NO317050B1 - Fremgangsmate og anordning for fylling av silo - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for fylling av silo

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og anordning for fylling av silo.

innenfor industri hvor det håndteres store mengder fiuidiserbart materiale, f. eks oksid til aluminiumsindustrien, oppstår med dagens systemer problemer med segregering. Slik segregering innebærer at det kan oppstå lokale variasjoner med hensyn til opphoping av materialets nedre (finere) og øvre (grovere) fraksjoner. Segregeringen initieres under fyllingsoperasjon hvor det lett vil kunne oppstå store luftbevegelser i siloen, med påfølgende opphopning av finere fraksjoner, avhengig av siloens geometri, men særlig ute ved siloens vegger. Under tømming eller uttak av masse fra siloen, kan det senere oppstå problemer med varierende fraksjoner som igjen kan medføre driftsforstyrrelser også nedstrøms siloen, så som blokkeringer i silo og tilhørende transport systemer. Driftsforstyrrelser i selve siloen eller nedstrøms denne kan medføre øket mulighet for utslipp av fint støv til omgivelsene. Ved produksjon av aluminium kan driftsforstyrrelser som nevnt over medføre uønskede situasjoner i cellene med slamdannelse, skader på anoder, blokkering av punktmatere osv., hvor cellene må "åpnes" for å iverksette ulike tiltak med øket risiko for avgivelse av varme og fluorid-gasser til omgivelsene.

Driftsforstyrrelser som følge av luftindusert segregering i en silo søkes gjerne unngått ved at siloen ikke tømmes fullstendig. Under drift innebærer slike tiltak at problemene med segregering utsettes, siden siloen etterhvert har akkumulert så mye fint materiale at dette må komme ut på en eller annen måte. Muligheten til å få dette ut er da å enten tømme siloen fullstendig og fjerne det fine materialet, eller å benytte det i prosessen med risiko for driftsproblemer.

I henhold til følgende artikkel "An anti-segregation tube to counteract air current segregation av Are Dyrøy og Gisle G. Enstad, side 27-30, POSTEC Newsletter No. 16, Dec. 1997" er det foreslått å motvirke segregering under fylling av silo ved hjelp av et sentralt anbrakt rør (fyllerør) som rager fra toppen av siloen ned til dens bunn. Røret er utstyrt med ventiler i hele sin lengde, som er lukket inntil fylling starter. Ved fylling av siloen vil den nederste ventilen åpne seg på grunn av at trykket inne i røret er større enn utenfor. I tilknytning til rørets øvre del kan det være anbrakt en innløpslås som skal motvirke at luft følger med materialet som fylles inn i røret, samt regulere mengden av innmatingen i røret. Denne løsningen har vist seg å være effektiv med hensyn til å motvirke segregering ved fylling av en silo.

En begrensning ved det ovenfor beskrevne arrangement er at røret som monteres sentralt i tanken, vil utsettes for store krefter fra materialet som fylles inn i siloen. En ytterligere begrensning er at hele siloens kapasitet vanskelig kan utnyttes med dette arrangementet, da materialets rasvinkel vil begrense fullstendig fylling ute ved siloens vegg. Videre vil det kunne være behov for ytterligere avluftning med det foreslåtte system, for å unngå segregering på grunn av store lufthastigheter under fylling, og spesielt ved håndtering av materiale som har vært fluidisert tidligere, dvs. inneholder luft fra forutgående oppstrøms transport.

SE 424 070 omhandler en blandekammersilo for gods hvor materiale ledes inn i siloens øvre område via en anordning for likeformet fordeling av tilført gods. Anordningen omfatter et rør for tilførsel av gods til et sentralt anordnet fordelerlegeme. Fra nevnte legeme er det anbrakt rør i stråleform som fordeler gods gjennom siloens tak. ved denne løsning vil godset bli sluppet fritt ned mot siloens bunn. Ved lave fyllingsnivåer vil det kunne genereres store luftbevegelser i siloen, med påfølgende opphoping av finere fraksjoner og generering av segregering.

Med foreliggende oppfinnelse søkes de ovennevnte problemer unngått. Oppfinnelsen tar utgangspunkt i at den mengden luft som innføres i siloen under fylling skal holdes på et kontrollert, minimalt nivå. Videre omfatter oppfinnelsen at selve materialet som innføres i siloen fordeles på en gunstig måte i denne, samtidig som siloen kan fyltes raskere. Videre er det med oppfinnelsen kommet frem til et arrangement som er mer robust med hensyn til påkjenninger grunnet større material bevegelser så som ras i siloen.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives nærmere ved hjelp av figurer og eksempel hvor:

Fig. 1 viser en anordning for fylling av silo i samsvar med oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et snitt (sett ovenfra) gjennom en silo med en anordning for fylling av silo i

samsvar med oppfinnelsen.

Figur 1 viser en silo 1 med bunn 2, og sidevegger 3. I siloens øvre del er den montert en anordning 4 for fylling av siloen. En vertikaltransportør 5 bringer materiale fra et forråd 6 opp til en avluftingsboks 7 hvorfra det går et avluftingsrør 8 tilbake til forrådet. Fra avluftingsboksen 7 bringes materiale via en transportør 9, f. eks en fluidisert renne eller en horisontaltransportør av hvilket som helst slag, til en sentralt anbrakt materialfordeler 10. Til materialfordeleren kan det være tilknyttet én eller flere (i figuren vises to) innmatingsenheter 11, 1T omfattende en innløpsregulator eller innløpslås 12, 12' samt fyllerør 13, 13'. Innløpslåsen og fyllerøret kan være, men er ikke begrenset til å være, av samme type som angitt i forannevnte "POSTEC-artikkel. I figuren omfatter innløpslåsen et fluidiseringselement 14, 14' et utløp 15, 15', innløp 16, 16', samt utlufting 17, 17'. Fyllerøret 13 kan omfatte én eller flere ventiler 18, 19, og ha hvilken som helst tverrsnittsform, firkantet, sirkulært osv. Innløpslåsen og fyllerøret beskrives ikke nærmere her, da disse ikke er gjenstand for foreliggende oppfinnelse.

Innløpene 16, 16' står i forbindelse med fordelerrør 26, 26' respektivt. Fordelerrørene kan utgjøres av svakt skrånende renner, f. eks med vinkel 1-3° og kan omfatte ett eller flere fluidiseringselementer som tilføres trykksatt luft eller gass i sin bunn (ikke vist). Fordelerrørene 26, 26' er tilknyttet utløp 27, 27' ved materialfordeleren 10. Materialfordeleren som vist i figuren, består av en beholder 29, som fortrinnsvis er sylindrisk, men det skal forstås at også andre geometriske former kan benyttes som f.eks parallellepipedisk form. Beholderen 29 omfatter et innløp 28 i sin øvre del, hvorved det kan mates inn materiale fra horisontaltransportøren 9. Ved sin nedre del, eller bunn 20, omfatter den viste beholderen et fluidiseringselement 30 som helt eller delvis dekker bunnen. Fluidiseringselementet er tilkoplet en kilde for trykksatt luft eller gass (ikke vist). Beholderens bunn er utrustet med et sentralt plassert utløp 32, som kan hensiktsmessig være tilordnet en ventil 31, for tømming av beholderen ved ettersyn, service o.l. Hensiktsmessig kan bunnen være konisk ned mot utløpet, og ha en vinkel på 7°. For avlufting (fjerning av luft) av materiale som kommer inn i beholderen 29, er beholderen hensiktsmessig utstyrt med ett eller flere avluftningsrør 37, 38. Nevnte rør er fortrinnsvis plassert i beholderens øvre del, og kommuniserer med den omgivende luft. Rørene er åpne ved sine ender, og kan rage nedad mot siloens bunn. Alternativt kan rørene være tilknyttet forrådet 6.

Som vist i figuren, er det i beholderen 29 anbrakt et sentralt element 36 som skal bidra til en jevn fordeling av materiale ved innmating i beholderen. Elementet 36 kan omfatte en øvre, konisk traktanordning 33 som skal lede materiale ned i et rør 34 som fortrinnsvis er et sylindrisk rør. Som det fremgår av figuren, er røret 34 avsluttet et stykke over beholderens bunn 20, slik at det dannes en ringformet åpning mellom rørets ende og bunnen 20. Den ringformete åpningen skal bevirket at materiale som entrer beholderen via traktanordningen 33 og røret 34 distribueres jevnt utover i både radial- og omkretsretning og videre oppad fra beholderens bunn. Materialets strømningsforløp i området mellom røret 34 og bunnen 20 er indikert med streker 35 i figuren.

Virkemåten til materialfordeleren 10 er som følger:

Materiale mates inn i materialfordeleren 10 ved beholderens 29 innløp 28 ved hjelp av transportøren 9. Materiale ifylles beholderen gjennom traktanordning 33, rør 34 og spres utover bunnen 20. Materialet fluidiseres (oppfører seg som et fluid) ved hjelp av fluidiseringselementet 30, og materialnivået i beholderen 29 vil stige jevnt i hele ringrommet dannet mellom beholderens 29 indre vegg og rørets 34 ytre vegg. Når nivået kommer opp til utløpene 27, 27', vil materiale strømme inn i fordelerrørene 26, 26' i tilnærmelsesvis innbyrdes like store mengder, og ut i innmatingsenhetene 11, 11'.

Dersom det mates inn mer materiale i fordeleren 10 enn det som innmatingsenhetene 11,11' kapasitetsmessig kan mate inn i siloen, eller dersom siloen er blitt fylt opp slik at innmatingsenhetene 11, 11' er fulle, vil fordelerrørene 26, 26' bli mettet med materiale. I beholderen vil da nivået i ringrommet mellom røret 34 og beholderens vegg stige til nivået utbalanserer nivået inne i røret 34. Disse to nivåene kan være ulike. Nivåforskjellen vil særlig avhenge av de geometriske mål som definerer ringrommet mellom røret 34 og beholderens vegg, åpningen mellom rørets 34 nedre del og bunnen 20, samt rørets dimensjon. Hensiktsmessig velges disse dimensjoner slik at nivået i ringrommet ikke kan stige over nivået hvor utluftingsrørene 37, 38 er anbrakt. I denne situasjon vil røret 34 bli fylt helt opp til innløpet 28. Som en sikkerhetsforanstaltning vil utluftingsrørene kunne tjene som overløp, dvs. dersom fyllingsgraden skulle bli høyere enn designkriteriene, vil materiale kunne ledes ut av utluftingsrørene 37, 38.

Avhengig av valgt type transportør 9, vil denne også gradvis bli fylt opp, hvorved vertikaltransportøren begynner å transportere like mye materiale ned som den transporterer opp, elter eventuelt stopper. Slik stans kan iverksettes dersom det f. eks benyttes en vertikaltransportør drevet av en elektrisk motor, ved at en økning i motorens belastning overvåkes og en stoppbryter aktiveres ved belastning over normalbelastning. Slike foranstaltninger beherskes av fagmannen, og vil følgelig ikke bli beskrevet nærmere her. Eventuelt kan horisontaltransportøren være utstyrt med en utrustning for overvåkning av belastning, fyllingsgrad e.l.

Som vist på figuren, kan selve siloen også være utstyrt med midler for kontrollert avlufting. For eksempel kan siloen ha inntaksmidler 40, 40' for omgivende luft, samt utløpsmidler 41, 41' for fjernelse av luft fra siloen. Utløpsmidlene kan være tilknyttet forrådet 6, og evt. omfatte avsugsmidler så som vifter (ikke vist). Som ytterligere avlufting av materiale som mates inn i siloen kan det i tilknytning til materialfordeleren anbringes en syklon eller tilsvarende (ikke vist). Inntaksmidlene og utløpsmidlene kan omfatte ventiler som kan kontrolleres i henhold til målte trykkforhold i siloen og forøvrig styres ved hjelp av en forprogrammert styringsenhet omfattende en mikroprosessor (ikke vist). Ved benyttelse av det innmatingsprinsipp som legges til grunn ved foreliggende oppfinnelse, er det viktig å ha kontroll på trykkforholdene, og å gjøre innmatingen av materialet så lufttett som mulig, slik at luftindusert segregering kan begrenses optimalt.

Selv om det i det beskrevne eksempet er vist to fordelerrør og to innmatingsenheter, skal det forstås at dette ikke er begrensende. Således kan alle antallmessige konstellasjoner av innmatingsenheter ligge innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. For eksempel kan materialfordeleren være tilordnet seks fordelingsrør som er jevnt fordelt i siloen, fortrinnsvis ved dens vegg og jevnt fordelt langs dennes omkrets med lik vinkeldeling (60°). Uansett valg av antall innmatingsenheter, bør disse plasseres symmetrisk om siloens senter. Dette fordi dannelsen av hauger i siloen bør skje symmetrisk for å fordele belastningen jevnt (blant annet på fundamentet til siloen) og for å hindre skred eller ras som kan ødelegge siloen eller innmatingsenhetene. For maksimum beskyttelse bør innmatingsenhetene plasseres ute ved siloens vegg, eller så nær denne som praktisk mulig. På denne måten vil eventuelle skred bevege seg fra innmatingsenhetene og inn mot siloens senter, hvilket innebærer at innmatingsenhetene kan dimensjoneres for lavere maksimal påkjenning enn ved en mer sentral plassering i siloen.

Figur 2 viser et snitt (sett ovenfra) gjennom en silo 1 med en anordning for fylling av siloen, i samsvar med oppfinnelsen. I denne utførelsen er det anbrakt seks innmatingsenheter 11, 11', 11", 11'", 11"", 11med tilhørende fordelerrør 26, 26', 26", 26'", 26"", 26, tilknyttet materialfordeleren 10. Som vist i figuren, kan hvert fordelerrør 26 være tilordnet en forgreining 50 som utgjøres av en renne eller et rør som ender åpent mot siloens indre rom et lite stykke ut fra fordelerrøret. Funksjonen til forgreiningen 50 er å kunne dirigere materiale direkte ned i siloen ved behov, f.eks hvis den innmatingsenheten til det tilhørende fordelerrør skulle ha funksjonssvikt, eller dersom siloen er full i området til innmatingsenheten. Fortrinnsvis er forgreiningen anbrakt slik at den er beliggende avstandsmessig omlag en halv radie fra sentrum. Videre kan forgreiningen ha et fluidiseringselement som aktiveres av en nivåvakt montert på behørig sted i den tilliggende innmatingsenhet. Dersom nivåvakten i innmatingsenheten avgir et signal som indikerer at innmatingsenheten er full, aktiveres fluidiseringselementet i forgreiningen 50, slik at materiale ledes fra forgreiningen og ned i siloen. Ved denne tilstand er fortsatt fluidiseringselementet i innløpslåsen 12 aktivt, mens et fluidiseringselement (ikke vist) beliggende i fordelerrøret mellom forgreiningen og innløpslåsen gjøres inaktivt, inntil nivåvakten ikke lenger indikerer full innmatingsenhet. Ved denne type styring vil en kunne fylle siloen på en kontrollert måte, samt ha stor utnyttingsgrad av volumet. Segregeringen som måtte oppstå ved at materiale ifylles siloen fra forgreiningen blir så liten på denne måte, særlig grunnet lav fallhøyde, at en kan se bort fra den.

Videre kan den beskrevne anordning fordelaktig ettermonteres i gamle siloer, også siloer med ugunstig geometri med hensyn til muligheten for luftindusert segregering, hvor disse således vil kunne opereres med mindre grad av segregering enn tidligere.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fylling av fiuidiserbart materiale i en silo (1), idet materiale ledes til et sentralt område i siloens (1) øvre del, hvoretter materialet fordeles ut mot siloens (1) vegg ved hjelp av ett eller flere fordelerrør (26, 26'), karakterisert ved at materialet er i fluidisert tilstand i nevnte sentrale område samt under fordeling ut mot siloens (1) vegg, idet materialet ledes via én eller flere innmatingsenheter (11,11') nedad mot den aktuelle materialoverfiate over siloens bunn (2).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor det benyttes flere innmatingsenheter (11,11'), karakterisert ved at materiale fordeles innbyrdes jevnt mellom innmatingsenhetene (11,11') fra det sentrale området.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at luft eller gass inneholdt i det fluidiserbare materialet fjernes til en minimumsverdi før materialet ledes inn i siloen (1).

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at materiale kan ledes ut av fordelerrøret (26,26') i et område mellom det sentrale område og innmatingsenheten (11,11'), for derved å ledes direkte ned mot siloens bunn (2).

5. Anordning for fylling av fiuidiserbart materiale i en silo (1), omfattende midler (5, 9) for tilførsel av materiale til et øvre område av siloen (1), hvor anordningen videre omfatter en sentralt anbrakt materialfordeler (10) omfattende en beholder (29) med et innløp (28) og ett eller flere fordelerrør (26, 26'), for fordeling av materiale til ett eller flere områder i siloen (1), karakterisert ved at beholderen (29) omfatter et fluidiseringselement (30) ved sin bunn (20) for fluidisering av materialet før det ledes ut i fordelerrøret/-ene (26,26'), for fordeling til én eller flere innmatingsenheter (11,11').

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at beholderens innløp (28) kommuniserer med et i beholderen (29) sentralt anbrakt rør (34) som er åpent nedad og danner en ringspalte ned mot fluidiseringselementet (30) ved beholderens bunn (20).

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at fordelerrøret (26) utgjøres av en renne med ett eller flere flutdiseringselementer i sin bunn.

8. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at fordelerrøret (26) omfatter en forgreining (50), hvorved materiale kan ledes direkte ned mot siloens bunn (2).

9. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at den videre omfatter midler (37, 38,41,41') for fjernelse av luft, og eventuelt midler (40, 40') for tilførsel av luft.