CN101986029B - 一种返料-分选一体化的物料循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种返料-分选一体化的物料循环装置，涉及物料循环技术，包括上升段、下降段、返料段。粒径大于物料循环装置设计粒径的大颗粒物料被分选出来并通过排渣管排出，其余颗粒进入返料段，回到炉膛。本发明的返料-分选一体化的物料循环装置，主要用于循环回路中有大颗粒物料的情况下，实现大颗粒物料的分选和排出，以保证物料循环的通畅。

Description

一种返料-分选一体化的物料循环装置
技术领域
本发明涉及物料循环技术领域，是一种返料-分选一体化的物料循环装置。
背景技术
物料循环装置是构成循环流化床循环回路的关键部件。在固体颗粒的循环过程中，物料循环装置的作用是将循环物料连续稳定地送回到提升管内，并防止气体由高压区反窜到低压区。物料循环装置工作的可靠性直接影响着循环流化床的正常稳定运行。
一般而言，循环流化床的物料循环装置可分为机械阀和非机械阀两种。由于机械阀在高温下容易卡塞、磨损，因此目前被广泛应用的是非机械阀。较为常见的非机械阀有L阀、V阀、密闭输送阀(Seal Pot)、U阀(Loop Seal)、H阀等。其工作原理都是利用流化风流化阀体中的物料，使之在阀体内流动。
U阀是工业应用的循环流化床中比较成功的物料循环装置。在实际应用中，有时会有超过设计粒径的大颗粒进入阀体，比如：未配备适用的燃料破碎***的循环流化床锅炉中，入炉燃料中混入了较大的颗粒；或者为某些特殊用途而向循环回路中加入了大颗粒。这些大颗粒进入U阀后，由于其粒径超出设计粒径，难以被流化风流化，从而易于沉积在阀体的底部，形成流化死区，影响其正常运行，严重时甚至会导致U阀完全失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种返料-分选一体化的物料循环装置，主要用于物料循环装置内实现大颗粒的物料分选并排出，从而保证物料循环装置的正常运行。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种返料-分选一体化的物料循环装置，由下降段1、上升段2、返料段3依次连接而成，下降段1与上升段2侧壁局部相通，上升段2与返料段3侧壁上部相通，下降段1、上升段2底部设有布风装置；其下降段1自上而下依次有下降段柱形区11、上大下小的下降段锥形分选区12、下降段布风装置14和下降段排渣管15；下降段锥形分选区12顶部直径与下降段柱形区11的直径相等；
上升段2自上而下依次有上升段柱形区21、上大下小的上升段锥形分选区22、上升段布风装置24和上升段排渣管25；上升段锥形分选区22顶部直径与上升段柱形区21的直径相等；
下降段柱形区11与上升段柱形区21侧壁下部相通；
下降段锥形分选区12的锥角α和上升段锥形分选区22的锥角β均小于60°。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述下降段1还包括柱形的下降段流化床分选区13，其位于下降段锥形分选区12下方、下降段布风装置14上方，且下降段流化床分选区13的直径与下降段锥形分选区12底部直径相等。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述上升段2还包括柱形的上升段流化床分选区23，其位于上升段锥形分选区22下方、上升段布风装置24上方，且上升段流化床分选区23的直径与上升段锥形分选区22底部直径相等。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述下降段锥形分选区12与下降段柱形区11交接面处的流化风表观速度Ux小于2Umf，Umf为设计粒径颗粒的临界流化速度。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述上升段锥形分选区22与上升段柱形区21交接面处的流化风表观速度Us的范围为Umf＜Us＜5Umf。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述下降段布风装置14或上升段布风装置24为带风室的布风板。
所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其所述下降段布风装置14或上升段布风装置24为布风管。
本发明提出的具有分选功能的物料循环装置，结构简单，操作简便，可有效防止超过返料装置设计粒径的大颗粒沉积返料装置中，保证了物料循环装置的长期稳定运行。
附图说明
图1为本发明一种返料-分选一体化的物料循环装置实施例1的示意图；
图2为本发明一种返料-分选一体化的物料循环装置实施例2的示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种返料-分选一体化的物料循环装置，包括下降段1、上升段2、返料段3。下降段1自上而下依次由下降段柱形区11、倒锥形的下降段锥形分选区12、柱形的下降段流化床分选区13和下降段布风装置14和下降段排渣管15构成；下降段锥形分选区12顶部直径与下降段柱形区11的直径相等，底部直径与下降段流化床分选区13直径相等；上升段2自上而下依次由上升段柱形区21、倒锥形的上升段锥形分选区22、柱形的上升段流化床分选区23和上升段布风装置24和上升段排渣管25构成；上升段锥形分选区22顶部直径与上升段柱形区21的直径相等，底部直径与上升段流化床分选去23的直径相等；下降段柱形区11与上升段柱形区21下部相通。
所述下降段锥形分选区12的锥角α和上升段锥形分选区22的锥角β均小于60°。
所述下降段布风装置14和上升段布风装置24为带风室的布风板，也可以是布风管。
通过上述下降段布风装置14向下降段柱形区11内通入流化风，下降段锥形分选区12与下降段柱形区11交接面处的流化风表观速度Ux的范围为Ux＜2Umf，Umf为设计粒径颗粒的临界流化速度。
通过上升段布风装置24向上升段柱形区21内通入流化风，上升段锥形分选区22与上升段柱形区21交接面处的流化风表观速度Us的范围为Umf＜Us＜5Umf，Umf为设计粒径颗粒的临界流化速度。
所述返料-分选一体化的物料循环装置的下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22上部直接连通。
本发明一种返料-分选一体化的物料循环装置的原理是：
随着流化风速的增大，固定床将逐渐向鼓泡床、湍流床和快速床状态发展，对应于临界流化速度、起始转变速度和终端速度。颗粒的粒径不同，其临界流化速度、起始转变速度和终端速度也不同。因此在相同的流化风速，不同粒径的颗粒处于不同的流化状态，利用这个状态的差异可以实现不同粒径颗粒的分选。
由于下降段锥形分选区12和下降段流化床分选区13的横截面积不同，流化风在上述两区域内的表观速度也就不同；上升段流化床分选区23、上升段锥形分选区22和上升段柱形区21的横截面积不同，上述三区域内的表观流化速度也不同。
本发明的返料-分选一体化的物料循环装置，下降段柱形区11内的物料以负压差移动床的方式进入下降段锥形分选区12，从下降段流化床分选区13底部经布风装置14通入流化风，将流化风速控制在使设计粒径的颗粒在下降段流化床分选区13为湍流床到鼓泡床的流化状态、在下降段流化床分选区13处于湍流床状态。经过这样下降段锥形分选区12和下降段流化床分选区13初步分选的颗粒进入上升段锥形分选区22，从上升段流化床分选区23底部经布风装置24通入流化风，将流化风速控制在使设计粒径的颗粒在上升段流化床分选区23为湍流床到鼓泡床的流化状态、在上升段流化床分选区23处于湍流床状态。超过设计粒径的大颗粒将在其余颗粒由湍流床向鼓泡床的转变的过程中，随着流化风表观流化速度的降低，而沉积在下降段流化床分选区13和上升段流化床分选区23的底部；其余颗粒则以溢流或喷溅的方式从上升段柱形区21侧壁的物料出口进入返料段3。聚集在下降段流化床分选区13和上升段流化床分选区23底部的大颗粒可通过下降段排渣管15和上升段排渣管25定期或连续地排出。这样，超出设计粒径的大颗粒不会沉积在返料装置底部，从而可实现整个物料循环装置的长期稳定运行。
下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22的锥角α和β均小于60°，否则在下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22横截面上流化风速度分布不均，容易出现沟流而无法实现分选。
本发明的具有分选功能的物料循环装置，除了可分选并排出超出设计粒径的大颗粒外，还可以用于实现对不同密度的窄筛分颗粒实现分选和循环，超出设计密度的大密度颗粒类似于超出超过设计粒径的大颗粒，随着在高度方向的流化风表观速度逐渐降低，沉积在下降段流化床分选区13和上升段流化床分选区23的底部；其余颗粒则以溢流或喷溅的方式从上升段柱形区21侧壁的物料出口进入返料段3。聚集在下降段流化床分选区13和上升段流化床分选区23底部的大颗粒可通过下降段排渣管15和上升段排渣管25定期或连续地排出。
实施例1
参见附图1，一种返料-分选一体化的物料循环装置，包括下降段1、上升段2、返料段3。下降段1自上而下依次由下降段柱形区11、倒锥形的下降段锥形分选区12、柱形的下降段流化床分选区13和下降段布风装置14和下降段排渣管15构成；下降段锥形分选区12顶部直径与下降段柱形区11的直径相等，底部直径与下降段流化床分选区13直径相等；上升段2自上而下依次由上升段柱形区21、倒锥形的上升段锥形分选区22、柱形的上升段流化床分选区23和上升段布风装置24和上升段排渣管25构成；上升段锥形分选区22顶部直径与上升段柱形区21的直径相等，底部直径与上升段流化床分选去23的直径相等；下降段柱形区11与上升段柱形区21下部相通；下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22之间不设水平段；下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22的锥角α和β均为45°。
其中，下降段布风装置14和上升段布风装置24为带风室的布风板，下降段排渣管15和上升段排渣管25从布风板上开口，穿出风室。
该返料-分选一体化的物料循环装置设计颗粒为粒径在0～2mm之间的颗粒，堆积密度为753kg/m3，表观密度1143kg/m3，平均临界流化速度Umf为0.12m/s。通过下降段布风装置14和上升段布风装置24分别向下降段1和上升段2内通入流化风，下降段锥形分选区12与下降段柱形区11交接面处的表观流化速度Ux为Umf，即0.12m/s，上升段锥形分选区22与上升段柱形区21交接面处的表观流化速度Us为2Umf，即0.24m/s。
实施例2
参见附图2，一种返料-分选一体化的物料循环装置，包括下降段1、上升段2、返料段3。下降段1自上而下依次由下降段柱形区11、倒锥形的下降段锥形分选区12、柱形的下降段流化床分选区13和下降段布风装置14和下降段排渣管15构成；下降段锥形分选区12顶部直径与下降段柱形区11的直径相等，底部直径与下降段流化床分选区13直径相等；上升段2自上而下依次由上升段柱形区21、倒锥形的上升段锥形分选区22、柱形的上升段流化床分选区23和上升段布风装置24和上升段排渣管25构成；上升段锥形分选区22顶部直径与上升段柱形区21的直径相等，底部直径与上升段流化床分选去23的直径相等；下降段柱形区11与上升段柱形区21下部相通；下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22之间不设水平段；下降段锥形分选区12和上升段锥形分选区22的锥角α和β均为60°。
其中，下降段布风装置14和上升段布风装置24为布风管，大颗粒分别从布风管间直接落入下降段排渣管15和上升段排渣管25。
该返料-分选一体化的物料循环装置设计颗粒为粒径在0～0.7mm之间的颗粒堆积密度为1496kg/m3，表观密度2526kg/m3，平均临界流化速度Umf为0.09m/s。通过下降段布风装置14和上升段布风装置24分别向下降段1和上升段2内通入流化风，下降段锥形分选区12与下降段柱形区11交接面处的表观流化速度Ux为1.5Umf，即0.135m/s，上升段锥形分选区22与上升段柱形区21交接面处的表观流化速度Us为4Umf，即0.36m/s。

Claims (7)

1.一种返料-分选一体化的物料循环装置，由下降段(1)、上升段(2)、返料段(3)依次连接而成，下降段(1)与上升段(2)侧壁局部相通，上升段(2)与返料段(3)侧壁上部相通，下降段(1)、上升段(2)底部设有布风装置；其特征在于，
下降段(1)自上而下依次有下降段柱形区(11)、上大下小的下降段锥形分选区(12)和下降段布风装置(14)和下降段排渣管(15)；下降段锥形分选区(12)顶部直径与下降段柱形区(11)的直径相等；
上升段(2)自上而下依次有上升段柱形区(21)、上大下小的上升段锥形分选区(22)、和上升段布风装置(24)和上升段排渣管(25)；上升段锥形分选区(22)顶部直径与上升段柱形区(21)的直径相等；
下降段柱形区(11)与上升段柱形区(21)侧壁下部相通；
下降段锥形分选区(12)的锥角α和上升段锥形分选区(22)的锥角β均小于60°。
2.按权利要求1所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述下降段(1)还包括柱形的下降段流化床分选区(13)，其位于下降段锥形分选区(12)下方、下降段布风装置(14)上方，且下降段流化床分选区(13)的直径与下降段锥形分选区(12)底部直径相等。
3.按权利要求1所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述上升段(2)还包括柱形的上升段流化床分选区(23)，其位于上升段锥形分选区(22)下方、上升段布风装置(24)上方，且上升段流化床分选区(23)的直径与上升段锥形分选区(22)底部直径相等。
4.按权利要求1所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述下降段锥形分选区(12)与下降段柱形区(11)交接面处的流化风表观速度Ux小于2Umf，Umf为设计粒径颗粒的临界流化速度。
5.按权利要求3所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述上升段锥形分选区(22)与上升段柱形区(21)交接面处的流化风表观风速Us的范围为Umf＜Us＜5Umf，Umf为设计粒径颗粒的临界流化速度。
6.按权利要求1、2或3所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述下降段布风装置(14)或上升段布风装置(24)为带风室的布风板。
7.按权利要求1、2或3所述的返料-分选一体化的物料循环装置，其特征在于，所述下降段布风装置(14)或上升段布风装置(24)为布风管。
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