控制固体料流的方法和装置的制造方法
【专利说明】控制固体料流的方法和装置
[0001]本发明涉及方法和装置，它们用于控制固体料流且特别是控制固体槽中(特别是在流化床槽中的流化床中)的料位和/或固体总量以及控制向其中供应两种固体料流的混合槽中的温度和/或混合比。
[0002]在粒状固体如硫化锌矿石、铁矿石、海绵铁或氢氧化铝的处理过程中，在许多领域中目标是流化床中的固体总量(即，数量)且由此固体的垂直料位必须保持恒定。有许多针对此目标的解决方案。一方面，可以使用所谓的孔口阻挡器或出料喷管。这是具有圆锥顶点的喷管形式的机械实心阀门，该圆锥顶点符合流化床的槽壁的相应的圆锥形开口。通过移出喷管或向该开口中插入喷管，增加或减小横截面，以使得可以控制流出量。然而，在固体出口的两侧存在相同压力，因为孔口阻挡器仅在完全封闭的条件下能实现压力密封。通常，这将是流化床在固体出口料位处的压力。如果由于工艺和/或各自操作条件的转换而得到跨越固体出口的压力差，则必须预计到控制质量的恶化。
[0003]在EP O 488 433 BI中，详细描述了用于打开和关闭气体通道的控制孔口阻挡器。
[0004]所述控制孔口阻挡器在实践中起作用，但它们具有其弱点和缺点。一方面，所述控制孔口阻挡器具有与热固体接触的机械式活动部件。因此，必须通过水冷却将其冷却。此时，必须监测冷却水的流量和在前进流与返回流之间的温差。偶尔，喷管发生损坏。因此，水从喷管中溢出且在最坏情况下流进位于该喷管下方的具有耐火衬层的槽中，由此所述耐火衬层会被损坏。另外，该喷管必须横向移动，驱动器在外部具有环境压力且内部通常具有过压。出于密封目的，使用填料箱。如果填料箱变泄漏，则热固体可能会被排出，这代表了一个安全风险，或者环境空气将进入，这会妨碍该工艺。为了调节经由孔口阻挡器排出的固体料流，需要在喷管的顶端与起到阀座作用的喷嘴底座(nozzle stone)之间进行精密调节。在此应该考虑到，在延长的操作时间之后，高温会引起耐火衬层位移，以使得可能失去此精密调节。还会发生的是在长时间关闭孔口阻挡器之后，固体在孔口阻挡器的顶端之前去流态化且不继续前进打开孔口阻挡器。在很多情况下，穿过另一填料箱移动的手动操作的空气喷管因此能用于捅开固体并同时使固体流态化。该捅开的成功或失败通常可通过检查玻璃观察到。当固体热到足以发光时，可以看到一些东西。但是如果它们是冷的，则看不到东西且可以说是在盲目操作。然而，在热固体的情况下，能经受住高温的检查玻璃非常昂贵。此外，采用控制孔口阻挡器，压力密封不能借助于控制设备实现。这会引起气体/空气流动穿过(在最坏情况下还相反于固体流动的方向)喷嘴石，由此会限制或甚至完全抑制该固体流动。
[0005]或者，流化床中的总量的水平还可通过在距分配板严格限定距离处布置的堰坝或排料口保持恒定。这常在固定流化床或形成气泡的流化床中使用。当该流化床具有比周围环境或固体流进入其中的接续槽高或低的压力时，仍然必须实现压力密封。为此目的，可使用所谓的浮子室、虹吸管或星形进料器。
[0006]例如从DE 196 29 289 Al中得知用于输送细粒固体的虹吸管。该虹吸管由与用于馈送固体的设备连接的管路和与另一管路连接的几乎相反导向的第二管路组成，其中固体在重力影响下输送。喷管延伸到充满细粒固体的区域中以使固体流态化。该装置用于阻挡流化床相对于再循环旋风分离器的底流的压力并用于使来自该旋风分离器的固体再循环回到流化床中。固体料流的具体控制是不可能的。空气的供应仅仅用来保持固体处于流体般条件下。在该系统中，流化床中的固体料位不是可变的。
[0007]在星形进料器的情况下，流化床中的固体料流且由此固体料位可因改变旋转速度而受影响，且当更新时，还可以实现压力密封。然而，就旋转转子与固体直接接触来说，它们是不利的，由此发生磨损并危及紧密性。另外，旋转转子的轴必须相对于周围环境密封，因为驱动器安排在外部。
[0008]所有上述系统的另外缺点在于它们仅仅在向下方向上工作，即固体到达比在流化床中的料位低的料位。
[0009]美国专利6，666，629描述了输送粒状固体的方法，借助于该方法原则上还可以解决高度问题。借助于气态介质，将固体从压力为4-16巴的第一区经下降管路输送并经由上升管路到达压力比第一区低3-15巴的第二区。气态介质的流入通过向上导向的喷嘴实现，在此点处下降管路通向上升管路。此外，将额外的气体引入下降管路，它决定穿过该下降管路的固体料流。
[0010]从WO 01/28900 Al中得知一种装置，其中固体穿过下料器通至上升管路，它们借助于流化气体输送穿过上升管路且随后在底部转向移出。借助于许多气体供应管路，固体在下降管路和在提升管中沿它们的整个长度流态化并由此靠重力在连通管中如流体般输送。
[0011]美国2005/0058516 Al描述了用于细粒固体在受控流量下的运输的装置，其中该固体最初由于重力向下流动穿过下料器，且随后通过注入二级气体经由倾斜转移管路运输到提升管，其中将提升管空气从下面引入，以便输送颗粒到顶部。因此该下料器与该提升管彼此不直接连接。在连接件中，固体被流态化并供应二级空气。该提升管中的输送空气保持恒定，而固体料流的控制经由连接件中的二级空气实现。
[0012]随后可将经由提升管排出的固体料流供应到混合槽，在那里它与另一固体料流混合。然而，该混合物(无需使用以上所述形成的提升管)例如从DE 195 42 309 Al中得知。当由氢氧化铝生产氧化铝时，预先干燥且仅略微预热的水合物的部分料流穿过煅烧设备的炉子且随后与来自该煅烧设备的炉子的热的氧化铝混合。然而，困难的是精确限定混合槽中的温度和氧化铝与氢氧化铝的混合比，因为几乎不能测量质量流量。这是在实践中大多使用速度可变的星形进料器使水合物穿过炉子的原因，借助于该星形进料器控制混合槽中的温度。然而，这涉及星形进料器的上述典型缺点如磨损和降低紧密性，以使得可靠的压力密封几乎是不可能的。
[0013]因此，以下本发明的目标在于通过可靠地控制固体料流提供固体槽中固体料位的控制和混合槽中的温度的控制。同时，应该确保可靠的压力密封。
[0014]在根据本发明的方法中，此目标基本通过权利要求1和2的特征来解决。
[0015]根据本发明，将粒状固体料流经由下降管路(下料器)从固体槽具特别是流化床槽中移出，所述固体料流通过供应输送气体在所述下料器的底部流态化并经由从所述下料器分叉的上升管路(提升管)运输到更高料位处，其中穿过所述提升管输送的固体料流的量通过供应输送气体来控制，其中测量所述固体槽中的固体料位或固体总量且将其用作控制线路的控制变量，且其中将所述输送气体的体积流量用作所述控制线路的执行变量。
[0016]根据本发明的开发，固体料位或固体总量借助于在所述固体槽特别是在所述固体槽中形成的流化床的上部区域与下部区域之间的压力差确定。或者，还可能的是进行固体料位的超声测量或固体槽的重量测量。
[0017]在固定的流化床中，流化固体床行为就象流体一样并因此产生流体静压，它与流化床的高度成比例。在循环流化床的情况下，料位没有限定，因为流化床填满整个流化床反应器。则压力差与流化床反应器的固体总量成比例。根据本发明，使用压力差信号用于经由控制线路执行控制阀且由此决定输送气体的供应。如果流化床槽中的压力差变得太大，则阀被开得更大且输送气体流量增加，以使得固体从流化床上移走并且料位再次降低。如果料位变得太低，则该压力差降低且输送气体流量减小，这导致提升管中的固体质量流量相应减小并由此导致流化床中的料位增加。用这种方式，还可以控制固体在流化床中的停留时间。
[0018]如果经由提升管将固体料流供应到混合槽，则混合槽中的温度和/或混合比可借助于本发明来控制之处在于混合槽中的温度被测量且在于将所测量的温度用作流化气体的供应的控制变量。同样在这种情况下，穿过提升管输送的固体料流的量通过流化气体的供应来控制。如果混合槽中的温度与限定的设定值不同，则调节流态化气体的供应，以使得相应地更多的或更少的固体穿过提升管输送，且由此再次使混合槽中的温度回到所需值。与固体的质量流量相比，温度可非常容易地测量，因此可靠的控制容易地成为可能。
[0019]根据本发明的一个优选的实施方案，保持下料器的底部与顶部之间的压力差小于对应于流化下料器的压力损失。同样如根据本发明所提供的，如果保持下料器底部的压力大于该下料器顶部的压力，则下料器中的固体的行为就象孔隙度接近于固定床的孔隙度的下沉床(sinking bed) 一样。因此，在下料器中存在非流化的横动移动床。
[0020]第一下料器的压力差八？