SE457348B - Pneumatiskt transportsystem med materialmatare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 457 348 2 överföras material från förrådsbehâllaren till den första behållaren, som då även står under atmosfärstryck. Ventilen vid inloppet stänges och be- hållaren trycksättes. Ventilen mellan behållarna öppnas och materialet över- föres till den andra trycksatta behållaren, ventilen mellan behållaren stänges, ventilen efter den andra behållaren öppnas och behållaren tömmes, varefter ventilen åter stänges. Den första behållaren tryekavlastas och ventilen före den första behållaren öppnas och material överföres ånyo från förrådsbehållaren. Ett lock-hoppersystem ger ett diskontinuerligt flöde, såvida det inte kompletteras med en cellmatare efter den sista lock-hopper- behållaren.

En rapport från Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Avenue, Argonne Illinois 60U3, oktober 1982 "Discharge and Handling of Solids from Pressurized Fluidized-Bed Combustors". författad av John E Hanuay Jr och H F Padolski, beskriver olika lock-hoppersystem och bränslematningssystem.

Den europeiska patentskriften med publiceringsnummer 0 OHO 708 beskriver ett transportsystem med materialmatare av slusstyp.

Redogörelse för uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat trans- portsystem för överföring av partikulärt material från en förrådsbehållare till en mottagande enhet, företrädesvis en sådan som står under högre tryck än förrådsbehållaren. I transportsystemet ingår en materialmatare med ett slutet vertikalt orienterat hus med en övre och en undre gavel, och en i huset anordnad rotor med en övre och en undre gavel. Denna materialmatare kan även ersätta en cellmatare och därmed samtidigt utgöra trycksluss och doseranord- ning. I rotorn finnes minst ett materialrum. rbllan husets och rotorns gavlar finnes samverkande tätande ytor. I husets och rotorns övre gavlar finnes en inloppsöppning till materialrummet och i dess nedre gavlar en utloppsöppning från materialrummet till en transportledning eller behållare. Husets och rotorns inloppsöppningar och utloppsöppningar står mitt för varandra vid olika vinkellägen hos rotorn relativt huset. Vid fyllningen står öppningar-na i de övre gavlarna mitt för varandra och är utloppet spärrat. Vid tömning står öppningarna i de nedre gavlarna mitt för varandra och är inloppet spärrat.

Mellan materialrummet i rotorn och utloppsöppningen i rotorns nedre gavel finnes en ventil, som bildar en materialspärr mellan materialrummet och ut- loppsöppningen i gaveln. Lämpligen är ventilen en s k L-ventil i vilken mate- rialflödet åstadkommes genom inblåsning av gas. Förutom spärrfunktionen kan ventilen ha en flödesreglerande funktion. Spärrfunktionen har till uppgift 10 15 20 25 30 35 a 457 348 att förhindra att material kommer in mellan glidytorna i husets och rotorns nedre gavlar.

Rotorn år lämpligen utformad med två från varandra gastätt avskilda material- rum, men flera materialrum kan förekomma. En till L-ventilen ansluten gas- ledning för tryckgas för aktivering av ett materialflöde genom L-ventilen står i förbindelse med en tryckgaskälla med högre trycknivå än i den mot- tagande enheten när materialrummets och husets utloppsöppningar står mitt för varandra. Alternativt finnes i rotorn ett från materialrummet eller ett från varje materialrum och det omgivande huset gastätt avskilt utrymme och i rotorns gavel en kanal och i husets gavel en annan kanal, varvid kanalerna är så anordnade att deras mynningar befinner sig mitt emot varandra i mate- rialrummets tömningsläge. I detta läge står det avgränsade utrymmet i för- bindelse med en tryckmediekälla med ett tryck, som är högre än i den mot- tagande enheten. Tillförselledningen för tryckgas för aktivering av L-ven- tilen står i förbindelse med detta utrymme och tillföres således tryckgas från detta. Huset står via en ledning i ständig förbindelse med tryckgas- källan för transportgas. Rotorn omges således av tryckgas.

Transportanordningen kan med fördel användas i en kraftanläggning för in- matning av bränsle i en trycksatt fluidiserad bädd i en brännkammare, som är innesluten i ett tryckkärl och omgiven av komprimerad förbränningsluft, en s k PFBC-anläggning. Tryckgasen för transport och aktivering av L-ven- tilen skall då ha högre tryck än trycket i brännkammaren. Denna gas kan tagas från tryckkärlet eller från brännkammaren. I senare fallet är gasen syrefattig, vilket minskar eller eliminerar risken för antändning av bräns- let i transportanordningen och risken för explosioner. bbllan rotorns och husets gavlar finnes samverkande glidytor. En av dessa glidytor kan finnas på en axiellt förskjutbar skiva, som uppbäres av fjädrar så att ett visst anliggningstryck och kompensation för dimensionsändringar på grund av värmeutvidgning och förslitning erhålles. Denna skiva är för- sedd med öppningar för in- och uttransport av partikulärt material och för tillförsel av tryckgas.

Figurbeskrivning Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer.

Fig 1 visar schematiskt transportanordningen utnyttjad för intransport av bränsle eller bäddmaterial i en trycksatt fluidiserad bädd, fig 2 visar i schematiskt snitt den i transportanläggningen ingående materialmataren, fig 3 en föredragen utföringsform i ett snitt III enligt fig 5, fig N en 10 15 20 25 30 35 457 348 ,, vy underifrån enligt IV-IV i fig 3, fig 5 en sektion enligt V-V i fig 3, fig 6 och fig 7 schematiska perspektivskisser, som visar rotorn i sina två lägen.

I figurerna betecknar 1 ett tryckkärl, 2 en brännkammare och 3 en renare av cyklontyp inneslutna i detta tryckkärl 1. Endast en renare 3 visas, men i realiteten finnes en reningsanläggning med ett flertal parallella grupper av seriekopplade cykloner 3. Bränsle förbrännes 1 den fluidiserade bädden H i brännkammaren, förbränningsgaserna samlas i fribordet 5 och strömmar genom ledningen 6 till renaren 3, varifrån från stoft befriade förbrän- ningsgaser via ledningen 7 ledes till turbinen 8. Denna driver en kompres- sor 10. Den komprimerade förbränningsluften föres i ledningen 11 till rum- met 12 i tryckkärlet 1. Förbränningsluften strömmar från rummet via mun- styckena 13 i brännkammarens botten 1N in i brännkammaren 2 och fluidiserar materialet i bädden N. I bädden H finnes ett tubknippe 15 i vilket ånga alstras, som driver en icke visad ångturbin. Detta tubknippe kyler även bädden U. I cyklonen 3 avskilt stoft ledes genom ledningen 16 till en kyld stoftutmatare 17, som kyles av förbränningsluften som i schaktet 18 ström- mar till munstyckena 13. Genom ledningen 20 transporteras stoftet till ett icke visat uppsamlingskärl.

Bränsle tillföres brännkammaren 2 med ett pneumatiskt transportsystem 21.

Detta innefattar en bränslebehållare 22 med partikulärt bränsle 23, t ex krossat kol, som eventuellt kan vara blandat med svavelabsorbent, och en utmatníngsanordning 2U visad som en skruvtransportör som drives av en motor 25 och tillför materialmataren 26 bränsle via ledningen 27. Från material- mataren 26 ledes bränsle via störtröret 28 till blandningsstället för bränsle och transportgas 30 och från detta i transportledningen 31 till icke visade bränslemunstycken i brännkammaren 2. Dysan 32 uppströms bland- ningsstället 30 är lämpligen en Laval-dysa. Vid användning av en Laval-dysa erhåller man en i allt väsentligt konstant hastighet hos transportgasen i ledningen 31 oberoende av trycket efter dysan 32 när detta understiger trycket före dysan med minst ca 5-%. Vid andra typer av strypningar krävs en större tryckdifferens för konstant hastighet hos transportgasen i led- ningen 32 vid varierande tryck efter dysan och mera kompressorarbete.

För komprimering av transportgas finnes en boosterkompressor 33. Denna är på sugsidan antingen ansluten till rummet 12 i tryckkärlet 1 genom en led- ning 34 eller till ledningen 7 från cyklonen 3 via kylaren 35 och ledningen 36. kylaren 35 kyles av förbränningsluften från kompressorn 10, varvid 15 20 25 30 35 s 457 348 värmen tillvaratages genom förvärmning av förbränningsluften. I det senare nämnda utförandet erhålles således en syrefattig transportgas, som minskar eller eliminerar risken för explosioner eller brand i bränsletransportsyste- met 21. Kompressorn 33 är förbunden med blandningsstället 30 med ledningen 37.

Fäterialmataren 26 är ansluten till ledningen 37 med en första ledning 38 och en andra ledning 40 med en reglerventil H1 med ett manöverdon 42.

I det schematiska utförandet enligt fig 2 består materialmataren av ett hus H5 med en cirkulär övre gavel H6, en undre gavel 47 och en cylindrisk vägg H8. I detta hus är en rotor 50 roterbart anordnad. Denna rotor 50 innehåller en övre gavel 51, en undre gavel 52 och en cirkulär sidovägg 53. Rotorns 50 gavlar 51, 52 är försedda med axeltappar SH och 55 som är lagrade i husets M5 gavlar U6, H7. Rotorn drives av en motor S6. Rotorn 50 är utformad med två materialrum 57 och 58. Husets H5 övre gavel H6 är försedd med en axiell inloppsöppning 60, som är ansluten till ledningen 27. Rotorns 50 övre gavel 51 är försedd med en första inloppsöppning 61 till materialrummet 57 och en andra inloppsöppning 62 till materialrummet S8. Husets undre gavel H7 är för- sedd med en axiell utloppsöppning 63, som är ansluten till röret 28. Rotorns 50 undre gavel 52 är försedd med en första utloppsöppning 6U, som är anslu- ten till materialrummet 57 med en ledning 65, och en andra utloppsöppning 66, som är ansluten till materialrummet 58 med en ledning 67. Dessa ledningar 65 och 67 bildar s k L-ventiler 65a och 67a. För aktivering av ett materialflöde genom L-ventilerna 65a och 67a tillföres de tryckgas via ledningarna 70 resp 71. Husets undre gavel H7 är försedd med en inloppsöppning 72 för tryck- gas som är ansluten till ledningen 40. Rotorns 50 undre gavel 52 är försedd med två öppningar 73 och 74. I fig 2 visas två olika utföranden för anslut- ning av L-ventilerna till en tryckgaskälla. I utförandet som visas i figu- rens vänstra del är röret 70 anslutet till öppningen 73. I utförandet som visas i figurens högra del mynnar röret 71 i ett från materialrummet 58 och huset H5 gastätt avskilt rum 75 och tillföres L-ventilen 67a tryokgas via detta rum. Utrymmet 76 i huset H5 kring rotorn 50 står genom ledningen 38 i förbindelse med tryckgasledningen 37 ooh står således under tryck.

Fhterialmataren fungerar på följande sätt. I rotorns visade läge befinner sig inloppsöppningarna 60 och 62 samt utloppsöppingarna 63 och 6ä mitt för varandra, medan däremot inloppsöppningen 61 och utloppsöppningen 66 är till- slutna av husets H5 gavlar H6 resp Ä7. L-ventilen 65a tillföres aktiverings- gas från ledningen UD, reglerventilen H1, öppningarna 72, 73 och rörledningen 70. bhterialrummet 57 tömmes. Tömningshastigheten kan regleras genom att 10 15 20 25 30 35 457 348 6 reglera gasflödet till L-ventilen 65a. Regleringen kan ske genom kontinuer- lig reglering av flödet genom ventilen 41 eller genom pulsning av gasflödet medelst denna ventil. Inloppsöppningarna 60 och 62 befinner sig mitt för varandra. öppningarna 66 och 70 är tillslutna av husets US undre gavel H7.

Material 23 från behållaren 22 matas via skruven ZN till störtröret 27 och störtar genom öppningarna 60 och 62 ned i rummet 58 och fyller detta. L- ventilen 67a har i detta läge spärrfunktion. När rummet 57 tömts och rum- met 58 fyllts till önskad nivå vrides rotorn 50 så att öppningarna 60 och 61, öppningarna 63 och 66 samt öppningarna 72 och TN kommer mitt för var- andra. Rummet S8 tömmes och rummet 57 fylles. I detta läge tillföres gasen för aktivering av materialflödet genom L-ventilen 67a via rummet 75. När någon av behållarna 57 och 58 tömts och rotorn vridits så att den tömda behållarens inloppsöppning 61 resp 62 kommer mitt för öppningen 60 i gaveln 46 strömmar tryckgas ut till atmosfären via röret 27 och kommer således behållaren att tryckavlastas före påfyllningen från behållaren 22.

För att förhindra överfyllning av rummen 57 och 58 och kontrollera töm- ningen kan det finnas givare i dessas övre och nedre del eller i rotorn.

Dessa givare kan lämpligen vara av strålningstyp. En annan möjlighet att förhindra överfyllning är att ovanför materialmataren anordna en doserings- utrustning som tillför materialrummen 57 och 58 en lämplig materialmängd vid fyllningen.

I den i fis 3-7 visade föredragna utföringsformen är husets H5 bottendel H7 utförd med en med väggen H8 fast förenad del H7; och en axiellz begränsat rörlig del Ü7b, som uppbäres på ett antal fjäderenheter 80 som är axiellt justerbara medelst bultar 81. Fjäderenheterna kan vara uppbyggda av brick- fjädrar. Delen U7b är medelst icke visade anordningar förenad med delen 47a eller med väggen H8 så att rotation förhindras. bkllan öppningen 72a i delen 47a och öppningen 72b i delen ü7b finnes en elastisk rörförbindelse 82 som överbryggar spalten 83. bbllan öppningen 63a i delen U7a och ü7b finnes en elastisk förbindelse 8H i form av en bälg som också överbryggar spalten 33. Axeln 55 är lagrad i ett lager 85 i delen N73, föpsefld meg en första fläns 86 som utgör en centrerande styrning för delen Ä7b och med en andra fläns 87 med vilken den är förenad med rotorns §0 undre gavel 52. Axeln 55 är Omëívßn av en packbox 88. Motorn 56 utgöres av en dubbelverkande manöver- cylinder, hydraulisk eller pneumatisk, som är förenad med axeln 55 med en arm 90 som vrider rotorn mellan två vinkellägen relativt huset RS. 10 15 20 25 30 35 , 457 348 övre gaveln i huset NS är också utförd tvådelad. Dess yttre del üóa är fast förenad med väggen H8 och dess inre del Nób är anordnad begränsat axiellt rörlig men förenad med delen N6a eller väggen 48 så att den hindras från att rotera. Mellan delarna üña och Hób finnes ett antal fjädercnheter 91, som är justerbara medelst bultar 92 i gaveldelen ßêa. Axeln 54 är lagrad i delen Nóa i ett lager 93. Den är försedd med en första fläns 9ü som bil- dar en radialstyrning för delen ü6b och en andra fläns 95 medelst vilken den är förenad med rotorns övre gavel 51. Pbllan öppningarna 60a och 60b 1 respektive delar Nóa och Uób finnes en bälg 97 som överbryggar spalten 96. Fjäderenheterna 80 och 91 pressar husets U5 axiellt rörliga gaveldelar H7b resp Hób mot rotorns gavlar 52 resp 51 med en lämpligt avpassad kraft.

Rotorn 50 kan uppbäras av axeln 55 och ett axiallager 98 eller av husets H5 gaveldel ü7b.

Husets H5 undre gavels H7 övre del ü7b och rotorns 50 undre gavel 52 är ut- formade med tre från ytorna uppskjutande vårtor 100, 101, 102, 103, 10N, 105, se fig 3 och 5. Dessa vårtors ytor glider mot varandra och bildar sam- Vefkande täfUín8SYt°P- Fišufflrflä 2, 3 och 5 visar läget vid tömning av mate- rialrummet 57. Öppningarna 63b och 6H och öppningarna 72b och 73 befinner sig då mitt för varandra. Fritt utlopp för materialet 23 och fritt inlopp av gas för aktivering av L-ventilen 65a finnes. Vid tillförsel av drivgas genom ledningen 70 kommer materialrummet 57 att tömmas. Tömningshastigheten regleras med gastillförseln. Denna reglering kan med fördel åstadkommas genom pulsning av gasflödet med ventilen H1. Genom rörförbindelsen 150 er- hålles tryckutjämning mellan röret 65 och materialrummet 57 när rotorn 50 vrides till det i fig 3 visade läget och under tömningen. öppningen TU i vårtan 105 är spärrad av vårtan 102 så att ingen förbindelse finnes mellan ledningen H0 och materialrummet S8 som samtidigt fylles. Genom att utföra gaveln 52 och gaveldelen H7b med vârtorna 100-105 med begränsade glidytor uppnås goda tätningsbetingelser. Genom att man i ledningen 65 har en ven- til 65a hindras materialet 23 att rinna ner i ledningens 65 nedre del och förorsaka förslitning hos tätningsytorna vid rotorns 50 vridning. Genom att hålla mellanrummet 76 ständigt trycksatt minskar risken för att material skall komma in mellan samverkande tätningsytor på vårtorna 100-105 och för- orsaka förslitningsskador. Genom fjäderenheten 80 erhålles en sådan rörelsemöjlighet hos delen ü7b att denna ständigt hålles i kontakt med gaveldelen 52 1 rotorn 50, även om viss förslitning skulle ske i tätnings- ytorna.

Rotorns 50 övre gavel 51 och husets 45 inre gaveldel Hßb är utförda på

Claims (13)

457 348 a liknande sätt med vârtor 110, 111, 113 och 11N med samverkande glidytor och öppningar. Utöver dessa fyra vårtor kan finnas ytterligare två vårtor (ej visade i fig), varav den ena är placerad på gaveldelen Uób och den andra på gaveldelen 51, så att tre kontaktpunkter erhålles och därmed god statisk stabilitet. För tryckutjämning mellan rummet 57 och utloppsröret 65 och tömning finnes, som visas i fig 3, en rörförbindelse 150 mellan detta rörs 65 nedre del och rummet 57. Detta rör är nödvändigt för god funktion hos L-ventilen. PATENTKRAV

1. Ett pneumatiskt transportsystem för överföring av ett partikulârt mate- rial (23) frân en förrâdsbehållare (22) till en mottagande enhet (2). Det innehåller en materialmatare (26) med ett slutet vertikalt orienterat hus (H5) med en övre och en undre gavel (H6, H7), en i huset befintlig och av ett drivdon (56) roterbar rotor (50) med en övre och en undre gavel (51, 52) och minst ett materialrum (57), mellan husets (H5) och rotorns (50) gavlar (H6, 51; H7, 52) samverkande tätande ytor, en inloppsöppning (60, 61) till materialrummet (57) i husets (US) resp rotorns (50) övre gavel (H6, 51), en utloppsöppning (63, 6U) från materialrummet (57) i rotorns (50) resp husets (H5) undre gavel (52, 47) med öppningarna (63, GU) så anordnade att husets (H5) och rotorns (50) inlopps- och utloppsöppningar (60, 61; 63, 6U) står mitt för varandra vid olika vinkellägen hos rotorn (50) relativt huset (H5). Det k ä n n e t e c k n a s av att mellan mate- rialrummet (57) och rotorns (50) utloppsöppning (GÄ) finnes en ventilanord- ning (65a), som vid fyllning av materialrummet förhindrar material att strömma till rotorns (50) utloppsöppning (öü).

2. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att mellan materialrummet (57) och rotorns (50) utloppsöppning (6H) finns en tömningsledning (65) som innefattar en s k L-ventil (65a) eller liknande.

3. Transportsystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att i en gastillförselledning (40) för aktiveringsgas för L-ventilen (65a) finnes en reglerventil (H1) för reglering av gasflödet och därmed även materialflödet. 457 348

H. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att rotorn (S0) är utformad med två eller flera från varandra gastätt skilda materialrum (57, SB).

5. Transportsystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att en till L-ventilen (65a) ansluten gasledning (HO, 70) för tryckgas för aktivering av materialflöde genom L-ventilen (65a) står i förbindelse med en tryckgaskälla (33) med högre trycknivå än i den mottagande enheten (2) när materialrummets (57) och husets (US) utloppsöppningar (63, GH) står mitt för varandra.

6. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att i rotorn (S0) finnes ett från materialrummet (58) och det omgivande huset (H5) gastätt avgränsat utrymme (75) som i materialrummets (58) töm- ningsläge genom kanaler (YN, 72) i rotorns (50) resp husets (H5) gavlar (72, 7N) står i förbindelse med en tryckmediekälla (33) med högre tryck än i den mottagande enheten.

7. Transportsystem enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att en tillförselledning (H0) för tryckgas för aktivering av materialflöde genom L-ventilen (65a) står i förbindelse med det nämnda utrymmet (75).

8. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att mellan en utloppsledning (65) från materialrummet (57) och material- rummets (57) övre del finnes en tryckutjämningsförbindelse (150).

9. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att huset (H5) via en ledning (38) står i ständig förbindelse med en tryck- mediekälla (33) med en högre trycknivå än i materialrummet (57).

10. Transportsystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att för inmatning av bränsle, svavelabsorbent eller bäddmaterial (23) i en brännkammare (2) i ett tryckkärl (1) en kompressor (33) alstrar tryck- gas med högre trycknivå än i brännkammaren (2) för aktivering av material- flöde genom L-ventilen (65a), för trycksättning av det nämnda huset (H5) - som omger rotorn (50) och för transport av det partikulära materialet. 457 348 10

11. Transportsystem enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att kompressorn (33) är en boosterkompressor som ökar trycket hos förbrän- ningsluft 1 tryckkärlet (1) eller hos inerta förbränningsgaser från bränn- kammaren (2).

12. Transportsystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att i huset (H5) finnes minst en av fjädrar (80) uppburen skiva (ä7b) med en med rotorns (50) ena gavel (52) samverkande glidyta och en inlopps- eller utloppsöppning (BH) för material.

13. Transportsystem enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a t därav, att i skivan (H7b) finnes en öppning för tillförsel av tryckluft för akti- v *ing av ventilanordningen (65b) vid materialutrymmets (57) utlopp, som bef- ner sig mitt för en öppning (GH) i rotorns (S0) gavel (ü7a, U7b) vid materi lrummets (57) tömningsläge.