本發(fā)明總體上涉及在較大距離上、例如在所謂的濃相輸送中和/或抵抗相當大的背壓的情況下運送散裝固體材料。

背景技術：

在較大距離上、特別是在所謂的濃相輸送中和/或抵抗輸送管路的出口處的相當大的背壓的情況下運送散裝固體材料(特別是粉碎材料)的上游氣動輸送管路中，為了將散裝材料供料到所述管路中所需的超壓可能是顯著的。

在這些情況下，散裝材料的向內傳送通常通過料斗進行，所述料斗設計為壓力容器并通常稱為輸送料斗、進料斗、泄料罐等。在需要將散裝材料連續(xù)供應到下游消耗器(消耗者，consumer)的常見情況下，以串聯布置或以并聯布置設置這些料斗中的至少兩個。

在串聯布置的情況下，第一料斗作為閉鎖料斗操作，從上游存儲箱或類似設備被循環(huán)地填充、加壓、排空到第二料斗中并最終減壓或排氣，而第二料斗恒定地保持在超壓條件下并且連續(xù)地將加壓的散裝材料供料到輸送管路中。

在并聯布置的情況下，兩個料斗以“交錯平行模式”均作為閉鎖料斗操作，即，均被循環(huán)地填充、加壓、排空和減壓，并且交替地將加壓的散裝材料供料到輸送管路中，使得將加壓的散裝材料連續(xù)供應到這個/這些輸送管路中。

作為向內傳送設備進行操作的閉鎖料斗的典型實例可見于將粉煤供應到鼓風爐的所謂粉煤噴吹(pci)設備。在那些設備中，料斗的操作超壓水平在大約5巴表壓至最高達20巴表壓的范圍內是常見的。例如在將粉煤供料到煤氣化爐的設備中可能需要最高達30巴表壓以上的操作壓力水平。

如上所述，因此，閉鎖料斗通過下述操作的交替循環(huán)被分批或不連續(xù)地操作：填充散裝材料同時閉鎖料斗被減壓；關閉并加壓料斗；以及打開料斗的出口，以將散裝材料輸送到加壓輸送管路中，或者在上述串聯布置的情況下將散裝材料輸送到恒定地處于壓力下的第二料斗中。因此，閉鎖料斗非常不同于連續(xù)操作的所謂吹瓶，例如在us5,265,983中描述的吹瓶。實際上，在壓力下恒定操作的這種吹瓶需要復雜的進料裝置，所述進料裝置通常由具有處于增加的壓力下的過渡區(qū)的一系列耐壓進料單元組成。特別是對于在高壓下操作的系統(tǒng)，這種吹瓶要么根本不可用，要么就是太復雜且不可靠。

通過將加壓工藝氣體注入到散裝材料中來執(zhí)行對閉鎖料斗內的散裝材料的加壓。在散裝材料可燃的情況下，例如在粉煤的情況下，工藝氣體通常是惰性的(具有降低的氧氣含量)，以防止起火和爆炸。在這種情況下通常使用壓縮氮氣。對料斗內的散裝材料加壓所需的工藝氣體的量由料斗的內容積、要達到的超壓水平、散裝材料的填充水平和散裝材料的空隙率(空隙體積與總體積的比率)來決定。散裝材料的空隙率可以較大，為60％以上，使得完全填充的料斗可能需要空料斗量級的加壓氣體量。

用于對每個閉鎖料斗進行加壓的工藝氣體通過加壓氣體支路來供應，該加壓氣體支路將向內傳送子設備的工藝氣體供應主管(supplymain，供應總管)連接于待加壓的閉鎖料斗。為了縮短料斗循環(huán)時間并從而減小該閉鎖料斗所需的容量和內容積，同時避免供應主管水平上的工藝氣體需求峰值，工藝氣體可以積聚在用于加壓氣體的緩沖容器中。緩沖容器被連續(xù)地填充加壓氣體，所述加壓氣體以減小的流量從供應主管供應，然后每當閉鎖料斗要被加壓時，所述加壓氣體周期性地以大流量流入閉鎖料斗中。取決于工藝氣體供應的壓力水平和閉鎖料斗中的操作壓力水平，可能有意義的是，安裝兩個緩沖容器而不是一個緩沖容器，在兩個階段以大流量執(zhí)行對閉鎖料斗的加壓，并且僅部分地利用積聚在緩沖容器中的加壓氣體對閉鎖料斗加壓，同時從工藝氣體供應主管直接向閉鎖料斗供應補充量的加壓氣體。

這種設施的一個重要方面是，工藝氣體供應主管或緩沖容器與閉鎖料斗之間在氣體壓力上的初始差異通常如此之高，以致于將導致最初非常巨大的氣體速度，這會導致將閉鎖料斗內的散裝材料壓實，從而降低其流動性并因而阻礙隨后的料斗排空。因此，盡管應將加壓閉鎖料斗所需的時間保持得盡可能短，以便不會成為普通設備下游工藝中的限制因素，但加壓氣體支路中的初始流量通常會受到限制。

用來限制加壓氣體流量的非昂貴且因而常用的方式是，給相關管線裝配拉瓦爾風口(lavaltuyere)。當僅產生有限的壓力損失時，拉瓦爾風口將氣體質量流量限制為與該風口上游的氣體絕對壓力嚴格成比例的值。這意味著只要工藝氣體供應主管中的氣體壓力水平是恒定的，從該工藝氣體供應主管通過支路供應到閉鎖料斗中的加壓氣體流量就是恒定的，并且還意味著隨時間的過去，由于緩沖容器中的壓力水平逐漸下降，從該緩沖容器供應的加壓氣體流減少。

現有設施的主要缺點仍然是對閉鎖料斗中的散裝材料進行完全加壓所需的持續(xù)時間過長，為應對初始加壓條件而對該設備的某些零件定尺寸和/或該工藝過程中的噪聲干擾。

技術問題

本發(fā)明的目的是提供用于對所謂的閉鎖料斗(lockhopper)中的散裝材料(松散材料，bulkmaterial)進行加壓的改進方式，與現有工藝和設施相比，該工藝允許減少所需的加壓時間，解決設備的上述定尺寸問題和/或減輕噪聲干擾。

技術實現要素：

為了克服上述問題，本發(fā)明在第一方面中提出了一種用于對料斗中的散裝材料進行加壓的方法；其中所述料斗被構造為容納散裝材料的閉鎖料斗，加壓氣體的源，將加壓氣體從所述源輸送到所述閉鎖料斗的一個或多個入口的管路和布置在所述管路中的閥。本方法的操作在于，控制所述(可控)閥的打開位置，以便以預設的恒定氣體體積流量向閉鎖料斗提供加壓氣體。

實際上，已經發(fā)現，通過在管線中將總氣體體積流量控制為恒定的，可以獲得不同的優(yōu)點。如果預設值處于在具有拉瓦爾風口的常規(guī)設備中在加壓過程開始時觀察到的體積流量的量級，則可以顯著減少對閉鎖料斗完全加壓的時間。實際上，在本方法以所述預設值操作的情況下，在常見的設施中，加壓的持續(xù)時間可以縮短最高達約70％(參見下文詳述)。關于這點值得注意的是，加壓速度的這種增加是通過具有與常規(guī)設施的部件類似尺寸的部件(特別是燒結金屬盤)的設施獲得的。此外，獲得這種增加的速度不會增加閉鎖料斗內的材料的不期望壓實的風險。

可替代地，如果該方法在低于常規(guī)初始體積流量的恒定體積流量下操作，則該方法可以在該設施的某些零件的磨損和尺寸方面以及在該設備附近的安全性和健康方面提供另外的益處。

在常規(guī)的設施中，針對在加壓過程開始時存在的不利的氣體速度條件，包括加壓氣體噴射器中的燒結金屬盤的加壓氣體管道必須是(過大)尺寸的。這種燒結金屬盤通常安裝在閉鎖料斗上的加壓氣體噴射器中，以防止散裝材料從料斗內部回流到加壓氣體管道中，并且使加壓氣體適當地分布到待加壓的散裝材料中。因此，在本方法從加壓步驟剛開始就以(較低的)恒定氣體體積流量操作的情況下，即當壓力差處于其最大值時，可以降低燒結金屬盤的尺寸(和成本)。此外，減小的且恒定的氣體體積流量也是減少管道磨損和維護的有利要素。

另外(或可替代地)，管路內的減小的恒定氣體體積流量還可顯著地有助于減少通常與這種設備相關聯的噪聲干擾。因此，通過適當操作的本方法實現了噪聲水平的顯著降低而不用采取進一步的行動，例如隔音等。

在如本文所述的方法中，可以基于使用體積流量或速度測量裝置在閥的下游測量的加壓氣體的實際速度來有利地控制閥的打開位置。

可替代地或另外地，還可以基于加壓氣體的體積流量來控制閥的打開位置，所述加壓氣體的體積流量是根據在加壓過程中使用適當的常規(guī)壓力傳感裝置測量的實際的上游壓力和下游壓力而計算的。

另外，可以提供從氣體供應主管(gassupplymain)到閉鎖料斗的一個或多個入口的另一條管路，包括連接于下游拉瓦爾風口的閥，該閥可被控制成在加壓過程中且優(yōu)選地在加壓結束之前當緩沖容器內的壓力下降到較低壓力時打開。

加壓氣體源可以是具有適合于預期用途的氣體的任何合適的源，所述預期用途的氣體諸如空氣、工藝氣體或甚至惰性氣體(如果散裝材料可以在氧的存在下反應)。因此在實踐中，所述源可以是氣體供應主管，例如惰性氣體或工藝氣體供應，和/或其可以是布置在所述閥與氣體供應主管之間的中間緩沖容器(所述中間緩沖容器由所述氣體供應主管供給/填充)。

在另一方面，本發(fā)明還考慮了閥和控制單元在用于對料斗中的散裝材料進行加壓的設備中的用途，所述控制單元能夠控制所述閥的打開以便以預設的恒定氣體體積流量向閉鎖料斗提供加壓氣體。

特別地，本發(fā)明涉及上述用途，以通過選擇適當的預設氣體體積流量值來對料斗中的散裝材料進行加速加壓。

可替代地，可以有利地選擇使用較低的恒定氣體體積流量值，以減少對料斗中的散裝材料進行加壓時的噪聲干擾和/或磨損。

可替代地或另外地，本文所述的用途可以被選擇為用于減輕在對料斗中的散裝材料進行加壓的過程中散裝材料的壓實。

可替代地或另外地，所描述的用途可以被設想為用于在加壓氣體源與未加壓料斗之間的較高壓力差下操作現有設備以對料斗中的散裝材料加壓，而不需要重新定尺寸或更換該設備的零件，諸如例如噴射器或燒結金屬盤。

可替代地或另外地，所描述的用途可以被設想為用于在加壓氣體源和加壓的閉鎖料斗之間的較低壓力差下操作現有設備以對料斗中的散裝材料加壓，而不需要重新定尺寸或更換該設備的主要零件，諸如例如噴射器或燒結金屬盤。

在又一方面，本發(fā)明描述了用于對料斗中的散裝材料加壓的設備；包括被構造為用于容納散裝材料的閉鎖料斗的料斗、加壓氣體的源、配置成將加壓氣體從所述源輸送到所述閉鎖料斗的一個或多個入口的管路、布置在所述管路中的閥，其中所述設備的特征在于，所述閥是可控閥，所述閥的打開位置能夠由控制單元控制，所述控制單元被配置為對所述閥的打開位置進行控制，以便以預設的恒定氣體體積流量向閉鎖料斗提供加壓氣體。

優(yōu)選地，閥的打開位置能夠由所述控制單元基于使用體積流量或速度測量裝置在閥的下游測量的加壓氣體的實際體積流量來控制?？商娲鼗蛄硗獾兀y的打開位置能夠由所述控制單元基于加壓氣體的體積流量來控制，所述加壓氣體的體積流量是根據在加壓過程中使用壓力傳感裝置測量的實際的上游壓力和下游壓力而計算的。

如上面在本方法的上下文中已經提到的，加壓氣體源可以是氣體供應主管和/或布置在氣體供應主管與所述閥之間的中間緩沖容器。

在本發(fā)明的上下文中，在所需的加壓氣體量的至少80％且優(yōu)選該加壓氣體量的90％被供應到料斗中的時間期間，如果氣體的體積流量值波動不大于10％，優(yōu)選不大于5％，則認為氣體的體積流量是恒定的。

附圖說明

現在將參照附圖通過實例來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中：

圖1是本發(fā)明的或可用于本發(fā)明方法的優(yōu)選設備的實施例的示意圖，

圖2是本發(fā)明的或可用于本發(fā)明方法的優(yōu)選設備的另一實施例的示意圖，

圖3是示出了在閉鎖料斗加壓過程中閉鎖料斗壓力和氣體體積流量與時間的函數的圖表。

從以下參照附圖對幾個非限制性實施例的詳細描述中，本發(fā)明的進一步的細節(jié)和優(yōu)點將是顯而易見的。

具體實施方式

參考圖1，用于對被構造為閉鎖料斗29的料斗中的散裝材料進行加壓的設備被提供用于容納散裝材料(諸如煤粉)。提供多條管路22、26、28，以將加壓氣體從源(直接地或經由緩沖容器)輸送到閉鎖料斗29的一個或多個入口30?？煽亻y34、35被布置在管路中并且可以由控制單元(未單獨示出)控制其打開位置。該控制單元被編程為控制閥的打開位置，以便以預設的恒定氣體體積流量向閉鎖料斗提供加壓氣體，從而在管道、燒結金屬盤30和閉鎖料斗29內的散裝材料中產生恒定的加壓氣體實際速度。

氣體流量控制閥(可控閥)可以以兩種不同的方式操作，兩種方式均導致作為目標的恒定的氣體體積流量(僅為了說明起見，兩種方式在同一圖中示出)：

-或者，將體積流量(或速度)測量件31安裝在用于將緩沖容器27連接至閉鎖料斗29的加壓氣體管線中。恒定體積流量設定點值是固定的。流量控制器(控制單元)作用在控制閥34、35上，使得在測量件31中測量的實際體積流量值與設定點值相配。

-或者，將控制閥34、35的特性(即，由閥根據上游32測量的壓力水平、下游33測量的壓力水平和閥的打開位置產生的質量流量)包括在該控制器中。對于固定的加壓氣體體積流量和因此固定的加壓氣體速度，連續(xù)計算由在33中測量的壓力水平決定的相應的質量流量值?？刂破飨鄳囟ㄎ婚y，使得產生(連續(xù)增加的)質量流量，閥位置的設定點值由上游32和下游33的壓力水平和質量流量值產生。

從工藝氣體供應主管21直接供應的加壓氣體體積流量可以使用可控閥35以等效的方式控制，上游的壓力當前處于該工藝氣體供應主管中的壓力水平。然而，每當安裝有用于加壓氣體的緩沖容器時，在加壓氣體從緩沖容器中供應時，實現了最低壓力水平且因此實現了所描述的加壓氣體體積流量控制的最佳效果。

圖2示出了與圖1的實施例類似的實施例，然而其中，來自供應主管的管路22內的閥35被構造成具有相關聯的拉瓦爾風口的簡單的開/關(打開/關閉)閥。在閉鎖料斗29旨在優(yōu)先/主要從緩沖容器27被加壓的情況下，這種配置是特別有用的。然后在緩沖容器回路失效的情況下，可以進行以常規(guī)方式從供應主管加壓的整體操作。

在任何情況下，在加壓循環(huán)結束時當緩沖容器內的壓力下降到較低壓力時，閥35(無論是圖1還是圖2的形式)可以被(可控制地)打開。

作為對本發(fā)明的實施例之一的說明，可以進行以下計算：p1是閉鎖料斗中的初始(絕對)壓力水平，p2是閉鎖料斗中的最終(絕對)壓力水平，并且或是以恒定的質量流量(通過具有恒定上游壓力水平的拉瓦爾風口)或是以恒定的體積流量(通過如本文所述的受控的閥)執(zhí)行加壓，在恒定質量流量加壓的情況下的最大實際氣體速度等于在恒定體積流量加壓的情況下的實際恒定氣體速度，恒定體積流量加壓與恒定質量流量加壓的加壓持續(xù)時間之比等于ln(p2/p1)/[(p2-p1)/pa]，pa是(絕對)大氣壓，ln為自然對數。實例：p1＝0巴表壓＝1巴絕壓，p2＝9巴表壓＝10巴絕壓，pa＝0巴表壓＝1巴絕壓。加壓持續(xù)時間之比變?yōu)閘n(p2/p1)/[(p2-p1)/pa]＝0.256，即，加壓持續(xù)時間可以減少最高達約74％，同時燒結金屬盤以及散裝材料中的最大實際氣體速度和最大壓力損失保持恒定，并且噪聲水平保持接近恒定(噪聲水平主要由實際氣體速度決定，并且隨壓力水平的對數稍微增加)。

在圖3的圖表中還描繪了對應的說明性實例，其中關于料斗壓力和氣體體積流量方面的結果被顯示為用于加壓操作的時間的函數，根據本發(fā)明具有恒定體積流量(vac)的操作示為曲線(2)和(4)，以及作為比較的使用閥和拉瓦爾風口構造(1yd)的常規(guī)操作示為曲線(1)和(3)。所示的實例基于以下假設：加壓氣體容器具有65m³的有用體積和17巴絕壓的初始壓力；待加壓的閉鎖料斗具有22m³的可用氣體體積和12巴絕壓的最終壓力，要遵守的最大氣體體積流量為3.54m³/s。在圖3中可以看出，加壓閉鎖料斗所需時間的減少是非常顯著和出人意料的，從常規(guī)的76s到僅15.4s，這更是因為這些減少通過僅對現有設備的少量修改就可實現。

本發(fā)明不限于實施例以及涉及將煤注入鼓風爐的具體應用。本發(fā)明還可以應用于包括容納粉末材料的加壓料斗并需要對所述料斗周期性加壓的其他設施。

附圖標記：

21加壓氣體源

22從加壓氣體源到料斗的管線

26從加壓氣體源到緩沖容器的管線

27緩沖容器

28從緩沖容器到料斗的管線

29(閉鎖)料斗

30料斗入口(例如燒結金屬盤)

31氣體體積流量或速度傳感器

32閥上游的壓力傳感器(例如在緩沖容器上)

33閥下游的壓力傳感器(例如在料斗上)

34來自緩沖容器的可控閥

35來自供應主管的(可控)閥