CN85109198A - 用于输送松散的固体粒子的装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于输送松散的固体粒子的装置。在装置中，用大量的超压空气(14)来输送粒子(18)。粒子的输送至少经过两级来完成，在第一级(11)那里，粒子/空气混合物的重量比大于15，在第二级(6)那里，粒子/空气混合物的重量比大于5，但低于在第一级中的粒子/空气混合物的重量比。

本装置可用来输送煤粉到与燃烧炉(2)相连接的燃烧器(1)，用大量的超压空气通过管道(11、6)把粒子输送到该容器内。

Description

本发明涉及到用于输送松散的固体粒子的装置，尤其涉及到用超压空气来输送处在“密相”关系状态下的粒子的装置，所谓“密相”关系是指粒子对空气的重量比大于1。

更特殊的是本发明提到的粒子输送装置，是打算用作输送松散的固体粒子，包括一个装有一个进口和多个排出口的容器，而每个排出口最好能接到一个煤粉燃烧器上，有一个适合于送入空气到容器内的进口，在容器中的粒子借助于大量超压空气通过上述排出口输送走。浓度随时变化的固体粒子通过进口馈入。

对于这种工艺，已经知道有很多互不相同的装置，使用这些装置，可借助大量的超压空气来输送粒子。

这类输送，通常每输送一定数量的粒子就需用大量的空气。为了对粒子提供可靠的并很少在管道内发生阻塞危险的输送，已经找到一种空气对粒子的重量比。因为大家知道，在这种情况下，被输送的中间物（粒子加空气）中的主要部分是空气，所以为了有效地输送粒子，每输送一定量的粒子都需要大量的能量。在这类输送系统中，管道和阀门的磨损也是极其严重的，这是由于粒子的高速运动并以高的撞击速度冲击着管壁和阀壁。

当粒子数量增加，使在管道系统中的粒子对空气的重量比大于11时，被输送的中间物（粒子加空气）就在“密相”关系的状态下被输送。当粒子占有更高的重量百分比时，通过管道系统的粒子或粉末就以液体状态流动。各个粒子之间的磨擦，由于存在于其间的空气流而减小。如果粒子重量百分比进一步增加，因空气不足，粒子就相互靠拢。于是粒子就以固体块的形态被输送，它处于加压空气之前，并被推走。

以密相关系来输送粒子所需的能量，比以每千克空气中所含粒子的重量更低的关系来输送粒子所需的能量要少的多，管道的磨损也少，因为，在这种情况下，粒子速度极低，例如：3～5米/秒。

众所周知，在这样的工艺中，粒子重量百分比的增加将导致产生物料的脉动流。特别是在粒子被输送过较长距离的情况下是这样，因为在这种情况下，粒子聚集成“波浪”，沿管道断续地行进，以不连续流的形式，到达排放端。

我们也知道，粒子/空气比的增加将在输送管道系统中增加阻塞的危险。

更知道，当粒子是以“密相”关系输送时必需要在压力下进行，被输送的粒子充满或半充满容器，即所谓的发送罐。因而粒子的输送通常是不连续的。当容器中的粒子被排空时，粒子的输送就中断，而管道系统也被吹净，然后，发送罐又被微粒充满并再被加压。

为了克服这种不连续粒子流的缺点，并使该过程为连续过程，我们知道应提供两个粒子发送罐交替工作，输送粒子到同一个输送管道中，或是控制粒子物料在持续的压力下进入发送罐。

所有已知的粒子输送系统在输送高比例的粒子/空气混合物时，是间断地输送着物料，即每过一定的时间就改变物流的分布。

至今已知的结构都不能控制粒子的速度和粒子的流动。所需超压的大小是随输送线路的长度而定，因此，在管道系统的排出端的状况也就确定了。这类输送系统只在给定的最大容量下输送粒子物料，而不提供及时调节物流及其分布的可能性。

一种以“密相”-关系输送松散的固体粒子的方法，在美国专利分类4191500中述及并有图例说明，这一方法包括下列步骤：

1）将松散的粒子装满供给容器;

2）密封该容器;

3）通过处在一定压力下的进口，把作为载体的气体送入该密封容器中，直到产生一个超过供给管道下游的压力水平的瞬时压力;

4）打开容器下部的直到该供给管路下游的阀门，以致由于产生的压力差而引起了粒子的馈送和粒子间的间隙内的气体膨胀;

5）通过该加压进口供入更多的气体，一直到该容器的压力达到足够保持容器和供应管道之间的压力差，并促使微粒子通过上述阀门从容器移向供应管道，直达其排出口。

与上述工艺相关的这种技术范围，属于法国专利分类2，159，182。在这项专利中，叙述了这样一种结构，固体粒子以变化的浓度进入容器，又以较低的和更少变化的浓度，从该容器离开。

在本范围中，一个技术问题是提供一套粒子输送装置或系统，在这种装置中，借助于大量的超压空气来输送粒子，而且，这种输送尽管粒子和空气之间有高的重量关系，都能得到均匀的流量分布。

因此，技术问题就归结为制造一种粒子输送装置的能力，这种装置能消除以高的粒子/空气重量比运行的粒子输送装置中，通常要产生的粒子结块移动。

在这方面，另一个技术问题是要提供一种用于输送松散的或粉碎的固体粒子装置，此装置能以低的能量消耗来输送粒子，在实践中这意味着在装置中，粒子的百分比相对于空气的百分比是非常大的。

就前述的粒子输送装置而论，另一个技术问题是实现粒子的多级输送，在那里，粒子重量和空气重量之间的比例关系沿输送方向逐级减小，例如，以一种可控的方法逐级减小。

就原有工艺而论，在这一特定范围内，如前所述，很明显，突出的问题归结为提供一种能够连续输送粒子-空气混合物的粒子输送装置，在这种装置中，粒子/空气重量比大于5。

自然，更难解决的问题是提供这样一种粒子输送装置，在该装置中，粒子/空气的重量比能够超过20，甚至最好在30～40之间。

在煤粉输送的情况下，将煤粉输送到与燃烧炉相连的煤粉燃烧器的突出的技术问题，是提供一种能将重量比大于5的粒子/空气混合物馈送到煤粉燃烧器的装置。

更为突出的技术问题是，提供这样一种煤粉输送装置，在该装置内，使用大量在压力下的空气通过管道来输送煤粉，在那里实际的煤粉输送能达到均匀的流量分布，从而消除了众所周知的在煤粉输送装置内流动粒子结块的现象。

在前述的煤粉输送装置中有保留的技术问题是，提供一种损耗低，而且每一定量的空气能输送大量煤粉的煤粉输送装置，并且不会产生麻烦的流动粒子结块的现象。

将要看到，另外的技术问题是，提供一种以定量的空气连续输送大量煤粉的煤粉输送装置，就是形成了煤粉结块，也不会导致输送管道系统的阻塞，并且仍然根据流态床原理来输送物料。

在打算输送煤粉通过长距离的煤粉输送装置的情况下，一个技术问题是提供条件使能按需要增加煤粉百分比，在较长的第一级路线的输送中，这个百分比达到极限值的附近，在较短的第二级输送路线，即所谓终端输送路线的输送中，该煤粉的百分比降到较小的值。

但对于装置中空气的百分比来说，特别是对于煤粉输送装置，另一技术问题是要提供一种能够调节装置中的煤粉百分比的手段，使得该煤粉百分比直接和一个煤粉燃烧器相连接，于是该燃烧器的输出功率可以靠调节的供应的煤粉百分比来控制。

本发明涉及一种输送松散的或粉碎的固体粒子的装置，在本装置中，使用大量的在超压下的空气来输送粒子。

本发明推荐有一根具有切向延伸的管道形式的进口，这根管道安装在容器的一端部，并在该容器壁的毗连处开口，排出口由多根轴向管道组成，其开口位于相反于上述端部的另一端部，容器有一个围绕着作为该排出口的管道的弧形内表面;以变化的浓度通过进口的固体粒子，沿着自己采取的或多或少是螺旋状的路线，经过容器壁的弧形内表面，沿容器弧形内表面的上述行程对迅速变化的粒子浓度起着均衡作用，在每个排出口都有粒子流通过，这时的粒子流与通过进口的粒子流相比较，其浓度较低，浓度变化也较少。

本发明更进一步推荐，在这种装置内，粒子/空气混合物的重量比是选择在这样一个范围内，在此范围内粒子的输送将引起流动的粒子结块，而且在此范围内，上述输送在用来消除粒子结块的器具中结束，从那里粒子以终于均衡的粒子-空气混合物被送走。

粒子的输送最好至少分为两级，在第一级粒子/空气混合物的重量比超过15，在第二级，粒子/空气混合物的重量比超过5，这样，第二级内的粒子/空气混合物的重量比比第一级的低。

在第一级内粒子/空气的重量比最好超过20，而实际试验表明，其比例在30～40之间特别有利。

从第一级到第二级的转变是位于粒子馈送管道的下游端，该管道包括在粒子输送装置之内。从第一级到第二级的转变是很容易借助于空气的供入来实现，而且是在一个不会产生物料存留的容器内实现。

本发明特别对要输送煤粉到与燃烧炉连接的燃烧器的输送装置有关，在此装置内，煤粉可以通过管道用大量的超压空气来输送。

本发明推荐煤粉用上述装置来输送，但至少为两级输送，第一级内，煤粉/空气混合物的重量比要超过15，第二级中，所得到的煤粉/空气混合物的重量比，应符合于直接馈给煤粉燃烧器的要求。

在第一级内煤粉/空气混合物的重量比应超过20，最好在30～40之间。

根据最好的实例，从第一级到第二级的转变应安排在邻近煤粉燃烧器的地方，至多20米处，最好是4～10米。

混合物由第一级转到第二级行程是用在两级间的接合部供入空气来完成，与此同时，粒子/空气混合物的重量比降低到5以上，从而提供了适于直接馈加到一个或多个煤粉燃烧器的混合物。在第二级内煤粉/空气混合物的重量比是可容易地调到8～20之间，最好在10～15之间。

根据本发明的另一个实例是，煤粉/空气混合物从第一级到第二级的转变是这样实现的，在第一级内的混合物通过一根或多根管道进入一容器，这些管道大致是切向伸入容器的上部，而对于第一个煤粉燃烧器都有这样一根管道伸入容器其馈出口位于容器的底部这些馈出口彼此相邻。提供手段从容器下部供入空气流从而实现第一级到第二级的转变。

根据本发明的另一实例，一个圆形横断面的容器安装在第一级和第二级之间。此安装在第一和第二级之间的近乎圆柱形的容器，其高度最好大于直径，且其下部略有收缩。此外，这些管道末端是相邻安装在容器下部的中央，并集中在小于容器半径的面积内。

本发明的优点主要由输送松散的、磨细的固体粒子或煤粉的装置来表现，这些优点归结为具有根据流态床原理，以低能量输送细小粒子物料的能力，这种装置能够以小的粒子馈给量变化来输送粒子（例如将煤粉送到燃烧器）。就这种煤粉输送装置而论，只要在单位时间内能够容易地调节煤粉/空气混合物中煤粉的百分比，就有可能得到连接的和稳定的煤粉流供给煤粉燃烧器。

根据本发明，对于输送松散的固体粒子的装置的主要特性已陈述在权利要求1的说明条款中，而适合于输送煤粉到连接于燃烧炉的煤粉燃烧器的装置是陈述在权利要求7的说明条款中。

附图的简要说明

现在详细叙述一个显示出本发明显著特性的较好的实例，请参看附图，在附图中：

图1是有多个煤粉燃烧器和连接到燃烧器的煤粉输送装置的连续运行的大为简化了的正向视图，图中还示出了煤粉仓;

图2是在煤粉输送装置中，分配煤粉并改变在混合物中煤粉浓度的部件的侧视剖面图，根据图1，该部件在系统中是适用的;

图3是本发明的煤粉燃烧器的侧视剖面图。

较好实例的描述

图1是连续输送煤粉到煤粉燃烧器1的系统的极简单的视图。1是许多燃烧器中的一个，这些燃烧器连接到有火床2a的燃烧炉2上，初级空气通过煤粉燃烧器邻近的接管3送到火床，次级空气通过接管4送入火床，都用一台同样的风扇5来送风。初级空气3和次级空气4之间的容积或重量比是1∶3。

煤粉输送装置包括管道6，煤粉经此管道被连续地送入燃烧器1。管道6与部件7（下面称为变换器）相连，变换器能有效地改变或变换煤粉对空气的比。在变换器7中，把通过各根管道8送来的高重量比的煤粉/空气混合物变成重量比多少低一些的煤粉/空气混合物。空气通过管道9在变换器内送向进入的悬浮物，并把低重量比的煤粉/空气混合物送入管道6。煤粉颗粒不会留在变换器中，以致聚集或屣敷在其中。

示于图1中的装置还包括一个分配器10，分配器将管道11输送来的煤粉/空气混合物分配到四个燃烧器1的1个或几个之中。管道8与变换器相连。其余的管道8a、8b和8c与同一变换器（末示出）相连，用于其他的煤粉燃烧器（末示出）。

管道11与部件或罐12相连，压缩空气是从压缩机沿14通过管道13送入罐12之中。当部件或罐12有煤粉时，由管道13送来的压缩空气经管道11将该煤粉送走。固定在罐12之上的是装料部件15，它通过管道16与料仓17相连，仓中装有煤粉18。

用图1所示的基本设计的装置来输送煤粉已早为人知。但必需指出，按照本发明，在管道11中的煤粉/空气混合物的重量比将大于30，或甚至于大于40。

通过管道9把空气送入变换器7，使得通过管道6被送到各自的燃烧器1内的煤粉/空气混合物的重量比大于5，重量比最好在8～20之间，但10～15较为适宜。

图2所示为燃烧混合物分配器10和变换器7的组合的侧视图和部分剖视图，这个部件包括在煤粉输送装置中。可以假定示于图2中的部件是包括在连续输送煤粉到燃烧器的装置之中，燃烧器与燃烧室相连，用大量的超压空气输送煤粉。煤粉至少是经过两级被送入燃烧器，在第一级中，煤粉/空气混合物的重量比超过15，在第二级就得到了适合于直接连续地送入燃烧器的煤粉/空气混合物。

在第一级中煤粉/空气混合物的重量比可超过20，最好在30～40之间。

从第一级和第二级的接合部是处在邻近煤粉燃烧器的地方。

当把空气送到煤粉/空气混合物中时，混合物就从第一级转变到第二级，同时降低了煤粉/空气混合物的重量比到大于5的值。此混合物被连续地送到多个燃烧器。适合的重量比在8～20之间，最好在10～15之间。

通过管道把第一级煤粉/空气混合物送入容器中，这管道实际上是切向地伸入容器的上部，多根管道，每个燃烧器有一根，它们的相应排出口彼此邻靠，直通到容器的下部。

空气流是从容器的最下部送入容器的。

变换器（请参看20）管道11备有接头11a，煤粉/空气混合物通过此接头被送进大体成圆柱形的空间21。在空间21底部的21a处装有筛网22和接头23，通过此接头，加压后的空气就被送入空间21b。

送存到空间21的煤粉混合物现在被接头23送入的空气变稀薄了，这些稀薄了的煤粉混合物通过管道25、26、27和28（假定管道25就是管道6）排出并被送入各自的煤粉燃烧器。

众所周知，当具有前述重量比的煤粉/空气混合物通过管道11被送入时，这些混合物是在不均匀的粒子浓度下输送的。使用本发明的装置可消除这种不均匀的粒子浓度，这是由于管道11的出口孔11b是切向地伸进空间21的，因此，就把一个旋涡或涡流状运动施加给处于管道25、26、27和28周围的煤粉，从而消除粒子浓度的不均匀。

本发明的煤粉燃烧器如图3中的侧视剖面图所示。图中所示的燃烧器包括一根主要筒形元件40，通过它，用于燃烧的煤粉以上述的方法被压缩空气连续地送入。燃烧器还包括主要接管（3）41/是用于把初级空气送入火床2a，而辅助接管（4）42/用于把次级空气送入火床2a，其目的是为了改善火焰的燃烧。

被送入元件40的煤粉/空气混合物中，每单位时间内的煤粉重量和空气的重量是相互选定成共同混合物通过该主要筒形元件40送入火床，这共同混合物的重量比经相互选定使之大于5。煤粉/空气混合物的重量比最好在8～20之间，实际试验指出，此比值在10～15之间是有利的。

必需指出，主要筒形件40是有规定的尺寸，并适于插进供喷油嘴或燃烧油的设备供油线用的限定区间，当把它们从燃烧油的设备上拆走时，这区间是空的。另一方面也可以借助于通过主要接管供给初级空气和通过辅助接管将次级空气送入火床2a的方法完整地使用燃烧油的设备。

主要筒形件40的出口孔40a与锥形的细长的分配装置43，即所谓的“非流线形体”结合在一起，位于该初级和次级空气流所造成旋涡的中心。

对供给初级空气到火床的主要接管和供给次级空气到炉膛的辅助接管是按照能产生1∶3的空气来相互选定的。

在分配器后面的火床中，由初级和/或次级空气所形成的旋涡，是用安在圆柱形通道内可调的、倾斜的叶片来实现。

主要筒形件40的内径为10～25毫米，最好是约15毫米。锥形分配装置43的尖端被定心在主要元件中，锥形角是50°～110°，最好在60°～90°之间。

锥形部分43有一外棱边43a，它与主要元件的出口孔的距离为8～20毫米，最好约为10毫米。这一距离稍微小于零件40在直径方面的固定壁件之间的距离。

锥形部分形成另一棱边43，它延伸到零件内径的几何延长线外1～10毫米的距离。

在图2中，可以看见安装在第一级和第二级之间的容器有一环形的横断面。安装在第一级和第二级间大体成圆柱形的容器的高大于其直径，而且容器的下部稍有收缩。此外，管道的末端是安装靠近容器的下部，而且集中在小于容器半径的区域内。

对图1所示的进行说明，图中示出了在管道11中首先把煤粉分配到各个燃烧器中而且引到各自燃烧器的是位于各自管道上的变换器7在变换器7中有额外的空气，把煤粉/空气混合物的浓度变低。图2中所示的装置是按这样的原则来制造：首先把混合物的浓度变低，然后进行分配。

脉动地输入管道11的粉末材料是在容器20内变稀并被分配，于是一种均匀的物料流，其微粒密度仅有可以乎视的微小变化，通过管道8～8c离开了容器。

这个装置能在给定的时间周期内，把所有送入的大量粉末材料不论其浓度变化如何都以均匀的粉末材料流以15～30米/秒的速度从容器中送走，最好是20～25米/秒，而粒子/空气混合物的粒子/空气重量比在10～15之间。容器高度小于1米。

锥形零件43是被定心于主要筒形件40的中心，而且最好是能沿该元件进行调节，从而使提供给通过筒形元件的煤粉/空气混合物的间隙得到调节，同时也调节了火焰的形态。

本发明不受上述举例的约束，而且可以在下述的权利要求范围内进行修改。

Claims (19)

1、输送松散的固体粒子的装置的特征包括一个具有一个进口(11a)和多个排出口(25～28)的容器和一个送入空气到容器的进气口(23)，每个排出口都可以很好地连接到煤粉燃烧器(1)，在容器内的粒子是借助超压空气通过排出口被输送走的，粒子浓度随时变化的固体粒子通过进口(11a)供入，其特点是进口(11a)有一切向伸延的管是安装在容器的一个端部，并在该容器壁的毗连接处开口，上述排出口(25～28)有多个轴向管子其开口端位于该容器的另一端部和前述端部正好相反，容器(20)有一个弧形内表面，该表面围绕着作为上述排出口听管道，在容器内，从进口送入的具有不稳定浓度的固体粒子，循着它自身采取的或多或少是螺旋状的途径沿着容器的弧形内表面通，上述的沿着容器内表面通过的行程对随时变化的粒子浓度起着均匀作用，通过每一个排出管(25～28)的粒子流，便有较低的和变化较小的浓度，这是相对于通过进口(11a)的粒子流而言。

2、根据权利要求1，用于输送松散的固体粒子的装置的特点是，粒子/空气混合物的重量比是选择在那样的范围内，此种输送引起了流动粒子的悬浮，粒子的输送在粒子结块消除器中结束，从那里粒子是在粒子/空气混合物被终于均衡了的形态下输送走的。

3、根据权利要求1或2，装置的特点是，粒子输送至少经过两级来实现，在第一级中粒子/空气混合物的重量比超过15，第二级中，粒子/空气混合物的重量比超过5，但低于第一级中的粒子/空气混合物的重量比。

4、根据权利要求1、2或3，装置的特点是在第一级中的粒子/空气混合物的重量比大于20，最好在30～40之间。

5、根据权利要求1、2、3或4，装置的特点是从第一级到第二级的转变是位于粒子输送装置中的粒子输送管道的下游端。

6、根据权利要求1、2或3，装置的特点是从第一级到第二级的转变是借助于空气供应来完成。

7、根据前述任一权利要求的装置，能够输送煤粉到连接于燃烧炉的燃烧器，在那里，煤粉是借助于大量的超压空气通过管道输送，其特点是煤粉输送至少通过两级来实现，在第一级煤粉/空气混合物的重量比超过15，第二级那里，要产生一种适合于直接输送到煤粉燃烧器的煤粉/空气混合物。

8、根据权利要求7装置的特点是，煤粉/空气混合物的重量比在第一级中大于20，但最好在30～40之间。

9、根据权利要求7装置的特点是，从第一级到第二级的转变是位于在最接近煤粉燃烧器的地方。

10、根据权利要求9的装置其特点是，从第一级到第二级的转变是借助于空气供应来完成并降低煤粉/空气混合物的重量比，其比值大于5;且该混合物被送至多个煤粉燃烧器。

11、根据权利要求10的装置，其特点是重量比在8～20之间，最好在10～15之间。

12、根据权利要求10装置的特点是，第一级的煤粉/空气混合物是通过实际上切向伸入容器上部的管道送入容器中，有多根管道，每个燃烧器有一根，垂直地通到容器而这些管道的排出孔彼此邻靠着位于在容器的下部。

13、根据权利要求12装置的特点是，空气流是从容器的底部送入容器的。

14、根据权利要求7或12装置的特点是，设置在第一级和第二级之间的是具有横断面成圆形的容器。

15、根据权利要求1或11装置的特点是，设置在第一级和第二级之间的是具有高度大于直径的、大体上成圆筒形的容器。

16、根据权利要求1或11装置的特点是，设置在第一级和第二级之间的是其下部稍微收缩的大体成圆筒形的容器。

17、根据权利要求11装置的特点是，管道的进口是设在靠近容器下部的中心，而且集中在小于容器半径的面积内。

18、根据权利要求9装置的特点是，其距离小于20米，最好是4～10米。

19、根据权利要求11、14或15，装置的特点是容器的高度要小于1米。

Images