NO328186B1 - Fluidiserende apparat - Google Patents

Abstract

SAMMENDRAG Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et fluidiserende apparat omfattende e t strømningskammer (2) med et fluidinnløp (4) og et fluidutløp (6); anordninger (18) for å etablere en virvlende strøm i et fluid som passerer ut av det nevnte fluidutløp; og et transportutløp (30) for å transportere fluidisert materiale bort fra strømningskammeret (2), idet transportutløpet (30) er plassert utenfor strømningskammeret (2).

Description

Denne oppfinnelse vedrører et fluidiserende apparat som for eksempel kan anvendes for å fluidisere faststoffer som har sedimentert inne i en tank ved atmosfæretrykk eller en trykkbeholder ved trykk større enn atmosfæretrykket for å bevirke at faststoffene danner en slurry som kan tømmes ut fra tanken eller beholderen.

Slurryen kan føres inn i en slurry-hydrotransportrørledning, konstruert for å levere slurryen med en nødvendig konsentrasjon over en nødvendig avstand eller med et statisk trykk, uten noen bevegelige deler som kan underkastes av abrasjon eller erosjon. Alternativt kan slurryen fødes direkte inn i en slurrypumpe med en kons-tant relativ densitet eller en induktordyse/strålepumpe, eller annet nødvendig bear-beidssystem.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

US patenter 4.978.251, 4.952.099, 4.992.006 og 5.853.266 viser fluidiserende enheter av den type som omfatter en tilførselskanal som kan anordnes til å mates med væske under trykk, og en utløpskanal inne i tilførselskanalen og som står ut forbi utløpet av tilførselskanalen.

Et fluidiserende apparat er omtalt i DE 806477. Det fluidiserende apparat har et svømningskammer med et fluidinnløp og et fluidutløp. Et transportutløp er anord-net utenfor strømningskammeret for fjerning av fluidisert materiale fra strømnings-kammeret.

En spesiell fordel ved de fluidiserende enheter som er beskrevet i de oven-nevnte patenter er at utløpskanalen alltid befinner seg inne i slurrykanalen. Dette kan føre til et krav om større fluidiserende enheter og spesielt store dyser i trykkbeholdere etc. Når de fluidiserende enheter kan kreve inspeksjon og/eller vedlikehold blir enhe-tene i praksis vanligvis konstruert til å være uttagbare gjennom dyser eller inspek-sjonsluker. Jo større dimensjonen av den fluidiserende enhet er, desto mer krevende blir konstruksjonen av trykkbeholderen.

Det er også i praksis iaktatt at en stor fluidiserende enhet installert innen i en trykkbeholder kan bevirke en tilbakeholdelse av materialet på sin topp eller inne i ringrommet som skapes av den fluidiserende enhet og dens trykkbeholder, ved dan-nelse av en bro av faststoffer.

ANGIVELSE AV OPPFINNELSEN

Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et fluidiserende apparat omfattende et strømningskammer med et fluidinnløp og et fluidutløp; og et transportutløp for å transportere fluidisert materiale bort fra strømningskammeret, idet transportutløpet er plassert utenfor strømningskammeret, kjennetegnet ved at apparatet videre omfatter anordninger for å etablere en virvlende strøm i et fluid som passerer ut gjennom flu-idutløpet.

Foretrukket er transportutløpet anbrakt nær strømningskammeret. Foretrukket er transportutløpet anbrakt på en sentralakse for strømningskammeret. Strømnings-kammeret kan for eksempel være lokalisert med sin sentralakse hovedsakelig vertikalt og transportutløpet kan være anbrakt direkte over eller direkte under strømnings-kammeret.

Foretrukket omfatter de nevnte anordninger for å etablere en virvlende strøm et forskjøvet fluidinnløp med en sentralakse som ikke skjærer sentralaksen av strøm-ningskammeret.

Foretrukket omfatter strømningskammeret en husdel og en strømningsføring, hvor strømningsføringen er anbrakt i det minste delvis inne i husdelen. Foretrukket omfatter husdelen et topplokk som passer over strømningsføringen. Foretrukket er strømningsføringen hovedsakelig skrueformet. Alternativt kan strømningsføringen være hovedsakelig rørformet og har en sidevegg hvori det er dannet en åpning hvor åpningen strekker seg gjennom sideveggen i en retning som er forskjøvet fra en radial retning av strømningskammeret. Mest foretrukket strekker åpningen seg hovedsakelig tangentialt gjennom sideveggen av strømningsføringen. Foretrukket er det tildannet et flertall åpninger gjennom strømningsføringen. Åpningene kan ha form av tangentiale slisser.

Foretrukket er strømningsføringen lukket ved sin utløpsende. Foretrukket er en ende av strømningskammeret lukket av en endevegg. Endeveggen kan understøttes på strømningsføringen og kan strekke seg radialt utover forbi sideveggen av strøm-ningsføringen for å danne en flens. Flensen hjelper til med å rette strømningen bort fra strømningsføringen. Foretrukket er fluidutløpet fra strømningskammeret ringformet og er avgrenset mellom flensen og sideveggen av strømningskammeret. Foretrukket kan flensen beveges i forhold til strømningskammeret langs den sentrale akse av strømningskammeret for å regulere strømningstakten gjennom strømningskamme-ret. Foretrukket kan flensen beveges til anslag med en bunnkant av strømningskam-meret, slik at fluidutløpet fra strømningskammeret stenges når dette ikke er i bruk.

Foretrukket er den del av strømningskammeret som ligger inntil transportutlø-pet profilert for å fremme et stabilt fluidregime mellom strømningskammeret og trans-portutløpet. Foretrukket er denne del generelt i form av en konus med en konkav sidevegg. Denne kan for eksempel avsmalnes parabolisk fra bunnen til spissen av konusen.

Foretrukket drives det fluidiserende apparat i en beholder hvor det eneste ut-løp fra beholderen omfatter transportutløpet.

Sammenlignet med tidligere kjente apparater kan et fluidiserende apparat iføl-ge den foreliggende oppfinnelse ha mindre innløps- og tømmedyser, slik at brodan-nelse av faststoffer i beholderen unngås, idet apparatet kan anvende et hvilket som helst fluid som en drivkraft, er lett tilgjengelig og økonomisk mulig å erstatte. Apparatet kan også forsynes med et offer-transportutløp i form av en tømmekanal, noe som unngår erosjonsskade på trykkbeholderkomponentene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse og for å vise hvorle-des denne kan virkeliggjøres skal det nå som eksempel vises til de vedføyde teg-ninger hvori: Fig. 1 er et langsgående tverrsnitt gjennom et fluidiserende apparat; Fig. 2 er et tverrsnitt langs linjen A-A i fig. 1; Fig. 3 er en skjematisk representasjon av et atmosfæretrykksystem som anvender det fluidiserende apparat ifølge fig. 1; og Fig. 4 er en skjematisk representasjon av et trykksatt system som anvender det fluidiserende apparat ifølge fig. 1.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Fig. 1 og 2 illustrerer et fluidiserende apparat omfattende et strømningskam-mer 2 med et fluidinnløp 4 og et fluidutløp 6. Strømningskammeret 2 omfatter en husdel i form av et topplokk 8 med en sidevegg 10 og en topp 12 som i regionen 14 generelt har form av en konus med en konkav sidevegg. Undersiden av toppen 12 er forsynt med et ringspor 16 hvori er lokalisert en sylindrisk strømningsføring 18. Som best vist i fig. 2 er den øvre del 20 av strømningsføringen 18 forsynt med en serie av tangentiale slisser 22a til 22f. Den nedre del 24 av strømningsføringen 18 har en ut-vendig gjenge som samvirker med en innvendig gjenge dannet i en ringformet flens 26.

Et fluidutløp 6 er avgrenset mellom sideveggen 10 av topplokket 8 og flensen 26 og en ringformet strømningspassasje 28 er avgrenset mellom sideveggen 10 av topplokket 8 og den øvre del 20 av strømningsføringen 18. Den ringformede strøm-ningspassasje 28 er kontinuerlig med fluidutløpet 6, slik at fluidinnløpet 4 kommunise-rer med fluidutløpet 6 ved hjelp av de tangentiale slisser 22a til 22f og strømnings-passasjen 28. Direkte over strømningskammeret 2 er et transportutløp 30 plassert.

I bruk av den fluidiserende enhet i et trykksatt system går fluid under trykk inn i den fluidiserende enhet gjennom fluidinnløpet 4, passerer langs strømningsføringen 18 og går ut fra strømningsføringen tangentialt via slissene 22a til 22f (ettersom den åpne ende av strømningsføringen 18 er lukket av topplokket 18). Topplokket 8 virker også som en virvelforbedrende anordning og er posisjonert slik at dens sidevegg 10 danner en side av den nevnte ringformede strømningspassasje 28 omkring de tangentiale slisser 22a til 22f. Topplokket 8 er lengere enn slissene 22a til 22f, slik at det overlapper slissene med en utstrekning d og avgrenser fluidutløpet 6 gjennom hvilket det konsentrerte virvlende fluid passerer ut fra strømningskammeret 2. Den profilerte region 14 av topplokket 8 er formgitt for å fremme et stabilt fluidregime over strøm-ningskammeret 2. Den virvlende strøm som kommer ut fra strømningskammeret 2 fluidiserer, oppblander og bryter opp sedimenterte eller delvis sedimenterte faststoffer inntil strømningskammeret 2 slik at det dannes en mobil slurry som rettes mot transportutløpet 30 hvorfra den kan sendes til en slurryrørledning eller for ytterligere bearbeiding. Transportutløpet 30 kan for eksempel omfatte et hovedsakelig horison-talt transportrør 44 eller et rør med et kne (foretrukket et 90° kne), og det kan være traktformet slik at det utvider seg mot strømningskammeret 2.

Det fluidiserende apparat kan være festet inne i en beholder eller tank i en hvilken som helst orientering og passere gjennom beholdere- eller tankveggen ved hjelp av en vanlig flensforsynt munning eller et gjenget innløpsboss, slik at innløpet til det fluidiserende apparat tilføres et fluid under trykk. Utløpet 6 av det fluidiserende apparat etablerer en virvel som kan skapes for eksempel av ett eller flere tangentiale fluidinnløp, tangentiale slisser eller hull i en strømningsføring, eller en skrueenhet inne i innløpsrøret eller strømningskammeret 2. Virvlingen fra det fluidiserende apparat setter sedimenterte eller delvis sedimenterte faststoffer i bevegelse i en slur-ryblanding. I tilfellet av en trykksatt enheter er det eneste utløp fra beholderen et separat transportutløp 30 som foretrukket er anbrakt direkte eller under den fluidiserende enhet. Den fremstilte slurry sendes så via transportutløpet 30 til en slurryrørled-ning, pumpe- eller bearbeidingssystem alt etter behov. I et atmosfærisk trykksystem kan utløpskanalen være knyttet til en pumpe, en induktordyse for å skape det trykk-differensial som er nødvendig for å transportere slurryen til sin påtenkte destinasjon.

Fig. 3 viser et atmosfærisk trykksystem som innlemmer et fluidiserende apparat i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Faststoffer som skal transporteres innføres via V1. Hvis fluider skulle være tilstede i V1 kan disse fortrenges av innkommende faststoffer og vil bli sendt til tanken T1 ved hjelp av et overløp.

Når V1 er fylt med faststoffer igangsettes pumpen og ventilen 40 åpner seg for å la fluider passere gjennom enveisventilen 42 inn i den fluidiserende enhet F1.

Faststoffer vil bli fluidisert og tømt ut gjennom ledningen 44, på grunn av at beholderen arbeider ved atmosfæretrykk vil slurryen tømmes ut ved et likt eller lavere trykk, kontrollert av det hydrostatiske trykk av faststoffer/vann/slurry som hersker i V1.

Den utgående slurry kan mates inn i en induktordyse 46 for å motta bevegelseskraft for å levere slurryen over en kort utstrekning. Tilførsel til induktordysen kan skje fra en separat tilførsel eller fra en hovedpumpe ved åpning av ventilen 48. Alternativt kan slurryen som passerer ut fra transportrøret 44 mates inn i sugesiden av en slurrypumpe 50 for å tilveiebringe bevegelseskraft uten ytterligere fortynning. Ved bruk av denne metode vil behovet for store blandetanker som normalt trenges for å mate slurrypumpen, idet det i de fleste tilfeller reduseres.

Fig. 4 viser et trykksatt system som anvender et fluidiserende apparat i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Faststoffer som skal transporteres fylles inn i beholderen via en trakt 58 og en ventil 60. Fluider i beholder V1 fortrenges av innkommende faststoffer og sendes til tilførselstanken T1 via ventilen 62.

Når beholderen er fylt med faststoffer lukkes ventiler 60 og 62 sammen med alle andre ventiler.

Pumpen igangsettes og ventilen 64 åpnes for å la fluid passere gjennom enveisventilen 66 og gå inn i V1 via den fluidiserende enhet F1 for å trykksette V1 og faststoffer vil tømmes ut som en slurry gjennom utløpsledningen 68. Hvis slurryen skulle være for fortynnet kan da ventilen 70 åpnes for å bevirke delvis strømning til toppen av beholderen V1 for å kompaktere faststoffene og bevirke større konsentrasjon av faststoffer i slurryutløpet.

I det tilfelle at slurryen er for konsentrert åpnes ventilen 70 for å bevirke at den utgående slurry fortynnes for å passe til prosessbetingelsene. Dette kan være innstilt på forhånd eller kan iverksettes mens slurryen tømmes ut inntil innstillingspunktet er nådd.

Alternativt kan ventilen 70 være automatisk og åpningen innstilt ved å anvende et signal fra en massedensitetsmåler installert i tømmeledningen for slurryen.

Claims (22)

1. Fluidiserende apparat, omfattende: et strømningskammer (2) med et fluidinnløp (4) og et fluidutløp (6); og et transportutløp (30) for å transportere fluidisert materiale bort fra strømnings-kammeret, idet transportutløpet (30) er plassert utenfor strømningskammeret (2), karakterisert ved at apparatet videre omfatter anordninger (18) for å etablere en virvlende strøm i et fluid som passerer ut gjennom fluidutløpet (6).

2. Fluidiserende apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at transportutløpet (30) er plassert nær strømningskam-meret (2).

3. Fluidiserende apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at transportutløpet (30) er plassert på en sentral akse av strømningskammeret (2).

4. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at strømningskammeret (2) er plassert med sin sentralakse hovedsakelig vertikalt og at transportutløpet (30) er plassert direkte over eller direkte under strømningskammeret (2).

5. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de nevnte anordninger (18) for å etablere en virvlende strøm omfatter et forskjøvet fluidinnløp med en sentralakse som ikke skjærer sentralaksen av strømningskammeret (2).

6. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at strømningskammeret omfatter en husdel og en strømningsføring, idet strømningsføringen (18) er plassert i det minste delvis inne i husdelen.

7. Fluidiserende apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at husdelen omfatter et topplokk (8) som passer over strømningsføringen.

8. Fluidiserende apparat ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at strømningsføringen (18) er hovedsakelig skrueformet.

9. Fluidiserende apparat ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at strømningsføringen (18) er hovedsakelig rørformet og har en sidevegg hvori det er tildannet en åpning (22).

10. Fluidiserende apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at åpningen (22) strekker seg gjennom sideveggen av strømningsføringen i en retning som er forskjøvet fra en radial retning av strømnings-kammeret (2).

11. Fluidiserende apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at åpningen (22) strekker seg hovedsakelig tangentialt gjennom sideveggene av strømningsføringen.

12. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av kravene 9 til 11, karakterisert ved at et flertall åpninger (22a-f) er tildannet gjennom strøm-ningsføringen.

13. Fluidiserende apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at åpningene (22a-f) er i form av tangentielle slisser.

14. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av kravene 6 til 13, karakterisert ved at strømningskammeret er avstengt ved sin utløpsende med en endevegg (26).

15. Fluidiserende apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at endeveggen er understøttet på strømningsføringen og strekker seg radialt utover forbi sideveggen av strømningsføringen for å danne en flens (26).

16. Fluidiserende apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at endeveggen (26) er gjenget inn på strømningsføring-en.

17. Fluidiserende apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at fluidutløpet fra strømningskammeret er ringformet og er avgrenset på en side av den nevnte flens (26).

18. Fluidiserende apparat ifølge krav 16 eller 17, karakterisert ved at flensen (26) er bevegelig i forhold til husdelen av strømningskammeret langs den sentrale akse av strømningskammeret.

19. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av kravene 15 til 18, karakterisert ved at flensen (26) kan beveges til buttende kontakt med en bunnkant av husdelen av strømningskammeret, slik at fluidutløpet (6) avstenges fra strømningskammeret.

20. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den del (14) av strømningskammeret som ligger inntil transportutløpet er profilert for å fremme et stabilt fluidregime mellom strømnings-kammeret og transportutløpet.

21. Fluidiserende apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at den nevnte del (14) har generelt form aven konus med en konkav sidevegg.

22. Fluidiserende apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav for bruk i en beholder, karakterisert ved at de eneste utløp fra beholderen omfatter transportutløpet (30), og én eller flere andre åpninger som er lukket under driften av det fluidiserende apparat.