PL172396B1 - Sposób dozowania i urzadzenie do dozowania PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób dozowania ziarnistych lub proszkowych substancji przy uzyciu dozu- jacego zloza fluidalnego, znamienny tym, ze ziarniste lub proszkowe substancje od- ciaga sie z dna zloza fluidalnego. 6. Urzadzenie do dozowania ziarnistych lub proszkowych substancji, z posiadajaca przynajmniej jeden wlot i przynajmniej je- den wylot, wyposazona w przepuszczalne dla gazu dno fluidyzacyjne, korzystnie dno perforowane, aparatura fluidyzacyjna do wytwarzania dwufazowej mieszaniny ziar- nistej lub proszkowej substancji stalej z do- prowadzonym przez dno fluidyzacyjne flui- dem, znamienne tym, ze przynajmniej je- den wylot (3) aparatury fluidyzacyjnej (1) jest dolaczony do fluidyzacyjnego dna (11) i uchodzi w jego obrebie. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dozowania i urządzenie do dozowania, a w szczególności sposób dozowania ziarnistych lub proszkowych substancji przy użyciu dozującego złoża fluidalnego, zwłaszcza mieszania przynajmniej jednej ziarnistej lub proszkowej substancji stałej z cieczą oraz urządzenie do realizacji tego sposobu.

W wielu zastosowaniach, jak np. w przypadku mieszanin, ważne jest utrzymanie możliwie dokładnej ilości substancji, ewentualnie dokładnej proporcji dozowania mieszanych ze sobą substancji. Problem ten można w wielu przypadkach rozwiązać przy pomocy dozowania objętościowego, w ramach którego do mieszalnika doprowadzane są jednostki objętości o zadanej wstępnie wielkości. Dozowanie objętościowe jest jednak niedokładne, jeżeli gęstość nasypowa mieszanych substancji jest bardzo zróżnicowana.

Możliwe jest również dozowanie wagowe. Zakłada ono jednak, ze masa ma w całości charakter sypki, utrudnia to jednak z kolei mieszanie, zwłaszcza w przypadku substancji, które po dodaniu cieczy ma tendencję do zbrylania się, jak np. popiół lotny. Możliwe byłoby wprawdzie również zastosowanie ciągłego ważenia, wiadomo jednak, że dokładność takiego ważenia jest bardzo ograniczona, zwłaszcza dlatego, że chwilowy strumień masy może na wyjściu podlegać nieprzewidzianym wahaniom, np. w wyniku zmiany gęstości nasypowej substancji stałej. Również jednak w przypadku ważenia konieczne jest uważne dozowanie, ponieważ wprawdzie każdą substancję można oddać, jednak bardzo trudno jest ją usunąć. W wyniku zmiany gęstości nasypowej chwilowy strumień masy może na wyjściu podlegać nieprzewidzianym wahaniom.

Zastosowanie złóż fluidalnych do dozowania jest już wprawdzie znane. Substancja stała jest przy tym wprowadzana do góry złoża fluidalnego. Realizowane w ten sposób dozowanie nie jest jednak stałe w czasie, ponieważ wewnątrz złoża fluidalnego znajdują się najczęściej pęcherzyki gazu, a ponadto część cząstek stałych wykonuje niekontrolowane ruchy.

Stąd też zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu dokładnego dozowania oraz urządzenia do jego realizacji. Opracować należy zwłaszcza system mieszania przynajmniej jednej cieczy z przynajmniej jedną substancją stałą, w którym są one łączone ze sobą w określonej proporcji i mieszane w sposób wewnętrzny.

Sposób dozowania ziarnistych lub proszkowych substancji przy użyciu dozującego złoża fluidalnego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ziarniste lub proszkowe substancje odciąga się z dna złoża fluidalnego.

Korzystnie odciąganą z dna złoża fluidalnego ziarnistą lub proszkową substancję stałą, stanowiącą ujednorodnioną mieszaninę gazu i substancji stałej łączy się i miesza z przynajmniej jedną inną substancją, zwłaszcza z cieczą.

Korzystnie ciecz wtryskuje się w sfluidyzowaną substancję stałą.

Korzystnie ula dozowania ujednorodnionej mieszaniny gazu i substancji stałej dodatkowo doprowadza się do niej, przed zmieszaniem z drugą substancją, gaz, przy czym gaz ten doprowadza się do strumienia gazu i substancji stałej kierowanego korzystnie do mieszalnika, w postaci otaczającego go płaszcza i równolegle do kierunku jego przepływu.

Korzystnie doprowadzanemu dodatkowo gazowi, otaczającemu strumień gazu i substancji stałej nadaje się prędkość równą prędkości strumienia mieszaniny gazu i substancji stałej.

Urządzenie do dozowania z, posiadającą przynajmniej jeden wlot i przynajmniej jeden wylot, wyposażoną w przepuszczalne dla gazu dno fluidyzacyjne, korzystnie dno perforowane, aparaturą fluidyzacyjną do wytwarzania dwufazowej mieszaniny ziarnistej lub proszkowej substancji stałej z doprowadzanym przez dno fluidyzacyjne fluidem, według wynalazku cha4

172 396 rakteryzuje się tym, że przynajmniej jeden wylot aparatury fluidyzacyjnej jest dołączony do fluidyzacyjnego dna i uchodzi w jego obrębie.

TZ' —X— * — _-aa a. a -I -» lr^.»<r^»Tn4-„l r» wt λ*»», r-y «<->.4-* * w»_> λ. Ό·» r4·» rr-. r\ rvx Ί Π rl

Korzystnie urządzenie zawiera, korzystnie w aparaturze fluidyzacyjnej, przyrząd pomiarowy do pomiaru zawartości substancji stałej w mieszaninie dwufazowej.

Korzystnie na wylocie zamocowany jest przewód wylotowy, który jest połączony z mieszalnikiem, zaś mieszalnik jest połączony z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym drugą substancję, zwłaszcza ciecz, korzystnie zawierającym dysze rozpylające.

Korzystnie na wylocie aparatury fluidyzacyjnej korzystnie w obszarze przewodu wylotowego usytuowane jest, wykonane w postaci pustych elementów, urządzenie dyszowe stanowiące urządzenie dozujące, zwłaszcza w procesie mieszania, które to urządzenie-posiada kanały do wprowadzania dodatkowego gazu przez porowatą ściankę, dysze i inne części pustego elementu do jednorodnej mieszaniny gazu i substancji stałej.

Korzystnie aparatura fluidyzacyjna i urządzenie dyszowe posiadają oddalone od siebie, punkty pomiarowe z, korzystnie elektrycznymi lub elektronicznymi, miernikami ciśnienia lub c7iiinikami noziomu. których wviścia sa połączone z. wejściem. korzystnie nroeramowaneeo.

X «7 ·/ U X k. U ' , X <3 ^z elektronicznego, układu sterowania, którego wyjścia są połączone z układem sterowania zaworów, zwłaszcza zaworów jednodrogowych i/lub zaworów ciśnieniowych.

Korzystnie wyjścia układu sterowania są połączone z układem sterowania urządzenia transportowego dla doprowadzania przynajmniej jednej substancji do aparatury fluidyzacyjnej i/lub mieszalnika.

Korzystnie aparatura fluidyzacyjna jest, za pośrednictwem sterowanego przez układ sterowania zaworu, połączone z przewodem doprowadzającym gaz, korzystnie o zadanym wstępnie ciśnieniu.

Korzystnie u rządzenie zawiera obwód regulacji ilości cieczy.

Korzystnie obwód regulacji ilości cieczy jest połączony z układem sterowania, zaś układ sterowania jest połączony z miernikami ciśnienia na aparaturze fluidyzacyjnej.

Podstawową cechą sposobu według wynalazku jest to, że substancje ziarniste lub proszkowe są odprowadzane z dna złoża fluidalnego.

Stwierdzono mianowicie, że niejednorodności złoża fluidalnego, mające niekorzystny wpływ na stałość dozowania w czasie, nie występują na całej wysokości złoza fluidalnego, dolny obszar złoża jest w dużym stopniu ich pozbawiony.

Szczególnie korzystne rezultaty osiąga się, jeśli odprowadzona z dolnego obszaru złoża fluidalnego ziarnista lub proszkowa substancja stała zostaje następnie w postaci ujednorodnionej mieszaniny gazu i substancji połączona i wymieszana z przynajmniej jedną inną substancją, zwłaszcza z cieczą, przy czym ciecz jest zwykle wtryskiwana w sfluidyzowaną substancję. Wymieszanie jest szczególnie jednorodne wówczas, gdy wszystkie fragmenty powierzchni każdej cząstki zostaną odsłonięte w wyniku fluidyzacji w złożu fluidalnym. Właśnie przy użyciu cieczy otrzymuje się wyjątkowo jednorodne mieszaniny również wówczas, gdy substancję stałą jest trudno wymieszać, a ponadto wykazuje ona skłonności do zbrylania ewentualnie zapiekania. Stwarza to wyjątkowo korzystne warunki do mieszania trudno mieszalnych substancji z innymi substancjami, co ma miejsce zwłaszcza w przypadku mieszanin z udziałem cieczy. Istotne jest zwłaszcza, aby ciecz była wtryskiwana w sfluidyzowaną substancję. Okazało się, że operacja ta pozwala na uzyskanie optymalnego wymieszania ze sfluidyzowaną substancją. W ramach wynalazku można przy tym przewidzieć zgodnie z wynalazkiem urządzenie dozujące dla wszystkich zastosowanych komponentów mieszaniny przed urządzeniem mieszającym.

W celu osiągnięcia ekonomicznego i efektywnego dozowania, korzystnym jest aby do ujednorodnionej mieszaniny gazu i substancji, był, przed jej zmieszaniem z drugą substancją dodatkowo doprowadzony gaz, przy czym gaz ten doprowadza się do kierowanego do mieszalnika strumienia gazu i substancji stałej w postaci otaczającego go płaszcza i równolegle do kierunku jego przepływu. Regulowane zmiany tego dodatkowego dopływu gazu pozwalają na uzyskanie słabszego lub silniejszego rozcieńczenia mieszaniny dwufazowej ze złoża fluidalnego.

172 396

Szczególnie efektywne, a w związku z tym precyzyjne dozowanie uzyskuje się wówczas, gdy prędkość dodatkowego, otaczającego strumień gazu i substancji, gaz jest równa prędkości strumienia mieszaniny gazu i substancji.

W zgodnym z wynalazkiem urządzeniu do realizacji sposobu zaproponowano, aby do fluidyzacji pierwszej, zwłaszcza ziarnistej lub proszkowej substancji stałej zastosować aparaturę fluidyzacyjną, która posiada jeden wlot pierwszej substancji, jeden lub więcej otworów wlotowych gazu do fluidyzacji, umieszczonych zwykle w dnie aparatury fluidyzacyjnej, oraz jeden otwór wylotowy dla sfluidyzowanej mieszaniny gazu i substancji stałej, a na otworze wylotowym przewidziany jest przewód wylotowy, uchodzący do mieszalnika, do którego doprowadzana jest również druga substancja, zwłaszcza ciecz, za pośrednictwem dysz rozpylających lub podobnych elementów. To urządzenie umożliwia ekonomiczne prowadzenie kolejnych operacji zgodnego z wynalazkiem sposobu przy niskich nakładach konstrukcyjnych oraz zapewnia warunki, niezbędne do mieszania trudno mieszalnych substancji.

Szczególnie efektywne dozowanie osiąga się wówczas, gdy na otworze wylotowym aparatury fluidyzacyjnej ewentualnie w obszarze przewodu wylotowego zostanie umieszczony element dyszowy, wykonany zwykle w postaci pustej kształtki i spełniający w procesie mieszania funkcję urządzenia dozującego, która posiada kanały do wprowadzenia dodatkowego gazu przez porowatą ściankę, dysze itp. elementy pustej kształtki do jednorodnej mieszaniny gazu i substancji.

Jeżeli w odniesieniu do konkretnego procesu niezbędna jest samoczynna regulacja mieszania i dozowania, wówczas bardzo korzystnym jest, aby w celu pomiaru zawartości substancji w sfluidyzowanej mieszaninie gazu i substancji stałej, aparatura fluidyzacyjna i element dyszowy zostały wyposażone w oddzielne punkty pomiarowe z przewaznie elektrycznymi lub elektronicznymi miernikami ciśnienia, ewentualnie czujnikami poziomu, których sygnały wyjściowe są doprowadzane do programowanego, elektronicznego układu sterowania, którego sygnaty wyjściowe z kolei służą do sterowania zaworów, zwłaszcza zaworów jednodrogowych i/lub zaworów ciśnieniowych, oraz przeważnie urządzenia tłoczącego, służącego do doprowadzania pierwszej substancji do aparatury fluidyzacyjnej.

Opisane urządzenie dozujące wystarcza do korekty małych odchyleń, powstałych w wyniku gazowania. Do korekty większych odchyleń zaproponowano w kolejnym wykonaniu wynalazku, aby aparatura fluidyzacyjna była zasilana poprzez sterowany w sposób programowy zawór, zwłaszcza o zadanym na wstępie ciśnieniu gazu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku.

Zgodnie z ilustracją substancja stała w postaci pojedynczych cząstek, przykładowo popiół lotny lub inny ziarnisty lub proszkowy, wykazujący zwłaszcza tendencję do zbrylania, materiał jest, z umieszczonej na przodzie części urządzenia 20, wprowadzany za pośrednictwem urządzenia transportowego, jak np. ślimak 21 łub przenośnik pneumatyczny, do aparatury fluidyzacyjnej 1. Umieszczoną z przodu częścią urządzenia 20 może być np. zbiornik zapasowy ewentualnie układ oddzielający i transportujący. Przewidziane w obrębie wylotu zbiornika zapasowego 20 urządzenie spulchniające (nie pokazane) może, co ma zwykle miejsce w silosach, zapewniać wpływ cząstek substancji stałej, również w przypadku zróżnicowanych poziomów napełnienia zbiornika zapasowego 20. W celu zminimalizowania zjawiska ścierania podczas transportu cząstek, rolę urządzenia transportującego 21 może pełnić w szczególności pneumatyczny system tłoczenia zwartego strumienia. Miejsce umieszczenia wlotu 21a cząstek substancji stałej jest celowo dobrane w taki sposób, ze można pominąć impulsy, pochodzące od cząstek substancji stałej, kierowanej z przenośnika 21 do złoża fluidalnego 2.

Przez, przepuszczalne dla gazu (lub także pary), i w związku z tym wyposażone ogólnie w otwory wlotowe 11a, dno 11 aparatury fluidyzacyjnej 1 przepływa gaz fluidyzacyjny G z przewodu 19 z dołu do góry i powoduje zawirowania zgromadzonych cząstek substancji stałej, tworząc przy tym złoże fluidalne 2. To fluidyzacyjne dno 11 może być perforowane, możliwe jest jednak również użycie dna z materiału porowatego. W przypadku mieszanin o zamierzonym składzie gaz może zostać utworzony również z par doprowadzanej cieczy, co w każdym przypadku daje efekt wstępnego zwilżania. Wraz ze wzrostem prędkości przepły6

172 396 wu gazu osiąga się coraz większe rozluźnienie warstwy tak, ze cząstki substancji stałej mogą w tym układzie dwufazowym dokonywać mniejszych lub większych zmian położenia. Począwszy od pewnej określonej prędkości przepływu, przy której warstwa zasypowa przechodzi w złoże fluidyzacyjne (punkt spulchnienia), spadek ciśnienia w złożu pozostaje w przybliżeniu stały na całej jego wysokości, co, jak opisano poniżej, można wykorzystać do lepszego opanowania procesu dozowania.

Teoretycznie zakres złoża fluidalnego rozciąga się od dolnej prędkości granicznej, czyli prędkości spulchnienia, do górnej prędkości granicznej, którą można scharakteryzować w ten sposób, ze warstwa jest na tyle rozluźniona, że każda z cząstek unosi się w strumieniu fluidu w sposób niezależny od cząstek sąsiednich.

Jeżeli teraz z takiego złoza fluidalnego 2 należy odprowadzać substancję stałą z zachowaniem stałego w czasie dozowania, można to osiągnąć jedynie w przypadku jak najbardziej jednorodnego złoża fluidalnego. Okazało się, że warunek ten można spełnić lepiej niż dotychczas przez umieszczenie otworu wylotowego 3 w obszarze dna 11, jednak wyraźną poprawę uzyskuje się w wyniku wprowadzenia strumienia gazu G o prędkości typowej dla takich złóz fluidalnych. Tylko bowiem w takim przypadku cząstki substancji stałej są bardzo równomiernie rozłożone w odprowadzanej objętości złoża fluidalnego; w idealnym przypadku między cząstkami nie występują żadne siły wiążące.

Mieszanina gazu i substancji stałej w złożu fluidalnym 2 zachowuje się w dużej mierze na podobieństwo cieczy; przez otwór wylotowy 3 w dnie 11 aparatury fluidyzacyjnej 1 ujednorodniona mieszanina gazu i substancji stałej 17 ze złoża fluidalnego 2 może wypływać do przewodu wylotowego 4.

Gdy osiągnięta została, w dużym stopniu jednorodna, mieszanina gazu i substancji stałej 17, w której średni wzajemny odstęp między cząstkami jest jednakowy, stwierdzono, że w ten sposób uzyskane zostały wyjątkowo korzystne warunki dla procesu mieszania trudno mieszalnych substancji z innymi substancjami, zwłaszcza cieczami. Wspomniano juz, że spadek ciśnienia jest stały na całej wysokości złoza fluidalnego 2, tak ze różnice ciśnień mogą stanowić miernik ilości zawartych w złożu fluidalnym substancji. Możliwe jest przy tym nie tylko dokładne ilościowe wyznaczenie ilości obecnej substancji stałej, lecz również zachowanie, a nawet podwyższenie jednorodności mieszaniny gazu i substancji stałej, tzn. spełnienie warunków jakościowych, które stanowią optymalne rozwiązanie postawionego problemu.

Wszystkie doprowadzane do aparatu fluidyzacyjnego 1 ilości gazu opuszczają go przez przewód odpowietrzający 34', w którym można zamontować zawór 35, służący do regulacji ciśnienia w aparacie fluidyzacyjnym 1. W aparacie fluidyzacyjnym 1 można również umieścić urządzenie do wstępnego lub właściwego oczyszczania wylotu, którym może być zwłaszcza filtr odśrodkowy (cyklon) 36, a także powietrzny oddzielacz zwrotny, przy czym oddzielona substancja stała jest za pośrednictwem pionowej rury 37 zawracana do złoza fluidalnego 2.

Do kontroli zawartości substancji stałej w złożu fluidalnym 2 przewidziano pomiar różnicy ciśnień między punktem pomiaru ciśnienia 12' tuż nad fluidyzacyjnym dnem 11 i drugim punktem pomiaru ciśnienia 12e nad złożem fluidalnym 2. Do wyznaczania ilości substancji stałej w złożu fluidalnym 2 może służyć również różnica ciśnień między czujnikami 12f i 12f i/lub 12'. Ponieważ metody te odnoszą się do wykorzystania szczególnych warunków, panujących w złożu fluidalnym, niniejszy wynalazek nie ogranicza się do tego rodzaju pomiaru zawartości substancji stałej; można ją wyznaczać również w inny sposób, np. za pośrednictwem komórek ważenia, na których zamontowana jest cała aparatura fluidyzacyjna 1.

Aby teraz jednorodną mieszaninę gazu i substancji stałej pobierać z aparatury fluidyzacyjnej 1 w postaci strumienia masy, podlegającego w krótkich przedziałach czasowych jak najmniejszym niekontrolowanym wahaniom, w dnie 11 aparatury fluidyzacyjnej 1 przewidziano przynajmniej jedną dyszę 28, umieszczoną centralnie na otworze wylotowym 4. Każdej dyszy 28 przyporządkowany jest przewód wylotowy 4, który można wyposażyć w element odcinający 4'. Doprowadzenie kolejnych ilości gazu wpływa na gęstość strumienia cząstek stałych w mieszaninie dwufazowej i w ten sposób umożliwia dokładne dozowanie. Prędkość doprowadzanego przez dyszę 28 gazu (może to być inny gaz niż w złożu fluidalnym 2, np.

172 396 wspomniane pary doprowadzanej cieczy) jest w zasadzie równa prędkości strumienia gazu i substancji stałej, wychodzącego przez otwór wylotowy· 3.

romcwdż, jak opisano powyżej, jakosc dozowania wypływającej substancji stałej jest bardzo silnie związana z jednorodnością wypływającego strumienia gazu i substancji stałej, odpowiednie środki pozwalają na wyeliminowanie ewentualnych źródeł niestabilności już w złożu fluidalnym 2. I tak np. korzystne ukształtowanie dna 11 złoża fluidalnego umożliwia podwyższenie granicy niestabilności. Jeżeli zastosuje się np. wysokoporowate dna spiekane o średniej średnicy porów równej 25 pm i bnibo ści równej ok. 20 mm, wówczas wpjcijący w złoże fluidalne fluid jest silnie rozdrobniony. Podatne na drgania dna 11 złoża fluidalnego, które można wprawiać w wibracje przy pomocy nadajnika impulsów, podtrzymują ten proces. Na tej samej zasadzie możliwe jest również użycie mieszadeł. Gaz (lub para) fluidyzacyjna, która w sposób pulsacyjny przepływa przez dno aparatury fluidyzacyjnej 1, ma również korzystny, dodatkowy w stosunku do opisanych środków, wpływ na uJedóorodóieóie złoża fluidalnego 2.

Obszar strefy wejścia jest wyznaczany przez stosunek średniow D otworu wylotowe go 3 i wysokości H i/lub powierzchni dna złoża fluidyzacyjnego 2 - przy zachowaniu stałej prędkości fluidyzacji. Stwierdzono, że minimalny stosunek D : H pomióieó wynosić 1 : 2. Im większa jest wysokość H złoża fluidalnego - a zatem również zawartość substancji stałej w stosunku do średnicy D otworu wylotowego 3, tym lepsze jest ujednorodnienie złoza fluidalnego 2, a zatem wyjściowe ujednorodóleóie wypływającego strumienia gazu i substancji stałej. Większe wysokości H złoża fluidalnego działają ponadto tłumiąco na wahania, które mogą wynikać z wprowadzania cząstek substancji stałej do złoża fluidalnego za pośrednictwem np. urządzenia transportowego 21.

Można ponadto, zwykle symetrycznie względem otworu wylotowego 3, umieścić jedną lub kilka dysz fluidyzacyjnych 6, przez które za pośrednictwem przewodu gazowego 10 wprowadzany jest do złoża fluidalnego 2 gaz fluidyzacyjny jako dodatek do gazu, przepływającego przez dno 11 aparatury fluidyzacyjnej 1 (strzałka G). Dysza fluidyzacyjna 6 jest tutaj wykonana w postaci pierścieniowego kanału z porowatą wkładką, który umożliwia dodatkową koncentryczną fluidyzację otworu wylotowego 3. Stwarza to możliwość przeciwdziałania powstawaniu niestabilności, charakterystycznych właśnie dla strefy wejścia. Okazało się· również, ze w ten sposób zahamowuje się również wciąganie pęcherzyków do przewodu 'wylotowego 4. Dlatego też prędkość doprowadzanego przez dyszę fluidyzacyjną 6 gazu powinna być mniejsza niż prędkość gazu, przepływającego przez dno 11 aparatury fluidyzacyjnej 1. W ten sposób można pokruszyć i usunąć mostki substancji stałej, które tworzą się szczególnie właśnie w obszarze otworu wylotowego 3.

Strumień masy wypływającej substancji stałej jest określany w zasadzie przez masę substancji stałej, która znajduje się właśnie w złożu fluidalnym 2, oraz przez różnicę między jednym punktem nad złożem fluidalnym 2 i jednym punktem w położonej bezpośrednio za przewodem wylotowym 4 części urządzenia, wyznaczany w procesie przetwarzania tychże danych, a wpływać nań można w sposób następujący.

Przybliżonej wstępnie regulacji wypływającego strumienia masy substancji stałej dokonuje się poprzez zmianę zawartości substancji stałej w złożu fluidalnym 2 i/lub poprzez zwiększenie lub zmniejszenie ciśnienia nad złożem fluidalnym 2. Wyznacza się przy tym, jak juz wspomniano, zawartość substancji stałej, regulowana następnie przy pomocy układu steromaóia lub regulacji 34, który steruje doprowadzaniem substancji stałej do złoża fluidalnego 2 za pośrednictwem urządzania transportującego 21.

Szczególnie korzystne jest teraz wyznaczenie przy pomocy punktu pomiaru ciśnienia 12e ciśnienia w przestrzeni nad złożem fluidalnym 2 i jego regulacja przy pomocy np. programowego układu cteromaóia lub regulacji 34 poprzez uruchomienie zaworu 35 w przewodzie odpowietrzającym 34' aparatu fluidalnego 1 i/lub przy pomocy zaworu 33 w przewodzie 31 na drodze regulowanego dodania pozostającego pod wyższym ciśnieniem gazu (może to być ten sam gaz, co gaz fluidyzacyjny, lub inny). Zamiast ciśnienia na czujniku 12e może do tego celu posłużyć również różnica ciśnień między tym czujnikiem 12e i punktem pomiaru

172 396 ciśnienia 12g znajdującym się w położonej dalej części urządzenia, jak np. mieszalnik 18, co zaleca się zwłaszcza wówczas, gdy ciśnienie w tej części urządzenia, przykładowo w mieszalniku 18 podlega uwarunkowanym technologicznie zmianom.

Jeżeli teraz przewidziane zostanie wspomniane już doprowadzenie gazu 5, 8 dołączone, w miarę możliwości bezpośrednio do otworu wylotowego 3, wówczas można osiągnąć regulację przepływu masy substancji stałej w obrębie bardzo krótkich czasów reakcji. W zasadzie można tego dokonać przy pomocy pojedynczych dysz, rozmieszczonych np. na kształt wieńca, wokół przewodu 4. Korzystnie jednak jest uzyć do tego celu cylindrycznego, przepuszczalnego dla gazu, pustego elementu 5, np. ceramicznego, otoczonego pierścieniowym kanałem gazującym 8. Jest on poprzez przewód gazowy 10', który można połączyć z przewodem gazowym 10 do dysz fluidyzacyjnych 6, zasilany również gazem fluidyzacyjnym - przy czym można również zastosować zawory 13, 13' w postaci zaworów jednodrogowych lub zaworów ciśnieniowych.

Do pomiaru wychodzącego strumienia gazu i substancji stałej można w ściance 7 pustego elementu 5 jfllf najbliżej otworu w^riołoureno 3 umieścić punkt pomiaru ciśnienia 12 przy gy, ΙΧνΊΧΙΊΧ j J XXXV XXCXJ L VI VI V4 V ł J W* V V 2 w* Λ.

pomocy którego, wspólnie z umieszczonym w pobliżu dna 11 aparatury fluidyzacyjnej 1, punktem pomiaru ciśnienia 12' wyznacza się różnicę ciśnień między złożem fluidalnym 2 w pobliżu dna i przewodem wylotowym 4 w pobliżu otworu wylotowego 3, przy czym można do tego celu użyć piezooporowego czujnika ciśnienia lub dwóch pojedynczych piezooporowych czujników ciśnienia. Takie rozmieszczenie punktów pomiaru ciśnienia 12, 12' pozwala zminimalizować czas martwy między wejściem substancji stałej do otworu wylotowego 3 i pomiarem strumienia masy substancji stałej przy pomocy punktów pomiaru ciśnienia 12, 12'.

Pomiar ten można oczywiście prowadzić przy użyciu innej metody pomiarowej, np. opartej na zasadzie Coriolisa, co jednak ma niepożądany wpływ na strumień masy substancji stałej w odniesieniu do przepływu i jednorodności.

Otrzymane w wyniku pomiaru różnicy ciśnień dane pomiarowe mogą być prowadzone przez wspomniany już układ sterowania 34 z wbudowanym regulatorem, który to układ z kolei steruje procesem fluidyzacji i/lub gazowania wypływającego strumienia gazu i substancji stałej przez kanał gazujący o i/lub dyszę (dysze) fluidyzacyjną (fluidyzacyjne) 6 i w ten sposób umożliwia regulację strumienia gazu i substancji stałej.

Niezbędny do regulacji natężenia przepływu substancji stałej dodatek nadmiarowego gazu fluidyzacyjnego stanowi przy tym jedynie ułamek całkowitej ilości gazu fluidyzacyjnego, dzięki czemu osiąga się wyjątkowo krótkie czasy sterowania i regulacji, wynoszące mniej niż 100 milisekund.

Zastosowanie dalszych punktów pomiaru ciśnienia 12a do 12e umożliwia z jednej strony kontrolę porowatości i jednorodności złoza fluidalnego 2 poprzez pomiar różnicy ciśnień w obrębie złoza fluidalnego 2 (12a i 12b). Z drugiej strony przy pomocy punktów pomiarowych 12' i 12c, które są umieszczone tuż nad i tuż pod dnem 11 aparatury fluidyzacyjnej 1, można zmierzyć straty ciśnienia na dnie 11, co umożliwia odpowiednio wczesne wychwycenie ewentualnych zatkań porowatego dna 11.

W celu zapobieżenie osadzeniu się rozdrobnionej substancji stałej ze złoża fluidalnego 2 na membranach pomiarowych czujników ciśnieniowych stosuje się zwykle małe, drobne, porowate filtry z tworzywa sztucznego łub też zapobiega się wnikaniu cząstek substancji stałej poprzez płukanie przewodu ciśnieniowego gazem.

Dane pomiarowe, uzyskane z pomiarów jednorodności złoza fluidalnego 2, mogą zarówno poprzez dopasowanie prędkości przepływu gazu fluidyzacyjnego, jak też poprzez doprowadzanie dodatkowego gazu fluidyzacyjnego, dokonywane za pośrednictwem dysz fluidyzacyjnych 6, fluidyzacyjnego dna 11, a zwłaszcza doprowadzenia gazowego 5, ,8, służyć do regulowania procesu ujednorodniania złoża fluidyzacyjnego 2, oraz do regulowania wypływającego strumienia gazu i substancji stałej.

Aby zatem osiągnąć wymaganą dokładność i szybkość dozowania, istnieje szereg mechanizmów regulacji lub sterowania, których kombinacja lub oddzielne zastosowanie dają w efekcie duzy zakres i znakomitą charakterystykę regulacji.

172 396

Spełnione przy tym zostały dwa korzystne założenia dla połączonego z dokładnym dozowaniem procesu mieszania trudno mieszalnej substancji stałej z cieczą w ten sposób, że z jednej strony ilość substancji stałej może byc dokładnie wyznaczana, a z drugiej strony spełnia ona szczególnie korzystne warunki dla procesu mieszania.Dlatego też - jako trzeci warunek rozwiązania leżącego u podstaw wynalazku problemu - do zawierającego złoże fluidalne 2 urządzenia fluidyzacyjnego i dozującego przewidziano dołączenie urządzenia mieszającego 18, które zaznaczono tu jedynie symbolicznie i które można w zasadzie wykonać na różne sposoby. Złoże fluidalne 2 można przykładowo zasypywać aż do osiągnięcia wysokości H (co stwierdza się przy pomocy sensorów w opisany uprzednio sposób) i opróżniać partiami do mieszalnika 18, pracującego w sposób periodyczny.

Dodawana do mieszaniny ciecz (ciecze) są doprowadzane- do układu za pośrednictwem przewodów 40 w przynajmniej jednym punkcie. Możliwe jest zwłaszcza dodawanie jednej i tej samej cieczy jednocześnie w różnych miejscach. Ciecz można przy tym wtryskiwać w sfluidyzowaną substancję stałą przez dysze rozpylające, a także za pośrednictwem pustego wałka mieszającego 27 i/lub również w postaci cieczy lub pary bezpośrednio do złoża fluidalnego i/lub dyszy 28, w każdym przypadku również jedynie w celu wstępnego zwilżenia.

W przewodzie 40, który jest pokazany w dwóch, stosowanych zamiennie lub wspólnie, wariantach, znajdują się odpowiednie przyrządy do zmiany natężenia przepływu cieczy, np. zawór nastawczy 41 i/lub pompa, oraz do pomiaru dodawanej ilości cieczy (przyrząd pomiarowy 42), które mogą mieć różną postać, np. magnetyczno-indukcyjnego miernika przepływu, miernika ultradźwiękowego itp. Mierniki te można również uruchamiać tylko na pewien czas w celu ustawienia zasadniczego położenia. Za pośrednictwem zmierzonych przepływów cieczy i substancji stałej dokonuje się następnie, w zależności od wymagań eksploatacyjnych, np. przy pomocy zaworu nastawczego 41, również regulacji cieczy.

Jak już wspomniano, urządzanie mieszające można wykonać na różne sposoby. Zastosowanie wsadowego trybu pracy jest w przypadku popiołu lotnego korzystne z uwagi na to, że popiół lotny jest w praktyce odprowadzany w ilościach bardzo zróżnicowanych w czasie.

Chociaż przedmiot wynalazku został opisany na podstawie urządzenia mieszającego 18, które samo może być wykonane w różny sposób, możliwe jest również jego zastosowanie w innym układzie, np. do dozowania w wagach. Pokazane urządzenie może również podlegać licznym modyfikacjom; i tak do regulacji różnicy ciśnień między jednym punktem powyżej złoża fluidalnego 2 i mieszalnikiem 18 w przewód odpowietrzający 31 aparatury fluidyzacyjnej 1 można wbudować zawór 33, który jest regulowany przez różnicę ciśnień na punktach pomiarowych 12f i 12g.

172 396

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób dozowania ziarnistych lub proszkowych substancji przy użyciu dozującego złoża fluidalnego, znamienny tym, że ziarniste lub proszkowe substancje odciąga się z dna złoża fluidalnego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odciąganą z dna złoza fluidalnego ziarnistą lub proszkową substancję stałą, stanowiącą ujednorodnioną. mieszaninę gazu i substancji stałej łączy się i miesza z przynajmniej jedną inną substaicją, zwłaszcza z cieczą.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że ciecz wtryskuje się w sfluidyzowaną substancję stałą.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dla dozowania ujednorodnionej mieszaniny gazu i substancji stałej dodatkowo doprowadza się do niej, przed zmieszaniem z drugą substancją, gaz, przy czym gaz ten doprowadza się do strumienia gazu i substancji stałej kierowanego korzystnie do mieszalnika, w postaci otaczającego go płaszcza i równolegle do kierunku jego przepływu.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że doprowadzanemu dodatkowo gazowi, otaczającemu strumień gazu i substancji stałej nadaje się prędkość równą prędkości strumienia mieszaniny gazu i substancji stałej.
6. 6. Urządzenie do dozowania ziarnistych łub proszkowych substancji, z posiadającą przynajmniej jeden wlot i przynajmniej jeden wylot, wyposażoną w przepuszczalne dla gazu dno fluidyzacyjne, korzystnie dno perforowane, aparaturą fluidyzacyjną do wytwarzania dwufazowej mieszaniny ziarnistej lub proszkowej substancji stałej z doprowadzonym przez dno fluidyzacyjne fluidem, znamienne tym, że przynajmniej jeden wylot (3) aparatury fluidyzacyjnej (1) jest dołączony do fluidyzacyjnego dna (11) i uchodzi w jego obrębie.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera, korzystnie w aparaturze fluidyzacyjnej (1), przyrząd pomiarowy do pomiaru zawartości substancji stałej w mieszaninie dwufazowej.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że na wylocie (3) zamocowany jest przewód wylotowy (4), który jest połączony z mieszalnikiem (18), zaś mieszalnik (18) jest połączony z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym drugą substancję, zwłaszcza ciecz, korzystnie zawierającym dysze rozpylające.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 6 albo 8, znamienne tym, że na wylocie (3) aparatury fluidyzacyjnej (1) korzystnie w obszarze przewodu wylotowego (4) usytuowane jest, wykonane w postaci pustych elementów (5), urządzenie dyszowe (28) stanowiące urządzenie dozujące, zwłaszcza w procesie mieszania, które to urządzenie posiada kanały (10) do wprowadzania dodatkowego gazu przez porowatą ściankę (7), dysze i inne części pustego elementu (5) do jednorodnej mieszaniny gazu i substancji stałej.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że aparatura fluidyzacyjna (1) i urządzenie dyszowe (28) posiadają, oddalone od siebie, punkty pomiarowe (12a do 12f) z, korzystnie elektrycznymi lub elektronicznymi, miernikami ciśnienia lub czujnikami poziomu, których wyjścia są połączone z wejściem, korzystnie programowanego, elektronicznego, układu sterowania (34), którego wyjścia są połączone z układem sterowania zaworów (13, 13’), zwłaszcza zaworów jednodrogowych i/lub zaworów ciśnieniowych.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że wyjścia układu sterowania (34) są połączone z układem sterowania urządzenia transportowego (21) dla doprowadzania przynajmniej jednej substancji do aparatury fluidyzacyjnej (1) i/lub mieszalnika.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że aparatura fluidyzacyjna (1) jest, za pośrednictwem sterowanego przez układ sterowania (34) zaworu (35), połączone z przewodem doprowadzającym gaz, korzystnie o zadanym wstępnie ciśnieniu.

    172 396
13. 13. Urządzenie według zastrz. 10 albo 11 albo 12, znamienne tym, ze zawiera obwód regulacji ilości cieczy (34, 40, 41).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że obwód regulacji ilości cieczy (34, 40, 41) jest połączony z układem sterowania (34), zaś układ sterowania (34) jest połączony z miernikami ciśnienia (12 do 12f) na aparaturze fluidyzacyjnej (1).