Шахта с подвижным слоем из сыпучего материала

 

Изобретение относится к шахте с подвижным слоем из сыпучего материала для отделения компонентов, содержащихся в газе, преимущественно тяжелых металлов, двуокиси серы, и для обеспыливания газообразных сред, нагруженных твердыми веществами, в частности холодных и горячих подготавливаемых газов и газов сгорания, с помощью сыпучего зернистого материала в качестве фильтровальной среды, или для обработки, преимущественно сушки или термохимической обработки, сыпучего зернистого обрабатываемого материала с помощью газообразной обрабатывающей среды, причем сыпучий материал проходит в виде подвижного слоя через преимущественно прямоугольную в поперечном сечении шахту, заполняя в основном ее поперечное сечение сверху вниз между загрузочным устройством и выпускным устройством, тогда как газообразная среда направляется в противотоке по отношению к этому между входом исходного газа и выходом чистого газа. Шахта содержит горизонтальные разгрузочные органы, выполненные из плит, расположенных друг под другом и непроницаемых для материала и газообразной среды. Плиты размещены с боковым смещением так, что образующийся зазор для выхода сыпучего материала сужается вниз. Ширина нижней плиты превышает зазор для выхода сыпучего материала, образованный вышележащими плитами. Расстояние между плитами и их ширина выбраны из условия, что на неподвижных плитах сыпучий материал располагается с образованием стабильного угла естественного откоса. 6 ил.

Изобретение относится к шахте с подвижным слоем из сыпучего материала.

Наиболее предпочтительно использованию такой шахты для отделения содержащихся в газе компонентов, преимущественно тяжелых металлов и двуокиси серы, и для обеспыливания газообразных сред, нагруженных твердыми веществами, в частности холодных и горячих подготавливаемых газов и газов сгорания, с помощью сыпучего зернистого насыпного материала в качестве фильтровальной среды или для обработки, преимущественно сушки или термохимической обработки, сыпучего зернистого обрабатываемого материала с помощью газообразной обрабатывающей среды, причем газообразная среда протекает в противотоке по отношению к подвижному слою между его загрузочным устройством и его выпускным устройством. Этажи в форме плиты и профили направления насыпного материала являются непроницаемыми также для газообразной среды.

Известна шахта для названного предпочтительного применения, в которой крышеобразные направляющие профили для сыпучего материала являются непроницаемыми, а для газообразной среды - проницаемыми. Разгрузочные органы состоят из общей плиты, выполненной по типу световой решетки, перемещаемой возвратно-поступательным образом и содержащей выемки для частичных количеств сыпучего материала, которую несут на себе сравнительно узкие пылевые плиты, находящиеся соответственно под зазорами для прохождения материала, через края которых материал стекает из выемок при возвратно-поступательном движении. В связи с тем, что направляющие профили должны позволять прохождение для газообразной среды, но являются непроницаемыми для сыпучего материала, они должны снабжаться исключительно мелкими отверстиями или узкими зазорами, что, естественно приводит к существенным сопротивлениям протеканию, и к тому же имеется опасность забивания загрязнениями. Поэтому затраты для привода подающих устройств для газообразной среды в этих установках являются относительно высокими.

Целью изобретения является создание шахты, конструкция которой позволяла бы мелкоступенчатое или бесступенчатое варьирование выпуска материала и использование простых средств при малых затратах на управление для производства возвратно-поступательного движения.

Эта цель достигается за счет того, что в шахте с подвижным слоем из сыпучего материала, заполняющего ее поперечное сечение сверху вниз между загрузочным и выпускным устройствами, содержащей расположенные в нижней зоне подвижного слоя рядом друг с другом с образованием зазоров для расхода сыпучего материала несколько неподвижных направляющих крышеобразного профиля, размещенные под ними приводимые в возвратно-поступательное движение с помощью приводного устройства горизонтальные разгрузочные органы, вход для газообразной среды ниже подвижного слоя и выход выше подвижного слоя, согласно изобретению горизонтальные органы выполняются по меньшей мере из двух расположенных друг под другом непроницаемых для материала и газообразной среды плит, которые размещены с боковым смещением так, что образующийся зазор для выхода сыпучего материала сужается вниз, нижняя плита выполнена шириной, превышающей величину зазора для выхода сыпучего материала, образованного вышележащими плитами, а расстояние между плитами и их ширина выбраны из условия, что на неподвижных плитах сыпучий материал располагается с образованием стабильного угла естественного скоса.

Согласно изобретению используется принцип дозирования на основе угла естественного откоса сыпучего материала, причем может быть реализовано с помощью простых средств мелкоступенчатое или бесступенчатое изменение хода и/или частоты привода для возвратно-поступательного движения. Особенно равномерная транспортировка сыпучего материала через шахту достигается за счет того, что благодаря отверстиям (зазором) в одном, по меньшей мере, верхнем этаже в форме плиты оказывается противодействие образованию корпуса в материале, так что отводится также материал из центра зазора выхода материала, образованного профилями направления насыпного материала. Дозирование осуществляется исключительно за счет осыпания материала с опорной плиты, а не за счет сбрасывания, так что требуется преодолевать сравнительно малое трение за счет приводов, и сыпучий материал не подвергается опасности повреждения за счет возникающих между сбрасывателем и опорной плитой усилий срезания.

Конструкция согласно изобретению при ее особом выполнении выпускных органов в виде "стоящей на вершине елки" обеспечивает поступление газообразной среды не только к наружным зонам соответственно стоящего между направляющими профилями столба материала, но также к его центральной зоне, так что направляющие профили без дополнительных мероприятий могут выполняться из газонепроницаемого материала, благодаря чему не только снижаются затраты на изготовление, но также предупреждается опасность забивания.

При предпочтительной форме осуществления изобретения этажи в форме плит выполнены совместно с приводным механизмом, обеспечивающим возвратно-поступательное движение, в виде предварительно изготовленного модуля. Вследствие этого части устройства, ответственные за являющуюся целью изобретения равномерную разгрузку, могут предварительно изготавливаться как модуль и проверяться на их пригодность к функционированию. Части, являющиеся существенными для функционирования установки, могут устанавливаться в изготовленную на месте шахту, преимущественно вставляться, причем привод остается вне шахты. Остальные части шахты не являются критичными для функционирования установки. Для многих случаев применения может явиться предпочтительным устанавливать устройство в соответствии с изобретением в двухэтажных или многоэтажных шахтных установках, в которых две или более комплектные шахты обеспыливания или обработки, смещенные преимущественно друг относительно друга по высоте в форме каскада, помещены в охватывающей их шахтной системе таким образом, что частичные шахты соответственно присоединены к общему загрузочному устройству к общему выпускному устройству.

С помощью такого рода конструкции могут достигаться большие производительности в отношении пропускания материала и газа и тем не менее наружные размеры установки удерживаются в умеренных пределах.

Подвод насыпного материала в шахту и его отвод из шахты являются автоматические взаимосвязанными и поэтому настолько равномерными, что от специального устройства управления расходом для верхней зоны подвижного слоя можно отказаться. Управление плоскопараллельным пропусканием подвижного слоя через шахту осуществляется только за счет работающего в качестве системы дозирования впускного устройства, с помощью которого возможен равномерный и одинаковый по объему отбор насыпного материала из шахты.

Далее устройство может использоваться для отделения содержащихся в газообразных средах таких компонентов, как преимущественно тяжелые металлы и двуокись серы, например, за счет использования активированного угля или кокса подовой печи в качестве адсорбентов. При этом в адсорбере, выполненном в виде шахты, достигается, что обусловлено противотоком, не только лучшая массопередача по сравнению с другими направлениями газа, такими, как перекрестный поток (поперечный поток) или перекрестный противоток, но также отделяются все содержащиеся в газе компоненты, которые мешали бы процессу адсорбции так же, как пыль или образования аммиачных солей на предыдущих ступенях процесса - непосредственно на граничном слое насыпного материала на поверхностях входа газа, и оттуда выгружаются с помощью виброустройства согласно п. 1 формулы изобретения.

Преимущество здесь в том, что потеря напора в отдельных зонах столба насыпного материала в реакционном объеме за счет блуждающей пыли не увеличивается и газ не протекает преимущественно принудительно через свободные от пыли зоны. За счет освобождения столба насыпного материала от пыли в реакционном объеме имеются в значительной степени равномерные условия течения. Разгрузка загрязненного пылью верхнего слоя насыпного материала на поверхностях входа газа за счет измерения потерь напора может регулироваться таким образом, что уже при незначительно увеличивающейся потере напора разгрузка осуществляется за счет вибрации разгрузочного устройства. Благодаря этому мероприятию потеря напора в реакторе постоянно может сводиться к минимуму. Это устройство, следовательно, предотвращает проникновение нежелательных твердых веществ в реакционный объем так, что в нем также не может происходит спекания или склеивания насыпного материала, затрудняющие его выгрузку из реактора. Комбинированное устройство разгрузки и протекания выполнено таким образом, что газообразная среда во всех рабочих состояниях может протекать через подвижный слой во всех зонах, следовательно, отсутствуют труднопротекаемые объемы или даже мертвые объемы, так что, например, при использовании активированного угля или кокса подовой печи не могут возникать "горячие точки". То же самое имеет место и при использовании активированного угля или кокса подовой печи в реакторе, оснащенном разгрузочным устройством согласно изобретению, для удаления азота из отходящих газов, причем здесь в первую очередь имеет значение неадсорбционная способность угольного продукта, а его каталитическое действие при использовании аммиака.

Устройство особенно пригодно в качестве фильтра для отделения адгезионных и клейких пылей из газообразных сред, так как эти пыли отделяются непосредственно на поверхностях входа газа, то есть на соответствующей поверхности лежащей на разгрузочных плитах сыпучей зернистой фильтровальной среды - с соответствующим состоянием или исходным положением разгрузочного органа или его движения разгрузки в соответствии с углами естественного откоса сыпучего материала. Также здесь регулирование разгрузки содержащей пыли фильтровальной среды может легко управляться через измерения потери напора.

Скорости потока в устройстве, работающем по принципу противопотока, до точки разрыхления фильтровальной среды типа насыпного материала могут свободно выбираться.

Выбор скорости потока осуществляется, как правило, при взвешивании с точки зрения экономики между минимизацией фильтровальной поверхности и допустимой потерей напора за исключением тех случаев, когда технические причины предусматривают определенную скорость течения или определенную потерю напора.

Благодаря устройству для ввода фильтровальной среды в шахту обеспечивается то, что всегда автоматически в полости фильтра дополнительно поступает столько сыпучей среды, сколько нагруженной пылью фильтровальной среды разгружается на нижнем конце шахты разгрузочными устройствами вследствие вибрационного движения разгрузочных поверхностей. За счет этого обеспечивается то, что фильтровальный слой при любом рабочем состоянии имеет одинаковую высоту или глубину фильтровального слоя. Но устройство для ввода сыпучей фильтровальной среды позволяет также оптимизировать высоту фильтровального слоя, то есть удерживать настолько малой, насколько этого требует процесс фильтрования. Тем самым одновременно обеспечивается возможность минимизации потери напора.

Существенное преимущество предполагаемого устройства следует усматривать также в том, что имеется большая свобода выбора фильтровальной среды и материала для осуществления устройства. За счет применения материалов с высокой сопротивляемостью - в отношении температуры и корродирующих воздействий для выполнения устройства и в качестве фильтровальной среды - также могут освобождаться от пыли горячие газы до температурного диапазона 900 - 1000^оС или выделяться агрессивные или иные материалы из газообразных сред, которые затем или с удалением отходов или при способе регенерации могут использоваться вновь или перерабатываться далее в качестве ценных материалов. С помощью устройства могут решаться проблемы, для которых до сих пор с помощью других систем фильтрования отсутствовали удовлетворительные в техническом и экономическом отношении ответы.

На фиг. 1 показана в вертикальном частичном разрезе шахта, заполненная подвижным слоем материала, с двухэтажными разгрузочными органами в неподвижном состоянии; на фиг. 2 - то же, с разгрузочными органами в перемещаемой; на фиг. 3 - поперечный разрез шахты; на фиг. 4 - отдельный трехэтажный разгрузочный орган в увеличенном масштабе; на фиг. 5 - вертикальный разрез двухшахтной установки; на фиг. 6 - вертикальный разрез многошахтной установки.

На фиг. 1 - 3 соответственно изображена лишь та часть шахты и подвижного слоя материала, в которой находятся разгрузочные органы для материала, остальные части устройства опущены. Шахта имеет стенку 1 и выполнена в поперечном сечении прямоугольной формы. Поперечное сечение шахты заполнено слоем 2 сыпучего зернистого материала, непрерывно проходящим сверху вниз через шахту. На нижнем краю этого подвижного слоя находятся несколько направляющих профилей 3 для материала, соответственно имеющих крышеобразную форму и расположенных в горизонтальном направлении друг рядом с другом. Они проходят попарно параллельно друг другу и проходят от одной стенки шахты к противоположной и в их конечных точках жестко соединены со стенками шахты. Соответственно между двумя направляющими профилями 3 имеется зазор для прохождения материала, ширина которого выполнена в соответствии с количеством зазоров для прохождения и максимально требуемым прохождением материала через шахту.

На малом расстоянии под каждым зазором и для прохождения материала расположены в форме этажей друг над другом две плиты 4 и 5 из непроницаемого как для материала, так и для газообразной среды материала, причем нижняя плита 4 выполнена сплошной, то есть без отверстия, а верхняя 5 - более широкой, чем нижняя и имеет центральное отверстие и зазор, проходящий параллельно продольному протяжению верхней плиты. Эти этажи плит представляют собой жесткую конструкцию, соединенную с помощью общего поводка, который со своей стороны взаимодействует с неизображенным приводным устройством.

Вертикальное расстояние между плитами, зазор для прохождения с одной стороны и ширина зазора с другой выбраны таким образом, что при отсутствии возвратно-поступательного движения образующийся при выходе материала из зазоров для выхода материала откос материала является недостаточным для того, чтобы позволить стекать материалу через внутренние и наружные края плит. Тем самым при этом рабочем состоянии какое-либо пропускание материала через шахту прерывно. При включении возвратно-поступательного движения угол естественного откоса сыпучего материала уменьшается так, что теперь материал стекает через внутренние и наружные края плит, а именно в зависимости от частоты и хода возвратно-поступательного движения. За счет изменения этих параметров имеется возможность управлять пропусканием материала от нуля до заданного максимума.

В случае предмета изобретения это управление без затруднения может осуществляться мелкоступенчатым образом или даже бесступенчато, так как для этого должен быть лишь соответственно настроен привод для возвратно-поступательного движения, что может быть достигнуто с помощью простых средств и в соответствии с этим не требует ни изображения, ни подробного описания.

На фиг. 3 с опусканием различных подробностей показан подвес рамы 6, несущей на себе отдельные разгрузочные органы в форме этажей на стенках 1 емкости. При этом речь идет об обычных самих по себе в технике подачи пружинящих вибрационных элементах 7, изготовленных преимущественно из резиноэластичного синтетического материала и одновременно выполняющих функцию поддержки и функцию обеспечения возвратно-поступательного движения.

При форме осуществления в соответствии с фиг. 4 имеется трехэтажная конструкция плит 4, 5, 8, при которой плиты второго этажа 5 и третьего этажа 8 имеют по одному центральному отверстию, причем отверстие третьего этажа является более широким, чем отверстие второго этажа, так что имеется как бы вид стоящей на вершине елки. Количество этажей также может быть увеличено до числа, превышающего три, причем для соответствующего случая применения должно приниматься во внимание обусловленное этим увеличение высоты конструкции.

Существенным является лишь то, чтобы за счет назначенных размеров плит и их отверстий в них и зазоров между ними, а также за счет их расположения в форме этажей столб материала, выходящий из зазоров для выхода материала, сужался в сердечнике вниз и веерообразно разделялся в стороны для того, чтобы таким образом позволить газообразной среде при всех рабочих условиях, следовательно, также при прекращении возвратно-поступательного движения, оптимальный доступ ко всем зонам, следовательно, также к сердечнику столба материала.

На фиг. 5 изображена одна форма осуществления устройства согласно изобретению в установке с двумя расположенными в форме каскада шахтами для обеспыливания, причем здесь показана комплектная установка. Из общего бункера 9 для очищенного материала он течет через заслонку 10 в канал 11 и после разветвления на подводящие каналы 12, 13 в шахты 14, 15, в которых он образует по одному подвижному слою 2, оснащенным (описанными на фиг. 1 - 4) и направляющими профилями 3, и выпускными устройствами 16, 17. Под этими устройствами обе шихты 14, 15 объединены в одну общую приемную воронку 18 для материала, которая через заслонку 10 входит в очистное устройство 19 для нагруженного газа, в котором газ очищается от пыли и через возвратный трубопровод 20 возвращается в бункер 9 для очищенного материала, тогда как пыль из очистного устройства 19 отводится через выпуск для пыли 21. Приемная воронка 18 одновременно служит в качестве приточного объема для притока газообразной исходной среды, в который она входит через вход для исходного газа 22. Из приточного объема воронки 18 исходный газ соответственно с разделением на половины входит в обе шахты 14, 15 и протекает в противотоке через слои материала 2 для того, чтобы войти над ними в общий суженный в форме воронки объем для чистого газа 23, из которого он отводится через выпуск для чистого газа 24.

В изображенной на фиг. 6 объединены вместе три (также их может быть четыре или больше) многошахтные установки такого вида, который рассматривался выше по отношению к фиг. 5, в одну крупную установку, также называемую адсорберной установкой, причем многошахтные установки расположены друг над другом в систему крупной шахты и причем загрузки материала каждой многошахтной установки осуществляются от общего бункера 9 для насыпного материала. Стенка каналов подвода материала средней и нижней многошахтных установок действуют при этом в качестве приемной воронки для верхней и средней многошахтных установок, тогда как для нижней многошахтной установки стенка крупной шахты действует в качестве приемной воронки. Все приемные воронки входят в общий сборный бункер 19 для насыпного материала. Со стороны газа нагружение отдельных приемных воронок осуществляется через соответственно вход для исходного газа 25, 26, 27, которые ответвляются от общего трубопровода исходного газа 22. Чистый газ таким же образом собирается в общий трубопровод чистого газа 24 и отводится. (56) Заявка ФРГ N 3406413, кл. В 01 D 46/34, 1985.

Формула изобретения

ШАХТА С ПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ ИЗ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, заполняющего поперечное сечение шахты сверху вниз между загрузочным и выпускным устройствами, содержащая расположенные в нижней зоне подвижного слоя рядом одна с другой с образованием зазора для выхода сыпучего материала несколько неподвижных направляющих крышеобразного профиля, размещенные под ними и приводимые в возвратно-поступательное движение с помощью приводного устройства горизонтальные разгрузочные органы, вход для газообразной среды ниже подвижного слоя и выход выше подвижного слоя, отличающаяся тем, что горизонтальные органы выполнены по меньшей мере из двух расположенных одна под другой непроницаемых для материала и газообразной среды плит, которые размещены с боковым смещением так, что образующийся зазор для выхода сыпучего материала сужается вниз, нижняя плита выполнена шириной, превышающей величину зазора для выхода сыпучего материала, образованного вышележащими плитами, расстояние между плитами и их ширина выбраны из условия, что на неподвижных плитах сыпучий материал располагается с образованием стабильного угла естественного откоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6