CN104101179B - 可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构，其包括外壳体和布风板，外壳体和布风板包覆形成一流化床容腔；凹槽状布风板从床体的进料端向出料端倾斜，布风板主要由中间的布风底板和两侧的布风侧板组成，布风底板、布风侧板上分别开设有与分段风室相连通的通气底孔和通气侧孔，布风底板是由三段以上的布风组板前后连接而成；最靠近床体进料端的前端布风组板呈齿状等，其通气底孔上设有朝向出料端的风嘴；其余各布风组板上布设有孔口均布的风帽，且其余各布风组板的尾部均设有排料口；布风侧板的通气侧孔处设有朝向布风底板正上方的侧风嘴。本发明结构简单，能同时实现湿颗粒物料水分适度干燥和按粒度风选分级分离。

Description

可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构

技术领域

本发明涉及一种流化床的床体结构及构件，尤其涉及一种沸腾流化床的风选和干燥床体结构。

背景技术

目前，涉及风选干燥的设备和专利文献颇多，由于要求同一设备既具备湿颗粒物料水分适度干燥功能，又具备粒度风选分级分离功能，现有技术中能满足此应用效果和技术要求的设备尚不多见。

现有的风选干燥设备大多能达到水分适度干燥的效果，但又能同时达到粒度风选分级分离效果的则极为少见；即便个别设备或装置能同时达到粒度风选分级分离的效果，但此类设备达到水分适度干燥的效果却不理想，而且粉尘分离量过大，尤其应用于炼焦备煤工艺后带来煤质偏析和焦炉煤气净化等诸多问题。也正是因为本领域技术人员对湿颗粒物料粒度组分与风选分级分离的机理还知之甚少、掌握不透、研究不深，这造成了现有的风选干燥干燥设备不仅结构设计不合理，而且功能不够完善。

此前也有专利文献报道过全沸腾旋流流化床床体结构，但现有的全沸腾旋流流化床床体结构只能应用于湿颗粒物料的适度干燥，完全不具备粒度风选分级分离的功能，在产业实践中的应用受到一定限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、功能全面、组装方便、特别是能同时实现湿颗粒物料水分适度干燥和粒度风选分级分离两种功能的沸腾流化床床体结构。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构，其包括外壳体和布风板，所述外壳体和布风板包覆形成一流化床容腔；所述布风板呈凹槽状（从横截面看），一般来说，布风板是从床体的进料端向出料端倾斜（从纵截面看），所述布风板主要由中间的布风底板和两侧的布风侧板组成，所述布风底板上开设有与所述沸腾流化床的分段风室（主风室）相连通的通气底孔，所述布风侧板上开设有与所述沸腾流化床分段风室（侧风室）相连通的通气侧孔，所述布风底板是由三段以上的布风组板前后连接而成；最靠近床体进料端的前端布风组板呈齿状（齿状并不限于是严格的锯齿状，还可以是与齿状类似的波浪状等），其喷气底孔上设有朝向出料端的风嘴；其余各布风组板的通气底孔上布设有风帽，且其余各布风组板的尾部均设有排料口；所述布风侧板的通气侧孔处设有朝向所述布风底板正上方的侧风嘴。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述布风侧板从床体进料端延伸至最靠近床体出料端的末端布风组板的前端；所述布风侧板从所述外壳体两侧向布风底板倾斜，所述布风侧板上布置多排沿床体纵向排列的侧风嘴，且上下相邻两排的波浪状侧风嘴相互错列并呈阶梯状。通过优选设置的布风侧板能使沸腾流化床实现旋流流化，更好地实现干燥物料的功能。且在优选的方案中，布风侧板从床体进料端延伸至最靠近床体出料端的末端布风组板的前端，即末端布风组板的两侧未设置布风侧板，而这正是出于更好地实现不同粒度的风选分级分离，因此在布风板的不同位置采用了不同的结构设置。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述布风底板为非连续平面，中部相邻两布风组板间的首尾相接处存在一高度差，设有排料口的布风组板的尾部设置成一倒三角形的排料区。通过设置优选的倒三角形的排料区，能够更好地将不同粒度范围的物料颗粒直接在流化床的不同位置排出流化床体，这能够减小后续物料干燥后的风选分级分离压力。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述风帽优选为半球状风帽，所述风帽四周均匀布设有喷风孔。考虑到不同粒度范围的物料需要采用不同的干燥分离方式，本发明在布风底板的设计上采用了不同布风组板配制不同喷风孔结构的方式，即使是在同样结构的风帽设计上，不同布风组板也可采用不同规格的半球状风帽以达到更好地分离效果。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，最靠近床体出料端的末端布风组板呈一指向床体出料端的箭头形状，末端布风组板的前部两侧呈阶梯状向中部平面逐步倾斜，末端布风组板尾部的排料区呈平面状。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述末端布风组板的尾部设置的排料口为一“>”状的小粗颗粒排料槽口，所述小粗颗粒排料槽口的“>”状两翼部设置成向中心交汇部倾斜的阶梯状溜槽，阶梯状溜槽的竖向面板上开设有喷风孔，中心交汇部的开口连通至一小粗颗粒排料管。通过对末端布风组板的结构和形状进行反复试验，我们确定了此种优选的结构和形状，这不仅能够对尾部的细颗粒物料和小粗颗粒物料实现分离，而且有助于小粗颗粒物料及时排出，避免出现死角和积料，提高流化床的干燥分离效率。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述前端布风组板上的风嘴包括多排沿床体横向布置的喷孔错列的板状风嘴。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述外壳体包括外墙板和内墙板，所述外墙板和内墙板包覆形成一用作流化床床体风箱的外壳腔体，所述风箱包括与分段风室相连通的前风箱和侧风箱，所述前风箱的内墙板上开设有连通至所述流化床容腔的前墙风嘴，所述侧风箱的内墙板上开设有连通至所述流化床容腔的侧墙风嘴；所述前墙风嘴位于所述内墙板下部的中间位置，所述侧墙风嘴位于布风侧板最上排波浪状侧风嘴的波谷处。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述流化床容腔主要由前腔体和后腔体组成，前腔体与后腔体通过一腔体隔板分隔开，前腔体和后腔体的横截面均呈类梭形；前腔体的前端开口设给料机，前腔体的顶部开设有前排气口。

上述的沸腾流化床床体结构，优选的，所述流化床容腔还包括有一扩容沉降室，所述后腔体的后墙板将后腔体与扩容沉降室分隔开；后墙板的上部设有通向扩容沉降室的侧管，后墙板的下部开设有通向扩容沉降室的细颗粒物料溢流口，细颗粒物料溢流口处设有溢流高度调节装置；扩容沉降室的顶部开设有后排气口。

上述本发明技术方案的气流流化原理主要是：本发明的技术方案在布风底板上采用了分段式的结构设计，即末端布风组板之前的沸腾旋流流化床的床体结构在下部气流穿过后产生两个气流，其中穿过布风底板的气流是从分段风室经主风室后主要由风嘴和风帽喷出，少量气体由前风箱处的前墙风嘴喷出，受前端布风组板上的（板状）风嘴孔口朝向出料端结构的作用，穿过布风底板的气流由进料端向出料端流动；穿过布风侧板的气流从分段风室经侧风室风量风压调节门和侧风室后由波浪状侧风嘴喷气孔喷出，由于两侧布风侧板对称布置，两侧喷出的气流在布风底板上方相遇后向上抬升，形成在底部位置向中间运动、中间上方位置向两侧运动的两个旋向相反的圆形轨迹的气流；穿过布风底板的气流和穿过布风侧板的气流合成为两个旋向相反的螺旋线形式的由进料端向出料端运动的气流，呈旋流流化状态；而末端布风组板的前部呈倒梯形状，梯形的两侧斜面逐步降低向中部平面接近，中后部呈平面状，因此在流化床体的后部则由旋流流化状态逐渐过渡到平面沸腾流化状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的沸腾流化床床体结构既可利用流化床内热交换来干燥湿颗粒物料，又可使不同干燥后的固体颗粒物料按粒度级别风选分级分离。采用本发明床体结构的沸腾流化床风选干燥机，湿固体颗粒物料不但适度干燥充分均匀，而且能按大粗、中粗、小粗、细颗粒等多种粒度级别风选分级分离，前端布风组板的旋流流化床起湿颗粒物料的初步干燥作用，中间段布风组板的旋流流化床不但起湿颗粒物料的进一步干燥作用，而且旋流流化把干燥的湿颗粒物料向中部集中，中部流化的物料按粒度分层，中部干燥后的分层分级物料可在中间段布风组板的排料口排出，因此中间段布风组板还起到了湿颗粒物料中的大粗、中粗颗粒物料的风选分级分离作用；而进入末端布风组板则从前部旋流流化状态过渡到后部平面沸腾流化状态，干燥后的细颗粒物料从溢流口随气流排向扩容沉降室，干燥后的小粗颗粒物料等向尾部的排料口排出，末端布风组板的流化床体不但起湿颗粒物料的最后干燥作用，还起湿颗粒物料的小粗颗粒和细颗粒的风选分级分离作用。

总体来看，本发明的沸腾流化床床体结构床面平滑、流场优化，沸腾层底部移动阻力小，床面结构更为合理，无存料死角区，有各种粗颗粒分级分离的床面特殊结构，还能使供风压力降低，进一步降低供风耗电，且易于实现工业化大生产。本发明的沸腾流化床床体结构特别适用于焦化行业“煤调湿”领域和煤炭行业“褐煤提质干燥”领域，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例中沸腾流化床床体结构的主视图。

图2是本发明实施例中沸腾流化床床体结构的左视图。

图3是图1中I框选处的局部放大图。

图4是图1中A-A处的剖视图。

图5是图1中B-B处的剖面图。

图6是图1中C-C处的剖面图。

图7是图1中D-D处的剖面图。

图8是图1中E-E处的剖面图。

图例说明：

1、外壳体；2、分段风室；3、布风板；4、前腔体；5、后腔体；6、给料机；7、前排气口；8、前排气风量调节阀门；9、腔体隔板；10、后墙板；11、扩容沉降室；12、侧管；13、风量风压调节门；14、细颗粒物料溢流口；15、溢流高度调节装置；16、后排气口；17、收集料斗；18、波浪状侧风嘴；19、板状风嘴；20、主风室；21、侧风室；22、前风箱；23、前端布风组板；24、前墙风嘴；25、侧风箱；26、布风侧板；27、侧墙风嘴；28、风帽；29、大粗颗粒排料口；30、大粗颗粒排料管；31、中粗颗粒排料口；32、中粗颗粒排料管；33、小粗颗粒排料槽口；34、小粗颗粒排料管；35、“＞”状两翼部；36、阶梯形排料溜槽；37、侧风室风量风压调节门；38、第二布风组板；39、第三布风组板；40、末端布风组板；41、布风底板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例：

一种如图1～图8所示本发明的可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构，其包括外壳体1、四个分段风室2和布风板3；外壳体1和布风板3包覆形成一流化床容腔。该流化床容腔主要由前腔体4和后腔体5组成，前腔体4与后腔体5通过一腔体隔板9分隔开。如图2所示，前腔体4和后腔体5的横截面均呈类梭形（即中段较宽呈矩形，两端逐渐收窄），即上部、中部和下部依次表现为梯形、矩形和倒梯形形状。

如图1所示，本实施例中，沸腾流化床床体（简称“床体”）的进料端设置在前腔体4的前端，前腔体4的前端开口设给料机6，前腔体4的顶部开设有前排气口7，前排气口7上方设前排气风量调节阀门8，流化床容腔内前部的废气可从前排气口7排出。本实施例中，后腔体5的后墙板10呈一竖向的“Z”字形（包括上部竖直段、中部倾斜段和下部竖直段），该后墙板10将后腔体5与沸腾流化床的扩容沉降室11分隔开。后墙板10的上部竖直段两侧设有侧管12通向扩容沉降室11，侧管12上设百叶窗式风量风压调节门13；后墙板10的下部竖直段中部开设有细颗粒物料溢流口14通向扩容沉降室11，细颗粒物料溢流口14处设有溢流高度调节装置15。扩容沉降室11的顶部开设有后排气口16。

如图1、图3和图4所示，本实施例中床体的布风板3设置于流化床容腔的下方，布风板3的下方连通至分段风室2。从总体上看（特别是从横截面上看），布风板3呈凹槽状（倒梯形）且从沸腾流化床床体的进料端向出料端倾斜，其主要由中间的布风底板41和两侧的布风侧板26组成。从细部来看，本实施例中的布风底板41主要由四段布风组板前后连接而成；每一段布风组板的下方对应设置一个分段风室2。本实施例床体结构的一个重要特点是各段布风组板具有不同的结构和形状，以同时实现对颗粒物料的多级风选和干燥功能。具体的，最靠近床体进料端的前端布风组板23呈齿状，前端布风组板23上包括多排沿床体横向布置且喷口错列的板状风嘴19，板状风嘴19通过前端布风组板23上开设的通气底孔与分段风室2连通，板状风嘴19的孔口朝向床体的出料端；前端布风组板23后依次连接第二布风组板38、第三布风组板39和末端布风组板40，中部相邻两布风组板间的首尾相接处存在一高度差（参见图3），因此最后组成的布风底板41为一非连续平面。本实施例的第二布风组板38、第三布风组板39和末端布风组板40上的布风底板41上布设有孔口朝上的通气底孔，这些通气底孔的上方装设有风帽28（半球状），风帽28四周均匀布设有喷风孔（参见图6～图8）。另外，第二布风组板38、第三布风组板39和末端布风组板40的尾部均设置成一倒三角形（从图1和图3上看）的坑状排料区，各坑状排料区中分别设有大粗颗粒排料口29、中粗颗粒排料口31和小粗颗粒排料槽口33；大粗颗粒排料口29、中粗颗粒排料口31和小粗颗粒排料槽口33分别与大粗颗粒排料管30、中粗颗粒排料管32和小粗颗粒排料管34连通。大粗颗粒排料管30、中粗颗粒排料管32和小粗颗粒排料管34均通向分段风室2外并与排料机连接。如图1、图3和图4所示，末端布风组板40呈一指向床体出料端的箭头形状（从图4的俯视图上看），末端布风组板40的两侧前端呈阶梯状向尾部平面逐步倾斜，末端布风组板40的中部及尾部呈平面状（类似一平面箭头形状）；末端布风组板40的尾部设置的小粗颗粒排料槽口33为一“＞”状（即图4中箭头的顶部区域），该小粗颗粒排料槽口33的“＞”状两翼部35设置成向中心交汇部倾斜的阶梯形排料溜槽36，阶梯形排料溜槽36的竖向面板上开设有与分段风室2连通的喷风孔，小粗颗粒排料槽口33的各落料口均连通至小粗颗粒排料管34。

如图1、图3和图4所示，本实施例中床体的布风侧板26从床体进料端延伸至最靠近床体出料端的末端布风组板40的前端（即末端布风组板40的两侧不设置布风侧板26）。布风侧板26从外壳体1两侧向布风底板倾斜，布风侧板26上布置多排沿床体纵向排列的波浪状侧风嘴18，相邻上下两排的波浪状侧风嘴18相互错列并呈阶梯状，且上排的波浪状侧风嘴18的喷口设置在下排波浪状侧风嘴18的波浪表面的波谷处以达到错列，波浪状侧风嘴18的喷口开设于阶梯状的竖向面上（参见图5、图6和图7）。布风侧板26上波浪状侧风嘴18的孔口朝向布风底板41的正上方（即指向床体的中部）。

如图1～图4所示，由于第一、二、三布风组板两侧均设有布风侧板26（组合后呈倒梯形状），且前段主要为实现旋流流化状态，因此本实施例床体的前段三个分段风室2均被分隔成位于中部的主风室20和位于两侧的侧风室21，主风室20与布风底板上开设的通气底孔连通，侧风室21与布风侧板上开设的通气侧孔连通。本实施例床体的外壳体1包括外墙板和内墙板，外墙板和内墙板包覆形成一用作流化床床体风箱的外壳腔体（内墙板内侧设置有可拆卸的防磨防腐内衬板），该风箱包括与主风室20相连通的前风箱22和与侧风室21相连通的侧风箱25，侧风箱25的数量可设置多个。前风箱22的内墙板上开设有连通至流化床容腔的前墙风嘴24，侧风箱25的内墙板上开设有连通至流化床容腔的侧墙风嘴27；前墙风嘴24位于内墙板下部的中间位置，侧墙风嘴27位于内墙板下部且在布风侧板26的上排波浪状侧风嘴18的波谷处（参见图3～图7）。侧风室21的下部设侧风室风量风压调节门37，以调节床体上旋流流化的风量风压。

本实施例中沸腾流化床床体结构的工作原理为：首先，需要进行风选分级和干燥的颗粒物料先通过床体进料端的给料机6进入到流化床容腔的前腔体4中，并在第一个分段风室的气流作用下，在前端布风组板23上方呈现旋流流化状态，第一个分段风室的气流主要是对刚进入流化床腔体的颗粒物料进行初步干燥；随后，经初步干燥后的颗粒物料开始逐渐进入到第二个分段风室上方，并在第二布风组板38上方再次呈现旋流流化状态，第二个分段风室的气流不但对颗粒物料进行进一步的干燥，而且由于旋流流化作用把经过初步干燥后的颗粒物料向流化床容腔的中部集中，中部流化后的颗粒物料开始按粒度大小进行分级分层，而最下层的大粗颗粒物料逐步进入到第二布风组板38的倒三角形的坑状排料区内，从坑状排料区的大粗颗粒排料口29排出，因此，第二个分段风室的气流还起到对颗粒物料中的大粗颗粒进行风选分级分离的作用；而第三个分段风室的作用和功能与第二个分段风室相似，第三布风组板39的形状和结构也与第二布风组板38的形状和结构相似，由于物料中的大粗颗粒经过第二个分段风室的风选分级分离作用后大部分排出床体，因此，第三个分段风室除了对颗粒物料进行再进一步的干燥，同时实现对颗粒物料中的中粗颗粒进行风选分级分离，使其由中粗颗粒排料口31排出；第四个分段风室的作用与前述各个分段风室的作用稍有不同，其中的末端布风组板40的结构和形状与前三段布风组板的结构和形状也存在一定差异，由于末端布风组板40的两侧未设置布风侧板26，因此进入到第四个分段风室的颗粒物料开始从前部的旋流流化状态过渡到尾部的平面沸腾流化状态，此时经充分干燥后的细颗粒物料可从床体尾端的细颗粒物料溢流口14随气流排向扩容沉降室11，而经充分干燥后的小粗颗粒物料则向末端布风组板40的小粗颗粒排料槽口33聚集并排出；末端布风组板40的结构、形状设计正是为了更好地实现尾料的平面沸腾流化，实现其从旋流流化到平面沸腾流化的平稳过渡，而本实施例中小粗颗粒排料槽口33的结构和形状的设计则是为了更好地实现尾料向小粗颗粒排料槽口33的聚集和排料，防止出现排料死角和尾料积存，可见，第四个分段风室的气流不但起到对颗粒物料的最后干燥作用，而且还起到对颗粒物料中剩余的小粗颗粒和细颗粒的风选分级分离作用。另外，就流化床容腔内气流的走向来看，进入流化床容腔前部的废气可从前腔体4的前排气口7排出，进入到流化床容腔后腔体5中的废气则可经后墙板10上的侧管12进入到扩容沉降室11中，以进一步扩容沉降粗粉尘至底部收集斗17中，进入扩容沉降室11中的废气最后可从其顶部设置的后排气口16排出；而通过细颗粒物料溢流口14进入到扩容沉降室11中的气流，其中携带的微细颗粒和粗粉尘最后也扩容沉降至底部收集斗17中，剩余的废气同样从其顶部的后排气口16排出。

Claims (9)

1.一种可同时进行风选和干燥的沸腾流化床床体结构，其包括外壳体和布风板，所述外壳体和布风板包覆形成一流化床容腔；所述布风板呈凹槽状，所述布风板主要由中间的布风底板和两侧的布风侧板组成，所述布风底板上开设有与所述沸腾流化床分段风室相连通的通气底孔，所述布风侧板上开设有与所述沸腾流化床分段风室相连通的通气侧孔，其特征在于：所述布风底板是由三段以上的布风组板前后连接而成；最靠近床体进料端的前端布风组板呈齿状，其通气底孔上设有朝向出料端的风嘴；其余各布风组板的通气底孔上设有风帽，且其余各布风组板的尾部均设有排料口；所述布风侧板的通气侧孔处设有朝向所述布风底板正上方的侧风嘴；最靠近床体出料端的末端布风组板呈一指向床体出料端的箭头形状，末端布风组板的两侧前部呈阶梯状向中部平面逐步倾斜，末端布风组板中部及尾部的排料区呈平面状。

2.根据权利要求1所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于：所述布风侧板从床体进料端延伸至最靠近床体出料端的末端布风组板的前端；所述布风侧板从所述外壳体两侧向布风底板倾斜，所述布风侧板上布置多排沿床体纵向排列的波浪状侧风嘴，且上下相邻两排的波浪状侧风嘴相互错列并呈阶梯状。

3.根据权利要求1所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述布风底板为非连续平面，中部相邻两布风组板间的首尾相接处存在一高度差，设有排料口的布风组板的尾部设置成一倒三角形的排料区。

4.根据权利要求1所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述风帽为半球状风帽，所述风帽四周均匀布设有喷风孔。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述末端布风组板的尾部设置的排料口为一“>”状的小粗颗粒排料槽口，所述小粗颗粒排料槽口的“>”状两翼部设置成向中心交汇部倾斜的阶梯状溜槽，阶梯状溜槽的竖向面板上开设有喷风孔，中心交汇部的开口连通至一小粗颗粒排料管。

6.根据权利要求1所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述前端布风组板上的风嘴包括多排沿床体横向布置的喷孔错列的板状风嘴。

7.根据权利要求2～4中任一项所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述外壳体包括外墙板和内墙板，所述外墙板和内墙板包覆形成一用作流化床床体风箱的外壳腔体，所述风箱包括与分段风室相连通的前风箱和侧风箱，所述前风箱的内墙板上开设有连通至所述流化床容腔的前墙风嘴，所述侧风箱的内墙板上开设有连通至所述流化床容腔的侧墙风嘴；所述前墙风嘴位于所述内墙板下部的中间位置，所述侧墙风嘴位于布风侧板最上排波浪状侧风嘴的波谷处。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述流化床容腔主要由前腔体和后腔体组成，前腔体与后腔体通过一腔体隔板分隔开，前腔体和后腔体的横截面均呈类梭形；前腔体的前端开口设给料机，前腔体的顶部开设有前排气口。

9.根据权利要求8所述的沸腾流化床床体结构，其特征在于，所述流化床容腔还包括有一扩容沉降室，所述后腔体的后墙板将后腔体与扩容沉降室分隔开；后墙板的上部设有通向扩容沉降室的侧管，后墙板的下部开设有通向扩容沉降室的细颗粒物料溢流口，细颗粒物料溢流口处设有溢流高度调节装置；扩容沉降室的顶部开设有后排气口。