用於分離固體物料和氣體的設備以及用於製造水泥的工廠設備的製作方法
2023-05-11 14:16:26
專利名稱：用於分離固體物料和氣體的設備以及用於製造水泥的工廠設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於分離固體物料和氣體的設備，以及一種用於製造水泥的工廠
設備。
背景技術：
在水泥工業和礦業中，已有已知的特別是包括用於預熱、冷卻和/或煅燒細粒物 料的DC熱交換器和旋風分離器的系統。大多數情況下，這樣的設備包括一個堆疊在另一個 之上的幾個分級，氣流從底部到頂部引導通過所有分級，而固體物料以相反方向供給到單 個分級。固體物料在各分級的末端與氣體分離。 這樣的系統的缺點在於它們需要巨大的淨空高度和旋風分離器中的分離程度並 不總是能夠滿足。例如，在旋風器中常出現非受控的流動，這是在例如旋風器的入口處通過 進入氣流疊加在旋風器中形成的渦流上或通過旋風器錐體中的氣流方向的反轉引起。另 外，原已沉積在旋風器邊緣的顆粒可再引入旋風器的進入氣流中。 另一問題在於，使用具有不同尺寸的構造，在相同的進入速度下離心力發生變化， 因而導致不同的分離條件。 因此在US 4，318，692中提出了一種用於水泥原料的多級預熱器，其單個分級各 自由上升管和鄰接的螺旋形和/或盤旋式管構成。上升管和螺旋形和/或盤旋式管經由導 向彎管彼此連接。此外螺旋形和/或盤旋式管具有矩形橫截面，並且連接到塊形收集室的 一個側面。連接區從這裡延伸到塊形收集室的整個側面。收集室的下部以漏鬥形式逐漸變 細並且用來排出固體物料，而氣體引導向上。但是，這一收集室的分離程度並不令人滿意。
發明內容
因此，本發明著手解決提高用於分離固體物料和氣體的設備的分離程度的問題。 根據本發明，該問題通過權利要求1的特徵來解決。 用於分離固體物料和氣體的根據本發明的設備基本上包括 a.用於引導氣_固物料懸浮物的上升管，所述上升管具有用於輸入固體物料的固 體物料供給口和用於輸入氣體的氣體供給口， b.下降的螺旋形和/或盤旋式管，其中氣_固物料懸浮物通過離心力分離成固體 物料流和氣流， c.將上升管與螺旋形和/或盤旋式管連接的轉向頭，在轉向頭的區域中管構型中 設置至少一個彎曲。 d.連接到螺旋形和/或盤旋式管的一個端部的用於排出固體物料流的固體物料 管，及 e.連接到螺旋形和/或盤旋式管端部的用於排出氣流的氣體管。 根據本發明的螺旋形和/或盤旋式管應理解為是指至少在片段中具有螺旋和/或盤旋形式的管。在這裡螺旋形和/或盤旋式管的扭轉可以特別地也僅在例如90。的較小角 度範圍內延伸。 在US 4，318，692中，上升管和下降的螺旋形和/或盤旋式管經由導向彎管彼此連 接。 為了改善該設備的分離程度，在基於本發明的試驗中嘗試改善原已在螺旋形和/
或盤旋式管中的固體物料流和氣流的初步分離。同時，表明在轉向頭的區域中在氣_固物
料懸浮物中產生湍流時對於該目的是有利的。在US 4，318，692中，氣-固物料懸浮物被平
穩地引導，然而根據本發明，通過管構型中的彎曲明確地產生湍流，其在鄰接的螺旋形和/
或盤旋式管中導致改善的固體物料流和氣流預分離。 本發明的另外的優點和實施方案為從屬權利要求的主題。 根據本發明的優選實施方案，在管構型中的彎曲從側面看時具有《120°的角度。 另外，也可在管構型中設置在平面圖中具有《170。的角度的彎曲。該彎曲優選設計成使得 氣_固物料懸浮物以銳角或鈍角轉向。 在鄰接上升管的區域中，轉向頭可具有第一橫截面形狀，且在鄰接螺旋形和/或 盤旋式管的區域中，轉向頭可具有第二橫截面形狀。在該方式中，上升管可以是例如圓形， 並且螺旋和/或盤旋形式可以是角形構造。 在本發明的特定實施方案中，轉向頭具有連接到上升管的第一部分和連接到螺旋 形和/或盤旋式管的第二部分，轉向頭的第二部分以在兩個部分之間產生管構型中的彎曲 的方式連接到轉向頭的第一部分。 轉向頭的第一部分可由例如具有圓形橫截面的管狀部分形成，該管狀部分在其遠 離上升管的端部處合併到轉向頭的第二部分中，第二部分形成從第一部分的圓形橫截面到 螺旋形和/或盤旋式管的橫截面的過渡段，所述兩個部分以使得氣_固物料懸浮物以銳角 或鈍角轉向的方式彼此連接。 轉向頭的第一部分具有圓筒形外壁且轉向頭的第二部分連接在圓筒形外壁的區 域中是可能的。另外，轉向頭的第一部分可以通過相對於流動方向橫向地或傾斜地延伸的 端壁在流動方向上截止。 根據另外的示例性實施方案，螺旋形和/或盤旋式管以在轉向頭和螺旋形和/或
盤旋式管之間的連接處提供至少一個或另外的彎曲的方式連接到轉向頭。 另外，可設置連接到螺旋形和/或盤旋式管端部的分離室，用於排出固體物料流
的固體物料管和用於排出氣流的氣體管連接到該分離室。 用於分離固體物料和氣體的上述設備也適合於多個分級的多級配置。在此， 一個 分級的氣體管合併到下一個較高分級的上升管中，且分級的固體物料管通到下一個較低分 級的上升管內。這樣，固體物料可從底部至頂部引導通過單個分級，並且與以相反方向引導 的氣流形成接觸。用於分離固體物料和氣體的設備可特別用於製造水泥的具有預熱器、煅 燒爐以及窯的工廠設備的預熱器和/或煅燒爐。
以下通過多個示例性實施方案的描述和附圖詳細說明本發明的另外的優點和實 施方案，其中
圖la至圖lc示出根據第一示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖2a至圖2c示出根據第二示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖3a至圖3c示出根據第三示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖4a至圖4c示出根據第四示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖5a至圖5c示出根據第五示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖6a至圖6c示出根據第六示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖7a至圖7d示出根據第七示例性實施方案的用於分離固體物料和氣體的設備的 不同視圖， 圖8示出預熱器的側視圖，禾口 圖9示出用於製造水泥的工廠設備的三維示意圖。
具體實施例方式
用於分離固體物料和氣體的圖la至圖lc所示的設備為例如在水泥製造中用於預 熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備。它基本上由具有用於輸入固體物料的固體物料供給 口2和用於輸入氣體的氣體供給口3的用於引導氣-固物料懸浮物的上升管l、以及下降的 螺旋形和/或盤旋式管4構成，其中氣_固物料懸浮物通過離心力分離成固體物料流5和 氣流6。另外，具有將上升管l連接到螺旋形和/或盤旋式管4的轉向頭7。螺旋形和/或 盤旋式管4的端部連接到用於排出固體物料流5的固體物料管8，並且連接到用於排出氣流 6的氣體管9。 轉向頭7具有連接到上升管1的第一部分7a和連接到螺旋形和/或盤旋式管4 的第二部分7b，轉向頭7的第二部分7b以在這兩部分之間形成管構型中的第一彎曲10的 方式接合到第一部分7a。在根據圖la的側視圖中，管構型中的彎曲10具有《160°的角 度a 。 例如可由具有圓形橫截面的管狀部分形成轉向頭的第一部分7a，其在所示的示例 性實施方案中對應於上升管1的直徑。側向地結合到第一部分7a的管狀部分的第二部分 7b代表從第一部分的圓形橫截面到螺旋形和/或盤旋式管4的橫截面的過渡段。在所示的 示例性實施方案中，兩個部分7a，7b都以使得氣_固物料懸浮物以鈍角轉向的方式彼此連 接。 除第一彎曲10之外，在轉向頭7和螺旋形和/或盤旋式管4之間的連接區域中提 供第二彎曲11。兩個彎曲10、11促進固體物料流和氣流的分離，該固體物料流和氣流分別 經由固體物料管8和氣體管9在螺旋形和/或盤旋式管4的端部排出。
在所示的示例性實施方案中，設置連接到螺旋形和/或盤旋式管4的端部的分離 室12，用於排出固體物料流5的固體物料管8和用於排出氣流6的氣體管9連接到該分離
6室12。分離室12在螺旋形和/或盤旋式管4的開口區域中為圓筒形結構，並且向上合併到 氣體管9中。從下面鄰接分離室12的是以漏鬥形逐漸變細的部分12a，固體物料管連接到 該部分12a。螺旋形和/或盤旋式管4優選以相對於水平線的至少30°的13角切向地通 向分離室12。 在本發明的範圍內，分離室12的其它構型也是可能的。 在另外的示例性實施方案的描述中，相同的附圖標記用於相同的部件。 根據圖2a至圖2c的示例性實施方案基本上相當於上述的示例性實施方案，並且
不同之處僅在於轉向頭7的第二部分7b在平面圖中不是直的而是彎曲的。然後轉向頭7
的第二部分7b的曲率延續到螺旋形和/或盤旋式管4中。因此離心力早已在轉向頭的這
一區域中作用於氣-固物料懸浮物。另外，與前述的示例性實施方案一致，在該示例性實施
方案中，第一彎曲10設置在轉向頭的兩個部分7a，7b之間，並且第二彎曲ll設置在轉向頭
7與螺旋形和/或盤旋式管4之間的連接區域中。 在根據圖3a至圖3c的第三示例性實施方案中，轉向頭7的第二部分7b不再傾斜 向上地連接到第一部分7a的端部，而是沿流動方向傾斜向下地和橫向地連接到第一部分 7a的端部。 轉向頭7的第一部分7a也具有圓筒形的周壁，第二部分7b以《90。的角a切向 連接到該周壁。此時該接合點也代表在管構型中的彎曲10。轉向頭7的第一部分7a延伸 到接合點7b以上少許，然後通過相對於流動方向橫向地延伸的端壁7c截止。
根據圖4a至圖4c的第四示例性實施方案與第三示例性實施方案的不同之處在於 轉向頭7的第二部分7b不是向下定向而是向上。 根據圖5a至圖5c的第五示例性實施方案也基本上相當於第三示例性實施方案。 不同之處在於第一部分7a不是延伸超出第二部分7b的接合點，而是由此截止，從而第一部 分7a的上端面7c與第二部分7b的上部限制壁大致在一個平面內延伸(參見圖5a)。
在根據圖6a至圖6c的第六示例性實施方案中，轉向頭7的第一部分7a也是具有 圓形橫截面的管狀部分的形式，第二部分7b切向地與其連接。第二部分7b具有基本矩形 的橫截面，並且在根據圖6b的平面圖中為彎曲的結構。其下部限制壁7d是上升的，並且其 上部限制壁7e基本上水平地或與第一部分7a的中心線橫向地定向。傾斜向上延伸的下部 限制壁7d隨之產生用於所述流的彎曲10。另一彎曲11設置在與螺旋形和/或盤旋式管4 的接合點。 螺旋形和/或盤旋式管4通到分離室12內，在所示的示例性實施方案中該分離室 12包括與螺旋形和/或盤旋式管4鄰接的彎曲部分12a，該部分呈現並延續螺旋形和/或 盤旋式管4的彎曲路線，並最終通到分離室的圓筒形部分12b，固體物料管8連接到分離室 12的底部，並且氣體管9連接到分離室12的頂部。 第七示例性實施方案的變型在圖7a至圖7d中示出。該變型的不同之處僅在於管 狀第一部分7a的端面7c不是相對於流動方向橫向地定向(參見圖6a至圖6c)，而是沿第 二部分7b的方向傾斜地定向。這一傾斜布置的端面7c與在較低區域中傾斜向上延伸的第 二部分7b結合形成在管構型中的第一彎曲。第二彎曲也在與螺旋形和/或盤旋式管4的 接合點的區域中形成。 在本發明的範圍內，螺旋形和/或盤旋式管4的半徑和/或傾斜度和/或橫截面形狀和/或橫截面尺寸沿氣_固物料懸浮物的流動方向發生改變是可能的。這樣，一方面 可在螺旋形和/或盤旋式管的區域中影響氣_固物料懸浮物的預分離，另一方面螺旋形和 /或盤旋式管4可適應於外部條件。當幾個分級彼此嵌套在一起並且一個布置在另一個之 上時，這是特別有利的。 半徑、傾斜度、橫截面形狀和/或橫截面尺寸可在流動方向上急劇地改變和/或還 可在至少一個段中連續地變化。因此，例如，半徑的減小引起離心力的增加，而半徑的增加 相應於離心力的降低。通過改變橫截面形狀和尺寸，可影響流速。 上述的設備優選用於進行固體物料和氣體之間的化學和/或物理反應，特別是用 於預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料，其中可設置一個堆疊在另一個之上的多個分級。這裡， 一個分級的氣體管合併到下一個較高分級的上升管內，並且分級的固體物料管通到下一個 較低分級的上升管內。 在下面，具有三個分級I、 II、 III的設備通過圖8進行說明，圖8示出例如用於水 泥原料的三級預熱器。各分級在這裡示意地示出。它們可以是上述示例性實施方案中的一 個或多個的形式。因此，各分級I、 II、 III特別地具有不同的構造是可能的。
在這樣的多級布置中，待處理的固體物料經由固體物料管8"'供給到最高分級 III，並且從最低分級I中作為處理過的固體物料5，例如預熱的固體物料排出。當固體物 料因而從頂部導向到底部引導通過三個分級時，氣體以相反的方向流過該布置。在最低分 級供給的氣體6是例如窯或煅燒爐的熱廢氣。經由氣體管9"在第三分級排出的氣體6"供 應到過濾器或下遊的高效分離器以用於例如除塵。例如，處理過的固體物料進入煅燒爐或 窯中用於進一步的處理。具有上升管1和下降螺旋形和/或盤旋式管4的氣-固物料懸浮 物管的構造使得三個分級能夠非常緊湊並且彼此嵌套地布置。另外螺旋形和/或盤旋式管 4，4'，4"可以是向左和向右交替地扭轉的兩個連續分級的形式。 最後，圖9示出用於在水泥製造過程中熱處理細粒物料的工廠設備的三維示意 圖，該工廠設備具有迴轉窯10、煅燒爐20、以及預熱器30。在此可根據圖1至圖8所示的示 例性實施方案構造煅燒爐20和/或預熱器30。將不同示例性實施方案的各特徵彼此結合 也是可能的。
權利要求
一種用於分離固體物料和氣體的設備，所述設備具有a.用於引導氣-固物料懸浮物的上升管(1)，所述上升管(1)具有用於輸入固體物料的固體物料供給口(2)和用於輸入氣體的氣體供給口(3)，b.下降的螺旋形和/或盤旋式管(4)，其中通過離心力將氣-固物料懸浮物分離成固體物料流(5)和氣流(6)，c.將上升管(1)與螺旋形和/或盤旋式管(4)連接的轉向頭(7)，d.連接到螺旋形和/或盤旋式管(4)端部的用於排出固體物料流的固體物料管(8)，及e.連接到螺旋形和/或盤旋式管(4)端部的用於排出氣流的氣體管(9)，其特徵在於，在轉向頭(7)的區域中，管構型中至少設置一個彎曲(10，11)。
2. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，在管構型中的彎曲(lO，ll)在側視圖中具 有《160°的角a 。
3. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，彎曲(lO，ll)設計為使氣-固物料懸浮物 以銳角或鈍角轉向。
4. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，在與上升管(1)的連接區中，轉向頭(7) 具有第一橫截面形狀，和在與螺旋形和/或盤旋式管(4)的連接區中，轉向頭(7)具有第二 橫截面形狀。
5. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，轉向頭(7)包括連接到上升管(1)的第 一部分(7a)和連接到螺旋形和/或盤旋式管(4)的第二部分(7b)，轉向頭(7)的第二部 分(7b)連接到轉向頭的第一部分(7a)的方式為在所述兩個部分之間產生在管構型中的彎 曲。
6. 根據權利要求7所述的設備，其特徵在於，轉向頭(7)的第一部分(7a)由具有圓形 橫截面的管狀部分形成，所述第一部分(7a)在其遠離上升管(1)的端部處合併到轉向頭 (7)的第二部分中，第二部分(7b)形成從第一部分的圓形橫截面到螺旋形和/或盤旋式管 (4)的橫截面的過渡段，並且所述兩個部分以氣-固物料懸浮物以銳角和/或鈍角轉向的方 式彼此連接。
7. 根據權利要求7所述的設備，其特徵在於，轉向頭的第一部分(7a)具有圓筒形外壁， 且轉向頭(7)的第二部分(7b)連接在該圓柱形外壁的區域中。
8. 根據權利要求9所述的設備，其特徵在於，轉向頭的第一部分通過相對於流動方向 橫向地或傾斜地延伸的端壁在流動方向上截止。
9. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，螺旋形和/或盤旋式管以在轉向頭(7)和 螺旋形和/或盤旋式管(4)之間的連接處設置至少一個或另外的彎曲(11)的方式連接到 轉向頭。
10. 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於，設置連接到螺旋形和/或盤旋式管(4) 端部的分離室(12)，用於排出固體物料流(5)的固體物料管(8)和用於排出氣流(6)的氣 體管(9)連接到所述分離室(12)。
11. 根據前述權利要求任一項或多項所述的設備，其特徵在於，存在一個堆疊在另一個 之上的多個分級，各分級包括上升管(1， 1' ， 1")、與其鄰接的螺旋形和/或盤旋式管、以及 連接到螺旋形和/或盤旋式管(4， 4'，4")端部的固體物料管(8， 8'，8")和氣體管(9，9'，9")，一個分級的氣體管合併到下一較高分級的上升管中，且分級的固體物料管通到下一較 低分級的上升管內。
12. —種製造水泥的工廠設備，所述工廠設備具有預熱器(30)、煅燒爐(20)和窯(10)， 預熱器(30)和/或煅燒爐(20)具有根據前述權利要求1至11 一項或多項所述的設備。
全文摘要
根據本發明的用於分離固體物料和氣體的設備基本上由引導氣-固懸浮物的具有用於輸入固體物料的固體物料進料口和用於輸入氣體的氣體進料口的上升管、通過離心力將氣-固懸浮物分離成固體物料流和氣流的下降螺旋形和/或盤旋式管、將上升管連接到螺旋形和/或盤旋式管的轉向頭、連接到螺旋形和/或盤旋式管的端部用於除去固體物料流的固體物料管和連接到螺旋形和/或盤旋式管的端部用於除去氣流的氣體管構成，在轉向頭的區域中在管路中設置至少一個彎曲。
文檔編號F27B7/20GK101772686SQ200880102030
公開日2010年7月7日 申請日期2008年6月25日 優先權日2007年8月7日
發明者丹尼爾·克萊格雷夫, 丹特裡夫·庫坡, 安德雷斯·霍佩, 託馬斯·戴克, 史蒂芬妮·裡克特, 海因茨-維爾納·斯邁爾, 貝雷納·格奧爾格, 路易斯·拉嘉·加西亞 申請人:伯利休斯股份有限公司