CN86100029B - 颗粒材料处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种加工颗粒材料的方法，当这材料在一个山向上伸展而向外倾斜的壁围成的流动化区里的时候，受到从壁上的若干位置上供给的气态流动化介质流动的作用，最好还同时有一个从流动化区的底部向上供给气态加速介质的流注。加工过程包括干燥、湿润、加热、冷却和混合。

Description

颗粒材料处理方法及装置

本发明有关颗粒材料处理方法和装置，具体有关诸如切碎烟丝之类的纤维颗粒材料的加工。

有人提出了关于加工烟草颗粒，和其他植物叶材料的方法，据称方法中包括把材料流态化。因此，在英国专利说明书第1，389，452号中，揭示了一种烟草加工设备，在它的运转中烟草用一台振动输送器输送，振动输送器设置有一个大致为平面的、空气可渗透的底部，热空气从这底部中向上通过，和烟草接触。烟草由输送器的振动动作和上升的空气搅动。据该说明书称，烟草在这两种效果结合的作用下，至少有一部份变为流态化。

在英国专利说明书第1，486，555号中，揭示了一干燥茶叶用的方法和设备。根据这个说明书所揭示，茶叶从若干连续排列的平表面和有孔表面上横向通过。热空气向上从每一个这种表面中通过，并设有装置把每一个这种表面振动。据该说明书所述，使这些表面作振动是，防止这些表面上的孔眼堵塞，并且也可以防止在振动的茶叶铺层中出现空洞。在说明书第1，486，555号中还说明，有孔表面的振动，还提供了一种手段，使茶叶能在表面上横向通过。

英国专利说明书第2，026，668A号中，揭示了一种对叶片材料（如茶叶或烟草）的颗粒进行干燥和冷却的设备。在设备的使用时，用加热空气作为流态化介质，据说明书宣称的目的，是把叶片材料保持在流态化的状态下。为了避免在颗粒叶片材料的铺层中产生空洞，设备中有一个织造的网，用于把作流态化用的空气，在铺层上均匀分布。织造的网由一个框架保持它的拉平的形状。为了取得对叶片材料的均匀加工，可以使设备振动。

据美国专利说明书第4，148，325号所述，在一种加工切碎烟草的方法中，包括在一个箱室中有一种流体介质对烟草加工，在箱室中有一个直立的烟草铺层，用空气保持它的流态化状态，空气在向上从一个平面扩散垫中通过后，从烟草铺层中通过。

从一个比较笼统的角度来看，流态化技术已经应用于许多工业中，作取得许多不同目的用。因此，作为举例而言，在英国专利说明书第2，085，748A号中，揭示了用于煤和其他这类“块状”材料的燃烧或气化的流化床设备。

流态化对加工工程师的一个吸引力，是把固态颗粒在一个流化床中，搅动到接近完全混合状态的可解性。完全混合现象可以从许多方面给予定义。例如从温度角度看，含义是颗粒的最高温度和它的平均温度有很少的差别。因此，对于一个接近完全混合状态的流化床，可以在床中保持高温而不出现过热区。

假如流化床中的颗粒基本均匀，并且有大致等量度的形状，并且没有差异太大的尺寸和密度，便可以很容易地获得一个完全混合的状态。就有些颗粒材料而言，切碎的烟丝就是一个例子，颗粒离开这个标准还相当远。形状是一个特别重要的标准，而切碎的烟丝距离这个标准是显著的。切开的烟丝有各种长度和各种不同截面大小的长形颗粒，并有形状差异和颗粒质量差异极大的短颗粒。在一团切成的烟丝中，小颗粒在长形颗粒的缠结而透气的主群中分布。切碎烟丝的这种结构，据发现当试图把它的作流态化材料时，会引起问题。在公开使用的流化床设备中观察到切碎的烟丝的长形颗粒，会形成一个毡状，毡状里的长形颗粒保持着缠结的状态。较轻的和较重的短颗粒，倾向于在上述的毡状中分离开，轻颗粒在上面，重颗粒在毡状的下面。而且，在这种分析的铺层中，“气洞”的形成有不利的高发生率。因此，对于过去提出过的关于把切碎的烟丝流态化的建议，可以说是不接近完全混合状态的，也不能说是实现了稳定的流态化状态的。

本发明的一个目的，是提出一种装置，利用这种装置可以把纤维颗粒材料有效地流动化。

在下面所用的术语中，“纤维颗粒材料”指的是一种颗粒材料，它的至少占有一个相当大的比例的一部份中，各别颗粒一个长度的量度，大于其他两个长度的量度。因为有这种长形颗粒的存在，所以在一团纤维颗粒材料中，有一个顽固的缠结倾向。

在下文所用的术语中，“流动化”指的是一种控制过程，在这种过程中，在一个颗粒材料团里面，保持各别的颗粒处于基本分离的状态，因此，颗粒可以自由作相对于其他颗粒的相对活动。对于纤维颗粒材料来说，流动化还进一步指材料完全，或基本上解脱缠结，并保持不缠结而颗粒分离的状态。

本发明提出了一种对颗粒材料加工的方法，在这方法中，颗粒材料在一个流动化区中，保持一个流动化的状态，这个流动化区由向上伸展的逐渐远离垂直线的壁件圈围，因此上述区的水平截面面积，在向上的方向上逐渐增大，在上述壁件上的许多位置上，有气态流动化介质向上述区域供给，因此在上述区域中可以取得一个循环的模式，在这模式中，有一个在上述壁件上的向下的气流，和从上述区域下部向上的气流。颗粒材料可以是一种纤维颗粒材料。

把气态加速介质从区域下部里的一个位置，向上对流动化区域供给，是有利益的。

本发明还提出一种作流动化的设备，里面有壁装置围绕一个流动化区，上述壁装置向上逐渐远离垂直线，从而上述区域的水平截面面积，在它们向上的方向上逐渐增大，并且流动化喷咀装置可以控制，把气态流动化介质，从上述壁件的许多位置，向上述区域供给，从而在上述设备的把颗粒流动化的运转中，可以在上述区域中，取到一个循环模式，这模式中包括一个上述壁件上的向下的气流，和从上述区域底部的一个向上的气流。

流动化设备另外还设置加速喷咀装置，可以控制它把气态加速介质，从上述区域底部的一个位置上，向上供给一个流动化区，这样做是有好处的。

流动化区的水平截面可以有各种形状，包括方形，长方形，圆形，椭圆形和多角形。形状从流动化区的一个高度位置到另一个高度位置可以是固定的，也可以是有变化的。壁件的垂直截面可以是直线形的;否则也可以在它们的向上的范围内的全部或部份上是曲线形的，属于凹面形或凸面形都可以。假使流动化区的水平截面是方形的，或者是壁件有相对的平行壁件组成件的其他形状，这种壁件最好有相对于一个中间垂直平面或中心轴线的对称形状。假使流动化区的水平截面是方形的，并且设备是用于处理切碎烟丝的，那么这种壁装置向上逐渐远离垂直线的扩张角，以30度左右为宜。

在流动化区的底部，流动化区的水平截面最好比区域顶部的水平截面小。

流动化喷咀装置的形式采取壁件上的一个孔眼陈列的形式是适宜的。带孔眼的壁件可以围绕一个充气室装置，这装置和孔眼直接相通。

本发明的设备中可以设置一个隔室，这个隔室是并列设放的相似隔室阵列中的一个，这陈列组成一个较大的综合设备。

可以利用本发明所提出的方法或设备进行的颗粒材料加工过程中，包括干燥，湿润，加热，冷却，混合，搅拌，膨胀，或加香料或其他添加剂。加工过程中还可以包括化学处理。

空气是一种实用的流动化介质和一种实用的加速介质。可以将蒸发汽或其他汽雾或气体注射到颗粒材料的流动化铺层中去，或者直接注入，或者和流动化介质和/或加速介质（假如使用加速介质的话）一同注入。可以用蒸汽或其他的汽雾或气体作流动化介质和/或加速介质。可以将一种液体在颗粒材料的流动化铺层上喷雾，或注射进铺层中去。

本发明提出的方法或设备，可用于用一种膨胀剂（例如一种有机物膨胀剂），对植物材料（例如切碎烟丝）浸渍。为了这个目的，汽雾态的膨胀剂可以构成流动化介质和/或加速介质（如果使用加速介质的话）的介质流的全部或占一个比例。否则，也可以用液态的膨胀剂去和植物材料的流动化铺层去接触。

当用一种加速介质流和一种流动化介质流进行本发明提出的方法时，流动化介质流用于把纤维颗粒材料或其他颗粒材料流动化，而加速介质流用于提高流动化颗粒材料团的循环，从而改善它的搅拌。可能发现在用一种气态介质的加速介质流时，气态介质的总需要量可以较低。还发现到当在向上的流中只使用气流的话，那么纤维颗粒材料还仍然缠结，或变为缠结，因此不发生象上文定义中的流动化。对于任何一种颗粒材料或根据本发明制造的流动化设备，在可能进行的有控制的运转中，流动化介质流速和加速介质流速都有一个有限度的范围。这些范围通过简单的实验就可以立刻确定。最好在加速介质流开始以前，先把流动化介质流形成。

为了便于对本发明作明确了解，并能立刻付诸实施，作为举例，附图内容介绍如下：

图1所示是流动化设备的概略透视图;

图2所示是图1中的设备的概略剖视图，该图为沿Ⅱ-Ⅱ线所示的中间垂直平面的剖视;

图3是一个曲线图，表示当用图1和图2中的设备对切碎烟丝进行干燥时，在可控制运转中的流动化气体速度的范围（A轴）和加速气体速度的范围（B轴）。

图4是与图2相似的视图，但还包括了设备流动化区里的一个循环模式的示意。

图1和图2中的流动化设备有一个方形截面的壳体1，它的四面壁在垂直线上向上以30度向外倾斜。从壳体1的下端垂直向下伸展一个管杆2。放在壳体的每一面壁内的是一个扩散板，扩散板在图2中用标图号3、4和5表示。扩散板3-5中的每一块，加上一块放在板4对面并与壳体1前壁关连的一块完全相似的扩散板，都和关连的壳体侧壁有一个间距，并和它们平行。由上排孔眼和下排孔眼组成的完全相似的陈列，布置在每一块扩散板上，每一个孔眼的直径为4.5mm，板4上的孔眼的标图号为6。扩散板提供了设备的壁装置，上面的孔眼构成第一组喷咀装置。

在扩散板和与其关连的侧壁之间的空间中，有两个空间在图2中用7和8标志，在它们的上端处用板9遮挡。这两个空间形成了外充气室装置。从每块扩散板的上端垂直向上伸展有一个箱壁和扩散板3及5相关的箱壁用图号10及11（图2）表示，箱壁的连接线在图1中用虚线表示。

有一根管子12伸进管杆2的里面，并在里面向上方伸展。管子12的上端，和扩散板的下端连接。有一块孔口档板13横向安装在管子12的上端上，在孔口挡板13上有一个孔口14，它的直径是7mm，形成第二个喷咀装置。

用流动化隔室把切碎的潮湿烟丝干燥，有一定量的烟丝（图中未示）被放到由四块扩散板共同形成的空间中去，这个空间形成了一个流动化区。把热流动化空气在低压下向管杆2供给，并且从管杆2中通过，进入空间7和8，及和壳体1的前壁和后壁关连的空间里面去。热空气从这些空间，通过扩散板上的孔眼，于是和烟丝接触。热加速空气在低压力下向管子12供给，从管子12垂直向上送到烟草上。由于流动化区结构形状，并且因为有流动化空气及加速空气，结果便保证了切碎的烟丝有一个受到控制的流动化，从而使长形的纤维松散开，于是烟丝达到接近完全混合的状态。这样便使潮湿的烟丝的干燥得到提高。据发现这加工过程可以在烟草质量下降极小的条件下进行。可以注意到对设备并不需要振动。

图3的曲线图中画阴影线的部份所代表的是当使用上面叙述的这种设备，烤干流行的商品烤烟中的切碎烟丝时，在流动化空气的表面速度（纵轴A）和加速空气表面速度（横轴B）方面的可控作业区。速度单位是米每秒。还可以注意到，在可控作业区里面，加速空气的速度，也就是向上流动的空气的速度，小于流动化空气，流动化空气也就是作疏散用的空气的速度。

在图4中表示的，是在流动化的铺层中，造成的空气和空气夹带的烟草颗粒的循环模式。可能观察到在形成流动化区的斜壁处有向下方流动化区的流动体，而在流动化区的中部，有垂直向上的流动。循环模式中还包括从中心区向外的流动。流动化铺层基本上完全处在向外倾斜的壁，也就是扩散板形成的空间的里面。

上面刚提到的基本循环模式，是由流动化气流形成的，但是因为有了加速气流而有所提高。

当然，循环气流是叠加在设备里的总的向上方流动的空气上面的。

在上面叙述的设备里，有一个单加速喷咀装置，也就是开口14，把加速介质输送到烟草的铺层中去。在设备的一个修改型式中，设置了若干开口，加速介质的若干流束被引导，从这些开口中通过，向上进到烟草的铺层里面去。开口档板13可以用一个有烧结结构或编造结构的元件代替。

虽然按照上文所述，有两排眼6，但是最好是至少有两排孔眼，并且可以用多于两排的孔眼。

关于在扩散板上的向下流动的气流，可能会考虑到用喷咀代替孔眼6，把流动化空气平行于扩散板向下引导比较有利的。但是，据发现这种安排是比较不利的。

图1和图2中所示的流动化装置，可以用于配备一个隔室，和这个隔室相似的相邻排列的隔室的陈列，构成一个大型的综合流动化设备。

本发明提出的设备，可以用于配备一个燃吸材料制造机的颗粒分离器，如英国专利说明书第2，129，275A号所提出的。

Claims (16)

1、一种加工颗粒材料的方法，其中，颗粒材料位于向上离开垂直线向外倾斜的壁装置围成的区内，上述区的截面积，在向上的方向上逐渐增大，气态流动化介质从上述壁装置的若干部位上向上述区供给，其特征在于：在上述区中颗粒材料保持处在活动化状态中，当颗粒材料在所述的区中处于上述状态时，将会形成一个包括上述壁装置上的向下流动的气流和从上述区的底部向上升的气流的循环模式。

2、根据权利要求1中之方法，其特征在于：上述颗粒材料中含有纤维颗粒材料。

3、根据权利要求1或2中之方法，其特征在于：上述颗粒材料为切碎的烟草。

4、根据权利要求1中之方法，其特征在于：上述流动化介质中包括空气。

5、根据权利要求1中之方法，其特征在于：上述流动化介质中包括蒸汽。

6、根据权利要求1中之方法，其特征在于：气态加速介质从上述区的一个底部区域，向上供给上述区。

7、根据权利要求6中之方法，其特征在于：上述加速介质中包括空气。

8、根据权利要求6中之方法，其特征在于：上述加速介质中包括蒸汽。

9、根据权利要求1或6中之方法，其特征在于：流动化的颗粒材料和一种膨胀剂接触。

10、一种流动化设备，包括围绕一个流动化区的壁装置，上述壁装置向上离开垂直线向外倾斜，从而上述区在向上的方向上，截面积逐渐增大，其特征在于：该装置还包括可控制地在上述壁装置的若干位置上，向一个上述区供给气态的流动化介质的流动化喷咀装置，可在上述区中获得一个包括在上述壁装置上的向下的气流，和从上述区的底部向上流动的气流的循环模式，可控制地在上述区的一个底部位置上，把气态加速介质向上供给上述区的加速喷咀装置。

11、根据权利要求10中之设备，其特征在于：在上述壁装置的向上逐渐向外倾斜的部份的位置上，上述流动化区的俯视有基本为方形的结构形状。

12、根据权利要求10中之设备，其特征在于：在上述装置的向上逐渐向外倾斜的部份的位置上，上述流动化区的俯视有基本为圆形的结构形状。

13、根据权利要求10中之设备，其特征在于：上述壁装置向上离开垂直线向外倾斜的部份，倾斜的角度为三十度。

14、根据权利要求10中之设备，特征为上述流动化喷咀装置，是由上述壁装置上的一个孔眼陈列所形成的。

15、根据权利要求14中之设备，其特征在于：在上述孔眼陈列的区域里，上述壁装置围绕充气室装置。

16、根据权利要求10中之设备，其特征在于：箱壁装置从上述流动化区向上伸展。

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