CN103608127A - 粉碎机分选器 - Google Patents

Abstract

一种轴向分选器（40），用于从具有粗糙颗粒和精细颗粒两者的流体流中分离所述粗糙颗粒，所述轴向分选器包括：形成第一腔（48）的壳体（41），所述壳体用于使所述流体流进入所述分选器；叶片组（45）设置在所述壳体中，其中，所述叶片组包括绕流体分流器（46）对准的多个刀片（50）；形成第二腔（4）以使所述流体流经过其中的锥形元件（44），其中所述锥形元件包括用于使所述粗糙颗粒从所述流体流分离且穿过其中的开口（44c）；以及，在所述粗糙颗粒离开所述分选器的分离之后用于留在所述流体流中的颗粒的输出端（43）；其中，所述叶片组（45）的多个刀片（50）与所述流体分流器的外表面相邻接，以针对分类使所述粗糙颗粒聚集的方式将来自所述第一腔（48）的流体流引导到所述第二腔（49）中。

Description

粉碎机分选器

相关专利申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)要求2010年7月16日提交的、美国临时专利申请No.61/399,730的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明通常涉及用于根据尺寸、密度、或质量来分离物质颗粒的分选器。更具体地，本发明涉及静态轴向分选器，所述分选器被配置为更准确地分离物质的固体颗粒，所述物质诸如燃料（例如，煤），以使所述燃料的燃烧更有效且减少不期望的排放物，或者所述分选器用于其它工业中的其它物质，诸如用于形成水泥的固体颗粒。

背景技术

使用颗粒分选器通常是已知的，诸如在诸如燃煤电厂的电力工业中使用煤分选器。通常，颗粒分选器位于燃料压碎设备（例如，粉碎机）和燃料燃烧设备（例如，锅炉、火炉）之间。煤以大块的形状进入粉碎机，且经过转换以小块的形状出来，然后直接进入分选器。分选器基于颗粒尺寸、密度、或质量对煤进行分离，使得较大或较重的颗粒再次经过粉碎机以进一步减小尺寸，而较小的颗粒直接离开分选器且进入燃烧设备。

分选器可以被配置为在颗粒尺寸减小设备（例如，粉碎机、碾磨）系统的外部或内部。外部分选器可以利用管道或运送系统来输入来自远处的粉碎机的粉碎的颗粒（例如，煤颗粒等），然后对所述颗粒进行分类（例如，基于诸如质量或尺寸的类别进行分离），退掉粗糙颗粒并且将所述粗糙颗粒经过管道送回所述粉碎机，接受精细颗粒并且经过管道或运送系统将所述精细颗粒送到下游处理（例如，燃烧器、火炉等）。内部分选器通常被构成为与粉碎机一起内嵌到火炉（例如，燃烧器、锅炉）中，以包括实现以下功能的单个系统：对原材料（例如，燃料）进行粉碎，随后对颗粒（例如，燃料颗粒）进行分类，将精细颗粒送到下游处理（例如，燃烧器、火炉等），并且退掉粗糙颗粒并且在粉碎机内对所述粗糙颗粒进一步研磨以减小颗粒尺寸。本申请涉及更有效地对粗糙颗粒和精细颗粒进行分类的改进的分选器（针对内部应用或外部应用）。

此外，分选器通常被分成两个类型，即静态的和动态的。静态分选器通常涉及使用流体（例如，气体）流以通过旋流或涡流产生离心力，将粗糙颗粒移动到重力和摩擦力的组合克服拖拽力的分选器的周围的壁，这使得较重或较大的颗粒离开所述流并且被退回到粉碎机。传统的动态分选器通常涉及使用旋转的分选器刀片以产生对改进颗粒分类和物理撞击颗粒以将颗粒退回到粉碎机所必须的离心力。本申请涉及对粗糙的和精细的颗粒（诸如固体燃料（例如，煤））更有效分类（例如，分离）的改进的静态分选器。静态分选器可以包括移动的和/或可调整的部件，但是这些部件通常不是自动致动的。例如，静态分选器可以在粉碎机的操作期间被调整。

图1A-图1E示出传统静态轴向内部分选器10的例子，其与粉碎设备9一体成形以形成粉碎燃料系统8。内部分选器10可以设置在粉碎设备9之上，以允许原材料（例如，压碎的煤）从顶部（或侧面）进入粉碎机系统，并且经过使用重力将燃料源传送到粉碎设备9中。内部分选器10包括壳体11、原材料输入管道12、输出端13、锥形元件14、叶片（或挡板）组件15、流体分流器16，并且可能具有一个或多个转向元件17。壳体11可以是实质上圆柱形，并且可以向上延伸以连接输出端13并且向下延伸到粉碎设备9的基座，以形成被配置为用于流体流（例如，空气或气体和颗粒混合物）的密封的内部腔18。所述壳体11包围粉碎设备9以及分选器10的锥形元件14、叶片组15、流体分流器16、及转向元件17。输入管道12通常是圆柱形的且与壳体11同中心地经过分选器10的中心且进入粉碎设备9。输入管道12包括上部12a和下部12b，其中固体材料（例如，压碎的煤）经过上部12a进入输入管道12且经过下部12b离开输入管道12且随后进入粉碎设备9，以减小所述固体材料的颗粒尺寸。输入管道12还可以位于分选器的外部（例如，馈送输入管道可以延伸经过侧壁（诸如图1A示出的壳体11的壁）而不经过所述单元的中心）。

输出端13可以具有设置在与壳体11连接的实质上圆柱形下部之上的截锥形上部。输出端13与输入管道12同中心且在其外侧，使得流体在被传送到燃烧设备时在输出端13的内表面和输入管道12的外表面之间流动。输出端13可以将流体和颗粒混合物传送到下游处理。叶片组15设置在壳体11中，输出端13之下，并且与输入管道12同中心。如图1D所示，叶片组15可以包括以正切角TA竖直延伸的多个刀片15b。刀片15b的延伸短于流体分流器16（或从流体分流器16偏移），由此在刀片15b的端部和流体分流器16之间存在间隙G1。流体分流器16是圆柱形的且设置在叶片组15内，并且与输入管道12和叶片组15两者是同中心的。

锥形元件14设置在叶片组15之下且在壳体11内。锥形元件14是中空的且向下逐渐变细、朝向输入管道12变窄。锥形元件14形成使流体在其中流动的第二内腔19。转向元件17设置在锥形元件14内靠近所述锥形元件14的下窄部且与输入管道12的外表面邻接。转向元件17是倒锥形，在底部具有较大直径，向上朝着输入管道12变窄。在锥形元件14之下且与所述锥形元件14一体形成的是退回设备20。退回设备20可以包括多个绕输入管道12的径向对准的斜槽，或者退回设备20可以是锥形元件14的基座和输入管道12之间形成的环形间隙。退回设备20被配置为从第二内腔19向粉碎设备9传送退回的粗糙颗粒。

在图1E中通过箭头（其中一些被标为“A”、“F”和“C”）示出了分选器10中流体的计划流向。流体的聚集流向（标记为“A”）离开粉碎设备9且进入分选器10的腔18，在壳体11的内表面和锥形元件14的外表面之间向上流动。根据示意性实施例，流体的聚集流可以包括流体（例如，空气）和具有粗糙颗粒和精细颗粒两者的固体颗粒（例如，煤颗粒）的混合物。流体的聚集流经过叶片组15的各个刀片之间，并且被流体分流器16迫使向下流到第二内腔19，其中，流体流和精细颗粒（标记为“F”）在流体分流器16和输入管道12之间上升进入到输出端13是所期望的，并且粗糙颗粒（标记为“C”）沿锥形元件14的内侧继续下降也是所期望的。以下也是所期望的：转向元件17协助流体流和精细颗粒F向上重新定向，同时捕获且允许粗糙颗粒C在锥形元件14和转向元件17之间穿过且返回到粉碎设备9。

传统的静态轴向分选器，诸如图1A-图1E示出的分选器，具有数个缺陷，这里仅描述其中一部分缺陷。传统的静态轴向分选器的第一个缺陷是：该分选器无法提供最粗糙的颗粒（例如，大于200微米）相对于通过输出端管道的全部颗粒的理想分离，这在粉碎燃料的例子中可能降低燃烧器或火炉的效率。精细颗粒和粗糙颗粒无法理想的分离是由经过叶片组15的刀片15b之间的腔18且进入腔19的颗粒的相对高的速度和涡流造成的。高涡流造成混合并且使得某些中等尺寸的和精细的颗粒被不期望地退回。高速度产生充足的拖拽力和湍流，使得粗糙颗粒被重新卷入到流体流中。

高的速度和高涡流还产生第二个缺陷，即从腔18到腔13的相对高的压降。通过要求高输出的设备（例如，风扇）产生充足的流以将颗粒运送到下游处理，该压降使粉碎机系统的效率降低。横跨在分选器上的升高的压降还促使潜在的流体流经过粗糙颗粒退回设备，由此绕过分选器刀片和流体分流器，这造成了所期望的粗糙颗粒流动方向的回流。

合适的颗粒尺寸分类影响下游处理的效率，由此影响产品的价值。例如，使用固态燃料（例如，煤）粉碎，粗糙颗粒不太可能完全燃烧或氧化，这使得燃烧不充分，由此增加了燃烧腔内灰烬沉积的可能性，并且增加了在静电除尘器中收集含碳灰烬的困难。

对于通常用于控制氮氧化物排放的固体燃料燃烧的中止和增加使用的（与主火焰一体作用或单独作用的）燃烧级别而言，注入到燃烧区的颗粒的最大尺寸是非常值得关注的。由于表面上的煤炭或固定的碳氧化物暴露在氧中，因此颗粒的初始尺寸和颗粒的表面区域与重量或体积的比率影响燃烧期间的整个反应速率。较小的或更精细的颗粒比较大或更粗糙的颗粒氧化得更快。增加精细的煤颗粒相对于注入燃烧区的总颗粒的比例通常改善了燃烧侧氮氧化物排放控制技术的效率，且减少了未燃烧的煤（或炭）离开燃烧区的风险。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种用于从具有粗糙颗粒和精细颗粒两者的流体流中分离所述粗糙颗粒的轴向分选器。所述轴向分选器包括：形成第一腔以使所述流体流进入所述分选器的壳体，及设置在所述壳体中的叶片组，其中，所述叶片组包括绕流体分流器对准的多个刀片。所述轴向分选器还包括：形成第二腔以使所述流体流经过其中的锥形元件，其中所述锥形元件包括用于使所述粗糙颗粒从所述流体流中分离且穿过其中的开口，及在所述粗糙颗粒离开所述分选器的分离之后用于留在所述流体流中的颗粒的输出端。所述叶片组的多个刀片与所述流体分流器的表面相邻接，以使用于分类的所述粗糙颗粒聚集的方式将来自所述第一腔的流体流引导到所述第二腔中。

本发明的另一实施例涉及一种包括输入管道、粉碎装配件、及轴向分选器的粉碎机分选器系统。所述输入管道包括第一端和第二端，其中所述第一端接收原材料的颗粒，所述第二端输出所述原材料的颗粒。所述粉碎装配件被配置为从所述输入管道接收所述原材料的颗粒，其中所述粉碎装配件被配置为减小颗粒的尺寸且输出包括粗糙颗粒和精细颗粒的所述原材料的流体流。所述轴向分选器被配置为接收来自所述粉碎装配件的所述流体流，并且基于粗糙颗粒的尺寸（和/或重量）从所述流体流中分离所述原材料的粗糙颗粒。所述轴向分选器包括形成第一腔的壳体、形成第二腔的锥形元件、叶片组、及流体分流器。所述叶片组包括绕所述流体分流器对准的多个刀片，所述多个刀片具有螺旋角以控制从所述第一腔流到所述第二腔的流体流的颗粒的涡流和速度。所述锥形元件包括用于使所述粗糙颗粒从所述流体流中分离且穿过其中以重新进入所述粉碎装配件的开口。

附图说明

图1A是传统粉碎机分选器系统的实施例的正视剖视图。

图1B是诸如图1A示出的系统的传统粉碎机分选器系统中使用的传统分选器的正视图。

图1C是传统分选器的立体剖视图。

图1D是图1B的传统分选器的刀片和流体分流器的俯视剖视图。

图1E是图1B的传统分选器中计划颗粒流向的正视图。

图2是根据示意性实施例的粉碎机分选器系统的部分剖面图。

图3是根据示意性实施例的粉碎机分选器系统的正视剖视图。

图4是用于粉碎机分选器系统（诸如图3示出的粉碎机分选器系统）的分选器装配件的示意性实施例的立体的部分剖面图。

图4A是图4的分选器装配件的各个部件的立体图。

图4B是图4示出的分选器装配件的立体剖视图。

图4C是图4示出的分选器装配件的正视剖视图。

图4D是图4C示出的分选器装配件的转向件和叶片组的细节图。

图4E是图4A示出的分选器装配件的立体图，其中为了简化的目的移除了输出端和壳体的上部。

图5是示出图4示出的分选器装配件的流体分流器和叶片组的示意性实施例的立体图。

图5B是图5示出的流体分流器和叶片组的仰视图。

图5C是图5示出的流体分流器和叶片组的正视图。

图5D是用于叶片组（诸如图5的叶片组）的刀片的示意性实施例。

图5E是沿图5的线5E-5E的剖视图，示出了叶片组的刀片上精细颗粒和粗糙颗粒的流动。

图5F是根据另一示意性实施例的流体分流器和叶片组的正视图。

图6是用于粉碎机分选器系统的分选器装配件的另一示意性实施例的正视剖视图。

图6A和图6B是图6的分选器中转向元件的不同配置的细节图。

图7是用于粉碎机分选器系统的分选器装配件的又一示意性实施例的立体图。

图8是分选器输出处测量的和预测的颗粒尺寸分布的图表。

图9是传统分选器装配件中模拟的压力分布的CFD分析。

图10是分选器装配件的示意性实施例中模拟的压力分布的CFD分析。

图11是图9的传统分选器装配件中模拟的速度幅度分布的CFD分析。

图12是图10的分选器装配件中模拟的速度幅度分布的CFD分析。

图13是示出用于图1B的传统分选器、图4的示意性分选器、及实际工作现场测试样本的传送到下游处理的颗粒尺寸的百分比的图表。

图14是示出用于图1B的传统分选器及图4的示意性分选器的基于颗粒尺寸范围退回到粉碎腔的研磨区的百分比的图表。

图15示出了被配置为具有外部分选器的粉碎机分选器系统。

具体实施方式

以下所述的静态轴向分选器，通过减少粗糙颗粒的数量和质量相对于离开所述分选器且随后被引入到下游处理或下游设备（例如，火炉）的全部颗粒的数量和质量的比例，改进了相比于传统分选器的粗糙颗粒分离效率。通过增加精细颗粒相对于进入燃烧区的利用悬浮中燃烧的固体燃料的颗粒总数的比例，分选器改进了燃烧设备的效率，并可以减小不期望的排放物的量，以及减小可能离开燃烧区而未燃烧燃料的比例。通过在分选器内从流体流中更有效地分离粗糙颗粒，以下描述的静态轴向分选器增加了到下游处理或下游设备的精细颗粒的比例。静态轴向分选器优选地被配置为用于在悬浮中燃烧的燃煤电厂，并且用于分离从粉碎设备接收的煤颗粒以将精细颗粒传送到燃烧区，并且将较粗糙的颗粒退回（例如，返回）到粉碎设备以使其经受进一步的尺寸缩减。但是，应该注意，这些轴向分选器可以用于分离任何工业中所用的包括粉末或颗粒组合的任何材料。

图2-图5E示出了粉碎机分选器系统31（例如，粉碎燃料系统）的示意性实施例，所述粉碎机分选器系统31包括粉碎装配件32和设置在粉碎装配件32上的分选器40（例如，分选器装配件）。重力可以用于将固体原材料（例如，燃料）馈送到粉碎装配件32。粉碎装配件32可以包括限定了粉碎腔34的壳体33，以及用于减小进入所述粉碎腔34的颗粒（例如，燃料）尺寸的至少一个粉碎设备35。根据图2示出的示意性实施例，粉碎装配件32可以包括三个粉碎设备35（尽管根据其它示意性实施例也可以使用更多或更少数目的粉碎设备）。粉碎腔34被配置为接收固体原材料（例如，煤）以及被分选器40分离且退回的粗糙颗粒，由此粉碎设备35被配置为减小颗粒（例如，燃料）尺寸。粉碎机分选器系统31还可以包括流动引导设备（例如，风扇），所述流动引导设备用于生成力以产生流体介质（例如，空气或气体）和粉碎的颗粒（例如，燃料、煤）从粉碎装配件32的粉碎腔34到分选器40的流动。该流动还可以用于将粉碎的颗粒传输到相关联的下游处理或下游设备（例如，燃烧器）。在以下描述中，除非另有说明，术语“流体”旨在包括流体介质和颗粒（例如，空气或气体以及煤）这两者。

虽然图2和图3示出包括内部分选器40的粉碎机分选器系统31，但是应该注意，本申请公开的分选器可以被配置为用于其它应用中，诸如用于外部应用中。图15示出了包括一对外部分选器440的粉碎机分选器系统431，其中每个分选器440从粉碎装配件432接收经过输入管道442的粉碎材料（例如，煤）颗粒的流体流。粉碎装配件432可以经过馈送设备437接收原材料。分选器440可以从大量流体流中分离粗糙颗粒，其中所述粗糙颗粒可以离开分选器440经过第一输出端管道436返回到粉碎装配件432。具有精细颗粒的大量液体流可以经过一个或多个第二输出端管道443离开分选器440，诸如被传送到下游处理（例如，火炉）。粉碎机分选器系统431还可以包括一个或多个风扇438，所述风扇438可以被配置为产生真空正压或真空负压以推动或拉动经过所述系统431（或经过所述系统431的一部分）的液体流。应该注意，具有外部分选器的粉碎机分选器系统可以具有一个外部分选器或可以具有任意数目的外部分选器，这里公开的实施例不用作限制。

根据示意性实施例，分选器40包括壳体41、输出端43、锥形元件44、刀片（或挡板）装配件45、及流体分流器46。根据其它示意性实施例，分选器40还可以包括转向元件47和/或输入管道42，所述转向元件47和/或输入管道42可以位于中心以将固体原材料引入到粉碎机分选器系统31。壳体41可以单独形成且随后连接到粉碎装配件32的壳体33，或者与粉碎装配件32的壳体33一体形成。根据图4A示出的示意性实施例，壳体41可以包括连接到输出端43的顶部41a以及圆柱形部41b，圆柱形部41b可以向上延伸到顶部41a且可以向下延伸连接到壳体33。根据示意性实施例，壳体41可以具有设置在连接到壳体33的圆柱形部41b之下的倾斜部41c。应该注意，壳体的几何形状可能变化，这里公开的实施例应该被认为是示例而非限制。

壳体41包围叶片组45、流体分流器46、以及锥形元件44和输入管道42这两者的至少一部分。根据示意性实施例，壳体41限定设置在壳体41的内表面和锥形元件44的外表面之间的密封的第一腔48，其中，所述第一腔48被配置为用于流体流，诸如包括空气和颗粒（例如，煤）的混合物的流体。由壳体41形成的第一腔48可以被配置为用于负操作压力或正操作压力。

根据示意性实施例，输入管道42具有大体圆柱形且可以同中心地从顶部经过所述壳体。根据其它实施例，输入管道可以具有任何适当的形状，并且可以穿过壳体的侧面或可以具有任何其它适当的配置。输入管道42包括第一端42a和第二端42b，第一端42a用于接收固体原材料（例如，燃料、煤），且第二端42b（参见图3）被配置为允许固体原材料离开输入管道42且进入粉碎腔34。该配置有效地利用了重力以将原始固体颗粒（例如，燃料、煤）传送经过输入管道42且送到粉碎腔34中。根据示意性实施例，第二端42b设置在锥形元件44中。根据其它实施例，输入管道的第二端42b可以设置在粉碎腔中或在粉碎机分选器系统中的任何位置。

根据示意性实施例，输出端43是圆柱形的且可以与输入管道42和/或壳体41实质上是同中心的，使得离开分选器40的流体在进行到下游处理（例如，燃烧器）之前在输出端43的内表面和输入管道42的外表面之间流动。根据其它实施例，输出端可以具有任何其它适当的形状或配置。输出端43包括第一端43a和第二端43b，所述第一端43a用于接收具有精细颗粒的流体流，并且流体流从所述第二端43b离开分选器40以进入向下游处理（例如，燃烧器、燃烧区）进行馈送的运送元件。根据示意性实施例，输出端43的第一端43a连接到壳体41，诸如连接到壳体41的顶部41a。输出端43可以单独地形成且随后连接到壳体41，或者可以与壳体41一体地形成。根据其它实施例，第一端43a可以连接到流体分流器46或连接到粉碎机分选器系统的其它部件。如图3和图4所示，输出端43还可以包括水平延伸的通道43b’（或多于一个通道），其中所述通道43b’可以连接到诸如排气扇的另一个设备。

根据示意性实施例，流体分流器46被设置在实质上与输出端43同中心的壳体41中，并且形成具有特定剖面（例如，凹的/凸的）的环形以将流体从第一腔48转移到第二腔49。根据其它实施例，流体分流器可以具有任何适当的形状和配置。如图4E所示，流体分流器46可以单独地形成且连接到输出端43和/或壳体41，或可以与输出端43和/或壳体41一体成形。根据示意性实施例，流体分流器46包括邻近且连接到壳体41的顶部41a的顶表面。根据另一示意性实施例，流体分流器46的顶表面可以与壳体41（诸如顶部41a）一体成形。流体分流器46可以具有特定的凸的/凹的剖面，以将流体流引导到例如锥形元件44的内表面的方向，这可以有助于粗糙颗粒从流体流中分离并且将粗糙颗粒引导到锥形元件44的壁，同时维持充足的拖拽力以将精细颗粒保持在流体的流线中。

根据示意性实施例，如图4E所示，叶片（或挡板）组件45设置在壳体41中，与流体分流器46邻近（即，与流体分流器46直接物理地接触、或与其一体成形）且与其实质上同中心。根据示意性实施例，叶片组45可以与流体分流器46一体成形。根据另一示意性实施例，叶片组45可以与壳体41一体成形。根据其它实施例，叶片组可以在分选器中具有任何适当的配置。

叶片组45包括多个刀片50，多个刀片50可以具有绕流体分流器46的径向对准或可以具有相对于流体分流器46的任何适当的对准（例如，倾斜对准）。根据示意性实施例，叶片组45可以包括在绕流体分流器46的外直径具有实质上相似的偏移距离处对准的20个刀片50。根据其它实施例，叶片组45可以包括任意数目的刀片，这些刀片可以在相似的或唯一的偏移距离处对准。如图5C所示，叶片组45的刀片50相对于水平和/或由流体分流器46的底部或基座限定的平面呈一螺旋角PA。根据示意性实施例，螺旋角PA可以是四十度（40°）。根据其它实施例，螺旋角可以是大于零度（0°）且小于九十度（90°）的任何角度。根据示意性实施例，螺旋角可以是在约三十五度（35°）和四十五度（45°）之间。诸如图5C所示，叶片组45的刀片50可以向下延伸到实质上与流体分流器46的底表面同平面的位置，可以向下延伸到超出（例如，低于）流体分流器46的底表面的位置，或可以向下延伸到不到（例如，高于）流体分流器46的底表面的位置。

如图4-图5C所示，分选器40的叶片组45的刀片50可以被配置为径向对准（例如，顺时针对准），以产生绕流体分流器46的流体流的轴向顺时针流动方向。但是，如图7所示，分选器340可以包括叶片组345，叶片组345包括多个刀片350，多个刀片350被配置为径向对准（例如，逆时针）以产生绕流体分流器346的流体流的轴向逆时针流动方向。

根据图5D示出的示意性实施例，刀片50包括弯曲表面50a，弯曲表面50a可以被配置为与流体分流器46的形状或轮廓（例如，凸的/凹的曲度）相匹配。刀片的弯曲表面50a与流体分流器46的外侧凸/凹表面相邻接，使得所述刀片和所述流体分流器之间没有间隙。弯曲表面50a可以诸如通过焊接连接到流体分流器46，或可以与其一体成形。每个刀片50在沿从流体分流器46（和/或壳体41的顶部41a）的上（或顶）边缘（或表面）到锥形元件44的顶部的螺旋角PA的长度方向延伸。可以相对于流体分流器46的下边缘（诸如图5C所示，其可以是实质上水平的）测量每个刀片50的螺旋角PA。锥形元件44的顶部可以具有唇边或压延部，以与叶片组45的刀片50的底表面或边缘相邻接。锥形元件44的顶部上的唇边或法兰可以容易安装，并且提供叶片组45和锥形元件44之间改善的连接。刀片50从流体分流器46横向地延伸到实质上锥形元件44的外直径。刀片50可以横向地或对角线地延伸小于或大于锥形元件44的外直径的外侧距离。

如图5F所示，叶片组245的刀片250可以被配置为包括弯曲安装面250a和弯曲出口部250b。叶片组245可以设置在分选器的输出端243之下并且可以被配置为与流体分流器246相邻接。例如，刀片250的弯曲安装面250a可以与流体分流器246的弯曲外表面相邻接。刀片250的弯曲出口部250b可以从螺旋角开始弯曲以影响流体流经过刀片的方向。如图5F所示，弯曲出口部250b可以从螺旋角开始弯曲到实质上向下的方向，以提供流体流经过叶片组245的刀片250的更多竖直排出量。弯曲部可以减少离开叶片组的流体流的涡流，使得大量流体流中的精细颗粒更容易向上朝向分选器的输出端移动，并且从流体流中进一步分离集结的粗糙颗粒。应该注意，可以改变弯曲部250b的形状，并且可以改变刀片250的形状，诸如改变流体流离开叶片组的方向，并且这里公开的实施例不用作限制。

这里公开的分选器包括与流体分流器46、246、346相邻接的刀片50、250、350（即，没有间隙），以更好地维持粗糙颗粒的自然聚集。通过在叶片组45的刀片50和流体分流器46之间不设间隙并且借助几何形状被改变以使粗糙颗粒朝向锥形元件44的流体分流器，重力和摩擦力可以克服对于粗糙颗粒的流体流的拖拽力。这使得粗糙颗粒下降到锥形元件44的第二腔49，以退回到粉碎装配件32和/或研磨区（例如，由粉碎装配件32和/或研磨区收回），以进一步减小颗粒尺寸。通过额外地具有与螺旋角PA对准的刀片50而不是仅具有正切角，颗粒进入第二腔49且在其中的涡流和速度的幅度都被减小且被控制。相对于传统分选器，减小的涡流和速度还有助于减小从第一腔48到输出端43的第一端43a的压降的量。减小的速度幅度降低了拖拽力，以改善将粗糙颗粒重新卷入到流体流的可能性。但是，减小的速度幅度仍然具有充足的拖拽力，以保持悬浮在流体流中的精细颗粒且将精细颗粒运送到分选器40的输出端43以离开分选器而进入下游处理（例如，燃烧器）。

具有以较大压降操作的分选器的粉碎机分选器系统的效率低于具有以较小压降操作的分选器的粉碎机分选器系统的寄生功率需求。诸如传统分选器（其中图9示出了大压降且以下将详细讨论）的具有较大压降的分选器，要求流体流以相对较高的初始压力进入第一腔（例如，腔18），以在第二腔（例如，腔19）中维持足够的压力以支持将颗粒传送到下游处理的流动需要。因此，具有较大压降的分选器要求流动产生设备（例如，风扇）具有更大的加压能力，以便虽然具有较低的分选器效率（诸如要求的能量和颗粒分类方面），也能产生用于克服分选器压降并且功能性地分离一部分粗糙颗粒的更高的压力梯度。

部分地由于流体流经叶片组的刀片之间时具有减小的速度，这里公开的分选器通过在分选器中具有较小的压降（相对于传统分选器）来实现改进的粉碎机分选器系统效率。受控的涡流和速度幅度调节流体流的拖拽力，由此减少粗糙颗粒重新卷入运送精细颗粒的流体流的流线中的倾向。

部分地由于流体流中颗粒的相对动量，从第一腔48经过分选器40中的叶片组45和流体分流器46的流体流的重新定向或转变造成了沿分选器的不期望的壳体41和/或弯曲的流体分流器46的粗糙颗粒的隔离。在该转变处的流体流的拖拽力足够将大量流线中的精细颗粒保持在流体流中。粗糙颗粒的轨迹继续跟随沿流体分流器46的轮廓的内部流动边界，其中粗糙颗粒沿刀片50的顶表面和流体分流器46之间的相邻而形成的角落（在图5E中由附图标记56标识）进一步集中。流体流相对于固体颗粒具有相对低的密度，流体流从顶部到底部保持更均匀地分布而进入分选器40的刀片50。换句话说，粗糙颗粒倾向于在叶片组中的开口的上部聚集，而流体流中的精细颗粒倾向于沿叶片组中的开口更均匀地分布。流体分流器46的轮廓和叶片组45的配置的组合倾向于聚集大量流体流和在所述大量流体流中沿分选器40的刀片50的下表面保持的精细颗粒（在图5E中由附图标记58标识）。粗糙颗粒从大量流体流的分离和粗糙颗粒聚集到相对较慢的流中减少了粗糙颗粒被重新卷入到具有精细颗粒的大量流体流的可能性。流体分流器46的轮廓（例如，所述轮廓的下部）引导粗糙颗粒的聚集流朝向锥形元件44的内表面且远离大量流体流，这进一步改善了分选器40的分类效率（例如，分离的粗糙颗粒返回到粉碎腔34的研磨区）。

因此，这里公开的分选器允许粉碎机分选器系统被配置有较小的输出压力产生设备（相对于传统分选器），这通过减小能量消耗改善了效率。通过对减少或消除粗糙颗粒相对于离开分选器的总颗粒的比例的分选器（相对于传统分选器）中粗糙颗粒分离的改进，这里公开的分选器进一步增加了系统的效率。

这里公开的分选器通过产生具有更精细的颗粒尺寸的产物，增加了总颗粒表面积与质量或体积的比率。对于利用悬浮燃烧的粉碎的固体燃料（例如，煤）的燃烧系统来说，具有更精细的颗粒尺寸的产物有进一步减少排放物（诸如氮氧化物排放物）且改进燃烧效率的可能性。粗糙颗粒要求相对较长的氧化时间（相对于精细颗粒），这使得粗糙颗粒的氧化在引入到燃烧区时还未达到排放物控制系统。具有更精细颗粒尺寸的产物还减小了燃烧区围栏内沉积灰尘的倾向。

应该注意，更精细的颗粒还对外部使用有益。例如，对于生产水泥，更精细的颗粒尺寸增加了水合率并且改进了一些属性（诸如早固强度）。

根据示意性实施例，锥形元件44设置在壳体中，位于流体分流器46之下且与其实质上同中心。根据其它实施例，锥形元件可以在分选器中具有任何适当的配置。如图4B所示，锥形元件44可以是中空的以形成第二腔49，并且可以包括形成朝向底部（和粉碎装配件）的锥形尖端的倾斜壁44a。锥形元件44可以包括第一开口44b，所述第一开口44b由所述壁44a的顶边缘和所述流体分流器46的底表面之间的环形形成。锥形元件44还可以包括由所述壁44a的底边缘形成的第二开口44c。第一开口44b被配置为允许流体流例如从第一腔48经过叶片组45的各个刀片50之间的部分进入第二腔49。第二开口44c被配置为允许粗糙颗粒流经第二腔49离开锥形元件44并且进入粉碎装配件32，以进一步减小颗粒的尺寸。

根据示意性实施例，转向元件47被设置在锥形元件44内以邻接所述输入管道42的外表面。如图4C所示，转向元件47可以具有与输入管道42邻接的内直径47a、大于内直径的外直径47b、以及以尖角54从内直径向外直径延伸的壁。如图4C所示，转向元件47的内直径47a可以被改变以容纳输入管道的外直径，而转向元件47的外直径47b可以被改变以容纳所述转向元件的外直径和所述锥形元件44的内表面之间所期望的间隙53。尖角54也可以被改变以适应材料流动性能且适应所述间隙53。通过将转向元件47定位在沿输入管道42相对于锥形元件44的不同高度处，间隙53也可以被改变。诸如通过影响转向元件47的倾向以将在第二腔49中下降的流体流和精细颗粒重新定向为朝向输出端43向上，间隙53和/或尖角54可以影响分选器40的分类性能。尖角54可以形成零度（0°）和九十度（90°）之间的任何角度，并且优选地尖角54可以相对于水平面大于四十度（40°）。

分选器还可以被配置为包括多于一个转向元件，诸如通过具有多层级（例如，多层）的转向元件而包括多于一个转向元件。根据图6示出的示意性实施例，分选器140可以包括壳体141、输入管道142、输出端143、锥形元件144、第一转向元件147、及第二转向元件157。分选器的其它实施例可以包括多个转向元件。第一转向元件147和第二转向元件157可以具有基本上相似的形状或可以具有独特的形状，诸如具有不同的外直径或尖角。第二转向元件157可以设置在第一转向元件147之上或之下，以便这两个元件相距一偏移距离或具有某些重叠。根据图6B示出的示意性实施例，间隙158可以设置在第二转向元件157和输入管道142之间，其中，间隙158可以帮助卡住的粗糙颗粒下降到粉碎腔中。例如，间隙158在第二转向元件157的内直径和输入管道142之间可以是大约四英寸。根据图6A示出的示意性实施例，第二转向元件157可以与输入管道142相邻接。

第二转向元件157可以远离第一转向元件147延伸，与输入管道142相距一距离160。作为例子，距离160可以是四英寸，尽管该距离160也可以是任意长度。第一转向元件147可以以渐缩方式从输入管道142延伸，由此限定倾斜角162。作为例子，第一转向元件147的倾斜角162可以是四十到五十度之间，尽管该倾斜角162可以被配置为任何倾斜的角度。第二转向元件157可以以渐缩方式从第一转向元件147（和/或输入管道142）延伸，由此限定第二倾斜角164。第二转向元件157的第二倾斜角164可以与第一转向元件147的倾斜角162可以是相似的或不同的，并且第二倾斜角164可以是任何倾斜的角度。

图8示出了针对各种分选器配置的展示分选器输出处的测量的和预测的颗粒尺寸分布的图表。沿x轴绘制的颗粒直径（D）以微米为单位。沿y轴绘制具有直径大于D（对应于x轴的颗粒直径）的颗粒的重量百分比（%）。因此，由于y轴上的低百分比对应于更高等级的精细度，在y轴上低百分比的较大的或粗糙的颗粒尺寸是所期望的。该图表示出了针对传统分选器（标为“基线”）配置使用计算流体力学（CFD）计算机分析的预测的或仿真的值，该图表示出了传统分选器可以允许具有高达五百（500）微米的粗糙颗粒离开分选器输出端进入燃烧区，并且允许具有大于两百（200）微米的百分之十（10%）的颗粒离开分选器输出端进入燃烧区，其中，200微米通常是粗糙颗粒的优选的阈值直径。

作为比较，该图表示出使用CFD分析对于本应用的示意性实施例（标为“参数3预测”）的预测值，该图表示出y轴在200微米和250微米之间达到百分之零（0%）。这表示这里公开的分选器被预测为不会使直径大于250微米的任何粗糙颗粒经过并且仅允许在百分之零（0%）和百分之一（1%）之间的直径大于200微米的粗糙颗粒经过。CFD分析由此预测这里公开的分选器的分离效率要增加到百分之一（1%）和百分之十（10%）之间，这整体增加了粉碎机分选器系统的效率。

对于本领域技术人员来说，效率的这种增加是显著的。例如，这里公开的分选器效率改进可以将燃烧排放物中未燃烧的碳改进百分之三（3%）的级别。如果600MW单元通常每小时燃烧约250吨煤，其中百分之十（10%）的多灰分煤具有离开火炉的百分之八十（80%）的灰分作为粉煤灰并且被静电除尘器收集，并且600MW单元通常以0.80的利用率进行工作，假设煤的成本是每吨约80美元，那么上述600MW单元的燃料总成本中的煤是每年140.16百万美元。因此，上述单元将产出每年估计的节约燃料成本是336,384美元，以产生等效的600MW单元的电量（8760小时/年×0.80利用率×250吨/小时×0.03磅碳/磅粉煤灰×0.1磅灰分/磅煤×0.8磅粉煤灰/磅灰分×80美元/吨的煤）。当然，根据各个示意性实施例，电厂的电量输出量可以是变化的，因此使用这里所述的分选器能够获得的节约也将相应地变化。

图9-图12示出在粉碎机装载条件是一般正常的满载操作时，经过对传统轴向分选器与这里描述的分选器的示意性实施例相比较的计算流体力学（CFD）建模执行的预测分析。这些图不表示分选器的实际测试，这是因为CFD分析是用于预测分析的计算机建模过程。由CFD分析产生的典型输出是具有变化的颜色梯度的彩色等高线图，其中具体颜色被分配为使用给定的测量单位（例如，英寸水柱（inches of water），每秒米）表示参数（例如，压力、速度）的具体值（或幅度）。图9-图12中使用的阴影线旨在通过标有附图标记的实线区分段阴影线表示CFD分析中评估的参数的这些梯度，其中实线区分段阴影线对应于使用给定的测量单位的参数的值或幅度的给定范围。因此，图9-图12使用的阴影线不用于表示点画（stippling）或分选器的结构材料，这是因为使用的阴影线旨在表示流体（例如，燃料和空气）的颗粒经过的分选器的部分（或段），其中每个部分表示以下讨论的值的范围。

图9示出传统分选器中CFD预测的静态压力梯度，其中所述压力梯度是以in.H₂O（英寸水柱）为单位进行测量的。图10示出示意性分选器中CFD预测的静态压力梯度，其中所述压力梯度是以in.H₂O（英寸水柱）为单位进行测量的。应该注意，CFD计算机分析提供的静态压力不是绝对压力，而是可以用于评估粉碎机区域和分选器区域之间的静态压力差的相对压力。

如图9所示，标为梯度71的幅度范围对应于约9.5个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度72的幅度范围对应于约6.5个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度73的幅度范围对应于约5.7个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度74的幅度范围对应于约4.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度75的幅度范围对应于约3.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度76的幅度范围对应于约2.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度77的幅度范围对应于约0.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力。CFD预测传统分选器中流体流从第一腔流经叶片组且进入第二腔的静态压力的实质下降。CFD还预测流体流流经第二腔到达分选器的输出端的静态压力的额外下降。

如图10所示，作为比较，标为梯度81的幅度范围对应于约2.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度82的幅度范围对应于约2.4个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度83的幅度范围对应于约1.9个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度84的幅度范围对应于约0.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力，标为梯度85的幅度范围对应于约0-0.8个英寸水柱（in.H₂O）的预测的平均静态压力范围。CFD预测（这里公开的）示意性分选器中流体流从第一腔流经叶片组且进入第二腔的静态压力的轻微下降。CFD还预测流体流流经第二腔到达分选器的输出端的静态压力的极轻微下降。

分选器中大的压降增加粉碎机分选器系统的操作成本，诸如通过要求通风和/或风扇的功率需要而增加操作成本。这里所述的分选器的锥形元件的基座被配置为将卡住的颗粒退回到粉碎设备或粉碎腔以进一步减小尺寸。流体流经过退回段（诸如绕过分选器的叶片组的流体）是不希望的，这是因为这可能干扰分类过程并且可能将粗糙颗粒重新卷入到离开分选器的流体流中，这降低了离开粉碎机分选器系统的产物的精细度。为了使经过退回段的流体最小化，可以利用不同的选项。这些选项包括但不限于：由退回材料的重量致动的铰接门、或由退回的颗粒加上进入粉碎设备的原材料的体积可能密封的受控的间隙。经过分选器的退回段的流体流可以被间隙或通道调节，其中所述间隙或通道可以沿跨越这些间隙或通道的压力梯度而打开。操作压力梯度的差值产生与所述压力梯度的比率的平方根成比例的旁路流。这里公开的分选器相对于传统分选器被配置为减少跨越所述退回段的压力梯度（例如，与传统分选器设计相比减少约三分之一）。还减小了相应的旁路流的可能性，诸如减小了大于百分之四十（40%）。

图11示出了传统分选器中CFD预测的流体流的速度梯度，其中所述速度梯度是以每秒米（m/s）为单位进行测量的。图12示出了示意性分选器中CFD预测的流体流的速度梯度，其中所述速度梯度是以每秒米（m/s）为单位进行测量的。腐蚀通常与流动速度的三次方或四次方成比例或是其函数（例如，腐蚀=f(速度^3.5)）。相应地，经过分选器的速度的任何降低显著地减少了分选器（例如，内部）的磨损和腐蚀。减少的磨损延长了分选器的寿命和/或可以使得不用旨在改善分选器的耐用性的昂贵的内衬（例如，陶瓷）或包覆层来构造所述分选器。

如图11所示，标为梯度88的幅度范围对应于约4.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度89的幅度范围对应于约12.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度90的幅度范围对应于约16.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度91的幅度范围对应于约20.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度92的幅度范围对应于约32.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度93的幅度范围对应于约28.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度94的幅度范围对应于约40.0米每秒（m/s）的预测的平均速度。CFD建模预测传统分选器中的高速幅度以及流体流的速度幅度中基本的变化。

较高速度幅度通常对应于更大量的涡流，而更大量的涡流对以上讨论的增加的压降有影响。高涡流和速度幅度引起流体流中更大的拖拽力，这样的拖拽力具有将粗糙颗粒和精细颗粒一起卷入流体流中的倾向，这降低了分离效率。更大的拖拽力要求更高的反作用力（例如，重力、摩擦力等）以使颗粒从所述流中分离。因此，更大的拖拽力倾向于使流体流中随着精细颗粒离开分选器被拖出的粗糙颗粒的数量增加，这使得分选器更低效。因此，高速幅度和高涡流造成相对于粉碎装配件提供的传递到下游处理（例如，燃烧区）的总颗粒增加了粗糙颗粒的比例。

如图12所示，作为比较，标为梯度97的幅度范围对应于约4.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度98的幅度范围对应于约12.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度99的幅度范围对应于约16.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度100的幅度范围对应于约20.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度101的幅度范围对应于约24.0米每秒（m/s）的预测的平均速度，标为梯度102的幅度范围对应于低于28.0米每秒（m/s）的预测的平均速度。因此，相对于图11的传统分选器的情况，CFD建模预测示意性分选器（或新的分选器）的相对显著地较低速度幅度。

经过分选器的颗粒的轨迹影响流体流中颗粒的有效分类。对于传统分选器和示意性（或新的）分选器两者来说，流体流（和包含在其中的颗粒）以基本竖直的向上方向流入分选器，随后所述流体流转约九十度以基本水平的方向流到所述叶片组的刀片。

随着所述流体流流经所述叶片组的刀片，在所述流体流中颗粒的不同尺寸之间的惯性差值引起了粗糙颗粒和精细颗粒之间的隔离。精细颗粒进入所述叶片组的开口时保持大部分都从顶部到底部均匀地分布，而粗糙颗粒变得沿所述叶片组的开口的顶部聚集。例如，尺寸为约18微米的颗粒通常将沿进入所述叶片组的所述流体流的高度（沿竖直剖面）的顶端百分之八十分布，而尺寸为102微米的颗粒通常将沿所述流体流的高度的顶端百分之六十分布。尺寸为185微米的颗粒通常将沿所述流体流的高度的顶端百分之四十分布，并且尺寸大于270微米的颗粒通常将沿所述流体流的高度的顶端百分之二十分布。

在传统分选器中，经过所述刀片加速的所述流体流在刀片出口边缘和所述流体分流器之间的体积中产生相对高涡流的流动。高涡流常常使粗糙颗粒在到达所述流体分流器的底表面之前旋转多于一周。刀片配置强化了引起湍流的高涡流，湍流具有将所述流体流中的粗糙颗粒和精细颗粒重新混合的倾向。所述流体流的相对高速和高涡流增加了传统分选器中的拖拽力，使得较大范围的粗糙颗粒随着所述流体流一起离开所述分选器。

颗粒的拖拽系数与流体流的雷诺数成比例，无量纲的属性与流体速度成比例。拖拽力与拖拽系数乘以流体速度的平方成比例。因此，如果所有其它流动属性保持相同（即，保持恒定），那么拖拽力的变化与流体流动速度的三次方成比例。传统分选器的相对高速产生相对高的拖拽力，这使得选择分类（即，基于颗粒的尺寸或尺寸范围的分类）更困难。结果是粗糙颗粒和精细颗粒两者的显著部分以退回到粉碎设备的回收固体而告终。

这里公开的示意性分选器（或新的分选器）利用了颗粒的惯性，将所述流体流中进入所述分选器的不同尺寸的颗粒相隔离。新的分选器可以具有流体分流器，所述流体分流器具有竖直的直径的外形（或轮廓），其中，壳体的顶部可以沿与该外形正切的表面横穿所述流体分流器。该配置影响颗粒的轨迹，使得粗糙颗粒形成靠近所述流体分流器的外围壁的汇聚流。聚集的粗糙颗粒的汇聚流靠近与所述流体分流器邻接的所述刀片的边缘沿所述刀片的顶表面传递，而包括精细颗粒的大量流体流倾向于朝向所述刀片的底表面进行偏置。流体流从基本上水平（当进入叶片组时）到基本上向下（当离开所述叶片组时）的重新定向有助于维持所述粗糙颗粒与大量流体流的隔离。流体分流器的下部（例如，出口部）轮廓可以将粗糙颗粒的汇聚流引导为与大量流体流分开并且朝向所述锥形元件的内表面，其中所述锥形元件引起所述转向元件下对粗糙颗粒的捕获。随着所述流体流经过所述流体分流器之下且随后向上朝向所述分选器的输出端，所述精细颗粒保持在大量流体流中。利用速度的相对小的涡流分量，所述颗粒可以实现向上转动，同时产生绕所述分选器的少于一周旋转。

相比于传统分选器，新的分选器引入了相对低速的流体流，其产生不足以将粗糙颗粒重新卷入回大量流体流的相对低的拖拽力，这增加了对要被退回以重新调整尺寸的粗糙颗粒的分类，并且相应地增加了离开所述分选器到下游处理的精细颗粒。此外，相比于传统分选器，新的分选器具有相对减弱的涡流，这防止了引起精细颗粒被退回到粉碎装配件的更大离心力。新的分选器引起经过所述分选器的连续颗粒分类。

表1用于CFD分析（基于现场测量）的

基于颗粒尺寸（或尺寸范围）的输入的质量流量的量

表2针对传统分选器的CFD计算机分析结果

表3.针对新的（或示意性的）分选器的CFD计算机分析结果

图13和图14旨在帮助示出用于比较新的（或示意性的）分选器和传统分选器的CFD建模分析的表2和表3以上提供的信息。图13示出（由CFD分析）预测的穿过（例如，离开）所述分选器以诸如用于燃烧区的颗粒的尺寸范围的质量百分比。如图13所示，CFD建模预测经过新的或示意性的分选器到下游（即，离开所述分选器以用于燃烧）是约零点一(0.1%)质量百分比的具有大于300微米尺寸的颗粒，约二点二(2.2%)质量百分比的具有150-300微米之间尺寸的颗粒，约二十八点九(28.9%)质量百分比的具有75-150微米之间尺寸的颗粒，以及约六十八点八(68.8%)质量百分比的具有小于75微米尺寸的颗粒。作为比较，CFD建模预测经过传统分选器到下游（即，离开所述分选器以用于燃烧）是约一点七(1.7%)质量百分比的具有大于300微米尺寸的颗粒，约二十点一(20.1%)质量百分比的具有150-300微米之间尺寸的颗粒，约二十点三(20.3%)质量百分比的具有75-150微米之间尺寸的颗粒，以及约五十八(58%)质量百分比的具有小于75微米尺寸的颗粒。因此，新的分选器（相对于传统分选器）使得更大质量百分比的精细颗粒经过，而使得更小质量百分比的粗糙颗粒经过；这形成了改进效率的粉碎机分选器系统。

如上所述，使用CFD（例如，计算机建模）分析传统的和示意性的分选器。但是，图13中的第三数据系列图表示出了来自安装于中国安徽的丰泰热电厂的2×600MW_net的工作现场的真实数据，其作为全尺寸实验展示单元以验证新的（或示意性的）分选器的性能。作为比较，测量经过新的工作测试样本的分选器到下游（即，离开所述分选器以用于燃烧）是约零(0%)质量百分比的具有大于300微米尺寸的颗粒，约一点五(1.5%)质量百分比的具有150-300微米之间尺寸的颗粒，约十点五(10.5%)质量百分比的具有75-150微米之间尺寸的颗粒，以及约八十七点九(87.9%)质量百分比的具有小于75微米尺寸的颗粒。因此，该真实的新的分选器的性能好于CFD建模所预测的性能。

图14示出（由CFD分析）预测的由分选器要从所述流体流中分离的（例如，退回到研磨区的）每个特定尺寸的颗粒的百分比，诸如由粉碎装配件重新研磨以进一步减小尺寸。如图14所示，CFD建模预测新的或示意性的分选器退回约九十九点七(99.7%)质量百分比的具有大于300微米尺寸的颗粒，约九十三点一(93.1%)质量百分比的具有150-300微米之间尺寸的颗粒，约八点三九(8.3%)质量百分比的具有75-150微米之间尺寸的颗粒，以及约三点一(3.1%)质量百分比的具有小于75微米尺寸的颗粒。作为比较，CFD建模预测传统分选器退回约九十一点九(91.9%)质量百分比的具有大于300微米尺寸的颗粒，约二十八点三(28.3%)质量百分比的具有150-300微米之间尺寸的颗粒，约二十七点六(27.6%)质量百分比的具有75-150微米之间尺寸的颗粒，以及约七点九(7.9%)质量百分比的具有小于75微米尺寸的颗粒。因此，新的分选器（相对于传统分选器）将更小质量百分比的精细颗粒退回以重新调整尺寸，而将更大质量百分比的粗糙颗粒以重新调整尺寸；这形成了改进效率的粉碎机分选器系统。由于设备的限制，无法测量全尺寸实验展示（即，工作现场安置）单元退回到研磨区的质量百分比。

虽然这里所述的粉碎机分选器系统已经被示出和描述为针对一种特定的研磨类型使用，阅读本公开内容的人将认识到，可以对商业上可得到的其它类型研磨（例如，立轴磨煤机、卧式钢球磨煤机等）或其它碾磨/粉碎机类型系统进行修改以并入这里所述的粉碎机分选器系统的特征（例如，分选器装配件），这种修改旨在被包括在本公开内容的范围内。立轴磨煤机可以包括例如商业上可从以下公司获得的以下产品：康涅狄格州温莎市的Alstom Power公司（以前的燃烧工程公司）的HP、RB、RPS、RS、及RP粉碎机；俄亥俄州巴伯顿市的Babcock and Wilcox公司的E、EL、及B&W滚轮粉碎机；新泽西州克林顿市Foster Wheeler North America公司的MB、MBF、及钢球粉碎机；麻省伍斯特市的Riley Power的MPS和钢球粉碎机；以及任何其它可获得的粉碎机。

如这里所用的，术语“约”、“大约”、“基本上”及类似术语旨在具有与本公开内容所属的主题的本领域普通技术人员所知道且接受的用法相一致的广泛含义。阅读本公开内容的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在对所述的和要求保护的某些特征的描述，而不用于将这些特征的范围限制到提出的精确数值范围。相应地，这些术语应该被解释为表示对所述的和要求保护的主题的非实质的或微不足道的修改或改变，这些修改或改变被认为是在随附权利要求中记载的本发明的范围内。

应该注意，这里用于描述各个实施例所用的术语“示意性”旨在表示这些实施例是可能实施方式的可能例子、表示、和/或示意（并且该术语不旨在暗示这些实施例必须是卓越的或最好的例子）。

这里使用的术语“连接”、“连结”等表示两个元件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是静态的（例如，永久的）或可移动的（例如，可移除的或可释放的）。可以通过两个元件、或两个元件及任何额外的彼此形成为单一主体或与该两个元件形成单一主体的中间元件、或两个元件及任何额外的彼此附着的中间元件来实现这种接合。

这里对元件位置的参考（例如，“顶”、“底”、“上”、“下”等）仅用于描述附图中各个元件的定向。应该注意，各个元件的定向可能与根据其它示意性实施例的不同，并且本公开内容包含这种变化。

重要的是要注意各个示意性实施例中示出的分选器的结构和配置仅仅是示意性的。虽然本公开内容仅详细描述了一些实施例，阅读本公开内容的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可行的（例如，各个元件的尺寸、维度、结构、形状、比例的变化，参数值、安装布置、材料使用、颜色、定向等的变化），而不会实质地偏离这里所述的主题的新的教示和优点。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部件或元件组成，元件的位置可以被反向或以其它方式被改变，可以改变或变化分离元件的性质、数量、或位置。可以根据可替换实施例对任何处理过程或方法步骤的次序或顺序进行改变或重新排序。在各个示意性实施例的设计、操作条件、及布置中还可以进行其它替换、修改、改变、及省略，而不偏离本发明的范围。

Claims (22)

1.一种轴向分选器，用于从具有粗糙颗粒和精细颗粒两者的流体流中分离所述粗糙颗粒，所述轴向分选器包括：

形成第一腔的壳体，所述壳体用于使所述流体流进入所述分选器；

设置在所述壳体中的叶片组，其中，所述叶片组包括绕流体分流器对准的多个刀片；

形成第二腔以使所述流体流经过其中的锥形元件，其中所述锥形元件包括用于使所述粗糙颗粒从所述流体流中分离且穿过其中的开口；以及

在所述粗糙颗粒离开所述分选器的分离之后用于留在所述流体流中的颗粒的输出端；

其中，所述叶片组的多个刀片与所述流体分流器的表面相邻接，以使用于分类的所述粗糙颗粒聚集的方式将来自所述第一腔的所述流体流引导到所述第二腔中。

2.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中，所述叶片组的多个刀片对准为具有用于控制从所述第一腔流到所述第二腔的所述流体流的涡流和速度的螺旋角。

3.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中，与所述叶片组的刀片相邻接的所述流体分流器的外表面是凹的。

4.根据权利要求1所述的轴向分选器，还包括：以一尖角对准的转向元件，所述转向元件将具有精细颗粒的流体流引导为远离所述锥形元件的开口，其中，在所述转向元件和所述锥形元件之间存在允许所述粗糙颗粒经过其中以使所述粗糙颗粒与所述流体流隔离的间隙。

5.根据权利要求4所述的轴向分选器，还包括：以第二尖角对准的第二转向元件，所述第二转向元件将具有精细颗粒的流体流进一步引导为远离所述锥形元件的开口并且使进一步分离出的粗糙颗粒与所述流体流隔离。

6.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中，所述壳体接收来自粉碎装配件的所述流体流，所述粉碎装配件操作以减小包含在所述流体流中的颗粒的尺寸。

7.根据权利要求6所述的轴向分选器，还包括：将所述流体流中包含的颗粒引入到所述粉碎装配件的输入管道。

8.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中所述颗粒是固体燃料。

9.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中所述多个刀片绕所述流体分流器径向对准。

10.根据权利要求9所述的轴向分选器，其中，径向对准的所述多个刀片使得所述流体流绕所述流体分流器轴向顺时针旋转。

11.根据权利要求9所述的轴向分选器，其中，径向对准的所述多个刀片使得所述流体流绕所述流体分流器轴向逆时针旋转。

12.根据权利要求1所述的轴向分选器，其中，所述多个刀片的每个刀片包括沿该刀片下边缘以引导所述流体流离开所述叶片组的弯曲部。

13.一种粉碎机分选器系统，包括：

具有第一端和第二端的输入管道，其中所述第一端接收原材料的颗粒，所述第二端输出所述原材料的颗粒；

粉碎装配件，所述粉碎装配件被配置为从所述输入管道接收所述原材料的颗粒，其中所述粉碎装配件被配置为减小颗粒的尺寸且输出包括粗糙颗粒和精细颗粒的所述原材料的流体流；以及

轴向分选器，所述轴向分选器被配置为接收来自所述粉碎装配件的所述流体流，并且基于粗糙颗粒的尺寸或重量中的至少一个从所述流体流中分离所述原材料的粗糙颗粒，其中所述轴向分选器包括形成第一腔的壳体、形成第二腔的锥形元件、叶片组、及流体分流器；

其中，所述叶片组包括绕所述流体分流器对准的多个刀片，所述多个刀片具有螺旋角以控制从所述第一腔流到所述第二腔的流体流的颗粒的涡流和速度；

其中所述锥形元件包括用于使所述粗糙颗粒从所述流体流中分离且穿过其中以重新进入所述粉碎装配件的开口。

14.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，所述叶片组的多个刀片与所述流体分流器的外表面相邻接，以使用于分类的所述粗糙颗粒聚集的方式将来自所述第一腔的流体流引导到所述第二腔中。

15.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，与所述叶片组的刀片相邻接的所述流体分流器的外表面是凹的。

16.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，所述轴向分选器还包括：以一尖角对准的转向元件，所述转向元件将具有精细颗粒的流体流引导为远离所述锥形元件的开口。

17.根据权利要求16所述的粉碎机分选器系统，其中，在所述转向元件和所述锥形元件之间存在间隙，其中所述粗糙颗粒经过所述间隙离开所述分选器且重新进入所述粉碎装配件。

18.根据权利要求16所述的粉碎机分选器系统，其中，所述轴向分选器还包括：以第二尖角对准的第二转向元件，所述第二转向元件将所述流体流的精细颗粒进一步引导为远离所述锥形元件的开口。

19.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，所述多个刀片的每个刀片包括沿该刀片下边缘以引导所述流体流离开所述叶片组的弯曲部。

20.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，绕所述流体分流器径向对准的所述多个刀片使所述流体流轴向顺时针旋转。

21.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，绕所述流体分流器径向对准的所述多个刀片使所述流体流轴向逆时针旋转。

22.根据权利要求13所述的粉碎机分选器系统，其中，所述原材料是煤。

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