다는 것은 중요하다.
밸브(바람직하게 간단한 열림/닫힘 밸브)는 미리 설정된 작동 순서에서 장치의 치수 및 메인 서플라이/버퍼 베셀 및 상기 잠금 호퍼의 알려진 압력에 기반하여 구동할 수 있다. 그러나 바람직하게, 상기 부피 가스 유량은 가압 사이클 동안 실제 파라미터를 고려하는 작동 순서에 의해 제어된다. 이것은 다른 수단 또는 방법에 의해 행해질 수 있다.
부피 유량(또는 속도) 측정(31)은 가압 가스 파이프라인에 설치되어, 상기 버퍼 베셀(27)을 상기 잠금 호퍼(29)로 연결한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 측정(31)에서 측정된 실제 부피 유량이 설정된 값 미만으로 많이 하락하면 (추가 또는 다른) 밸브를 열도록 상기 밸브(34A, 34B, 34C)에 영향을 준다.
또한 또는 추가적으로, 그들의 라발 송풍구에 연결된 상기 밸브(34A, 34B, 34C)의 특성, 예를 들어 상류(32)에서 측정된 압력 레벨에 의존한 밸브에 의해 생성된 질량 유량, 하류(33)에서 측정된 압력 레벨 및 적어도 두 개의 밸브의 열린 또는 닫힌 위치는 컨트롤러에 포함된다. 32 및/또는 33에서 측정된 압력 레벨에 의해 조건되는 실제 질량 값은 연속적으로 컴퓨터 계산된다. 따라서, 상기 컨트롤러는 따라서 상기 밸브를 질량 유량, 상류(32) 및 하류(33) 압력 레벨에 야기한 밸브 위치를 위한 설정값 및 질량 유량 값을 순차적으로 증가시키도록 만드는 방법으로 작동시킨다.
프로세스 가스 서플라이 메인(21)으로부터 직접 공급되는 상기 가압 가스 부피 유량은 밸브(35)를 사용하여 제어될 수 있고, 상류 압력은 상기 프로세스 가스 서플라이 메인의 압력 레벨이다.
본 발명의 성취의 예시로써, 다음의 계산이 만들어질 수 있다: p1은 잠금 호퍼 내의 초기 (절대) 압력 레벨, p2는 잠금 호퍼 내의 말기 (절대) 압력 레벨이고, 가압은 일정한 질량 유량(일정한 상류 압력 레벨의 라발 송풍구 수단에 의해), 여기서 설명된 밸브 어레인지먼트 수단에 의해서 조정된 부피 유량으로 수행되거나 또는 일정한 부피 유량의 부피 유량으로 수행된다.
일정 질량 유량의 경우 최대 실제 가스 속도는 일정한 부피 유량 가압의 경우 실제 일정한 가스 속도의 가압을 동등하게 하고, 일정 질량 유량 가압에 대한 일정 부피 유량 가압의 가입 시간 기간(time duration)의 비율은 ln(p2/p1)/[(p2-p1)/pa]와 동일하고, pa는 (절대) 대기 압력이고, ln은 자연 로그이다. 예: p1 = 0 bar g = 1 bar a, p2 = 9 bar g = 10 bar a, pa = 0 bar g = 1 bar a. 상기 가압 시간 기간 비율은 ln(p2/p1)/[(p2-p1)/pa] = 0.256이고, 즉 가압 시간 소요는 74%까지 줄어들 수 있다.
도 2는 호퍼 압력 및 가스 부피 유량에 대한 결과를 밸브 어레인지먼트의 시간에 대한 함수로써 도시하고 있고, 곡선 (3) 및 (7)은 두 개 밸브(2YD)를 갖는 밸브 어레인지먼트, 곡선 (4) 및 (8)은 세 개 밸브(3YD)를 갖는 밸브 어레인지먼트를 도시하고 있고, 곡선 (1) 및 (5)는 종래의 한 개의 밸브 및 라발 송풍구 구성(1YD)에 대해서 비교한다. 모든 도시된 변동은 다음의 가정에 기반한다: 가압 가스 베셀의 사용 부피는 65 m3 이고, 초기 압력은 17 bar a; 잠금 호퍼는 22 m3의 가용 가스 부피를 갖도록 가압되고, 최종 압력은 12 bar a, 최대 부피 유량은 3,54 m3/s이 준수된다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 두 개 또는 세 개의 라발 송풍구를 하나 대신에 사용할 때, 동일한 최대 가스 유량(즉 가스 속도)를 준수하면서 이미 가압 시간은 매우 감소될 수 있다. (76초에서 28.7초 만으로, 또는 더욱이 단지 20.5초)
비록 가압 기간은 여기서 설명된 밸브 어레인지먼트를 사용하여, 일정한 부피 유량 가정(도 2에 VAC로 표기된, 곡선 (2) 및 (6))에 비교하여 덜한 정도로 감소될 수 있다고 하더라도 불구하고, 상기 감소는 매우 중요하고 놀랍다. 왜냐하면 이러한 감소는 기술적으로 간단하고, 견고하고, 비교적 간단한 컨트롤 유닛을 포함하는 알려진 컴포넌트(on/off 밸브 및 라발 송풍구)를 사용하여 성취될 수 있다.
본 발명은 실시 예 및 석탄을 용광로에 주입하는 것에 관련된 특수 용도에만 국한되지 않는다. 그것은 가압 호퍼를 포함하고, 분말 물질 및 상기 호퍼의 주기적인 가압을 요구하는 다른 설비에 적용될 수 있다.
21: 가압 가스 소스(Pressurized gas source)
22: 가압 가스 소스로부터 호퍼로의 파이프라인(Pipeline from pressurized gas source to hopper)
26: 가압 가스 소스로부터 버포 베셀로의 파이프라인 (Pipeline from pressurized gas source to buffer vessel)
27: 버퍼 베셀(Buffer vessel)
28: 버퍼 베셀로부터 호퍼로의 파이프라인 (Pipeline from buffer vessel to hopper)
29: (잠금) 호퍼 (Lock) hopper)
30: 호퍼 주입구(예 소결 메탈 디스크)(Hopper inlets (e.g. sintered metal discs))
31: 가스 부피 유량 또는 속도 센서(Gas volume flow rate or velocity sensor)
32: 밸브의 상류 압력 센서(예 버퍼 베셀 상에서)(Pressure sensor upstream of valve (e.g. on buffer vessel))
33: 밸브의 하류 압력 센서(예 호퍼 상에서)(Pressure sensor downstream of valve (e.g. on hopper))
34: 버퍼 베셀로부터의 밸브 어레인지먼트(Valve arrangement from buffer vessel)
34A, 34B, 34C: 밸브 어레인지먼트 내부의 라발 송풍구와 결합된 밸브(Valves with associated Laval tuyeres within valve arrangement 34)
35: 서플라이 메인으로부터의 밸브(Valve from supply main)

Claims (16)

  1. 호퍼내의 벌크 물질 가압용 장치에 벌크 물질을 가압하기 위한 공정에 있어서,
    상기 호퍼는 벌크 물질을 포함하는 잠금 호퍼(29)로 구성되고, 상기 장치는 가압 가스의 소스, 상기 가압 가스의 소스로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구(30)로 상기 가압 가스를 이송하는 라인(22, 26, 28), 상기 라인에 정렬된 밸브 어레인지먼트(arrangement, 34),를 포함하고, 상기 공정은 상기 밸브 어레인지먼트(34)가 병렬로 배열되는 적어도 두 개의 밸브(34A, 34B, 34C)를 포함하고, 각각의 밸브는 하류의 라발 송풍구(Laval tuyere)에 연결되는 것을 특징으로 하고, 상기 각각의 밸브(34A, 34B, 34C)는 작동 순서에 따라 열리도록 제어되어 상기 잠금 호퍼(29)에 조정된 가스 유량으로 가압 가스를 제공하고,
    작동 순서(operating sequence)에 따른 적어도 두 개의 밸브(34A, 34B, 34C)의 열림은 가스 부피 유량 또는 속도 측정 장치(31)를 사용하여 하류 밸브 어레인지먼트(34)에서 측정된 상기 가압 가스의 실제 가스 유량, 및/또는 가압 중에 압력 감지 장치(32, 33)를 이용하여 측정된 실제 상류 및 하류 압력에 기반하여 계산된 상기 가압 가스의 가스 유량에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 하는 공정.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 가스의 소스는 가스 서플라이 메인(21) 및/또는 상기 가스 서플라이 메인과 상기 밸브 어레인지먼트 사이에 배열된 중간 버퍼 베셀(27)인 공정.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 어레인지먼트의 라발 송풍구는 서로 다른 내부 단면을 갖고, 상기 작동 순서는 상기 가압 가스의 실제 가스 유량을 더 조정하도록 하는 상기 밸브 어레인지먼트(34)의 상기 밸브(34A, 34B, 34C)의 열림 및 닫힘을 포함하는 공정.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가스 서플라이 메인(21)으로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구(30)로의 추가 라인(22)은 하류 라발 송풍구로 연결된 밸브(35)를 포함하고, 상기 밸브(35)는 가압의 마지막에, 작동 순서에 따라, 열리도록 제어되는 공정.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 호퍼 내의 벌크 물질 가압용 장치에 있어서,
    벌크 물질 수용을 위한 잠금 호퍼(29)로 구성된 호퍼;
    가압 가스의 소스;
    상기 가압 가스의 소스로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구(30)로 상기 가압 가스를 이송하도록 구성된 라인(22, 26, 28), 및
    상기 라인에 정렬된 밸브 어레인지먼트(valve arrangement, 34);를 포함하고,
    상기 밸브 어레인지먼트(34)는 병렬로 배열되는 적어도 두 개의 밸브(34A, 34B, 34C)를 포함하고, 각각의 밸브는 하류 라발 송풍구(Laval tuyere)에 연결되고, 상기 밸브(34A, 34B, 34C) 각각의 열림은 컨트롤 유닛에 의해 제어가능하고, 상기 잠금 호퍼(29)에 조정된 가스 유량을 갖는 가압 가스를 제공하기 위해 상기 컨트롤 유닛은 작동 순서에 따라 상기 밸브(34A, 34B, 34C)의 열림을 제어하도록 구성되고,
    작동 순서에 따른 상기 밸브 어레인지먼트의 적어도 두 개의 밸브(34A, 34B, 34C)의 열림은 가스 부피 유량 또는 속도 측정 장치(31)를 사용하여 하류 밸브 어레인지먼트(34)에서 측정된 상기 가압 가스의 실제 가스 유량, 및/또는 가압 중에 압력 감지 장치(32, 33)를 이용하여 측정된 실제 상류 및 하류 압력에 기반하여 계산된 상기 가압 가스 부피 유량,에 기반한 상기 컨트롤 유닛에 의해 제어 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 가압 가스의 소스는 가스 서플라이 메인(21) 및/또는 상기 가스 서플라이 메인과 상기 밸브 어레인지먼트 사이에 배열된 중간 버퍼 베셀(27)인 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 밸브 어레인지먼트의 라발 송풍구는 서로 다른 내부 단면을 갖고, 상기 작동 순서는 상기 가압 가스의 실제 가스 유량을 조정하도록 상기 밸브 어레인지먼트(34)의 상기 밸브(34A, 34B, 34C)가 독립적으로 열리고 닫히도록 제어가능한 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 가스 서플라이 메인(21)으로부터 상기 잠금 호퍼의 하나 이상의 주입구(30)로의 라인(22)은 하류 라발 송풍구로 연결된 밸브(35)를 포함하고, 상기 밸브(35)는 가압의 마지막에, 작동 순서에 따라, 컨트롤 유닛에 의해서 열리도록 제어가능한 장치.
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