專利名稱：在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)，尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置，該裝置具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的數(shù)個(gè)層級(jí)。
背景技術(shù)：
具體來說，從實(shí)踐所知，包括并流式熱交換器和旋風(fēng)分離器的系統(tǒng)可用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料。這類裝置一般具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的數(shù)個(gè)層級(jí)，氣流從底部通過所有的層級(jí)傳導(dǎo)到頂部，同時(shí)固體物料以相反的方向傳送到各個(gè)層級(jí)。這類系統(tǒng)具有以下缺點(diǎn)它們要求極大的總高度，而且旋風(fēng)分離器的分離度不總是令人滿意的。例如，旋流器中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)非可控的流動(dòng)，該現(xiàn)象的發(fā)生是由于，例如，在旋流器入口處由旋流器中形成的旋渦流迭加在進(jìn)入氣流上或是由旋流器錐體中氣流方向的反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的。此外，已在旋流器邊緣處分離的粒子可能被散射回到旋流器的進(jìn)入氣流中。另一個(gè)問題是，在不同尺寸的結(jié)構(gòu)形態(tài)下，對(duì)于相同的進(jìn)入速度，離心力也會(huì)發(fā)生變化，由此引起其它的分離情況。因此，US 4，318，692建議了一種用于水泥原料的多層級(jí)式預(yù)熱器，其每個(gè)層級(jí)各自包括上升管和鄰接的螺旋形和/或盤旋形管。該螺旋形和/或盤旋形管具有矩形橫截面， 并連接到四邊形漏斗的一側(cè)上，其中，通過離心力和慣性力使固體物料和氣體最終分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了降低在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)的裝置的總高度。按照本發(fā)明，通過權(quán)利要求1的特征來達(dá)到該目的。按照本發(fā)明的用于在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)、，尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置，具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的至少三個(gè)層級(jí)，每一層級(jí)包括以下部件a.用于輸送氣-固體懸浮物的氣-固體懸浮物管，b.用于將輸送的固體物料與輸送的氣體分離的裝置，c.用于排出分離的固體物料的固體物料管，以及d.用于排出分離的氣體的氣體管，一個(gè)層級(jí)的氣體管結(jié)合到下一個(gè)較高層級(jí)的氣-固體懸浮物管中，且一個(gè)層級(jí)的固體物料管與下一個(gè)較低層級(jí)的氣-固體懸浮物管接合。另外，第三或更高層級(jí)的固體物料管和氣-固體懸浮物管的聯(lián)接點(diǎn)設(shè)置成低于布置在兩個(gè)層級(jí)以下的氣-固體懸浮物管的最高點(diǎn)。利用這樣一種結(jié)構(gòu)，可以顯著降低該裝置的總高度。本發(fā)明的另外構(gòu)型為從屬權(quán)利要求的主題。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選構(gòu)型，氣-固體懸浮物管包括可由上升管和下降的螺旋形和/或盤旋形管形成的上升管部分和下降管部分。也可設(shè)置將上升管連接到螺旋形和/或盤旋形管的轉(zhuǎn)向頭部。由于該上升管部分和下降管部分，一方面確保了固體物料和氣體之間有充足的接觸時(shí)間，另一方面可以進(jìn)一步降低總高度。按照本發(fā)明，螺旋形和/或盤旋形管應(yīng)理解為至少部分是螺旋形和/或盤旋形的管。特別的是，該螺旋形和/或盤旋形管的轉(zhuǎn)向可以只跨越較小的角度范圍，例如90°。在另外的構(gòu)型中，連續(xù)層級(jí)的螺旋形和/或盤旋形管交替地具有左旋和右旋的定向。轉(zhuǎn)向的改變使該裝置具有極緊湊的構(gòu)造，這允許進(jìn)一步降低總高度。例如，與傳統(tǒng)的五個(gè)層級(jí)的旋風(fēng)筒懸浮型熱交換器相比，可以達(dá)到使總高度降低高達(dá)25%。還可設(shè)置成將固體物料管和氣體管都連接到螺旋形和/或盤旋形管的端部上，在例如螺旋形和/或盤旋形管的端部設(shè)有分離室，用于排出固體物料流的固體物料管和用于排出氣流的氣體管都連接到該分離室。


以下通過描述和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型。在附圖中，圖1為上述裝置的一個(gè)層級(jí)的側(cè)視圖，圖2為圖1所示的裝置轉(zhuǎn)動(dòng)90°的側(cè)視圖，圖3為圖1所示的層級(jí)的俯視圖，圖4為具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的三個(gè)層級(jí)的裝置的側(cè)視圖，以及圖5為圖4所示的裝置的俯視圖。
具體實(shí)施例方式首先，圖1至3詳細(xì)示出用于在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)、尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置的一個(gè)層級(jí)。該層級(jí)基本上包括氣-固體懸浮物管1、用于將輸送的固定物料與輸送的氣體分離的裝置、用于排出分離的固定物料的固體物料管3和用于排出分離的氣體的氣體管4，在圖示的實(shí)施方案中，該分離裝置由分離室2形成。為了在固體物料5和氣體6之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)，通過氣-固體懸浮物管1將氣-固體懸浮物輸送到分離室2。氣-固體懸浮物管1具有上升管Ia形式的上升管部分以及螺旋形和/或盤旋形管Ib形式的下降管部分。還設(shè)置轉(zhuǎn)向頭部lc，該轉(zhuǎn)向頭部使上升管Ia與螺旋形和/或盤旋形管Ib連接。從垂直方向看，至少螺旋形和/或盤旋形管Ib的開始部分處于比其在分離室2處的口端更高的位置上。在螺旋形和/或盤旋形管Ib中，由于離心力，氣-固體懸浮物被分離為固體物料流和氣流。按照本發(fā)明，螺旋形和/或盤旋形管Ib的半徑和/或上升梯度和/或橫截面形狀和/或橫截面尺寸在氣-固體懸浮物的流動(dòng)方向上發(fā)生改變是可能的。因此，一方面可以影響在螺旋形和/或盤旋形管區(qū)域中的氣-固體懸浮物的預(yù)分離，另一方面可以使螺旋形和/或盤旋形管Ib適應(yīng)外部條件。當(dāng)將數(shù)個(gè)層級(jí)連結(jié)或布置成一個(gè)在另一個(gè)上面時(shí)，這是特別有利的。半徑、上升梯度、橫截面形狀和/或橫截面尺寸會(huì)在流動(dòng)方向上斷續(xù)地變化和/或在至少一個(gè)部分中連續(xù)地變化。因此，例如，半徑減小會(huì)使離心力增加，而半徑增加則相應(yīng)于離心力的減小?？梢酝ㄟ^改變橫截面的形狀和尺寸影響流速。在圖示的實(shí)施方案中，螺旋形和/或盤旋形管Ib以與水平面呈至少30°的角度 α與分離室2成切線地接合。在接合區(qū)內(nèi)，分離室2具有圓筒形部分加，該圓筒形部分下面毗接呈漏斗形逐漸變細(xì)的部分2b。固體物料管3連接到分離室的呈漏斗形逐漸變細(xì)的部分2b上，而圓筒形部分加結(jié)合到氣體管4內(nèi)。在圖示的實(shí)施方案中，氣體管4和分離室的圓筒形部分加的直徑相同。因而也可以說，分離室是由氣體管4的下部分構(gòu)成的。按照本發(fā)明，氣體管4也可能以浸沒管的方式伸入分離室2內(nèi)，或者被構(gòu)造成直徑比分離室的直徑大。由于螺旋形和/或盤旋形管Ib向下傾斜地定向而且成切線地連接到分離室，因此，固體物料以弧形傳導(dǎo)到分離室2的呈漏斗形逐漸變細(xì)的部分2b中，然后進(jìn)入固體物料管3中(見圖1和3)。在分離室2的圓筒形部分的內(nèi)壁處，氣體6以旋渦運(yùn)動(dòng)方式被向上抽入氣體管4 中(見圖1)。在分離室2內(nèi)向下傾斜定向的流動(dòng)也防止進(jìn)入的氣流在螺旋形和/或盤旋形管Ib的開口區(qū)域內(nèi)被在分離室中形成的旋渦流覆蓋。然而，所述用于將輸送的固體物料與輸送的氣體分離的裝置也可以整體或部分地構(gòu)成在氣-固體懸浮物管1內(nèi)。由圖3可見，螺旋形和/或盤旋形管Ib跨越的角度范圍大約為180°。然而，按照本發(fā)明，該角度范圍也可選擇成明顯更大或更小。螺旋形和/或盤旋形管Ib的半徑和/或上升梯度和/或橫截面形狀和/或橫截面尺寸在氣-固體懸浮物的流動(dòng)方向上變化也是可能的。按照本發(fā)明的用于在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)、尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置包括布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的數(shù)個(gè)層級(jí)，如上面參照?qǐng)D1至3的描述。一個(gè)層級(jí)的氣體管結(jié)合到下一個(gè)較高層級(jí)的氣-固體懸浮物管內(nèi)，而一個(gè)層級(jí)的固體物料管接合下一個(gè)較低層級(jí)的氣-固體懸浮物管。以下將參照?qǐng)D4和5描述一種具有三個(gè)層級(jí)I、II、III的裝置，例如，它是一種用于水泥原料的三層級(jí)式預(yù)熱器。在這樣一種多層級(jí)式布置中，通過固體物料管3”’將待處理的固體物料傳送到最上面的層級(jí)III，并從最下面的層級(jí)I將其抽出作為處理的固體物料5，例如，預(yù)先加熱的固體物料。因此，在引導(dǎo)固體物料從上至下通過三個(gè)層級(jí)時(shí)，氣流沿相反方向通過裝置。待傳送到最下面的層級(jí)的氣體6例如是窯或煅燒爐的熱廢氣。通過氣體管4”從第三層級(jí)抽出的氣體6”例如是為了除塵的目的而被傳送到過濾器、或傳送到布置在下游的高效分離器。 處理后的固體物料5例如進(jìn)入煅燒爐或窯，以作進(jìn)一步處理。由于帶有上升管Ia和下降的螺旋形和/或盤旋形管Ib的氣-固體懸浮物管1的構(gòu)造，可將三個(gè)層級(jí)設(shè)置得非常緊湊，而且以將它們纏繞的方式設(shè)置。還設(shè)置將至少兩個(gè)連續(xù)層級(jí)的螺旋形和/或盤旋形管lb、l’b、ll、交替地以左旋和右旋方式定向(見圖幻。在
5俯視圖中，沿氣流方向相互緊隨的兩個(gè)連續(xù)層級(jí)的氣-固體懸浮物管，尤其是螺旋形和/或盤旋形管，可以布置成蜿蜒的形狀。在布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的至少三個(gè)層級(jí)的情況下，如果第三或更高層級(jí)的固體物料管和氣-固體懸浮物管的聯(lián)接點(diǎn)設(shè)置成低于布置在兩個(gè)層級(jí)以下的氣-固體懸浮物管的最高點(diǎn)時(shí)，可以達(dá)到特別低型的結(jié)構(gòu)形態(tài)。在圖示的實(shí)施方案中，可以清楚地見到，與第三層級(jí)III的上升管l”a連接的固體物料管3”’設(shè)置成低于最低層級(jí)I的氣-固體懸浮
物管的最高點(diǎn)。按照本發(fā)明，還可提供至少兩串各自具有至少三個(gè)層級(jí)的并行串。
權(quán)利要求
1.一種用于在固體物料(5)和氣體(6)之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)、尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置，具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的至少三個(gè)層級(jí) (I，II，III)，每一個(gè)層級(jí)包括以下部件a.用于輸送氣-固體懸浮物的氣-固體懸浮物管(1)，b.用于將輸送的固體物料(5)與輸送的的氣體(6)分離的裝置，c.用于排出分離后的固體物料的固體物料管(3)，以及d.用于排出分離后的氣體的氣體管G)，一個(gè)層級(jí)的氣體管結(jié)合到下一個(gè)較高層級(jí)的氣-固體懸浮物管內(nèi)，以及一個(gè)層級(jí)的固體物料管接合下一個(gè)較低層級(jí)的氣-固體懸浮物管，其特征在于，第三或更高的層級(jí)(I，II，III)的固體物料管(3”’ )與氣-固體懸浮物管(1”)的聯(lián)接點(diǎn)設(shè)置成低于布置在兩個(gè)層級(jí)以下的氣-固體懸浮物管(1)的最高點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣-固體懸浮物管(1)包括上升管部分和下降管部分。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣-固體懸浮物管(1)至少部分為螺旋形和/或盤旋形管形式。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，連續(xù)的層級(jí)(I，II，III)的所述螺旋形和/ 或盤旋形管(lb，l，b，l”b)交替地具有左旋和右旋方式的定向。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用于將輸送的固體物料(5)與輸送的氣體(6)分離的裝置至少部分構(gòu)造在所述氣-固體懸浮物管(1)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，由分離室(2)至少部分地形成所述用于分離輸送的的固體物料(5)的裝置，所述分離室接合氣-固體懸浮物管(1)，且所述用于排出分離后的固體物料(5)的固體物料管(3)以及所述用于排出分離后的氣體(6)的氣體管⑷ 連接到所述分離室。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述分離室(2)由所述氣體管(4)的下部分形成。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣-固體懸浮物管(1)以與水平面成一定角度優(yōu)選從30°至70°地連接到所述分離室O)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣-固體懸浮物管(1)與所述分離室 (2)成切線地連接。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，提供至少兩串各自具有至少三個(gè)層級(jí)(I， II，III)的并行串。
全文摘要
按照本發(fā)明的用于在固體物料和氣體之間進(jìn)行化學(xué)和/或物理反應(yīng)、尤其是用于預(yù)熱、冷卻和/或煅燒精細(xì)粒度物料的裝置具有布置成一個(gè)在另一個(gè)上面的至少三個(gè)層級(jí)，每一層級(jí)包括以下部件a.用于輸送氣-固體懸浮物的氣-固體懸浮物管，b.用于將輸送的固體物料與輸送的氣體分離的裝置，c.用于排出分離后的固體物料的固體物料管，以及d.用于排出分離后的氣體的氣體管，一個(gè)層級(jí)的氣體管結(jié)合到下一個(gè)較高層級(jí)的氣-固體懸浮物管中，且一個(gè)層級(jí)的固體物料管與下一個(gè)較低層級(jí)的氣-固體懸浮物管接合。另外，第三或更高層級(jí)的氣-固體懸浮物管和固體物料管的聯(lián)接點(diǎn)設(shè)置成低于布置在兩個(gè)層級(jí)以下的氣-固體懸浮物管的最高點(diǎn)。
文檔編號(hào)B04C1/00GK102171527SQ200880130927
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者A·霍普, D·克拉戈瑞夫, D·庫珀, H-W·茨爾梅爾, 蓋賽爾 L·拉戈, S·里克特, T·德克, V·喬吉 申請(qǐng)人:坡利西斯股份公司