Способ подачи флюидизируемых материалов и устройство для его осуществления

СПОСОБ ПОДАЧИ ФЛЮИДИЗИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Способ подачи материала во флюидизированном состоянии осуществляют с помощью бункера (1),на дне которого установлен по меньшей мере один флюидизирующий элемент (3), выполненный с возможностью перемещать материал при приведении его в действие в направлении одного первого выпускного отверстия, далее к флюидизирующему транспортеру (11) контролируемой дозы и через одно второе выпускное отверстие (9). Согласно изобретению материал подают к первому выпускному отверстию из дозирующей емкости, который является практически вертикальным элементом (5), предпочтительно воронкой, сужающейся книзу в направлении транспортера (11). Над дозирующей емкостью установлена крышка (6), благодаря которой нагрузка на находящийся в дозирующей емкости материал не зависит от скорости наполнения бункера. Также представлено устройство, реализующее данный способ.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: НОРСК ХЮДРО АСА (NO) Изобретение относится к способу подачи флюидизируемых материалов, в частности, таких как глинозм и/или фторид, в электролизеры для производства алюминия, а также к средствам для осуществления этого способа. Почти во всех существующих технологиях электролиза для производства алюминия обычно используется оборудование, содержащее в своем составе бункеры и объмные дозаторы, управляемые на основе объмных показателей, в связи с чем технологический процесс зависит от отклонений плотности материала, которые, как правило, могут составлять до 10%. Кроме того, эти отклонения наряду с другими проблемами, связанными с хранением и обработкой, например расслоением, способны влиять и фактически отрицательно влияют на стабильность подачи материала в электролизер. Поскольку на сегодняшний день большинство электролизеров уже оборудовано бункерами, то изобретение направлено на модернизацию существующего оборудования. Было изобретено и запатентовано несколько дозаторов для материала указанного типа. Например,из документа ЕР 605037 В 1 известен дозатор, содержащий емкость с отверстием снизу в выпускной канал и флюидизирующий элемент в днище дозатора. Подача основана на выпуске флюидизированного материала, объм которого зависит от продолжительности времени действия указанного элемента. Таким образом, принцип действия дозатора основан на регулируемом по времени впуске/дозировке. Подающее устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает более высокую точность по сравнению с известными техническими решениями. Это достигается тем, что дозатор снабжен приспособлением, которое отделяет дозирующую емкость от воздействия основного объма материала (в бункере). Благодаря указанным элементам действие дозатора становится менее зависимым от фактического уровня наполнения бункера. Также стабилизируется поток материала при включении подачи (период пуска) и ее выключении. Перечисленные, а также дополнительные преимущества достигаются изобретением, охарактеризованным признаками, приведенными в формуле изобретения. Далее приведены примеры осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. На фиг. 1 показано подающее устройство согласно настоящему изобретению, вид в перспективе; на фиг. 2 - подающее устройство, показанное на фиг. 1, с заполненным бункером дозатора на первом этапе цикла, вид в разрезе; на фиг. 3 - то же на втором этапе цикла, вид в разрезе; на фиг. 4 - то же на третьем этапе цикла, вид в разрезе; на фиг. 5 - диаграмма, на которой показано соотношение между полученными и заданными значениями дозировки AlF3 с шагом в 1 кг; на фиг. 6 - диаграмма, на которой показано соотношение между полученными и заданными значениями дозировки Al2O3 с шагом в 1 кг. Как показано на фиг. 1, подающее устройство содержит бункер 1, на дне которого установлен флюидизирующий элемент 3, представляющий собой одну или несколько пластин. Данный элемент может приводиться в действие при помощи сжатого газа, например воздуха, подаваемого через регулируемый клапан 4 (не показан). Дно бункера и/или указанный элемент имеет наклон в направлении выпускного отверстия бункера. Предпочтительно угол наклона составляет от 1 до 5. У выпускного отверстия бункера расположена дозирующая емкость, которая, согласно приведнным примерам, в качестве основных элементов содержит практически вертикальный сужающийся книзу конусообразный элемент 5 и крышку 6. Над впускным отверстием воронки 5 установлена крышка 6, которая снижает давление, оказываемое содержащимся в бункере материалом, на материал, находящийся в конусообразном элементе. Кроме того, конструктивные детали крышки, контактирующей с двумя боковыми стенками и задней стенкой бункера, которая имеет выступающую часть, частично перекрывающую флюидизирующий элемент, играют важную роль в обеспечении стабильности подачи материала из бункера. Принцип работы дозирующего устройства заключается в том, что благодаря крышке, выпускному отверстию и флюидизирующему элементу образуется угол естественного откоса (AR), и материал будет втекать в воронку только при действии флюидизирующего элемента 3. Когда элемент 3 не действует,именно углом естественного откоса материала определяется прекращение подачи материала к впускному отверстию воронки 5. Из воронки 5 материалы подаются по закрытому наклонному транспортеру 11 с установленным на дне флюидизирующим элементом (не показан). Пластина указанного флюидизирующего элемента может приводиться в действие клапаном 8 (не показан), открывающим поступление сжатого воздуха к флюидизирующему элементу. При заполнении бункера глинозм и/или фторид алюминия податся через отверстие 10 в верхней части бункера 1. В процессе заполнения бункера 1 материалами в него попадает большой объм воздуха. Этот воздух необходимо удалить, и избыточный воздух выводится из бункера по деаэрационной трубе 2 в электролизер (пояснения будут приведены ниже). Как показано на чертеже, деаэрационная труба 2 может быть присоединена к концевому участку наклонного транспортера 11 над выпускной трубой для материала 9. На фиг. 2 показан этап наполнения бункера. При заполнении бункера флюидизирующий элемент 3 не действует (т.е. клапан 4 закрыт). На чертеже также показано расположение деаэрационных труб 2 и 7. Указанные трубы заканчиваются в верхней части бункера. Также на фиг. 2 показан угол естественного откоса AR материала М возле выпускного отверстия, а также выступающая часть е крышки 6 и флюидизирующий элемент 3. Предпочтительно флюидизирующий элемент доходит до границы впускного отверстия воронки. Также показано, что крышка располагается на высоте h над флюидизирующим элементом 3. Предпочтительно соотношение между длиной выступающего участка е и высотой h определяется углом естественного откоса материала. Например, если угол естественного откоса составляет 45, то предпочтительным будет соотношение e:h, близкое к 1:1 или немного больше, чтобы предотвращалось перемещение материалов к впускному отверстию, когда флюидизирующий элемент не приведен в действие. Следует также отметить, если используемая воронка имеет круглое впускное отверстие, то крышке может придаваться аналогичная форма, чтобы обеспечивалось надлежащее соотношение e:h вдоль границы впускного отверстия (не показано). Указанные параметры являются решающими в отношении способности системы обеспечивать заданную блокировку потока, т.е. выполнять функцию включения/выключения подачи потока порошкового материала. На фиг. 3 показан следующий этап - загрузка дозирующей емкости, включая весь объм воронки 5 и пространство под крышкой 6. Клапан, обозначенный на фиг. 1 позицией 4, открыт, т.е. флюидизирующий элемент 3 приведен в действие. Как показано на фиг. 1, объм дозирующей емкости определяется воронкой 5 и крышкой 6. Для удаления воздуха во время этого цикла используется деаэрационная труба 7. Деаэрационная труба 7 соединяет пространство под крышкой 6 с верхней частью бункера. На фиг. 4 показан дозировочный этап, когда определнные на основании соотношения время/мкость дозы материала подаются из дозирующей емкости в электролизер. В течение этого этапа клапан 8 приводится в действие на определнный промежуток времени, необходимый для подачи требуемой дозы материала через выпускное отверстие 9. В процессе дозирования флюидизирующий воздух, продуваемый через бункер, проходит по деаэрационной трубе 2, а затем по отводящей трубе 9 вместе с материалом поступает в электролизер. Для обеспечения стабильности подачи также большое значение имеет форма воронки. Так, угол воронки имеет существенное значение в отношении внутреннего трения и прохождения движущейся массы. Воронка должна иметь угол, обеспечивающий однонаправленность сил трения. Предпочтительной является величина угла воронки, составляющая от 5 до 20 по отношению к вертикали, в зависимости от используемого материала. Предпочтительно воронка имеет осевую симметрию относительно продольной оси, а также круглое поперечное сечение. Тем не менее, могут применяться воронки с другим сечением, например с прямоугольным, которые имеют наклонные стенки (сужающиеся к концу). Как показано на фиг. 5 и 6, дозировка фторида алюминия и оксида алюминия соответственно очень стабильна. Как показывают проведнные испытания, отклонения настолько незначительны, что на точность отображения результатов влияет используемый масштаб графиков. Для обеспечения наиболее точной и стабильной дозировки очень важно не опорожнять полностью буфер дозатора. Соответственно, при регулировании циклов необходимо соблюдать это требование. Предпочтительно, чтобы конструкция дозатора позволяла при необходимости остановить или выпустить полностью весь объм за короткий промежуток времени. Такая ситуация может возникнуть при появлении анодного эффекта в электролизере. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для подачи флюидизируемых материалов, таких как глинозм и/или фторид, содержащее бункер (1) по меньшей мере с одним флюидизирующим элементом (3), установленным на дне бункера и выполненным свозможностью перемещать материал в направлении выпускного отверстия,отличающееся тем, что в нижней части бункера установлена дозирующая воронка (5), сужающаяся книзу в направлении транспортера (11), над которой на высоте h установлена крышка (6), выступающая в направлении дозирующей воронки за край флюидизирующего элемента (3) на величину е, при этом соотношение h/e меньше значения тангенса угла естественного откоса дозируемого материала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол воронки (5) составляет от 5 до 20. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка (6) примыкает к внутренним боковым стенкам и к одной задней стенке бункера. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка (6) имеет выпуклую вверх поверхность. 5. Способ подачи материала во флюидизированном состоянии путем использования устройства по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что флюидизирующий транспортер (11) приводят в действие для дозирования материала во время дозировочного этапа, при этом во время выгрузки флюидизируемого материала останавливают флюидизирующий элемент (3) и флюидизирующий элемент (3) приводят в действие при загрузке дозирующей емкости. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что флюидизирующий транспортер (11) приводится в действие одновременно с флюидизирующим элементом (3), когда большие объемы материала должны быть остановлены или выпущены из бункера в течение короткого периода времени.