[发明专利]用于在超密度床中传送粉末材料的潜在流化设备

说明书

本发明涉及一种封闭的潜在流化设备，用于将具有可流化粉末特性的材料从一个存储区域水平或倾斜地传送至彼此分离的、通常彼此分离几百米的至少一个待被供应的区。

本发明具体涉及一种封闭的潜在流化设备，用于利用粉末形式（例如，氧化铝）的产品来传输和供应“储备容量”，以从所述粉末材料的单个存储区、调节单元诸如填包机（ensacheuse）、或者生产单元诸如挤出机或一系列火法电解槽给出连续的供应。

术语“可流化材料”旨在包括本领域内公知的粉末形式的所有材料，所述粒状物具有的内聚力和颗粒尺寸使得吹过粉末堆的空气的通过速率在低速下导致颗粒彼此之间的分离和内摩擦力降低。例如，所述材料包括用于火法电解的氧化铝、水泥、石膏、生石灰、熟石灰、飞尘、煤尘、盐晶体（诸如氟化钙、硫酸钠、磷酸盐等）、塑料材料聚集体、食物（诸如奶粉、面粉等）。

本发明还涉及一种设计用于长距离（一般大于一千米）传送粉末材料的设备。

申请人研发并在EP 0179055中描述的粉末传输设备能够连续供应超密度相的固态粉末材料。它尤其是能有规律地并连续地向位于电解槽上部结构中的存储和分配料斗供应氧化铝。这是一个潜在流化设备。如在常规的流化中，这种设备包括位于存储区和待被供应的区之间的至少一个水平传送器，称为通风道（aérocanalisation），由设计用于气体循环的下通道和设计用于粉末材料和气体循环的上通道组成，这两个通道由一个多孔壁隔离，所述气体可以通过所述多孔壁。下通道通过至少一个馈送管道来供应气体。与常规流化中发生的情况相反的是，粉末材料完全填充传送器的上通道，并且传送器设有至少一个部分填充有粉末材料的平衡柱，固体/气体悬浮物的填充高度平衡气体压力。所述平衡柱使得能够产生粉末材料潜在流化的条件。由于极低的气体流率，几乎没有被搅动的粉末出现在超密度床形式的通风道中。

为了更好地理解潜在流化，需要回想常规流化的概念，常规流化通常被用于传送粉末材料，例如在US 4016053中描述。流化中所用的设备同样包括通风道，诸如之前所述。流化气体以给定压力P_f被引入下通道，穿过所述多孔壁，接着穿过静止的形成待流化层的粉末材料颗粒之间。不同于EP 0179055中描述的潜在流化设备，该静止层的厚度远低于所述传送器的上通道的高度，即，不存在任何的流化气体喷射，粉末材料仅部分填充水平传送器的上通道。通过加以高的气体流率，所述颗粒被置于运动中且被升起，每个颗粒失去与邻近颗粒的永久接触点。通过这种方式，颗粒之间的空隙空间增大，颗粒之间的内摩擦降低，并且这些颗粒进入动态悬浮状态。由此，粉末材料的初始空间增大，相关地，因为形成了固相在气相中的悬浮物，表观密度降低。

因此，相比于诸如EP 0179055中描述的潜在流化中遇到的情况——此处提及超密度相，材料的表观密度降低。术语“密度相”通常用于高压下的气动传输。超密度相是潜在流化的特征。为了明确所述概念，可考虑，例如在氧化铝Al₂O₃的情况下，固/气比在密度相气动传输中约为10至150kg Al₂O₃/kg空气，在超密度相潜在流化传输中约为750至950kg Al₂O₃/kg空气。因此，超密度相使得能够以极高固/气浓度传输粉末固体，明显高于气动传输中的密度相。

在潜在流化的情况下，即使没有气体喷射的情况下，粉末材料可几乎完全填充上通道。当气体被引入下通道时，平衡柱部分填充有占据上通道的粉末材料，所达到的压头（hauteur manométrique）平衡了压力p_f并防止颗粒之间空隙的任何增加。因此，平衡柱的存在防止水平传送器中的粉末材料的流化，并导致所述材料具有超密度潜在流化床的表观。另外，由于颗粒之间的空隙距离不增加，介质到以压力p_f引入的气体的渗透性极低，并限制气体以非常低的水平流动。这种穿过平衡柱的低速气体流动称为“脱气”。例如，在US 4016053描述的装置中，对应于80mbar的流化压力P_f并导致粉末形式的氧化铝流化的循环气体的速率是约33.10^-3m.s^-1，而在EP 0179055中的潜在流化设备中，循环气体的速率仅约4.10^-3m.s^-1。这一速率太低，以至于不能使氧化铝在整个传送器中流化。