CN103813859A - 淋流阀组件及通过该淋流阀组件供应颗粒材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的淋流阀组件，包括旋风分离器出口管道，该出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，该阀板组件具有绕一阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重，其中出口管道在倾斜阀座上方设置有至少一个气体入口，该至少一个气体入口与例如加压空气供应源的加压气体供应源流体连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的淋流阀组件（trickle valve assembly），该淋流阀组件包括旋风分离器出口管道，该出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，该阀板组件具有绕阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重。本发明还涉及一种通过淋流阀组件供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的方法。本发明还涉及淋流阀组件在用于熔化颗粒矿物材料的加工设备中的用途，所述颗粒矿物材料用于生产矿物棉。
背景技术
用于这种目的的淋流阀（也称作瓣阀或类似名称）例如在US4,494,564或US5,740,834中是已知的。这种阀在处理颗粒材料的设备中设置在旋风分离器的底部出口处。淋流阀设置在从旋风分离器的底部出口向下延伸的管道中。然后材料被送至管道或类似物中以便进一步处理。在这种设备中，阀下游的管道中的压力高于旋风分离器中的压力，因此为了防止上升的空气进入旋风分离器，安装有淋流阀。淋流阀是单向阀，其允许从旋风分离器分离出的颗粒材料从旋风分离器中送出，同时由于在淋流阀上部的材料塞的堆积而防止空气在相反的方向上流动。在操作中，只要给淋流阀连续地送入材料，就有稳定的颗粒材料离开淋流阀。流速取决于由旋风分离器供应的材料的量。
在一些应用中，例如在由熔化颗粒矿物材料制备矿物纤维的领域中，已知的淋流阀组件并不适合，因为直接位于阀门上游的淋流阀出口管道会因材料的堵塞而趋于阻塞，即材料形成紧密的塞而不再自由地流过淋流阀。此应用的一个特点在于，管道具有相对小的直径，以及相对粗糙的材料形成相对高的材料塞。淋流阀通常用在具有大的出口直径（例如1m）及小的材料尺寸（例如50-100μm）的设备中。
发明内容
在此背景下，本发明的一目的在于提供一种淋流阀类型的阀组件，所述阀组件确保稳定的材料流通过该阀，并且防止由于管道的尺寸、材料塞的高度和材料的颗粒尺寸引起的堵塞。
在本发明的第一方面，该目的通过一种用于供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的淋流阀组件而实现，该淋流阀组件包括旋风分离器出口管道，该出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，该阀板组件具有绕阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重，其中出口管道在倾斜阀座上方设置有至少一个气体入口，该至少一个气体入口与例如加压空气供应源的加压气体供应源流体连通。
根据本发明的第二方面，提供了一种通过淋流阀组件供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的方法，该淋流阀组件包括旋风分离器出口管道，该出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，阀板组件具有绕阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重，由此通过穿过倾斜阀座上方的管道的壁上的至少一个气体入口供应例如加压空气的加压气体，使积聚在阀板上方的管道中的颗粒材料被流态化。
根据本发明的第三个方面，淋流阀组件被用在用于熔化颗粒矿物材料的加工设备中，所述颗粒矿物材料用于生产矿物棉。
通过本发明，上面描述的堵塞的问题通过在出口管道的底部将空气吹入管道中以便使出口管道中堆积的材料流态化而得以解决。本发明认识到如相比于材料颗粒尺寸的管道直径以及淋流阀周围涉及的压力差等因素会影响材料的流动。通过使材料堆积柱流态化，材料与管道内壁之间的摩擦被减小甚至消除，保证了自由且稳定的材料流通过该阀门。
在本发明的一实施方式中，至少两个气体入口彼此相对地设置在出口管道壁上距离阀座第一和第二距离处。优选地，这两个气体入口设置在基本相同的水平位置，以保证注入气体（优选为加压空气）的均匀分布。这保证了阀座上方管道中堆积材料的均匀的流态化。
此外，至少一个额外的气体入口可布置在上述两个（即第一和第二）气体入口的上方。为了保证堆积材料均匀的流态化，有利地是在第一个或两个气体入口的上方的一个或多个水平面上设置气体入口，以便使阀组件适应堆积的颗粒材料的柱的实际高度，该高度可能根据阀的排放速率而变化。
阀板可枢转地设置于侧安装式的阀铰链中，并且在与所述阀板相对的端部上有一配重。配重压迫阀板靠在阀座上。然而，管道中颗粒材料的重量会反作用于重的这种闭合运动。配重优选地可在臂上运动，由此积聚柱的高度可被控制在与淋流阀上方的压力差相关联的合适范围内。此外，阀板还可枢转地安装在阀臂上，该阀臂安装在阀铰链中，并在其与所述阀板相对的端部上具有配重。由此，阀板的枢转功能避免了由于颗粒材料堆积在铰链区域而引起的阻滞。
阀座相对于水平面以第一角度倾斜，该第一角度小于90°，优选地小于45°，更优选地介于25°至40°之间，如30°。因此，阀座是出口管道的向下倾斜的端部。
相对于阀铰链与阀板相对的配重臂部分优选地设置有相对于阀板向下倾斜的第二角度，所述第二角度大于第一角度。配重绕铰链以圆形路径运动。通过该实施方式，配重向上和向外运动越多，阀板就越敞开。这导致扭矩的增大，伴随与此，配重反作用于因材料流动而产生的阀门开放，并由此保证了淋流阀重新建立阀的平衡，以避免流速的波动。
在本发明的优选应用中，淋流阀组件和方法被用来通过使收集到的矿物熔融物从循环燃烧室的出口流出到离心纤维化装置中并形成纤维而由矿物熔融物制备矿物纤维。WO2009/118180中公开了这种矿物熔融设备的一个例子。
附图说明
以下参考附图对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是矿物纤维生产工艺的示意图，其中可以包括根据本发明的阀组件和方法；
图2是根据本发明一实施方式的淋流阀组件的侧面剖视图；
图3是图2所示的阀的横截面详细示图；和
图4是第二实施方式的示意性侧面剖视示意图。
具体实施方式
图1示出了用于融化颗粒矿物材料的加工设备的示意图，所述颗粒矿物材料用于制造用于矿物棉隔热板材或类似物的矿物纤维。加工设备包括循环燃烧室1，其包括圆柱形的顶部、截头圆锥形的底部和圆柱形的基座部。颗粒燃料从供应源2被引入到循环燃烧室中，该颗粒燃料优选地是煤。预热后的矿物材料通过矿物材料管道3引入到循环燃烧室。煤和矿物材料利用经由管道4的燃烧空气（combustion air）和在压缩空气供应源5提供的二次空气被一起引入，并通过例如矛状（未显示）的切向入口引入到循环燃烧室1中，以确保煤2与燃烧空气6的充分混合，并且维持循环燃烧室1中燃烧气体和悬浮材料的循环运动。还有第二燃料（在本例中为天然气）通过供应源（未显示）注入到循环燃烧室1的基座部。
煤2在循环燃烧室1中在燃烧气体6（优选地为富氧空气5）中燃烧。得到的熔融物9被收集在循环燃烧室1的基座区，并经由出口排出该室。废气通过循环燃烧室1顶部的烟道10送入第一管道11，在所述第一管道11废气被用于预加热即将被送入循环燃烧室1的颗粒体矿物材料。废气然后流动至第一预热旋风分离器12，在该第一预热旋风分离器12废气与在此混合在一起的矿物材料相分离。废气从第一预热旋风分离器12经由第二管道14流动至第二预热旋风分离器13。在第二预热旋风分离器13之后，废气经由管道15流动至除尘旋风分离器16并进入进一步的处理器17，在处理器17与燃烧气体发生间接热交换，以预热后的燃烧气体。然后废气例如通过过滤（未显示）被处理，使废气安全传递至大气环境。
矿物材料在添加到循环燃烧室1之前先被预热。具体地，第一矿物材料（其典型的为原石材）从供应源19（例如筒仓）供应到第二管道14，并在第二预热器气旋13中进行初步预热。然后，第一矿物材料被引入到第一管道11，并接着传递到第一预热旋风分离器12。第二矿物材料从供应源20（例如筒仓）提供到第一矿物材料下游的第一管道11。第二矿物材料通常是处理过的矿物材料，典型地是粘合矿物纤维（如回收的矿物纤维）。为了确保在第一预热旋风分离器12中产生NOx还原条件，可以将含氮物质（例如氨）在紧挨着第一预热旋风分离器12之前在位置21处添加到第一管道11。一部分第一矿物材料可被来自第二预热器旋风分离器13的废气携带起来通过管道15。它们在除尘旋风分离器16中与废气分离，并且被回收以经由管道22与预热过的矿物材料会合。
废气经由烟道10离开循环燃烧室1。废气进入第一管道11，并且被淬火空气33从介于1500°C至1900°C之间（通常为约1650°C）的温度淬火至介于1300°C至1500°C（正常为约1400°C）的温度。第一矿物材料经由第二矿物材料下游的入口被引入到第一管道11，该第二矿物材料经由管道18引入到第一管道11。
热交换系统优选地包括至少一个并且优选为两个甚至三个预热旋风分离器12、13。第一和第二矿物材料典型地被添加到第一管道11，该第一管道11将废气从循环燃烧室1输送到第一预热旋风分离器12。在第一预热旋风分离器12中，废气与矿物材料分离。包括混合的第一和第二矿物材料的矿物材料，通过混合矿物材料管道3到了循环燃烧室1的入口以被熔化。
为了保证材料从第二预热旋风分离器13的底部出口的连续供应，将根据本发明的淋流阀设置在图1中A位置处。此外，根据本发明的淋流阀还可设置在第一预热旋风分离器12的底部出口管道中（见图1中B位置）和/或除尘旋风分离器16的底部出口管道中（见图1中C位置）。
淋流阀（图中未显示）布置在从第二预热旋风分离器13的底部出口向下延伸的管中。立管11中的压力P2高于第二预热旋风分离器13中的压力P1，因此为了防止上升的空气进入“错误通道”到达第二预热旋风分离器13，必须安装一些类型的单向阀。其必须是单向阀，因为预热过的材料必须能够从第二预热旋风分离器13送入立管11，同时必须阻止空气去往相反方向。最初，这个问题通过使用来自第二预热旋风分离器13的螺旋进料器来解决，该螺旋进料器建立了防止空气从立管11进入第二预热旋风分离器13的材料塞。该方案引起了一些机械问题，这些问题通过本发明得到了解决。
根据本发明的淋流阀组件的第一实施方式如图2所示。颗粒材料31通过从第二预热旋风分离器30（图1）的底部向下延伸的出口管道30送入淋流阀。管道30设置有倾斜端缘，该倾斜端缘起到阀座32的作用，并且具有侧安装在铰链36上的可枢转的阀板33，用于在配重34的作用下常态关闭管道30的出口。阀板33固定到阀臂35，该阀臂35相对于板33与铰链36相对的一侧设置有配重34。阀壳体37设置用以接收和引导离开阀的向下的材料流。在阀座32上方，多个气体入口38、38'、38"设置在管道30的壁上。这些气体入口38、38'、38"与一个或多个加压空气源（P）流体连通。入口38、38'、38"优选地与管道30的内表面齐平，以避免由于颗粒材料的研磨性能而磨损。
颗粒材料31会堆积在出口管道30内。当堆积的材料31的重量达到一定水平时，其平衡了配重34和压力差P2-P1，并且阀瓣33打开并允许一部分的材料流出。然而，由于材料31的堆积量或塞，来自下方的空气被阻止进入出口管道30。在操作中，只要被连续地送入材料，就会有稳定的流体离开淋流阀。
在一些传统淋流阀的应用中，如当加热用于制备隔热板材的矿物棉纤维的颗粒材料时，出口管道30由于材料31的阻塞而趋于封闭，即材料形成固体塞而不能从淋流阀自由流过。本发明认识到这是由于出口管道30的相对小的直径（例如170mm）以及粗糙的材料31（平均的材料尺寸为0.5-1mm）的相对高的塞。淋流阀通常用在具有大的出口管道直径（例如1m）以及小的材料尺寸（例如50-100μm）的设备（例如水泥设备）中。此外，立管11中的烟气与第二预热旋风分离器13中的烟气的压力差P2-P1阻碍了材料流动。当此压力差P2-P1相对较大时，堆积在阀板33上方的材料31的高度会变大。这与管道30的小直径一起增大了阻塞的趋势。
本发明通过在出口管道30的底部吹入空气以使得出口管道30中的堆积材料31流态化从而解决了这种阻塞问题。本发明通过使在淋流阀上方的材料塞流态化避免了阻塞。
在图3中示出了沿图2中所示的A-A截面的阀的铰链装置的详细示图。由于本发明的优选应用中该材料为预热过的材料，阀铰链36在升高的温度下也会起作用而没有材料的阻塞这点很重要。这可以通过设置枢转杆39来保证，在该枢转杆39上阀板33安装在壳体37内，并且阀臂35和平衡锤34安装在壳体外。壳体37设置有两个相对且对齐的管件41，其中枢转杆39安装在每个管41中的轴承40上。这些管上设置有气体入口42，从而使得冷却和抗阻塞的空气能够被提供进入管中并且冷却轴承40。这避免了枢转阀装置因过热而被阻滞，并且空气流也避免了材料在管41的区域内堆积。
在图4中示出了根据本发明的淋流阀组件的第二实施方式。材料堆积在倾斜阀座32上方的管道30中，并且通过由气体入口38、38'、38"注入加压空气而流态化。在该实施方式中，阀板33可枢转地绕轴36'安装，该轴36'与在阀臂延伸部35'上的铰链36基本平行，该阀臂延伸部35'可枢转地安装在铰链36上。与第一实施方式类似，配重34设置在阀臂35上。借此，通过防止阀板33闭合在阀座32上，任何堆积在铰链36附近的材料都不能阻滞阀的功能。可能会产生堆积在铰链附近区域的材料（即与流出阀相对立的情况），因为该区域中的流速最低。因此如果材料31相对粗糙的话，图4中所示的实施方式是有利的，因为当颗粒材料31开始在铰链36附近区域堆积时，阀板33可以自动调节其相对于阀座32的位置。
以上参照一些优选实施方式并参照具体的应用领域对本发明做了说明。然而，应当理解，在不背离如权利要求书所限定的本发明范围的前提下，本发明的淋流阀组件可以有除以上说明之外的其它变体并可用于其它技术领域。
Claims (11)
1.一种用于供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的淋流阀组件，包括：
旋风分离器出口管道，所述出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，所述阀板组件具有绕一阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重，
其特征在于，
所述出口管道在所述倾斜阀座上方设置有至少一个气体入口，所述至少一个气体入口与如加压空气供应源的加压气体的供应源流体连通。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中在所述出口管道的壁中距离所述阀座第一和第二距离处彼此相对地设置有至少两个气体入口。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中所述两个气体入口设置在基本相同的水平位置。
4.根据权利要求3所述的阀组件，其中在所述两个气体入口上方设置有至少一个额外的气体入口。
5.根据前面任一项权利要求所述的阀组件，其中所述阀板可枢转地安装在阀铰链上，并且在与所述阀板相对的一端上具有所述配重。
6.根据前面任一项权利要求所述的阀组件，其中所述阀板可枢转地安装在阀臂上，所述阀臂安装在所述阀铰链上，并且在所述阀臂的与所述阀板相对的一端上具有所述配重。
7.根据前面任一项权利要求所述的阀组件，其中所述阀座相对于水平面以第一角度倾斜，所述第一角度小于90°，优选地小于45°，更优选地介于25°至40°之间，如30°。
8.根据权利要求7所述的阀组件，其中相对于所述阀铰链与所述阀板相对的所述配重臂部分设置有相对于所述阀板向下倾斜的第二角度，所述第二角度大于所述第一角度。
9.一种通过淋流阀组件供应从旋风分离器的底部排出的颗粒材料的方法，所述淋流阀组件包括旋风分离器出口管道，所述出口管道具有带倾斜阀座的底端和可枢转的阀板组件，所述阀板组件具有绕一阀铰链枢转的阀板以及位于所述阀铰链的相对侧的配重，由此通过从所述倾斜阀座上方的所述管道的壁上的至少一个气体入口供应例如加压空气的加压气体，使得所述阀板上方的所述管道中堆积的所述颗粒材料流态化。
10.根据权利要求10所述的方法，其中所述淋流阀组件包括根据权利要求1-8任一项所述的特征。
11.根据权利要求1-8任一项所述的淋流阀组件在用于熔化颗粒矿物材料的加工设备中的用途，所述颗粒矿物材料用于生产矿物棉。
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