專利名稱：配料的方法和所用的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及權利要求1前序部分所述之物料配料方法，尤其是混合至少一種顆粒狀或粉狀固體與一種液體，并涉及實施此方法所用的設備。
對于許多使用情況(例如混合)下重要的是，材料的含量要盡可能準確，或互相混合的材料配比盡可能準確。在多數情況下，可借助于按容積配料來做到這一點，此時，將預定量的容積單位輸入混合設備。然而，當要混合的固體其散料密度差別很大時，按容積配料是不準確的。
現在也考慮按重量來配料。采用這種方法的前提是，物質全部是松散材料，然而卻在混合時帶來困難，尤其是在加入液體時傾向于結團的材料，例如飛灰。也還可考慮使用連續式天平，然而眾所周知，這類天平的準確度是非常有限的，特別是因為瞬時的質量流可能在其出口受到不可預見的脈動，例如由于固體的散料密度的改變引起。采用天平還要求進行仔細地稱量，因為各種材料一般都可加入，但幾乎不能再分開。固體的散料密度改變時，瞬時質量流還會在其出口受到不可預見的脈動。
使用流化床配料是已知的。在這種情況下，固體可從流化床上側溢出。當然，這還沒有導致形成時間恒定的配料，因為在流化床內通常會有氣泡，而且固體還局部地作不可控制的運動。
因此，本發明的目的是提供一種準確的配料方法和為此所用的設備。尤其是提供一種將至少一種液體摻入至少一種固體的混合系統，它們可按預定比例在此系統中接觸并強烈混合。因此，按照本明的建議，使上述類型的方法中具有權利要求1特征部分的特征。
業已發現，上述影響時間恒定地配料的流化床中的不均勻性，并不是沿流化床的全部高度都存在，確切地說，底部基本上沒有受此影響。
權利要求2的特征給出了按本發明方法的特別重要的使用和設計。當由于在流化床中的流化而使每個顆粒表面的各部分均處于自由狀態時，可以得到特別均勻的混合。如果這種固體難以混合并容易結團或結塊，則只有與液體混合才能得到特別均勻的混合物。因此，對于那些難于與其它物質混合的物質，為了均勻混合需要有非常有利的前提條件，如同它們與液體混合時特別給出的那樣。在本發明的范圍內，按本發明為所有參與混合的在分所提供的配料計量裝置，設在攪拌器的前面。
本發明的最佳實施例建議，將液體注入流化材料中。已經證實，通過這一工序可與流化材料達到最佳混合。
為了經濟和有效地配料，本發明的進一步改進中建議，在與第二種物質混合前，將附加的氣體輸入已均勻的氣體/固體混合物中，此氣體包圍著要流入攪拌器的氣體/固體物流，并平行于其流動方向輸入。通過有選擇地改變此附加的氣體輸入量，可以或多或少顯著地“稀釋”流化床中的兩相混合物。
按照本發明另一種最佳實施例，可達到最有效并因而特別精確的配料，只要令附加輸入的以包圍氣/固混合流的氣體流速等于氣/固混合流的速度。
按本發明實施此方法的設備建議，設流化床裝置，用以流化第一種尤其為顆粒狀或粉末狀的固體材料，裝置中設第一種材料的進口，并最好在流化床裝置的底部有流化用氣體的一個或多個入口孔，有一個已流化的氣/固混合物的出口；在出口處設通往攪拌器的排放管，攪拌器中還供入第二種物質，尤其是液體，并最好通過噴嘴或類似物供入。按本發明的設備可在結構方面的費用低廉的情況下，經濟地實施本發明方法的各個步驟，并創造了使彼此難以混合的材料進行混合的前提條件。
按本發明的最佳實施例，配料可以非常有效地進行，只要在流化床裝置的出口或在排放管所在區，設一個最好設計成空心體的噴嘴裝置，作為混合過程的配料計量裝置，此裝置具有多個通道，用于經空心體的多細孔壁、噴嘴等，將附加的氣體引入均質的氣/固混合物中。
如果需要一個能自動控制混合和配料的工作過程，則為此按本發明的最佳實施例建議，為了測量流化的氣/固混合物中的材料含量，流化床裝置和噴嘴裝置上配備必要時彼此相隔一定距離的測量點，在這些測量點設最好為電的或電子的壓力測量裝置和液面傳感器，它們的輸出信號輸入一個可儲存程序的電子控制器中，控制器的輸出信號用于控制閥門，尤其是換向閥和/或限壓閥，并最好控制用于向流化床裝置輸入第一種物質的輸送裝置。
上述配料裝置通過供氣便足以糾正小的偏差；按本發明進一步的設計建議，為了糾正大的偏差，流化床裝置通過一個可由儲存程序的控制器所控制的閥門供入尤其是可預選氣體壓力的氣體。
本發明進一步的詳細情況，在下面對唯一的一個附圖
中所表示的實施例所作的說明中給出。
圖中表示顆粒狀固體，例如飛灰或其它粒狀或粉末狀容易結塊的材料，從前置的設備部分20經輸送裝置，如螺旋運輸機21或壓縮空氣輸送機，輸入流化床裝置1。前置的設備部分20可例如是儲料容器，或是一個分離和輸送系統，如在EP-A-0 168614中所介紹的那樣。在儲料容器20出口區所設的疏松裝置(圖中未表示)，即使在儲料容器20內的加料高度不同時，也能保證如普通的圓形料倉那樣流出固體顆粒。為了盡可能無磨損地輸送顆粒，可如EP-A-0168614中推薦的那樣，選用壓縮空氣的密流輸送裝置作為輸送機21。固體顆粒出口21a的位置最好選在來自輸送機21供入流化床2中的固體顆粒脈動力可以忽略的地方。
通過可流過氣體(或蒸汽)并因而通常設入口孔11a的流化床裝置1的底部11使來自管道19的流化氣G從下向上流，卷起供入的固體顆粒，以形成流化床2。此流化底11可設計為有孔的底，但也可考慮由多細孔的材料制成。在打算混合的情況下，氣體也可以已經是要供入液體的蒸汽，至多只是為了達到預潤濕的目的。隨著氣體入流速度的增加，使該流化床更加松散，所以在此兩相系統中的固體顆粒進行著或小或大的位置交換。從某個使松散層轉化為流化層的入流速度起(松散點)，在層內沿其高度的壓降接近常數，這一點，如下所述，可用來改善配料的控制。
理論上流化層的范圍從下極限速度(松散速度)延伸到上極限速度，它帶來的特點是，流化層非常松散，以致每個顆粒不受相鄰顆粒的影響地懸浮在液流中。
若現在要從這種流化層2中時間恒定和定量地輸出流化了的固體，則只有從一個盡可能均勻的流化床才能真正實現。雖然，通過在底部11中設出口孔3，與迄今所有的相比，可更好地滿足這一條件，此外，通過引入其流速與此流化床相同的氣流G，可顯著改善這一條件。只有這樣，固體顆粒才能非常均勻地分布在要取出的流化層容積中；在理想情況下，顆粒之間不出現粘結力。
流化層2的氣/固混合物的性能基本上如同一種液體。在流化層2中存在的均勻化了的氣/固混合物17經流化床裝置1底11中的出口孔3“流出”，并進入排出管4。
若現已有基本均勻的氣/固混合物17，其中，各顆粒彼此具有平均的等距離，則業已發現，由此已創造了使難以與其它材料尤其是液體混合的材料進行混合的非常有利的前提條件。上面已經提及，沿流化層2高度的壓降是常數，因此，壓力差可用來測定流化層中所含固體的量。所以，不僅可以在數量上準確確定當前的固體量，而且還可以保持氣/固混合物的均勻性，甚至提高均勻性，亦就是說從而滿足一個質量方面的條件，它為所提出的問題提供了一個最佳解決方法。
所有供入流化床裝置1的氣體量經排氣管34′離開此裝置，用于調整流化床裝置1中壓力的閥35可裝在排氣管34′中。必要時，還可在流化床裝置1中安裝預清潔或清潔排氣的裝置，具體而言它可以是離心力分離器(旋風分離器)36，但必要時也可以是慣性分離器，此時，分離出來的固體經延伸出去的豎管37，重新供入流化層2中。
為了控制流化層2中的固體含量，最好在緊挨著流化裝置底部11上方的測壓點12′和流化層2上方另一個側壓點12e之間設壓差計。但必要時為確定流化層2中的固體量也可以考慮在傳感器12f和12f′和/或12′之間的壓差。雖然這些方法利用具體條件提供在流化床中使用，但本發明不限于固體含量的這種測量方法；也可能寧可采用其它的方法來確定，例如采用稱量室，此時整個流化床裝置1裝在稱量室上。
現在為了將均勻的氣/固混合物作為物流從流化床裝置1中取出，而這種物流甚至在短的時間間隔內只受到最小量的不可控制的脈動，則可在底部11出口孔3處至少設一個最好在中央的噴嘴裝置28。為每一個噴嘴28配一根排出管4，排出管4中可設開關4′。通過供入氣體影響兩相混合物中固體流的密度，并因而可以準確地計量。此時，通過噴嘴28輸入氣體的速度，最好基本上等于從出口孔3流出的氣/固流的速度，通過噴嘴28輸入的氣體可以不同于在流化床2中的那一種，例如曾提及的要進行混合的液體的蒸汽。
因為如上所述，流出固體的配料計量質量主要取決于流出氣/固流的均勻度，所以通過采取相應措施已經在流化層2中消除了可能的不穩定源。因此，例如通過合理設計流化床的底部11可以提高穩定極限。若例如選用平均孔徑為25微米和底厚約20毫米的高度疏松的燒結底部，則液體可精細分布地流入流化層中。可振動的流化床底部11有利于加強這一過程，必要時，底部11可通過脈沖發生器造成振動。也可以使用攪拌器得到同要的效果。必要時除采取上述措施以外，使流化氣體(或流化蒸汽)脈動地經流化床裝置1的底部11流入，同樣可以改善流化層2的均質化。
不是沒有問題的入口區取決于出口孔3的直徑D與高度H之比，和/或在流化速度相同時取決于流化層2的底部面積。D與H之比等于1∶2時證明是合理的最低要求。相對于出口孔3的直徑D，當流化層高度H越高(因而固體含量愈多)，流化層2的均勻度越好，從而使流出的氣/固流均勻化程度越高。較高的流化層高度H還有抑制振動的作用，在固體顆粒經過例如輸送裝置21供入流化層時會引起這種振動。
此外，最好對稱于出口孔3可設一個或多個流化噴嘴6，除通過流化床裝置1的底部11流過的氣體(箭頭G)之外，附加地使流化氣經氣動管道10從這些噴嘴6流入流化床2。在這里，流化噴嘴6設計為多細孔嵌件的環形通道，因此，出口孔3可與附加的流化氣是同心的。這樣一來，就有可能在某種程度上抵制形成不穩定性，這種不穩定性恰恰是入口區所具有的特征。還已證明，在這種情況下可阻礙在排出管4中引入氣泡。因此，經流化噴嘴6附加供入的氣體速度，最好低于經流化床裝置1的底部11流入氣體的速度。恰好在出口孔3區域內形成的固體橋可以因此而斷開和化解。
流出固體的物料流量基本上取決于存在于流化床2中的固體量，以及在流化床2上方的一個點與緊接在排出管4后的設備部分中一個點之間的壓力差，并可通過這些數據的計算得出，以及可按以下所述來影響它。
流出固體流量的預調通過流化床2的固體含量和/或通過提高或降低流化床2上方的壓力來進行。如前面已經闡明的那樣，確定固體含量并通過控制器或調節器34加以調整，調節器34對通過輸送裝置21向流化床2提供固體的供入量發生影響。
現在，最好借助于壓力測點12e確定流化床2上方腔室內的壓力，并例如通過可存儲程序的控制器或調節器34來操縱流化床裝置1排氣管34′中的閥35，和/或通過管道31中的閥33控制壓力水平較高的氣體的添加量，以調整此壓力。上述壓力水平較高的氣體可以是與流化氣體同一種氣體，或是另一種氣體。也可以用傳感器12e和后面的設備部分(如攪拌機18)中的測壓點12g之間的壓差，來代替傳感器12e的壓力，如果在此設備部分或攪拌機18中的壓力按此法確定是變化的，那么更應推薦采用這種壓差。
若現在將上面提到過的供氣裝置5、8盡可能緊接出口孔3設置，則可以做到在極短的反應時間內，影響固體的物料流量。原則上，這可以通過例如在管道4旁環狀地設置一個個噴嘴來實現，但最好設計為圓柱形的例如陶瓷材料的透氣空心體5，在它的周圍環繞著一個環狀供氣通道8。此通道同樣可通過管道10′供入流化氣，此管道10′可與通往流化噴嘴6的氣體管道10相連，此時可設置閥13、13′，必要時還可設換向閥和/或限壓閥。
為了測量流出的氣/固流，可以在空心體5的壁7上盡可能靠近出口孔3的地方，設測壓點12，通過它以及設在流化床裝置1底部11附近的測壓點12′可確定底部附近的流化床2與出口孔3附近的排出管4之間的壓力差，為此，必要時可設一個壓阻的壓差傳感器，或設兩個單獨的壓阻的壓力傳感器。通過測壓點12、12′的這樣的定位，可做到在固體進入出口孔3與通過測壓點12、12′測量固體物流之間的滯后時間降為最低。
當然，還可用其它的測量方法進行測量，例如按科氏原理，然而，這會對固體物流的流量和均勻度帶來不利的影響。
通過壓差測量得到的測試數據可輸入內裝調節器的上面已提到的控制器34，控制器34再控制流化和/或流出氣/固流通過供氣通道8和/或流化噴嘴6的供氣，并因而可控制氣/固流。
為影響固體物流流量所必需供入的附加流化氣量，只是流化氣總量的一小部分，因此，小于100毫秒的極其快速的調節和控制時間是可能的。
設置其他的測壓點12a至12e，一方面可以通過在流化床2內的壓力差測量(12a和12b)來控制流化床2的疏松度和均質度。另一方面可通過緊挨著流化床裝置1底部11上和下的測壓點12′和12c，測量通過底部11的壓力損失，從而可及時了解多細孔底部11可能的堵塞。
為避免較細的固體從流化床2沉積在壓力傳感器測量膜片上，最好設小的、細微的、多細孔的塑料過濾器，或用氣體吹洗壓力管道，以避免侵入固體微粒。
測量流化床2中的均勻度所得的測量數據，可用來通過調整流化氣體的流速和通過輸入附加的流化氣體，一方面調節流化床2的均勻化程度。另一方面調節流出氣/固流量，附加的流化氣體可通過流化噴嘴6、流化底11和尤其是通過供氣通道5、8。
為了達到所要求的配料計量精度和速度，提供多個調節或控制機構，它們的組合使用或單獨使用，可得到一個大的調整范圍和極好的調節特性。
因此，為了使一種難以混合的固體與一種液體能精確計量地混合，提供了兩個良好的前提條件，一方面可以準確地確定固體含量，另一方面，存在著特別有利于混合的先決條件。因此，作為達到本發明目的的第三個前提條件，是在包括流化床1的流化和配料裝置后，緊接著設混合用的攪拌機18，圖中只作了示意表示，并在原則上可設計成各種不同的形式。例如，流化床1可充填至達到高度H(這一點可按前面所介紹的方法借助于傳感器來確定)，并分批地排入按分批分理的方式工作的攪拌機18中。
要混合的液體至少在一處通過管道40輸入此系統。尤其是也可以在不同的地點同時輸入此同一種液體。在這種情況下，液體可通過噴嘴注入流化的固體中，例如還通過攪拌機空心軸27，和/或以液態或蒸汽的形式直接進入流化床和/或噴嘴28中，其目的僅為預先潤濕。
在液體管道40中(圖中表示了兩種方案，可選擇其中一種或兩種重疊使用)，為了有目的地改變流量而設有相應的裝置，例如伺服閥41和/或泵，以及測量所加液體量的裝置(測量儀42)，它可設計成不同形式，例如磁感應式流量計，超聲波測試儀等。這種流量計也可以例如為了進行基本調整只是暫時工作。通過測得液體和固體的流量，然后根據工作的需要，例如通過影響伺服閥41，進行液體量的調節。
如上所述，攪拌機可設計成完全不同的形式。在飛灰的情況下，使用分批操作是有利的，因為實際上一時排出的飛灰量差別很大。
雖然是在使用攪拌機18的情況下說明了本發明，且攪拌機可設計成不同的方式，但本發明完全可以與其他裝置結合使用，例如用于在天平中配料計量。此外，對所示之設備可考慮作出許多修改；例如，為了調節在流化床2上的一個點與攪拌機18之間的壓差，可在流化床裝置1排氣管31中裝閥33，根據測點12f和12g處的壓差來調整閥33。
權利要求
1.使用配料流化床對顆粒狀或粉狀物料的配料方法，其特征為顆粒狀或粉狀物料從流化床底部排出。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征為；從流化床底部排出的顆粒狀或粉狀固體，作為均勻化了的氣/固混合物，至少與第二種物料尤其是液體會聚并混合，液體最好噴入已流化的物料中。
3.按照前述諸權利要求之一所述的方法，其特征為為了計量均勻化了的氣/固混合物，在它與第二種物料混合前供入附加的氣體，此氣體包圍著例如流向攪拌器的氣/固物流，并在必要時與其流動方向平行地供入；附加供入并包圍著氣/固混合流的氣體流速，最好與氣/固混合流的速度相同。
4.實施按照前述諸權利要求之一所述方法的設備，它有一個流化床裝置(1)，此裝置至少有一個進口和至少有一個出口，并設有一個透氣的流化底部，例如多孔底，此裝置用來產生一種顆粒狀或粉狀固體與經流化底部供入的液體構成的兩相混合物，其特征為流化床裝置(1)的至少一個出口(3)設在流化底部(11)上并通往底部區域。
5.按照權利要求4所述的設備，其特征為設有一個測量兩相混合物中固體含量的測量裝置，尤其是將此測量裝置設在流化床裝置(1)中。
6.按照權利要求4或5所述的設備，其特征為出口(3)處設排出管(4)，此排出管通入攪拌器(18)，攪拌器中還可以最好用噴嘴等供入第二種物料，尤其是液體。
7.按照權利要求4至6之一所述的設備，其特征為在流化床裝置(1)的出口(3)處，或在排出管(4)的區域內，設一個最好設計為空心體(5)的噴嘴裝置(28)，作為尤其是用于混合過程的配料計量裝置，噴嘴裝置(28)具有一些通道(10)，用于空心體(5)的多細孔的壁(7)、噴嘴等，將附加氣體供入均勻的氣/固混合物中。
8.按照權利要求4至7之一所述的設備，其特征為為了測量流化了的氣/固混合物中的固體含量，流化床裝置(1)和噴嘴裝置(28)中，配備有必要時彼此相隔一定距離設置的測點(12a至12f′)，測點處設置最好是電的或電子的測壓裝置或液面傳感器，它們的輸出信號通往例如可存儲程序的電子控制器(34)，控制器的輸出信號最好去控制閥(13、13′)，尤其是換向閥和/或限壓閥，并最好去控制輸送裝置(21)，此輸送裝置至少將一種物料供入流化床裝置(1)和/或攪拌器中。
9.按照權利要求4至8之一所述的設備，其特征為流化床裝置(1)可通過一個可由控制器(34)操縱的閥(35)，供入壓力可預選的氣體壓力。
10.按照權利要求4至9之一所述的設備，其特征為設液體調節回路(34、40、41)，它最好可由控制或調整回路(34)調節，控制或調整回路(34)與在流化床裝置(1)上的各壓力傳感器(12-12f)相連。
全文摘要
配料并尤其是使物料混合的方法，尤其是使至少一種顆粒狀或粉狀固體與一種液體混合的方法。第一種尤其是顆粒狀或粉狀固體借助于一種連續或脈動輸入的氣體流化，之后，已均勻化的氣/固混合物與第二種物料，尤其是一種液體，以時間恒定地配料的方式會聚在一起并混合。為了計量此均勻化的氣/固混合物，在它與第二種物料混合前供入附加的氣體，此氣體包圍著流往攪拌器的氣/固流，并平行于其流動方向地供入。
文檔編號B01F15/02GK1101207SQ94190006
公開日1995年4月5日 申請日期1994年1月11日 優先權日1993年1月25日
發明者F·戈迪克, W·赫茨曼, A·盧夫 申請人:比勒股份有限公司