本发明涉及一个具有松散物料移动床的通筒,物料基本上填满筒的截面,并在一个进料装置和一个出料装置之间自上而下地移动通过该通筒,其中在移动床的下部区域设置有多块固定的屋顶状松散物料导流板,板间留有物料流出缝隙,而且在导流板下方设有为其配备的可借助于一个驱动装置往复运动的、至少接近于水平的卸料机构,借助于该机构可通过在零至一个预定的最大值之间改变往复运动的冲程和/或频率计量物料流量。 这类设备的关键在于,一方面,在出料过程中移动床内不存在松散物料单个颗粒的不同长度的通路,所以实际上的颗粒只能在垂直方向移动但不能作横向运动,另一方面,在料柱的下侧不形成有空腔的优先穿过区,否则会形成在空腔中涡流的颗粒和相邻物料区域的不同负载。
对所述类型设备的另一个要求是使物料通过筒的流量有尽可能小级差的变化,并由此联系到对不仅松散物料而且气体介质方面的操作条件变化地适应性。在这方面所述已知设备的运行是不能令人满意的,因为那里只能相对大级差地改变并列位于栅板中的贮料袋,其体积由于构造方面的原因和堵塞的危险而不能随意缩小。
那里,由于实现往复运动的驱动装置需要很高的费用,因为必须克服固定挡板和运动栅板之间的较高摩擦力和自然很重的栅板的惯性力。此外,物料颗粒有可能挤在运动部件之间,这会导致无法控制的阻力增大。另外,对易碎物料会出现物料颗粒的粉碎或损坏,这将影响物料与气体介质的反应能力。
本发明的目的在于,建造一种开头所述类型的通筒,使得可能小级差或无级差地改变物料卸出,并在低费用下应用简单的手段控制往复运动的产生。
该目的可以通过权利要求1特征部分所述的措施来实现。
本发明应用了料堆角计量原理,其中用简单的手段即可实现往复运动驱动机构的冲程和/或频率的小级差或无级差的改变。由此实现了松散物料通过筒的特别均匀的输送,即防止了由缝口在至少一个上部板状层上形成物料锥,因此物料也从由松散物料板形成的物料流出缝隙的中央送走。仅靠物料从底板的缓缓流出而不靠刮抹进行计量,所以驱动装置仅需要克服比较小的摩擦,松散物料不会承受由刮料板和底板之间出现的剪切力损坏的危险。
对于流动性能极好的材料,在将物料装入通筒时可能会出现麻烦。由于物料的落差和极好的流动性能,有可能出现物料不停留在下边的连续板上,而是永久穿流的情况。针对这种情况,位于其上板缝口之下的下板应制得可对称于该缝口向上翻起来,所以下面的板总是具有V形状。两条边与水平线的角度例如可为45°。通筒装料时,下面的板可以重新放平。由于物料在下面的板上现在处于不加速状态,因此不发生穿流。最好与下面的板一起以同样方式调节与其可为机械连接的上面的板。
本发明通筒的一个特别优选的应用是借助于一种松散粒状物料作过滤介质来分离气体中所含组分,首先是重金属和二氧化硫,并对载有固体的气体介质,特别是冷和热的选矿气和燃烧气进行除尘,或者借助于一种气体处理介质来处理,首先是干燥或热化学处理松散粒状的处理物料,其中气体介质逆流通过位于进料装置和出料装置之间的移动床。按照本发明,板状层和松散物料导流板对气体介质也是密闭的。
由DE-OS3406413已知一种用于该优选用途的通筒。其中屋顶状的导流板对松散物料是密闭的,但对气体介质却是可以穿透的。卸料机构由一块共同的。光栅状的,可往复运动的,含有可容纳部分松散物料的贮仓的板构成,该板支撑在较窄的挡灰板上,挡灰板总是位于物料穿流缝隙之下,物料在往复运动时经挡灰板的边缘从贮仓中缓缓流出。由于导流板必须允许气体介质穿过,但对松散物料是密闭的,因而必须开有极细小的孔或窄缝,这自然要造成明显的流动阻力,尤其是产生被杂质堵塞的危险。因此,在该设备中用于驱动气体介质输送装置的费用比较高。
按照DE-OS3611953的设备也具有类似的缺点,该设备的主要结构与DE-OS3406413的设备一致,只是卸料机构的构成有所不同。这里的栅板是固定的,而其上下各有一块可往复运动的筛板。由此,这里出现的流动阻力特别大。这里的驱动费用更高,因为驱动和控制机构要求有两个分开的驱动机构来实现往复运动,一个用于上边的筛板,一个用于下边的,此外,两个驱动机构还必须反向操作。此外存在一种由卸料装置的相对运动部件损坏松散物料危险。
本发明的设备在一种特殊的构型中使卸料机构作为“以尖顶竖立的圣诞树”,这就使得气体介质不仅能进入位于导流板之间的物料柱的外部区域,而且也能进入其中心区域,所以导流板直接可用不透气材料制成,由此不仅降低了制造成本,而且避免了堵塞的危险。
在DE-OS3213664中虽已提出,在含尘气体净化装置中设置上下多层安装的板,该板可来回运动,松散物料按照由来回运动所改变的相应板的料堆角缓缓流出。但它涉及一种其它类型的除尘设备,因为那里整个筒从上到下含有所述的阶层,气体导入筒的不填松散物料的中央,并以交叉流方式穿过该过滤介质。因此,整个筒在其横断面上基本上没有填满松散物料。
在这种设备中,为了取得所期望的过滤作用,必须增大通筒的建筑高度。
按照本发明对象的一种实施方式,所有卸料机构相互连接形成一个统一的框架,其中该框架支撑在弹簧元件上,并与往复运动的驱动机构相连接。这里使用了一个在所谓摆动槽的装置中已知的支撑技术和振动技术上有利的装置。在一种优选的实施方式中,板状层和发动往复运动的驱动机构一起构成一个预制组件。依此,可将负责本发明追求的均匀卸料的设备部件预制成一个组件,并检查其作用能力。对设备的作用敏感的部件可装入一个就地制成的筒中,最好是推进去,其中驱动装置留在外面。筒的其它部件对于卸料性能并不重要。对于某些应用场合,有利的是将本发明的设备放入两或多筒设备中,即将两或多套最好在高度上相互串联的整个除尘或处理筒放在一个容纳它们的通筒体系中,使得所有分筒都与一个进料装置和一个出料装置相连接。
用一个这样的装置可以在物料和气体流量方面达到更大的生产能力,尽管如此,设备的外部尺寸仍保持在适度界限内。
松散物料向筒中的进料和由筒中出料是自动配合的(见图3和4),因而非常均匀,以致于可以放弃移动床上部区域的特殊流量控制装置。移动床通过筒时面平行流量的控制仅由作为计量系统工作的出料装置来完成,由它可使松散物料由筒中均匀而等体积地排出。
另外,该设备可用于分离气相介质中所含组分,如首先是重金属和二氧化硫,例如通过用活性炭或熔炼炉焦作吸附剂。其中在筒式构型的吸附器中,通过逆流流动不仅取得了与其它气体流动方式如叉流(横流)或交叉逆流相比最好的物质转变,而且所有气体中含有的对吸附过程有害的组份-如灰尘或前一步骤的铵盐形成物-直接在松散物料靠气体进口表面的边界层被除去。从那里由权利要求1的摆动装置卸出。
这样作的优点是,在反应空间由于涡流的灰尘造成的松散物料柱各个区域的压力损失不会不可控制地上升和气体不会被迫优先流过无灰区域。由于松散物料柱保留了灰尘,因而在反应空间在相当大的程度上均匀的流动的情况占优势。由灰尘弄脏的靠气体进口面的最上层松散物料的卸出,可以通过测量压力损失来调节,所以压力损失稍有微小的上升即可产生由于卸料装置的振动而进行卸料。通过这一措施,可使反应器中的压力损失经常减少到最低值。该设备还阻止了不希望的固体进入反应空间,所以在反应空间不会出现松散物料的结块或成团,否则它们会造成反应器的卸料困难。组合的卸料及穿流装置这样形成,使气体介质在所有运行状态都能流过移动床的所有区域,也即不存在难流过的空间或根本没有死区,因此,例如在使用活性炭或者熔炼炉焦时不生成“热点”。这也同样类似地适用于在一个装有权利要求1所述卸料装置的反应器中用活性炭或熔炼炉焦为废气脱氮的情况,其中这里首先涉及的不是炭产物的吸附能力,而是在使用氮时的催化作用。
该设备作为过滤器特别适合于从气体介质中分离附着的和粘住的灰尘,因为这些灰尘直接在气体进口面上被除去,也就是说,灰尘在静止位于卸料板上的松散粒状过滤介质的相应表面上被除去。相应于或者卸料机构静止或者相应的堆料角处在其卸料运动的状态,这里也很容易通过测量压力损失来调控粘附有灰尘的过滤介质的卸出。
在按照逆流原理工作的该装置中,可以自由选择穿流速度,直至松散物料状的过滤介质的疏松点。
一般来说,从经济角度权衡,只要不是技术上的原因规定某个特定的穿流速度或压力损失,则在最小的过滤面积和允许的压力损失之间选择穿流速度。
通过将过滤介质装入通筒的装置(见图3),保证了总有那么多松散物料自动流进过滤空间,而在通筒的下端则由于卸料面的振动通过卸料装置卸出载有灰尘的过滤介质。由此保证了滤床在每一运行状态都有同样的高度或滤床深度。
但是,向过滤空间加入松散过滤介质的装置也使得滤床高度有可能最佳化,也就是说,保持过滤过程如所需要的那样小。因此,也可能同时达到压力损失最小。
该设备的一个主要的优点还在于,在选择过滤介质和选择设备的构造材料时有很高的自由度。
考虑到温度和腐蚀性,通过用高强材料来制造设备和作为过滤介质,也可能对直到温度范围为900℃至1000℃的热气除尘或者从气体介质分离出腐蚀性的和其他的物质,或者将其丢弃或者用于再循环工艺,作为有用物质继续加工。用该装置可以解决迄今为止用其它过滤系统在技术上和经济上一直没有满意答案的难题。
下面以附图为例详细解释本发明主体。
其中:
图1a为一个装有物料移动床并带有两层卸料机构的通筒的静止状态垂直部分剖视图。
图1b是与图1a相同的部分剖视图,但卸料机构处于运动状态,
图1C是与图1a和1b相应的部分剖视图,但是从横向看的,
图2是大比例表示的一个单个三层卸料机构,
图3是一个双筒设备的垂直剖视图。
图4是一个多筒设备的垂直剖视图。
图1a至c中都只表示了筒和物料移动床的部分,物料卸出机构位于其中,设备的其它部分这里省略了。10表示截面基本上为矩形的筒的壁,筒的截面被松散粒状物料填满,该物料自上而下连续地移动通过该筒,因此用物料移动床7表示。在该移动床的下缘有多个物料导流板8,它们为屋顶形并在水平方向相互并排设置。它们成对地平行相对,并从一个筒壁向对侧的筒壁延伸,其终点与筒壁刚性连接。每两块导流板之间开有一条穿流缝隙,其宽度按照穿流缝隙的条数和所期望穿过筒的最大流量确定。
在按照图1a至C所示的实施例中,在每个穿流缝隙下面较小距离处上下分层地装有两种由既不透物料又不透气体介质的材料制成的板数9.1和9.2,其中下面的板9.1是连续的,即没有缝口的,上面的板9.2比下面的板宽并开口中央缝口,缝口平行于上板的纵向长度。这些板层本身形成刚性构架,它与一共同的操纵杆刚性相连,与未示出的驱动机构共同作用。
一方面穿流缝隙与层之间的垂直距离和另一方面缝口的宽度这样确定,即使得往复运动静止时在物料出口处由物料流出缝隙形成的物料坡度不是以让物料从板的内外缘流出。在这种运行状态下,每条通过筒的物料通道都因此被切断。在往复运动进行时,料堆角或坡度角变小,所以现在物料经板的内外缘流出,并与往复运动的频率和冲程有关。通过改变这些参数,人们可以从零到一个预定的最大值调节物料的流量。
在本发明中,这种调节可以毫无困难地小级差或者甚至无级差地进行,因为只需要相应地调节往复运动的流动装置,这用简单的手段即可作到,因此既不需要示出也不必详述。
图1c中省略了各种其它单元后清楚地表明了载有各单层卸料机构的框架9在容器壁10上的支撑。这里是一种在传送工程中常见的弹性振动元件15,它最好选用橡皮弹性塑料为佳,同时施加支撑作用和传送往复运动的作用。
图2的实施例中有一个三层板结构9.1,9.2,9.3,其中第二层板9.2和第三层板9.3各有一个中央缝口,且第三层的缝口比第二层的宽,所以这很像一种“以尖端竖立的圣诞树”。
层数可以上升到多于三层,同时必须考虑相应应用场合由此引起的建筑高度的增大。
重要的只是,通过上述板和它的缝口的确定以及通过其层状结构,由物料流出缝隙伸出的料柱必须在中心向下变窄并在侧面扇形化,以便允许气体介质在所有运行条件下也包括往复运动的静止状态下最佳地进入料柱的整个区域也包括核心区域。
图3表示本发明的设备在具有两个串联安装的除尘筒的设备中的应用情况,其中这里示出了整个设备。物料由一个共同的纯净物料料仓4经过一个滑阀5流进通道6,在分叉进入加料通道6′,6″后流入筒10′,10″,在筒中各形成一个移动床7′,7″,各床设有如图1a至c和2中所描述的导流板8′,8″和卸料装置9′、9″。在这些装置下面,两个筒10′、10″又合并为一个共同的物料接受漏斗12,漏斗经滑阀5通入一个载荷物料的净化装置,在此物料被除尘并经回流管线3返回纯净物料仓4,而灰尘经排尘管2由净化装置1中排出。该所述接受漏斗12同时作为气体原始介质的流入室,气体经原料气入口11进入该室。原料气从流入室12各分一半经入两筒10′、10″,并逆流通过物料床7′、7″,以便在上部由两筒汇集于一个共同的漏斗状变窄的纯净气体集气室13,气体由此经纯净气体出口14排出。
在图4所示的设备中,三个(也可以是四个或更多个)如图3所述类型的多筒设备一起形成一个大型设备,也叫做吸附设备,其中这些多筒设备上下重叠地放在一个大型通筒系统中,由一个装有未载荷松散物料的公用料仓4向每个多筒设备提供物料进料。中部和下部多筒设备的物料供给通道的壁作为上部和中部多筒设备的接受漏斗。而大型筒的壁作为下部多筒设备的接受漏斗。所有接受漏斗汇集于一个载荷松散物料的公用收集料仓1中。
气体经从总原料气管线11分出的各原料气进口11′、11″、11′″供入各接受漏斗。纯净气体基本上以同样的方式汇集于一个共同的纯净气体管路14并被排出。