CN102794124A - 固液材料混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固液材料混合装置。该固液材料混合装置包括混合罐、用于注入固体材料至该混合罐内的固体材料输入管、用于注入液体材料至该混合罐内的液体材料输入管及用于搅拌固液混合材料的搅拌装置。其中，注入固体材料的方向与注入液体材料的方向相对。

Description

固液材料混合装置

技术领域

本发明涉及一种用于混合固体材料与液体材料的混合装置。

背景技术

水煤浆(Coal-water slurry，CWS)是一种煤基流体燃料，其主要是由煤粉和水组成，它可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉，用于代替煤炭燃用，具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。

制造水煤浆的一个重要步骤就是将煤粉与水进行混合，例如一个典型的传统方法被称之为湿磨法(wet milling)。在湿磨法过程中，煤粉和水同时从上方被注入到一个低压的混合罐(tank)内，然后煤粉与水进行混合(根据需要还需加入添加剂)同时被研磨。但是，由于该湿磨法施行过程中煤粉和水同时从上方向下被注入至混合罐中，故煤粉很难充分浸透入水中，并且该混合罐内的可湿性(wettability)也不是很理想，故很难得到高浓度的水煤浆。另外，该湿磨法必须使煤粉与水的混合物在碾磨器(miller)内碾磨较长的时间，如30分钟，故大大降低了效率。

此外，为了获得高浓度的水煤浆，粒子尺寸分布(particle size distribution，PSD)参数对于煤粉来说很重要，但是，由于煤粉从进入混合罐后一开始就与水混合在一起，而浸湿后煤粉很难获得一个理想的PSD参数，进而会影响水煤浆的品质。

另外，传统的湿磨法有时还需要增加辅助的添加剂来提高浸透率，亦或者通过提高搅拌装置的转速提高浸透率，但这两种方法无疑又提高了成本。

所以，需要提供一种新的固液材料混合装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的一个实施方式提供了一种固液材料混合装置。该固液材料混合装置包括混合罐、与所述混合罐相连通用于注入固体材料至该混合罐内的固体材料输入管、与所述混合罐相连通用于注入液体材料至该混合罐内的液体材料输入管及用于搅拌固液混合材料的搅拌装置。其中，注入固体材料的方向与注入液体材料的方向相对。

本发明的固液材料混合装置通过在混合固体材料与液体材料时将固体材料及液体材料两者的注入方向设置成了相对的方向，如此，该固体材料就可以很容易的浸透至该液体材料中，即可很容易地达到高浓度的要求，并且利用本发明固液材料混合装置混合固体材料与液体材料时无需增加辅助的添加剂或者通过提高搅拌装置的转速来提高浸透率，如此可大大降低成本。另外，由于该固体材料与该液体材料是分别从相对的方向上被注入至该混合罐内部的，因此该固体材料在注入混合罐的时候是保持固体状态的(而非固液混合状态)，如此，可以很容易控制该固体材料注入混合罐的状态达到一个理想的PSD参数，进而可提高固液混合材料的品质。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明固液材料混合装置一个实施方式的示意图；

图2为图1中固液材料混合装置的底盖上分支管的第一种分布示意图；及

图3为图1中固液材料混合装置的底盖上分支管的第二种分布示意图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1为本发明固液材料混合装置1的一个实施方式的示意图。该固液材料混合装置1包括混合罐10、固体材料输入管20、液体材料输入管30、搅拌装置40及混合材料输出管50。为了方便理解发明，图1中仅示意出了主体部分，可以很容易理解的是，该固液材料混合装置1还可能包括其他辅助器件，例如管道上的阀门器件等。

在图1所示的实施方式中，该混合罐10包括顶盖12、底盖14及中空的圆柱形壳体16。该顶盖12安装在该壳体16的顶部，该底盖14安装在该壳体16的底部，该顶盖12、底盖14及壳体16围成了一个密封罐体结构。在其他实施方式中，该顶盖12与底盖14其中之一或两个均与该壳体16为一体成型设计。另外，该壳体16也可以根据实际需要设计成其他形状，例如长方体等。

在图1所示的实施方式中，该固体材料输入管20连接在该顶盖12上并与该壳体16贯通，用于传输固体材料22(如煤粉)至该混合罐10的内部，为方便示意，图中未画出该固体材料输入管20前端用于传输固体材料22的设备。由于该固体材料输入管20连接在该混合罐10的上方，故当该固体材料22被传输至混合罐10内时，该固体材料22注入的方向是向下的(见箭头方向)。该液体材料输入管30连接在该底盖14上并与该壳体16贯通，用于传输液体材料34(如水、液态二氧化碳或其他有机液)至该混合罐10的内部，为方便示意，图中未画出该液体材料输入管30前端用于传输液体材料34的设备。由于该液体材料输入管30连接在该混合罐10的下方，故当该液体材料34被传输至混合罐10内时，该液体材料34注入的方向是向上的(见箭头方向)。

在其他实施方式中，该固体材料22也可以以其他传输形式注入至该混合罐10的内部，该液体材料34也可以以其他形式注入至该混合罐10的内部。例如，可将该固体材料输入管20或液体材料输入管30插入该顶盖12或底盖14一段距离，然后在插入的该段输入管的头部安装上喷头，这种方式可增大喷射面积。在其他实施方式中，该固体材料输入管20及该液体材料输入管30还可以分别设置在该混合罐10上其他相对的两端，例如混合罐10上壳体16的一侧及相对一侧，若混合罐为长方体，则可分别设置在该长方体相对的两侧壁上。

在图2所示的实施方式中，该液体材料输入管30由八个均匀分布在底盖14上的分支管32组成，在图2所示的实施方式中，该液体材料输入管30由十二个均匀分布在底盖14上的分支管32组成。由于设置了数量相对较多的分支管32且该分支管32又均匀分布于底盖14上，故可提供充足且均匀的液体流至该混合罐10内，进而提高了该固体材料22与液体材料34的浸透效果。但上述两个实施方式这并不限定该分支管32的分布一定是均匀的，不规则的分布也是可以的，只要满足浸透要求即可。在其他实施方式中，该分支管32的数量可根据实际需要进行调整，例如可根据混合罐10的体积及形状、底盖14的形状及尺寸、及分支管32的尺寸等参数进行对应调整，不局限于图2及图3给出的两个实施方式。

在图1所示的实施方式中，该搅拌装置40安装在该混合罐10的内部用于搅拌混合后的固液混合材料(如水煤浆)。为了方便理解，图1仅示意出了搅拌装置40的主体部分，实际上该搅拌装置40还通过外部的设备进行驱动，例如马达，由于马达等驱动设备为现有技术，故此处不作具体说明。该搅拌装置40的转速可以根据具体的需要进行调整，不同的固液混合材料需要不同的转速。例如，对于煤粉和水的混合材料来说，大约60转/分钟即可达到搅拌要求，而无需提供非常大的转速来保证品质，如此不会消耗更多额外的能量。而对该搅拌装置40的旋转方向则并没有具体的要求，其可以是任意方向如沿顺时针、沿逆时针或沿其他正交坐标轴旋转。

在一个实施方式中，如果该液体材料34是水或其他有机液时，该固体材料22与该液体材料34通常是同时被注入至该混合罐10中的。在另一个实施方式中，如果该液体材料34是液态二氧化碳(或其他液态气体)时，该固体材料22被注入至该混合罐10中，同时该混合罐10的内部将在该液态二氧化碳被气化的过程中加压，当该混合罐10内部的压力达到一液态阈值时，后续注入的液态二氧化碳不再气化而是保持液体状态，此时后续注入的液态二氧化碳将以液态的形式浸透入该固体材料22。对于二氧化碳来说，当压力达到800磅/平方英寸时，二氧化碳将保持在液体状态，而对于其他气体来说，该液态阈值可能将随之改变，其由该气体的自身性质所决定。

在图1所示的实施方式中，该混合材料输出管50连接在壳体16靠近底盖14上并与该壳体16贯通，用于将混合后的固液混合材料(如水煤浆)传输至后续处理设备中。在其他实施方式中，该混合材料输出管50也可以设置在该混合罐10的其他位置，例如底盖14上。

在非限定实施方式中，该固体材料22与该液体材料34的重量混合比可根据不同混合材料的参数要求来确定，例如，可设定重量混合比为3∶2来配置煤粉和水以制成需要的水煤浆，对于配置其他类型的固液混合材料，重量混合比需根据实际的需要来确定。

本发明固液材料混合装置1在混合固体材料22与液体材料34时将两者的注入方向设置成了相对的方向(见图1中的箭头)，如此，该固体材料22可以很容易的浸透至该液体材料34中，即可容易地达到高浓度要求，并且本发明无需增加辅助的添加剂或者通过提高搅拌装置40的转速来提高浸透率，如此可大大降低成本。另外，由于该固体材料22与该液体材料34是分别从相对的方向上被注入至该混合罐10内部的，因此该固体材料22在注入混合罐10的时候是保持固体状态的(而非固液混合状态)，如此，可以很容易控制该固体材料22注入混合罐10的状态达到一个理想的PSD参数，进而可提高固液混合材料的品质。

需要说明的是，虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (10)

1.一种固液材料混合装置，包括：

混合罐；

固体材料输入管，其与所述混合罐相连通，用于注入固体材料至该混合罐内；

液体材料输入管，其与所述混合罐相连通，用于注入液体材料至该混合罐内，注入固体材料的方向与注入液体材料的方向相对；及

用于搅拌固液混合材料的搅拌装置。

2.如权利要求1所述的固液材料混合装置，其中该固体材料输入管设置在该混合罐的第一端，该液体材料输入管设置在该混合罐的第二端，该第一端与该第二端相对。

3.如权利要求2所述的固液材料混合装置，其中该混合罐的第一端及第二端分别位于该混合罐的顶部及底部。

4.如权利要求1所述的固液材料混合装置，其中该固体材料为煤粉。

5.如权利要求1或4所述的固液材料混合装置，其中该液体材料为水或液态二氧化碳。

6.如权利要求5所述的固液材料混合装置，其中当该液体材料为水时，该液体材料与该固体材料同时被注入至该混合罐中。

7.如权利要求5所述的固液材料混合装置，其中当该液体材料为液态二氧化碳时，该混合罐通过被气化的液体材料加压至一液态阈值。

8.如权利要求1、2或3所述的固液材料混合装置，其中该液体材料输入管包括八个或八个以上均匀分布的分支管。

9.如权利要求1所述的固液材料混合装置，其中该搅拌装置的转速为60转/分钟。

10.如权利要求1或4所述的固液材料混合装置，其中注入至该混合罐内的固体材料与液体材料的重量混合比为3∶2。