CN116367933A - 用于筛分颗粒流的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连续筛分颗粒流的装置，包括：a)输送机(1)，用于将颗粒流输送到分离装置，b)筛(7)，用于根据尺寸分离颗粒流，本发明的特征在于，该装置还包括c)预筛(3)，包括位于输送机的出口与筛之间的细长筛开口，d)以及机械冲击装置，用于向预筛(3)提供机械冲击。预筛允许从颗粒流中分离如丝或线的细长物体，否则这些细长物体会堵塞或阻塞包括筛在内的后续分离装置。

Description

用于筛分颗粒流的装置和方法

本发明涉及一种用于连续筛分颗粒流的装置，使用该装置以用于从流化床锅炉中分离颗粒灰流(ash stream，渣流)，以及操作流化床锅炉的方法。

流化床燃烧是一种众所周知的技术，其中燃料悬浮于固体颗粒材料(通常是硅砂和/或燃料灰)的热流化床中。其他床料也是可能的。在该技术中，流化气体以特定的流化速度通过固体颗粒床料。床料用作质量和热载体，以促进快速的质量和热传递。在非常低的气体速度下，床保持静止。一旦流化气体的速度上升到在此速度下流化气体的力与作用于颗粒上的重力平衡的最小流化速度以上时，固体床料在许多方面表现出与流体类似，并且认为床被流化。在鼓泡流化床(BFB)锅炉中，流化气体通过床料在床中形成气泡，从而促进气体输送穿过床料，并且允许在与炉排燃烧相比时更好地控制燃烧条件(更好的温度和混合控制)。在循环流化床(CFB)锅炉中，流化气体以流化速度通过床料，其中大部分颗粒被流化气流带走。然后，例如通过旋风分离器，将颗粒从气流中分离，并且通常经由环封(loopseal)再循环回到炉膛中。通常使用含氧气体，通常是空气或空气和再循环的烟道气的混合物作为流化气体(所谓的一次含氧气体或一次空气)，并从床下方或从床的下部通过床料，从而用作燃烧所需的氧气源。进给至燃烧器的一部分床料随着离开锅炉的各种灰流，特别是随着底灰从锅炉中逸出。移除底灰，即床底的灰，通常是连续的过程，其目的是从床中移除碱金属(Na，K)和粗无机颗粒/块状物以及在锅炉运行期间形成的任何附聚物，并且保持床中足够的压差。在常见的床管理循环中，随着各种灰流流失的床料用新鲜床料补充。

根据现有技术，已知在CFB工艺中用钛铁矿颗粒代替部分或全部硅砂床料(H.Thunman等人，Fuel 113(2013)300-309)。钛铁矿是一种天然存在的矿物，其主要由铁钛氧化物(FeTiO₃)组成，并且可以反复氧化和还原。由于钛铁矿的还原/氧化特性，这种材料可以用作流化床燃烧中的氧载体。与非活性床料，例如100wt.-％的硅砂或燃料灰颗粒相比，采用包含钛铁矿颗粒的床，燃烧过程可以在较低的空气-燃料比下进行。

本发明的问题在于提供一种允许改进床管理周期的装置和方法。

根据本发明的用于连续筛分颗粒流的装置包括：

a)输送机，用于将颗粒流输送到分离装置，

b)筛，用于根据尺寸分离颗粒流，

该用于连续筛分颗粒流的装置的特征是还包括

c)预筛，包括位于输送机的出口与筛之间的细长筛开口，

d)以及机械冲击装置，用于向预筛(3)提供机械冲击。

首先，在本发明的上下文中解释几个术语。

输送机用于输送颗粒流，通常是具有尺寸在几μm至几mm范围内的颗粒的颗粒流。这种颗粒流的优选实例是来自如下解释的流化床锅炉的灰流。本发明不限于此，并且可以在其他颗粒流的情况下使用。术语“颗粒流”旨在涵盖微粒或其他颗粒物质流。在本发明的上下文中，该特定流可能会被细长物体污染，如将在下面解释的。

适合的输送机的实例是螺旋输送机和刮板输送机。这些输送机对于本领域技术人员来说是众所周知的。

所使用的术语筛是本领域任何技术人员已知的。本发明中使用的筛通常具有适应颗粒流的颗粒尺寸的筛孔尺寸，从而可以将颗粒流分离为粗部分和细部分。

根据本发明的装置还包括具有细长筛开口的预筛。该预筛位于输送机的出口与筛之间。该预筛位于两者之间是指来自输送机的出口的颗粒流先通过预筛，然后颗粒流的一部分或一些部分通过该预筛而进入筛。

细长筛开口的长度与最大宽度之比为4或更大，优选为10或更大。该比率的常见上限是100，优选地上限是80、60、40或20。

本发明基于这样的发现，即颗粒流(特别是来自流化床锅炉的灰流)可能被细长物体(特别是金属物体，如丝或线)污染。这对于燃烧垃圾、木材残留物或类似物的锅炉来说是一个特别突出的问题。这样的物体往往会堵塞和阻塞用于根据尺寸来分离灰流的筛。根据本发明的预筛允许在将颗粒流进给到筛之前，将这种细长物体从颗粒流中分离出来。细长筛开口使得颗粒材料穿过其落下，而细长物体通常在细长开口的区域上运输并在远端处从预筛掉落。因此，可以将细长物体从颗粒流有效地分离。同时，作为现有技术中的标准筛，细长开口往往不会被细长物体堵塞。

流化床锅炉是本领域众所周知的术语。本发明可以用于特别是鼓泡流化床(BFB)锅炉和循环流化床(CFB)锅炉。

该装置还包括用于向预筛提供机械冲击的机械冲击装置。

机械冲击装置有效地防止颗粒流中较细的颗粒(特别是底灰)在预筛上形成一层材料。机械冲击装置将使得任何层解体，其中细粒颗粒通过预筛下落到机械筛，并且粗材料在预筛上穿过以继续进入废弃容器。

优选地，机械冲击装置是锤子或活塞振动器。

优选地，机械冲击装置的冲击力和冲击频率是可控制的并且可以在整个装置的电子控制系统中设定。冲击装置或锤子可以例如包括气动或电动驱动机构。在冲击装置的连续运行过程中，预筛上没有形成一层灰阻挡层。

优选地，机械冲击装置在预筛的指状物的基部的区域中提供冲击。可以使用多于一个机械冲击装置，这些机械冲击装置可选地在预筛的不同位置。

在优选的实施方式中，预筛包括的细长筛开口具有与输送机的输送方向成-40°至40°的角度。对于螺旋输送机来说，输送方向与螺杆的轴线相对应。对于刮板输送机来说，输送方向对应于该刮板装置的移动方向。-40°至40°的锐角限定为在输送方向与细长开口的纵向轴线之间。相对于输送方向的这个角度允许在没有堵塞或有最小的堵塞的情况下，使颗粒流与细长物体的有效分离。

在优选的实施方式中，输送机是螺旋输送机。

在特别优选的实施方式中，预筛在输送机的螺杆的轴向端部部分中包围输送机的螺杆的部分外周。这意味着预筛紧靠螺旋输送机的端部部分，使得该输送机的螺杆将所有未通过细长开口落下的材料朝向预筛的端部输送，从而使得特别是丝和线容易地与通过细长开口落下的颗粒材料分离。这种紧靠还防止了预筛的堵塞或材料巢状物堆积在预筛上。

为了实现这样的紧靠，优选地输送机的螺杆与预筛之间的径向距离小于输送机的螺杆直径的10％，优选地小于输送机的螺杆直径的5％。

在使用刮板输送机的情况下，预筛优选地设置在刮板输送机的端部部分中，并且该刮板装置设置成以类似紧靠的方式在预筛上进行刮擦。

优选地，预筛包括由朝向预筛的端部部分延伸的指状物形成的细长开口，其中指形物的末端在该端部部分中不连接。这种结构有效地防止了预筛上的堵塞和材料在预筛上的堆积，因为到达预筛的端部部分的任何材料都能够容易落下，而不会有潜在地阻塞材料的横向于输送方向的结构元件。特别是，线和丝不能在该端部部分处被阻塞或缠绕。

优选地，细长开口的宽度从指状物的基部到末端增大。这有助于防止材料在预筛上堆积或在预筛上形成材料巢状物。

优选地，宽度增大2至6倍，优选地增大3至5倍。

下面列出的特征是根据本发明的装置的特别优选的实施方式。这些特征中的每个特征可以单独使用或者与其他列出的特征中的一个或多个特征组合使用：

a)细长开口在基部处的宽度在1mm至5mm之间，优选地在2mm至4mm之间；

b)细长开口在指状物的末端处的宽度在4mm至20mm之间，优选地在8mm至16mm之间，更优选地在10mm至14mm之间；

c)指状物从基部到末端的长度在100mm至500mm之间，优选地在100mm至400mm之间，优选地在150mm至250mm之间；

d)筛的筛孔尺寸在200μm至1000μm之间，优选地在300μm至800μm之间。

本发明的另一个方面是一种将之前公开的装置用于从流化床锅炉分离颗粒灰流的用法。

本发明的另一个方面是一种用于操作流化床锅炉的方法，包括以下步骤：

a)进行流化床燃烧过程；

b)从流化床锅炉中移除至少一种灰流；

c)将灰流分离成至少两个部分，其中，分离包括使用之前公开的装置的分离步骤；

d)将分离出的颗粒部分再循环到流化床锅炉的床中。

锅炉可以例如是鼓泡流化床锅炉(BFB)或循环流化床锅炉(CFB)，优选地是CFB锅炉。

本发明的方法对于其中用钛铁矿颗粒代替一部分或全部标准硅砂床料的锅炉特别有利。该方法允许将来自灰流的钛铁矿颗粒再循环回到流化床中，这将在下面更详细地解释。

因此，在优选的实施方式中，流化床和来自流化床的灰流包含钛铁矿颗粒，并且分离出的再循环颗粒部分富含钛铁矿。

该方法可以包括额外的分离步骤，如将在下面解释的。优选地，该分离包括使用磁力分离器的步骤，该磁力分离器包括2000高斯或更大、优选地为4500高斯或更大的场强。磁力分离器的场强优选地在用于进行磁力分离的床料的输送装置的表面上确定。

在锅炉运行过程中，床料中钛铁矿的比例可以保持在25wt.％或更大，优选地保持在30wt.％或更大。在本发明的另一个实施方式中，床料中的优选地钛铁矿的浓度在10wt.％至95wt.-％之间，更优选地在50wt.-％至95wt.％之间，更优选地在75wt.-％和95wt.-％之间。

钛铁矿颗粒可以使用三阶段分离工艺从锅炉灰分方便地离出来，三阶段分离工艺包括筛分、后续磁力分离和之前公开的预筛分。钛铁矿即使在流化床锅炉中作为床料延长使用后，也仍显示出良好的携氧能力以及将一氧化碳(CO)氧化为二氧化碳(CO₂)的反应性，即所谓的“气体转化”，并且钛铁矿还具有良好的机械强度。钛铁矿颗粒在锅炉中停留时间延长后其磨损率降低，并且在钛铁矿作为床料使用一时间延长段后其机械强度仍然非常好。

鉴于使用过的钛铁矿颗粒具有良好的耐磨性和良好的携氧性能，可以通过将分离出的钛铁矿颗粒再循环到锅炉床来加以利用。这减少了向锅炉供给新鲜钛铁矿的需要，这进而显著降低了天然资源钛铁矿的总体消耗，并且使燃烧过程更加环保和更经济。另外，钛铁矿从灰中分离并再循环到锅炉中允许控制床中的钛铁矿浓度，并简化操作。此外，这种床管理循环通过允许新鲜钛铁矿的进给速度与移除灰的速度(特别是底灰移除速度)脱离关系，而进一步提高了燃料的灵活性。因此，由于可以在不损失系统中钛铁矿的情况下应用更高的底床再生速度，因此燃料中灰量的变化变得不那么显著。

进给到床的新鲜钛铁矿颗粒可以是岩石或砂钛铁矿。

在例如在加拿大、挪威和中国的火成岩沉积物中可以得到坚硬的岩石或块状钛铁矿。岩石钛铁矿中的TiO2的含量相当低(通常为30-50质量-％)，但是其铁含量相对较高(通常为30-50质量-％)。岩石钛铁矿经由破碎和杂质分离进行开采和提纯。这使得岩石钛铁矿的球形度低于例如天然硅砂。挪威岩石钛铁矿的形状因数(由Titania A/S提供)为约0.7。

例如在南非、澳大利亚、北美和亚洲等地的重矿砂沉积物中可以找到钛铁矿砂(不太优选地)。通常，砂钛铁矿来自于风化岩沉积物。风化使得铁含量降低，同时使TiO2的浓度增加。由于天然铁的氧化和溶解，因此也被称为蚀变钛铁矿(altered ilmenite)，TiO2含量可以高达90wt.％。砂钛铁矿的形状因数通常在0.8-1的范围内，平均因数值为约0.9。

优选地，新鲜钛铁矿颗粒的最大颗粒尺寸分布在100μm至400μm的范围内，更优选地在150μm至300μm的范围内。

为了确定颗粒尺寸分布，使用适当序列的筛孔尺寸进行筛分。可以使用以下筛孔尺寸的筛板：355μm、250μm、180μm、125μm、90μm，并且90μm以下的部分可以使用底板。

优选地，至少一种灰流选自包含底灰流和飞灰流的组。最优选地，至少一种灰流是底灰流。在有利的实施方式中，两种或更多种灰流的任何组合都是可能的。底灰是流化床锅炉中的床料损失的主要原因之一，并且在特别优选的实施方式中至少一种灰流是底灰流。飞灰是指灰的被气体从流化床中携带出来的一部分，并且这部分与气体或气态灰化合物一起飞出炉膛，以在飞出炉膛之后凝结形成固体颗粒。

优选地，用于根据尺寸分离颗粒流的筛包括尺寸为200μm至1000μm，优选地300μm至800μm，更优选地400μm至600μm的网孔。

底灰中的大多数钛铁矿的颗粒尺寸为500μm或更小，因此筛提供了具有更均匀的尺寸分布的细颗粒尺寸部分，而该细颗粒尺寸部分仍包含大多数钛铁矿颗粒。然后可以更有效地进行第二步骤中的磁力分离。

利用包括细长筛开口的预筛进行初始预筛分有助于保护筛和磁力分离器免受细长物体(诸如钉子、线或丝)的影响，这些细长物体可能会堵塞筛或者损坏磁力分离器或其部件。

磁力分离器在床料的输送装置的表面上包括2000高斯或更大，优选地4500高斯或更大的场强。已经发现这可以在颗粒流中将钛铁矿从灰和其他非磁性颗粒中有效地分离出来。

优选地，磁力分离器包括稀土辊式(RER)或稀土滚筒式(RED)磁体。相应的磁力分离器本身是本领域已知的，并且例如可以从美国艺利制造公司(Eriez ManufacturingCo.)(www.eriez.com)获得。稀土辊式磁力分离器是高强度、高梯度的永磁分离器，用于从干燥产品中分离出磁性和弱磁性的含铁颗粒。灰流在围绕包括稀土永磁体的辊或滚筒运行的带上运输。在围绕辊运输时，钛铁矿保持被带吸引，而非磁性颗粒部分会脱落。机械分离器叶片有助于分离这两种颗粒部分。

在本发明的一个实施方式中，磁场是轴向的，即平行于滚筒或辊的旋转轴线。带有具有固定方向的磁体的轴向磁场会使得强磁性材料在其从北极向南极穿过时翻滚，从而释放出任何夹带的非磁性或顺磁性材料。

在本发明的另一个实施方式中，磁场是径向的，即包括相对于旋转轴线的径向定向。通常，径向定向的优点是提供所有弱磁性材料的较高回收率，但这可能由于夹带的非磁性材料而导致的纯度降低。

还可以使用两阶段的磁力分离，其中第一步骤使用轴向定向从而帮助释放夹带的非磁性材料，并且第二步骤使用径向定向以提高回收率。在第一步骤中使用径向定向并且在第二步骤中使用轴向定向也在本发明的范围内。

优选地，钛铁矿颗粒在流化床锅炉中的平均停留时间至少为100h，更优选地为至少200h，更优选地为至少300h。即使在流化床锅炉连续运行约300h后，钛铁矿粒子仍显示出非常好的携氧性能、气体转化和机械强度，从而清楚地表明可以实现更久的停留时间。

在优选的实施方式中，钛铁矿颗粒的平均停留时间可以小于600h，更优选地小于500h，更优选地小于400h，更优选地小于350h。平均停留时间的下限值和上限值的所有组合在本发明的范围内是可能的，并在此明确公开。

优选地，用于钛铁矿床料的方法的分离效率为就质量而言至少0.5，优选地就质量而言至少0.7。这意味着包含在灰流中的至少50或70wt.％的钛铁矿可以从灰中分离并再循环到锅炉中。在本发明的上下文中，术语wt.％被用作质量％的同义词。

再循环能力和分离效率还受到灰流温度的影响，其中在分离效率与灰流温度之间存在权衡。较高的温度将降低磁力分离的效率，并使得在用于实施本发明方法的系统中使用更昂贵的耐热材料。通过采取冷却灰流的措施，可以消除高温对分离效率和材料要求的负面影响。该系统还可以配备温度传感器和灰流分离器，在出现临时高温的情况下，这些传感器和分离器可以使气流重新定向并绕过分离系统。

现在参考附图以实例的方式示出本发明的实施方式。

如下所示：

图1：卡在现有技术装置的筛中的金属丝；

图2：根据本发明的装置的示意图；

图3：分隔壁和输送机的螺杆的端部部分的俯视图；

图4：根据本发明的预筛的不同视图；

图5：三种不同的预筛的几何形状，该几何形状为直的、向右倾斜和向左倾斜；

图6：用于测试预筛的不同实施方式的测试布置的示意图；

图7：活塞振动器形式的机械冲击装置。

首先，解释了现有技术中用于流化床锅炉的灰和再循环系统中存在的问题。

工厂的锅炉P14位于东约特兰/>

县。该锅炉由国际公用事业公司E.ON运行。锅炉P14于2002年由克瓦纳集团(Kvaerner)公司建造。该锅炉是循环流化床锅炉，标称热功率为75MW，通常燃烧生活垃圾和轻工业垃圾的混合物。该锅炉全年运行，并且产生的一部分蒸汽通常用于发电。炉膛的截面在流化喷嘴的高度处为2.5m x8.4m，并向上扩展至3.9m x 8.4m。从流化格栅到顶部的炉膛高度为约23m。该锅炉有两个旋风分离器和两个带床内过热器的环封。旋风分离器之后，烟道气经过空通道、对流换热器和多个烟道气清洁单元，然后通过烟囱释放到大气中。

锅炉P14利用含有钛铁矿的流化床和改良环路^TM(Improbed Loop^TM)系统运行，如在WO 2018/188786 A1中示意性公开的。

改良环路^TM使得锅炉中钛铁矿的浓度增加，从而改善了氧的分布，这提高了锅炉效率，这可以用于增加燃料吞吐量，这增加了门费收入，增加了蒸汽、电力和热量的生产，即提高了工艺经济性。

然而，改进环路^TM的可用性因金属物体(例如丝和线)机械堵塞机械筛而降低。

图1示出了这种问题。金属丝进入筛并被卡住。这些丝会形成巢状物，该巢状物最终堵塞筛中的筛入口和孔。因此，底灰的细粒部分的回收将停止，并且钛铁矿将通过排灰而流失。

丝源自废燃料，并且已经设法通过安装在燃料制备和运输系统中的各种磁铁。因为例如铜、铝和不锈钢等件没有磁性。这是垃圾焚烧锅炉的常见情况。

图2示意性地示出了根据本发明的装置。

螺旋输送机1将底灰从锅炉朝向端部部分2输送，在端部部分中，螺杆的下部外周被预筛3周向地包围。穿过预筛3落下的颗粒材料穿过斜槽的前部4落下，该斜槽包括将前部4和后部6分离的分隔壁5。然后，该颗粒材料落在如现有技术系统中的筛7上以机械地分离粗颗粒部分和细颗粒部分。然后，细颗粒部分在如WO 2018/188786A1中所公开的磁力分离器8中被进一步分离。

丝和其他细长物体通过输送机的螺杆在预筛3上移动，并且丝和其他细长物体在该预筛的端部处掉落到通向灰升降机的斜槽的后部6中并被丢弃。

预筛的位置和主要形式如图3所示。这是从分级螺杆(classifier screw)2内部向下观察到斜槽的视图，其中分隔壁5将到改良环路^TM系统的现有筛的路径4向右分离并且将到灰升降机的路径6向左分离。预筛3具有在螺杆的轴向方向上定向的多个指状物的几何形状。预筛安装在螺杆的尾部的正下方。小颗粒(即接受部分)应该在指型预筛之间降落到改良环路^TM系统中的筛，而细长物体和金属丝(即废弃部分)通过螺杆在预筛上移动到通向灰升降机的斜槽。因此，预筛将被螺杆持续清理。因此，不会出现由灰引起的丝的巢状物或其他类型的堵塞。

图4从不同角度示出了预筛。指状物逐渐变细，并且细长开口的宽度从指状物的底部处的3mm增大到指状物的顶部或端部处的12mm。

三种不同的预筛设计被测试，并通过指状物的不同定向进行区分；当在分级螺杆的轴向方向观察时，三种不同的预筛设计指向右、直接指向前和指向左(图5)。

在所有三种替代方案中，指状物在流动方向上逐渐变细，以实现指状物之间间隙的增大。这降低了堵塞的风险，例如由于金属丝形成的巢状物。此外，筛形成为匹配螺杆直径并且位于螺杆的端部的正下方，使得螺杆使材料在预筛上连续地移动并且防止材料堵塞预筛。螺杆与预筛之间的间隙的尺寸应当小于输送机的螺杆直径的5％。预筛设计成便于更换。

用于测试根据本发明的预筛有效性的实验测试布置如图6所示。

螺杆1对应于锅炉P14中的底灰螺杆。在测试过程中，该螺杆以与锅炉P14的螺杆相似的rpm(速度)进行操作。螺杆马达由变频器控制。螺杆1的外壳内径为2319mm，并且螺杆直径为2000mm。

两侧由有机玻璃制成的观察箱2安装在螺杆的端部处。螺杆布置成向上倾斜12°，即与锅炉P14的螺杆的倾斜类似。预筛3在观察箱中安装在螺杆端部下方。在一系列测试中，最后两次测试是在螺杆处于水平位置的情况下进行的。

两个塑料箱放置在观察箱下方，者两个塑料为中间有一块钢板5的接受箱和废弃箱4和6。板在螺杆下方3cm处垂直于螺杆安装，使得板的边缘与预筛的边缘一致。这种布置模拟了锅炉P14系统中的灰槽。该想法是，细粒灰应当在筛指状物之间落到接受箱，并且粗部分(包括金属片、石头、砂砾等)应当通过螺杆沿着筛推到废弃箱。

使用了来自

的垃圾焚烧锅炉P14的75公斤的大量底灰用于测试。此外，使用了装满5公斤金属废料(金属丝、钢板片、铜线等)的额外的桶用于测试。

具有0.71mm网孔的筛被用于将底灰样品的一部分分成两个部分；这两个部分为通过筛的较细部分和留在筛上的较粗部分。测量这些部分的质量；11400g细部分和15200g粗部分。将这两部分再次混合，并且将来自额外的桶的大约300g金属废料(主要是金属丝)加入到混合物中。

表1中示出了八次试验的操作参数和设置。灰在所有试验中都重复使用，并且在每次试验之前将细部分和粗部分混合并将金属废料添加到混合物中。

在试验1至6中，待测试的预筛安装在螺纹下方约1cm处。在试验7和8中，将预筛向下移动至距螺杆15-20cm的距离处并向下弯曲至30°的角度。该想法是这样来测试预筛的功能，即，其中使材料由于重力下落到预筛上并沿着预筛下落，而不是被螺杆推动向上。

表1 8次试验中的操作参数和设置

试验通过启动螺杆并将速度调整到选定值而开始。灰通过斜槽从桶连续进给至螺杆，以用于沿螺杆在预筛上进一步地运输。

通过摄像机对操作进行视觉观察并记录。测量细部分和粗部分的质量。

试验1至4使用相同的操作条件和设置，不同之处在于使用了三种不同的预筛。

预筛的一个基本想法是它应当是自清理的。通过将预筛定位在靠近螺杆的位置并使预筛的指状物逐渐变细，螺杆应从预筛移除紧固的丝或巢状物，并将丝或巢状物运输到螺杆的端部。试验5旨在通过模拟金属丝卡在预筛中的情况来测试这一想法。手工制作了丝的巢状物并将其固定在预筛中。

试验6与试验4类似，不同之处在于螺杆的转速增加了45％。

进行试验7和8是为了测试：在试验1至6中观察到的自清理功能是否是筛分性能所必需的，或者在灰和金属废料混合物通过重力加速下降到预筛上的情况下是否可以获得类似的良好结果。

移除废料和丝是安装预筛的重要目标之一。此外，重要的是可能含有钛铁矿的细材料的损失低。后一方面是通过在每次试验后测量废弃箱中的细材料的质量，并将其与试验中使用的细材料的总质量进行比较来评估的。损失η由等式1来定义，其中m_细，废弃是废弃的细材料的质量，m_细，接受是接受的细材料的质量。

在试验1至6中，金属废料和金属丝的分离非常好。按预期金属废料和丝最终会被废弃。

试验还表明，预筛分离出运输到锅炉P14环境的其他粗灰中的15％，这意味着流向灰再循环系统中的现有筛的流量将显著减少，从而减少磨损和维修成本。

在试验5中，特意将大金属丝巢状物固定在预筛上。在螺杆运行一分钟后，该巢状物通过螺杆脱离并被运输到废弃箱。

试验7和试验8中的预筛布置效果不佳。在只有砂砾和沙子类型的灰的情况下的性能是可以接受的，但一旦灰流中出现金属丝就会出现问题。丝卡在预筛中并堵塞了灰流。这些丝使得形成堵塞物，该堵塞物堵塞灰颗粒，甚至堵塞更细的灰。这些丝在堵塞处起到加强作用。最终，整个预筛表面被堵塞物覆盖。筛分功能丧失，并且所有材料流进入废弃箱。

另一方面，其他试验(1-6)是成功的，并且证明自清理预筛的设计在解决锅炉P14系统中的堵塞问题方面具有巨大潜力。

表2包括八次测试中的每次测试中测得的接受质量部分和废弃质量部分，以及通过等式1定义的被废弃的细颗粒的损失η。

该表显示，在试验3中使用向右的预筛获得了最佳结果，在该试验中，所损失的被废弃的细颗粒部分只有1％。在试验2(向右的预筛)和试验4(向左的预筛)中获得了类似的良好结果。因此，向右的预筛和向左的预筛似乎同样好。然而，直的预筛产生了12％的细部分损失，即明显更差的结果。

表2：八次试验的结果

Na：无可用数据

试验期间的视觉观察表明，当使用向右的预筛时，更多的材料积聚在螺杆的右侧。这是因为材料跟随螺杆的螺纹，这是为什么向左的预筛使材料分布更均匀的合理解释。

试验6表明，即使螺杆速度增加45％，也不会显著影响细部分的损失。

图7示出了活塞振动器(9)形式的机械冲击装置。该活塞振动器包括本体(10)和活塞头(14)。活塞振动器(9)通过安装件(11)安装到底灰螺杆(图7中未示出)的外壳上。橡胶垫(12)围绕活塞振动器(9)的本体(10)，以使底灰螺杆的外壳引起的振动最小化。活塞头(14)伸出穿过外壳(15)中的孔，并撞击外壳内部的预筛(未示出)。活塞振动器是连续运行的。预筛可以在端部部分的方向上向下倾斜。

活塞振动器(9)的本体(10)可以是圆形形状或正方形形状。该本体可以由例如铸铁或铝制成。活塞振动器(9)以气动方式操作。本体(10)包括用于空气供应件(13)的安装件。所供应的空气的压力在1.5巴至2巴的范围内。

活塞头(9)在2巴压力下以1860Hz的频率振动，以及在6巴压力下以2220Hz的频率振动。活塞头以50N至200N的力撞击，优选地为80N至150N。最大声压级为80dB(A)，这在锅炉房是可以接受的。

当活塞头(9)以高频率撞击预筛时，会使振动施加到预筛上。这种振动防止诸如底灰等较细颗粒在预筛上形成一层材料。

Claims (18)

1.一种用于连续筛分颗粒流的装置，包括：

a)输送机(1)，用于将所述颗粒流输送到分离装置，

b)筛(7)，用于根据尺寸分离所述颗粒流，

其特征在于，所述用于连续筛分颗粒流的装置还包括

c)预筛(3)，包括位于所述输送机的出口与所述筛之间的细长筛开口，以及

d)机械冲击装置，用于向所述预筛(3)提供机械冲击。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预筛(3)包括的所述细长筛开口具有与所述输送机的输送方向成-40°至40°的角度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述输送机是螺旋输送机(1)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预筛(3)在所述输送机的螺杆的轴向端部部分中包围所述输送机的螺杆的部分外周。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述输送机的螺杆(1)与所述预筛(3)之间的径向距离小于所述输送机的螺杆直径的10％，优选地小于所述输送机的螺杆直径的5％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述预筛(3)包括由朝向所述预筛的端部部分延伸的指状物形成的细长开口，其中所述指状物的末端在所述端部部分中不连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述细长开口的宽度从所述指状物的基部到末端增大。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述宽度增大2至6倍，优选地增大3至5倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，包括以下中的至少一者：

a)所述细长开口在所述基部处的宽度在1mm至5mm之间，优选地在2mm至4mm之间；

b)所述细长开口在所述指状物的所述末端处的宽度在4mm至20mm之间，优选地在8mm至16mm之间，更优选地在10mm至14mm之间；

c)所述指状物从所述基部到所述末端的长度在100mm至500mm之间，优选地在100mm至400mm之间，更优选地在150mm至250mm之间；

d)所述筛(7)的筛孔尺寸在200μm至1000μm之间，优选地在300μm至800μm之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述机械冲击装置是锤子或活塞振动器。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述机械冲击装置的冲击力和冲击频率是能控制的。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述机械冲击装置在所述预筛(3)的所述指状物的所述基部的区域中提供冲击。

13.一种将根据权利要求1至12中任一项所述的装置用于从流化床锅炉分离颗粒灰流的使用方法。

14.一种用于操作流化床锅炉的方法，包括以下步骤：

a)进行流化床燃烧过程；

b)从所述流化床锅炉移除至少一种灰流；

c)将所述灰流分离成至少两个部分，其中，所述分离包括使用根据权利要求1至12中任一项所述的装置的分离步骤；

d)将分离出的颗粒部分再循环到所述流化床锅炉的床中。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述锅炉是循环流化床锅炉(CFB)或鼓泡流化床锅炉(BFB)。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述流化床和来自所述流化床的所述灰流包含钛铁矿颗粒，并且所述分离出的再循环颗粒部分富含钛铁矿。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述分离包括使用磁力分离器(12)的步骤，所述磁力分离器包括2000高斯或更大、优选地4500高斯或更大的场强。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，床料中的钛铁矿的比例为25wt.％或更大，优选为30wt.％或更大。

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