RS49820B - Postupak i uredjaj za punjenje silosa - Google Patents

Abstract

Postupak za punjenje silosa (1) fluidiziranim materijalom pomoću koga se sprečava segregacija, kod koga se materijal transportuje do centralne oblasti u gornjem delu silosa (1) i dalje se distribuira prema zidovima silosa (1) pomoću jedne ili više cevi (26, 26') za distribuciju, pri čemu se materijal distribuira naniže prema površini materijala iznad dna (2) silosa putem jedinica za napajanje, naznačen time, što postoje najmanje dve jedinice (11, 11') za napajanje koje sadrže cevi (13, 13') za punjenje koje su pružene duž zida silosa (1) od njegovog vrha do dna, pri čemu se silos (1) puni od bočne strane ka centru, i pri čemu se vazduh ili gas sadržan u fluidiziranom materijalu sistemski uklanja ostavljajući minimalnu količinu pre nego što se materijal sprovede u silos (1).Prijava sadrži još 1 nezavisan i 8 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Ovaj pronalazak se odnosi na postupak i uređaj za punjenje silosa.

U industrijama u kojima se radi sa velikim količinama, na primer oksida za industriju aluminijuma, kod sadašnjih sistema se javljaju problemi segregacije. Takva segregacija znači da mogu da se pojave lokalne varijacije u pogledu akumulacije nižih (finijih) i viših (grubljih) zrna materijala. Izdvajanje započinje za vreme operacije punjenja, kod koje lako može da dođe do velikog kretanja vazduha u silosu, čija je posledica akumulacija finih zrna, u zavisnosti od geometrije silosa, naročito uz zidove silosa. Za vreme pražnjenja ili izbacivanja mase iz silosa, može stoga doći do problema jer zrna variraju, rezultat čega mogu da budu poremećaji u radu niz struju od silosa kao što su začepljenja u silosu i u priključenim transportnim sistemima. Poremećaji u radu u samom silosu ili niz struju od silosa mogu da rezultiraju u povećanoj mogućnosti izbacivanja fine prašine u okolinu. U vezi sa proizvodnjom aluminijuma, takvi poremećaji u radu mogu da rezultiraju u neželjenim situacijama u ćelijama za stvaranje kala, oštećenju anode, začepljenju napojnog voda, itd. tako da ćelije moraju da se „otvore" da bi se primenile različite mere, sa povećanim rizikom emisije toplote i gasova fluorida u okolinu.

DE-U-9408840 opisuje skladišni silos koji ima centralno postavljen distributer materijala na gornjem delu silosa. Distributer sadrži sud sa na vrhu centralno postavljenim ulazom kroz koji se materijal napaja u sud, sa centralno postavljenim izlazom na njegovom dnu zajedno sa izlazima na stranama. Otvori na stranama suda povezani su sa vazdušnim transporterima za transport materijala do ulaznih otvora raspoređenih na gornjem delu silosa. Unutar suda postavljen je prstenasti deo ispod na vrhu centralno postavljenog ulaza. Prstenast deo ima ograničenu mogućnost širenja u vertikalnom pravcu tako da dozvoljava materijalu da teče i ispod njegove donje ivice i iznad njegove gornje ivice do izlaza na stranama suda. Centralno postavljeni izlaz se kontroliše ventilom dok se transport iz otvora na stranama obavlja aktiviranjem vazdušnih transportera pomoću fluidizirajućeg gasa. Punjenjem silosa na naizmeničan način ili kroz centralno postavljeni izlaz na sudu, ili kroz centralno postavljen izlaz na sudu ili kroz izlaze na stranama suda preko vazdušnih transportera do ulaznih otvora u gornjem delu silosa, količine materijala različitih kvaliteta mogu da se distribuiraju po površini poprečnog preseka silosa, čime se postiže mešanje različitih veličina zrna u procesu punjenja silosa. Ipak, problemi vezani za segregaciju prouzrokovanu vazduhom biće i dalje prisutni kod ovog rešenja, posebno kod operacija punjenja pri niskom nivou materijala u silosu, odnosno u uslovima kada je visina padanja materijala velika.

Obično se čine pokušaji da se izbegnu poremećaji u radu koji su rezultat vazduhom uzrokovane segregacije u silosu tako što se silos ne prazni potpuno. Za vreme rada, takve mere znače da su problemi vezani za segregaciju odloženi pošto silos postepeno akumilira toliko mnogo finog materijala da on mora biti izbačen ovako ili onako. Opcije za njegovo uklanjanje su onda ili da se silos potpuno isprazni i da se fini materijal izbaci, ili da se upotrebi u procesu uz rizik problema u radu.

Sledeći članak, „Anti-segregaciona cev za sprečavanje segregacije uzrokovane vazdušnom strujom", od Are Dyroy i Gisle G. Enstad, strane 27-30, POSTEC Nev/sletter No. 16, dec. 1997, predlaže metod za sprečavanje segregacije za vreme punjenja silosa gde bi se koristila centralna cev (cev za punjenje) koja bi se pružala od vrha do dna silosa. Na cevi se ćelom dužinom nalaze ventili koji su zatvoreni dok punjenje ne počne. Kada se silos napuni, najniži ventil se otvara zato što je pritisak u cevi veći od pritiska izvan cevi. U vezi gornjeg dela cevi, moguće je postaviti ulaznu branu da spreči da vazduh prođe sa materijalom kojim se cev puni i da reguliše količinu kojom se cev napaja. Ovo rešenje se pokazalo efikasnim u sprečavanju segregacije kada se silos puni.

Nedostatak gore opisanog uređaja je što će cev, koja je postavljena centralno u tanku, biti izložena velikim silama od materijala kojim se silos puni. Sledeći nedostatak je što je ovim uređajem teško iskoristiti pun kapacitet silosa, jer će ugao klizanja materijala sprečiti potpuno punjenje uz zidove silosa. Štaviše, može da se javi potreba za dodatnim odstranjivanjem vazduha kod predloženog sistema, da bi se izbegla segregacija zbog velikih brzina vazduha za vreme punjenja, posebno u vezi sa manipulisanjem materijalom koji je prethodno bio fluidiziran, odnosno materijalom koji sadrži vazduh od prethodnog uzlaznog transporta.

Sadašnji pronalazak pokušava da izbegne gornje probleme. On se bazira na tome da se količina vazduha koja ulazi u silos za vreme punjenja drži na kontrolisanom, minimalnom nivou. Ovaj pronalazak takođe čini da se materijal kojim se napaja silos u njemu raspoređuje na povoljan način i omogućuje da se silos brže napuni. Dalje, ovaj pronalazak predstavlja uređaj koji je robusniji u pogledu potresa prouzrokovanih kretanjem velikih količina materijala, kao što su klizanja u silosu.

Ovaj pronalazak će dalje biti detaljno opisan uz korišćenje slika i primera, gde:

Slika 1 prikazuje podužni presek uređaja za punjenje silosa u skladu sa ovim

pronalaskom

Slika 2 prikazuje poprečni presek silosa sa uredjajem za punjenje silosa prema drugom

načinu izvodjenja pronalaska

Slika 1 pokazuje silos 1 sa dnom 2 i zidovima 3. Uređaj 4 za punjenje silosa postavljenje u gornji deo silosa. Vertikalni transporter 5 donosi materijal iz skladišta 6 gore do kutije 7 za odstranjivanje vazduha, odakle se cev 8 za odstranjivanje vazduha vraća u skladište. Iz kutije 7 za odstranjivanje vazduha materijal se transportuje pomoću transportera 9, na primer fluidiziranog kanala ili horizontalnog transportera bilo kog tipa, do centralnog distributera 10 materijala. Jedna ili više (dve su prikazane na slici) jedinica 11, 11' za napajanje, koje sadrže ulazni regulator ili ulaznu branu 12, 12' i cev 13, 13' za punjenje, mogu biti povezane sa distributerom materijala. Ulazna brana i cev za punjenje mogu biti, ali nije obavezno, istog tipa kao u gornjem „POSTEC" članku. Na slici, ulazna brana sadrži fluidizirajući deo 14, 14', izlaz 15, 15', ulaz 16, 16' i vod 17, 17' za odstranjivanje vazduha. Cev 13 za punjenje može da sadrži jedan ili više ventila 18, 19 i njen poprečni presek može da ima bilo koji oblik, kvadratni, kružni, itd. Ulazna brana i cev za punjenje nisu ovde detaljno opisane pošto nisu predmeti ovog pronalaska.

Ulazi 16, 16' su u vezi sa cevima 26, 26' za distribuciju. Cevi za distribuciju mogu da se sastoje od malo nagnutih kanala, na primer pod uglom od 1 - 3 °, i mogu da sadrže jedan ili više fluidizirajućih delova do čijeg se dna dovodi komprimovani vazđuh ili gas ( nije prikazano). Cevi 26, 26' za distribuciju povezane su za izlaze 27, 27' distributera 10 materijala. Distributer materijala prikazan na slici sastoji se od tanka 29, koji je prvenstveno cilindričan. Ipak, i drugi geometrijski oblici mogu biti upotrebljeni, na primer oblik paralelopipeda. Tank 29 sadrži ulaz 28 u svom gornjem delu kroz koji materijal može da se ubaci iz horizontalnog transportera 9. Na svom donjem delu ili dnu 20, prikazani tank sadrži fluidizirajući deo 30, koji potpuno ili delimično pokriva dno. Fluidizirajući deo je povezan sa izvorom komprimovanog vazduha ili gasa (nije prikazano). Na dnu tanka se nalazi centralni izlaz 32, koji mode da ima vantil 31 za pražnjenje tanka radi inspekcije, servisa, itd. Dno može biti konično prema izlazu sa uglom od 7°. Za odstranjivanje vazduha iz materijala koji ulazi u tank 29, tank je snabdeven jednom ili više cevi 37, 38 za odvođenje vazduha. Ove cevi su prvenstveno locirane u gornjem delu tanka i u vezi su sa okolnim vazduhom. Cevi su otvorene na krajevima i mogu se pružati na dole prema dnu silosa. Alternativno, cevi mogu biti povezane sa skladištem 6.

Kako je prikazano na slici, centralni element 36 je postavljen u tank 29 da doprinese ravnomernoj distribuciji materijala kada se ovaj ubacuje u tank. Element 36 može da sadrži gornji, konični levkasti uređaj 33, koji je napravljen da uvodi materijal dole u cev 34, koja je prvenstveno cilindrična cev. Kako slika pokazuje, cev 34 završava se malo iznad dna 20 tanka tako da se prstenasti otvor formira između kraja cevi i dna 20. Prstenasti otvor je tako napravljen da prouzrokuje da materijal koji ulazi u tank kroz levkasti uređaj 33 i cev 34 bude distribuiran ravnomerno u polje i u radijalnom i u kružnom pravcu i na gore od dna znaka. Tok materijala u oblasti između cevi 34 i dna 20 prikazan je linijama 35 na slici.

Metod rada distributera 10 materijala je kao što sledi:

Materijal se dovodi u distributer 10 materijala na ulaz 28 tanka 29 pomoću transportera 9. Materijal se ubacuje u tank kroz levkasti uređaj 33 i cev 34 i distribuira preko dna 20. Materijal je fluidiziran (učinjeno je da se ponaša kao fluid) pomoću fluidizirajućeg dela 30, i nivo materijala u tanku 29 će se dizati ravnomerno kroz prstenasti otvor formiran između unutrašnjeg zida tanka 29 i spoljašnjeg zida cevi 34. Kada nivo dostigne izlaze 27, 27', materijal će poteći u cevi 26, 26' za distribuciju u grubo jednakim količinama i napolje u jedinice 11,11' za napajanje.

Ako se sa više materijala napaja distributer 10, jedinice 11, 11' za napajanje mogu da pune silos, u zavisnosti od kapaciteta, ili ako je silos napunjen tako da su i jedinice 11, 11' pune, cevi 26, 26' za distribuciju biće začepljene materijalom. U tanku, nivo u prstenastom prostoru između cevi 34 i zida tanka će se podići, dok ne pređe nivo unutar cevi 34. Ova dva nivoa mogu biti različita. Razlika u nivou će zavisiti naročito od geometrijskih dimenzija koje definišu prstenasti prostor između cevi 34 i zida tanka, od otvora između donjeg kraja cevi i dna 20 i od dimenzija cevi. Ove dimenzije treba odabrati tako da nivo u prstenastom prostoru ne može da se podigne iznad nivoa na kome su cevi 37, 38 za odvođenje vazduha postavljene. U ovoj situaciji, cev 34 će biti napunjena sve do ulaza 28. Kao sigurnosna mera, cevi za odvođenje vazduha mogu da posluže kao prelivi, odnosno ako nivo punjenja pređe predviđenu visinu, materijal može da se izbaci putem cevi 37, 38 za odvođenje vazduha.

Zavisno od izabranog tipa transportera 9, i one će se postepeno napuniti. U ovoj situaciji, vertikalni transporter će početi da prenosi onoliko materijala na dole koliko ga prenese na gore, ili će se zaustaviti. Takav zastoj može da se izazove, ako se, na primer, koristi vertikalrii transporter pogonjen električnim motorom, povećanjem opterećenja motora koje se prati i prekidač za zaustavljanje se aktivira ako opterećenje preraste normalno opterećenje. Covek tehnički obučen je sposoban da sprovede takve mere i stoga se one neće dalje ovde opisivati. Horizontalni transporter se može snabdeti opremom za praćenje opterećenja, nivoa punjenja itd.

Kao što je prikazano na slici, i sam silos može biti opremljen sredstvom za kontrolisano odstranjivanje vazduha. Na primer, silos može da ima sredstvo 40' koje predstavlja ulaz 40 za okolni vazduh i sredstvo 41, 41' za izbacivanje vazduha iz silosa. Izlazi mogu biti povezani sa skladištem 6 i mogu da sadrže sredstvo za izvlačenje kao što je ventilator (nije prikazan). Uređaj ciklon ili neki sličan (nije prikazano) može se postaviti u vezu sa distributerom materijala za dalje odvođenje vazduha iz materijala kojim se puni silos. Ulazi i izlazi mogu da imaju ventile koji se mogu kontrolisati u odnosu na izmereno stanje pritiska u silosu i mogu takođe biti kontrolisani pomoću preprogramirane kontrolne jedinice. Kada se koristi princip napajanja na kome se ovaj pronalazak bazira, važno je kontrolišati stanje pritiska i da napajanje materijalom bude što bolje zaptiveno tako da se vazduhom izazvana segregacija može optimalno ograničiti.

Iako su u opisanom primeru pokazane dve cevi za distribuciju i dve jedinice za napajanje, ovaj pronalazak nije ograničen tim brojevima. Zato će raspored bilo kog broja jedinica za napajanje ući u oblast ovog pronalaska. Na primer, distributer materijala može imati šest cevi za distribuciju ravnomerno rasporedjenih u silosu, prvenstveno uz zidove i ravnomerno rasporedjene po obimu na jednakim ugaonim intrvalima (60°). Bez obzira na izbor broja jedinica za napajanje, one treba da budu postavljene simetrično oko centra silosa. Ovo zbog toga što formiranje gomila u silosu treba da se dešava simetrično da bi se opterećenje ravnomerno rasporedilo (izmedju ostalog na osnovu silosa) i da spreči klizanja i odronjavanja koja mogu da oštete silos ili jedinice za napajanje. Kao maksimalna zaštita, jedinice za napajanje treba postaviti uz zid silosa ili što je moguće bliže. Na ovaj način bilo kakvo odronjavanje će ići od jedinica za napajanje ka centru silosa, što znači da jedinice za napajanje mogu biti dimenzionisane za manje maksimalno naprezanje nego da su postavljene bliže centru silosa.

Slika 2 prikazuje poprečni presek silosa 1 sa uredjajem za punjenje silosa u skladu sa izvodjenjem pronalaska prema kome je postavljeno šest jedinica 11, 11', 11", 11"', 11"", 11""' za napajanje sa odgovarajućim cevima 26, 26', 26", 26"', 26"", 26""' za distribuciju, povezanim sa distributerom 10 materijala. Kako je prikazano na slici, svaka cev 26 za distribuciju može da ima granu 50, koja se sastoji od kanala ili cevi koja se završava otvorenim krajem prema unutrašnjosti silosa na kratkom rastojanju od cevi za distribuciju. Funkcija grane 50 je da usmeri materijal direktno dole u silos ako je potrebno, na primer ako jedinica za napajanje odgovarajuće cevi za distribuciju otkaže ili ako je silos pun u oblasti jedinice za napajanje. Grana se prvenstveno postavlja tako daje na rastojanju od polovine radijusa od centra. Štaviše, grana može imati fluidizirajući deo koga aktivira pokazivač nivoa postavljen na odgovarajuće mesto u priključenoj jedinici za napajanje. Ako pokazivač nivoa u jedinici za napajanje emituje signal koji znači daje jedinica za napajanje puna, fluidizirajući deo u grani se aktivira tako da se materijal iz grane prebacuje u silos. U ovom stanju fluidizirajući deo u ulaznoj brani 12 je još uvek aktivan, dok je fluidizirajući deo (nije prikazan) postavljen u cev za distribuciju između grane i ulazne brane isključen dok pokazivač nivoa ne prestane da javlja daje jedinica za napajanje puna. Ovom vrstom kontrole silos će biti punjen na kontrolisan način i postojaće velika iskorišćenost zapremine. Svaka segregacija koja može da se javi od materijala koji se ubaci u silos kroz granu je tako minimalna da može da se zanemari ako se koristi ovaj metod, posebno zbog pada sa male visine.

Štaviše, opisani uređaj se može naknadno ugraditi u stare silose, čak i u silose sa nepovoljnom geometrijom, kada se radi o mogućnosti pojave vazduhom uzrokovane segregacije, tako da ovi silosi mogu da rade sa manjim nivoom segregacije nego ranije.

Treba da se razume da distributer 10 materijala može da opslužuje više silosa. U takvom uređaju distributer može da se postavi u blizinu silosa na odgovarajućoj visini gde cevi 26 za distribuciju napajaju materijalom svaki silos.

Claims (10)

1. Postupak za punjenje silosa (1) fluidiziranim materijalom pomoću koga se sprečava segregacija, kod koga se materijal transportuje do centralne oblasti u gornjem delu silosa (1) i dalje se distribuira prema zidovima silosa (1) pomoću jedne ili više cevi (26,26') za distribuciju, pri čemu se materijal distribuira naniže prema površini materijala iznad dna (2) silosa putem jedinice za napajanje, naznačen time, što postoje najmanje dve jedinice (11,11<*>) za napajanje koje sadrže cevi (13,13<*>) za punjenje koje su pružene duž zida silosa (1) od njegovog vrha do dna, pri čemu se silos (1) puni od bočne strane ka centru, i pri čemu se vazduh ili gas sadržan u fluidiziranom materijalu sistematski uklanja ostavljajući minimalnu količinu pre nego što se materijal sprovede u silos (l).

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se materijal ravnomerno distribuira jedinicama (11, 11') za napajanje iz centralne oblasti.

3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što materijal može biti prebačen iz cevi (26, 26') za distribuciju u oblasti između centralne oblasti i jedinica (11,1T) za napajanje tako da se prebacuje direktno dole prema dnu silosa.

4. Uređaj za punjenje silosa (1) fluidiziranim materijalom pomoću koga se sprečava segregacija, koji sadrži sredstva (5,9) za dopremanje materijala do gornje oblasti silosa, centralni distributer (10) materijala u čijem sastavu je tank (29) sa ulazom (28) i jednom ili više cevi (26,26') za distribuciju koje distribuiraju materijal do raznih lokacija u silosu (1), gde je svaka cev (26,26') za distribuciju povezana sa jedinicom (11,11<*>) za napajanje radi dopremanja materijala prema površini materijala iznad dna (2) silosa, naznačena time, što uređaj obuhvata najmanje dve jedinice (11, 11') za napajanje sa cevima (13, 13') za punjenje koje su pružene duž zida silosa (1) od njegovog vrha do dna, i što su na jednom kraju distributera (10) čvrsto vezane cevi (37, 38).

5. Uređaj prema zahtevu 4, naznačen time, što je na dnu (20) tanka (29) izveden fluidizirajući deo (30).

6. Uređaj prema zahtevu 4, naznačen time, što je ulaz (28) u tank povezan sa jednim krajem cevi (34) postavljenom u centar tanka (29) i što je cev (34) otvorena na drugom kraju na kome je formiran prstenasti otvor sa fluidizirajućim delom (30) na dnu (20) tanka.

7. Uređaj prema zahtevu 4, naznačen time, što se cev (26) za distribuciju sastoji od kanala sa jednim i/ili više fluid izirajućth đelova na svom dnu.

8. Uređaj prema zahtevu 4, naznačen time, što je na bočnom delu cevi (26) za distribuciju čvrsto vezana grana (50).

9. Uređaj prema zahtevu 4,naznačen time,što dalje sadrži sredstva (41,41') za uklanjanje vazduha i sredstva (41,41') za snabdevanje vazduhom povezana sa silosom (1).

10. Uređaj prema zahtevu 4,naznačen time,što cevi (13,13') za punjenje sadrže jedan i/ili više ventila (18,19).