TWI552941B - 粉體輸送裝置 - Google Patents

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陳旺
黃嘉祿
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Description

粉體輸送裝置
本揭露是有關一種粉體輸送裝置，尤指一種可輸送高溫粉體之粉體輸送裝置。
現今鈣迴路捕獲二氧化碳已成為一種減碳技術，其利用CaO吸附煙氣中的CO2來反應生成CaCO3，藉此降低煙氣中的CO2濃度。而CaCO3經煅燒爐煅燒後可分離出CaO及CO2，其中CaO粉體溫度約在650~750℃。此CaO粉體通常需要經由氣力輸送機(Pneumatic Conveyer)再送至25公尺高的進料倉，以再進行碳捕獲的循環操作，其中，CaO粉體經氣力輸送後，粉體溫度在工作流程中仍必須維持在400℃以上以利操作。
然而，目前現有的粉體輸送裝置多僅能在常溫下進行粉體輸送，無法因應高溫粉體。此外，現有的粉體輸送裝置的架構為進料管接於三通管上，且其三通管內設置有氣送噴嘴，該氣送噴嘴之深入長度約在進料口的中心位置，如此使得進料口處無法形成有效負壓氣封，而且又有向上氣流衝擊進料口。如欲以現有的粉體輸送裝置輸送高溫粉體，則僅能以增加粉體操作量的方式進行，即增加操作之 固/氣比。如此將使輸送管線壓損相對增加，造成更多的向上氣流衝擊進料口，而發生粉塵溢散及堵料。
是以，如何提供一種粉體輸送裝置以因應高溫粉體之輸送，為目前亟待解決的課題之一。
本揭露之一目的在於提供一種粉體輸送裝置，包括：混合管，其一端連接一文氏管；氣送噴嘴，設置於該混合管內部，該氣送噴嘴之口端朝向該文氏管之喉口；調變噴嘴流速單元，設於該氣送噴嘴內，用以調整該氣送噴嘴之氣流流速；以及進料管，連接於該混合管上且位於該氣送噴嘴之上方，其中，該進料管與該混合管之間形成一大於0度而小於90度之角度；其中，該調變噴嘴流速單元包括滑動螺桿及至少一螺帽軸承，該螺帽軸承固定於該氣送噴嘴之內壁上，且該滑動螺桿螺合該螺帽軸承，以使該滑動螺桿相對於該螺帽軸承往復位移；其中，該調變噴嘴流速單元更包括撓性曲軸及連接於該撓性曲軸一端之轉動裝置，該撓性曲軸之另一端連接該滑動螺桿，以藉由該轉動裝置轉動該滑動螺桿。
1‧‧‧粉體輸送裝置
10‧‧‧混合管
11‧‧‧文氏管
111‧‧‧喉口
12‧‧‧氣送噴嘴
121‧‧‧口端
13‧‧‧進料管
14‧‧‧調變噴嘴流速單元
141‧‧‧滑動螺桿
142‧‧‧螺帽軸承
143‧‧‧塞頭
144‧‧‧撓性曲軸
145‧‧‧轉動裝置
15‧‧‧鼓風機
16‧‧‧風門
17‧‧‧壓力控制器
18、19‧‧‧粉體
20‧‧‧氣送風
X、Y、Z‧‧‧軸線
θ 1、θ 2‧‧‧角度
第1圖為本揭露之粉體輸送裝置之構成示意圖；第2A圖為本揭露之粉體輸送裝置之溫度與氣送風量之效能示意圖；第2B圖為本揭露之粉體輸送裝置之溫度與輸送粉體量之效能示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本揭露之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本揭露可實施之限定 條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本揭露所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本揭露所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。
一般製程中的高溫粉體進入氣力輸送系統時，固定量的高溫粉體與輸送空氣混合後，其氣流溫度將上升至一穩定終端溫度。若要再提昇溫度，除了調降風量外，亦可增加高溫粉體的輸送量。在調降風量的情形下，由於管線內氣流受粉體傳導熱量而造成體積膨脹，管線內流速將會增加，因此只要依據氣流溫度變化情形，即可在維持氣力輸送條件下，試算出輸送風量的調降裕度，據此可相對提昇固/氣比，進而提昇粉體的終端溫度。又在增加高溫粉體輸送量的情形，在不堵塞管線的情況下，可直接提昇粉體的終端溫度。
惟在調降風量或粉體輸送量的過程中，必須克服噴嘴流速減慢及管線壓損增加之衍生問題，即必須設計一可自動調節裝置，使進料口維持零負壓或微負壓的氣封狀態，如此系統才能連續的進行進料及輸送，並藉由調節裝置而使粉體操作量及溫度達到製程需求的目的。本揭露之粉體輸送裝置即是為了達成上述目的所設計者。
請參閱第1圖，本揭露之粉體輸送裝置1主要包括混合管10、氣送噴嘴12與進料管13，以及選擇性再包括調變噴嘴流速單元14。
混合管10一端銜接一具有喉口111之文式管11，另 一端則選擇性地銜接一鼓風機15，其中，該鼓風機15用以提供氣送風20至該混合管10內。於一實施例中，該混合管10及該鼓風機15之間設有風門16，用以控制鼓風機15送入該混合管10內氣送風之風壓及風量。
該氣送噴嘴12設於該混合管10內部，且該氣送噴嘴12之口端121位於該文氏管11的喉口111附近，並朝向該喉口111。該氣送噴嘴12為一錐體，口端121即是指該錐體之小截面端，且該氣送噴嘴12之作用是用以導引鼓風機15所提供的氣送風20吹向喉口111。於一實施例中，該混合管10、該氣送噴嘴12及該文氏管11是串接於同一軸線Y上，此軸線Y與軸線X(舉例為水平)之間設有一角度θ 1。
該進料管13自上方接入該混合管10，具體位於該氣送噴嘴12之上方，以使粉體18可經由該進料管13以重力方式垂直落下至該氣送噴嘴12之口端121附近或進入文氏管11。其中，該進料管13與該混合管10之間設有一角度θ 2，即進料管13之軸線Z(舉例為垂直)與混合管10之軸線Y之間設有一角度θ 2。於一實施例中，該θ 2角度可自0度至90度之間選擇一合適者，通常不是0度或90度，第1圖中雖舉例為45度，但本揭露並不以此為限。
調變噴嘴流速單元14，為一選擇性設備，舉例設置於氣送噴嘴12之內，用以調整鼓風機15所提供之氣送風20於氣送噴嘴12中的氣流流速。於一實施例中，調變噴嘴流速單元14包括滑動螺桿141、至少一螺帽軸承142、塞頭 143、撓性曲軸144及轉動裝置145。
滑動螺桿141具有螺紋結構，該螺紋結構相對螺合於螺帽軸承142，螺帽軸承142則固定於該氣送噴嘴12之內壁上，因此，可透過轉動滑動螺桿141之方式，使滑動螺桿141相對螺帽軸承142於氣送噴嘴12中往復位移。
塞頭143設置於滑動螺桿141之一端，且位於該氣送噴嘴12之口端121附近。於一實施例中，該塞頭143為橢圓體或錐體。當塞頭143隨滑動螺桿141相對於氣送噴嘴12中以前後方向往復位移時，使得氣送噴嘴12之口端121的出風口面積隨著塞頭143之往復位移而有所改變。亦即，藉由塞頭143於氣送噴嘴12之口端121的位置，進而改變氣送噴嘴12之口端121的出風口面積，而能夠調整該鼓風機15所提供之氣送風20於氣送噴嘴12中的氣流流速與流量。
撓性曲軸144之一端連接滑動螺桿141，另一端連接到位於混合管10外部之轉動裝置145，該轉動裝置145具體可為轉動盤。藉由轉動裝置145轉動該撓性曲軸144而連動滑動螺桿141，使得滑動螺桿141相對螺帽軸承142於氣送噴嘴12中往復位移。
於一實施例中，粉體輸送裝置1通常是以如第1圖所示進行設置。詳言之，該粉體輸送裝置1之該文氏管11的軸線Y，是與軸線X夾設一角度θ 1，該角度θ 1可選擇等於或不等於θ 2，第1圖雖舉例為45度，但本揭露並不以此為限。
本揭露之粉體輸送裝置1更選擇性地包括一壓力控制器17，該壓力控制器17用以監控進料管13之口端(即進料管13接入於混合管10之處)的負壓條件，並依據該負壓條件來調變氣送噴嘴12之氣流流速，亦即該壓力控制器17可控制轉動裝置145。設置此壓力控制器17之目的在於維持該進料管13之口端能隨時地處於零負壓或微負壓之氣封功能。
請進一步參閱第2A圖，在固定輸送粉體量為1500kg/hr的情況下，本揭露實施例之粉體終端溫度(即粉體進入進料倉前之溫度)仍可維持在400℃上下，且隨著氣送風量的降低，粉體終端溫度略為上升。另請參閱第2B圖，在固定氣送風量為12.2CMM(立方公尺)的情況下，隨著輸送粉體量的增加(即提高固/氣比)，粉體終端溫度仍可維持在400℃上下。由此可證明本揭露之粉體輸送裝置在降低風量或增加粉體輸送量之改變操作參數時，的確可達到精準控制粉體終端溫度的良好成效。
本揭露之粉體輸送裝置可透過風門控制風壓及風量，並藉由調變噴嘴流速單元調整氣送噴嘴之氣流流速，且進一步透過壓力控制器來控制該調變噴嘴流速單元，以維持進料口端零負壓或微負壓之氣封功能，即調變風壓、風量及粉體操作量的同時，可自動調變噴嘴流速，藉此控制粉體的終端溫度，並達到連續且穩定的進料及輸送粉體之功效。
上述實施例僅例示性說明本揭露之原理及其功效，而 非用於限制本揭露。任何熟習此項專業之人士均可在不違背本揭露之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有此項專業知識者，在未脫離本揭露所揭示之精神與技術原理下所完成之一切等效修飾或改變，仍應由後述之申請專利範圍所涵蓋。
1‧‧‧粉體輸送裝置
10‧‧‧混合管
11‧‧‧文氏管
111‧‧‧喉口
12‧‧‧氣送噴嘴
121‧‧‧口端
13‧‧‧進料管
14‧‧‧調變噴嘴流速單元
141‧‧‧滑動螺桿
142‧‧‧螺帽軸承
143‧‧‧塞頭
144‧‧‧撓性曲軸
145‧‧‧轉動裝置
15‧‧‧鼓風機
16‧‧‧風門
17‧‧‧壓力控制器
18、19‧‧‧粉體
20‧‧‧氣送風
X、Y、Z‧‧‧軸線
θ 1、θ 2‧‧‧角度

Claims (7)

  1. 一種粉體輸送裝置，包括：混合管，其一端連接一文氏管；氣送噴嘴，設置於該混合管內部，該氣送噴嘴之口端朝向該文氏管之喉口；調變噴嘴流速單元，設於該氣送噴嘴內，用以調整該氣送噴嘴之氣流流速；以及進料管，連接於該混合管上且位於該氣送噴嘴之上方，其中，該進料管與該混合管之間形成有一大於0度而小於90度之角度；其中，該調變噴嘴流速單元包括滑動螺桿及至少一螺帽軸承，該螺帽軸承固定於該氣送噴嘴之內壁上，且該滑動螺桿螺合該螺帽軸承，以使該滑動螺桿相對於該螺帽軸承往復位移；其中，該調變噴嘴流速單元更包括撓性曲軸及連接於該撓性曲軸一端之轉動裝置，該撓性曲軸之另一端連接該滑動螺桿，以藉由該轉動裝置轉動該滑動螺桿。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之粉體輸送裝置，其中，該調變噴嘴流速單元更包括塞頭，該塞頭設置於該滑動螺桿位於該口端之一端，且該塞頭為橢圓體或錐體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之粉體輸送裝置，其中，該混合管之另一端連接鼓風機，該鼓風機用以提供氣送風。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之粉體輸送裝置，其中，該混合管及該鼓風機之間設有風門，以控制該氣送風之風壓及風量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之粉體輸送裝置，其中，該角度為45度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之粉體輸送裝置，其中，該混合管、該氣送噴嘴及該文氏管是串接於同一軸線上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之粉體輸送裝置，更包括一壓力控制器，用以依據該進料管之負壓條件調變該氣送噴嘴，用以維持該進料管零負壓或微負壓。
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