CN103128053B - 一种粉煤灰采集分级分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉煤灰采集分级分离装置,所述粉煤灰采集分级分离装置包括气流喷射管路、出料管、防尘罩、储料室、百叶窗、阶梯式管道、吸引管。首先气流经喷射管路进入该装置,扰动粉煤灰使其呈流化态;然后流化态的粉煤灰被吸入阶梯式管道,在管道内流速逐级降低,此时密度或粒径较大的煤灰颗粒悬浮在悬浮室中或是在沉降室管道壁附近沉降;沉降下来的煤灰通过百叶窗在储料室内聚集,此处的沉降煤灰又会被缓慢抽出。经过此操作,粉煤灰中的不同密度或粒径的颗粒物得到采集并分离。
Description
技术领域
本发明涉及工业、环保等领域中颗粒物料采集、分级和分离领域,更具体地说,涉及一种粉煤灰采集分级分离装置。
背景技术
大宗工业废弃物的综合利用是解决因工业固体废料堆存而带来环境污染和安全隐患的治本之策。粉煤灰是火力发电所产生的大宗工业废弃物之一,其排放量规模巨大,除了一般意义的粉尘污染空气以外,还因其中含有微量的重金属物质和极其少量的放射性物质,对于水和土壤也带来了严重污染,且容易发生地质灾害。
粉煤灰综合利用的途径已经从过去的筑路、筑坝、工程回填、砂浆及土壤改造等方面,发展到目前在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用等领域,但是总体而言仍属先进适用技术不足,高附加值利用率低的问题。实际上,粉煤灰中含有多种有用物质,如碳粉、微玻璃珠、高铝粉等,有效采集并分离这些物质可以大幅提高粉煤灰的经济价值。
发明内容
为解决上述问题,本发明是应用流体力学中喷射流与吸引流理论及空气动力学的相关技术原理,针对粉煤灰综合利用领域中的采集、分级、分离问题而设计的一种新型装置。本发明所提供的粉煤灰采集分级分离装置利用粉煤灰中各种物质拥有不同密度或不同粒径的特性,可以有效的从粉煤灰中提取出碳粉、微玻璃珠、高铝粉等有价组分和高附加值产品,为高铝粉煤灰的综合利用,实现大规模低能耗冶炼硅铝合金提供了原料途径。该种装置还可以通过变换不同的结构参数应用于各个行业的粉状物料或颗粒状物料的采集,实现按级分离、输送等工艺过程,并发挥出很好的效果。
本发明装置所提供的粉煤灰采集分级分离装置包括气流喷射管路、出料管、防尘罩、三角形储料室、百叶窗式通道、阶梯式管道、吸引管。
本项发明所设计的装置工作原理如下:首先气流经喷射管路喷出,形成喷射流;喷射流以一定速度喷射到粉煤灰堆的表面,高速气流在煤灰堆的阻挡下发生扰动,继而将一定范围内处于静止状态的煤灰激起,被激起的煤灰在气流的挟持作用下向喷射气流周围反射,形成灰尘流;由于高速气流不断流入,同时防尘罩又阻止灰尘流向四周扩散,从而防尘罩内的灰尘流不断增加,压强也随之增大,迫使灰尘流沿管道向上运动,同时在阶梯式管道上部的吸引管处施加吸引气流,将灰尘流吸引到阶梯式管道内;由于在沉降室处管道直径不断增加,灰尘流的速度随之降低,此时密度或粒径较大的颗粒不能继续被气流挟持沿管道上行,而是悬浮在悬浮室中或是在沉降室管道壁附近沉降,同时在悬浮室中的煤灰颗粒也会向管道壁附近运动;沉降下来的颗粒物通过百叶窗式通道在储料室内聚集,聚集的沉降颗粒物又将被从与储料室相通的出料管缓慢抽出,同时在此处形成微小的负压,加快了沉降室管道壁附近的颗粒物的沉降速度及悬浮室中悬浮颗粒物向管道壁运动的速度;灰尘流被分离出一部分密度或粒径较大的颗粒后继续向上运动,由于阶梯式管道中设置了直径逐级增加的3级颗粒物分级区域,依据以上原理,密度或粒径较小的颗粒物又将被逐级从出料管中抽出,从而实现将煤灰分级输出,同时也实现了煤灰的采集与清理转移。
所述的阶梯式管道是指在沉降室上端连接具有一定高度的悬浮室,沉降室外侧固定环状断面,该环状断面与沉降室的侧壁之间形成的空间为三角形的储料室,且环的内外径与悬浮室相同,以此方式组成一个管道阶梯。同样,其他的沉降室、悬浮室、储料室共同组成了竖直的带有三段阶梯的管道,简称阶梯式管道。阶梯式管道上端接宫灯形吸引管,吸引管与带有负压的外界管道相通,阶梯式管道下端连接锥台式防尘罩,其锥度为1.2-1.5。
因阶梯式管道一共有三级,每一级都有独立的三角形的储料室和沉降室,每一储料室与沉降室共用的薄壁上部均开设有百叶窗式通道,在三个储料室的直角处均开有向外延伸的出料管,每一级出料管均处于相应的储料室的最底部,即出料管的中心线均低于百叶窗式通道最下层叶片位置,且略伸入储料室内。
为了实现煤灰中颗粒物的悬浮或沉降,悬浮室设计为圆柱型,其各自的直径依次为且直径比悬浮室的高度均为H1;沉降室高度均为H2,防尘罩的高度为H3,悬浮室、沉降室和防尘罩的高度比H1:H2:H3=2:1:3。
进气管与空气压缩机的出气管相连,该处的气流流速为V1;吸引管与抽灰器相连,该处的灰尘流流速为V2;出料管各与一台抽灰器相连,此三级出料管的颗粒物流速均为V3,且V1>V2,V3>V2。
上述粉煤灰采集分级分离装置的特征还可包括以下几个方面:
(1)三级出料管可以根据分离的需要选择不同的流速,但是其速度要大于V2;
(2)每级出料管可以根据需要开设多个出料管,且低于百叶窗式通道最下层叶片;
(3)百叶窗式通道形式为横向型、纵向型、多孔型或网状等。
本发明的优点在于:
(1)为从煤灰堆中采集煤灰并实现不同密度或粒径的颗粒物分级和分离,采用向煤灰堆喷射高速气流,以扰动煤灰,使煤灰形成灰尘流;针对流态煤灰,采用吸引流将其吸入采集装置,采用锥台式管道作为防尘罩,以此保证流态煤灰不污染周围的空气。
(2)为了保证颗粒物的有效分级和分离,采用倒锥台形沉降室上端连接圆柱形悬浮室的方式,逐渐扩大管道直径使上升过程中的灰尘流速度降低,此时密度或粒径较大的颗粒不能继续被气流挟持沿阶梯式管道上行,而是悬浮在悬浮室中或是在沉降室管道壁附近沉降。采用三级阶梯式分离方式,实现了对煤灰中不同密度或粒径颗粒的精确分级。
(3)为了保证颗粒物的快速沉降和分离,采用在沉降室管道壁上端开百叶窗式通道,百叶窗式通道外围做环形的储料室,储料室最下方设出料管,通过出料管将沉降到储料室的颗粒物及时转移,同时储料室形成由微小负压,从而使颗粒物更好的沉降。
(4)本发明集成采集、分级、分离功能于一体,且结构简单。由于对流体力学中喷射流与吸引流理论及空气动力学的相关知识有机结合,针对粉煤灰可以实现分级分离的采集。同时本装置的特殊设计在保证采集分级分离的高效性的同时,保证了周围环境不被污染。
附图说明
在下面结合附图对本发明进行描述时,本发明的上述和其他优点和特点将会变得更清楚和更易于理解,其中:
图1为本发明采集分级分离装置的主视图;
图2为本发明采集分级分离装置的左剖视图;
图3为本发明采集分级分离装置的局部放大视图;
图4为本发明采集分级分离装置的俯视图;
图5为本发明采集分级分离装置的轴测图;
图6为本发明采集分级分离过程的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明的实施例。
如图2至5所示,本装置包括气流喷射管路、出料管、防尘罩、三角形的储料室、百叶窗式通道、阶梯式管道、吸引管。气流喷射管路由扰流管2和进气管1两段组成,扰流管2的弯管端焊接在吸引管21的管体预留的通道上,扰流管2的管体穿过吸引管21伸入到阶梯式管道中,沿阶梯式管道中心线延伸到防尘罩12内。扰流管2通过十字形扰流管固定架13焊接在悬浮室14下端,且扰动气流出口略高于防尘罩12的底部。
进气管1的一端由法兰连接在空气压缩机的出气管上,另一端连接在吸引管21的管体预留的通道上,与扰流管2和吸引管21焊接在一起。三角形的储料室11、8、5与沉降室15、17、19共用的薄壁上部开设有百叶窗式的通道,在此称为百叶窗式通道9、6、3,在储料室11、8、5的直角处开有向外延伸的出料管10、7、4,如图3所示。每一级出料管10、7、4均处于相应的储料室11、8、5的最底部,即出料管10、7、4的中心线均低于百叶窗式通道最下层叶片位置,且略伸入储料室内。
阶梯式管道是在沉降室15上端连接具有一定高度的悬浮室16,沉降室15外侧固定环状断面为三角形的储料室11,且环的内外径与悬浮室16相同,以此方式组成一个管道阶梯。同样,由沉降室17、19、悬浮室18、20、三角形储料室8、5和沉降室14共同组成了竖直式带有三段阶梯的管道。阶梯式管道上端接宫灯形吸引管,吸引管与带有负压的外界管道相通,阶梯式管道下端连接锥台式防尘罩12,其锥度为1.2-1.5。
为了实现煤灰中颗粒物的悬浮或沉降,悬浮室14、16、18、20设计为圆柱型,其各自的直径依次为且直径比悬浮室14、16、18、20的高度均为H1;沉降室15、17、19高度均为H2,防尘罩12的高度为H3,悬浮室、沉降室和防尘罩的高度比H1:H2:H3=2:1:3。
进气管1与空气压缩机的出气管相连,该处的气流流速为V1;吸引管21与抽灰器相连,该处的灰尘流流速为V2;出料管4、7、10各与一台抽灰器相连,此三级出料管的颗粒物流速均为V3,且V1>V2,V3>V2。
使用时,需要吊起该装置,使其防尘罩底面靠近煤灰堆的表面;然后通过控制与该装置相连的空气压缩机的流量来控制煤灰流化域的深度和范围,通过控制与吸引管21和各级出料管4、7、10相连的抽灰器,来控制各级被分离的颗粒物的大小。一般情况下,喷射流流速V1为吸引流流速V2的2-10倍,且喷射流的流速V1不小于2m/s;出料管4、7、10抽出的颗粒物的速度V3略大于喷射流流速V2,使其能顺利抽出颗粒物。
上面对本发明所提供的一种粉煤灰采集分级分离装置进行了详细描述,虽然已表示和描述了本发明的一些实施例,但本领域技术人员应该理解,在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下,可以对这些实施例进行修改和完善,这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种粉煤灰采集分级分离装置,其特征在于,包括气流喷射管路、出料管、防尘罩、百叶窗、三组阶梯式管道、吸引管,每组阶梯式管道是指在沉降室上端连接具有一定高度的悬浮室,沉降室外侧固定环状断面为三角形的储料室,且环的外径和与其上端连接的悬浮室的直径相同,环的内径和与其下端连接的悬浮室的直径相同,三组阶梯式管道依次连接而形成竖直式带有三段阶梯的管道;竖直式带有三段阶梯的管道上端接宫灯形吸引管,吸引管与带有负压的外界管道相通,竖直式带有三段阶梯的管道下端通过另一个悬浮室(14)连接锥台式防尘罩,其锥度为1.2-1.5;所述储料室(11、8、5)与沉降室(15、17、19)共用的薄壁上部开设有百叶窗式通道(9、6、3),在储料室(11、8、5)的直角处开有向外延伸的出料管(10、7、4),每一级出料管均处于相应的储料室的最底部,即出料管的中心线均低于百叶窗式通道最下层叶片位置,且略伸入储料室内;四个悬浮室(20、18、16、14)为圆柱型,此四个悬浮室自上而下布置且直径比高度均为H1;沉降室(15、17、19)高度均为H2,防尘罩的高度为H3,悬浮室、沉降室和防尘罩的高度比H1:H2:H3=2:1:3;进气管(1)与空气压缩机的出气管相连,该处的气流流速为V1;吸引管(21)与抽灰器相连,该处的灰尘流流速为V2;三个出料管(4、7、10)各与一台抽灰器相连,此三个出料管的颗粒物流速均为V3,且V1>V2,V3>V2。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰采集分级分离装置,其特征在于,根据分离的需要选择不同的颗粒物流速,且其速度要大于V2。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰采集分级分离装置,其特征在于,每级出料管根据需要进一步开设多个出料管。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰采集分级分离装置,其特征在于,百叶窗的形式包括横向型、纵向型、多孔型或网状。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150415 |