TWI803544B - 乾燥料斗和乾燥料斗的用途,以及包含此乾燥料斗的研磨和乾燥設備 - Google Patents

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TWI803544B
TWI803544B TW107143819A TW107143819A TWI803544B TW I803544 B TWI803544 B TW I803544B TW 107143819 A TW107143819 A TW 107143819A TW 107143819 A TW107143819 A TW 107143819A TW I803544 B TWI803544 B TW I803544B
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Abstract

一種用於使粒狀材料乾燥之乾燥料斗包含:一料斗外殼(12),其限定用於粒狀材料之一充氣室(13)且具有一上部部分及一底部部分;一材料入口(20),其用於配置於該上部部分中之該粒狀材料;一材料出口端口(26),其在該底部部分處;用於將熱乾燥氣體引入至該料斗外殼中之構件(36);及一氣體出口,其配置於該上部部分中。該用於引入熱乾燥氣體之構件(36)包括經配置以在該上部部分中實質上豎直地延伸之複數個氣管(40),每一氣管在其下端處具有一氣體出口端口(40.1)且在其上端(40.2)處連接至一環形氣體管道(38),該環形氣體管道具有用於接收一乾燥氣體流之一氣體入口,該等氣管分佈在該環形氣體管道上。

Description

乾燥料斗和乾燥料斗的用途,以及包含此乾燥料斗的研磨和乾燥設備
本發明大體上係關於用於使各種類型之粒狀材料乾燥之乾燥料斗。此類乾燥料斗可用於多個應用中且尤其可用於研磨及乾燥設備中。
粒狀材料用於各種行業中且可由例如無機、有機或合成之多種材料製成。大部分的粒狀材料包括明顯的夾帶濕氣量,且其中之一些甚至展現吸濕屬性。
因此,習知地,粒狀材料藉由將經加熱(乾燥)空氣或通常將乾燥氣體吹氣通過其而在乾燥料斗中經預加熱且乾燥。乾燥氣體通常經由位於料斗之下部/錐形部分中之雙底或噴嘴而進入乾燥料斗。乾燥空氣向上流動通過粒狀進料,從而加熱粒狀材料且移除濕度。潮濕空氣接著藉由料斗頂部中之出口離開料斗。
對於許多工業製程,大塊材料之乾燥及/或預乾燥係至關重要的,因為其可影響該製程之效能、效率及/或安全性。
舉例而言,以製鐵行業為例。WO 2017/102810揭示例如研磨及乾燥設備上游之原材料尤其是原煤之預乾燥。實際上,待處理(亦即待研磨且 乾燥)之原材料中的增加之濕氣含量對粉碎器之容量具有負面影響。換言之,粉碎器之最大可能的輸出隨著原材料之水分含量增加(高於給定水分含量臨限值)而減小。
藉助於在粉碎器上游之乾燥料斗中使原材料預乾燥,可減小待安裝之粉碎器之所需容量且因此減小其大小。研磨及乾燥設備中之所需乾燥容量且因此乾燥氣流速率可亦減小,因此尤其減小以下各者之大小及容量:處理氣體管、用於使廢棄的乾燥氣體與乾燥固體材料分離之設備(例如,多管式旋風器或袋濾器)及乾燥氣體主風扇。
在WO 2017/102810之設備組態中,熱的預乾燥氣體藉由料斗外殼之圓柱形或下部截錐形部分之外圓周上的若干噴嘴(在一或多個水平面上)注入至乾燥料斗中。儘管極常見,但已觀察到,歸因於乾燥氣體之特定流動模式,此種配置並不一直准許粒狀材料之均勻乾燥。亦即,原材料之一些部分將不經預乾燥或僅稍微預乾燥,而該材料之另一部分可接近完全乾燥或甚至經過度加熱。以防此未經均勻預乾燥之材料在排放至下游粉碎器中時未經均勻化,粉碎器之操作條件可變得不穩定且導致不均勻的粉碎材料屬性。
本發明之目標係提供一種具有改良設計之乾燥料斗,尤其是提供一種准許對粒狀材料進料進行較均勻乾燥之乾燥料斗。
本發明在於發現如例如WO 2017/102810中所展示之乾燥料斗之習知配置及自其所得之氣流模式與流通式預乾燥裝置之假設衝突,其中氣體及固體材料基本上在逆流方向上流動/移動。
實際上,本發明人已觀察到注入通過此類預乾燥料斗之外壁之預乾燥氣體更多在橫向流動方向上行進通過原材料。此導致僅原料流的一部分 (料斗水平橫截面中最外環上的一部分)在入口溫階下被預乾燥氣體連續「擊中」,而更多在料斗之中心區域中下行之原材料持續與較低溫階且很可能流動速率減小之預乾燥氣體接觸。因此,取決於操作情況,預乾燥可能不會均勻,原材料之一部分可能不被預乾燥或僅被稍微預乾燥,而其他材料可能接近完全乾燥或甚至過度加熱。如上文所提及,此類經非均勻地預乾燥材料之使用可在後續製程/處理步驟中導致不穩定或甚至不安全的操作狀況。
為解決以上問題,本發明提議一種用於使粒狀材料乾燥之乾燥料斗,其包含:一料斗外殼,其限定用於粒狀材料之一充氣室且具有一上部部分及一底部部分;一材料入口,其用於配置於該上部部分中之該粒狀材料;一材料出口端口,其在該底部部分處;用於將熱乾燥氣體引入至該料斗外殼中之構件;及一氣體出口,其配置於該上部部分中。
根據本發明之一重要態樣,該用於引入熱乾燥氣體之構件包括經配置以在該上部部分中實質上豎直地延伸之複數個氣管,每一氣管在其下端處具有一氣體出口端口且在其上端處連接至一環形氣體管道,該環形氣體管道具有用於接收一乾燥氣體流之一氣體入口,該等氣管分佈在該環形氣體管道上。該等氣管有利地向下延伸至在外殼高度(H)之25%至50%之間的一區。
如在先前技術之內容背景中所解釋,習知乾燥料斗中之乾燥氣體之周邊引入引發處理均勻性之問題。該氣體傾向於保持在該料斗之外部周邊處,使得僅流動速率減小之乾燥氣體以減小之溫度到達該料斗之中心部分。
相比之下,本發明乾燥料斗包含一用於將熱乾燥氣體引入至該乾燥料斗中之經改良構件。一組豎直氣管之使用允許將複數個熱乾燥氣流引入 在該粒狀材料中之所要部位以促進較均勻流動通過該粒狀材料。此外,由於該等氣管延伸至該外殼之該上部部分中,因此該粒狀材料之一部分將已經與該等氣管及該環形氣體管道接觸而得以預加熱(當安裝在該外殼內部時)。
預期預乾燥氣體主要在豎直向上方向上流動通過原材料,因此在於豎直向下方向上行進通過料斗之原材料中產生較均勻預乾燥。避免原材料之一部分的徹底乾燥及過熱。安裝在料斗內部之熱乾燥氣體分配管道不需要外部熱絕緣。熱損耗經轉移至離開料斗之廢棄的預乾燥氣體且藉由廢棄的預乾燥氣體出口溫度控制來平衡。熱乾燥氣體既不與料斗外殼接觸亦不與設置於該外殼底部處之清理臂清空輸送機接觸,該料斗外殼及該清理臂清空輸送機在很大程度上藉由潮濕或預乾燥原材料保護以免受顯著較高溫階影響。
對於具有1.5及低於1.5之形狀比(高度直徑比)之料斗,乾燥料斗之此設計尤其有趣。複數個環形/周向性分佈之氣管將熱乾燥氣體流帶入該粒狀材料之中心部的複數個部位處。
氣體管之數目及其內橫截面面積可例如基於考慮該原材料之屬性之流體動態計算或模擬來判定。如所屬領域中眾所周知,原材料內部之預乾燥氣體之實際分佈主要由原材料之屬性、主要由晶粒大小分佈來調節。
該環形氣體管道較佳地在該上部部分中配置在該外殼內部。然而,該環形氣體管道可配置於該外殼外部,其中該等豎直氣管穿過該外殼之頂部。
某一數目個豎直氣管設置於該環形氣體管道上。在實施例中,至少四個此類氣管連接至該環形氣體管道且較佳地等距間隔開。
該等氣管可配置於一虛擬圓圈(38.1)上,該虛擬圓圈具有該外殼之內部直徑之介於0.45與0.75倍之間、更佳地介於0.50與0.65倍之間的一直徑。
在實施例中,該等氣管為在兩端處打開之筆直管。在其他實施例中,該等氣管包含一向下加寬之下部部分。詳言之,該等氣管可形成為扁平的錐形管,其中窄端連接至該環形氣體管道,且該等氣管在其出口端口處輸出一氣鋒。
在實施例中,該等氣管之該下部部分可配備有用於調適離開該管之該熱乾燥氣體之出口速度的節流構件。此類節流構件較佳地配置在該等氣管內部。
一材料分配部件,尤其一分配錐體,有利地配置在該材料入口下方以用於擴散該粒狀材料。該環形氣體管道及分配部件較佳地例如以約相同高度同軸地配置。
在實施例中,該乾燥料斗可包含以下特徵中之一或多者:-該材料入口居中配置於該料斗外殼之一頂部中;-該材料入口包括一噴嘴;-該外殼具有一實質上平坦底部壁,其中該材料出口端口較佳地居中配置;-一分流器元件與該外殼底部壁間隔開且經配置以覆蓋該材料出口;-收集構件配置於該底部部分中以促使粒狀材料朝向該材料出口;-該等氣管包含一向下加寬之下部部分。
本發明之此等及其他實施例在隨附附屬申請專利範圍中加以敍述。
根據另一態樣,本發明亦係關於一種用於自一粗糙材料產生一磨碎的乾燥材料之研磨及乾燥設備,該研磨及乾燥設備包含:-一經加熱乾燥氣體源,其用於提供一預定義溫度下之經加熱乾燥氣體;-一磨碎設備,其用於磨碎且使該粗糙材料乾燥以獲得一磨碎的乾燥材料;-根據本發明之第一態樣之一乾燥料斗,其設置於該磨碎設備上游以用於使 該粗糙材料乾燥;-輸送構件,其用於將該粗糙材料自該乾燥料斗輸送至該磨碎設備中;-導管,其用於將經加熱乾燥氣體饋送至該磨碎設備中且饋送至該乾燥料斗;及-該磨碎設備下游之一分離器,其用於收集該磨碎的乾燥材料且使其與該乾燥氣體分離。
10:乾燥料斗
12:外殼
13:充氣室
14:外壁
16:底部壁
18:上部壁/頂部
20:材料入口
22:進料管
24:旋轉閥
26:材料出口
28:偏轉器
30:清理臂
30':環形氣體管道
32:排出管
34:旋轉閥
36:用於將熱乾燥氣體引入至料斗外殼中之構件
38:環形氣體管道
38":氣體管道
38.1:虛擬圓圈
40:氣管
40':氣管
40":筆直豎直管/氣管
40.1:氣體出口端口
40.1':下端
40.1":下部輸出端
40.2:上端
40.2':上端
40.2":上端
41:區或水平帶
42:主要氣體供應管道
44:氣體出口
46:氣體排出管
48:分配部件
50:內部環形凸出部分
52:錐形表面/凸出部分表面/致動器
54:節流部件
56:錐形橫向表面
58:環形通道
60:桿
100:研磨及乾燥設備
110:原材料儲存倉
115:變速輸送機
120:乾燥料斗/乾燥氣體生成器
130:碾磨機
135:導管
140:下游設備
150:下游儲存或輸送設備/精細材料/產品倉
170:導管
171:乾燥氣體主風扇
175:導管
180:下游排氣袋濾器
190:排氣煙囪
A:中心軸線
B:中心線
H:外殼高度
參考附圖自以下若干非限制性實施例之詳細描述,本發明之其他細節及優點將變得顯而易見,在該等附圖中:圖1為本發明乾燥料斗之實施例之示意圖;圖2:為具有圖1之乾燥料斗之研磨及乾燥設備的實施例之圖;圖3:為環形氣體管道及氣管之替代設計的示意圖;且圖4:為用於引入熱乾燥氣體之構件之氣管的又一實施例之示意圖。
圖1為本發明乾燥料斗10之原理圖。其包含外殼12,該外殼具有沿著中心軸線A延伸之大體管狀外壁14,該大體管狀外壁分別藉由底部壁16及上部壁18或頂部在兩端處閉合。該外壁14較佳地為圓形且在外殼之下部部分中稍微逐漸變窄(截錐形部分)。然而,此非限制性的且該外壁可具有矩形或正方形橫截面形狀。
外殼12限定充氣室13,其供粒狀材料暫時儲存其中以用於乾燥目的。用於粒狀材料之材料入口20配置於外殼之上部部分中,尤其配置在頂部18之中心。粒狀材料經由連接至入口20之進料管22供應。噴嘴(未展示)有利 地安裝於材料入口20中以用於在進料管22與噴嘴入口之間直接連接。在使用中,進料管22通常可連接至上游儲存倉(未展示),該儲存倉含有待在乾燥料斗10中乾燥之材料。旋轉閥24可配置於進料管上以控制粒狀材料流動至乾燥料斗10且防止不同於料斗上部部分內部之大氣壓、正壓或負壓對上游儲存倉之操作的干擾影響。
參考符號26指代底部部分處之材料出口。在此變型中,底部壁16為平坦的且該材料出口沿著軸線A於其中居中配置。藉由入口20到達的粒狀材料將在重力作用下落入料斗10中且在其中累積。
偏轉器28配置於底部壁16上方之下部部分中且與其間隔開,以此方式以便覆蓋出口26。在此變型中,偏轉器28具有錐形形狀且具有大於出口端口26之圓周的圓周。此避免在出口端口26上方之豎直方向上形成材料柱。相反地,粒狀材料將在偏轉器28之周邊處擱置於平坦底部16上。提供收集構件—此處為水平刮除器或清理臂30,以朝向出口端口26推動該材料。該刮除器通常可經設計為水平刮刀,該水平刮刀安裝在由電動機總成攜帶之樞轉軸上。
在使用中,排出管32通常連接至出口端口26以便將乾燥的粒狀材料轉送至隨後的處理或使用台,此取決於應用/製程。旋轉閥34允許藉由排出管32調節流出且防止不同於料斗下部部分內部之大氣壓、正壓或負壓對下游設備(通常為粉碎器)之操作的干擾影響。
參考符號36通常指代用於將熱乾燥氣體引入至料斗外殼中之構件,其包含經配置以在上部外殼部分中實質上豎直地延伸之環形氣體管道38及多個氣管40。每一氣管40在其下端處具有氣體出口端口40.1且在其上端處連接至環形氣體管道。環形氣體管道38具有氣體入口(未展示),其用於自穿過頂部18之主要氣體供應管道42接收乾燥氣體流。在該實施例中,環形氣體管道38為具有圓形橫截面(環面)之圓形管道—然而,此並非限制性的且可設想其他 形狀。
氣體出口44配置於上部部分中,亦即配置於頂部18中。氣體排出管46連接至氣體出口44以在排放至大氣之前將廢棄的乾燥氣體帶走至過濾設備。
分配部件48配置於材料入口20下方,較佳地在軸線A上居中對準。分配部件48經塑形以便徑向擴散落於其上之材料。其在此處採用錐形形狀,但可經塑形為半球形或鐘形或任何其他功能上類似形狀。
分配部件48經組態成以約相同高度裝配在環形氣體管道38內部。因此,自材料入口20到達之材料落在分配部件48上且朝向豎直氣管40在環形氣體管道38下方經徑向導向。
如本文中所使用,術語上部部分及下部部分分別指代中心線B上方及下方之料斗區(上部壁與下部壁之間的中間距離)。
對於乾燥氣體之經改良分佈,氣管40可配置於虛擬圓圈上,該虛擬圓圈具有該外殼之內部直徑的介於0.45與0.75倍之間、更佳地介於0.50與0.65倍之間之直徑。圖1中之此虛擬圓圈對應於環形氣體管道38之標記為38.1之環形中心線。
較佳地,氣管向下延伸至在外殼高度(H)之25%至50%之間的區;此區或水平帶在該圖中經指示為41。此處可注意到,儘管氣管40延伸通過待與粒狀材料之入口流接觸之上部部分(亦即,上部部分之至少部分),但氣管40之出口端口40.1通常可位於下部部分(在中間高度線B下方)中,其出口40.1位於水平帶41中。
現在轉而參看圖2,其係關於本發明乾燥料斗在研磨及乾燥設備100之內容背景中之應用。詳言之,乾燥料斗在設備100中用作預乾燥料斗,該預乾燥料斗用於在設備100中處理之潮濕的粗糙大塊材料,例如煤或爐渣。
在研磨及乾燥設備100中,原材料,例如粗糙爐渣或煤,儲存在碾磨機130上游之原材料儲存倉110中。本發明乾燥料斗,例如指代為120之圖1中呈現之料斗,插入於儲存倉110與碾磨機130之間。為了經處理成乾燥的經粉碎材料,例如經粉碎爐渣或煤,預乾燥原材料可藉助於變速(可變容量)輸送機115(例如變速牽鏈輸送機及/或旋轉閥)自乾燥料斗120供應至碾磨機130。
設備100之其餘部分係較習知且類似於已知研磨及乾燥設備,參見例如WO 2017/102810。
乾燥能量藉由運用可燃氣體啟動之可變容量乾燥氣體生成器120供應。在可獲得的範圍內,可燃氣體較佳地為具有低氫氣含量之低熱值氣體,例如高爐氣體。低氫氣含量限制經產生之乾燥氣體之水蒸氣含量,因此增加乾燥效率。乾燥氣體生成器120通常亦包括燃燒空氣風扇及額外低容量燃燒器,其用於高熱值燃燒氣體,例如天然氣或焦爐氣,該氣體需要用於加熱設備且有可能用於支援低熱值燃燒氣體之燃燒。
習知地,由於接近化學計量燃燒—避免煙道氣(甚至低熱值燃燒氣體)中之高氧濃度—導致1000℃及高於1000℃之數量級的煙道氣溫階,亦即比碾磨機內部且接觸待乾燥之潮濕原材料(尤其為煤)可接受之溫度高出若干倍,因此乾燥氣體生成器120內部產生之熱煙道氣必須與較大流動速率的約100℃之經回收的廢棄的乾燥氣體混合。經回收之廢棄的乾燥氣體自導管170到達。此將允許在煤之狀況下在碾磨機130的前方獲得在約200℃至低於400℃範圍內之適當乾燥氣體溫度,所需之實際值主要地藉由原材料之水分含量調節。
在典型的研磨及乾燥設備100中,在碾磨機130內部很大程度上並行地對原材料執行磨碎、通常研磨以及乾燥。材料例如在旋轉滾輪、滾珠等與旋轉研磨台或碗之間研磨,且濕氣與熱乾燥氣體接觸蒸發。乾燥氣體將經研磨材料輸送至分類器中,該分類器通常整合至碾磨機130之頂部部分中。粗糙 材料自乾燥氣流去除且傳回至研磨台或碗上,精細(磨碎)材料由具有增加的水蒸氣含量之冷卻的廢棄乾燥氣體傳輸通過導管135至用於氣固分離之下游設備140中,此處為多管式旋風器,但可使用常用的袋濾器。
藉由設備140與廢棄的乾燥氣體分離之經粉碎的材料經傳送至下游儲存或輸送設備150,例如精細材料/產品(粉煤)儲存倉、輸送料斗、粉末泵等。
可注意到,廢棄的乾燥氣體藉由導管170回收至乾燥氣體生成器120且與熱煙道氣混合以產生具有適當碾磨機入口溫階之熱乾燥氣體。此熱乾燥氣體之較大部分接著通常供應至碾磨機130,其餘部分經由導管175供應至預乾燥料斗120且注入其中。如關於圖1所解釋,注入至預乾燥料斗120中之熱乾燥氣體流動通過原材料床,對原材料進行加熱,使原材料濕氣之一部分蒸發,冷卻下來且在頂部處離開料斗120。離開預乾燥料斗120之廢棄的乾燥氣體在下游排氣袋濾器180中清潔且最後藉由排氣煙囪190釋放至大氣中;與排氣分離之精細固體材料經傳送至精細材料/產品倉150中。具有減少的水分含量之原材料自預乾燥料斗120傳送至碾磨機130中,以處理成乾燥的精細材料。
預乾燥料斗120允許減少碾磨機130上游之原材料水分含量,導致供應至碾磨機130之減小的乾燥氣流速率(在由碾磨機固定之乾燥氣流速率範圍之限制內)、(如由此乾燥氣流速率調節)減小的氣固分離設備140容量及大小、乾燥氣體主風扇171之減小的產出率以及最終減小的碾磨機130大小。環路中之壓力位準通常(經由排氣流之控制)以使乾燥氣體生成器120下游及碾磨機130以及原材料儲存倉120上游具有適當超壓位準之方式受控制,該適當超壓位準用於經由原材料儲存倉120及下游袋濾器180以及煙囪190(排氣管)將給定乾燥氣流速率輸送至大氣中。
讓我們回到先前技術。如上文所指示,WO 2017/102810揭示原 材料、尤其原煤在研磨及乾燥設備上游之預乾燥。藉助於在粉碎器上游之乾燥料斗中使原材料預乾燥,可減小待安裝之粉碎器之所需容量且因此減小其大小。研磨及乾燥設備中之所需乾燥容量且因此乾燥氣流速率可亦減小,因此尤其減小以下各者之大小及容量:處理氣體管、用於使廢棄的乾燥氣體與乾燥固體材料分離之設備(例如,多管式旋風器或袋濾器)及乾燥氣體主風扇。
在WO 2017/102810之研磨及乾燥設備中(參見圖2),原材料之預乾燥已經在粉碎器上游從頭整合。預乾燥氣體及乾燥氣體一起在同一乾燥氣體生成器中產生。在已經存在之研磨及乾燥設備之容量增加之狀況下,基於預乾燥設備之添加,現有設備之排氣將由新的乾燥排氣風扇供應至新的預乾燥氣體生成器,藉由添加在彼預乾燥氣體生成器中產生之熱煙道氣而加熱至高達預乾燥氣體入口溫度,且接著經導向至適當的預乾燥設備中。
已經提議在用作流通式乾燥器之預乾燥料斗內部執行預乾燥,亦即,熱預乾燥氣體基本上在豎直向上方向上流動通過料斗中所含有的大塊材料,而此大塊材料在豎直向下方向上緩慢下行。隨著氣體行進通過大塊材料,熱自氣體轉移至固體材料上,固體材料及液體濕氣經加熱且表面濕氣被部分地蒸發且由氣體夾帶。具有增加的水分含量之冷卻的預乾燥氣體在頂部離開料斗,經預乾燥及加熱(在有限程度上)固體材料在料斗之底部處排放且經饋送至下游粉碎器中。
預乾燥條件很大程度上取決於原材料之晶粒大小分佈。此原材料越精細,則每材料單位體積之熱及蒸氣交換表面積越大。另一方面,離開料斗之冷卻的預乾燥氣體之溫度必須維持在高到足以避免液態水至下游袋濾(或等效氣固分離)設備中之任何輸入的溫階,該袋濾設備將在預乾燥氣體經釋放至大氣中之前對該預乾燥氣體進行清潔。此意謂—除非考慮預乾燥料斗下游之預乾燥排氣之再加熱—否則必須控制且限制料斗內部之熱及蒸氣交換表面積, 此取決於原材料之晶粒大小分佈且因此最終取決於料斗中所含有且由預乾燥氣體穿過之原材料之填充高度。
由來自待處理之材料以及來自設備之溫度限制調節的待轉移至原材料上之預乾燥能量速率及對預乾燥氣體入口溫度之限制基於用於料斗內部之氣體速度之可接受的值之範圍及由其導致之壓力損耗產生用於預乾燥氣流速率之一系列可能值且因此產生用於預乾燥料斗內橫截面面積及內徑之值範圍。
預乾燥料斗內橫截面面積接著亦調節料斗填充位準,以如前述段落中所論述而受控制。預乾燥製程(亦即熱及質量(水蒸氣)轉移)中所涉及之原材料填充之高度的所需控制及限制已引起碾磨機上游之含有常用原材料之設備拆分成上部原材料儲存倉或儲存料斗及下部、下游原材料預乾燥料斗,其中在內部執行實際預乾燥且其中取決於熱及質量轉移條件以及引起其之溫階,可容易地量測且控制熱及質量轉移表面積且因此量測且控制填充高度。
為了限制原材料儲存倉或儲存料斗及原材料預乾燥料斗兩者之所需高度,已經提議將其中之每一者配備有底部清理臂清空裝置,因此避免延伸的高度耗用下部錐形部分,該延伸的高度耗用下部錐形部分造成昂貴的額外鋼結構同時僅提供有限額外儲存空間。
在WO 2017/102810之預乾燥料斗中,熱的預乾燥氣體藉由料斗外殼之圓柱形或下部截錐形部分之外圓周上的若干噴嘴(在一或多個水平面上)注入至預乾燥料斗中。然而,此配置及由此產生之氣流模式與流通式預乾燥裝置之假設衝突,其中氣體及固體材料基本上在逆流方向上流動/移動,如上文所描述。實際上,藉由預乾燥料斗之外壁注入之預乾燥氣體更多在橫向流動方向上行進通過原材料。此導致僅原料流的一部分(料斗水平橫截面中最外環上的一部分)在入口溫階下被預乾燥氣體連續「擊中」,而更多在料斗之中心區域中下行之原材料持續與較低溫階且很可能流動速率減小之預乾燥氣體接 觸。因此,預乾燥將不均勻,原材料之一部分將不被預乾燥或僅被稍微預乾燥,而其他材料可能接近完全乾燥或甚至經過度加熱。以防此未經均勻預乾燥之材料在排放至下游粉碎器中時未經均勻化,粉碎器之操作條件可變得不穩定且導致不均勻的粉碎材料屬性。另外,至少預乾燥料斗殼體之熱的預乾燥氣體注射噴嘴區域必須應對預乾燥氣體之入口溫階。
本發明的功效。如例如參考圖1所解釋之本發明乾燥料斗係基於經改良預乾燥氣體入口及分佈模式,其旨在引起較均勻預乾燥的較均勻氣體及熱分佈。待預乾燥之原材料藉由料斗頂部中之中心原材料入口20供應至料斗10之內部中且藉由分配錐體48擴散至毗鄰熱乾燥氣管40之環形圓柱形區域中。熱乾燥氣體離開下部管出口40.1,穿入大塊材料,向外擴散,向上流動通過大塊材料,離開頂部上大塊材料填充之體積且最後藉由頂部18中之廢棄的預乾燥氣體出口44自料斗流出。預乾燥材料藉由清理臂輸送機30在底部部分處收集,且藉由中心原材料出口26排放。
根據用於下游研磨及乾燥設備之粉煤輸出之設定點值,原材料入口流動速率通常可藉助於預乾燥料斗原材料入口噴嘴上方之旋轉閥24之速度變化來控制。
根據用於預乾燥氣體熱流速率之設定點值(由待實現之預乾燥速率及原材料入口流動速率調節),控制預乾燥氣體生成器之容量。根據用於廢棄的預乾燥氣體出口溫度之設定點值,藉助於料斗之最低部分中之底部清理臂清空裝置的速度變化來控制料斗內部之原材料填充位準(廢棄的預乾燥氣體出口溫度係由大塊材料中之熱及質量轉移表面積且因此由填充位準調節)。
預期預乾燥氣體主要在豎直向上方向上流動通過原材料,因此在於豎直向下方向上行進通過料斗之原材料中產生較均勻預乾燥。避免原材料之一部分的徹底乾燥及過熱。安裝在料斗內部之熱乾燥氣體分配管道不需要外 部熱絕緣。熱損耗經轉移至離開料斗之廢棄的預乾燥氣體且藉由廢棄的預乾燥氣體出口溫度控制來平衡。熱乾燥氣體既不與料斗外殼接觸亦不與清理臂清空輸送機接觸,該料斗外殼及該清理臂清空輸送機在很大程度上藉由潮濕或預乾燥原材料保護以免受顯著較高溫階影響。
豎直熱乾燥氣管40之數目及其內橫截面面積可例如基於流體動態計算或模擬來判定,豎直熱乾燥氣管及其內橫截面面積調節乾燥氣體在管之出口處的速度。
在圖1之實施例中,氣管40為具有圓形橫截面之簡單的筆直管,其具有兩個開口端:下端40.1,其形成出口端口;及上端40.2,其連接至環形氣體管道38,從而形成用於熱乾燥氣體之入口。
圖3展示用於引入熱乾燥氣體之構件30的簡圖。環形氣體管道30'類似於圖1之環形氣體管道。此處,氣管40'通常經塑形為扁平的錐形管。如可觀測到,管40'為自其上端40.2'處之圓形或方形入口橫截面其下端40.1'處之槽狀出口橫截面的過渡,管40'在向下方向上加寬。此類形狀之優點在於預乾燥氣流在較大、環形盤狀氣體分佈區域上擴散,如可自具有圓形橫截面之下流管預期。
在某些情況下,亦即在晶粒大小分佈並非已知或無法預期在乾燥料斗之操作壽命期間保持不變之狀況下,有利的係在每一豎直氣管中包括用於調適離開管之熱乾燥氣體之出口速度的構件。圖4說明此類構件之一個可能設計。吾人將辨識出具有連接至氣體管道38"之上端40.2"及下部輸出端40.1"之環形氣體管道38"及筆直豎直管40"。在其下部部分中,管40"包括內部環形凸出部分50,其具有向上(亦即上游)定向之錐形表面52。具有錐形橫向表面56之節流部件54與凸出部分表面52協作以限定用於乾燥氣體之環形通道58。節流部件54可在管40"中相對於凸出部分軸向移動,藉此允許使環形通道58之寬度變化 且因此調節管出口端口40.1"處排放之熱乾燥氣體的出口速度且因此調節其分佈半徑。節流部件54之軸向/縱向位移可例如藉助於由圖4中之虛線表示之桿60操作,該桿延伸通過管40"及環形管道38"、通過上部料斗部分且經由頂部18。桿60可與配置於料斗外部之致動器52相關聯。
可注意到,填充至料斗中且向下下行之原材料可尤其在豎直熱氣管40上產生較大負荷。因此,管40可藉由徑向配置的加強肋增強及/或藉助於支撐使用例如具有適當形狀之張力及壓力桿穩定化。
10:乾燥料斗
12:外殼
13:充氣室
14:外壁
16:底部壁
18:上部壁/頂部
20:材料入口
22:進料管
24:旋轉閥
26:材料出口
28:偏轉器
30:清理臂
32:排出管
34:旋轉閥
36:用於將熱乾燥氣體引入至料斗外殼中之構件
38:環形氣體管道
38.1:虛擬圓圈
40:氣管
40.1:氣體出口端口
40.2:上端
41:區或水平帶
42:主要氣體供應管道
44:氣體出口
46:氣體排出管
48:分配部件
A:中心軸線
B:中心線
H:外殼高度

Claims (16)

  1. 一種用於使粒狀材料乾燥之乾燥料斗,其包含:一料斗外殼(12),其限定用於粒狀材料之一充氣室(13)且具有一上部部分及一底部部分;一材料入口(20),其用於配置於該上部部分中之該粒狀材料;一材料出口端口(26),其在該底部部分處;用於將熱乾燥氣體引入至該料斗外殼中之構件(36);一氣體出口,其配置於該上部部分中;其中該用於引入熱乾燥氣體之構件(36)包括經配置以在該上部部分中實質上豎直地延伸且向下延伸至在外殼高度(H)之25%至50%之間的一區之複數個氣管(40),每一氣管在其下端處具有一氣體出口端口(40.1)且在其上端(40.2)處連接至一環形氣體管道(38),該環形氣體管道具有用於接收一乾燥氣體流之一氣體入口,該等氣管分佈在該環形氣體管道上。
  2. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中該等氣管(40)經配置在一虛擬圓圈(38.1)上,該虛擬圓圈具有該外殼之內部直徑之介於0.45與0.75倍之間、更佳地介於0.50與0.65倍之間的一直徑。
  3. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中該環形氣體管道(38)在該上部部分中配置在該外殼內部。
  4. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中至少四個氣管連接至該環形氣體管道且較佳地等距間隔開。
  5. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中該材料入口(20)居中配置於該料斗外殼之一頂部中。
  6. 如請求項5所述之乾燥料斗,其中該材料入口(20)包括一噴嘴。
  7. 如請求項5所述之乾燥料斗,其中一材料分配部件(48),尤其一分配錐體,配置於該材料入口下方以用於擴散該粒狀材料。
  8. 如請求項7所述之乾燥料斗,其中該環形氣體管道(38)及分配部件(48)較佳地以約相同高度同軸地配置。
  9. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中該外殼(12)具有一實質上平坦底部壁(16),其中該材料出口端口(26)較佳地居中配置。
  10. 如請求項9所述之乾燥料斗,其中一分流器元件(28)與該外殼底部壁(16)間隔開且經配置以覆蓋該材料出口(26)。
  11. 如請求項10所述之乾燥料斗,其包含收集構件(30),該收集構件配置於該底部部分中以促使粒狀材料朝向該材料出口(26)。
  12. 如請求項1所述之乾燥料斗,其中該等氣管(40')包含一向下加寬之下部部分。
  13. 如請求項12所述之乾燥料斗,其中該等氣管(40')形成為扁平的錐形管,其中窄端連接至該環形氣體管道且該等氣管在其出口端口處輸出氣鋒。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之乾燥料斗,其中氣管(40")之下部部分配備有用於調適離開該管之該熱乾燥氣體之出口速度的節流構件(54)。
  15. 一種一研磨及乾燥設備中之如請求項1至14中任一項所述之乾燥料斗的用途,該乾燥料斗尤其用於煤或爐渣。
  16. 一種用於自一粗糙材料產生一磨碎的乾燥材料之研磨及乾燥設備,該研磨及乾燥設備包含:一經加熱乾燥氣體源(120),其用於提供一預定義溫度下之經加熱乾燥氣體; 一磨碎設備(130),其用於磨碎且使該粗糙材料乾燥以獲得一磨碎的乾燥材料;一如請求項1至14中任一項所述之乾燥料斗(120),其設置於該磨碎設備上游以用於使該粗糙材料乾燥;輸送構件(115),其用於將該粗糙材料自該乾燥料斗輸送至該磨碎設備中;導管(175),其用於將經加熱乾燥氣體饋送至該磨碎設備中且饋送至該乾燥料斗;該磨碎設備下游之一分離器(140),其用於收集該磨碎的乾燥材料且使其與該乾燥氣體分離。
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