用于操作散装材料锁定装置的方法
【专利摘要】用于操作散装材料锁定装置的系统的方法，该锁定装置用于在正压下填装罐或反应器；其中，在对锁定系统减压的过程中，气体和压力能通过压力补偿部分地储存在一个或更多个压力罐中并在加压过程中被再次使用。
【专利说明】 用于操作散装材料锁定装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于操作散装材料锁定装置的系统的方法，锁定装置每个均用于在正压下填装包含有过程气体的处理器械，如罐或反应器，其中在填装散装材料之前，锁定装置减压至大气压力且逸出气体被收集在一个或更多个罐中并被储存以进一步使用，并且其中在将锁定装置的散装材料内容物排出到罐或反应器之前，锁定装置被过程气体加压至其操作压力。
[0002]该散装材料锁定系统由包含有多个本质上相同的处理器械的生产设备的锁定装置形成。
【背景技术】
[0003]用于在正压下填装处理器械的散装材料锁定装置的操作方法是已知的。这种方法的非常著名的实例是钢铁工业中的高炉装料。当锁定装置减压时，气体被收集、除尘并储存在通常用以提供所用燃气的贮气器中。为了对锁定装置再加压，过程气体直接或在除尘后被从高炉中提取。此处，并不要求再次使用所收集气体自身来对锁定装置加压，这是因为高炉冶炼过程会产生充足量的高炉气，从而能够分流出对散装材料锁定装置加压所需的气体而不干扰高炉冶炼过程。参见Ullmann的Encyclopedia of Industrial Chemistry (工业化学百科全书)，第六版，卷18, Iron(铁),章节2.5。
[0004]令人不满意的是煤气化炉的设备的情况，正如Ullmann的Encyclopedia ofIndustrial Chemistry第六版，卷15, Gas Product1n (气体生产)，章节4.4中所原则性描述的。该项技术的典型实例描述在德国的公开专利案DE 10 2007 017 402 Al中。
[0005]这些煤气化炉还被称作压力气化器，即轴式气化器。在该气化器中，固体燃料如泥炭、褐煤、无烟煤、焦炭、生物质或类似物被转化成主要成分为一氧化碳和氢气的可燃析出气体。轴式压力气化器从上方填装燃料。在轴中，燃料形成固定床，基本上由氧气或空气和水蒸气组成的气体混合物逆流横穿该固定床。温度通常高达800°C的析出气体被提取到压力气化器的上部区域且提纯并在之后使用。燃料所得灰，例如可通过旋转门，从压力气化器底部排出。压力气化过程通常在15巴和50巴之间的压力下进行。这导致必须经由散装材料锁定装置将燃料填装到轴中。为了处理散装材料，或燃料，锁定装置由析出气体加压至压力气化器的轴中存在的处理压力，并减压至环境压力以重新填装。
[0006]不同于在钢铁工业的高炉中，气体表示压力气化中的过程产物。因此，至少在由数个气化器组成的大型设备中，收集在减压过程中从锁定装置中排出的气体是值得的，从而再次将其通过压缩机单元压缩至气化过程的操作压力并将其送回至气体产物流中。
[0007]然而，通过该压缩机单元对锁定装置加压并不可能是出于经济原因，因为每次在短时间内所需的大量空气要求非常庞大且昂贵的压缩机。为了对锁定装置加压，气体必须从气化过程中分流出来，其中，必须接受的是，随着每次为了对锁定装置加压而移除空气，气化过程的完整过程被干扰。
[0008]因此，本发明的目的是提供一种操作散装材料锁定装置的系统的方法，其避免了现有技术中的缺点，因为获得了更少的须在压缩后被送回至生产过程中的减压气体，并且因为更少的加压气体需要从生产过程中分流出来。
【发明内容】
[0009]此目的由具有权利要求1的特征的方法实现。
[0010]构成本发明的理念在于锁定装置各自利用压力罐通过压力补偿在部分步骤中被减压，使得，不仅气体，而且存在于气体中的部分压力能被储存在一个或更多个压力罐中。
[0011]锁定装置的起始压力和压力补偿前压力罐的压力的差越小，且压力罐越小，则可储存越多的压力能。
[0012]多少锁定装置可被组合到此种由多个锁定装置和一个或更多个压力罐组成的系统主要取决于锁定装置循环的频率和持续时间以及压力补偿步骤的数目和持续时间。
[0013]此处锁定装置循环应理解为将锁定装置减压至大气压力，向锁定装置填装固体，将锁定装置加压至反应器操作压力，并且将固体从锁定装置排出到反应器中。
[0014]根据本发明所述的方法可根据从属权利要求2至5有利地设计。
[0015]本发明的一个有利方面在于甚至在将要根据权利要求1执行的步骤之前实现的锁定装置的第一减压步骤，由已经经过根据权利要求1所述的加压步骤c)和d)的系统的另一锁定装置通过压力补偿来实现该第一减压步骤。这样，甚至更大量的气体和压力被储存，并且对于需加压的锁定装置，更少的气体需要从气化过程中提取，以在锁定装置中达到用于将固体卸入反应器中的必要的操作压力。
[0016]本发明另外优选的方面在于将锁定装置加压至所连接的器械的操作压力的最后步骤，该最后步骤的实现在于执行锁定装置和器械之间的压力补偿。在许多应用中，该步骤是有问题的，因为直接从器械提取的气体可能是非常热的并且可能包含在锁定装置中沉积且能够引起故障的成分。然而在本发明中，最后加压步骤所需气体非常少，以至于该步骤能够在高气体温度和气体中具有一定浓度的冷凝成分的条件下执行，而不削弱锁定装置的操作性。
[0017]本发明另外优选的方面在于，在进行了根据权利要求1所述的减压步骤a)和b)之后，发生另外的减压步骤，在于执行锁定装置和用作用于压缩机单元的接收罐的压力罐之间的压力补偿，由此将气体送至由锁定系统供给的设备的产物流中。这样，从过程中通过锁定装置提取的过程气体被再循环，并且提高了过程产量。
[0018]本发明的另外优点在于，执行了在压缩机单元的接收罐中的减压之后，直至几乎环境压力的另外的减压通过压力补偿由贮气器执行。这样，最大可能量的气体被收集和储存。由于储存，气体可被供给用于另外的用途，如用作燃气。
[0019]作为贮气器储存的一种替代，然而，通过吹管处理气体也是经济的。
[0020]尤其有利地，本发明可用于用作执行固体燃料的压力气化的方法。由于这些方法在高于大气压力的压力下操作，所以向压力气化器添料必须经由锁定装置实现，从而尽可能少地干扰气化过程。虽然根据现有技术，锁定装置加压所必要的析出气体唯一地从气化过程中提取，但是本发明以经济的方式，即在不装备大型压缩机的情况下，部分地利用减压过程中从锁定装置逸出的气体来执行对锁定装置的加压。这样，更少的气体需要从压力气化器中提取以用于加压而且其过程更少受到干扰。
[0021]本发明还包含用于操作根据权利要求1至5所述的方法的器械，其包含一种散装材料锁定装置的系统，其中至少一个锁定装置每个均用于在正压下填装处理器械，其中系统包含至少一个压力罐和可选的连接有气体压缩单元的额外的压力罐；一种贮气器和一种吹管管线，并且其中，锁定装置、罐和吹管管线经由管路连接使得每个构件都能与其它各个构件进行气体交换。有利地，这些构件被连接于头管(header conduit)。在大型系统中，使用多个头管能够是有利的，例如，每个压力罐、气体压缩单元、贮气器和/或吹管管线使用一个头管。
[0022]示例性实施例
[0023]本发明的进一步拓展、优点和可能应用可通过下述示例性实施例的描述和附图获得。所有描述和/或示出的特征本身或以任何组合的方式形成本发明，而不依赖于它们在权利要求书中的内含物或它们的反向引用。
[0024]附图1以实例方式示出了根据本发明的装备有两个压力罐和一个贮气器的散装材料锁定装置的系统的局部视图。
[0025]附图2以实例方式示出了根据本发明所述的装备有两个压力罐、一个贮气器和一个压缩机单元的散装材料锁定装置的系统的局部视图，其中示出了气体接收罐和压缩机。
[0026]在下述实例中，将参考两个示例性实施例描述根据本发明所述的方法的功能的模式。
[0027]实例I
[0028]被供给到锁定装置或从锁定装置排出到反应器的散装材料由箭头或管线4、5、6和7示出。散装材料锁定装置A和B以及压力罐C和D每个均具有12.1m3的体积。贮气器E用于储存几乎处于大气压力的减压气体。送风器F用于通过管线7输送气体以进一步使用，例如，用作燃气或者例如通过吹管对其进行处理。锁定装置、压力罐和贮气器相互连接以通过管线8、9、10、11、12和头管3进行气体交换。管线I和2用于具有待填装的相应的罐或反应器(未示出)的锁定装置的压力补偿。
[0029]起始情况
[0030]-锁定装置A填装有54%体积的固体和46%体积的气体。其处于大气压力并将被加压至由锁定装置供给的罐或反应器(未示出)的50巴(g)的操作压力，从而之后将其固体成分排入罐或反应器中。
[0031]-锁定装置B已将其固体内容物排入由其供给的反应器(未示出)中，处于该反应器的50巴(g)的操作压力并将减压至大气压力从而再填装固体。
[0032]-压力罐C处于29.5巴(g)的压力。
[0033]-压力罐D处于38.8巴(g)的压力。
[0034]-贮气器E始终处于标称大气工作压力下。
[0035]方法步骤I
[0036]-锁定装置A和压力罐C之间压力补偿至20.2巴(g)。
[0037]方法步骤2
[0038]-锁定装置A和压力罐D之间压力补偿至32.9巴(g)。
[0039]方法步骤3
[0040]-锁定装置A和锁定装置B之间压力补偿至44.6巴(g)。
[0041]方法步骤4
[0042]-锁定装置A和反应器之间压力补偿至50巴(g)。
[0043]方法步骤5
[0044]-锁定装置B和压力罐D之间压力补偿至38.8巴(g)。
[0045]方法步骤6
[0046]-锁定装置B和压力罐C之间压力补偿至29.5巴(g)。
[0047]方法步骤7
[0048]-锁定装置B和贮气器E之间压力补偿至几乎大气压力。
[0049]由于在该实例中所描述的步骤，从锁定装置排出的用于对锁定装置减压的40%体积的气体可再利用于加压锁定装置。剩余的60%体积的减压气体被排入贮气器中并在其中通过吹管被处理和/或被供给用作燃气。在现有技术中，100%体积的减压气体必须以此方式处理。将降压至大气压力的该气体压缩至如下程度并不是经济有利的，即其可用于对锁定装置加压的程度，或其可在气化反应器的出口处被混合至析出气体中的程度。
[0050]实例2
[0051]被供给到锁定装置或从锁定装置排入反应器中的散装材料由箭头或管线4’、5’、6’和7’示出。散装材料锁定装置A’和B’以及压力罐C’和D’每个均具有12.1m3的体积。贮气器E’用于储存几乎处于大气压力的减压气体。送风器F’用于通过管线V输送气体以进一步使用，例如，用作燃气，或者例如通过吹管对其进行处理。锁定装置、压力罐和贮气器相互连接以通过管线8’、9’、10’、11’、12’和头管3’进行气体交换。管线I’和2’用于具有待填装的相应的罐或反应器(未示出)的锁定装置的压力补偿。
[0052]此外，系统包含压缩机单元，由体积为300m3的气体接收罐G和压缩机H表示。气体接收罐G中的气体压力保持在3-4巴(g)之间。压缩机H压缩气体至存在于气化反应器(未示出)的出口处的析出气体压力。通过管线13，向罐G填装来自锁定装置的减压气体。通过管线14，压缩的气体被混合到从气化反应器析出的析出气体流中。
[0053]起始情况
[0054]-锁定装置A’填装有54%体积的固体和46%体积的气体。其处于大气压力并将被加压至由锁定装置进行供给的罐或反应器(未示出)的50巴(g)的操作压力，从而之后将其固体成分排入罐或反应器中。
[0055]-锁定装置B’已将其固体内容物排入由其供给的反应器(未示出)中，处于该反应器的50巴(g)的操作压力并将减压至大气压力从而再填装固体。
[0056]-压力罐C’处于29.5巴(g)的压力。
[0057]-压力罐D’处于38.8巴(g)的压力。
[0058]-贮气器E’始终处于标称大气工作压力下。
[0059]-气体接收罐G处于3巴(g)。
[0060]方法步骤I
[0061]-锁定装置A’和压力罐C’之间压力补偿至20.2巴(g)。
[0062]方法步骤2
[0063]-锁定装置A’和压力罐D’之间压力补偿至32.9巴(g)。
[0064]方法步骤3
[0065]-锁定装置A’和锁定装置B’之间压力补偿至44.6巴(g)。
[0066]方法步骤4
[0067]-锁定装置B’和反应器之间压力补偿至50巴(g)。
[0068]方法步骤5
[0069]-锁定装置B’和压力罐D’之间压力补偿至38.8巴(g)。
[0070]方法步骤6
[0071]-锁定装置B’和压力罐C’之间压力补偿至29.5巴(g)。
[0072]方法步骤7
[0073]-锁定装置B’和气体接收罐G之间压力补偿至4巴(g)。
[0074]方法步骤8
[0075]-锁定装置B’和贮气器E’之间压力补偿至几乎大气压力。
[0076]由于在该实例中所描述的步骤，从锁定装置排出的用于对其减压的40%体积的气体可被再次使用于加压锁定装置。另外50%体积借助于压缩单元被压缩至如下程度，即其可混合至气化反应器的析出气体流中。只有剩余的10%体积必须排入到贮气器中并从其中处理或被供给为另外的下一级使用，例如，用作燃气。
[0077]附图标记列表
[0078]A、B、A’、B’散装材料锁定装置
[0079]4、5、4’、5’散装材料添加(管线)
[0080]6、7、6’、7’散装材料排入反应器(管线)
[0081]1、2、7、8、9、10、11、
[0082]12、13、1’、2’、7’、8’、气体输送管路
[0083]9，、10，、11，、12，、13，
[0084]3、3，头管
[0085]C、D、C’、D’压力罐
[0086]E、E’贮气器
[0087]F、F，送风器
[0088]G气体接收罐
[0089]H压缩机
[0090]Bar (g)正压巴值
【权利要求】
1.一种用于操作散装材料锁定装置的系统的方法，所述散装材料锁定装置每个均用于在正压下填装含有过程气体的处理器械如罐或反应器，其中在填装散装材料之前，所述锁定装置被减压至大气压力，并且逸出气体被收集在一个或更多个罐如压力罐或贮气器中，并被储存以进一步使用，并且其中在将所述锁定装置的散装材料内容物排入所述处理器械中之前，所述锁定装置被过程气体加压至操作压力；其特征在于对锁定装置的减压和加压包含以下步骤: a)利用包含有初始压力低于所述锁定装置的初始压力的过程气体的压力罐通过压力补偿对所述锁定装置进行的减压步骤； b)可选的一个或更多个另外的减压步骤，利用每个均含有过程气体的一个另外的压力罐通过压力补偿来实现每个所述另外的减压步骤，其中所述一个或更多个压力罐的初始压力每个均低于步骤a)中使用的压力罐的初始压力或之前使用的压力罐的初始压力； c)利用步骤b)下所列的压力罐通过压力补偿进行的可选的加压步骤，所述可选的加压步骤从处于最低压力的压力罐开始并以处于下一更高压力的相应的压力罐继续； d)利用步骤a)下所列的压力罐通过压力补偿进行的加压步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在权利要求1中的所述加压步骤a)之前，由所述系统的另一个锁定装置通过压力补偿来实现减压步骤，所述另一个锁定装置已经首先通过根据权利要求1所述的步骤c)和d)加压。
3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，用于将锁定装置压力调整至所连接的器械的操作压力的高度的最后加压步骤由在所述锁定装置和所述器械之间的压力补偿来实现。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在对所述锁定装置减压时，在执行根据权利要求1所述的步骤a)和b)之后，由具有用作用于压缩单元的接收罐的压力罐对所述锁定装置的压力补偿来实现另外的减压步骤。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在对所述锁定装置减压时，在执行根据权利要求1所述的步骤a)和b)之后，并且在根据权利要求4所述的在压力罐中的减压之后，由贮气器通过压力补偿来对所述锁定装置减压。
6.使用根据上述权利要求中的任一项所述的方法来执行固体燃料的压力气化的方法，其特征在于至少一个散装材料锁定装置每个均用于填装轴状类型的压力气化器。
7.用于操作根据权利要求1至5所述的方法的器械，包括散装材料锁定装置的系统，至少一个所述散装材料锁定装置每个均用于在正压下填装处理器械，其中所述系统包括至少一个压力罐和可选的连接有气体压缩单元的另外的压力罐、贮气器和吹管管线，并且其中所述锁定装置、所述罐和所述吹管管线经由管路连接，使得每个构件都能和每个其它构件进行气体交换。
【文档编号】B01J8/00GK104302742SQ201380012289
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】弗雷德里克·朱达斯, 埃哈德·莱瑟 申请人:乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司