CN111674857B - 一种螺旋进料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋进料装置，包括螺旋输送机，所述螺旋输送机包括螺旋筒、进料口、出料口、与所述螺旋筒同轴设置的螺旋轴和绕所述螺旋轴布置的螺旋叶片，其特征在于：所述螺旋进料装置包括至少两级螺旋输送机，且各级螺旋输送机依次连接；各级螺旋输送机沿进料口至出料的方向上依次包括输送段、挤压段和密封段，密封段包括螺旋轴上有螺旋叶片区段和螺旋轴上无螺旋叶片区段，无螺旋叶片区段与挤压段连接，有螺旋叶片区段与无螺旋叶片区段连接。本发明的方案可实现连续进料，密封进料，阻止气体反蹿以及控制进入反应器中的氧含量。

Description

一种螺旋进料装置

技术领域

本发明涉及一种进料装置，尤其涉及一种螺旋进料装置。

背景技术

在工业生产中，将固体物料从一处(如：储料仓)输送到另一处(如：反应器)时有以下几种进料方式：第一，输送带进料，输送带进料通常物料为体积较大的块状，效率低，能耗高；第二，间歇式推杆进料，间歇式推杆操作繁琐，给料不连续，生产效率低；第三，单级螺旋输送进料，当输送距离较长时(因工艺需要，螺旋输送机一般设有密封盖板)，输送轴承容易损坏且拆换轴承不方便，影响连续生产。

固体废弃物处理中会产生有毒有害物质，例如：二噁英，为了有效减小和避免二噁英等有害物质的产生，大部分裂解炉或气化炉需要在无氧或还原条件下实施裂解反应。因此，在物料进入裂解炉前需完成排氧、密封。

现有技术中，对于气密性和反应温度高的反应器来说，通常采用单级螺旋进料器输送物料，但单级螺旋进料如果密封不好会引起很多问题：例如，当系统处于负压运行时，空气通过进料器进入反应器(如：裂解炉、气化炉)，影响反应器内部的流场，严重时会引起爆燃、爆炸；当系统处于正压运行时，反应器中的气体会通过进料器逸出，使物料难以进入反应器，给反应器造成安全隐患。

为了克服单级螺旋进料密封性差的问题，目前通常采用单级不等距螺旋叶片来输送物料，物料在不等距螺旋叶片的输送过程中被挤压形成料塞，但该方式存在给料不均匀，并以阀门或其它密封机制隔氧，而这样的进料过程势必会导致处理量小、周期长、能耗大等问题。

发明内容

本发明专利提供一种螺旋进料装置，可实现连续、密封、无氧进料。

基于上述目的，本发明的技术方案如下：

一种螺旋进料装置，包括螺旋输送机，所述螺旋输送机包括螺旋筒、进料口、出料口、与所述螺旋筒同轴设置的螺旋轴和绕所述螺旋轴布置的螺旋叶片，所述螺旋进料装置包括至少两级螺旋输送机，且各级螺旋输送机依次连接；各级螺旋输送机沿进料口至出料的方向上依次包括输送段、挤压段和密封段。物料从进料口进入输送段，在挤压段物料被挤压排气，在密封段形成一定厚度的料塞，进而使进料装置保持良好的密封性。这里的“依次”为上一级螺旋输送机的出料口与下一级螺旋输送机的进料口连接。

为了使物料均匀进入反应器中，所述螺旋进料装置还包括物料分散器，所述物料分散器与最后一级螺旋输送机的出料口相连。

所述挤压段为沿着物料前进方向上螺旋轴的轴径逐渐变大或者螺旋筒的筒径逐渐减小的区段。

所述密封段包括螺旋轴上有螺旋叶片区段和螺旋轴上无螺旋叶片区段。物料通过挤压后在无螺旋叶片区段形成一定厚度的料塞。

所述无螺旋叶片区段与挤压段连接，所述有螺旋叶片区段与无螺旋叶片区段连接。

所述各级螺旋输送机中密封段有螺旋叶片区段的螺旋叶片方向与挤压段的螺旋叶片方向反向设置。反向设置螺旋叶片便于料塞出料避免发生堵塞影响物料的输送。

所述物料分散器为双轴螺旋输送机或带桨叶的分散装置，用于对形成的料塞进行分散，使进入反应器中的物料更加均匀。

所述至少两级螺旋输送机之间设置星型卸料器，便于螺旋输送机之间物料的进料控制，保证进料的连续性。

所述螺旋输送机装置还包括自动调节系统，用于调节螺旋输送机的转速。

所述至少一级螺旋输送机上设置压力监测装置、含氧率传感器或温度监测装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用至少两级螺旋进料，有效避免经常出现故障，实现连续进料；

(2)本发明螺旋输送机包括挤压段和密封段，随着螺旋轴轴径的变大或者螺旋筒筒径的减小，螺旋叶片间容积减小，在密封段形成满足厚度的料塞和进入反应器中氧含量的要求，起到良好的密封效果，同时有效阻止反应器中的气体反蹿。

(3)本发明设置了物料分散器，对形成的料塞进行打散，确保物料均匀进入反应器，防止反应器中的压力波动。

下文将结合附图对本发明具体实施例进行详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

下文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例，附图中相同的附图标志标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附

图中：

图1是本发明的螺旋进料装置实施例一的结构示意图；

图2是本发明的螺旋进料装置实施例二的结构示意图；

图3是本发明的螺旋进料装置实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。“连接”可以是两部件直接连在一起，也可以是通过中间部件将两个部件连在一起。术语“一级”、“二级”仅用于避免指定部件之间的混淆，并不表示部件或部件之间的关系的顺序或重要性。

本发明以两级螺旋进料装置为裂解炉输送物料为例进行详细说明。

如图1所示，为本发明螺旋进料装置实施例一。螺旋进料装置包括：一级螺旋输送机1和二级螺旋输送机2；其中，一级螺旋输送机1包括螺旋筒11、进料口12、出料口13、与螺旋筒11同轴设置的螺旋轴14和绕螺旋轴布置的螺旋叶片，一级螺旋输送机沿进料口12至出料口13的方向上依次包括输送段15、挤压段16和密封段17；二级螺旋输送机2包括螺旋筒21、进料口22、出料口23、与螺旋筒21同轴设置的螺旋轴24和绕螺旋轴布置的螺旋叶片，二级螺旋输送机2沿进料口22至出料口23的方向上依次包括输送段25、挤压段26和密封段27；一级螺旋输送机1的出料口13与二级螺旋输送机2的进料口22连接。预处理后的物料从一级螺旋输送机1的进料口12进入输送段15，物料在螺旋的推动下不断向前运动，在挤压段16物料被挤压排气，在密封段17形成相对疏松的料塞，之后形成的料塞从出料口13进入二级螺旋输送机2的进料口22，通过挤压段26和密封段27物料再次被挤压、排气形成密实的料塞，且同时满足裂解炉含氧量的要求。

从图1可见，一级螺旋输送机1和二级螺旋输送机2的挤压段均为沿物料前进方向上螺旋轴的轴径逐渐变大的区段，由于螺旋轴轴径变大，螺旋叶片间的有效容积减小，物料在此区段不断被压实、排气。一级螺旋输送机和二级螺旋输送机的大小可以相等也可以不等。

密封段包括螺旋轴上有螺旋叶片区段和螺旋轴上无螺旋叶片区段。无螺旋叶片区段与挤压段连接，有螺旋叶片区段与无螺旋叶片区段连接。一级螺旋输送机和二级螺旋输送机中密封段有螺旋叶片区段的螺旋叶片方向与挤压段的螺旋叶片方向相反设置。

从图1可见，在密封段右端和出料口13之间的区段设置螺旋叶片(即有螺旋叶片区段)，该螺旋叶片的设置方向与挤压段16的螺旋叶片设置方向相反。物料经过挤压段后在无螺旋叶片区段形成一定厚度的料塞，该区段的长短与裂解炉的压力状态、输送物料的性质、输送距离有关。由于有螺旋叶片区段的螺旋叶片设置方向与挤压段螺旋叶片设置方向相反，即在挤压段中物料的前进旋转方向和有螺旋叶片区段中叶片的旋转方向不同，因此有螺旋叶片区段可以阻碍料塞继续向螺旋筒右端运动，便于形成的料塞从出料口13和23输出。当然，一级螺旋输送机和二级螺旋输送机中的密封段中无螺旋叶片区段的长短可以相同，也可以不同，需根据现场实际需要来进行设定。

为了使被压缩后的物料均匀进入裂解炉中，在二级螺旋输送机2的出料口处连接物料分散器。本实施例中选择双轴螺旋输送机3作为物料分散器，从二级螺旋输送机出来的料塞进入双轴螺旋输送机3中，通过设置旋转方向相反的双轴螺旋叶片对压实的料塞进行打散，进而使物料更加均匀的进入裂解炉中。当然，只要可以起到对被压实物料打散作用的装置均可，例如：带有分散桨叶的装置。

为了增加一级螺旋输送机和二级螺旋输送机之间的封堵和便于二级螺旋输送机的均匀进料，在一级螺旋输送机的出料口和二级螺旋输送机的进料口之间的连接通道中设置星型卸料器4。一级螺旋输送机的物料进入星型卸料器4，充填到星型卸料器中的一叶片之间的空隙中，随着叶片的转动，物料靠自身重量落入到二级螺旋输送机中，与此同时，上方的物料又填充到二叶片或三叶片间的空隙中，从而形成封闭的作用，且可以定量而连续地卸料。

为了实现螺旋输送机的进料更加智能、稳定运行，所述螺旋输送机装置还包括自动调节系统，便于根据实际情况实时调节螺旋轴的转速，进而达到控制物料的进料速度和进料量。

为了更好的检测形成料塞的密封性能，在二级螺旋输送机上设置压力监测装置、含氧率传感器或温度监测装置的至少一个。当有裂解炉中的气体反蹿时，料塞前后气体的压力会有明显压差，因此在二级螺旋输送机进料口和出料口之间设置压力监测装置，例如压力传感器或压力计，当压力传感器或压力计检测的压力超出预设压力范围时，表明料塞密实性较好，当压力传感器或压力计检测的压力变化较小或在预设压力范围时，可能会存在密封不严，需要通过自调节系统控制输送轴的转速以调节二级螺旋输送机内的压力至预设压力范围内。

可选地，温度监测装置可以设置在二级螺旋输送机进料口和出料口，也可以设置在其内腔形成的料塞前后，所述温度监测装置可以为温度传感器，其用于监测二级螺旋输送机料塞前后的温度变化。当裂解炉内部气体反蹿时，热气回流进入二级螺旋输送机内腔，如果料塞足够密实，热气将不会通过料塞，这样，料塞的前后将会有一个较大的温差，由此，可以判断形成的料塞是否密实。

对于裂解炉，特别是无氧裂解，氧含量要求较为严格，因此，在二级螺旋输送机出口处设置含氧率传感器，以检测含氧率是否超出预设含氧率范围，如果超出设定范围，则通过自调节系统控制转速(即进料速度和进料量)以使输送机内的含氧率达到预设含氧率范围内。通过设置上述不同的检测装置，自调节系统可以根据实际情况自动调节，使得螺旋送料装置更加准确、连续、稳定的运行。

如图2所示，为本发明螺旋进料装置实施例二。实施例二的螺旋进料装置与实施例一中的进料装置不同之处在于：一级螺旋输送机、二级螺旋输送机以及物料分散器的结构不同，以下仅对不同部分进行描述，相同部分不再赘述。

实施例二中的一级螺旋输送机5包括输送段51、挤压段52和密封段53,二级螺旋输送机6包括输送段61、挤压段62和密封段63，且二者的螺旋轴的轴径均保持不变。挤压段通过改变螺旋筒的筒径来实现，挤压段沿着物料的前进方向螺旋筒的筒径逐渐减小；密封段螺旋筒的筒径与挤压段螺旋筒的最小处筒径相同。密封段的设置与实施例一中的密封段设置相同，这里不再赘述。当然，密封段也可以是在螺旋轴上全段设置螺旋叶片。

实施例二中的物料分散器为带有桨叶的分散装置7，被压实的物料进入分散装置后，电机带动桨叶轴旋转，桨叶将压实的物料打散，确保物料均匀进入裂解炉。对于物料分散器中桨叶数量的选择可以根据实际操作中的进料速度和进料量来确定。当然，物料分散器可以选用与实施例一相同的双轴螺旋输送机，这里不再赘述。

如图3所示，为本发明螺旋进料装置实施例三。实施例三分别选择实施例一和实施例二中的螺旋输送机进行组合，实现物料的连续、密封进料；与前述两个实施例不同之处在于双轴螺旋输送机的螺旋叶片设置方向相同。即实施例三中的螺旋进料装置为螺旋输送机2和螺旋输送机5的组合；也可以为螺旋输送机1和螺旋输送机6的组合。可实施地，二级螺旋输送机的出料口也可以带有桨叶的分散装置连接。

本发明螺旋输送装置工作原理：预处理后的物料进入一级螺旋输送机进料口，物料在一级螺旋输送机的螺旋推动作用下被不断送往出料口，在挤压段由于螺旋轴轴径不断变大或者螺旋筒筒径不断减小，从而使得螺旋叶片间的有效容积减小，物料在被输送的同时也不断被挤压，同时叶片间的物料在密封段形成了一个个料塞，继而起到密封作用，实现了物料的初步压实，即一级螺旋会形成比较疏松的料塞，同时兼顾稳定进料的作用，保证进料量；为了使得形成的料塞足以阻止裂解炉热气的反蹿，经过一级螺旋输送机后的物料进入二级螺旋输送机，在二级螺旋输送机中物料进一步被压实，形成一定厚度的密实料塞，即二级螺旋输送机起进一步形成密实料塞作用，承受由裂解炉中返回的热气压力；接着料塞被推入物料分散器内，被压实的物料在物料分散器中内被重新打散，打散后的物料均匀进入裂解炉内，即物料分散器起到分散作用，使裂解炉进料更加均匀，避免由于前两级螺旋输送机形成的料塞的存在，使物料一次性进料过多，造成进料不均匀，带来裂解炉内压力波动。物料在两级以上的螺旋推进过程中，携带的空气也会被挤出，从而实现进料中氧含量的要求。因此，采用两级以上的螺旋输送机，可以完成密封、无氧、均匀进料的要求。

当然，螺旋进料装置可以选用三级、四级或更多级的螺旋输送机组合为反应器进行物料输送。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种螺旋进料装置，包括螺旋输送机，所述螺旋输送机包括螺旋筒、进料口、出料口、与所述螺旋筒同轴设置的螺旋轴和绕所述螺旋轴布置的螺旋叶片，其特征在于：所述螺旋进料装置包括至少两级螺旋输送机，且各级螺旋输送机依次连接；各级螺旋输送机沿进料口至出料口的方向上依次包括输送段、挤压段和密封段，所述密封段包括螺旋轴上有螺旋叶片区段和螺旋轴上无螺旋叶片区段，所述无螺旋叶片区段与挤压段连接，所述有螺旋叶片区段与无螺旋叶片区段连接，所述无螺旋叶片区段长度大于出料口宽度。

2.根据权利要求1所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述螺旋进料装置还包括物料分散器，所述物料分散器与最后一级螺旋输送机的出料口相连。

3.根据权利要求1所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述挤压段为沿着物料前进方向上螺旋轴的轴径逐渐变大或者螺旋筒的筒径逐渐减小的区段。

4.根据权利要求1所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述各级螺旋输送机中密封段有螺旋叶片区段的螺旋叶片方向与挤压段的螺旋叶片方向反向设置。

5.根据权利要求2所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述物料分散器为双轴螺旋输送机或带桨叶的分散装置。

6.根据权利要求1所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述至少两级螺旋输送机之间设置星型卸料器。

7.根据权利要求1所述的螺旋进料装置，其特征在于，所述螺旋输送机装置还包括自动调节系统。

8.根据权利要求1-7任一项所述的螺旋进料装置，其特征在于，至少一级螺旋输送机上设置压力监测装置、含氧率传感器或温度监测装置。

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