TW200944451A - Device for delivering of fine-grained or dust-like solid from a container - Google Patents

Description

200944451 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種具有如申請專利範圍第1項之特徵之裝 . 置，此裝置之任務爲從調整成過壓或處於過壓之容器排出 細粒或像塵埃之固體。 【先前技術】 在使固體燃料（例如各種不同的煤炭、泥煤、氫化殘留 物、剩料、廢棄物、生物質、煙塵、以及上述物質組成的 φ 混合物）進行熱轉換時，必須將在正常壓力及環境條件下儲 存的燃料提升到熱轉換的壓力程度，以便能夠將燃料送入 壓力型反應槽。可能的熱轉換方法包括加熱燃燒法、加壓 氣化法、流化焙燒法、或煙霧燃燒法。 因此輸送及暫時儲存磨的很細的燃料是必要的工作。 通常是使燃料在閘門系統內串接在一起的容器內被提升到 反應槽的壓力程度。對操作安全性而言，很重要的一點是 在容器被提高到很高的系統壓力後，要將容器徹底的清 φ 空。原則上有許多不同的方法可以將極細及細粒式固體自 容器排出： 在大氣壓作用下的大型的地下倉庫通常是利用機械式 裝置（例如機械手臂）將所儲存的固體物取出。 原則上可以吹入與重力方向相反的氣流使固體顆粒形 成渦流層，以進行固體顆粒的裝料工作。渦流層的運動方 式類似於液體，而且可以經由排出口及側面接管排出。這 種方法的缺點是需要使用大量的氣體。另外一個缺點是很 難使極細的顆粒形成均勻的渦流層。 -4- 200944451 考慮到裝料特性，另外一種將固體顆粒從容器中排出 的方法是使用圓錐形的排出結構。可以經由吹管吹入氣體 將固體顆粒從錐體排出（美國專利US 5 1 29 766)，或是將氣 - 體吹向錐體內壁使固體顆粒從錐體排出（瑞士專利CH 209 7 8 8)。這種方法所需的氣體量通常小於使固體顆粒流化所 需的氣體量，但是必須足以抵銷裝料與壁面之間的摩擦力 及/或足以阻止局部沉澱物形成搭橋現象。德國專利DE 11 70 9 88提出一種具有透氣的中間隔板及能夠自動閉合的閥 Q 式噴嘴。 上段中提及的最後一種方法爲前面所述之氣化裝置的 最佳選擇，此種氣化裝置之特徵是細粒燃料必須在大氣壓 力及在高壓下被處理。因此可以減少所需的氣體量，以及 不必安裝機械式的構件。 先前技術使用的方法是使氣體通過多氣孔元件流入排 放錐體（美國專利 US 2006/0 013660 Al，US 4 941 779)。多 氣孔元件最好是由燒結金屬所構成，但也可以是由其他的 〇 多氣孔材料所構成。但是使用多氣孔材料會有一些方法及 操作上的缺點： 多氣孔材料的容許氣孔大小是根據要處理之固體顆粒 的大小或粒徑分佈決定。因此氣孔大小只能降低到一定的 程度，而這個程度是由希望攔截下來的粒徑及穿流壓力損 失所決定的。實務上可以確定的是，氣孔極小的多氣孔材 料在經過一段時間後會被堵塞住。這是因爲要處理的被磨 細的燃料的粒徑分佈會包含很細的微粒在內，因此會沉積 在氣孔內。因此而造成容器內燃料的硏磨效應及形成最細 200944451 的微粒’使得氣孔被堵塞住的可能性進一步提高。雖然可 以持續不停的吹入氣流，以防止多氣孔材料被堵塞，但是 實務上顯示這樣做僅能延長多氣孔元件的使用壽命。 - 相較於實心材料，多氣孔材料的剛性較小，因此氣流 沖擊不能超出通過多氣孔材料的最大容許壓力損失。因此 不正確的操作方式或未受控制的壓力上升都可能導致多氣 損材料受損。 另外一個的缺點是只能以不含微粒的氣體沖擊多氣孔 Q 材料。例如，不能使用容器降壓而產生的含有微粒的氣體， 否則位於氣體流入側的多氣孔材料會被堵塞。 要將多氣孔材料及製造容器用的鋼材結合在一起需要 特別的製造技術及經驗，尤其是需要具備用於燒結金屬的 高品質的焊接技術。 【發明内容】 本發明的目的是提出一種不需使用如燒結金屬之類的 多氣孔材料就能夠使卸料漏斗具有良好的材料輸送性能的 © 裝置，而且輸送性能不受材料粒徑的限制，同時也能夠使 用含有微粒的氣體作爲輸送氣體。 爲達到上述目的，本發明提出的裝置具有以下的特徵： --氣體排出口大於要排出之固體顆粒的最大粒徑 氣體排出口具有—個向環形室內部突出並與一個 想像中的水平面至少夾一個角度的氣體引入通道； --氣體引入通道是防止固體顆粒流入環形室之攔截 裝置的一部分。 使帶有短的氣體引入通道的氣體排出口伸入漏斗內 200944451 部’而且所需的氣體是從環繞漏斗的環形室吹入，這種作 法在構造及操作技術上具有許多優點。因爲這種作法只需 以簡單的方法就可以使進入漏斗的氣體引入裝置與需求配 合，也能夠使吹入環形室的輸送氣體達到完美的均勻分 佈’以及使氣體分佈及氣體形成渦流。另外一種有利的方 式是使氣體引入通道成爲防止固體顆粒流入環形室之攔截 元件的一部分。攔截元件可以只具有一個氣體引入通道， 也可以具有複數個氣體引入通道。 Φ 附屬項申請專利範圍的內容爲本發明之各種實施方 式。根據一種實施方式，在重力方向上，氣體引入通道在 環形室側的有效終端位於氣體引入通道漏斗內之出口的上 方或下方，以防止固體顆粒經由漏斗壁上的出口向外流 出，尤其是流到通往氣體引入裝置的環形室。 爲了在氣體流入達到最佳化的同時又能進一步防止固 體顆粒回流，可以爲每一個攔截元件都設置一個在重力方 向上位於氣體排出口上方的氣體分配流入口或氣體流入 Q 口。攔截元件的形狀可以是環形或是帶有彎角的形狀。 爲了達到有利的氣體分佈，以及將流入的固體顆粒捲 起來並被輸送氣體送回到漏斗內，一種有利的方式是使氣 體從位於下方的有效底部沿著切線方向噴入環形室，以便 噴入的氣體形成近似渦流的氣流’並將可能沉積在環形室 中的固體顆粒捲起。 根據另外一種實施方式’環形室至少具有一個雙底’ 以形成一個在重力方向上位於下方的子環形室’且子環形 室的內環形室底至少具有一個氣體引入裝置及一個或複數 200944451 個氣體出射噴嘴。 根據另外一種實施方式，環形室被複數個底部分成複 . 數個環形室段，其中每一個環形室段至少分配到沿著圓周 分佈的複數個氣體排出口中的一個氣體排出口及至少一個 氣體引入裝置。 根據另外一種實施方式，氣體是經由環形室底部的環 形通道被引入環形室。 如同本發明的一種實施方式，如果不將氣體引入縫隙 Φ 製作成圓形的氣體排出口，則可以像氣體排出口一樣將一 排水平排列或彼此錯置的縫隙設置在漏斗的圓周上，其中 可以將縫隙的形狀設計成使縫隙在重力方向上形成一個與 水平面的射出角，而且可以根據要輸送的不同物體設計出 不同的縫隙形狀。 本發明還提出一種使用如申請專利範圍第1項之裝置 的方法，其特徵爲經由雙壁漏斗形成之環形室的有效底部 區的氣體引入裝置將氣體引入，以便在環形室內形成將可 Φ 能沉積於其中的固體顆粒捲起的渦流，並經由帶有與重力 方向夾某一角度之氣體引入通道的氣體排出口將形成渦流 的氣體吹入與重力方向夾某一角度的內漏斗。 必要時可以在一個容器上設置多個錐體。此外，將多 個（可以是不同大小的）錐體排成一列的作法具有製造技術 上的優點。 【實施方式】 第1圖的卸料錐體（1)是一個具有雙壁的錐體。氣體被 引入介於內壁（7)、外壁（5)、中間底板（9)、以及上法蘭之間 200944451 的環形室（6)。氣體先經由一個氣體引入管（8)流入下底板室 (10)，下底板室（10)係位於內壁（7)、外壁（5)、中間底板（9)、 . 以及下法蘭之間。接著氣體從下底板室（10)經由位於中間 底板（9)內的噴嘴（11)流入環形室（6)。噴嘴（11)最好是與中 間底板（9)平行，以便在環形室（6)形成渦流。透過以高速噴 入氣體及形成渦流及很大的溫流可以將沉積的微細固體顆 粒捲起，並與氣流一起流到裝料中。下底板室（10)的作用 是將氣體分配到噴嘴（1 1)中，中間底板（9)的另外一個功能 0 是提供一個平坦的表面，氣流可以將沉積在這個平面上的 塵埃狀固體顆粒去除掉。 第1圖中的具有中間底板（9)、噴嘴（11)及下底板室（1〇) 的另外一種實施方式特別適用應用於需要以速度較快且盡 可能不受干擾的氣流才能從底部被捲起的粒徑較大的裝 料。如果要處理的是細小到塵埃狀的裝料，則可以使用環 形室中的氣體引入裝置的構造較簡單的實施方式，如第la 圖及第1 b圖所示。 〇 第la圖的實施方式是直接經由氣體引入管（8)將氣體 引入，氣體引入管（8)位於環形室（6)內的終端上有一個轉向 噴嘴（15)，其作用是賦予流入的氣體一個切線方向，而且 氣體引入管（8)可以具有多個轉向噴嘴。第ib圖顯示另外一 種方式引入氣體的方式’這種方式是經由氣體引入管（8)將 氣體引入一個位於環形室（6)的環形通道（16)。從環形通道 (16)流出的再經由噴嘴（17)從切線方向流入環形室（6)。噴嘴 (11，15，17)最好是對準切線及水平行方向（以重力場爲 準），但也可以在徑向上偏離切線最多45度，及/或朝向偏 200944451 離水平方向最多45度。 本發明是將氣體引入口（4)及其氣體引入通道（4 a)設計 . 成比固體顆粒的最大粒還要大很多，例如至少比最大粒徑 大3倍。氣體引入口（4)在環形室（6)內具有一個攔截裝置 (12)，其作用是將回流的固體顆粒攔截下來。 第1圖顯示攔截裝置（12)的一種有利的造型。根據這種 造型，攔截裝置可以由一種很容易製造的環構成，此種環 可以被扭向一旁與錐形內壁（7)形成平坦的接觸。環形設計 ❺ 造形的另外一個優點是外表面可以被扭轉成與直垂線夾任 意角度，因此能夠以簡單的方式同時使任意彎角的鑽孔穿 過攔截裝置（12)及內壁（7)。這樣就可以用很簡單的製造技 術製造出具有任意調整角的氣體引入口（4)，以達到對固體 顆粒的最佳攔截效果（參見第1圖的斷面圖）。由於攔截裝 置（12)是環形的，因此可以在其圓周上設置許多個鑽孔， 同時在多個環的整個高度上也可以在多個層面上設有鑽 孔，例如第1圖及第2圖顯示之3個層面的氣體引入口（4)。 φ 此外，環形攔截裝置（12)還可以提高錐型內壁（7)的剛性。 第2圖顯示另外一種可能的造型。根據第2圖，氣體 引入口（4)是被製作成縫隙，同樣的，這些縫隙也可以和鑽 孔一樣從水平位置被彎折一個角度（參見第2個中的斷面a 至c)。可以將彎角的鋼板設置在氣體引入口（4)的後面作爲 攔截裝置（12)。 另外一種有利的實施方式是設置一個將攔截裝置（12) 面對環形室（6)的那一面蓋住的氣體分配裝置（13)。氣體分 配裝置（13)本身具有氣體引入口。不論是環形（第1圖）或是 -10- 200944451 有角度的形狀（第2圖），每一個攔截裝置（12)都有配靥一特 定數量的氣體引入口（4)。氣體分配裝置（13)的主要任務是 . 將氣體分配到配屬於每一個攔截裝置的氣體引入口。經由 適當的選擇氣體流入口（14)，可以調整每一個氣體分配裝 置（13)的壓力損失。這樣就可以均勻的將氣體分配到所有 的氣體引入口，或是將特定的氣體量分配到每一個攔截裝 置及其氣體引入口。這樣就可以用簡單的方式將因爲氣體 引入口在錐體上的高度不同造成的不同的壓力關係考慮進 〇 去。 如果無法僅靠調整氣體分配裝置（13)的壓力損失達到 氣體量分配的要求，則一種可能的解決方法是如第3圖所 示另外加上兩片分隔底板（9’，9’’），以形成帶有獨立的氣體 引入裝置（8’）的第二下底板室（10’），以及加上噴嘴（1Γ)。第 二氣體引入裝置（8’）及第二環形室（6’）與第一環形室（6)在 空間上是分開的，而且兩個氣體引入裝置可以各自引入不 同的氣體量。此外，可以在氣體引入管（8，8’）內設置多孔 © 金屬板，以便視需要調整來自一條共同供氣管的氣體被分 配到兩個環形室（6，6’）的情況。 另外一種使氣體量隨著容器之錐體髙度變化的方法是 將兩個或多個本發明的裝置上下串接在一起（未在圖式中 繪出）。兩個裝置之間的過渡區的直徑必須使內壁能夠以無 接縫的方式隨著圓錐角延伸。 當然本發明的範圍並非僅限於以上所舉的實施例，而 是可以有許多變化及改良方式均不會離開本發明的基本構 想。 -11 - 200944451 【圖式簡單說明】 以下配合圖式對本發明的優點、細節及實施方式作進 —步的說明。 第1圖：一個裝有未詳細繪出之固體顆粒之容器的卸 料錐體的部分斷面圖。 第la圖及第lb圖：以相同方式呈現不同實施方式之 卸料漏斗。 第2圖：卸料漏斗的另外一種實施方式。 第3a圖及第3b圖：如第丨圖之卸料漏斗的其他其實 方式。 ' / 【主要元件符號說明】 1 4 4 a 4b

12 1 3 U 卸料錐體 氣體排出口 /氣體引入口 氣體引入通道 排出口 外壁 環形室/子環形室 漏斗壁/內檗 氣體引入管/氣體引入裝置 底部/雙底/中間底板/分隔底板 下底板室 U’’ 17 氣體出射噴嘴/噴嘴 攔截裝置 氣體分配裝置 氣體流入口 -12- 200944451 15，15’，16 環形通道/轉向噴嘴

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Claims (1)

1. 200944451 七、申請專利範圍： 1·—種自容器排出細粒或像塵埃之固體之裝置，用以從要 調整成過壓或處於過壓之容器排出細粒或像塵埃之固 體’其中該容器具有一雙層壁的卸料錐體（1)或卸料漏 斗’在雙壁漏斗形成的環形室（6)內具有至少一氣體引入 裝置（8)，其中朝向漏斗內部的漏斗壁（7)具有氣體排出口 (4)，此種裝置之特徵爲： --氣體排出口（4)大於要排出之固體顆粒的最大粒徑； ^ 氣體排出口（4)具有一向環形室（6)內部突出並與一想 像中的水平面至少夾一角度的套管或氣體引入通道（4a); --氣體引入通道（4a)是防止固體顆粒流入環形室（6)之 爛截裝置（12)的一部分。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中在重力方向上，氣 體引入通道（4a)在環形室側的有效終端位於氣體引入通 道（4a)在漏斗內之排出口（4b)的上方或下方。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之裝置，其中一個或多 @ 個攔截裝置（12)具有一個或多個氣體引入通道（4 a)。 4. 如申請專利範圍第2項或第3項之裝置，其中每一個攔 截裝置（12)都具有一個在重力方向上位於氣體排出口（4) 上方的氣體分配流入口或氣體流入口（14)，其中氣體分 配流入口或氣體流入口（14)的直徑大於微粒直徑。 5. 如前述申請專利範圍中任一項之裝置，其中氣體從位於 下方的有效底部（9，9’）沿著切線方向噴入環形室（6)，其 中噴入的氣體在環形室（6)內形成近似渦流的氣流’並將 可能沉積在環形室中的固體顆粒捲起。 -14- 200944451 6. 如前述申請專利範圍中任一項之裝置，其中環形室（6)至 少具有一個雙底（9，9’），以形成一在重力方向上位於下 方的子環形室（6)，且子環形室（6)的內環形室底至少具有 一個氣體引入裝置及一個或複數個氣體出射噴嘴（11)。 7. 如前述申請專利範圍中任一項之裝置，其中環形室被複 數個底部（9，9’，9’’）分成複數個環形室段，其中每一環 形室段至少分配到沿著圓周分佈的複數個氣體排出口中 的一氣體排出口及至少一個氣體引入裝置（8，8’）。 φ 8.如前述申請專利範圍中任一項之裝置，其中環形室（6)內 有將氣體引入環形室的環形通道（15，15’）。 9.如前述申請專利範圍中任一項之裝置，其中將漏斗壁（7) 上的排出口製作成縫隙，其中縫隙的長度小於漏斗壁之 周長的5 0 %。 10.—種使用如申請專利範圍第1項之自容器排出細粒或像 塵埃之固體之裝置的方法，其特徵爲：經由雙壁漏斗形 成之環形室的有效底部區的氣體引入裝置將氣體引入， φ 以便在環形室內形成將可能沉積於其中的固體顆粒捲起 的渦流’並經由帶有與重力方向夾某一角度之氣體引入 通道的氣體排出口將形成渦流的氣體吹入與重力方向夾 某一角度的內漏斗。 -15-