RS65769B1 - Uređaj za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na uređaj za obradu toka čestičastog materijala dovođenjem u kontakt sa tokom gasa.

[0002] WO2006/027009A1 opisuje uređaj za tretiranje čestičastog proizvoda. Ovaj poznati uređaj obuhvata komoru za obradu za prijem i tretiranje proizvoda. Njegovo dno sastoji se od više superimponiranih preklapajućih vodećih ploča između kojih su obrazovani prstenasti useci za prolaz obrađenog vazduha sa komponentom suštinski horizontalnog spoljašnjeg pomeranja. Dno je izvedeno sa prstenastom mlaznicom u njegovom centru. Usta mlaznice oblikovana su tako da se može prskati ravan sprej kolač koji je u suštini paralelan sa donjim nivoom.

[0003] Reaktori sa toroidnim slojem ili reaktori sa vrtložnim fluidizovanim slojem dobro su poznati uređaji za obradu putem dovođenja u kontakt čvrste materije i gasa, kao što su hemijske reakcije, fizički procesi i operacije razmene toplote kao što su sušenje i hlađenje korišćenih čvrstih materija i/ili gasa. Uopšteno, takav uređaj za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije ima zonu obrade, pri čemu čvrste čestice cirkulišu po gasom indukovanom, perifernom i toroidnom obrascu strujanja. Tok gasa se puni u zoni obrade kroz sistem sečiva (poznat i kao lopatice) koji ima otvore za gas koji imaju ugaonu konfiguraciju koja stvara mlazove gasa u zoni obrade izazivajući cirkulišuće toroidalno pomeranje čestičastog materijala.

[0004] US6564472B1 opisuje takav uređaj, kao i principe njegovog konstruisanja i pogodnog rada. Reaktor sa toroidnim slojem poznat od Torftech (Mortimer Technology) danas (http://www.torftech.com/torbed_technology.html; videti takođe US2013220790A1) je i dalje baziran na ovom otkriću.

[0005] US2013220790A1 opisuje reaktor sa toroidnim slojem za obradu čestičastog materijala, koji ima sredstva koja mu omogućavaju da radi kontinulano bez obzira na materijal koji se obrađuje. Ovaj poznati reaktor obuhvata komoru za obradu, tipično konvencionalni reaktor sa toroidnim slojem (definisan kao reaktor u kojem je materijal koji treba da se obrađuje, ugrađen i centrifugalno zadržan u kompaktnom, turbulentnom, toroidalno kružećem sloju čestica i fluida za obradu, koji kruži oko ose komore za obradu) koja ima najmanje jedan ulaz za čestičasti materijal i jedan ili više izlaza za obrađen čestičasti materijal. Komora za obradu obuhvata prstenastu zonu tretiranju i više ulaza za fluid za obradu postavljene u osnovi prstenaste zone tretiranja i konfigurisani tako da tokom primene, mlazovi fluida za obradu prolaze u prstenastu zonu tretiranja kroz više ulaza fluida za obradu kako bi se uspostavio spiralni tok čestičastog materijala u prstenastoj zoni obrade. Jedan ili više izlaza obrađenog čestičastog materijala, smešteni su u osnovi i okruženi većim brojem ulaza fluida za obradu tako da spiralni tok čestičastog materijala cirkuliše oko jednog ili više izlaza. Sredstva za skretanje dela spiralnog toka čestičastog materijala u prstenastoj zoni obrade radijalno prema unutra iz spiralnog toka postavljena su u komori za obradu, tako da čestičasti materijal napušta komoru za obradu kroz jedan ili više izlaza za obrađen čestičasti materijal.

[0006] Praktičan način izvođenja u skladu sa ovom konfiguracijom primenjuje komoru za obradu sa maksimalnom kontaktnom površinom definisanom sa 0.25*π*(D2out-0.64*D2out), pri čemu je D2out prečnik komore za obradu, što znači da se (samo) spoljnih 20% prečnika reaktora efektivno koristi. U skladu sa prijaviocem/proizvođačem, takva širina sloja reaktora je optimalna za toroidni obrazac strujanja i preduslov za isporučivanje karakteristika prenosa toplote i mase. Slična ograničenja postavljena su i za visinu sloja reaktoru.

[0007] Karakteristike prenosa toplote i mase ovog poznatog toroidalnog sloja su glavne osobine uređaja. Međutim, reaktor koji ima ovu konfiguraciju ima praktična ograničenja, koja se generalno odnose i na druge reaktore sa toroidalnim (vrtložnim) slojem.

[0008] Skretanje dela spiralnog toka čestičastog materijala u prstenastoj zoni obrade u smeru (radijalno) prema unutra izaziva neželjene akumulacije zbog centrifugalnih sila i može da rezultuje u nestabilnosti toroidalnog sloja.

[0009] U radu, reaktor sa toroidnim slojem koji ima ovu konfiguraciju koristi samo mali deo poprečnog preseka, spoljne prstenaste zone, kao površinu za obradu. Prema tome, pored potencijala karakteristika prenosa toplote i mase, reaktor sa toroidnim slojem je obiman.

[0010] Nakon kontinulanog rada ovaj reaktor ima malo vreme boravka, tako da je više reaktora u nizu potrebno kada su potrebna duža vremena obrade. Očekuje se da komercijalno dostupni kontinualni uređaji imaju vreme boravka od 30 do 60 sekundi.

[0011] U reaktoru sa toroidnim slojem sa CSTR (Reaktor rezervoara sa stalnim mešanjem) ponašanjem, što znači da su čvrste materije i gas idealno pomešani (ili najmanje imaju ozbiljne obrasce mešanja napred i nazad), taj reaktor nema distinktivu tačku uvođenja čestičastog materijala i toka gasa budući da je obrazac strujanja u zoni obrade zatvoreni toroid koji ima beskonačnu (ili najmanje neodređenu) dužinu. Čini se da to rezultuje u rasipanju/razmeni mase i energije koji su u proseku jednaki svuda u zoni obrade. Njegova prednost je veoma konstantna distribucija toplote/mase, a temperatura u sloju se može veoma dobro kontrolisati. Međutim, CSTR ponašanje praćeno je širokom distribucijom vremena boravka, izazvano time što deo čestičastog materijala ide prečicom od ulaza do izlaza zone obrade sa kratkim vremenom boravka, i delom koji nastavlja da cirkuliše u zoni obrade duže od proseka. To znači da neke čestice mogu da izađu iz reaktora praktično neobrađene, kao i druge čestice koje su ispuštene u preterano obrađenom stanju. Rezultat je široka distribucija karakteristika tretiranja čestičastog materijala, iako je posečna vrednost fina.

[0012] Nadalje, WO2006/067546A1 opisuje modul aparata sa fluidnim slojem koje ima kontinualni ulaz proizvoda i kontinualni izlaz proizvoda. Modul obuhvata komoru za obradu, pri čemu je najmanje jedan element odeljka postavljen tako da se obrazuje najmanje jedan izduženi kanal koji definiše oblast čepnog toka.

[0013] WO97/23284A1 opisuje ploču sloja za uređaj sa fluidnim slojem koji obuhvata više izbočina ili zuba, od kojih svaki ima najmanje jedan otvor za protočni tok gasa. Otvori toka gasa su usmereni u odnosu na ravan ploče sloja tako da izazivaju da tok gasa, koji prolazi kroz otvor, dođe u kontakt sa susednim delom ploče sloja, koja međusobno spaja izbočine ili zube..

[0014] Ovaj pronalazak ima za cilj smanjenje jednog ili više prethodno navedenih nedostataka do najmanje neke mere.

[0015] Predmet ovog pronalaska je da poboljša korišćenje dostupne zapremine reaktora u uređaju za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije.

[0016] Još jedan predmet ovog pronalaska je da poboljša uniformnost vremena boravka, a tako i kontaktnog vremena između čestičastog materijala i gasa, čime se poboljšava obrada pojedinačnih čestica.

[0017] Još jedan predmet ovog pronalaska je da se omogući produženje vremena boravka iznad tipičnih vrednosti u poređenju sa konfiguracijama iz stanja tehnike koje imaju sličan prečnik), čime se najmanje delimično zaobilazi nužnost većeg broja reaktora u nizovima ukoliko su potrebne duža vremena obrade.

[0018] U skladu sa ovim pronalaskom uređaj za obradu toka čestičastog materijala dovođenjem u kontakt sa tokom gasa definisan je u patentnom zahtevu 1.

[0019] Uređaj u skladu sa ovim pronalaskom obuhvata komoru za obradu, koja generalno ima kružni poprečni presek razdvojen uspravnim zidovima kućišta. U donjem delu komore za obradu, postavljen je plenum (nadalje takođe označen kao donji plenum; u stanju tehnike poznat i kao kutija za vetar) koji ima ulaz za gas za uvođenje gasa, pri čemu je taj donji plenum odvojen od i iznad kontaktne zone, pločom za distribuciju gasa (u stanju tehnike poznata i kao sečivo ili lopatica), pri čemu je obezbeđeno više otvora (nadalje takođe označeni i vrtložni otvori). Vrtložni otvori indukuju iskošenu rotacionu komponentu do gasnih mlaznica od plenuma u kontaktnu zonu izazivajući pomeranje čestičastog materijala u pravcu pomeranja od položaja snabdevanja duž kontaktne putanje u položaj otpuštanja. Pružajući se uspravno od ploče za distribuciju gasa u kontaktnoj zoni, najmanje jedan cilindričan odeljak je postavljen. Postoji više pregrada, kao što je u opsegu od 2-10, npr.3-5, koje imaju različite prečnike, npr. (0.2 vidi ispod), 0.4, 0.6 i 0.8 puta unutrašnji prečnik komore za obradu. Odeljak(ci) razdvaja(ju) kontaktnu putanju od položaja snabdevanja čestičastog materijala u njegov položaj otpuštanja, pri čemu tok gasa dolazi u kontakt i ulazi u čestičasti materijal kao pomerajući (klizeći) sloj ili namaz iznad ploče za distribuciju gasa. Odeljak deli kontaktnu putanju na unutrašnji deo kontaktne putanje, tipično unutrašnji prstenasti deo kontaktne putanje i susedni spoljni prstenasti deo kontaktne putanje. U slučaju više pregrada, unutrašnji (prstenasti) deo kontaktne putanje odnosi se na najunutrašnjiji (prstenasti) deo kontaktne putanje, a spoljni prstenasti deo kontaktne putanje kao najspoljniji prstenasti deo kontaktne putanje, dok je bilo koji prstenasti deo kontaktne putanje koji je postavljen između najunutrašnjeg (prstenastog) dela kontaktne putanje i najspoljnjeg prstenastog dela kontaktne putanje označen kao međuprstenasti deo kontaktne putanje. Čestičasti materijal uvodi se u unutrašnji (prstenasti) deo kontaktne putanje kroz ulaz u položaju snabdevanja, a obrađeni čestičasti materijal otpušta se – zajedno sa tokom gasa ili njegovim delom - iz spoljne prstenaste sekcije kroz izlaz do položaja otpuštanja. Svaka pregrada i otvor za transfer (takođe označen i kao port) koji omogućava transfer čestičastog materijala koji se obrađuje iz unutrašnje sekcije u susednu spoljnu sekciju kontaktne putanje centrifugalnom silom izazvanom od strane toka gasa. Tako, čestičasti materijal koji se obrađuje pomera se iz unutrašnje sekcije do ispusnog izlaza na spoljnoj sekciji koja dolazi posle spiralne putanje, koje pomeranje je izazvano tokom gasa kroz vrtložne otvore u ploči za distribuciju gasa. Položaj snabdevanja čestičastog materijala u unutrašnjoj (prstenastoj) sekciji je uzvodno od otvora za transfer u susednoj pregradi, poželjno tako da je dopremljeni čestičasti materijal pomeren duž (prstenastog) unutrašnjeg dela kontaktne putanje suštinski preko njene pune (kružne) dužine do otvora za transfer. Tako se sprečava prečica od položaja snabdevanja do otvora za transfer. Položaj snabdevanja u unutrašnjoj (prstenastoj) sekciji kontaktne putanje i otvor za transfer u susednoj pregradi su za najmanje 270° odvojeni što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u unutrašnjoj sekciji kontaktne putanje. Poželjno, položaj snabdevanja je takođe susedan otvoru za transfer u susednoj pregradi kao što se može videti u pravcu nasuprot pravca pomeranja čestičastog materijala u unutrašnjoj sekciji kontaktne putanje. Preklapanje je moguće uzimajući u obzir da je brzina rotacione komponente dovoljno velika da spreči prečicu čestičastog materijala od položaja snabdevanja do otvora za transfer ili od otvora za transfer u položaj otpuštanja. Čestičasti materijal pomeren duž prstenastog dela kontaktne putanje suštinski je dopremljen preko njene pune kružne dužine od položaja snabdevanja do otvora za transfer. Isto obrazloženje primenjuje se do položaja ispusnog izlaza u odnosu na otvor za transfer. Poželjno, položaj otpuštanja u prstenastoj spoljnoj sekciji kontaktne putanje i otvor za transfer u susednom prema unutra postavljenom odeljku su za najmanje 270° odvojeni što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj spoljnoj sekciji kontaktne putanje, poželjno položaj otpuštanja je susedan otvoru za transfer u susednoj pregradi kao što se može videti u pravcu nasuprot pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj spoljnoj sekciji kontaktne putanje.

[0020] Tipično, čestičasti materijal uvodi se u unutrašnji deo kontaktne putanje istovremeno, poželjno tangencijalno, u rotaciono indukovan tok gasa. Moguć je više od jednog položaja snabdevanja u unutrašnji deo kontaktne putanje.

[0021] Opciono, komora za obradu takođe ima gornju sekciju za otpuštanje spojena sa izlazom za uklanjanje toka gasa (ili njegovog ostatka) iz komore za obradu, kao i bilo kakve prašine i lakih čestica čestičastog materijala koji su uvučeni. Prašina i lake čestice mogu biti filtrirane iz toka gasa i vraćene u čestičasti tok ili drugačije sakupljene, npr. primenom ciklona postavljenih u gornjoj sekciji za otpuštanje koristeći rotaciono pomeranje koje je već uvedeno u tok gasa. Gas se može reciklirati u plenum, opciono posle kondicioniranja nekih njegovih osobina, kao što je temperatura, pritisak, kompozicija i/ili sadržaj vlage.

[0022] Uređaj u skladu sa ovim pronalaskom ima kontaktnu zonu koja pokriva veliku površinu poprečnog preseka komore za obradu u poređenju sa uređajima iz stanja tehnike koji koriste samo njen spoljni (oko 20%) periferni deo. Tako, rad uređaja koristi veću površinu poprečnog preseka komore za obradu za dovođenje u kontakt između gasa i čvrste materije. Dodatno, kako tok čestičastog materijala ima karakteristike čepnog toka, vreme boravka može se kontrolisati na precizan način, čime se obezbeđuje da su pojedinačne čestice podvrgnute suštinski istom tretmanu obrade. Nadalje, obezbeđivanjem dobro definisanih spiralnih kontaktnih putanja razdvojenih pregradom(a), vreme boravka može se produžiti u poređenju sa konfiguracijama reaktora iz stanja tehnike sa toroidnim slojem, održavajući kroz blizak kontakt poželjne karakteristike prenosa mase i energije.

[0023] Kontaktna zona obuhvata više cilindričnih pregrada koje se pružaju uspravno, pri čemu svaka pregrada ima otvor za transfer konfigurisan da omogući prolaz čestičastog materijala iz unutrašnje sekcije u susednu spoljnu sekciju kontaktne putanje, pri čemu su otvor za transfer unutrašnje pregrade uzvodno od otvora za transfer u susednoj spoljašnjoj pregradi što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj sekciji kontaktne putanje između susednih pregrada, otvor za transfer unutrašnje pregrade i otvor za transfer u susednoj spoljašnjoj pregradi za najmanje 270° odvojeni što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj sekciji kontaktne putanje između susednih pregrada, pri čemu je otvor za transfer u spoljnoj pregradi poželjno susedan otvoru za transfer u susednoj unutrašnjoj pregradi kao što se može videti u pravcu nasuprot pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj sekciji kontaktne putanje između susednih pregrada. U ovim sklopovima, čestičasti materijal je poželjno nateran da teče punom kružnom dužinom svake putanje dela prstenastog toka od svog ulaska do svog izlaska, čime se sprečava skraćivanje putanje putem prave linije sa mesta iz jednog otvora za transfer u odeljku direktno do otvora za transfer u susednoj spoljašnjoj pregradi čime se zaobilazi međuprstenasti deo kontaktne putanje između susednih pregrada.

[0024] U daljem poželjnom načinu izvođenja ulaz za gas obuhvata centralni kanal koji se pruža vertikalno kroz kontaktnu zonu u plenum za gas, pri čemu kanal razgraničava unutrašnju stranu unutrašnjeg prstenastog dela kontaktne putanje. U ovom načinu izvođenja centralni kanal npr. koji ima prečnik od 0.2 puta prečnika komore za obradu, dejstvuje kao granica prema unutra za unutrašnji prstenasti deo kontaktne putanje čime utiče na inicijalno rotaciono pomeranje čestičastog materijala i toka gasa. Nadalje, uvođenje toka gasa u plenum u vertikalnom pravcu suprotno toku gasa koji ide naviše kroz vrtložne otvore osnažuje distrubuciju gasa u plenum. Tipično, centralni kanal pruža se od vrha komore za obradu nadole prema donjem plenumu. Poželjno, tok gasa se najmanje delimično uklanja iz komore za obradu putem izlaza za gas koji okružuje centralni kanal na koncentričan način na vrhu komore za obradu.

[0025] Poželjno vrtložni otvori koji imaju zakošenu konfiguraciju su prilagođeni prstenastom delu kontaktne putanje koju snabdevaju. U poželjnom načinu izvođenja, ploča za distribuciju gasa obuhvata ka spolja usmerene, otvore u obliku proreza koji su postavljeni u prstenaste sekcije, pri čemu su u svakoj prstenastoj sekciji otvori postavljeni pod radijalnim uglom u odnosu na poluprečnik ploče za distribuciju gasa. Oblik proreza vrtložnih otvora pokriva suštinski punu širinu prstenastog dela kontaktne putanje čime obezbeđuje pomeranje čestičastog materijala putem toka gasa sprečavajući mrtve zone. Radijalni ugao, tipično u opsegu od 15-30°, uzima u obzir da zbog centrifugalne sile čestičasti materijal teži da se nagomila na zidu odeljka ili kućišta i zbog toga utiče da se čestičasti materijal pomera dalje. U prstenastoj sekciji radijalni ugao generalno je konstantan. Od sekcije do sekcije, radijalni ugao može biti različit, određenije, radijalni ugao vrtložnih otvora u obliku proreza postepeno se smanjuje od najunutrašnje prstenaste sekcije ka najspoljne sekcije.

[0026] U poželjnom načinu izvođenja ploča za distribuciju gasa obuhvata ka spolja usmerene, otvore u obliku proreza koji su postavljeni u prstenastim sekcijama, pri čemu otvori imaju aksijalni ugao u odnosu na osu kontaktne zone u pravcu toka čestičastog materijala kako bi se obezbedio tok gasa sa pravcem ukoso prema gore kako bi se uspostavilo pomeranje čestičastog materijala duž kontaktne putanje u kontaktnoj zoni. Tipično, aksijalni ugao je u opsegu od 45-60°.

[0027] U poželjnom načinu izvođenja ploča za distribuciju gasa obuhvata otvore u obliku proreza koji su postavljeni u prstenastim sekcijama, pri čemu se širina otvora u obliku proreza povećava od svog unutrašnjeg do spoljašnjeg kraja. U ovom načinu izvođenja protočna oblast vrtložnog otvora povećava se ka spolja kako bi se kompenzovao veći tok čestičastog materijala na spoljnom delu prstenaste sekcije.

[0028] Najpoželjnije, vrtložni otvori su postavljeni pod radijalnim uglom, aksijalnim uglom i imaju trapezni oblik sa malom osnovom na svom unutrašnjem kraju, i velikom osnovom na svom spoljnjem kraju, kako je prethodno objašnjeno.

[0029] Kako bi se dodatno pojačala i/ili kontrolisala distribucija gasa u plenumu do ploče za distribuciju gasa, plenum poželjno obuhvata cevovod, postavljen ispod ploče za distribuciju gasa, koja ima višestruke otvore koji su podesive veličine. Podesivi višestruki otvori omogućavaju da se adaptira tok gasa do potrebne proporcije na određenom delu kontaktne putanje. Npr. nakon sušenja čestičastog materijala (zagrejanim) vazduhom, vlažni čestičasti materijal uvodi se u najunutrašnjiji prstenasti deo kontaktne putanje gde je potrebno više toplote da se osuši čestičasti materijal nego u među(sekciji(ama) ukoliko ih ima i u najspoljniji prstenasti deo kontaktne putanje, gde čestičasti materijal ulazi u delimično osušenom stanju.

[0030] U jednom primeru, cevovod je tipa dijafragme, što omogućava kontrolu veličine otvaranja po sekciji. Npr. cevovod obuhvata donje prstenaste pločaste sekcije koje imaju donje višestruke otvore i gornje prstenaste pločaste sekcije koje imaju gornje višestruke otvore, pri čemu se sarađujuće donje i gornje prstenaste pločaste sekcije mogu pomerati koncentrično u odnosu jedna na drugu.

[0031] U još jednom načinu izvođenja, svaki prstenasti deo kontaktne putanje ili nekoliko njih od ukupnog broja sekcija uvodi se određenim tokom gasa u odnosu na temperaturu, vlagu, pritisak i/ili kompoziciju, npr. primenom cevovoda za gas prstenastog protočnog kanala od kojih svaki ima svoj ulaz za gas, koji se može opsluživati namenskim gasom iz odgovarajućeg izvora. Takav način izvođenja omogućava uzastopno izvođenje različitih radnji obrade na čestičastom materijalu u prstenastim delovima kontaktne putanje od unutrašnjih ka spoljašnjim kontaktnim zonama.

[0032] Višestruki otvori mogu imati konfiguraciju sa radijalnim prorezima. U poželjnom načinu izvođenja, višestruki otvori imaju lučno presečenu konfiguraciju sa prorezima.

[0033] Kako bi se progurao čestičasti materijal kroz ispusni izlaz na spoljnjem prstenastom delu kontaktne putanje, prstenasti spoljni deo kontaktne putanje može imati deflektor za usmeravanje obrađenog čestičastog materijala do ispusnog izlaza, poželjno odvajajući otvor u iznutra susednoj pregradi od položaja otpuštanja izlaza.

[0034] Otvor za transfer u odeljku kroz koji se čestičasti materijal prenosi iz prstenastog dela kontaktne putanje do susednog prstenastog dela kontaktne putanje koji je postavljen spolja odatle, poželjno je podesive veličine. U jednom načinu izvođenja, njegova visina iznad ploče za distribuciju gasa je podesiva, npr. primenom klizača. Da bi se omogućilo određeno zadržavanje čestičastog materijala u prstenastom delu kontaktne putanje, otvor(i) za transfer mogu biti pozicionirani na određenoj visini iznad ravni ploče za distribuciju gasa. Zatim, šablon pomeranja čestičastog materijala, njegovo zadržavanje i brzina toka gasa međusobno su povezani. Da bi se zaobišao zastoj pomerajućeg sloja sloja čestičastog materijala, poželjno je da se omogući podešavanje visine otvora, određenije donje ivice otvora za transfer, poželjno automatski. Najniža visina donje ivice je na nivou ploče za distribuciju gasa. Tada ne dolazi do zadržavanja.

[0035] U još jednom poželjnom načinu izvođenja, nizvodni deo zida koji razgraničava otvor za transfer u odeljku je postavljen ukoso na gore. Kada čestice koje su duguljaste dimenzije, kao što su čestice nalik žici, npr. vlakna, udare o vertikalnu ivicu zida odeljka koji razgraničava otvor za transfer, teže da se saviju oko nje i zalepe za tu ivicu. Vremenom, broj zalepljenih čestica može da poraste i akumulira u klaster, pri čemu taj klaster može predstavljati prepreku za transfer drugih čestica kroz pregradni otvor. Zbog toga, izlazni deo prstenaste kontaktne putanje može početi da zastaje. Ovaj problem se zaobilazi obezbeđivanjem dela iskošenog na gore, npr. pod 45°. Umesto zadržavanja na mestu udara, padajuće čestice će kliziti do višeg položaja iznad sloja pomerajućeg sloja čestičastog materijala tako da čestice koje otpadnu ne blokiraju otvor za transfer. Nakon određenog rasta, klaster može postati previše velik, pasti na dno i dezintegrisati se. U još jednom načinu izvođenja, naspram dela iskošenog na gore, prisutan je na dole iskošen deo. U ovom načinu izvođenja, bilo koja od čestica koja klizi preko ovog dela iskošenog na gore, oslobodiće se ("skočiti") na njegovom vrhu zbog iznenadnog nestanka podloge.

[0036] Kako bi se sprečilo prelivanje čestičastog materijala iz jedne prstenaste kontaktne putanje u susednu spoljnu, preko gornje ivice odeljka, poželjno je da je vrh odeljka izveden sa držačem, npr. prema unutra usmerena traka koja delimično pokriva susedni unutrašnji deo kontaktne putanje.

[0037] Uređaj u skladu sa ovim pronalaskom može se primeniti za veliki broj obrada čestičastog materijala ili uključenog gasa, kao što je termička obrada materijala biomase koja obuhvata hlađenje, sušenje, torefakciju, pirolizu, sagorevanje i/ili njegovu gasifikaciju, hemijska obrada koja uključuje katalitičku obradu, i hlađenje ili sušenje hrane za životinje ili hrane. Druge primene uključuju odvajanje čestičastog materijala na frakcije na osnovu oblika, mase, veličine i/ili gustine, poput skrininga, pri čemu se uređaj u skladu sa ovim pronalaskom koristi kao vetrobran. Generalno, čestičasti materijal je rasuta roba, kao što su biološki materijali poput biomase, hrane i prehrane. Plastični materijali takođe mogu biti obrađeni uređajem u skladu sa ovim pronalaskom. U slučaju vlažnih materijala koji poseduju visoku tendenciju da se (privremeno) zadrže na pregradama, može biti obezbeđen odeljak sa nelepljivim premazom, određenije deo zida odeljka na unutrašnjem delu kontaktne putanje. U slučaju obrade abrazivnog čestičastog materijala, premaz protiv habanja može biti nanet. Takvi premazi mogu biti obezbeđeni kao odvojeni unosi npr. lim ili slično, koji se mogu lako izmeniti i/ili zameniti. Jedna ili više pregrada može sama sebe da zagreva i/ili hladi, npr. pregradama sa dvostrukim zidovima. Zagrevanje pregrada, određenije najunutrašnjijih pregrada, smanjuje rizik od neželjenog depozita kondenzata i lepljenja za respektivne pregrade.

[0038] Pronalazak je dalje ilustrovan priloženim crtežima, na kojima:

Fig.1 prikazuje dijagram jednog načina izvođenja uređaja za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije u skladu sa ovim pronalaskom;

Fig.2 prikazuje poprečni presek kontaktne zone načina izvođenja sa Fig.1;

Fig.3 prikazuje izgled od gore vrtložnog otvora u ploči za distribuciju gasa;

Fig.4 prikazuje poprečni presek A-A sa Fig.3;

Fig.5 prikazuje poprečni presek B-B sa Fig.3;

Fig.6 prikazuje način izvođenja cevovoda;

Fig.7 prikazuje detalj otvora cevovoda; i

Fig.8 prikazuje način izvođenja otvora za transfer u odeljak.

[0039] Na Fig.1, prikazan je jedan način izvođenja uređaja za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije putem dijagrama i označen je u svojoj celosti pozivnim brojem 10. Fig.2 prikazuje poprečni presek na nivou tek iznad njegove ploče za distribuciju gasa.

[0040] Uređaj 10 za dovođenje u kontakt gasa i čvrste materije obuhvata cilindrično kućište 12 koje ima donji zid 14 i gornji zid 16 koji razgraničavaju komoru 18 za obradu. Komora 18 za obradu razdvaja donji plenum 20, kontaktnu zonu 22 i sekciju 24 kolektora za gas . Kućište 12 izvedeno je sa ulazom 26 za gas, spojeno sa vertikalnim centralnim kanalom 28 koji se pruža kroz ploču 30 za distribuciju gasa u donji plenum 20. Ploča 28 za distribuciju gasa izvedena je sa više vrtložnih otvora 32, koji su konfigurisani da ubrizgaju usmerene mlazove gasa iz plenuma 20 za gas u kontaktnu zonu 22. Vrtložni otvori 32 imaju veličinu koja sprečava da čestičasti materijal 31 (prikazan kao dve isprekidane linije na Fig.1) uđe u plenum 20 iz kontaktne zone 22. Cilindrične pregrade 34 su postavljene na vrh ploče 30 za distribuciju gasa u kontaktnoj zoni 22, čime se obrazuje kontaktna putanja koja obuhvata unutrašnji (najunutrašnjiji) prstenasti deo kontaktne putanje 36, sa susednim međuprstenastim delovima 38' i 38" kontaktne putanje respektivno, i spoljni (najspoljniji) deo 40 kontaktne putanje koji ima tangencijalni izlaz 42 do položaja otpuštanja za otpuštanje obrađenog čestičastog materijala. Čestičasti materijal se uvodi uvodnikom 44 (videti takođe Fig.2), čiji je izlaz 46 u položaju snabdevanja postavljen na najunutrašnjoj sekciji 36 između centralnog kanala 28 i najunutrašnjeg odeljka 34 i dostavlja čestičasti materijal kao sloj u pravcu suprotnom toku gasa kroz vrtložne otvore 32. Čestičasti materijal je nateran tokom gasa u spiralnu kontaktnu putanju (videti Fig.2 i označeno debelim strelicama) iz izlaza 46 duž najunutrašnje sekcije 36, kroz otvor 50 za transfer u najunutrašnjem odeljku 34, duž međusekcije 38', kroz otvor 50' za transfer u međuodeljak 34', duž međusekcije 38", kroz otvor 50" za transfer u najspoljniji odeljak 34" i duž najspoljnije sekcije 40 kroz izlaz 42. Kako je prikazano, otvor 50 za transfer u najunutrašnjem odeljku 34 gotovo je naspram izlaza 46 uvodnika 44 u najunutrašnjem prstenastom delu 34 kontaktne putanje, tako da deo čestičastog materijala koji se transferuje kroz otvor 50 za transfer stvara prazninu u toku čestičastog materijala na najunutrašnjem prstenastom delu 34 kontaktne putanje, koji se naknadno ispunjava svežim čestičastim materijalom koji se snabdeva uvodnikom 44. Ova vrsta transfera i naknadno ispunjavanje ponavlja se u međusekcijama i u najspoljnoj sekciji u odnosu na ispusni izlaz 42. Otvor 50' za transfer u međuodeljku 34' smešten je naspramno ali nizvodno od otvora 50 za transfer u najunutrašnjem odeljku 34. Stepenasta konfiguracija položaja snabdevanja, otvora za transfer i položaja otpuštanja u odnosu jedne na druge tera čestičasti materijal da završi gotovo ceo prstenasti deo kontaktne putanje (lučna sekcija > 270°) pre nego se prebaci u susednu sekciju pozicioniranu spolja. Opciono, odbojni zid 54 postavljen je u najspoljnjem prstenastom delu 40 kontaktne putanje koji usmerava obrađen čestičasti materijal ili njegov deo kroz izlaz 42 na položaju izlaza. U ovom načinu izvođenja u vrhu komore 18 za obradu, sekcija 22 kolektora gasa smešta jedan ili više separatora 60 kao što su cikloni, pri čemu su prašina i lakše čestice odvojeni od tok agasa. Tok gasa napušta kućište 12 kroz izlaz 62 gasa. Fig.1 takođe prikazuje da je unutrašnji odeljak 34 izveden sa držačem 64 koji sprečava tok čestičastog materijala od najunutrašnjeg prstenastog dela 36 kontaktne putanje do susednog

Claims (16)

1. međuprstenastog dela 38' kontaktne putanje. Ovaj način izvođenja prikazuje da je plenum 20 izveden sa cevovodom 66 za gas.

   [0041] Fig.2 shematski prikazuje da vrtložni otvori 32 imaju oblik proreza. Dužina proreza približna je širini respektivnog prstenastog dela kontaktne putanje. Proprezi su postavljeni pod radijalnim uglom α, pri čemu se taj radijalni ugao α proreza postepeno smanjuje od najunutrašnje sekcije 36 ka najspoljnoj sekciji 40.

   [0042] Fig.3 detaljnije prikazuje način izvođenja vrtložnog otvora 32 u obliku proreza. Kao što je očigledno iz poprečnih preseka A-A i B-B sa Fig.4 i 5, vrtložni otvor u obliku proreza takođe ima aksijalni ugao γ, dok se širina proreza postepeno povećava od unutrašnjeg kraja 68 prema spoljnom kraju 70.

   [0043] Fig.6 delimično prikazuje jedan način izvođenja cevovoda 66 u obliku dijafragme. Cevovod 66 obuhvata ploču gornjeg cevovoda, koja obuhvata neki broj prstenastih sekcija 72 gornjeg cevovoda zadržanih u položaju profilisanim gredama 74, u čijem donjem delu su slične prstenaste sekcije 76 donjeg cevovoda postavljene tako da mogu da klize. Sekcije 72 i 76 gornjeg i donjeg cevovoda obezbeđene su sa gornjim višestrukim otvorima 78 i donjim višestrukim otvorima 80 respektivno, tipično otvori nalik lučnom delu. Rotiranjem sekcije 76 donjeg cevovoda (označena sterilcom), tok kroz oblast za gas može biti podešen, kako je prikazano na Fig.7, pri čemu otvor 80 donjeg cevovoda nije u potpunosti poravnat sa otvorom 78 gornjeg cevovoda.

   [0044] Fig.8 detaljnije prikazuje način izvođenja otvora 50 za transfer u odeljku 34. Otvor 50 za transfer razdvojen je uzvodnom ivicom 90 koja se pruža uspravno, gornjom ivicom 92, delom gornje površine ploče 30 za distribuciju gasa susednoj uzvodnoj ivici koja se pruža uspravno, nagore kosim nizvodnim delom 94 ivice odeljka 34, i susednim, nadole nagnutim delom 96. Deo 94 pod uglom služi kao klizajuća površina za čestice, određenije duge čestice poput vlakana i sprečava blokiranje otvora 50 za transfer. Na dnu, pomerljivo, npr. da može da klizi, postavljen je deo 98 donje ivice, pri čemu poprečni presek otvora 50 za transfer može biti podešen. Aktuator za pozicioniranje dela 98 donje ivice nije prikazan. Ista konfiguracija može se primeniti na ispusni izlaz za obrađen čestičasti materijal.

   Patentni zahtevi

   1. Uređaj (10) za obradu toka čestičastog materijala dovođenjem u kontakt sa tokom gasa, koji obuhvata kućište (12) koje definiše komoru (18) za obradu i koje ima ulaz (26) za gas za uvođenje toka gasa u plenum (20) komore (18) za obradu,

   pri čemu komora (18) za obradu obuhvata

   plenum (20), postavljen na donjem delu komore (18) za obradu,

   kontaktnu zonu (22), postavljenu iznad plenuma (20), za dovođenje u kontakt toka čestičastog materijala sa tokom gasa,

   pri čemu su plenum (20) i kontaktna zona (22) odvojeni pločom (28) za distribuciju gasa, pri čemu kontaktna zona (22) obuhvata kontaktnu putanju za dovođenje u kontakt između toka čestičastog materijala i toka gasa, pri čemu kontaktna zona ima više cilindričnih pregrada (34) koje se pružaju uspravno od ploče (30) za distribuciju gasa, koje dele unutrašnju sekciju (36) kontaktne putanje od susedne prstenaste spoljašnje sekcije (38; 40), pri čemu je svaka pregrada (34) izvedena sa otvorom (50) za transfer konfigurisanim da omogući prolaz čestičastog materijala iz unutrašnje sekcije (36) do susedne prstenaste spoljašnje sekcije (38; 40) kontaktne putanje odvojene odgovarajućom pregradom, pri čemu je unutrašnja sekcija (36) kontaktne putanje prstenasta unutrašnja sekcija (36), i pri čemu je otvor (50) za transfer unutrašnje pregrade (34) uzvodno od otvora (50) za transfer u susednoj spoljašnjoj pregradi (34) i najmanje za 270° odvojen što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj sekciji (36, 38) kontaktne putanje između susednih pregrada (34),

   pri čemu je ploča (30) za distribuciju gasa izvedena sa otvorima (32) konfigurisanim da omoguće prolaz toka gasa od plenuma (20) do kontaktne zone (22) ukoso prema gore kako bi se uspostavilo pomeranje čestičastog materijala u pravcu pomeranja duž kontaktne putanje u kontaktnoj zoni (22),

   kućište (12) koje dalje obuhvata ulaz (44) za snabdevanje čestičastog materijala do unutrašnje sekcije (36) kontaktne putanje na položaj snabdevanja uzvodno od otvora (50) za transfer u susednoj pregradi (34) što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u unutrašnjoj sekciji kontaktne putanje; pri čemu su položaj snabdevanja u unutrašnjoj sekciji (36) kontaktne putanje i otvor (50) za transfer u susednoj pregradi (38) najmanje za 270° odvojeni što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u unutrašnjoj sekciji (36) kontaktne putanje, i

   izlaz (42) za otpuštanje obrađenog čestičastog materijala iz prstenaste spoljne sekcije (40) kontaktne putanje do položaja otpuštanja nizvodno od otvora (50) za transfer u susednoj pregradi (34) što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj spoljnoj sekciji (40) kontaktne putanje, pri čemu su položaj otpuštanja u prstenastoj spoljnoj sekciji (40) kontaktne putanje i otvor (50) za transfer u susednoj pregradi (34) za najmanje 270° odvojeni što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj spoljnoj sekciji (40) kontaktne putanje..
2. 2. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu ulaz (26) za gas obuhvata centralni kanal (28) koji se pruža kroz kontaktnu zonu (22) u plenum (20) za gas, pri čemu kanal (28) razgraničava unutrašnju stranu prstenaste unutrašnje sekcije (36) kontaktne putanje.
3. 3. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je otvor (50) za transfer u spoljnoj pregradi (34) susedan otvoru (50) za transfer u susednoj unutrašnjoj pregradi (34) kao što se može videti u pravcu nasuprot pravcu pomeranja čestičastog materijala u prstenastoj sekciji (36, 38) kontaktne putanje između susednih pregrada (50).
4. 4. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu ploča (30) za distribuciju gasa obuhvata ka spolja usmerene, otvore (32) u obliku proreza koji su postavljeni u prstenastim sekcijama.
5. 5. Uređaj prema zahtevu 4, pri čemu su u svakoj prstenastoj sekciji otvori (32) postavljeni pod radijalnim uglom u odnosu na poluprečnik ploče (30) za distribuciju gasa, pi čemu se poželjno radijalni ugao otvora (32) postepeno smanjuje od unutrašnje prstenaste sekcije (36) ka spoljnoj prstenastoj sekciji (40).
6. 6. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu ploča (30) za distribuciju gasa obuhvata ka spolja usmerene otvore (32) u obliku proreza koji su postavljeni u prstenastim sekcijama, pri čemu otvori (32) imaju aksijalni ugao u odnosu na osu kontaktne zone u pravcu toka čestičastog materijala.
7. 7. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu ploča (30) za distribuciju gasa obuhvata otvore (32) u obliku proreza koji su postavljeni u prstenastim sekcijama, pri čemu se širina otvora (32) u obliku proreza povećava od svog unutrašnjeg ka spoljašnjem kraju.
8. 8. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu plenum (20) obuhvata cevovod (66), postavljen ispod ploče (30) za distribuciju gasa, koji ima višestruke otvore (78; 80) koji su podesive veličine.
9. 9. Uređaj prema zahtevu 8, pri čemu cevovod (66) obuhvata donje prstenaste pločaste sekcije (76) koje imaju donje višestruke otvore (80) i gornje prstenaste pločaste sekcije (72) koje imaju gornje višestruke otvore (78), pri čemu se sarađujuće donje i gornje prstenaste pločaste sekcije (72, 76) mogu pomerati koncentrično u odnosu jedna na drugu.
10. 10. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva 8 - 9, pri čemu višestruki otvori (78, 80) imaju konfiguraciju proreza sa lučnim presekom.
11. 11. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu spoljna prstenasta sekcija (40) kontaktne putanje ima deflektor (52) za usmeravanje obrađenog čestičastog materijala do ispusnog izlaza (42).
12. 12. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je otvor (50) za transfer podesive veličine.
13. 13. Uređaj prema zahtevu 12, pri čemu donja ivica (98) otvora (50) za transfer u odeljku (34) ima podesivu visinu iznad ploče (30) za distribuciju gasa.
14. 14. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu nizvodna uspravna ivica otvora (50) za transfer ima deo (94) koji je iskošen u pravcu toka čestičastog materijala susedan otvoru.
15. 15. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je vrh odeljka izveden sa držačem (64) koji sprečava čestičasti materijal da pređe preko gornje ivice iz unutrašnje sekcije u susednu spoljnu sekciju.
16. 16. Postupak obrade čestičastog materijala dovođenjem u kontakt tog čestičastog materijala sa gasom ili obrade gasa koji je uključen u uređaj (10) prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuta obrada odabrana iz grupe koju čine termička obrada čestitatskog materijala od biomase, koja obuhvata hlađenje, sušenje, torefakciju, pirolizu, sagorevanje i/ili njegovu gasifikaciju; hemijska obrada koja uključuje katalitičku obradu, i hlađenje ili sušenje hrane za životinje ili hrane, odvajajući čestičasti materijal na frakcije na osnovu oblika, mase, veličine i/ili gustine, koji obuhvata faze

    • snabdevanje čestičastog materijala do prstenaste unutrašnje sekcije (36) kontaktne putanje u položaju snabdevanja uzvodno od otvora (50) za transfer u susednoj pregradi (34) što se može videti u pravcu pomeranja čestičastog materijala u unutrašnjoj sekciji kontaktne putanje;

    • uvođenje toka gasa kroz ulaz (26) za gas u plenum (20) komore (18) za obradu i propuštanje gasa kroz otvore (32) ploče za distribuciju gasa (30) do kontaktne zone (22);

    • izmeštanje čestičastog materijala pomoću toka gasa iz položaja snabdevanja duž kontaktne putanje do položaja otpuštanja u prstenastoj spoljnoj sekciji (40), i

    • otpuštanje obrađenog čestičastog materijala iz prstenaste spoljne sekcije (40) kroz izlaz (42) u položaj otpuštanja.