CN1091640C - 生产粉末或颗粒状材料与流体混合物的水力学混合装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于生产由粉末或颗粒状材料与流体的混合物的水力学混合装置，包括：至少一个混合室，一个将粉末或颗粒状材料导入混合室的加料孔(15)，一个将流体导入混合室的进口管线(26)，一个至少将混合物的一部分返回到混合室的循环装置及一台用于将混合物通过出口管线(23)排出的泵(20)。上述的至少一个混合室包括一个上混合室(11)和一个设在上混合室之下的下混合室(12)，该上、下混合室(11，12)之间由一个导管(14)连接，导管的截面比上混合室(11)的小，上述的循环装置包括一个第一循环系统(18，21)，用于将下混合室(12)底部的一部分混合物排入到上混合室(11)，和一个第二循环系统(19，22)，用来将下混合室(12)底部的另一部分混合物排入下混合室(12)。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合装置，用来生产粉末或颗粒状材料与流体的混合物。
技术背景
在企业里，经常要生产由粉末或颗粒状材料与流体构成的混合物。该混合工艺必须保证对表面系数很大的颗粒物的所有表面的水和作用。在这种作用过程中，与流体的混合经常引起粉末或颗粒状物体材料的变化，即其化学和物理特性被改变。混合的程度及其带来的变化由加入的水量和所应用的混合技术确定。
如果采用的混合工艺考虑了管线输送混合物，特有的水耗量和粉末或颗粒状物料的改变这方面，当粉末或颗粒状物料同与其数量近似相等的流体混合，从而生产出固/液比为1/2-2/1的高密度混合物时，这种工艺就常常是有利的。
这种应用的例子是，从燃煤或油的电厂产生的固态燃烧产物与水按1/2-2/1的固/液比组成的所谓粘稠泥浆。在生产稠泥浆时，尽可能彻底搅拌是很重要的，因为人们希望附着在灰尘颗粒上并固定在灰尘颗粒的多孔部分的氧化钙(CaO)颗粒完全溶解。通过通称的凝硬反应，该高比表面积的燃烧产物将不会或只是稍微独立呈现其粘结性。但在湿润和常温条件下，这些含硅或硅铝材料的燃烧产物，参与由混合过程引起的氢氧化钙(Ca(OH))化学反应，并由该化学反应将这些材料转化为一种固体建筑材料。彻底的混合可以保证急速的反应速度。这样，该稠泥浆沿管线输出并进行处理之后成为固体。作为充分搅拌的结果，在固化之后，生产出一种高体积密度、高抗压强度、低渗水率的沉淀物。
在一个充分搅拌的均匀稠泥浆的条件下，在混合物中不会存留未溶解的氧化钙(CaO)颗粒、气体和空气的气泡等物质，且不会发生局部的化学反应。由于这些物质能引起裂纹产生，因此提高了沉淀物的渗水性，结果有害物质能够流出沉淀物之外，使这些沉淀物有可能成为污染环境的污染源。
为了将颗粒尺寸为0.001-0.1毫米的粉末或颗粒状物料与流体混合，采用一种通称为水力学混合工艺与装置。在该水力学混合装置的混合室中，没有便于实行搅拌的部件。该混合工艺的根据实际上是，流体以一定的速度流动时具有动能，在大量含有固体粒子的粉末与带有很高动能的湍流流体相互随机碰撞和阻挡时，该流体的动能足够使两种物体相互混合。用阻挡流动物料的方式，具有大比表面积的粉末结块分离形成颗粒，且颗粒的所有表面都被湿润----即水合。采用水力学混合装置的方式，在上述物料的条件下，可以实现比机械混合装置更好的搅拌。
该水力学混合方法利用的流体动能，是靠重力和/或压力产生的。在重力产生流动的情况时，流体和固体相的混合是在重力场中，并依靠以固定方法安装在重力场中的阻挡板部件的方式来实现。而在利用压力产生流动时，搅拌所需的能源是由流体泵来产生的。
在匈牙利的第172,922号专利中，描述了一种重力水力学混合装置，称为“水力混合(Hydromix)”，并用来生产稠泥浆。该混合装置的一个示意图如图1所示，在该混合装置的一个混合室1中，大量干燥的灰尘靠自重通过加料孔3，以箭头b所示的方向导入并与水/稀泥浆流体相互撞击，该流体从进口管线10靠压力流过来。利用安装在混合室1中的一个锥形的板部件8的阻挡，混合物在该混合1的底部，以重力流动而收集到收集器2中阻挡。该混合物的一部分，由泵6通过管线7从这里输出到处理场所(图中未标出)，而另一部分则由一台循环泵4通过一循环管路5返回到混合室1，以便利用更高的动能进行混合。在混合室1中的气隙空间，能分离混合过程中产生的气体和气体/空气的气泡，并且通过通风管9，在阻挡固和液相的过程中将这些气体从混合装置中排出。
在匈牙利的第172,922号专利中描述的该种混合装置条件下，所实行的搅拌是在由各种不同的阻挡板部件限制的混合室中，利用由重力产生的自上而下的螺旋、湍流的动能来进行的。在此，该螺旋和湍流仅是部分地充满该混合室的容积。
这种方式的一个优点是，靠重力倾入的低体积密度的固体物料和流体的结块，其动能不足以实施彻底搅拌。在这些带有重力混合室的混合装置里，混合物依靠重力沿着该装置的阻挡板部件流动，其动能通常随着流动的混合物的流量而增加。如此为了彻底搅拌，必须创造大容积的混合室，或者增加循环混合物的体积流量，然而必然要增大混合罐和附属装置的费用。
上述该方法还有一个缺点是，由于固体和流体物料受阻挡，某些粉末颗粒开始在混合室中漂浮。漂浮的粉末颗粒很难保证与流动流体的碰撞，所以漂浮的粉末粒子将通过混合装置的气隙空间逸出到周围环境里，因此，该混合装置成为周围大气的污染源。
发明概述
本发明的目的是开发一种水力学混合装置，用于生产粉末或颗粒状物料与流体的混合物，其特征是，对于保证彻底搅拌所需的动能，使用一个相对较小的混合室而不用费用很大的附属装置。并且还能保证在混合过程中分离出的漂浮粉末颗粒的混合。
这样，本发明是一种生产粉末或颗粒状物料与流体的混合物的水力学混合装置，该混合装置包括，至少一个混合室，一个用来将粉末或颗粒状材料导入混合室的加料孔，一个用来将流体导入混合室的进口管线，用来将混合物的至少一部分返回到混合室的若干循环装置，以及一台用于通过一个出口管线输出混合物的泵。按照本发明，上述的至少一个混合室包括一个上混合室和一个设在其下的下混合室，该上和下混合室由一个导管连接，导管的截面积小于上混合室的截面积，上述的循环装置包括一个第一循环系统，用于将一部分从下混合室底部收集的混合物输送到上混合室，和一个第二循环系统，用来将另一部分来自下混合室底部的混合物输送到下混合室。
采用按照本发明的双循环，不用大容积的混合罐，也可以提供混合所需的动能。
在本发明的一个优选实施例中，该第一循环系统包括一个第一循环管路，该管路的尾端引入到上混合室，上述的尾端被分为若干个喷射管并以下述方式布置，即对于上混合室的轴线呈轴对称且使其混合物的喷出方向指向由导管围成的室。另外该第一循环系统包括一个第一循环泵，该泵的混合物输送量应便于使混合物的射流充满整个导管截面。利用使混合物射流充满导管全部截面的方法，可以实现一种吸入效应，使之确保在混合过程中产生的漂浮粉末颗粒被拉向导管的方向而得到搅拌。
在另一个优选实施例中，所述第二循环系统包括一个第二循环管路，该循环管路带有一个布置成在一个或多个位置按切向把混合物输入下混合室上部的尾端。靠切向导入可完全去除附着在下混合室壁上的颗粒，从而实现另一个阻挡形式的混合过程。
更有利的是，该混合装置还包括一个阻挡板部件，安装在位于导管下面的下混合室中，上述的阻挡板部件带有一个圆锥形的或增大其向着尖端的倾斜度的阻挡表面。利用向下流动的混合物的动能，该阻挡板部件通过阻挡效应来改善混合的速度。
按照另外的优选实施例，上混合室以向下收缩的方式形成轴对称关系，该进口管线以切向连接到上混合室上部的某一点，而加料孔在上混合室的轴线方向上连接到该混合室的上部，出口管线连接到第二循环系统，且下混合室与一个排气管连接来排除气体物质。
附图简要说明
下面结合附图所图示的本发明的优选实施例，详细说明本发明。附图中：
图1是一个已知的混合装置的草图，
图2是一个本发明的一个优选的混合装置实施例的简图，
图3是图2所示的优选实施例沿A-A平面得到的一个截面图，方向是面对箭头的方向，及
图4是图2所示的优选实施例沿B-B平面得到的一个截面图，方向是面对箭头的方向。
实施本发明的最好方式
在图2所示的混合装置中，粉末或颗粒状材料与流体的混合，发生在上混合室11、下混合室12及由连接上、下混合室11、12的导管14所围成的室13之中。在所示的实施例中，混合室11、12及室13，与一个公共轴形成轴对称关系。粉末或颗粒状材料通过加料孔15流进，并按箭头b的方向进入上混合室11之中。而且，利用泵25，通过进口管线26将流体从流体罐27中沿切线方向引入室11的上部。由于进入的流体冲刷停在上混合室11外壳内的粉末，所以沿切线方向的导入是非常有利的。
在位于导管14下面的下混合室12中，安装了一个阻挡板部件16。在所示的实施例中，该阻挡板部件16为圆锥形，但是，该部件也可以做出一个带有向其尖端增大倾斜度的表面。此外该混合室12包括一个排气管17，用来排除气体物质。
在下混合室12底部收集的混合物，一部分由包括一个第一循环管路21和一个第一循环泵18的第一循环系统运到上混合室11中。而另一部分混合物，则由包括一个第二循环泵19和一个第二循环管路22的第二循环系统运到下混合室12的上部。这后一循环的混合物中，有一部分由泵20通过出口管线23输出，该管线在第二循环泵19的后面与第二循环系统相连接。在一个优选的实施例中，第一循环系统的输送量大约为泵20的输出量的五倍，而第二循环系统的输送量约为泵20输出量的2-3倍。
伸入上混合室11内部的第一循环管路21的末端分为四个喷射管24来喷向混合物(如图3所示)，上述喷射管24对于上混合室的轴线呈轴对称分布，而且是以将其混合物的喷出方向对准由导管14围成的室13的方式布置。该喷射管围绕从进料口15进入的粉末或颗粒状物料分布，因此在上混合室11中，通过喷射管24而进入的混合物射流带有很高的动能，使得从进口管线26进入并精确控制其流量的混合用流体与自重加入的固体物料产生强烈的搅拌。在本发明的一个优选实施例中，喷射管24的直径约为30-50毫米。
由第一循环系统中的循环泵18输送的混合物流量，以使混合物射流将导管14的整个截面刚好充满的方式来确定。在此方式条件下，混合物射流在上混合室11中产生一种吸入作用，以确保将从粉末或颗粒状物料中分离的漂浮粉末颗粒朝向混合物射流运动，并以此使其与混合物融合。
在上混合室11中，必然产生一定程度的负压，使得在受到大量粉末或颗粒状物料的阻挡后，仍然保持漂浮状态的粉末颗粒和循环过来的混合物射流被此负压导向该射流。在上述的优选实施例中，假设在室13中混合物的流速在6-8m/s时，就产生了一种适当的吸入作用。如果没有吸入作用，漂浮的粉末粒子将附着在混合装置的内壁上，不会与混合物射流混合，因而逐渐堵塞气隙空间和导向混合室11的进料口15。在上述的优选实施例中，由于在混合室11中存在一个向下收缩的漏斗形状，也对吸入作用给予强化。由此产生的吸入作用一直在漏斗形的混合的负压气隙空间，作为该气隙空间端部的加料孔15和进口管线26的下方保持。
在该混合室11的下部，由于阻挡和负压的作用，可以得到非常好的混合。然而，被阻挡的混合物通过导管14流动，仍然带有足够的动能，使其能用来确保更好的混合并将混合物中的气体和空气排除。在下混合室12中，在导管14之下存在一个重力产生的气隙空间，而该动能在该混合室中按以下方式起作用：利用混合物通过导管14向下流动，并与阻挡板部件16相互碰撞，使其在更彻底的混合过程中丧失其动能，从而在混合室12的上部散开，并靠重力流动，到达下混合室12。
如图4所示，所述第二循环管路以切向导入下混合室12的上部。混合物的流体以切向导入对于大颗粒的粉碎很有利，且由于其产生的离心力的作用，使气体和空气气泡从混合物中排出。为此目的，当然必须存在重力场及将排出的气体和/或空气从该混合室中放散的手段。
对于根据上述的本发明优选实施例的混合装置，在下混合室12的上部，再一次发生一种彻底的混合过程。该过程是由阻挡板部件16与在混合室12外壳内作环绕运动的混合物流体相互碰撞产生的，将混合物分散开的过程的一部分。
根据本发明的用于将粉末或颗粒物料与流体相混合的混合装置已得到描述。该混合装置在混合室相对较小，将炉渣和/或灰与水或稀泥浆彻底混合时，能有效的用来生产稠泥浆，且不会污染环境。
对于该技术领域中的技术人员来说很明显，上述公开的仅是个例子，在由所附权利要求的本发明的范围之内可以进行其他的替换，改型，修改等。
Claims (8)
1.一种水力学混合装置，用于生产粉末或颗粒状物料与流体的混合物，该混合装置包括至少一个混合室，一个加料孔，用来将粉末或颗粒状材料导入混合室，一个进口管线，用来将流体导入混合室，若干循环装置，用来将混合物的至少一部分返回加入到混合室，以及一台用于通过出口管线输出混合物的泵，其特征在于，上述的至少一个混合室包括一个上混合室(11)和一个设在上室之下的下混合室(12)，该上、下混合室(11，12)之间由一导管(14)连接，导管的截面小于上混合室(11)的截面，上述的循环装置包括一个第一循环系统(18，21)，用于将从下混合室(12)底部收集的部分混合物输送到上混合室(11)内，和一个第二循环系统(19，22)，用来将来自下混合室(12)底部的另一部分混合物输送到下混合室(12)之内。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，该第一循环系统(18，21)包括一个第一循环管路(18，21)，该循环管路带有一个尾端并伸入到上混合室(11)的内部，上述的尾端被分为若干个喷射管(24)，该喷射管按以下方式设置，即对于上混合室(11)的轴线呈轴对称分布，并将其混合物的喷出方向指向由导管(14)围成的室(13)。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述第一循环系统(18，21)包括一个第一循环泵(18)，该泵输送一定流量的混合物，以使混合物射流充满导管(14)的整个截面。
4.根据权利要求1至3中任一项的装置，其特征在于，所述第二循环系统(19，22)包括一个第二循环管路(22)，该循环管路带有一个尾端并以将混合物以切线方向从一个或多个位置导入下混合室(12)上部的方式来布置。
5.根据权利要求1至3中任一项的装置，其特征在于，它还包括在导管(14)下面的下混合室(12)中安装的一阻挡板部件(16)，该阻挡板部件(16)带有一个圆锥形的或一个向其尖端增大倾斜度的阻挡表面。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述上混合室(11)的形状对于上混合室(11)的轴线同轴对称并向下收缩，而所述进口管线(26)以切向连接到上混合室(11)上部的某一点，另外，所述加料孔(15)从上混合室(11)的轴线方向与所述混合室上部连接。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述出口管线(23)与第二循环系统(19，22)相连接。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述下混合室(12)配置一个排气管(17)，用来排除气体物质。
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