專利名稱：連續(xù)處理顆粒物質(zhì)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)處理顆粒物質(zhì)，諸如水泥原料粉末的方法，在一個至少包括一個形似噴射床的靜止反應(yīng)器的裝置內(nèi)，該顆粒料輸送到此反應(yīng)器并以懸浮層形式通過氣體進(jìn)行處理，通過一中心設(shè)置的氣體入口，氣體在反應(yīng)器的底部噴入并穿過反應(yīng)器向上流動，來自反應(yīng)器的顆粒料在重力作用下逆著反應(yīng)器底部的氣流，通過氣體入口而排出。本發(fā)明還涉及到一種實施本方法的設(shè)備。
從我們的歐洲專利EP-B-0380878中已知此種方法(下文將作為一種已述方法提及)。根據(jù)EP-B-0380878的專利說明書，從靜止的反應(yīng)器連續(xù)排放產(chǎn)品發(fā)生在燒畢的熟料顆粒大小達(dá)到一定尺寸而超過一定的限度，它就會在重力作用下，逆著懸浮氣體的氣流而穿過氣體入口而排出。
這種已知的排放方法的缺點(diǎn)是不能保證在反應(yīng)器內(nèi)維持所需恒量的顆粒料，因為改變顆粒料輸送速率并不會自動地導(dǎo)致相應(yīng)改變顆粒料排出速率，因此，在應(yīng)用這種排放方法的設(shè)備內(nèi)也就很難依據(jù)反應(yīng)和能量特性而獲得熟料在反應(yīng)器內(nèi)的最佳停留時間。上述方法的實踐經(jīng)驗表明，在某些操作條件下，懸浮層的全部或所不想要的大部分會立即從反應(yīng)器下沉，結(jié)果形成反應(yīng)器的完全或局部排放；或在反應(yīng)器內(nèi)向上膨脹。本方法另一個缺點(diǎn)是本方法只能用在懸浮層發(fā)生顆粒料重量連續(xù)增加的反應(yīng)過程中。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和設(shè)備，它將保證反應(yīng)器中所需顆粒料的量維持恒定。
根據(jù)這種上述方法所得到的發(fā)明，其特征在于，這樣選取和控制所連裝置的容積和反應(yīng)器的尺寸和操作參數(shù)，在操作時懸浮層以某個振幅可控制地使其在反應(yīng)器內(nèi)呈上下振動，其振幅大小做到當(dāng)懸浮層位于反應(yīng)器最低位置時，相應(yīng)于新輸入顆粒料量的大量懸浮層顆粒料被引入到氣流速度小于懸浮懸浮層顆粒所需的最小速度的區(qū)域內(nèi)，從而懸浮層中顆粒料量就穿過氣流從反應(yīng)器中掉下而排出。
在基本上按上述專利所述方法而建的測試裝置中，由本申請人所進(jìn)行的測試發(fā)現(xiàn)，就在熟料顆粒具有足夠的大小以借助重力而僅克服懸浮氣流的升力很久之前，就已經(jīng)從反應(yīng)器內(nèi)排出部分水泥熟料，還發(fā)現(xiàn)氣流速度發(fā)生50％以上的變化時，對自反應(yīng)器排出熟料顆粒的大小只有中等大小的影響。
更詳細(xì)的檢測表明從反應(yīng)器排出的水泥熟料呈間斷發(fā)生，而同時鄰近氣體入口處的全部或部分懸浮層在反應(yīng)器內(nèi)呈上下跳躍，因此，從反應(yīng)器所排出顆粒料的大小分布基本上等同于反應(yīng)器內(nèi)所保留顆粒料大小的分布。
無疑，懸浮層在反應(yīng)器內(nèi)作上下振動就能使熟料從反應(yīng)器內(nèi)排出。
諸如“噴涌層”那樣的懸浮層振動對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員都是公知的，但是直到現(xiàn)在大家都認(rèn)為振動是一種最好應(yīng)避免的現(xiàn)象。為了識別振動的根本起因，專門的文獻(xiàn)指出，似乎還沒有人對振動現(xiàn)象進(jìn)行過詳細(xì)研究。相反，卻有眾多的可用于避免振動現(xiàn)象的合適方法的介紹。
從申請人所進(jìn)行的測試來看，振動是由眾多相互作用的因素所引起。在此前提下，一個特別重要的因素是懸浮層的重量與在反應(yīng)器及相連裝置中懸浮層上下方空氣容積所引起的彈力和慣性力之間的關(guān)系。其它懸浮層性能的決定因素是風(fēng)扇特性，進(jìn)氣管的尺寸，反應(yīng)器錐部的錐角和諸如平均氣體質(zhì)量流量，平均氣體流速，顆粒料流速，反應(yīng)器以及進(jìn)氣管內(nèi)的溫度等工作參數(shù)。
本專業(yè)的任何技術(shù)人員只要適當(dāng)選擇和調(diào)節(jié)上述諸因素就能獲得具有所需振動特性的穩(wěn)定工作模式。
例如，通過使相連裝置內(nèi)的空氣容積適應(yīng)所需的層狀懸浮和氣流，懸浮層振動的頻率和振幅就可這樣進(jìn)行調(diào)節(jié)，即當(dāng)懸浮層位于其最低位置時，振幅的大小需保證使所需懸浮層顆粒料部分引入到氣流速低于懸浮懸浮層顆粒料所需最小流速的區(qū)域內(nèi)，從而顆粒從氣流中掉下而排出反應(yīng)器。因為隨著懸浮層顆粒料質(zhì)量增大，上述振動振幅也隨之增大，這樣，從反應(yīng)器排出的顆粒料量也隨著懸浮層顆粒料質(zhì)量的增大而增加，結(jié)果，懸浮層的質(zhì)量便穩(wěn)定在很窄的范圍內(nèi)，并且此外，懸浮層將自己調(diào)整到選定的工作參數(shù)。
所以采用本發(fā)明方法就可達(dá)到在反應(yīng)器內(nèi)保持所需的恒定顆粒料量，因為顆粒料輸入流量的改變就會自動地導(dǎo)致顆粒料排放量的相似改變。與先前的公知方法相比較，上述方法使反應(yīng)器內(nèi)的顆粒料停留時間更容易掌握，從而形成顆粒料更均勻的停留時間，這樣就保證做到反應(yīng)特性和能量特性最佳。本發(fā)明方法還可用于在懸浮層中發(fā)生顆粒重量不連續(xù)的增加的過程中。
在實踐中，反應(yīng)器的容積和工作參數(shù)以及相連裝置的容積都可用作可變的控制參數(shù)，這些參數(shù)既可單獨(dú)起作用也可多個參數(shù)結(jié)合起來起作用。
因此，人們可用調(diào)節(jié)反應(yīng)器進(jìn)氣管的縱向尺寸和/或徑向尺寸來進(jìn)行選擇。最簡單的做法是在起動前借助一個或幾個具有所需尺寸的插入段，并把它們裝入進(jìn)氣管中，也可以在操作時借助諸如可變長度和/或可變直徑的插入段那樣的合適裝置來做到。實際上，如果氣體入口的長度和直徑之比可調(diào)節(jié)在0.5～6的范圍內(nèi)，那么證明是有利的。
人們也可以在操作中選擇調(diào)節(jié)諸如平均氣體質(zhì)量流量，平均氣體流速，顆粒料流量，反應(yīng)器溫度和入口管溫度中的至少一個工作參數(shù)。如果選取平均氣體流速作為一個調(diào)節(jié)參數(shù)，那么在氣體入口最窄部位的該流速應(yīng)該調(diào)成1到10倍自反應(yīng)器排出的平均尺寸顆粒的末速的范圍內(nèi)。
具有代表性地，反應(yīng)器采納為較大設(shè)備的一個部件，其中反應(yīng)器直接連到其它裝置，如果也可通過在操作中調(diào)整至少一個所連裝置的容積來調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)懸浮層振動的話。所以就有可能調(diào)節(jié)會影響振動的頻率和振幅的具體裝置的彈力，這樣就可獲得所需的振動特性。
在某些情況下，如果顆粒材料的一部分，特別是由反應(yīng)器排出的最細(xì)微顆粒部分能在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行再循環(huán)，這將是所期望的。如果認(rèn)為反應(yīng)器內(nèi)顆粒料部分停留時間不夠，那么就希望用再循環(huán)來補(bǔ)充。因此，通過本發(fā)明的方法，就能分類從反應(yīng)器排出的顆粒料并且還能把分類顆粒料中所要的部分再循環(huán)到反應(yīng)器中。上述的顆粒分類能以空氣分離的形式來進(jìn)行，這種方式使顆粒料逆著懸浮氣體的方向穿過一個基本上垂直的管道，而垂直管道內(nèi)氣體流速維持在0.1到1倍的懸浮層中顆粒料平均大小顆粒的末速度的范圍內(nèi)。
本發(fā)明還與實施本發(fā)明方法的設(shè)備有關(guān)，該設(shè)備包括至少一個預(yù)處理單元，至少一個靜止反應(yīng)器，該靜止反應(yīng)器由一個下端帶有錐形壁的直立圓柱容器組成，直立圓柱形容器的底部開口，并通過一個共用的垂直中心管與后處理單元的上部直接相連，該垂直中心管用作從后處理單元到反應(yīng)器的懸浮氣體和從反應(yīng)器到后處理單元的排出顆粒料的同步通道。該反應(yīng)器還設(shè)有一個或幾個用于預(yù)處理顆粒料的入口，其特征在于它包含有以可控方式來調(diào)節(jié)懸浮層振動振幅的裝置。
下文將參照附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)敘述，其中

圖1表示本發(fā)明裝置一個實例的側(cè)視圖；及圖2是以更大比例表示圖1所示裝置的局部的部分剖視圖。
圖1表示一個用于制造水泥熟料的設(shè)備，它包含有一個由三個旋風(fēng)器級1、2和3組成的懸浮式預(yù)熱器，一個帶有分離旋風(fēng)器5的焙燒爐4，一個也裝有分離旋風(fēng)器7的靜止反應(yīng)器6，一個第一熟料冷卻器8和一個第二熟料冷卻器9。
在入口10處，水泥原料粉末供向水泥設(shè)備，并以公知方式通過預(yù)熱器的旋風(fēng)器1,2和3，再通過一管道11傳送到焙燒爐4。在入口12處，燃料輸入焙燒爐4，而通過來自反應(yīng)器6的分離旋風(fēng)器7和第二冷卻器9的管道13，燃燒空氣則輸入焙燒爐4。
在焙燒爐4內(nèi)，預(yù)熱的原料粉末以已知方式呈懸浮狀焙燒，懸浮狀的排氣和焙燒過的原料粉末通過出口5a送到分離旋風(fēng)器5，從旋風(fēng)器5，排氣再引入到預(yù)熱器1,2和3。隨后，氣體通過一氣體出口14從該設(shè)備排出。分離的經(jīng)焙燒的原料粉末通過一管道15和一顆粒料入口15a從分離旋風(fēng)器5引入到反應(yīng)器6。水泥設(shè)備還包含有一個用于把一部分預(yù)熱的要經(jīng)過焙燒爐4的原料直接發(fā)送到反應(yīng)器6頂部的管道11a。在反應(yīng)器6內(nèi)，原料引入并與來自反應(yīng)器6的排氣混和以便降低該區(qū)域的溫度，所以避免了分離旋風(fēng)器7內(nèi)的結(jié)塊。
反應(yīng)器6的外形好似一個錐形的噴射床，通過一管道16從第一冷卻器8輸入燃燒和懸浮空氣，并通過一入口17輸入燃料。燃畢的水泥熟料則從反應(yīng)器6排出，并通過管道16以與借助風(fēng)扇18輸?shù)胶痛┻^冷卻器8的冷卻空氣呈逆流的方式，引入到冷卻器8。該水泥熟料從第一冷卻器8通過一管道19送入借助風(fēng)扇20輸進(jìn)冷卻空氣的第二冷卻器9內(nèi)。
管道16是由一個最靠近反應(yīng)器6的氣體入口段21和具有較大的橫截面積位于下方的分離段22所組成。原則上，管道16可以有任何截面形式雖然一般說來為圓形。
反應(yīng)器6的尺寸和工作參數(shù)以及諸如下位冷卻器8的超高容積8a那樣相連裝置的容積在根據(jù)以往的操作經(jīng)驗，在水泥設(shè)備起動前選擇進(jìn)行所需設(shè)定，以保證在工作時反應(yīng)器6內(nèi)懸浮層的上下振動。在起動和運(yùn)轉(zhuǎn)時的以后階段，調(diào)節(jié)振動的振幅，這樣對于各個振動循環(huán)，懸浮層可向下移到把所需懸浮層顆粒料部分引入管道16的分離段22，在該處氣流的速度小于懸浮顆粒所需的最小速度，從而顆粒從氣流中掉下而排出反應(yīng)器6，而懸浮層的其余部分則升回到反應(yīng)器6內(nèi)。
圖2表示可用來調(diào)節(jié)懸浮層振動的裝置的實例。氣體入口段21的長度可借助在氣體入口段21內(nèi)的呈可伸縮安置的管段23加以調(diào)節(jié)，如雙箭頭23a所示該管段23可上下位移。與所示的設(shè)備形成對照，水泥設(shè)備內(nèi)的操作溫度是低的；例如氣體入口段21的直徑可借助管狀波紋管裝置來調(diào)節(jié)(未示出)?？捎枚喾N方法來調(diào)節(jié)冷卻器8的超高容積8a，例如，冷卻器的底格柵24可以抬高和放低，如雙箭頭25所示，或者裝配一可在冷卻器8內(nèi)移進(jìn)和移出的填充部件26，如雙箭頭27所示。另一個方法為相對于輸入流量通過調(diào)節(jié)排出流量來調(diào)節(jié)冷卻器8內(nèi)的水泥熟料容積。借助吹風(fēng)機(jī)18可對向上流過管道16和反應(yīng)器6的氣流和氣體速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，而通過調(diào)節(jié)管道10,11和11a內(nèi)的顆粒料流也能有效地調(diào)節(jié)流向反應(yīng)器6的顆粒料流。通過調(diào)節(jié)經(jīng)入口17供應(yīng)的燃料就可調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度。通過分別在冷卻器超高8a處或在管道本身中添加冷空氣或點(diǎn)燃燃料都能對氣體入口管16內(nèi)的溫度進(jìn)行上下調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的水泥設(shè)備可采用并聯(lián)安置的幾個反應(yīng)器6，反應(yīng)器6可單獨(dú)地連到分開的預(yù)處理單元，反應(yīng)器6也可成組地連到幾個預(yù)處理單元或它們都可連到同一個的預(yù)處理單元。反應(yīng)器6還可單獨(dú)地連到分開的后處理單元，反應(yīng)器6也可成組地連到幾個后處理單元，或它們都可連到同一個后處理單元。在一個優(yōu)選實施例中，反應(yīng)器6連到同一個預(yù)處理單元并連到分開的后處理單元。
權(quán)利要求
1．一種在一設(shè)備內(nèi)連續(xù)處理顆粒料，諸如水泥原料粉末的方法，該設(shè)備有至少一個外形像噴射床的靜止反應(yīng)器(6)，原料輸入其內(nèi)，借助中心安置的氣體入口(21)從反應(yīng)器(6)底部噴出的氣體向上流過反應(yīng)器(6)以懸浮層的形式對顆粒料進(jìn)行處理，并且在重力作用下，顆粒料逆著反應(yīng)器底部的氣流，經(jīng)氣體入口(21)而排出，其特征在于，選擇反應(yīng)器(6,21)的尺寸與工作參數(shù)和相連的裝置的容積(8a)，并進(jìn)行控制，使懸浮層在操作中以可控制的方式在反應(yīng)器(6)內(nèi)上下振動，其振動振幅為，當(dāng)懸浮層位于其最低位置時，相當(dāng)于新輸入原料量的大量懸浮層顆粒料被引入到一個其氣流速度小于懸浮懸浮層顆粒所需的最小氣流速度的區(qū)域(22)，從而懸浮層顆粒料從氣流中掉下而排出反應(yīng)器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)器的氣體入口(21)的縱向和/或徑向尺寸在工作時可調(diào)節(jié)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，氣體入口(21)的長度和直徑之比在0.5～6之間的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在工作時，諸如平均氣體流速，平均氣體質(zhì)量流量，顆粒料流量，反應(yīng)器的溫度以及氣體入口管道溫度中至少一個工作參數(shù)可調(diào)節(jié)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，氣體入口(21)的最窄部分的氣體流速可在1倍到10倍懸浮層中所排出的顆粒料中平均大小顆粒的末速度的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在工作時，對連到反應(yīng)器的至少一個裝置的容積(8a)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1到6任何一項所述的方法，其特征在于，對從反應(yīng)器(6)排出的顆粒料進(jìn)行分類，其中已分類的顆粒料中最細(xì)小部分再循環(huán)到反應(yīng)器內(nèi)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，顆粒料的分類能以空氣分離的形式來進(jìn)行，這種方式使顆粒料逆著懸浮氣體的方向穿過一個基本上垂直的管道(22)，而管道內(nèi)氣體流速維持在0.1倍到1倍懸浮層中所保留顆粒料中平均大小顆粒的末速度的范圍內(nèi)。
9．用于實施上述權(quán)利要求中任一項所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個預(yù)處理單元(1,2,3,4,5)，和至少一個下端帶有截錐壁(6b)的直立圓柱形容器(6a)組成的靜止反應(yīng)器(6)，該反應(yīng)器底部開口并通過一個共同的垂直中心管(16)，直接與一后處理單元(8)到上部相連，該垂直中心管(16)用作懸浮氣體從后處理單元(8)到反應(yīng)器(6)和排出顆粒料從反應(yīng)器(6)到后處理單元(8)的同步通道，反應(yīng)器(6)還設(shè)有一個或幾個預(yù)處理顆粒料的入口(15a)，其特征在于，裝置(18,23,24,26)以可控制的方式調(diào)節(jié)懸浮層振動的振幅。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)所述管道的氣體入口段(21)的縱向尺寸和/或徑向尺寸的裝置(23)。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)反應(yīng)器(6)的工作參數(shù)的裝置(23)。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)至少一個連到反應(yīng)器的裝置中超高容積(8a)的裝置(24,26)。
13．根據(jù)權(quán)利要求9到12中任一項所述的裝置，其特征在于，在一氣體入口段(21)下方的管道(16)包括一個其長度/直徑比為1到10之間的空氣分離段(22)。
全文摘要
一種在一個設(shè)備內(nèi)連續(xù)處理顆粒料,如水泥原料粉末的方法,該設(shè)備有至少一個外形像噴涌層的靜止反應(yīng)器,原料輸入其內(nèi),借助呈中心安置的氣體入口從反應(yīng)器底部噴出的氣體向上流過反應(yīng)器,以懸浮層的形式對其處理,并且顆粒料通過反應(yīng)器底部開口(21)排出。選擇和調(diào)節(jié)反應(yīng)器的尺寸,工作參數(shù)或相連裝置的容積(8a),這樣在工作時懸浮層在反應(yīng)器(6)內(nèi)以一定振幅作上下振動,當(dāng)懸浮層位于最低處,與新顆粒料量相當(dāng)?shù)念w粒料被帶到氣體流速小于懸浮懸浮層顆粒所需最小流速的區(qū)域,從而顆粒料穿過氣流掉下而排出反應(yīng)器。
文檔編號C04B7/00GK1208462SQ96199849
公開日1999年2月17日 申請日期1996年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月2日
發(fā)明者約恩·圖布爾格 申請人:弗·爾·斯米德恩公司