CN106493378A - 一种带有惰性气体保护除尘装置的铝合金粉末生产系统 - Google Patents
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Abstract
一种带有惰性气体保护的除尘装置的铝合金粉末生产系统，其包括依次连接的雾化装置、雾化室、套管换热器、列管换热器、离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器，双联旋风分级器的气体出口管道分为两个支路，其中一个支路连接后处理系统，另一个支路为除尘系统平衡管，该除尘系统平衡管上设有过滤器和阻火器，另一端依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐，高效过滤器罐与设置在气体平衡罐内的除尘风机连通。该生产系统能够有效消除燃烧爆炸安全隐患、并且能够高效的收集粒径分布均匀的粉尘产品，增大产品的附加值，同时所述粉尘最终也不是排出室外，进一步解决了粉尘浪费和环境污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种带有惰性气体(氮气)保护除尘装置的铝合金粉末生产系统。
背景技术
现有微细球形铝粉和铝基合金粉末生产包装除尘系统是前置一台旋风分离器，其进口接至生产系统包装除尘料口，其出口与除尘高效过器罐进口连接，高效过滤器出口接至阻燃器进口，其出口与高压离心风机进口相连，离心风机的出口排至室外。其工作流程是利用高压离心风机作为动力，将包装出料口产生的铝粉粉尘从旋风分离器进行预分离，然后通过高效过滤器进行最终过滤，其分离出的铝粉或铝基合金粉末分别在旋风分离器和高效过滤罐下的收料罐进行收集。但该装置存在以下缺点：
1、在除尘过程中，空气分别从除尘料斗的空气滤清器和收料罐处吸入空气，因此除尘系统存在空气，氧含量高无法控制，除尘系统存在铝粉或铝基合金在扬尘度达到37-50mg/m3时遇火源(点火温度：645℃点火能：15mJ)发生燃烧爆炸的隐患。
2、现有除尘收集的粉尘为混合粉，粒径分布不均匀，只能低价出售。
3、现有除尘系统经过滤后仍有部分未过滤铝粉排出室外，造成铝粉浪费和污染环境。
附图1是现有技术铝合金粉末生产系统，对离心分级器15、旋风分级器14、13的粉尘通过除尘离心分级器9和高效过滤器罐7除尘，最终粉尘排出室外。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种铝合金粉末生产系统，其具有气氛循环保护的粉末除尘装置，能够有效消除上述安全隐患、并且能够高效的收集粒径分布均匀的粉尘产品，增大产品的附加值，同时所述粉尘最终也不是排出室外，进一步解决了粉尘浪费和环境污染的问题。
本发明提供一种带有惰性气体(氮气)保护的除尘装置的铝合金粉末生产系统，其包括生产系统和除尘系统，其中生产系统包括依次连接的雾化装置、雾化室、套管换热器、列管换热器、离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器，离心分级器的气体出口管道连接旋风分级器的入口，旋风分级器的气体出口管道连接双联旋风分级器的入口，除尘系统包括依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐、气体平衡罐、设置在气体平衡罐内的除尘风机、与气体平衡罐连接的氮气罐、控制氮气罐氮气流量的氮气自控装置，
离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口各自连接缓冲罐、收料罐，收料罐下部连接除尘装料斗，除尘装料斗下部连接内膜袋密封接料罐；
双联旋风分级器的气体出口管道分为两个支路，其中一个支路连接后处理系统(粉气输送及粉气过滤分离)，另一个支路为除尘系统平衡管，该除尘系统平衡管上设有过滤器和阻火器，另一端依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐，高效过滤器罐与设置在气体平衡罐内的除尘风机连通，
上述离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗的吸尘口分别与除尘系统平衡管连通，
气体平衡罐的氮气出口管道返回到雾化室的氮气进气口。
进一步，气体平衡罐内设有冷却系统，该冷却系统包括气体平衡罐冷却水进水管道和气体平衡罐冷却水回水管道。
使用上述装置的生产方法包括如下步骤：
具有760℃-1100℃的熔融铝液经过特制的铝液通道进入雾化装置，铝液雾化氮气的破碎作用下，形成微细的铝液滴，铝液滴和氮气进入生产系统雾化室冷却，铝液滴冷却凝固成铝粉，然后向雾化室底部沉降，在后处理系统中风机的抽吸作用下，铝粉依次进入套管换热器、列管换热器、离心分级器，离心分级器上部出口(氮气+铝粉出口)连接旋风分级器的入口，旋风分级器的上部出口连接双联旋风分级器的入口后，一部分铝粉和氮气进入后处理系统(粉气输送及粉气过滤分离)；另一部分铝粉和氮气经过滤器(筛上物通过分级及筛分，成为产品，粒度范围是：1-5μm)后，氮气进入除尘系统，该氮气对除尘系统起到氮气保护作用和平衡作用，该氮气与来自离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗的吸尘口的气体进入除尘离心分级器，经离心作用，铝粉经经缓冲罐进入下部除尘铝粉收料罐，除尘离心分级器分离出的气体进入除尘旋风分级器，除尘旋风分级器的上部气体排出口连接高效过滤器罐，经过过滤作用，高效过滤器罐的气体出口进入气体平衡罐，经冷却水冷却，通过除尘风机抽吸到雾化室，完成循环利用。
一般，离心分级器1-30μm铝粉产品下部出口收集了30-40μm铝粉产品，上部气体出口为含有1-30μm铝粉产品的氮气，旋风分级器14粉的侧部出口收集了20-30μm铝粉产品、下部出口收集了7-10μm铝粉产品，上部出口为含有1-5μm铝粉产品的氮气，双联旋风分级器13的上部出口为含有(大部分为1-3μm)铝粉产品的氮气和下部出口2-5μm铝粉产品。
内膜袋密封接料罐连接除尘装料斗，从除尘装料斗吸尘口抽吸扬起的粉尘时，其防止空气吸进除尘装料斗。
双联旋风分级器13的上部出口分为两个支管，一个支管进入后处理，一个支管连接系统平衡管1，二者的流量比为6-10：1。
带有铝粉的氮气进入除尘离心分级器后经离心作用，铝粉经经缓冲罐进入下部除尘铝粉收料罐(粒度范围10-20μm铝粉产品))，除尘离心分级器分离出的气体进入除尘旋风分级器，除尘旋风分级器下面的收料罐收集粒度范围5-10μm铝粉产品，除尘旋风分级器的上部气体排出口连接高效过滤器罐，经过过滤作用，下部收料罐收集1-5μm铝粉产品，高效过滤器罐的气体出口进入气体平衡罐，经冷却水冷却，通过除尘风机抽吸到雾化室，完成循环利用。将除尘风机5设置在气体平衡罐内防止了空气通过除尘风机进入除尘系统中。
除尘系统是对生产系统出料包装产生的粉尘，在除尘系统除尘风机的抽吸作用下，包装除尘装料斗中铝粉扬尘和氮气经除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐三级除尘过滤后的氮气经气体平衡罐进入生产系统，实现除尘过程的氮气保护和氮气循环。
除尘系统还可设置有氧含量自动检测报警设备，除尘系统氧含量超过铝粉或合金粉末爆炸极限时自动补充氮气，使系统氧含量在安全值范围内。
本发明另外涉及一种与铝粉或铝基合金粉末生产系统配套的具有惰性气体保护的可燃金属粉末除尘装置，其包括依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐、气体平衡罐、设置在气体平衡罐内的除尘风机、与气体平衡罐连接的氮气罐、控制氮气罐氮气流量的氮气自控装置，除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐的下部出口各自连接有阀门控制的缓冲料罐和收料罐，其中，除尘离心分级器的进口与来自铝合金粉末生产系统的废气管道(除尘料口)连接，气体平衡罐的氮气出口管道返回到雾化室的氮气进气口。
进一步，气体平衡罐内设有冷却系统，该冷却系统包括气体平衡罐冷却水进水管道和气体平衡罐冷却水回水管道。
本发明的优点：
1、增加了全程的循环式惰性气体(主要是氮气)气氛保护，消除安全隐患，设备运行安全性高，且本方案的氮气在密闭系统循环使用，即能防止氮气的过快损耗，同时也极大的抑制了其它空气(主要是氧气)的进入，防止系统含氧量达到爆炸极限值。
2、由除尘离心分级器、旋风分级器、高效过滤器组成分级处理系统，通过调整离心风分级器的频率，对回收的粉尘筛选成符合要求的产品，产品附加值高；
3、本发明装置为密闭系统，粉尘没有对外排放，既节约又不污染环境；
4、除尘系统的进出段与生产系统间用阻火器隔开，以防止安全事故的扩大。
附图说明
图1是现有技术铝合金粉末生产系统示意图。
图2是本发明铝合金粉末生产系统示意图。
图3为内膜袋密封接料罐结构示意图。
图4为除尘离心分级器结构示意图。
图5为除尘旋风分级器结构示意图。
图6为高效过滤器罐结构示意图。
其中：
1、除尘系统平衡管，2、气体平衡罐，3、气体平衡罐冷却水回水管道，4、气体平衡罐冷却水进水管道，5、除尘风机，6、泄爆管，7、高效过滤器罐，8、阀门，9除尘旋风分级器，10、除尘离心分级器，11、阻火器，12内膜袋密封接料罐，13、双联旋风分级器，14旋风分级器，15离心分级器，16、雾化室，17列管换热器，18套管换热器，19、雾化装置，20、除尘装料斗，21、后处理系统，22、收料罐，23、过滤器，24、缓冲料罐，25、收料罐；26、氮气罐，27、氮气自控装置，28、电动阀门，
100：生产系统；200：除尘系统；
1201、接料管，1202、不锈钢凸缘，1203、紧固密封橡胶带，1204、内膜包装袋，1205、包装桶；
1004、分级室，1003、安装于分级室内的叶轮，1002、驱动叶轮的电机，1005、进口，1010、出口，1001、爆破片，1006、缓冲料罐，1007、阀门，1008、收料罐，1009、阀门；
904、分级室，903、进口，902、出口，901、爆破片，905、缓冲料罐，906、阀门，907、收料罐，908、阀门；
702、高效过滤器，704、进口，703、出口，701、爆破片，705、缓冲料罐，706、阀门，707、收料罐，708、阀门。
具体实施方式
以下结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种带有除尘装置的铝合金粉末生产系统，其包括生产系统100和除尘系统200，生产系统100包括依次连接的雾化装置19、雾化室16、套管换热器18、列管换热器17、离心分级器15、旋风分级器14、双联旋风分级器13，离心分级器15的气体出口管道连接旋风分级器14的入口，旋风分级器的气体出口管道连接双联旋风分级器13的入口，除尘系统200包括依次连接除尘离心分级器10、除尘旋风分级器9、高效过滤器罐7、气体平衡罐2、设置在气体平衡罐2内的除尘风机5、与气体平衡罐2连接的氮气罐27、控制氮气罐27氮气流量的氮气自控装置26和电动阀门28，
离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口各自连接缓冲罐24、收料罐25，收料罐下部连接除尘装料斗20，除尘装料斗20下部连接内膜袋密封接料罐12；
双联旋风分级器13的气体出口管道分为两个支路，其中一个支路连接后处理系统21，另一个支路为除尘系统平衡管1，该除尘系统平衡管上设有过滤器23和阻火器11，另一端依次连接除尘离心分级器10、除尘旋风分级器9、高效过滤器罐7，高效过滤器罐7与设置在气体平衡罐2内的除尘风机5连通，
上述离心分级器15、旋风分级器14、双联旋风分级器13的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗20的吸尘口分别与除尘系统平衡管2连通，
气体平衡罐5的氮气出口管道返回到雾化室16的氮气进气口。
进一步，气体平衡罐5内设有冷却系统，该冷却系统包括气体平衡罐冷却水进水管道4和气体平衡罐冷却水回水管道3，另外设有泄爆管6。
使用上述装置的生产方法包括如下步骤：
具有760℃-1100℃的熔融铝液经过特制的铝液通道进入雾化装置19，铝液雾化氮气的破碎作用下，形成微细的铝液滴，铝液滴和氮气进入生产系统雾化室16冷却，铝液滴冷却凝固成铝粉，然后向雾化室底部沉降，在后处理系统中风机的抽吸作用下，铝粉依次进入套管换热器18、列管换热器17、离心分级器15，离心分级器15上部出口(氮气+铝粉出口)连接旋风分级器14的入口，旋风分级器的上部出口连接双联旋风分级器13的入口后，一部分铝粉和氮气进入后处理系统21(粉气输送及粉气过滤分离)；另一部分铝粉和氮气经过滤器23(过滤器的规格Φ108-Φ219mm，筛上物通过分级及筛分，成为产品，粒度范围是：1-5μm)后，氮气进入除尘系统，该氮气对除尘系统起到氮气保护作用和平衡作用，该氮气与来自离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗的吸尘口的气体进入除尘离心分级器10，经离心作用，铝粉经缓冲罐进入下部除尘铝粉收料罐22，除尘离心分级器分离出的气体进入除尘旋风分级器9，除尘旋风分级器9的上部气体排出口连接高效过滤器罐7，经过过滤作用，高效过滤器罐7的气体出口进入气体平衡罐5，经冷却水冷却，通过除尘风机抽吸到雾化室16，完成循环利用。
一般，离心分级器1-30μm铝粉产品下部出口收集了30-40μm铝粉产品，上部气体出口为含有1-30μm铝粉产品的氮气，旋风分级器14粉的侧部出口收集了20-30μm铝粉产品、下部出口收集了7-10μm铝粉产品，上部出口为含有1-5μm铝粉产品的氮气，双联旋风分级器13的上部出口为含有(大部分为1-3μm)铝粉产品的氮气和下部出口2-5μm铝粉产品。
内膜袋密封接料罐12从除尘装料斗吸尘口抽吸扬起的粉尘时，防止空气吸进除尘装料斗，即防止空气吸入除尘系统中，其结构如图3所示，包括包装桶1205，位于包装桶内的内膜包装袋1204，内膜包装袋1204的入口与接料管1201连接，在连接处设有不锈钢凸缘1202、紧固密封橡胶带1203。
双联旋风分级器13的上部出口分为两个支管，一个支管进入后处理，一个支管连接系统平衡管1，二者的流量比为6-10：1。
带有铝粉的氮气进入除尘离心分级器10后经离心作用，铝粉经经缓冲罐进入下部除尘铝粉收料罐(粒度范围10-20μm铝粉产品))，除尘离心分级器分离出的气体进入除尘旋风分级器9，除尘旋风分级器下面的收料罐收集粒度范围5-10μm铝粉产品，除尘旋风分级器的上部气体排出口连接高效过滤器罐7，经过过滤作用，下部收料罐收集1-5μm铝粉产品，高效过滤器罐的气体出口进入气体平衡罐，经冷却水冷却，通过除尘风机抽吸到雾化室，完成循环利用。将除尘风机5设置在气体平衡罐内防止了空气会进入除尘系统中。
除尘系统是对生产系统出料包装产生的粉尘，在除尘系统除尘风机的抽吸作用下，包装除尘装料斗中铝粉扬尘和氮气经除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐三级除尘过滤后的氮气经气体平衡罐进入生产系统，实现除尘过程的氮气保护和氮气循环。
除尘离心分级器是将氮气中的铝粉进行分离，并通过调节叶轮转速，筛选出符合粒度要求的产品。旋风分级器是利用离心力实现铝粉与氮气分离，除尘效率97％-99％。高效过滤器罐是过滤氮气中铝粉，除尘效率达99％-99.8％。气体平衡罐起着除尘系统氮气压力平衡作用。除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐的操作压力一般为1-10KPa，温度在40-60℃范围内。
如图4所示，除尘离心分级器10包括分级室1004，安装于分级室内的叶轮1003，驱动叶轮的电机1002，进口1005，出口1010，位于出口1010处的爆破片1001，位于分级室底部的缓冲料罐1006，位于缓冲料罐下方的阀门1007，位于阀门1007下方的收料罐1008，位于收料罐1008下方的阀门1009。
如图5所示，除尘旋风分级器9包括分级室904，进口903，出口902，位于出口处的爆破片901，位于分级室底部的缓冲料罐905，位于缓冲料罐下方的阀门906，位于阀门906下方的收料罐907，位于收料罐下方的阀门908。
如图6所示，高效过滤器罐7包括一个罐体，位于罐体内的高效过滤器702，进口704，出口703，位于罐体上方的爆破片701，位于罐体底部的缓冲料罐705，位于缓冲料罐下方的阀门706，位于阀门706下方的收料罐707，位于收料罐下方的阀门708。
除尘回收的产品在收料罐中收集。
除尘离心分级器、除尘旋风分级器和高效过滤器罐的工艺参数如下：
以上已对本发明进行了详细描述，但本发明并不局限于本文所描述具体实施方式。本领域技术人员理解，在不背离本发明范围的情况下，可以作出其他更改和变形。本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (10)
1.一种带有惰性气体保护的除尘装置的铝合金粉末生产系统，其包括生产系统和除尘系统，其中生产系统包括依次连接的雾化装置、雾化室、套管换热器、列管换热器、离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器，离心分级器的气体出口管道连接旋风分级器的入口，旋风分级器的气体出口管道连接双联旋风分级器的入口，除尘系统包括依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐、气体平衡罐、设置在气体平衡罐内的除尘风机、与气体平衡罐连接的氮气罐、控制氮气罐氮气流量的氮气自控装置，
离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口各自连接缓冲罐、收料罐，收料罐下部连接除尘装料斗，除尘装料斗下部连接内膜袋密封接料罐；
双联旋风分级器的气体出口管道分为两个支路，其中一个支路连接后处理系统，另一个支路为除尘系统平衡管，该除尘系统平衡管上设有过滤器和阻火器，另一端依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐，高效过滤器罐与设置在气体平衡罐内的除尘风机连通，
上述离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗的吸尘口分别与除尘系统平衡管连通，
气体平衡罐的氮气出口管道返回到雾化室的氮气进气口。
2.根据权利要求1所述的铝合金粉末生产系统，其中，气体平衡罐内设有冷却系统，该冷却系统包括气体平衡罐冷却水进水管道和气体平衡罐冷却水回水管道。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金粉末生产系统，其中，除尘离心分级器包括分级室，安装于分级室内的叶轮，驱动叶轮的电机，进口，出口，位于出口处的爆破片，位于分级室底部的缓冲料罐，位于缓冲料罐下方的第一阀门，位于第一阀门下方的收料罐，位于收料罐下方的第二阀门；
除尘旋风分级器包括分级室，进口，出口，位于出口处的爆破片，位于分级室底部的缓冲料罐，位于缓冲料罐下方的第一阀门，位于第一阀门下方的收料罐，位于收料罐下方的第二阀门；
高效过滤器罐包括一个罐体，位于罐体内的高效过滤器，进口，出口，位于罐体上方的爆破片，位于罐体底部的缓冲料罐，位于缓冲料罐下方的第一阀门，位于第一阀门下方的收料罐，位于收料罐下方的第二阀门。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金粉末生产系统，其中，内膜袋密封接料罐包括包装桶，位于包装桶内的内膜包装袋，内膜包装袋的入口与接料管连接，在连接处设有不锈钢凸缘、紧固密封橡胶带。
5.利用权利要求1-4中任一项所述的铝合金粉末生产系统生产铝合金粉末的方法，其包括如下步骤：
具有760℃-1100℃的熔融铝液经过特制的铝液通道进入雾化装置，铝液雾化氮气的破碎作用下，形成微细的铝液滴，铝液滴和氮气进入生产系统雾化室冷却，铝液滴冷却凝固成铝粉，然后向雾化室底部沉降，在后处理系统中风机的抽吸作用下，铝粉依次进入套管换热器、列管换热器、离心分级器，离心分级器上部出口连接旋风分级器的入口，旋风分级器的上部出口连接双联旋风分级器的入口后，一部分铝粉和氮气进入后处理系统；另一部分铝粉和氮气经过滤器后，氮气进入除尘系统，通过设置在气体平衡罐内的除尘风机的抽吸作用，该氮气与来自离心分级器、旋风分级器、双联旋风分级器的下部产品出口以及旋风分级器的侧部出口连接的除尘装料斗的吸尘口的气体进入除尘离心分级器，经离心作用，铝粉经经缓冲罐进入下部除尘铝粉收料罐，除尘离心分级器分离出的气体进入除尘旋风分级器，除尘旋风分级器的上部气体排出口连接高效过滤器罐，经过过滤作用，高效过滤器罐的气体出口进入气体平衡罐，经冷却水冷却，通过设置在气体平衡罐内的除尘风机抽吸到雾化室，完成循环利用。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，离心分级器1-30μm铝粉产品下部出口收集了30-40μm铝粉产品，上部气体出口为含有1-30μm铝粉产品的氮气，旋风分级器14粉的侧部出口收集了20-30μm铝粉产品、下部出口收集了7-10μm铝粉产品，上部出口为含有1-5μm铝粉产品的氮气，双联旋风分级器13的上部出口为含有1-3μm铝粉产品的氮气和下部出口2-5μm铝粉产品。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，内膜袋密封接料罐连接除尘装料斗，从除尘装料斗吸尘口抽吸扬起的粉尘时，其防止空气吸进除尘装料斗；和/或，双联旋风分级器的上部出口分为两个支管，一个支管进入后处理，一个支管连接系统平衡管1，二者的流量比为6-10：1。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，除尘系统还可设置有氧含量自动检测报警设备，使得除尘系统氧含量超过铝粉或合金粉末爆炸极限时自动补充氮气，使系统氧含量在安全值范围内。
9.一种与铝粉或铝基合金粉末生产系统配套的具有惰性气体保护的可燃金属粉末除尘装置，其包括依次连接除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐、气体平衡罐、设置在气体平衡罐内的除尘风机、与气体平衡罐连接的氮气罐、控制氮气罐氮气流量的氮气自控装置，除尘离心分级器、除尘旋风分级器、高效过滤器罐的下部出口各自连接有阀门控制的缓冲料罐和收料罐，其中，除尘离心分级器的进口与来自铝合金粉末生产系统的废气管道连接，气体平衡罐的氮气出口管道返回到雾化室的氮气进气口。
10.根据权利要求9所述的进一步可燃金属粉末除尘装置，其中，气体平衡罐内设有冷却系统，该冷却系统包括气体平衡罐冷却水进水管道和气体平衡罐冷却水回水管道。
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