專利名稱：氣力輸送固體顆粒的進料罐及進料系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及氣力輸送技術，尤其是指用于氣力輸送固體顆粒的進料罐及進料系統。
背景技術：
氣力輸送固體顆粒的進料罐和進料系統是指在氣體輔助下將固體顆粒從一個地方運輸到另一地方的裝置或者是系統。氣力輸送技術應用于多種場合，尤其是在煤氣化領域得到了廣泛應用。在一個傳統的氣化系統中，固體顆粒的一個實施例是煤粉。氣化進料系統通常包括一個進料罐以及一個連接該進料罐和一個氣化爐的輸出管道。將固體顆粒和載氣輸入到進料罐中，載氣承載著固體顆粒流過進料罐、輸出管道，最后進入氣化爐通過部分氧化該固體顆粒生成合成氣。進料罐或進料系統目前面臨的問題是進料罐和/或輸出管道的固體顆粒的質量流量(簡稱“固體質量流量”)不穩定。當進料罐工作在高壓狀態時，這種情況就可能進一步惡化。不穩定的固體質量流量容易導致氣化爐內的溫度波動，進而可能降低氣化爐的使用壽命以及影響氣化爐的氣化性能。現在，為了解決固體質量流量不穩定性的問題進行了多種嘗試。例如，在進料罐的底部加入一股氣以流化固體顆粒，還有是在進料罐的內部設置專門的裝置以穩定固體質量流量。盡管這些嘗試在一定程度上提高了穩定性，但是還是不能滿足實際的需要。因此，需要提供改進的進料罐或者進料系統以在固體質量流量穩定性方面滿足實際的需要。
發明內容
本發明的一個實施例提供了一種氣力輸送固體顆粒的進料罐。該進料罐包括筒形部、自筒形部向下延伸且與筒形部流體相通的第一錐形部以及自第一錐形部向下延伸且與第一錐形部流體相通的第二錐形部，其中第二錐形部設置成在其內的固體顆粒形成整體流，且第二錐形部上設有用于輸出固體顆粒的至少一個出口。本發明的實施例還提供了一種氣力輸送固體顆粒的進料系統。該進料系統包括進料罐以及輸出管道，其中進料罐包括筒形部、自筒形部向下延伸且與筒形部流體相通的第一錐形部以及自第一錐形部向下延伸且與第一錐形部流體相通的第二錐形部，其中第二錐形部設置成在其內的固體顆粒形成整體流；且所述輸出管道延伸入第二錐形部以輸出固體顆粒。
通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，以期更好地理解本發明，在附圖中圖1為本發明氣力輸送固體顆粒的進料罐的一個實施例的立體圖；圖2為圖1所示進料罐沿線W-W獲得的截面圖3為本發明氣力輸送固體顆粒的進料系統的一個實施例的截面圖。
具體實施例方式本發明涉及將固體顆粒從一個地方氣力輸送至另一地方的進料罐及進料系統。該固體顆粒包括但不限于固體燃料顆粒、水泥粉以及炭黑。該固體燃料顆粒包括但不限于煤粉和生物燃料。圖1示意了本發明的一個實施例即用于氣力輸送固體顆粒的進料罐10。圖2示意了進料罐10的一個截面圖。該進料罐10包括筒形部14、第一錐形部16以及第二錐形部 18，且三者之間彼此流體相通。第一錐形部16沿固體顆粒的流動方向15將筒形部14和第二錐形部18連接在一起。盡管在圖1所示的實施例中，第一錐形部16和第二錐形部18是圓形橫截面，但是本發明并不排除具有其他形狀如長方形橫截面的第一錐形部和第二錐形部。在一個實施例中，筒形部14、第一錐形部16以及第二錐形部18沿固體顆粒的流動方向 15彼此大致同心。參閱圖1和圖2所示，筒形部14的一個實施例包括多個用于輸入固體顆粒12和載氣20的進口(未圖示)。需要注意的是，在本文中使用的多個是指兩個或者兩個以上。 固體顆粒12和載氣20在筒形部14內混合形成固氣混合物22。在一個實施例中，第一錐形部16設置成在其內的固體顆粒形成漏斗流(funnel flow)，且第二錐形部18設置成在其內的固體顆粒形成整體流(mass flow)。在本文描述的術語“漏斗流”是指一個元件的中心區域的固體顆粒是運動的，而靠近該元件內壁的固體顆粒是靜止的。在本文描述的術語“整體流”是指一個元件內基本上所有區域的固體顆粒都是運動的。如圖2所示，第一錐形部16設有一個錐角，標記為α。第二錐形部18設有一個錐角，標記為β。錐角α設置為大于錐角β。在一個實施例中，通過將錐角β設置為大于進料罐10的休止角(included angle)，使得固體顆粒在第一錐形部16內形成漏斗流。通過將錐角α小于進料罐10的休止角，使得固體顆粒在第二錐形部18內形成整體流。可以理解的是，本發明并不排除采用其他方式在第一錐形部和第二錐形部形成漏斗流和整體流的方案。進料罐10休止角的大小受到很多因素的影響，如固體顆粒12的平均直徑、固體顆粒12的濕度、進料罐10的材質以及固體顆粒與進料罐直徑的摩擦力。在一個實施例中，一種商業測試儀器也可以用來確定進料罐的休止角。該測試儀器的輸入數據包括輸送的固體顆粒的特性如輸送的固體顆粒的平均直徑，也包括罐壁的特性罐壁的摩擦角以及內摩擦角。測試儀器根據這些輸入數據的值就可以計算出所測量的進料罐的休止角。在一個實施例中，該休止角約40度。在一個實施例中，第一錐形部16的錐角α在第二錐形部18錐角β的約1. 2 4倍的范圍內。需要注意的是，在本文中提到的數據區間，除特別說明外，均包括端值。在另一實施例中，錐角α是設置在60 70度范圍內，錐角β設置在30 40度的范圍內。 在進料罐10的一個實施例中，整個進料罐的高度(即HI、H2、H3的總和)是筒形部14中徑(D3)的1 5倍。在一個實施例中，第一錐形部16的高度(H2)與中徑(D2)的比值在 0.5 2范圍內。第二錐形部18的高度(Hl)與中徑(Dl)的比值在3 15范圍內。參閱圖1和圖2所示，進料罐10進一步包括至少一個設置第二錐形部18上的出口(未圖示)。在輸送過程中，載氣20承載者固體顆粒12從筒形部14開始，經過第一錐形部16后進入第二錐形部18。最終，載氣20與固體顆粒12混合形成的固體混合物22從設在第二錐形部18上的出口處輸出。由于進料罐10的出口設置在形成整體流的第二錐形部 18上，且在第二錐形部18內的固體顆粒都是運動著的，因此流出的固體顆粒的固體質量流量比較穩定，且易于控制。另外，此種結構的進料罐也易于制造。如上面所述，第二錐形部18設置成固體顆粒在其內形成整體流，這樣第二錐形部 18的錐角α設置為小于相對于設置為漏斗流時的角度。因此將設置為漏斗流的第一錐形部16設置在筒形部14和第二錐形部18之間，可有效降低了進料罐的整體高度。為了避免固體顆粒在第一錐形部16內靜止不動，在一個實施例中，至少一股流化氣被用于松動第一錐形部16內壁附近的固體顆粒。在此使用的術語“松動”是指所述流化氣設置為流化靜止在第一錐形部16內壁附近的固體顆粒12，但不對第一錐形部16中心區域的固體顆粒12產生影響。在一個實施例中，第一錐形部16在其外表面上設有用于輸入流化氣對、26、觀的多個進口(未圖示)。進口的數量及彼此之間的距離可以根據第一錐形部16的大小進行調整。在一個實施例中，流化氣對、26、觀的輸入方向與固體顆粒的流動方向15垂直。在另一實施例中，所述引入方向與第一錐形部16的外表面垂直。在一個實施例中，第一錐形部16的內壁上安裝有一個流化氣分配器。該分配器上可以設置多個通孔，這些通孔可將一股流化氣分成多股氣流以更均勻地松動第一錐形部16 內壁附近的固體顆粒12。圖3示意了本發明的另一實施例即用于氣力輸送固體顆粒的進料系統30。該進料系統30包括進料罐32以及多個連接到進料罐32上的管道。可以理解的是，該進料罐32 可以設置成上述實施例中的任一進料罐的結構。在圖3所示的實施例中，進料罐32包括筒形部34、自筒形部34向下延伸的第一錐形部36以及在第一錐形部36向下延伸的第二錐形部38。第一錐形部36設置成在其內的固體顆粒40為漏斗流。第二錐形部38設置成在其內的固體顆粒40為整體流。在一個實施例中，所述管道包括載氣管道42、固體顆粒管道44、多個流化氣管道 46,48以及至少一個輸出管道50。載氣管道42和固體顆粒管道44連接到筒形部46上，用于輸入載氣52和固體顆粒40。載氣52和固體顆粒40在筒形部46內混合形成固氣混合物 Μ。流化氣管道46、48連接到第一錐形部36上，用于向第一錐形部36內輸入多股流化氣流56、58以松動第一錐形部36內壁附近的固體顆粒40。輸出管道50連接到形成整體流的第二錐形部38，以便將第二錐形部38內的固體顆粒輸送到另一地方。采用此種結構設計，所有的固體顆粒在第二錐形部38內都是運動的，在一些情況下甚至具有相似的速率，因此可以獲得穩定的固體質量流量。在一個實施例中，該輸出管道50設有延伸入第二錐形部38內的上升部60。上升部60位于第二錐形部 38的中心軸(未圖示)附近。固體顆粒在上升部60的流動方向與重力方向相反，此種設計可以調整不同大小的固體顆粒的運動趨于一致，也進一步保證了固體質量流量的可控性。固體顆粒40從具有整體流結構的第二錐形部38流出，確保了固體顆粒流動的穩定性和可控性。使用流化氣56、58，使得漏斗流結構的第一錐形部36內的固體顆粒處于運動狀態，這樣提高了固體顆粒的流動性。盡管固體顆粒穩定地從進料罐中流出比較重要，但是在進料罐和目標容器之間的輸送過程也是很重要的。所以在一些實施例中，在進料罐32 的下游位置引入了補充氣流64以保證在下游位置輸送的穩定性。 雖然結合特定的實施例對本發明進行了說明，但本領域的技術人員可以對本發明作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書意圖覆蓋在本發明真正構思范圍內的所有這些修改和變型。
權利要求
1.一種氣力輸送固體顆粒的進料罐，包括筒形部；自筒形部向下延伸且與筒形部流體相通的第一錐形部；以及自第一錐形部向下延伸且與第一錐形部流體相通的第二錐形部，其中第二錐形部設置成在其內的固體顆粒形成整體流，且第二錐形部上設有用于輸出固體顆粒的至少一個出
2.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中所述筒形部包括用于輸入固體顆粒和載氣的入口。
3.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中第二錐形部包括用于向固體顆粒輸入流化氣流的入口。
4.如權利要求3所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，進一步包括可將所述流化氣流分成多股流化氣流的流化氣分配器。
5.如權利要求3或4所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中所述流化氣流用于松動第一錐形部內壁附近的固體顆粒。
6.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中第一錐形部的錐角設置在 60 70度的范圍內。
7.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中第二錐形部的錐角設置在 30 40度的范圍內。
8.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中第一錐形部與第二錐形部的錐角比設置在1.2 4范圍內。
9.如權利要求1所述的氣力輸送固體顆粒的進料罐，其中第一錐形部設置成在其內的固體顆粒形成漏斗流。
10.一種氣力輸送固體顆粒的進料系統，包括進料罐，其包括筒形部；自筒形部向下延伸且與筒形部流體相通的第一錐形部；以及自第一錐形部向下延伸且與第一錐形部流體相通的第二錐形部，其中第二錐形部設置成在其內的固體顆粒形成整體流；以及延伸入第二錐形部以輸出固體顆粒的輸出管道。
11.如權利要求10所述的氣力輸送固體顆粒的進料系統，其中所述輸出管道包括上升部，且所述上升部內的固體顆粒朝向第一錐形部流動。
12.如權利要求10所述的氣力輸送固體顆粒的進料系統，進一步包括連接至輸出管道且用于向輸入管道輸入補充氣的補充氣管道。
13.如權利要求10至12任一所述的氣力輸送固體顆粒的進料系統，進一步包括連接至第一錐形部且圓周分布的多條流化氣管道。
14.如權利要求10所述的氣力輸送固體顆粒的進料系統，其中第二錐形部的錐角設置在30 40度的范圍內。
全文摘要
本發明公開一種氣力輸送固體顆粒的進料罐及進料系統。其中該進料罐包括筒形部、自筒形部向下延伸且與筒形部流體相通的第一錐形部以及自第一錐形部向下延伸且與第一錐形部流體相通的第二錐形部，其中第二錐形部設置成在其內的固體顆粒形成整體流，且第二錐形部上設有至少一個用于輸出固體顆粒的出口。
文檔編號B65G53/40GK102442552SQ20101050802
公開日2012年5月9日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者胡立舜, 陳衛 申請人:通用電氣公司