TW200933112A - Method and device for the coarse separation of solid particles from solids-laden gases - Google Patents

Description

200933112 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種從含固體顆粒之氣體中粗分離固體 顆粒之方法與裝置。本發明另外是關於一種藉在反應器中 的處理氣體而用於處理微粒狀進給材料的方法， 戌’文狩別地 是在高溫（elevated temperature)液化.區中。 【先前技術】 © 從EP 1 397 521中可知，用於微粒狀物質之處理，從 反應器中排出含有固體顆粒之處理氣體被供應到一分離機 構，例如一旋風分離器。由於在液化區内（例如在一液化 - 床内）的製程，固體會與處理氣體一起被排出。在旋風分 - 離器中’該固體從處理氣體中分離後，被送回到反應器中。 此種方法的缺點是在固體送回到反應器的過程中，大顆粒 可能導致堵塞供應裝置。 ® 【發明内容】 因此’本發明之目的在提供一種方法和裝置，其允許 固體從含固體顆粒的氣體中安全地分離且避免前述習知技 術中的缺點。 本發明之目的係如根據本發明的申請專利範圍第1項 的特徵部分所主張的用於粗分離之裝置和如申請專利範圍 第項的特徵部分所主張的用於粗分離的方法來實現。 根據本發明之裝置可讓固體從含固體顆粒的氣體中分 200933112 離。固體通常與處理氣體一起從用於微粒材料還原的反應 器中流出。特別是在一液化區運作期間，可知道的係該固 體是與處理氣體一起被排出。這些固體必須從處理氣體中 分離並可回到反應器中。由於液化區，即便夾帶相當大的 固體顆粒，仍可產生非常顯著的分離。由於本發明之裝置， 當氣體流進入弓形排洩管線時，該由反應器中被排出或被 逐出的固體顆粒被運送進入盲孔洞型管線突起物中。這樣 防止了粗固體顆粒隨氣體一起流走。該等粗固體顆粒則留 ® 在一實質上垂直地或斜向地配置的饋給管線内，致使粗分 離立即發生。關於此的優點係該裝置不必設有可移動的元 件且該固體顆粒穩固地保留於饋給管線内。根據本發明的 裝置’允許固體粒子排出，尤其是粗的顆粒，可被實質上 • 避免，因而對含固體顆粒的氣體做進一步處理期間，固體 顆粒不會産生問題。 根據一較佳實施例’在饋給管線上的排洩管線至少在 ❹ 某部份呈弓形’該排洩管線的位置被選擇，使該管路突起 物的長度實質上相當於弓形排洩管線的高度。該管路突起 物長度的配合，使得固體顆粒進入的空間’可根據諸如例 如運作壓力的操作參數來配合。該管路突起物的長度根據 含固體顆粒的氣體流速和體積流量來界定。可發現的係當 該弓形排洩管線影響該流動阻力時，如果該管路突起物的 長度大致相當於排洩管線的高度，為一有利的解決辦法。 根據另一較佳實施例，該管路突起物的長度實質上相 當於饋給官線的淨寬（clear width)的0.3至3倍，特別是〇.5 200933112 至1倍。該淨寬和長度的組合，可根據固體顆粒的大小， 允許大量的粗分離之實現。此方法利用了固體顆粒的慣性。 根據本發明，該弓形排洩管線的曲率，可為一圓的一 弧或一直線線段所建構的一弧之形式，該曲率具有一大約 為該弓形排洩管線的淨寬之3至5倍的半徑。此實施例被 "a實對於流動性和與撓曲結合的壓力下降是有利的。或 者使用複數個線段來建構弧形也是可能的。對於圓形式 之弧而言’是具成本效益的選擇。 ^根據本發明裝置的特殊構形，該饋給管線和弓形排洩 管線的淨寬大致相同。這樣，該内部流截面大致上是不變 的’因此可使裝置内的壓力下降也保持較低。此亦有利於 用於含固體顆粒之氣體的處理之後續裝置。 根據本發明的裝置之有利構形，該饋給管線及/或弓形 ㈣管線的橫截面是圓形的，在該盲孔型突起物開啟進入 該弧形的區域中’料管線具有平坦的壁部份，其包含肋 條用以加強。由於圓形的橫截面，本裝置内可達到有利地 低流阻。在弧形的區域，該盲孔型管路突起物產生兩個平 坦的壁部分。這些平坦的壁部分在加壓管線的構形中藉由 肋條的配置而被加強。 根據本發明的裝置之另一可能構形，提供該盲孔型管 路突起物的蓋子以具有—配置水平地及/或垂直地於饋給管 線之軸的平i一内表φ ,或具弧形表面與一凹下的底部 (dished bottom)或一球形蓋或類似裝置相符合。該用詞“凹 下的底部”是指-圓蓋形具有接近邊緣較小的曲率以及一 200933112 較大的中心曲率。 該饋給管線可被配置成不是垂直地或傾斜地或其他形 成s型的方式以加強撓曲。 ❹

在反應器具有一液化區的情況下，固體顆粒通常在非 常高速的情況下，與處理的氣體一起被排出或被逐出反應 器。因此，在某些高速的情況下，這些固體顆粒撞擊到管 路突起物中的蓋子且因此被反彈，因此重力使固體顆粒透 過饋給管線返回到反應器。由於許多反應器都具有液化區 的特徵，固體顆粒被非連續的逐出，而是僅只在特殊壓力 情況下。此確保排出的固體顆粒僅會進入饋給管線和管路 突起物中或掉回到反應器中。據此，通常將根據本發明的 裝置設置於反應器之上。 根據本發明，為了冷卻預純化氣體，在排洩管線中提 供一料件以將-冷卻氣流導引進人該預純化氣體中。此 容許-方面根據裝置以設定氣體之目標溫度，i 該含固體顆粒的氣體進一步處理之準備。 域，==裝置的特殊構形，在弓形排茂管線的區 '在，饋給管線中提供一可關閉的開口，用 特別疋用於去除沈積物。若該裝置❼ 顆粒的氣體時，會産生沈積物以祕 熱的、含固體 許内部清…該開口可輕易地允 累次、、塊去除，也可用於檢查裝置。 根據本發明用於從含固體顆粒 粒的方new ^ 巾^離固體顆 之裝置的 簡單K而係卓越的。透過 饋給管線將含固體顆粒的氣體 虱體從一端侧供給。 200933112 該饋給管線的另一端則由一蓋子予以封閉。在饋給管線上 的一弓形排洩管線被配置以形成一盲孔型管路突起物，用 於接收固體顆粒，其中，該固體顆粒由於慣性，被導引進 入饋給管線的固體顆粒被運送進入管路突起物中，且在此 情形下至少部分地被從氣體中分離。該仍具有剩餘固體顆 粒的氣體透過㈣管線被撤走。因此，只有非常細小的固 體顆粒可隨氣體一起進入弓形排泡管線，因此多數的固體 ❹ ❹ 仍留置於饋給管線中 '然而，最重要的是本方法阻止了粗 的固體顆粒隨氣體一起進入㈣管線。這是-個顯著的優 點，當該固體顆粒的粒度大於5_1〇毫米，會在後續處理氣 體的步驟中產生明顯的問題。關於這點，其優點是該固體 =利用慣性來分離，_，不必使用撓曲或複雜的方 法步驟。 根據本發明之方法的特別有利的構形，在管路突起物 中因重力为離出的固體，經由饋給管線被再次排出。這種 ΐΐ: 的方法不僅可使該分離的固體顆粒安全的移除，而 且無需相應的用於移除的裝置。 根據本發明之方法的一種可能構形提供在該分離固體 透過饋給管線被拼屮沾甘η ββ 速产比， 在管路突起*中固體掉落的 之，當固體掉落的:=顆粒之氣體的氣體速度快。換言 給管線被"。讀速度快時，㈣體可經由饋 根據本發明方法 起物的蓋子上反射提供分離的固趙被管路突 射並退回到饋給管線中。在高氣體速度或 200933112 咼固體顆粒速度下，該等顆粒以高速撞擊蓋子，然後回落 到饋給管線中。 根據本發明方法之一構形，將一冷卻氣流加入到預純 化氣體中用以冷卻。—旦完成粗分離，該預純化氣體被熱 調整以進—步的處理。藉由加人冷卻氣流而發生此步驟，、 可因此例如冷卻非常熱的氣體。 根據本發明方法的一有利構形，保留在預純化氣體中 ❹

的固體在另一分離機構令被分離。由於粗分離已經發生且 右適當的將氣體溫度降低，該氣體可被理想的準備以用於 後續的分離機構，以使該分離機構達到理想地高效率和無 故障操作。特別是使用旋風分離器時，在熱氣體的情況下， 而要相應地降低溫度且維持一特別的流速。由於先前已完 成的粗分離，在此情形下粗的固體顆粒已被安全分離且保 持足夠地高流速，致使在一旋風分離器或其他分離機構中 實現最佳的分離。 不發明的目的是根爆不赞明划T靖專利範圍驾 16項所主張的特徵部分之處理微顆粒狀進給材料的方法历 實現的。 根據本發明之用於處理顆粒進給材料（特別是粉礦） 的方法，係藉由在一反應器中處理氣體之方式完成，特別 疋在液化區與高溫的情況下進行的。該含固體顆粒之處理 氣體’是由於在反應器中之反應而從反應器中被排出，在 某二實例中，具有突發型順序（eruption-type sequences)，並 供應到如申請專利範圍第1至8項中的任—項所述的裝置 200933112 中。 已知液化區的重復操作可使反應器到達壓力峰值，其 不僅可令灰塵和小固體顆粒被逐出反應器，並且亦可讓具 有粒度大於5-10宅米的大顆粒被逐出反應器。此類型的顆 粒可能會造成干擾’因為結塊、沈積物以及氣流橫截面被 縮減到阻塞。根據本發明的方法避免了這些問題區域。 該含固體顆粒的處理氣體透過饋給管線被供給，其中 該被導引進入饋給管線的固體因慣性而被運送到管路突起 © 物中且至少部分地被從處理氣體中分離。該預純化處理氣 體透過排洩管線被撤出。在管路突起物中分離的固體藉由 重力，透過饋給管線被送回到反應器中。這樣確保了因逐 •出的固體顆粒，例如粉礦或細鐵礦所導致的損失可維持在 - 很低。 ◎ 根據本發明方法的一特別有利的構形，保留在預純化 處理氣體中的固體在另一的分離機構中被分離，這些固體 透過-噴射器被送回到-反應器中。這樣使得幾乎所有隨 處理氣體-起排出的顆粒都被送回到反應器中，且因此進 行加工。重要物質（例如礦石）的損失可因此被保持在非 常低。 根據本發明方法的另一拉如古*丨 的另特別有利之構形，是一種還原 法（reduction)。在還原法的情 ^ 旳閒况下，當該重要物質/還原材 料必須要經過複雜的處理以 夂被再-人引入時，隨處理氣體 而一起被排出的部分或大邱八、署 、‘ Α 飞大刀還原材料（例如礦石或鐵礦 石）會造成明顯損失。本方法 本方法可大部分地避免此種情況。 200933112 【實施方式】 根據一可能的實施例之構形，本發明將被較詳細的描 述。在圖式中： 如圖1所示’一大致呈垂直地配置的饋給管線1，其透 過一管路連接到一用於含固體顆粒之氣體的產生器上。一 傳統的配置提供饋給管線1裝到此種類型的產生器（如圖2 中為反應器8)之上。在大多數的冶金方法中，例如還原 (reduction)方法或其他冶金方法/熱處理方法中，細物質顆 粒與本方法的加工氣體（處理的氣體）一起産生。若前述 顆粒很小’經常會發生這些顆粒被氣流夾帶，特別係高氣 體速度下。例如，可知道的係，根據一液化區之液化床方 • 法而言，突發型的運動，伴隨高氣體速度，會在液化區内 一再發生。這些運動透過管路導致處理氣體的排出，因此 產生含固體顆粒之氣體G，處理氣體的進一步處理是複雜且 Q 尚成本的在固體從一具有液化區的反應器中排出的情況 下，該含固體顆粒的氣體G透過饋給管線1進入根據本發 明的裝置中。在此情形中，該固體顆粒進入由管路突起物5 形成的盲孔型空間。由於該固體顆粒的慣性，大多數的固 體顆粒保留在管路突起物5中而不會進入弓形排洩管線2。 重力U成固體顆粒繼續存在管路突起物中，透過饋給 b線從其被逐出&地方返回反應器。目此，就+需要使用 任何機構用以將該分離之固體顆粒從裝置中排出。 該排茂管線2形成為一弓形形式，在進入饋給管線1 12 200933112 的開口之區域中，、好 r ^ ^ — ’以使氣流暢行無阻。該弓形排洩管線2 、^可形成任何形式’以允許連接到另一個處理機 如圖2所示，兮 接, 巧弓形排洩管線可被連接於另一分離機 構，例如旋風分離装 B . 器9 °此種裝置提供至少兩階段的分離， 粗”離和—接續的細分離，以及如果合適的話在第 —階段被分離的固體顆 體顆粒會返回到反應器中。冷卻氣體通 果透過一連接彳半< # f 〇 . ^ ^ 被導入在準備工作中已預純化的氣體 I氣體的,皿度通常因此被調節冷卻。如圖2所示，根 本發明的複數個裝置可被配置用來連接到—反應器8。 —有地是饋給管^ i在弓形m線2的區域具有 a :關閉的開口 7。該開口容許進入裝置的内部且可允許内 繁纟3有大量固體顆粒氣體的情況下，在氣體通過 由裝置中會産生沈積物或結塊。通過開口 7，簡單的沉積物 Λ除或是設備的檢查是有可能的。 . 在每個含固體顆粒之氣體的產生器中用來粗分離的裝 置數量依需要決定。產業上的慣例，反應器可配襟四到八 询用於粗分離的裝置。圖2顯示了一傾斜的管路連接1〇, U 一垂直的饋給管線丨和一垂直地盲孔型突起物$連接於 反應器8。然、而’該突起物5也連接在管路連接1() 延伸上。 。在旋風分離器9中分離出的固體顆粒u可透過一喷射 器（圖中未予表示）送回到反應器中。 如圖3所示，該饋給管線丨被傾斜地配置，因此從反 13 200933112 允許撓曲被進一步補強 應器到裝置産生了一 s型管路， 圖 構形； 圖式簡單說明】 1所示一種根據本發 曰月用於粗分離的裝置之可能的 圖2所示根據本發明裝置之 該反廄獎™ i疋配置，位於一反應器之上， 器用於材料熱處理或冶金處理；和 ©圖3所示根據本發明裝晉$ 該 w 佩个货力衣置之配置，位於反應器之上， μ應器用於材料熱處理或冶金處理，具有一傾斜配置的 饋給管線。 【主要元件符號說明】 1 饋給管線 2 弓形排洩管線 3 端側 4 蓋子 5 突起物 6 連接件 7 可關閉的開口 8 反應器 9 旋風分離器 10 管路連接 11 固體顆粒 〇 14

Claims (1)

1. 200933112 十、申請專利範圍： ^一種從含固體顆粒之氣體中粗分離固體顆粒之裝 置’特別是從一反應器中用於藉由處理氣體之方式來處理 顆粒進給材料，該裝置具有一大致垂直地或傾斜地配置的 饋給管線（1)和一至少在特定部分成弓形的排洩管線（2)，可 選擇地連接一用於從預純化氣體中分離剩餘固體的分離機 構，其特徵在於：透過該饋給管線的一端供給含固體顆 粒的氣體（G)，該饋給管線的另一端由一蓋子（4)封閉，該弓 © 形的排洩管線（2)被配置在饋給管線（1)之上，以便形成一用 於接收固體顆粒的盲孔型管路突起物（5)。 2.如申請專利範圍第！項所述的裝置，其特徵在於··該 .弓形的㈣管線⑺在該饋給管線⑴上的位置係被選擇，使 得實質上該管路突起物（5)的長度與該弓形的排泡管線⑺的 高度相配合。 .§导J靶圍第1或2項所述的裝置，其特徵名 於·該g路X起物（5)的長度實質上相當於該餚給管線⑴湾 寬（ClearWidth)的〇.3至3倍，特別是0.5^倍。 4. 如申請專利範圍第1或2項所述的裝置，其特徵名 於：該弓形職管線⑺的曲率為圓形之弧的形式或由直綠 線段構成的弧的形式，且有一生v 八有 +杈大約為該弓形排茂管線 的淨寬的3至5倍。 ^ 5. 如申請專利範園筮1 + 或2項所述的裝置，其特徵在 於：該饋給管線（1)和弓形排啕 烙排洩管線（2)的淨寬實質上是相同 的。 15 200933112 6. 如申請專利範圍第1或2項所述的裝置，其特徵在 於：該饋給管線（1)及/或弓形排洩管線（2)的橫截面為圓形 的，.在該盲孔型突起物開啟進入該弧形的區域中，該等管 線具有平坦的壁部份，其包含肋條用以加強。 7. 如申請專利範圍第1或2項所述的裝置，其特徵在 於：該盲孔型管路突起物（5)的蓋子（4)具有一配置水平地及/ 或垂直地於該饋給管線（1)之軸的平坦内表面或具弧形表面 與一凹下的底部（dished bottom)或一球形蓋或類似裝置相 符合。 8.如申請專利範圍第1或2項所述的裝置，其特徵在 於：為了冷卻該預純化氣體，一連接件（6)被提供在排洩管 線中’用以導入一冷卻氣體流進入該預純化氣體。 9.如申請專利範圍第1或2項所述的裝置，其特徵在

   於：一可關閉的開口（7)被提供於饋給管線中，在弓形排洩 管線的區域中，用於内部清潔，特別可用於去除沈澱物/ 10.—種用於從含固體顆粒之氣體中粗分離固體顆粒之 方法，特別是從-反應器中用於藉由處理氣體來處理館給 材料的顆粒，於申請專利範圍第！至8項其中任一項所述 的裝置中，其特徵在於：該含固體顆粒的氣體透過饋給管 線的一端供給，而該饋給管線的另一端則由一蓋子封閉， 弓形排茂管線被配置在該饋給管線之上，以便形成一盲孔 型管路突起物，用來接收固體顆粒，其中被導人饋給管線 的固體顆粒S本身慣性之故，被運送進人該管路突起物 中’且在此情形，至少部分地從氣體中分離，且含有剩餘 16 200933112 固體的氣體則透過排洩管線被撤走。 11 ·如申請專利範圍第10項所述的方法，其特徵在於： 在該管路突起物内分離的固體藉由重力，透過饋給管線再 次被排出。 12. 如申請專利範圍第n項所述的方法，其特徵在於： 在分離固體透過饋給管線被排出的期間，在管路突起物 中，固體掉落的速度比儀給管線内含固體顆粒之氣體的氣 體速度快。 ❹ ❹ 13. 如申請專利範圍第1〇至12項其中任一項所述的方 法，其特徵在於：分_的固體從管路突起物的蓋子反射且 退回到饋給管線中。 I4·如申請專利範圍第10至12項其中任一項所述的方 法’其特徵在於：將一冷卻氣艎流加入到預純化氣體中用 於冷卻。 丨5·如申請專利範圍第10至12項其中任一項所述的方 法，其特徵在於：仍存在於預純化氣體中的固體會在另一 分離機構中被分離。 16.—種處理微顆粒狀進給材料的方法，特別是處理粉 礦的方法’藉由在反應器内的處理氣體，特別是在液化區 内、在高溫下，該含固體顆粒的處理氣體被從反應器排出 且被供應到如申請專利範圍第項中所述的裝置中， 其特徵在於.該含固體顆粒的處理氣體透過饋給管線被供 =，被引導進入饋給管線的固體，因本身慣性而被運送到 官路突起物中’且至少部分地被從處理氣體中分離，該預 17 200933112 -純化氣體透過排洩管線被撤出，且在管路突起物中被分離 的固體，因重力關係透過饋給管線被送回到反應器中。 17·如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵在於： 該仍留存在預純化處理氣體的固體，在另一分離機構中被 分離’這些固體透過喷射器被送回到反應器中。 18.如申請專利範圍第16或17項所述的方法，其特徵 在於：該方法是一種還原（reduction)方法。 〇 十一、圈式： 如次頁。 〇 18