CN102080924B - 一种对固体物料进行蒸发脱水的蒸煮器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对固体物料进行蒸发脱水的蒸煮器，其包含：罐体(1)、设置在罐体(1)顶部的顶部凸形封头(2)，其上设有固体物料进料口(3)和蒸汽入口(4)，设置在罐体(1)底部的底部凸形封头(5)，其上设有固体物料出料口(6)和排水口(7)，置于罐体(1)内部的第一组布汽管(8)，该第一组布汽管(8)与所述蒸汽入口(4)连通以使蒸汽在这些管中流动，且该第一组布汽管(8)的管壁上具有孔，以及设置在所述罐体(1)内部的中下方的用于挡住所述固体物料的倒锥形多孔挡板(9)，其倒锥形侧壁与水平线的夹角大于所述固体物料的休止角，和插在所述固体物料出料口(6)中并与所述多孔挡板(9)连接的漏斗状的辅助排水件(21)。
Description
发明领域
本发明涉及蒸煮器领域，更具体地，涉及对固体物料进行蒸发脱水的蒸煮器领域。
背景技术
专利CN1989227A公开了一种用蒸汽对固体物料进行蒸煮的装置，设备但其结构复杂，尤其是其中使气体、液体和固体彼此分离的设备要靠单独设置的液体分离器来进行，该液体分离器包括位于装置内部的多孔旋转台或多孔锥体和多孔管以及位于装置底部的分离台，其中仅多孔管起到了液固分离作用，而多孔旋转台和分离台则严重占用了装置的内部空间，而且该专利中要求多孔旋转台和分离台可旋转，则还需要在装置内配备相应的动力设备和传动设备，且还要使这些动力设备和传动设备能耐受装置内的高温和高压，进一步使装置复杂化。此外，该专利中，多孔管仅起到排水作用，而蒸汽的进出则要依靠沿装置高度方向上设置有多个蒸汽入口和蒸汽出口，这也使装置复杂化。
仍有必要进一步改进蒸煮器，故提出了本发明。
发明概述
本发明涉及一种对固体物料进行蒸煮的蒸煮器，其包含：
罐体1，
设置在罐体1顶部的顶部凸形封头2，其上设有固体物料进料口3，
设置在所述顶部凸形封头2上或罐体1侧壁上的蒸汽入口4，
设置在罐体1底部的底部凸形封头5，其上设有固体物料出料口6和排水口7，
置于罐体1内部的第一组布汽管8，该第一组布汽管8与所述蒸汽入口4连通以使蒸汽在这些管中流动，且该第一组布汽管8的管壁上具有孔，其特征在于，
在所述罐体1内部的中下方设有用于挡住所述固体物料的倒锥形多孔挡板9，该多孔挡板9与所述底部凸形封头5及罐体1之间构成存水空间10，该多孔挡板9底端具有供固体物料排出的出口(11)，该出口(11)位于所述固体物料出料口6上方，和
辅助排水件(21)，其呈漏斗的形状，其漏斗壁部分与所述多孔挡板的出口(11)连接，其下料管部分插入所述固体物料出料口(6)中，其下料管部分的壁上任选地具有排水孔。
附图简述
图1是本发明的蒸煮器的示意性结构图。其中，左图是本发明的蒸煮器的主视图，右图是主视图中A-A截面的截面图。
图2是图1中的蒸煮器的底部的放大图，其中显示了多孔挡板9和辅助排水件21的细节。
附图仅仅是示意性的，不打算以任何方式限制本发明的范围。
发明详述
本发明的蒸煮器用于对固体物料进行蒸发脱水。所述固体物料是含水的固体物质，例如褐煤。天然褐煤中均含有大量的水份。在优选的实施方案中，所述褐煤是经过温度大于30℃的水洗涤浸出后的褐煤，其也含有大量的水份，希望能去除其中的水份。所述固体物料优选为块状或颗粒状。
参照图1详细描述本发明的蒸煮器的结构。
所述罐体1可以是任何中空容器，其可以具有任何希望的形状。例如，所述罐体可以是筒体(横截面为圆形、椭圆形或其它不规则形状)或中空棱柱(横截面为多边形)，优选为筒体，因为筒体承压性能最好。所述罐体1用于容纳所述固体物料以及所述蒸煮器的一些其它部件。
在该罐体1的顶部设有顶部凸形封头2，其上设有固体物料进料口3，在所述顶部凸形封头2上或所述罐体1的侧壁上设置有蒸汽入口4，在罐体1底部设置有底部凸形封头5，其上设有固体物料出料口6和排水口7。这些凸形封头与所述罐体密封连接。所述凸形为任何鼓出的形状，以便于承压。在优选的实施方案中，所述凸形为球面或椭球面的一部分。在更优选的实施方案中，所述凸形为半球形或半椭球形，因为这样的形状承压性能最佳。所述固体物料进料口3可开设在顶部凸形封头2的最顶端或最顶端附近，其具体形式可以是一根管道，其一端连通到所述顶部凸形封头内部，其另一端连接到图1中未示出的固体物料供应设备，该固体物料进料口还优选兼作供操作者进出蒸煮器内部的人孔。所述蒸汽入口4可以处于所述顶部凸形封头的任意位置上，或者处于罐体1的侧壁上，其具体形式可以是一根管道，其一端连通到所述顶部凸形封头内部，其另一端连接到图1中未示出的蒸汽供应设备。所述固体物料出料口6开设在底部凸形封头5的最顶端或最顶端附近，其具体形式可以是一根管道，其一端连通到所述底部凸形封头内部，其另一端敞开或连接到图1中未示出的固体物料收集设备，在该固体物料出料口6的侧壁上还设有放空口19，其作用是可排出积存在底部凸形封头最底端或固体物料出料口最底端的冷凝水。所述排水口7则可开设在底部凸形封头5的任意位置上，优选靠近其最底端的位置，以便于充分排出冷凝水，其具体形式可以是一根管道，其一端连通到所述底部凸形封头内部，其另一端敞开或连接到图1中未示出的冷凝水供应设备。
所述罐体1内部放置有第一组布汽管8，如图1中实线所示的管道。该第一组布汽管8与所述蒸汽入口4连通以使蒸汽在这些管中流动，且该第一组布汽管8的管壁上具有孔。所述第一组布汽管的数目至少为一根，优选为许多根。所述第一组布汽管优选为彼此平行排列的许多根管。所述第一组布汽管还优选平行于所述罐体的轴线，但这不是必须的，偏离罐体的轴线一定角度也是可以的。其中在所述蒸汽入口4和所述第一组布汽管8之间设有第一蒸汽分布器(12)，通过该第一蒸汽分布器将来自蒸汽入口的蒸汽均匀分布到每根布汽管内。该第一蒸汽分布器优选设在靠近罐体顶部的位置，但要与所述顶部凸形封头最顶端之间留有一定距离。每根布汽管的管壁都至少有一个孔，优选有许多个孔，这些孔的孔尺寸以能防止固体物料大量进入管内为准进行选择，例如，所述孔尺寸小于所述固体物料的最小粒径，以彻底防止罐体内的固体物料进入管内，或者所述孔尺寸为所述固体物料的最小粒径的1-2倍，由于固体物料的搭桥作用，也只能有很少一部分固体物料进入管内，不致于使大量固体物料进入管内而造成堵塞。所述第一组布汽管的下端是开口的，这使得所述第一组布汽管在起到布气作用的同时还能起到将固体物料中的水排泄到蒸煮器底部的作用。所述第一组布汽管的下端优选离开所述多孔挡板一段距离，这样做的好处是可使通入的蒸汽不致于未与固体物料接触就直接就经由排水空间和排水口排出。
在所述罐体1内部的中下方设有用于挡住所述固体物料的倒锥形多孔挡板9，该多孔挡板9与所述底部凸形封头5及罐体1之间构成存水空间10，该多孔挡板9底端具有供固体物料排出的出口(11)，该出口(11)位于所述固体物料出料口6上方。在优选的实施方案中，该多孔挡板9的倒锥形侧壁与水平线的夹角大于所述固体物料的休止角。在另一优选实施方案中，该多孔挡板9上的孔小于所述固体物料的最小粒径，且该多孔挡板9的倒锥形侧壁的最高点与所述罐体1的内壁之间的最大距离小于所述固体物料的最小粒径，以防罐体1内的固体物料从该最高点与罐体1内壁之间的空隙处落入所述存水空间10内。本领域技术人员能够理解，所述倒锥形多孔挡板不必是严格的数学意义上的倒锥形，只要该挡板能大体上围成上方开口大且下方开口小的形状即可。例如，允许其左右侧壁在主视图上是不对称的或侧壁在主视图上投影线不是直线而是曲线。其中所述主视图例如如图1所示。在所述倒锥形多孔挡板不是严格意义上的倒锥形的情况下，可根据需要在优选实施方案中要求其侧壁各点处的切线与水平线所成的角度大于所述固体物料的休止角。其中所述固体物料的休止角根据GB/T-18702-2002进行测定。该多孔挡板上的孔用于将蒸煮过程中产生的冷凝水排入所述存水空间，同时防止固体物料进入所述存水空间。在优选的实施方案中，所述多孔挡板9底端的供固体物料排出的出口11与所述固体物料出料口6之间留有一定的距离。本发明的蒸煮器在工作时，所述固体物料优选装填到接近所述第一蒸汽分布器或第二蒸汽分布器的高度。
本发明中的辅助排水件21呈漏斗的形状，其包括截面积从上到下逐渐变小的漏斗壁部分和截面积从上到下基本不变的下料管部分，其漏斗壁部分与所述多孔挡板的出口11连接，其下料管部分插入所述固体物料出料口6中，其下料管部分的壁上任选地具有排水孔，如图2所示。其中，在优选实施方案中，所述辅助排水件的漏斗壁部分与水平线的夹角大于所述固体物料的休止角。其中所述辅助排水件21可以以任何连接方式与所述多孔挡板9连接，例如二者可以永久性连接如焊接、铆接或二者整体形成等，但在优选的实施方案中，二者以可拆卸的方式进行连接，例如通过螺栓、卡槽、销钉等方式进行连接。但无论通过哪种方式连接，都要确保二者的连接处没有缝隙以免供固体物料漏入存水空间10中。由于该辅助排水件在排放固体物料时受到摩擦、冲击以及长时间浸泡在水中，其更容易受到磨损和腐蚀，故制成可拆卸式连接的好处是可以方便地更换它。该辅助排水件21的下料管部分的壁上可以没有任何孔。但在优选的实施方案中，所述辅助排水件的下料管部分的壁上具有排水孔，该排水孔优选为多个，更优选在下料管的轴向和径向上均具有多个排水孔。所述辅助排水件的下料管部分的外壁与所述固体物料出料口6的内壁之间的最小距离优选大于或等于所述固体物料的最小粒径，这样设置的好处有两点：一是可以是偶尔进入排水空间10内的固体物料颗粒从下料管部分的外壁与所述固体物料出料口6的内壁之间的空隙处排出到固体物料出料口6处，防止该固体物料颗粒在排水空间10中越积越多而堵塞排水空间10或堵塞排水口7；二是该排水空间底部一旦被固体物料堵塞时，可以通过排水口7向排水空间内通水进行反冲，由于多孔挡板9上的孔小于所述固体物料的最小粒径，在反冲水的压力下，堵塞的固体物料可以通过该空隙处被冲入固体物料腔中，起到清除堵塞的作用。所述辅助排水件的下料管部分的下端优选地低于设置在固体物料出料口6的侧壁上的放空口19的下缘。
在本发明的优选实施方案中，在所述顶部凸形封头2上还另设有蒸汽出入口13，在所述罐体1内部还设有第二组布汽管14，如图1中虚线所示的管道。在所述蒸汽出入口13与所述第二组布汽管14之间设有第二蒸汽分布器15，其中所述第二组布汽管(14)的管壁上也具有孔。所述第二组布汽管的数目至少为一根，优选为许多根。所述第二组布汽管优选为彼此平行排列的许多根管。所述第二组布汽管还优选平行于所述罐体的轴线，但这不是必须的，偏离罐体的轴线一定角度也是可以的。在优选实施方案中，所述第一组布汽管8与所述第二组布汽管14是彼此平行且间隔布置的，优选等距离间隔布置。当通过所述蒸汽出入口从蒸煮器外部向蒸煮器内部通入蒸汽时，通过设置在所述蒸汽出入口13和所述第二组布汽管14之间的第二蒸汽分布器(15)使外部蒸汽均匀分布到每根布汽管内，进而从第二组布汽管上的孔逸出以对固体物料进行加热。当需要由蒸煮器内部向蒸煮器外部排放蒸汽(称为减压闪蒸)时，通过第二组布汽管上的孔收集蒸煮器内部的蒸汽，所收集的蒸汽通过第二蒸汽分布器汇集到所述蒸汽出入口13，进而排出蒸煮器，或者，在另一种备选实施方案中，在通过第二组布汽管向外排放蒸汽时，也可以使所述排水口7兼作蒸汽出口，此时进入第二组布汽管的待排出的蒸汽通畅地经由存水空间10和排水口7而排出蒸煮器。该第二蒸汽分布器优选设在靠近罐体顶部的位置。所述第二组布汽管的每根管的管壁都至少有一个孔，优选有许多个孔，这些孔的孔尺寸以能防止固体物料大量进入管内为准进行选择，例如，所述孔尺寸小于所述固体物料的最小粒径，以彻底防止罐体内的固体物料进入管内，或者所述孔尺寸为所述固体物料的最小粒径的1-2倍，由于固体物料的搭桥作用，也只能有很少一部分固体物料进入管内，不致于使大量固体物料进入管内而造成堵塞。所述第二组布汽管的下端是开口的，这使得所述第二组布汽管也能起到将固体物料中的水排泄到蒸煮器底部的作用。在优选的实施方案中，所述第二组布汽管(14)的下端开口与所述多孔挡板9上的孔连通，以便直接将水排入所述存水空间10内，且在所述排水口7还兼作蒸汽出口时，也便于使进入第二组布汽管的待排出的蒸汽通畅地经由存水空间10和排水口7而排出蒸煮器。所述第二组布汽管14的数目可小于或等于所述多孔挡板9上的孔的数目。所述第二蒸汽分布器也设置在靠近罐体顶端的位置，但要与所述顶部凸形封头的最顶端之间留有一定距离。在特别优选的实施方案中，使第二组布汽管14上的孔的孔尺寸小于所述固体物料的最小粒径，以彻底防止罐体内的固体物料进入管内，因为在第二组布汽管14下端开口与所述多孔挡板9上的孔相通的情况下，这可以有效防止任何固体物料进入所述存水空间10。
在优选的实施方案中，第二组布汽管14通过设置在第二蒸汽分布器15上的带管帽的接管18与罐体1顶部空间相通，所述管帽阻止固体物料进入第二蒸汽分布器15。在优选的实施方案中，在所述顶部凸形封头上还设有安全阀，当出现蒸煮器内压力过大的情况时，可通过该安全阀进行卸压。
在优选的实施方案中，通过支架16将所述第一组布汽管8和所述第二组布汽管14固定在罐体1内。其中固定方式可以任意选择。
在优选的实施方案中，在所述罐体1内部中央设有安装洞20。该安装洞用于供操作者进入蒸煮器内部进行管道的安装以及其它维修操作。该安装洞内可以不设置任何管道。但为了提高蒸煮器的空间利用效率，在更优选的实施方案中，所述安装洞内也设有第一组布汽管中的若干根和第二组布汽管中的若干根，这些管以可拆卸的方式固定在所述支架16上。当需要进行检修时，可以将安装洞中的这些管道单独拆卸下来并从所述固体物料进料口抽出，则腾出了供操作者工作的空间。
在优选的实施方案中，在所述蒸煮器的任何希望的位置上还可以设有仪表接口。
在优选的实施方案中，在所述第二蒸汽分布器或第一蒸汽分布器上还优选设置有分料锥17，其用于使进入的固体物料均匀洒落在蒸煮器内。
所述蒸汽出入口13、所述固体物料进料口3或所述排水口7也可兼作抽真空口。
所述蒸煮器的各部件可以采用任何合适的材质制作。
所述第一组布汽管8和第二组布汽管14可以为具有任意截面形状的管道，优选截面为圆形。其截面尺寸以能够使进入管内的任何固体颗粒通畅地沿管落下而从布汽管底端开口排出布汽管为准。例如，在截面为圆形的情况下，管径优选大于固体物料的最大粒径。在截面为非圆形的情况下，要求其最小的维度大于所述固体物料的最大粒径。
本发明的优点如下：
能够实现以蒸汽来干燥固体物料的功能，且较好地实现蒸汽、固体、液体(即冷凝水)的分离，即，蒸汽通过蒸汽进出口排出，冷凝水通过多孔挡板与固体物料分离并从排水口排出而固体物料经过固体物料出料口排出，这些物料的排出均是畅通无阻的，且彼此不互相干扰。
设有两组分布器，两组分布器都具有布汽、疏水功能，同时具有使用第一组分布器布汽，第二组分布器集汽、排汽或疏水。尤其是可以用第一组分布器通入过热蒸汽，用第二组分布器排汽，实现对固体物料的干燥功能。集水空间10可以作为集汽室，在罐体内存在游离水的情况下，通过集水空间10排汽，更有利于将游离水排出。
能够实现物料的减压闪蒸脱水；
能保持罐体温度接近饱和蒸汽温度；
设备的对流体的阻力较小；
内部无可旋转部件，故设备简单，造价低，维修方便。
辅助排水件可确保蒸煮过程中水的通畅排出，并且一旦排水口被细的固体物料堵塞时，可以方便地通过用水反冲而消除堵塞。
Claims (20)
1.一种对固体物料进行蒸发脱水的蒸煮器，其包含：
罐体（1），
设置在罐体（1）顶部的顶部凸形封头（2），其上设有固体物料进料口（3）
设置在所述顶部凸形封头（2）上或罐体（1）侧壁上的蒸汽入口（4），
设置在罐体（1）底部的底部凸形封头（5），其上设有固体物料出料口（6）和排水口（7），
置于罐体（1）内部的第一组布汽管（8），该第一组布汽管（8）与所述蒸汽入口（4）连通以使蒸汽在这些管中流动，且该第一组布汽管（8）的管壁上具有孔，
其特征在于，
设置在所述罐体（1）内部的中下方的用于挡住所述固体物料的倒锥形多孔挡板（9），该多孔挡板（9）与所述底部凸形封头（5）及罐体（1）之间构成存水空间（10），该多孔挡板（9）底端具有供固体物料排出的出口(11)，该出口(11)位于所述固体物料出料口（6）上方；和
辅助排水件（21），其呈漏斗的形状，其漏斗壁部分与所述多孔挡板的出口（11）连接，其下料管部分插入所述固体物料出料口（6）中，其下料管部分的壁上具有排水孔。
2.权利要求1的蒸煮器，其中所述多孔挡板（9）的倒锥形侧壁与水平线的夹角大于所述固体物料的休止角。
3.权利要求1的蒸煮器，其中所述多孔挡板（9）的倒锥形侧壁的最高点与所述罐体（1）的内壁之间的最大距离小于所述固体物料的最小粒径，且该多孔挡板（9）上的孔小于所述固体物料的最小粒径。
4.权利要求1的蒸煮器，其中在所述蒸汽入口（4）和所述第一组布汽管（8）之间设有第一蒸汽分布器(12)。
5.权利要求4的蒸煮器，其中在所述顶部凸形封头（2）上另设有蒸汽出入口（13），在所述罐体（1）内部还设有第二组布汽管（14），在所述蒸汽出入口（13）与所述第二组布汽管（14）之间设有第二蒸汽分布器（15），其中所述第二组布汽管(14)的管壁上也具有孔。
6.权利要求5的蒸煮器，其中所述第一组布汽管（8）与所述第二组布汽管（14）彼此平行且间隔布置。
7.权利要求5的蒸煮器，其中所述第一组布汽管（8）和所述第二组布汽管（14）的下端是开口的。
8.权利要求5的蒸煮器，其中所述第二组布汽管(14)的下端开口与所述多孔挡板（9）上的孔连通,第二组布汽管（14）通过设置在第二蒸汽分布器（15）上的带管帽的接管（18）与罐体（1）顶部空间相通，所述管帽阻止固体物料进入第二蒸汽分布器（15）,而所述第一组布汽管下端离开所述多孔挡板（9）一段距离。
9.权利要求5的蒸煮器，其中通过支架（16）将所述第一组布汽管（8）和所述第二组布汽管（14）固定在罐体（1）内。
10.权利要求1的蒸煮器，其中所述多孔挡板（9）底端的供固体物料排出的出口（11）与所述固体物料出料口（6）之间的距离为固体物料最大粒径的一至三倍。
11.权利要求5的蒸煮器，其中所述第一组布汽管（8）上的孔和所述第二组布汽管（14）上的孔的孔尺寸小于所述固体物料的最小粒径。
12.权利要求1的蒸煮器，其中所述凸形为半球形或半椭球形。
13.权利要求5的蒸煮器，其中在所述罐体（1）内部中央设有安装洞（20）。
14.权利要求13的蒸煮器，其中所述安装洞(20)内也设有第一组布汽管中的若干根和第二组布汽管中的若干根，这些管以可拆卸的方式固定在支架（16）上。
15.权利要求5的蒸煮器，其中所述第一蒸汽分布器（12）或第二蒸汽分布器（15）上还设有分料锥（17）。
16.权利要求1的蒸煮器，其中所述排水口（7）兼作蒸汽出口。
17.权利要求1的蒸煮器，其中所述辅助排水件的漏斗壁部分与水平线的夹角大于所述固体物料的休止角。
18.权利要求1的蒸煮器，其中所述辅助排水件的下料管部分的外壁与所述固体物料出料口（6）的内壁之间的最小距离大于或等于所述固体物料的最小粒径。
19.权利要求1的蒸煮器，其中所述固体物料出料口（6）的侧壁上设有放空口（19），所述辅助排水件的下料管部分的下端低于所述放空口（19）的下缘。
20.权利要求1的蒸煮器，其中所述辅助排水件（21）与所述多孔挡板（9）以可拆卸的方式进行连接。
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