CN1660502A

CN1660502A - 对从立式磨机流出的颗粒分选的方法和装置

Info

Publication number: CN1660502A
Application number: CN2005100640244A
Authority: CN
Inventors: F·埃辛格
Original assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Current assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-26
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-26
Also published as: CN100376329C; US7156235B2; US20050242215A1

Abstract

一种用于从立式磨机流出的气体和颗粒流中分离粗颗粒的分选器包括基本圆柱形外壳、内壳、环形物和轮。外壳具有垂直轴和安装在该磨机上的垂直导向侧壁。内壳布置在所述外壳里，用于在内壳和所述侧壁之间提供环形的通道，气体和颗粒流通过其向上流动。环形物绕该轴被支撑，该环形物包括形成成角的进出口的多个在圆周上间隔的静止叶片，该进出口用于使流经该进出口的气体和颗粒流旋转运动，以用于离心地分离一部分粗颗粒，因此，产生剩余气体和颗粒流。支撑该轮绕该垂直轴旋转，该轮包括多个在圆周上间隔的、放射状延伸的、用于加速剩余流旋转运动的叶片，以用于离心地分离另一部分粗颗粒，因此，产生最后的气体和颗粒流从分选器中流出。经由用于分离颗粒的输出口从分选器流出该部分粗颗粒和其它部分粗颗粒。

Description

对从立式磨机流出的颗粒分选的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种从立式磨机流出的气流和粗颗粒和细颗粒的混合物中分离粗颗粒的方法和装置。更具体地，本发明涉及动态颗粒分选器，用于从立式磨机流出的气流和颗粒中气动分离粗颗粒，以及用于动态颗粒分选器的分离方法。

背景技术

通常动态颗粒分选器包括旋转叶轮。这种颗粒分选器的目的是为了从初始流(例如气流)中去除超尺寸的颗粒而不去除许多细颗粒。通过在分选器中组合一组静止的叶片和一组旋转的叶片，在动态分选器的输出流里的颗粒尺寸分布的锐度通常增加。

颗粒分选器常常用来与把粗糙的原材料研磨成小颗粒的立式磨机组合，比如煤炭磨机或者水泥磨机。在这种布置中，气体和颗粒流从磨机流到分选器，其从气流中分离颗粒的最粗部分并将分离的颗粒返回到磨机以重研磨。

在传统的动态分选器中，比如在美国专利公开No.4,919,341中，首先通过静止叶片轮流给予从煤炭磨机中流出的气体和颗粒流，然后从外面被引导到旋转叶轮。气体和细的颗粒穿过旋转叶片到中心体积，并通过输出口向上流出分选器。企图通过旋转叶片离开的更大的颗粒将被阻止并通过分选器的中心输出口落回磨机。

传统动态分选器的设计缺点在于输入流放射状地向内进入并且分离的粗颗粒流同时从轮子引导出去。这些反向的流动导致这些流的冲突，导致对气流的阻力增加。穿过分选器的气流必须克服反向流的阻力，导致在分选器中增加压力损失。

在结合立式磨机的分选器中，分离的粗颗粒与新的原材料一起被引导到磨机中心。通常在磨机中通过旋转金属板研磨该材料，同时该材料离开金属板的中心到其外周边。在旋转金属板的边缘，如上所说，通过气流运送该研磨的材料到分选器。

旋转轮的放射状的延伸叶片通常形成垂直圆柱或者向下的圆锥体。美国专利No.5,251,831公开了一种动态分选器，其中旋转轮形成向下的圆锥体，以及每一个旋转叶片朝下倾斜，即被设计为其下部是相对于其上部变细。因此，旋转轮不完全改变与输入流反向的分离颗粒的方向，但部分地朝内锥的中心输出口向下。因此，分离颗粒流不是反向的、而只是横穿过输入流。相比于传统的动态分选器，在某种程度上这减小压力损失。

英国专利公开GB1,280,062公开了一种分选器，其中通过在分选空间的上部提供垂直导向的轴向风扇帮助通过静止叶片的离心分选。通过轴向风扇分离的粗颗粒流横过气流以及从静止叶片流出的颗粒，并有助于与它混合。

所有的上述分选器设计包括不同流之间的干扰，因此，容易遭受增加压力损失和减小分选效率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于对在气流中粗和细颗粒的有效分选的新装置和方法。

本发明的另一个目的在于提供一种在分选器中减少压力损失的用于动态分选器的新方法和设计。

为了实现本发明的这些以及其它目的，如附加的权利要求中所述，提供一种用于从气流以及粗和细颗粒的混合物中分离粗颗粒的新装置和方法。

特别地，根据本发明，提供一种用于从立式磨机流出的气体和颗粒流中分离粗颗粒的分选器。该分选器通常包括基本圆柱形外壳、内壳、环形物和轮子。外壳具有垂直轴和安装在磨机上的垂直导向的侧壁。在外壳中布置内壳，用于在内壳和侧壁之间提供环形的通道，气体和颗粒流通过其向上流。该环形物绕该轴被支撑着，并且包括：形成成角的进出口的多个圆周上间隔的静止叶片，该进出口用于使经过该进出口流向内壳的气体和颗粒流旋转运动，以用于离心地分离部分粗颗粒，因此，产生剩余气体和颗粒流。支撑该轮以用于绕该轴旋转并且包括：多个圆周上间隔的、放射状延伸的、用于加速剩余流旋转运动的叶片，以用于离心地分离另一部分粗颗粒，因此，产生最后的气体和颗粒流从分选器中流出。经由用于分离颗粒的输出口从分选器流出该部分粗颗粒和其它部分粗颗粒。

另外，根据另一实施例，本发明提供一种从立式磨机流出的气体和颗粒流分离粗颗粒的方法。该方法包括如下步骤：在步骤(a)中，经由在内壳和具有垂直轴并且被布置在磨机上的外壳的垂直延伸侧壁之间形成的环形通道，向上传递气体和颗粒流。在步骤(b)中，朝内壳引导气体和颗粒流，经由在绕该轴被支撑的环形物里的多个圆周上间隔的静止叶片之间形成的成角的进出口，以使气体和颗粒流旋转运动用于离心地分离一部分粗颗粒，因此产生剩余气体和颗粒流。在步骤(c)中，将剩余流导入绕该轴旋转支撑的轮里，该轮包括多个圆周上分隔的放射状延伸的叶片。在步骤(d)中，放射状地向外引导剩余流，经由在放射状延伸的叶片之间形成的开口，加速剩余流的旋转运动以用于从中分离另一部分的粗颗粒，因此产生最后的气体和颗粒流。经由用于分离颗粒的输出口从分选器流出该部分粗颗粒和其它部分粗颗粒。

根据本发明，提供一种动态分选器和一种在动态分选器中的方法，其中经由叶片的旋转轮的气流是一个方向的。比如，分选器不包括进入旋转轮并且碰撞通过叶片被阻止的分离的颗粒流的气体和颗粒流。可以代替地，根据本发明旋转叶轮提高经由叶片的完全流出的气体和颗粒流的旋转速度，因此，提高了颗粒的离心分离。

根据本发明的分选器能与不同类型的磨机组合，特别是立式纺锤形磨机的全部类型以及其它的利用一般被铸造在立式纺锤形磨机上的气动分选器的磨机类型。立式纺锤形磨机的实例是用于研磨煤炭以在粉碎的煤炭燃烧(PC-)锅炉里用作燃料的辊压机。为了在PC-锅炉里实现高燃烧效率，使用分选器有效地从燃料流中分离超大尺寸的煤炭颗粒是十分重要的，该燃料流被从煤炭磨机运送到锅炉中的煤炭燃烧器。

通常，在外壳和内壳之间支撑包括静止叶片的环形物，以及使进入内壳的气体和颗粒流旋转运动的进出口大体上是水平的。在该设计中，有利地，也在环形物上布置一组垂直延伸的进出口，用于引导气流和/或颗粒。流经垂直进出口的流可以取决于分选器的设计，这将在下文说明，也可以取决于下落的一部分粗颗粒或者向上流出的最后气体和颗粒流。

根据本发明的有利的实施例，在比包括圆周上间隔静止叶片的环形物更高的水平面安装被支撑用于旋转的轮。当使用该设计时，其主要涉及把从旋转叶轮分离的下游的部分粗颗粒导回磨机以重新研磨而不干扰进入分选器的气体和颗粒流。

为了避免干扰，包括静止叶片的环形物有利地包括垂直延伸的进出口，其它部分粗颗粒通过其能向下流至磨机。因此，向内流动的气体和颗粒流以及向下流动的分离的颗粒流在分离通道彼此交叉，并且彼此不发生碰撞。然后经由分选器的气体的阻力大体上由通道的几何形状确定，并不是通过由于碰撞流的引起的高紊流确定。

在静止叶片的环形物里垂直延伸的进出口的下端有利地在分选器的内壳里，以致于使得旋转叶轮的分离的下游的部分粗颗粒经过垂直进出口流进内壳。因此，分离颗粒的两流在内壳中组合，能经由在内壳底部中的中心输出口把它们从内壳中导回磨机以重新研磨。

在一些设计中，有利地在比静止叶片的环形物更低的水平面上安装旋转轮。在该设计中，分离的粗颗粒能自由地落向它们的输出口，同时在进入流和分离颗粒之间没有交叉。然而，在该设计中，必须向上引导最后的气流和细的颗粒，而不干扰气体和颗粒的进入流。有利地，然后向上引导最后的流经过在静止叶片的环形物中布置的垂直进出口从分选器经由一个或多个输出开口流出。

在旋转轮中的叶片可以大体垂直并形成通常的圆柱形。然而，在一些设计中，叶片可以形成通常的圆锥形。特别地，如果在比静止叶片的环形物更低的水平面安装旋转轮，那么在向下逐渐变细的圆锥形中布置该叶片是有利的。

通过加速气体和颗粒流的旋转速度旋转轮提高了粗颗粒的离心分离。因此，在与通过静止叶片给予的气体和颗粒流的旋转方向相同的方向上旋转该轮。通常，从该轮的轴线放射状地引导旋转轮的叶片。旋转叶片的圆周速度通常在约1500m/min到约1800m/min，相当于径向加速度超过至少50g。

改变旋转轮的旋转速度能控制从分选器流出的最后流的颗粒的细度。旋转速度越高，加在颗粒上的加速度越高，并且相应地从该流中分离越小的颗粒。控制颗粒的细度也是可能的，甚至可能通过调整静止叶片的角度控制颗粒尺寸分布的锐度。

通常，从磨机携带颗粒到分选器的气体的速率是这样的：最粗的颗粒与已经在分选器内壳的上游的气体和颗粒流分离。用于气流从磨机到分选器内壳的通道可包括静止叶片，其使该流预旋转，并提高从该流中粗颗粒的分离。通过使用用于在磨机的外周向分选器喷射气体的定向喷嘴也能引起预旋转。

附图说明

通过附图，参考当前优选的、依照本发明的作为示例性的实施例的下面的详细描述，将更加完整地理解上面简要的说明、以及本发明更多的目的、特征和优点。其中

图1是根据本发明第一实施例的分选器的示意性垂直横断面视图；

图2是沿着图1的直线2-2的示意性水平横断面视图；

图3是研制图1的直线3-3的示意性水平横断面视图；

图4是根据本发明第二实施例的分选器的示意性垂直横断面视图。

具体实施方式

图1示意性地表示与立式纺锤形磨机12连接的分选器10。分选器10包括具有垂直轴16的基本圆柱形外壳14。在轴16处经常布置用于引导原材料至磨机12中心的供给管18，当原材料朝着磨机12的外边缘行进时被研磨。

在外壳14里布置圆锥形的内壳20，其在底部具有用于从分选器10流出分离的粗颗粒到磨机12以重新研磨的中心输出口22。该出口22可以包括活页结构(未示出)以阻止气体经过开口22向上流入内壳20。

环形的气体和颗粒流24从磨机12向上流经在外壳14和内壳20之间形成的通道26。该流24经过由包括安装在外壳14和内壳20之间的一组成角的静止叶片的环形物28形成的进出口被引导到内壳20。将结合图2更仔细地描述该组沿圆周间隔的静止叶片，其将使流24旋转运动以使得从剩余的气体和颗粒流32中离心地分离部分粗颗粒30。

分离的粗颗粒30通过内壳20的开口22落入磨机12以重新研磨。引导剩余的气体和颗粒流32经过环形的通道34到圆柱形的轮子38的环形内部体积36，该圆柱形轮子通过发动机40绕轴16旋转。该内部体积36可以包括圆锥形的嵌入物42，其引导流32出去。

在通过环形物28中的静止叶片引起的流32的旋转方向上旋转该轮38，将结合图3更详细地描述它。当气体和颗粒流32流经通过在轮38中放射状地延伸叶片形成的开口时，加速该流32的旋转，并且离心地分离又一部分粗颗粒42，以致于产生最后的气流和细的颗粒44。允许分离的粗颗粒42经过在静止叶片28的环形物中形成的垂直进出口落下，将结合图2更详细地描述。

通过在分选器10的上顶48处的一个或更多输出开口46从分选器10中流出气流和细的颗粒44。当分选器10连接到PC-锅炉的煤炭磨机12时，在分选器中的气流通常是主要的助燃气体，并且气动地通过主要的助燃气体从分选器运送细的煤炭颗粒到锅炉燃烧器(未示出)。

图2描述在静止叶片的水平面上(即沿着图1的直线2-2)分选器10的水平横断面。图2表示多个水平延伸的进出口50，环形气体和颗粒流52通过其流入内壳20(见图1)。通过成角的空心的叶片54形成水平的进出口50。在该空心的叶片54里形成垂直的进出口56，图1中的分离的粗颗粒流42通过其能落到内壳20的下部。图2中的叶片数量是8个，但它也可更少或更多，比如从6到20。

图3表示在旋转叶片58的水平面上(即沿着图1的直线3-3)分选器10的水平横断面。箭头60表示旋转叶轮38的旋转方向。该轮38的旋转速度高于在轮38的内部体积里的气体和颗粒流62的旋转速度。因此，当压差驱动该流62经过在叶片58之间形成的开口64时，叶片的旋转加速流62的旋转。

当该流进入外部体积66，增强的离心力进一步分离粗颗粒68，并且产生最后气流和细的颗粒70。该气体气动地从分选器向上和经由气体和细的颗粒的输出口运送被分选的细颗粒。使得该分离的粗颗粒落回磨机以重新研磨。

图4表示本发明的另一实施例，其与图1中所示的不同在于：在比静止叶片的环形物28更低的水平面布置旋转叶轮38。因此，从气体和颗粒流中粗颗粒72的分离的大部分在内壳20的下部74发生。由于增强的流旋转离心地分离粗颗粒，并且通过在内壳20里同时将该流的方向从朝下转变为朝上。

在图4的设计中，旋转叶轮38可以为圆柱形，如图1中所示，或者为圆锥形，如图4中所示。在图4中，在静止叶片的环形物28里有圆锥形嵌入物78，以平稳地在旋转轮38里将流80的方向改变为向下。如果该轮为圆柱形的，即如果气体和颗粒流大体水平地退出旋转轮，那么旋转轮可以有利地包括另一个也在该轮底部的圆锥形嵌入物，以致于平稳地将流的方向改变为水平的。

在图4实施例中，产生的最后气流和细的颗粒82必须被引导到输出口46而不与进入内壳20的流混合。有利地，如图2所示，通过在静止叶片28的环形物里布置垂直的进出口和引导该流82经过这些垂直进出口来实现此。

根据本发明设计的分选器的目标是通过在旋转轮的开口处避免反向流的冲突来减少压力损失。在此描述的代表性的实施例里，气流是一个方向的，即它流经分选器而不与其它流碰撞。通过经由旋转轮向外引导气体和颗粒流实现此，以致于加速该流的旋转。因此，如先前的动态分选器中一样，通过加速该流的旋转而不阻止一部分流进入该轮，最后的分离发生。

在图1和图4的设计中，该组静止叶片包括用于输入流的水平进出口和用于在最后分离中产生的特别部分的垂直进出口。在图1的设计中，流经垂直进出口的该特别部分是粗颗粒的向下流，而在图4的设计中，该特别部分是气体和细的颗粒的向上流。通过使用这些结构的任意种，可能避免该特别部分干扰进入流。

当通过结合目前被认为最优选的具体实施例在此已描述了本发明时，可以理解本发明不限于公开的实施例，而是想要覆盖包括在如附加的权利要求中所限定的本发明的范围内的各种组合或其它的修改以及几个其它应用。

作为实例，不必组合用于进入流以及一部分最后的分离产品的没受到干扰的交叉的交叉部分与静止叶片。可替换地，用于引起气体和颗粒流的旋转运动的静止叶片可以是分离的，比如安装在通道26中，或者在磨机12的气体出口。在某种设计中，通过在磨机12中使用气体的定向喷嘴，它甚至可能代替静止叶片。

Claims

1、一种用于从立式磨机流出的气体和颗粒流中分离粗颗粒的分选器，该分选器包括：

基本圆柱形外壳，具有垂直轴和安装在该磨机上的垂直导向侧壁；

布置在所述外壳里的内壳，用于在内壳和所述侧壁之间提供环形的通道，气体和颗粒流通过该通道向上流动；

绕该轴被支撑的环形物，包括形成成角的进出口的多个在圆周上间隔的静止叶片，该进出口用于使流经该进出口的气体和颗粒流旋转运动，以用于离心地分离一部分粗颗粒，因此，产生剩余气体和颗粒流，和

绕该垂直轴被旋转地支撑的轮，包括：多个在圆周上间隔的、放射状延伸的、用于加速剩余流旋转运动的叶片，以用于分离另一部分粗颗粒，因此，产生最后的气体和颗粒流从分选器中流出，

其中经由用于分离颗粒的输出口从分选器流出该部分粗颗粒和其它部分粗颗粒。

2、根据权利要求1的分选器，其中在所述的外壳和所述的内壳之间支撑所述的环形物。

3、根据权利要求2的分选器，其中用于产生旋转运动的所述进出口水平延伸。

4、根据权利要求3的分选器，所述的环形物进一步包括垂直延伸的进出口。

5、根据权利要求4的分选器，其中在比所述的环形物更高的水平面上安装所述的轮并且其它部分粗颗粒经由所述的垂直延伸的进出口向下落。

6、根据权利要求4的分选器，其中在比所述的环形物更低的水平面上安装所述的轮并且最后流经由所述的垂直延伸的进出口向上流动。

7、根据权利要求5的分选器，其中所述的垂直延伸的进出口的下端在内壳里以致于其它部分的粗颗粒经由该进出口落进所述的内壳。

8、根据权利要求1的分选器，其中所述的放射状延伸的叶片是垂直的并且形成为基本圆柱形形状。

9、根据权利要求6的分选器，其中所述的放射状延伸的叶片是向下倾斜的并且形成为基本圆锥形形状。

10、根据权利要求1的分选器，其中所述的轮在气体和颗粒流的旋转运动方向上旋转，与静止叶片给予的方向一样。

11、一种从立式磨机流出的气体和颗粒流分离粗颗粒的方法，该方法包括步骤：

(a)经由在内壳和具有垂直轴并且被布置在磨机上的外壳的垂直延伸侧壁之间形成的环形通道，向上传递气体和颗粒流；

(b)经由在绕该轴被支撑的环形物里的多个圆周上间隔的静止叶片之间形成的成角的进出口朝内壳引导气体和颗粒流，以使气体和颗粒流旋转运动以用于离心地分离一部分粗颗粒，因此产生剩余气体和颗粒流；

(c)将剩余流导入绕该轴被旋转支撑的轮里，该轮包括多个在圆周上分隔的放射状延伸的叶片；

(d)经由在放射状延伸的叶片之间形成的开口放射状地向外引导剩余流，加速剩余流的旋转运动以用于从中分离另一部分的粗颗粒，因此产生最后的气体和颗粒流，

12、根据权利要求11的方法，进一步包括步骤：

(e)经由在环形物中形成的垂直延伸进出口引导其它部分粗颗粒和最后流中的一个。

13、根据权利要求12的方法，其中在步骤(c)中把该剩余流向上导进该轮，并且在步骤(e)中使得其它部分粗颗粒经由垂直延伸的进出口落到内壳。

14、根据权利要求12的方法，其中在步骤(c)中把该剩余流向下导进该轮，并且在步骤(e)中最后流经由垂直延伸的进出口向上流动。

15、根据权利要求11的方法，其中该轮在气体和颗粒流的旋转运动方向上旋转，与静止叶片给予的方向一样。