专利名称：用于从加载固体的气体中粗分离固体颗粒的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从加载固体的气体中粗分离固体颗粒的方法和装置。本发明 还涉及一种用于借助于处理气体在反应器中尤其在流化区域中在提高温度的情况下处理 颗粒状的原料的方法。
背景技术：
由EP 1397521公开了，将从用于处理微粒状的材料的反应器中排出的加载固体 的处理气体输入分离装置中、例如输入旋风分离器中。由于流化区域中、例如涡流层中的过 程，固体随着处理气体被排出。在旋风分离器中实现了这种固体与处理气体的分离，其中固 体又返回反应器中。在此缺点是，大颗粒会在固体返回到反应器中时导致输入装置的堵塞。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种方法和一种装置，该方法和装置实现了从加载固 体的气体中可靠地分离固体并且避免了现有技术的所述缺点。按本发明的任务根据权利要求1的特征部分所述的按本发明的用于粗分离的装 置以及权利要求10的特征部分所述的用于粗分离的方法得到解决。用按本发明的装置能够从加载周体的气体中分离固体。固体经常随着处理气体从 反应器中出来，该反应器用于还原颗粒状的材料。尤其在流化区域的运行中，已知固体连同 处理气体一起排出。所述固体必须与处理气体分离并且重新输入反应器。由于流化区域的 存在，会出现非常强烈的排出，其中较大的固体颗粒也会一起带走。通过按本发明的装置将 从反应器中排出的或者说抛出的固体颗粒带到盲孔状的管道突起部分中，而气体流到弧形 的排出管道中。由此避免粗的固体颗粒随着气体流出。所述固体颗粒停留在基本上垂直或 者倾斜布置的输入管道中，从而直接实现粗分离。在此有利的是，所述装置没有可运动的部 件就足够敷用，并且固体颗粒可靠地停留在输入管道中。通过按本发明的装置能够排出固 体颗粒，尤其在很大程度上避免粗颗粒，从而在进一步处理加载固体的气体时不会出现由 固体颗粒引起的问题。根据优选的实施方式，如此选择至少部分弧形的排出管道在输入管道上的位置， 使得管道突起部分的长度大致相当于弧形的排出管道的高度。通过调整管道突起部分的长 度，能够根据工作参数例如工作压力来调整固体颗粒所到达的空间。根据加载固体的气体 的流速和体积流来确定管道突起部分的长度。因为通过弧形的排出管道会影响流动阻力， 所以作为有利的解决方案，管道突起部分的长度大致相当于排出管道的高度。根据另一优选的实施方式，所述管道突起部分的长度大致相当于输入管道的净宽 度的0. 3-3倍、尤其是0. 5-1倍。通过净宽度和长度的组合能够根据固体颗粒的大小来实 现很大程度上的粗分离。在此利用固体颗粒的惯性。按本发明，圆弧形式的或者由直的分段构成的弧形形式的弧形的排出通道的曲率 具有弧形的排出通道的净宽度的大致3-5倍的半径。该实施方式在流动特性和与转向相关的压降方面是有利的。作为替代方案，可以通过大量分段构成弧形形状。这是圆弧形的一 种成本低廉的替代方案。根据按本发明的装置的特殊的设计方案，所述输入管道和弧形的排出管道的净宽 度大致相等。由此，内部的流动横截面大致恒定，从而也能够将所述装置中的压降保持得很 小。这在后面用于处理加载固体的气体的设备方面也是有利的。根据按本发明的装置的有利的设计方案，所述输入管道和/或弧形的排出管道的 横截面是圆形的，其中所述输入管道和/或排出管道在盲孔状的突起部分通入弧形中的区 域内具有平坦的壁段，所述壁段为了增强而包括肋。通过圆形的横截面实现了所述装置中 优选微小的流动阻力。在弧形的区域中，通过盲孔状的管道突起部分形成了两个平坦的壁 段。所述平坦的壁段在设计加载压力的管道时通过肋的布置得到增强。按本发明的装置的另一可能的设计方案提出，所述盲孔状的管道突起部分的盖子 具有平坦的内表面或者具有拱形的表面，该平坦的内表面水平地并且/或者法向于输入管 道的轴线进行布置，该拱形的表面相应于碟形底部或者球形帽或者类似结构。所述碟形底 部理解为拱顶形状，该拱顶形状具有接近边缘的较小的曲率以及中间的较大的曲率。所述输入管道要么可以垂直地布置，要么可以倾斜地布置，或者说也可以构造成S 形，从而增强转向。固体微粒从具有流化区域的反应器中经常以非常高的速度与处理气体一起从反 应器中排出或者说抛出。由此，所述固体微粒以部分较高的速度碰到管道突起部分中的盖 子上并且由盖子进行反射，使得固体微粒由于重力作用通过输入管道再次到达反应器中。 由于许多具有流化区域的反应器的特性，所述固体微粒不是持续地、而是仅仅在特定的压 力条件下才被抛出。由此确保了排出的固体微粒只到达输入管道和管道突起部分中，或者 说再回落到反应器中。为此，通常将按本发明的装置布置在反应器上方。按本发明，在排出管道中为了冷却初步净化的气体设置了用于将冷却气体流导入 初步净化的气体中的接头。这一方面允许调节装置后面气体中的有针对性的温度，并且由 此为了进一步处理加载固体的气体而进行准备。根据按本发明的装置的特殊的设计方案，在弧形的排出管道的区域中，在输入管 道中设置了用于内部清理的尤其用于去除沉积物的能够封闭的开口。在加载固体的气体较 热的情况下使用所述装置时，会出现沉积物或者说附着物。通过所述开口能够简单地进行 内部清理或者说去除这种附着物，此外由此能够检查所述装置。按本发明用于从加载固体的气体中粗分离固体颗粒的方法的突出之处在于简单 的理念。通过按本发明的装置的输入管道，在一个端侧上输入加载固体的气体该输入管道 借助于盖子封闭其另一个端侧。如此布置位于输入管道上的弧形的排出管道，从而形成用 于容纳固体颗粒的盲孔状的管道突起部分，其中进入到输入管道中的固体由于其惯性带到 管道突起部分中，并且在此至少部分地与气体分离。气体连同残留的固体通过排出管道输 出。由此，只有非常细微的固体颗粒会随着气体到达弧形的排出管道中，从而大部分固体停 留在输入管道中。然而，尤其通过所述方法实现了这一点，即粗固体颗粒不会随着气体到达 排出管道中。这是重要的优点，因为在气体的后面的处理步骤中尤其具有大于5-10mm颗粒 大小的固体颗粒会引起明显的问题。在此有利的是，通过利用惯性来分离固体颗粒，从而不 需要任何转向或者麻烦的方法步骤。
根据按本发明的方法的特别有利的设计方案，在管道突起部分中分离的固体由于 重力作用再次通过输入管道排出。这种最简单的解决方案不仅能够可靠地运走分离的周体 颗粒，而且也不需要相应的用于运走的装置。按本发明的方法的可能的设计方案提出，在通过输入管道排出所分离的固体时， 固体在管道突起部分中的下沉速度大于加载固体的气体在输入管道中的气体速度。当固体 的下沉速度大于气体速度时，所述固体颗粒能够通过输入管道排出。按本发明的方法的另一设计方案提出，所分离的固体在管道突起部分的盖子上进 行反射并且抛回输入管道中。在气体速度或者说固体颗粒速度较高时，颗粒以高速度碰到 盖子上并且再回落到输入管道中。根据按本发明的方法的设计方案，为了冷却将冷却气体流混合到初步净化的气体 中。在实现粗分离之后，将初步净化的气体为了进一步处理而在热方面进行调节。这通过 混入冷却气体流来实现，从而例如能够冷却非常热的气体。根据按本发明的方法的有利的设计方案，残留在初步净化的气体中的固体在另一 分离装置中进行分离。由于事先已经实现的粗分离以及必要时气体温度的降低，能够最佳 地准备所述用于后面的分离装置的气体，使得所述分离装置实现了尽可能高的效率以及无 干扰的运行。尤其在使用旋风分离器时，需要在气体较热时相应地降低温度并且维持规定 的流速。在此，通过事先进行的粗分离可靠地分离粗的固体颗粒并且维持足够高的流速，从 而在旋风分离器中或者其它分离装置中实现最佳的分离。此外，按本发明的任务根据权利要求16的特征部分所述的按本发明用于处理颗 粒状的原料的方法得到解决。借助于处理气体在反应器中、尤其在流化区域中并且在提高温度的情况下实现按 本发明的用于处理颗粒状的原料、尤其是细矿的方法。加载固体的处理气体通过反应器中 的反应从反应器中排出并且输入按权利要求1到8中任一项所述的装置中，所述反应也可 以具有爆发状的过程。在流化区域的运行中，已知在反应器中一再出现压力峰值，所述压力峰值不仅会 将粉尘以及小固体颗粒从反应器中抛出，而且具有大于5-10mm的颗粒大小的大颗粒也会 被抛出。这种颗粒是潜在的干扰原因，因为会导致附着物、沉积物，然而也会导致流动横截 面的减少直至堵塞。按本发明的方法避免了所述一连串问题。通过输入管道输入所述加载固体的处理气体，其中进入到输入管道中的固体由于 其惯性被带到了管道突起部分中并且至少部分地与处理气体分离。初步净化的处理气体通 过排出管道输出。在管道突起部分中分离的固体由于重力作用通过输入管道又回到反应器 中。由此确保，能够将通过抛出的固体颗粒例如细矿或者细铁矿引起的损失保持得很小。根据按本发明的方法的特别有利的设计方案，在另一分离装置中分离残留在初步 净化的处理气体中的固体，其中所述固体通过喷射器返回到反应器中。由此，几乎所有与处 理气体一起排出的固体颗粒都能返回到反应器中并且由此返回到处理过程中。由此，将物 料例如矿的损失保持得非常小。根据按本发明的方法的另一特别有利的设计方案，所述方法是还原方法。在还原 方法中，通过与处理气体一起排出的部分或者说很大程度上还原的材料、例如矿或者铁矿 会产生很大的损失，因为又要麻烦地处理还原所述物料的材料，并且必须重新置入物料。通过所述方法能够在很大程度上避免这种情况。
以可能的设计方案为例详细描述本发明。图1 按本发明的用于粗分离的装置的可能的设计方案，图2 按本发明的装置在用于在热冶金方面处理材料的反应器上方的布置情况，图3 在用于在热冶金方面处理材料的反应器上方的具有倾斜布置的输入管道的 按本发明的装置的布置情况。
具体实施例方式图1示出了基本上垂直布置的输入管道1，该输入管道以管道方式与加载固体的 气体的发生器相连接。常规的布置规定，所述装置以输入管道1布置在这样的发生器(反 应器8，参见图2)上方。在大量冶金学的方法中，例如还原方法或者其它热冶金方法中，细 微颗粒随着所述方法的过程气体(处理气体)出现。所述细微颗粒在颗粒尺寸较小时随气 体流一起带走，尤其是在气体速度较高时，如其经常出现的那样。例如已知，在基于流化区 域的涡流层方法中在流化区域中一再出现爆发状的并且与较高的气体速度相关联的运动。 所述运动通过管道排出处理气体，从而出现加载固体的气体G，该气体的进一步处理是麻烦 的并且是成本高的。在从具有流化区域的反应器中排出固体的情况下，所述加载固体的气 体G通过输入管道1进入按本发明的装置中。在此，所述固体颗粒被抛入由管道突起部分5 构成的盲孔状的空间中。由于固体颗粒的惯性，固体颗粒的绝大部分停留在管道突起部分 5中，并且不会到达弧形的排出管道2中。停留在管道突起部分中的固体颗粒在重力的作用下通过输入管道再次回到将所 述固体颗粒抛出的反应器中。由此，不需要任何用于从装置中排出所分离的固体颗粒的装置。所述排出管道2在通入输入管道1的区域中构造成弧形的，从而实现无障碍的气 体流。所述弧形的排出通道2可以在其自由端部上任意构造，从而能够连接到其它处理装置上。根据图2，所述弧形的排出管道与其它分离装置例如旋风分离器9连接。由此实 现了至少两级的分离，其具有粗分离以及随后的细分离，并且必要时将在第二级中分离的 固体颗粒返回到反应器中。冷却气体通常通过接头6导入已经在预分离中初步净化的气体 中，其中气体的温度相应地得到调整，大多数得到冷却。如在图2中所说明的，可以将多个 按本发明的装置与反应器8相连接地进行布置。有利的是，所述输入管道1在弧形的排出通道2的区域中具有能够封闭的开口 7。 所述开口允许通入所述装置的内部并且实现了内部清理。在出现大量加载固体的气体时， 在气体导入的装置中出现了沉积物或者附着物。通过所述开口 7能够简单地去除沉积物或 者说检查所述装置。根据需要确定用于对加载固体的气体的各个发生器进行粗分离的装置的数目。技 术上常规的反应器可以装备有4到8个用于粗分离的装置。图2示出了连接到反应器8上 的倾斜的管道连接件10连同垂直的输入管道1以及垂直的盲孔状的突起部分5。然而该突起部分5也可以沿着所述管道连接件10的轴向延长方向进行延伸。在旋风分离器9中分离的固体颗粒11可以通过没有示出的喷射器返回到反应器 中。根据图3倾斜地布置所述输入管道1，从而获得从反应器到所述装置的S形的管 道，从而能够更强烈地进行转向。
权利要求
用于从尤其来自用于借助于处理气体处理颗粒状的原料的反应器的加载固体的气体中粗分离固体颗粒的装置，该装置具有基本上垂直或者倾斜布置的输入管道(1)以及至少部分弧形的排出管道(2)，该排出管道必要时能够与用于从初步净化的气体中分离残留的固体的分离装置进行连接，其特征在于，能够通过所述输入管道在一个端侧(3)上输入加载固体的气体(G)，并且在其另一个端侧上借助于盖子(4)进行封闭，其中布置输入管道(1)上的弧形的排出管道(2)，从而形成用于容纳固体颗粒的盲孔状的管道突起部分(5)。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，选择所述弧形的排出管道(2)在输入管道 (1)上的位置，使得所述管道突起部分(5)的长度大致相当于所述弧形的排出管道(2)的高 度。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述管道突起部分(5)的长度大致相当 于输入管道(1)的净宽度的0. 3-3倍、尤其是0. 5-1倍。
4.按权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，圆弧形式的或者由直的分段构 成的弧形形式的弧形的排出通道(2)的曲率具有所述弧形的排出通道(2)的净宽度的大致 3-5倍的半径。
5.按权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述输入管道(1)和所述弧形的 排出管道(2)的净宽度大致相等。
6.按权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述输入管道(1)和/或所述弧 形的排出管道(2)的横截面是圆形的，其中所述输入管道和/或排出管 道在盲孔状的突起 部分通入弧形中的区域内具有平坦的壁段，所述壁段为了增强而包括肋。
7.按权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述盲孔状的管道突起部分(5) 的盖子(4)具有平坦的内表面或者具有拱形的表面，该平坦的内表面水平地并且/或者法 向于输入管道(1)的轴线进行布置，该拱形的表面相应于碟形底部或者球形帽或者类似结 构。
8.按权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，在排出管道中为了冷却初步净 化的气体设置了用于将冷却气体流导入初步净化的气体中的接头(6)。
9.按权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，在弧形的排出管道的区域中，在 所述输入管道中设置了用于内部清理的尤其用于去除沉积物的能够封闭的开口(7)。
10.用于在按权利要求1到8中任一项所述的装置中从尤其来自用于借助于处理气体 处理颗粒状的原料的反应器的加载固体的气体中粗分离固体颗粒的方法，其特征在于，通 过输入管道在一个端侧上输入加载固体的气体并且在其另一个端侧上借助于盖子封闭该 输入管道，其中布置输入管道上的弧形的排出管道，从而形成用于容纳固体颗粒的盲孔状 的管道突起部分，其中进入到输入管道中的固体由于其惯性带到管道突起部分中，并且在 此至少部分地与气体分离，并且气体连同残留的固体通过排出管道输出。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述管道突起部分中分离的固体由于 重力作用再次通过输入管道排出。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，在通过输入管道排出所分离的固体时，固 体在管道突起部分中的下沉速度大于加载固体的气体在输入管道中的气体速度。
13.按权利要求10到12中任一项所述的方法，其特征在于，所分离的固体在管道突起 部分的盖子上进行反射并且抛回输入管道中。
14.按权利要求10到13中任一项所述的方法，其特征在于，为了冷却将冷却气体流混 合到初步净化的气体中。
15.按权利要求10到14中任一项所述的方法，其特征在于，残留在初步净化的气体中 的固体在另一分离装置中进行分离。
16.用于借助于处理气体在反应器中尤其在流化区域中在提高温度的情况下处理颗粒 状的原料、尤其处理细矿的方法，其中加载固体的处理气体从反应器中排出并且输入按权 利要求1到8中任一项所述的装置中，其特征在于，加载固体的处理气体通过输入管道输 入，进入到输入管道中的固体由于其惯性带到管道突起部分中并且至少部分地与处理气体 进行分离，其中通过排出管道输出初步净化的处理气体，并且在管道突起部分中分离的固 体由于重力作用通过输入管道又进入反应器中。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，残留在初步净化的处理气体中的固体在 另一分离装置中进行分离，其中所述固体通过喷射器回到反应器中。
18.按权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法是还原方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于从加载固体的气体中粗分离固体颗粒的方法和装置。本发明还涉及一种用于借助于处理气体在反应器中尤其在流化区域中在提高温度的情况下处理颗粒状的原料的方法。通过盲孔状的管道突起部分能够从加载固体的气体中分离固体颗粒。
文档编号F27B15/12GK101952678SQ200880121917
公开日2011年1月19日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者G·艾钦格, H·鲍恩芬德, J·沃尔姆 申请人:西门子Vai金属技术两合公司