專利名稱:自動(dòng)控制環(huán)形格柵熱回收裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制的環(huán)形格柵熱回收裝置，其中使用了一種環(huán)狀格柵型熱交換器來(lái)回收熱的固體粒狀材料，例如干熱的焦炭、熱燒結(jié)的礦物等所帶的顯熱。日本專利公開(kāi)公報(bào)1983年136，980號(hào)公布了一個(gè)這類的已知裝置。該裝置包括一個(gè)環(huán)形格柵;向格柵連續(xù)提供待處理熱粒狀材料的裝置;移動(dòng)格柵和粒狀材料依次通過(guò)幾個(gè)熱交換室的裝置，這些熱交換室的長(zhǎng)度沿格柵運(yùn)動(dòng)的下游方向遞減;使熱交換氣體，例如不活潑的氣體，依次按格柵運(yùn)動(dòng)的反方向通過(guò)交換室從而逐漸冷卻粒狀材料而氣體自身被加熱的裝置;以及從這樣被加熱了的氣體回收熱量的裝置，隨后在回收裝置中被冷卻了的氣體又重新循環(huán)通過(guò)交換室從而重復(fù)運(yùn)行。這個(gè)日本公報(bào)公開(kāi)了從裝置的高溫端到低溫端逐漸減少熱交換室的長(zhǎng)度能平衡每一個(gè)單個(gè)交換室中氣體的熱分布，因而起到防止氣體在交換室間泄漏的作用并改進(jìn)熱傳導(dǎo)效率。按上述日本公報(bào)公開(kāi)的裝置，假若粒狀材料的供應(yīng)量保持不變時(shí)，能得到具有高熱傳導(dǎo)效率的穩(wěn)定運(yùn)行。但是假如粒狀材料的供應(yīng)量變化，就必須人工地調(diào)整氣體通過(guò)各個(gè)熱交換室的流率，以保證氣體不在交換室間泄漏，也不泄漏到大氣中。特別是上述公開(kāi)的裝置，其交換室與外界之間用水封來(lái)密封，一般說(shuō)來(lái)它能吸收約為正負(fù)50毫米水柱的壓力漲落。但是，如果內(nèi)壓力漲落大于這個(gè)量，水封便不再有效，熱交換氣體會(huì)在交換室間泄漏或泄漏到外部。
連續(xù)供應(yīng)給環(huán)形格柵的粒狀材料的質(zhì)量會(huì)因溫度或容重而漲落。這樣即使格柵以常速運(yùn)行，輸?shù)矫恳粺峤粨Q室的熱量也會(huì)變化。因此，到達(dá)熱回收裝置(例如鍋爐或其它裝置)的氣體的溫度可能超出預(yù)定的溫度范圍。假如進(jìn)口溫度太高，鍋爐或其它裝置可能損壞。當(dāng)進(jìn)口溫度低于預(yù)定范圍時(shí)，會(huì)得不到適當(dāng)?shù)恼羝麎?，從而鍋爐或其它裝置無(wú)法正常運(yùn)行。
考慮到上述討論，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)自動(dòng)控制的以便克服所述的和其它先有技術(shù)的缺點(diǎn)的上述類型的環(huán)形格柵熱回收裝置。
更具體地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)能按格柵運(yùn)動(dòng)速度控制氣體流率并保持所有交換室中的氣體流率實(shí)質(zhì)上相等的裝置。即使不可避免地從熱交換室中的粒狀材料發(fā)生氣體析出，它仍能避免交換室之間或向交換室外部泄漏氣體。這樣當(dāng)至少一個(gè)室的內(nèi)壓力減低時(shí)，它能把額外的不活潑氣體充到封閉的重復(fù)循環(huán)的氣體系統(tǒng)中去。另一方面，當(dāng)至少一個(gè)室的氣體內(nèi)壓力增高時(shí)，它能從封閉的氣體循環(huán)系統(tǒng)中放出一部分不活潑氣體到外界。從而使所有熱交換室中的內(nèi)壓力維持在一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的內(nèi)容，提供了另一種控制裝置，它根據(jù)被加熱氣體在熱回收裝置進(jìn)口處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)氣體通過(guò)所有熱交換室的流率，從而把進(jìn)口處的氣體溫度維持在一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)。這樣，若由于輸入到格柵的熱量的漲落使進(jìn)口處溫度偏離了預(yù)定范圍(比如這是由供應(yīng)給格柵的粒狀材料的溫度和/或容重的變化所引起的)，那么通過(guò)調(diào)整各交換室的氣體的流率從而保證進(jìn)口處溫度維持在預(yù)定的溫度范圍。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，不管由于供應(yīng)給格柵的熱粒狀材料的溫度和/或容重的變化引起輸入到格柵的熱量如何漲落，都可以通過(guò)調(diào)整格柵的運(yùn)動(dòng)速度使入口處溫度維持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的基本特征，并假定隨粒狀材料一起供給格柵的熱是常量，則格柵的運(yùn)動(dòng)速度和供給熱交換室的氣體的數(shù)量或流率是相互關(guān)聯(lián)的，以使熱回收裝置進(jìn)口處氣體的溫度處在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明另外的特征，使熱回收裝置的進(jìn)口處氣體溫度超出預(yù)定范圍的，隨粒狀材料供應(yīng)給格柵的熱量的漲落，可以通過(guò)或是調(diào)整氣體到交換室的流率，或是調(diào)整格柵的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明上述的及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下述對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照附圖會(huì)變得更清楚，其中圖1是本發(fā)明中所用的環(huán)形格柵的平面草圖;
圖2是一個(gè)以被拉平或展開(kāi)的狀態(tài)說(shuō)明環(huán)形格柵，并用以說(shuō)明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的草圖;
圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的類似圖2的草圖;
圖4是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的類似圖2、圖3的草圖;
圖5是說(shuō)明用于環(huán)形格柵熱回收裝置的密封類型的橫截面草圖。
參考圖1、圖2和圖5，首先描述在日本公開(kāi)專利公報(bào)1983年136，980號(hào)中公開(kāi)的環(huán)形格柵型熱回收裝置。一個(gè)環(huán)形格柵4在一環(huán)形路徑上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)裝料/卸料室a，在那里熱的粒狀材料(焦炭一類材料)M以分批投料方式被一未示出的裝置裝入填充漏斗1，該漏斗把粒狀材料M以基本上相同的厚度層裝到格柵4上。格柵4載著材料M依次通過(guò)幾個(gè)如b、c、d那樣的被隔板6分割開(kāi)的熱交換室。在通過(guò)室b到d時(shí)粒狀材料相繼被冷卻，然后回到室a，被冷卻的粒狀材料M在那里被一傾斜組件4′導(dǎo)入一個(gè)卸載漏斗3，卸到外部。如圖1所示，交換室的長(zhǎng)度，從而其體積依次沿格柵運(yùn)動(dòng)的下游方向遞減。這樣，室b的長(zhǎng)度L1比室c的長(zhǎng)度L2大，L2又比室d的長(zhǎng)度L3大。
如圖2所示，一個(gè)風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)21使熱交換氣體，例如氮?dú)膺@樣的不活潑氣體循環(huán)進(jìn)入室d的底部，從而冷卻其中的粒狀材料。被如此加熱的氣體從室d的頂部放出，并且用第二個(gè)風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)22將其充入室c的底部，從而冷卻其中的粒狀材料。然后氣體由室c的頂部放出，并且用第三個(gè)風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)23將其充入室b的底部。該氣體冷卻室b中的粒狀材料，然后從其上部放出，并且通到熱回收裝置5(例如一個(gè)鍋爐)中，把熱交換氣體帶的熱量傳遞給通過(guò)水管5′的水。氣體通過(guò)使粒狀材料冷卻的室d、c、b時(shí)得到的熱量被傳遞給管5′中的水。這個(gè)裝置可以用來(lái)例如產(chǎn)生蒸汽或起到其它有用的功能。氣體在熱回收裝置5中被冷卻，然后重新由鼓風(fēng)機(jī)21再循環(huán)重復(fù)通過(guò)熱回收裝置。
圖5說(shuō)明通常使熱交換室與外部隔離封閉的密封類型。下部和上部的水封8與9隔離各自的熱交換室，其上帶有粒狀材料M的格柵4穿過(guò)熱交換室。7用來(lái)表示一個(gè)熟知方式的導(dǎo)軌。水封8和9只能調(diào)節(jié)有限的內(nèi)外壓力差，當(dāng)內(nèi)壓力變得高于或低于這個(gè)量時(shí)，將發(fā)生向交換室內(nèi)或向交換室外的泄漏。例如水封8和9能在例如50毫米加減10毫米的水壓力計(jì)預(yù)定范圍內(nèi)維持有效密封。
上述特征均是已知的并具體公開(kāi)在日本公開(kāi)專利公報(bào)1985年136，980號(hào)中。
但是，這種已知的裝置有上面已討論過(guò)的缺點(diǎn)，從圖2所說(shuō)明的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的下述描述中可以更清楚地看出這些缺點(diǎn)。一個(gè)與氣體循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)21，22，23連接著的第一控制裝置根據(jù)格柵4的運(yùn)動(dòng)速度控制氣體的流率，并且使氣體流率在所有室b、c和d中基本相同，一個(gè)格柵速度調(diào)節(jié)單元60專門用于控制一個(gè)格柵驅(qū)動(dòng)單元61的運(yùn)行，以控制格柵4的運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)于供給格柵4的粒狀材料的某一特定數(shù)量，格柵速度調(diào)節(jié)單元60具體給出一個(gè)相應(yīng)的格柵4的運(yùn)動(dòng)速度。格柵速度調(diào)節(jié)或編程單元的調(diào)節(jié)點(diǎn)這樣設(shè)置，使得基于這個(gè)速度能取得最佳氣體流率以便在熱回收裝置5的入口處產(chǎn)生特定的氣體溫度，并且這個(gè)值被設(shè)置在一個(gè)比例算術(shù)編程單元62中。在從鼓風(fēng)機(jī)21到室d的供氣管線中設(shè)有一個(gè)氣體流率探測(cè)器51，并且鼓風(fēng)機(jī)21的上游有一個(gè)由流率控制計(jì)52操縱的流率控制閥53。具體地，流率控制計(jì)52操縱流率控制閥53，使氣體流率探測(cè)器51的輸出等于由比例算術(shù)編程單元62提供給流率控制計(jì)52的輸出。換句話說(shuō)，編程單元62計(jì)算作為格柵速度調(diào)節(jié)單元60的輸出的函數(shù)的待循環(huán)到室d中的氣體的流率，并把這個(gè)值提供給流率控制計(jì)52，后者調(diào)節(jié)流率控制閥53，使流率探測(cè)器51的輸出等于從編程單元62來(lái)的輸入值。
類似地，從室d上部放出的氣體被鼓風(fēng)機(jī)22加壓，然后送入室c的下部。在這供氣管線中室c的入口處有一個(gè)氣體流率探測(cè)器54和一個(gè)由流率控制計(jì)55操縱的流率控制閥56，使氣體流率探測(cè)器54的輸出等于室d的入口處氣體流率探測(cè)器51的輸出。還是同樣地，從室c上部放出的氣體被鼓風(fēng)機(jī)2，加壓，送入室b的下部。在此供氣管線中室b的入口處有一氣體流率探測(cè)器57和一個(gè)由流率控制計(jì)58操縱的流率控制閥59，使氣體流率探測(cè)器57的輸出等于室d入口處氣體流率探測(cè)器51的輸出。
由于上述結(jié)構(gòu)，在所有d、c和b室中的氣體流率在任何給定時(shí)刻都相等，并且(在圖2的實(shí)施例中)，當(dāng)格柵4的運(yùn)動(dòng)速度保持不變時(shí)，這一相等的流率也保持不變。當(dāng)格柵速度調(diào)節(jié)單元60的輸出增加時(shí)，比例算術(shù)編程單元62的輸出也增加。因而流率控制計(jì)52增大流率控制閥53的張開(kāi)度，以保證氣體流率探測(cè)器51的輸出等于編程單元62的增大了的輸出。因此，到室d的氣體流率根據(jù)單元62的輸出隨單元60的輸出增加而增加，從而氣體流率和探測(cè)器51的輸出信號(hào)增加，并且這個(gè)輸出信號(hào)分別作用到室c、d的流率控制計(jì)55、58上作為調(diào)節(jié)值，使這些室中的氣體流率也增加到等于室d中增加了的氣體流率。
很明顯，如果單元60的輸出導(dǎo)致格柵運(yùn)動(dòng)速度的減少，那么在室d、c和b中得到的相同流率也因此而相應(yīng)地減少。
圖2還說(shuō)明了本發(fā)明的另一個(gè)特征它可以保證在所有的室d、c和b中有基本上相同的內(nèi)壓力，以避免通過(guò)水封8和9的泄漏。這里提供了第二個(gè)控制裝置，它響應(yīng)在至少一個(gè)室中的壓力變化，以使所有室中的壓力維持在一個(gè)預(yù)定的范圍內(nèi)。
在到室d的供氣管線中的鼓風(fēng)機(jī)21的送氣一邊有一個(gè)不活潑氣體充氣管線和一個(gè)放氣管線，分別由流率控制閥75、74控制。并且，通向每一室d、c和b分別接有內(nèi)壓探測(cè)器71，71′，71″。這些探測(cè)器的輸出聯(lián)到開(kāi)關(guān)72，后者又聯(lián)到壓力控制計(jì)73，該控制計(jì)操縱流率控制閥75，74?？刂朴?jì)73操縱閥75、74，維持開(kāi)關(guān)72的輸出在一預(yù)定范圍內(nèi)(例如一個(gè)參考值50mm±10mm水壓力計(jì))。整個(gè)設(shè)置使得如果任一探測(cè)器71、71′、71″探測(cè)到一個(gè)內(nèi)壓低于或高于預(yù)定范圍時(shí)，其輸出可以被開(kāi)關(guān)72傳遞給控制計(jì)73。這樣開(kāi)關(guān)72輸出的增加被操縱閥74從氣體循環(huán)系統(tǒng)中放氣的控制計(jì)73來(lái)限制，從而減少了內(nèi)壓。另一方面，開(kāi)關(guān)72輸出的減小被控制計(jì)73操縱閥75向循環(huán)系統(tǒng)中充氣來(lái)限制，從而增加了壓力，或更準(zhǔn)確地說(shuō)是防止了內(nèi)壓的減小。
上述圖2的實(shí)施例假定由裝在格柵4上的粒狀材料提供的熱量是常數(shù)，這樣被加熱的氣體在熱回收裝置5的進(jìn)口處的溫度也基本上是常數(shù)。但是，輸入的熱量可能隨粒狀材料的溫度和/或容重的變化而漲落。因此熱回收裝置5的進(jìn)口處的氣體溫度可能變化得超出預(yù)定范圍，并且這種變化有可能損壞裝置5或使它不能正常工作。
圖3說(shuō)明了本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，特別是說(shuō)明了一個(gè)補(bǔ)償這種現(xiàn)象使得熱回收裝置5的進(jìn)口處的氣體溫度維持在預(yù)定范圍內(nèi)的裝置。氣體溫度探測(cè)器78用來(lái)探測(cè)熱回收裝置5進(jìn)口處氣體的溫度，如果探測(cè)到的溫度超出或低于預(yù)定的溫度范圍，溫度控制計(jì)76就向連到比例算術(shù)編程單元62輸出端的一個(gè)加法器77施加一個(gè)修正信號(hào)。編程單元62聯(lián)接到加法器77的一個(gè)輸入端，溫度控制計(jì)76連到加法器77的另一個(gè)輸入端，從而使得一個(gè)修正信號(hào)被送到控制計(jì)52。設(shè)想當(dāng)探測(cè)器78的輸出超出某一特定范圍，即所謂“死帶”(dead band)時(shí)，溫度控制計(jì)76發(fā)出一個(gè)修正信號(hào)。這樣，當(dāng)溫度探測(cè)器78的輸出在預(yù)定值范圍內(nèi)時(shí)，控制單元76的輸出并不變化，因?yàn)榭刂破屏渴橇?。但是，?dāng)溫度探測(cè)器78的輸出偏離預(yù)定值范圍時(shí)，控制單元76的輸出將變化，因?yàn)槌霈F(xiàn)了控制偏移量。因而控制單元76輸出一信號(hào)到加法器77，該信號(hào)修正從編程單元62送到流率控制計(jì)52的信號(hào)?？刂茊卧?6送出的信號(hào)可以正比于控制偏移量(這樣單元76是一個(gè)死帶自鎖正比控制單元)，也可以是將一個(gè)正比于控制偏移量的信號(hào)加到一個(gè)由積分控制偏移量而產(chǎn)生的信號(hào)上所產(chǎn)生的和信號(hào)(即單元76是一個(gè)死帶自鎖正比控制單元加上一個(gè)積分控制單元)。
由于上述設(shè)計(jì)，在正常運(yùn)行時(shí)，氣體流率探測(cè)器51的輸出等于編程單元62的輸出。但是如果熱回收裝置5進(jìn)口處的氣體溫度由于粒狀材料的溫度和/或容量的變化使其所提供的熱量發(fā)生漲落而偏離預(yù)定范圍，則控制單元76將輸出修正信號(hào)到加法器77。更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)裝置5進(jìn)口處的氣體溫度上升超過(guò)預(yù)定溫度范圍時(shí)，控制單元76送出一個(gè)增大了的輸出到加法器77，從而使控制計(jì)52增加循環(huán)冷卻氣體的流率。這樣就限制了裝置5進(jìn)口處氣體溫度的增加。另一方面，當(dāng)探測(cè)器78探測(cè)到在裝置5進(jìn)口處的氣體溫度低于預(yù)定溫度范圍時(shí)，控制單元76減少到加法器77的輸出，后者控制控制計(jì)52減小冷卻氣體的流率。
圖4表示圖3實(shí)施例的替換方案。在圖4的實(shí)施例中，有一個(gè)附加的控制裝置，它響應(yīng)熱回收裝置5進(jìn)口處的被加熱氣體的溫度，但不是象圖3實(shí)施例那樣調(diào)節(jié)通過(guò)交換室的氣體的流率。在圖4的實(shí)施例中，加法器77位于速度調(diào)節(jié)單元60和格柵速度控制器61之間，使得從控制單元76輸入到加法器77的修正信號(hào)(以上述圖3實(shí)施例中討論的方式)操縱改變從速度調(diào)節(jié)單元60到單元61的信號(hào)，從而調(diào)整格柵4的運(yùn)動(dòng)速度。這樣，假如由于供應(yīng)給格柵4的粒狀材料的溫度和/或容重改變，熱回收裝置5的進(jìn)口處的氣體溫度上升超出了預(yù)定溫度范圍，則格柵4的運(yùn)動(dòng)速度將減小，從而使裝置5進(jìn)口處的氣體溫度降低。另一方面，當(dāng)裝置5進(jìn)口處的氣體溫度降低到低于預(yù)定溫度范圍時(shí)，格柵4的運(yùn)動(dòng)速度增加，從而限制這種溫度降低。
雖然本發(fā)明是就其較佳的特征進(jìn)行描述和圖示說(shuō)明的，但是應(yīng)該理解可以對(duì)具體描述和說(shuō)明的特征進(jìn)行許多修正和改變而不超出本發(fā)明的范圍。
例如可以設(shè)想壓力控制計(jì)73響應(yīng)在室d、c和b中測(cè)到的內(nèi)部壓力的平均值，而不是響應(yīng)這樣探測(cè)到的某一單一內(nèi)部壓力信號(hào)。
又如關(guān)于每一熱交換室的入口氣體流率控制計(jì)的設(shè)置值，在上游一邊的入口氣體流率可以改成串聯(lián)的，并且可以用一個(gè)函數(shù)算術(shù)編程單元代替控制單元76。
如果待處理的粒狀材料的數(shù)量變化很大，可以得到具有高的熱交換效率的穩(wěn)定運(yùn)行，并且沒(méi)有交換室之間以及交換室與大氣之間的氣體泄漏。
權(quán)利要求
1.一種從熱的粒狀材料回收熱量的裝置，所述裝置包括一個(gè)環(huán)形格柵，向所述格柵連續(xù)供應(yīng)熱的粒狀材料的裝置，使所述格柵和所述粒狀材料依次通過(guò)幾個(gè)沿所述格柵運(yùn)動(dòng)的下游方向減小長(zhǎng)度的熱交換室運(yùn)動(dòng)的裝置，使熱交換氣體逆著所述格柵的所述運(yùn)動(dòng)方向依次通過(guò)所述交換室循環(huán)從而逐漸冷卻所述粒狀材料并加熱所述氣體的裝置，以及從被如此加熱的氣體中回收熱量并且此后使被如此冷卻的氣體又通過(guò)所述交換室重新循環(huán)的裝置，其特征在于包括與所述循環(huán)裝置在操作上相聯(lián)，用來(lái)根據(jù)由所述運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的所述格柵的運(yùn)動(dòng)速度控制所述氣體的流率，并使所述氣體的所述流率在所有所述交換室中保持基本上相同的第一控制裝置，以及響應(yīng)在至少一個(gè)所述交換室中的壓力，用來(lái)使所有所述交換室中的壓力保持在一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)的第二控制裝置。
2.權(quán)利要求
1中所述的回收熱量的裝置，還包括另一個(gè)控制裝置，它響應(yīng)所述被加熱的氣體在所述回收熱量的裝置的進(jìn)口處的溫度，用來(lái)調(diào)節(jié)所述氣體通過(guò)所有所述交換室的流率，從而使在所述進(jìn)口處的氣體溫度保持在一個(gè)預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求
1中所述的回收熱量的裝置，還包括一個(gè)附加的控制裝置，它響應(yīng)所述被加熱的氣體在所述回收熱量的裝置的進(jìn)口處的溫度，并在操作上與所述格柵運(yùn)動(dòng)裝置相聯(lián)接，用來(lái)調(diào)節(jié)所述格柵的所述運(yùn)動(dòng)的所述速度，從而使在所述進(jìn)口處的所述的氣體溫度保持在一個(gè)預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
專利摘要
一種從熱的粒狀材料回收熱量的裝置其改進(jìn)在于，有一個(gè)第一控制器控制氣體的流率使在所有交換室中的氣體流率基本上相同，一個(gè)第二控制器響應(yīng)至少一個(gè)交換室中的壓力，使所有交換室中的壓力保持在一個(gè)預(yù)定的范圍內(nèi)，測(cè)量在鍋爐的進(jìn)口處被加熱的氣體的溫度，并用來(lái)調(diào)整氣體通過(guò)所有交換室的流率或者格柵的運(yùn)動(dòng)速度，使鍋爐入口處的氣體溫度保持在一個(gè)預(yù)定的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C10B39/02GK87103448SQ87103448
公開(kāi)日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年5月12日
發(fā)明者板野重夫, 福本勝利, 古河洋文, 荒井敬三 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan