專利名稱:自動控制環形格柵熱回收裝置的制作方法
本發明涉及一種自動控制的環形格柵熱回收裝置，其中使用了一種環狀格柵型熱交換器來回收熱的固體粒狀材料，例如干熱的焦炭、熱燒結的礦物等所帶的顯熱。日本專利公開公報1983年136，980號公布了一個這類的已知裝置。該裝置包括一個環形格柵;向格柵連續提供待處理熱粒狀材料的裝置;移動格柵和粒狀材料依次通過幾個熱交換室的裝置，這些熱交換室的長度沿格柵運動的下游方向遞減;使熱交換氣體，例如不活潑的氣體，依次按格柵運動的反方向通過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通過交換室從而重復運行。這個日本公報公開了從裝置的高溫端到低溫端逐漸減少熱交換室的長度能平衡每一個單個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熱傳導效率。按上述日本公報公開的裝置，假若粒狀材料的供應量保持不變時，能得到具有高熱傳導效率的穩定運行。但是假如粒狀材料的供應量變化，就必須人工地調整氣體通過各個熱交換室的流率，以保證氣體不在交換室間泄漏，也不泄漏到大氣中。特別是上述公開的裝置，其交換室與外界之間用水封來密封，一般說來它能吸收約為正負50毫米水柱的壓力漲落。但是，如果內壓力漲落大于這個量，水封便不再有效，熱交換氣體會在交換室間泄漏或泄漏到外部。
連續供應給環形格柵的粒狀材料的質量會因溫度或容重而漲落。這樣即使格柵以常速運行，輸到每一熱交換室的熱量也會變化。因此，到達熱回收裝置(例如鍋爐或其它裝置)的氣體的溫度可能超出預定的溫度范圍。假如進口溫度太高，鍋爐或其它裝置可能損壞。當進口溫度低于預定范圍時，會得不到適當的蒸汽壓，從而鍋爐或其它裝置無法正常運行。
考慮到上述討論，本發明的一個目的是提供一個自動控制的以便克服所述的和其它先有技術的缺點的上述類型的環形格柵熱回收裝置。
更具體地，本發明的一個目的是提供一個能按格柵運動速度控制氣體流率并保持所有交換室中的氣體流率實質上相等的裝置。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。這樣當至少一個室的內壓力減低時，它能把額外的不活潑氣體充到封閉的重復循環的氣體系統中去。另一方面，當至少一個室的氣體內壓力增高時，它能從封閉的氣體循環系統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壓力維持在一個預定范圍內。
根據本發明另一方面的內容，提供了另一種控制裝置，它根據被加熱氣體在熱回收裝置進口處的溫度來調節氣體通過所有熱交換室的流率，從而把進口處的氣體溫度維持在一個預定范圍內。這樣，若由于輸入到格柵的熱量的漲落使進口處溫度偏離了預定范圍(比如這是由供應給格柵的粒狀材料的溫度和/或容重的變化所引起的)，那么通過調整各交換室的氣體的流率從而保證進口處溫度維持在預定的溫度范圍。
根據本發明的又一特征，不管由于供應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，都可以通過調整格柵的運動速度使入口處溫度維持在預定溫度范圍內。
根據本發明的基本特征，并假定隨粒狀材料一起供給格柵的熱是常量，則格柵的運動速度和供給熱交換室的氣體的數量或流率是相互關聯的，以使熱回收裝置進口處氣體的溫度處在預定溫度范圍內。根據本發明另外的特征，使熱回收裝置的進口處氣體溫度超出預定范圍的，隨粒狀材料供應給格柵的熱量的漲落，可以通過或是調整氣體到交換室的流率，或是調整格柵的運動速度來調節。
本發明上述的及其它的目的、特征和優點通過下述對本發明較佳實施例的詳細描述并參照附圖會變得更清楚，其中圖1是本發明中所用的環形格柵的平面草圖;
圖2是一個以被拉平或展開的狀態說明環形格柵，并用以說明本發明的第一個實施例的草圖;
圖3是本發明第二個實施例的類似圖2的草圖;
圖4是本發明第三個實施例的類似圖2、圖3的草圖;
圖5是說明用于環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專利公報1983年136，980號中公開的環形格柵型熱回收裝置。一個環形格柵4在一環形路徑上轉動，通過裝料/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依次通過幾個如b、c、d那樣的被隔板6分割開的熱交換室。在通過室b到d時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′導入一個卸載漏斗3，卸到外部。如圖1所示，交換室的長度，從而其體積依次沿格柵運動的下游方向遞減。這樣，室b的長度L1比室c的長度L2大，L2又比室d的長度L3大。
如圖2所示，一個風扇或鼓風機21使熱交換氣體，例如氮氣這樣的不活潑氣體循環進入室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，并且用第二個風扇或鼓風機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，并且用第三個風扇或鼓風機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(例如一個鍋爐)中，把熱交換氣體帶的熱量傳遞給通過水管5′的水。氣體通過使粒狀材料冷卻的室d、c、b時得到的熱量被傳遞給管5′中的水。這個裝置可以用來例如產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，然后重新由鼓風機21再循環重復通過熱回收裝置。
圖5說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穿過熱交換室。7用來表示一個熟知方式的導軌。水封8和9只能調節有限的內外壓力差，當內壓力變得高于或低于這個量時，將發生向交換室內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毫米的水壓力計預定范圍內維持有效密封。
上述特征均是已知的并具體公開在日本公開專利公報1985年136，980號中。
但是，這種已知的裝置有上面已討論過的缺點，從圖2所說明的本發明的第一個實施例的下述描述中可以更清楚地看出這些缺點。一個與氣體循環鼓風機21，22，23連接著的第一控制裝置根據格柵4的運動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，一個格柵速度調節單元60專門用于控制一個格柵驅動單元61的運行，以控制格柵4的運動速度。對于供給格柵4的粒狀材料的某一特定數量，格柵速度調節單元60具體給出一個相應的格柵4的運動速度。格柵速度調節或編程單元的調節點這樣設置，使得基于這個速度能取得最佳氣體流率以便在熱回收裝置5的入口處產生特定的氣體溫度，并且這個值被設置在一個比例算術編程單元62中。在從鼓風機21到室d的供氣管線中設有一個氣體流率探測器51，并且鼓風機21的上游有一個由流率控制計52操縱的流率控制閥53。具體地，流率控制計52操縱流率控制閥53，使氣體流率探測器51的輸出等于由比例算術編程單元62提供給流率控制計52的輸出。換句話說，編程單元62計算作為格柵速度調節單元60的輸出的函數的待循環到室d中的氣體的流率，并把這個值提供給流率控制計52，后者調節流率控制閥53，使流率探測器51的輸出等于從編程單元62來的輸入值。
類似地，從室d上部放出的氣體被鼓風機22加壓，然后送入室c的下部。在這供氣管線中室c的入口處有一個氣體流率探測器54和一個由流率控制計55操縱的流率控制閥56，使氣體流率探測器54的輸出等于室d的入口處氣體流率探測器51的輸出。還是同樣地，從室c上部放出的氣體被鼓風機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器57和一個由流率控制計58操縱的流率控制閥59，使氣體流率探測器57的輸出等于室d入口處氣體流率探測器51的輸出。
由于上述結構，在所有d、c和b室中的氣體流率在任何給定時刻都相等，并且(在圖2的實施例中)，當格柵4的運動速度保持不變時，這一相等的流率也保持不變。當格柵速度調節單元60的輸出增加時，比例算術編程單元62的輸出也增加。因而流率控制計52增大流率控制閥53的張開度，以保證氣體流率探測器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器51的輸出信號增加，并且這個輸出信號分別作用到室c、d的流率控制計55、58上作為調節值，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的輸出導致格柵運動速度的減少，那么在室d、c和b中得到的相同流率也因此而相應地減少。
圖2還說明了本發明的另一個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壓力，以避免通過水封8和9的泄漏。這里提供了第二個控制裝置，它響應在至少一個室中的壓力變化，以使所有室中的壓力維持在一個預定的范圍內。
在到室d的供氣管線中的鼓風機21的送氣一邊有一個不活潑氣體充氣管線和一個放氣管線，分別由流率控制閥75、74控制。并且，通向每一室d、c和b分別接有內壓探測器71，71′，71″。這些探測器的輸出聯到開關72，后者又聯到壓力控制計73，該控制計操縱流率控制閥75，74。控制計73操縱閥75、74，維持開關72的輸出在一預定范圍內(例如一個參考值50mm±10mm水壓力計)。整個設置使得如果任一探測器71、71′、71″探測到一個內壓低于或高于預定范圍時，其輸出可以被開關72傳遞給控制計73。這樣開關72輸出的增加被操縱閥74從氣體循環系統中放氣的控制計73來限制，從而減少了內壓。另一方面，開關72輸出的減小被控制計73操縱閥75向循環系統中充氣來限制，從而增加了壓力，或更準確地說是防止了內壓的減小。
上述圖2的實施例假定由裝在格柵4上的粒狀材料提供的熱量是常數，這樣被加熱的氣體在熱回收裝置5的進口處的溫度也基本上是常數。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的進口處的氣體溫度可能變化得超出預定范圍，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說明了本發明的第二個實施例，特別是說明了一個補償這種現象使得熱回收裝置5的進口處的氣體溫度維持在預定范圍內的裝置。氣體溫度探測器78用來探測熱回收裝置5進口處氣體的溫度，如果探測到的溫度超出或低于預定的溫度范圍，溫度控制計76就向連到比例算術編程單元62輸出端的一個加法器77施加一個修正信號。編程單元62聯接到加法器77的一個輸入端，溫度控制計76連到加法器77的另一個輸入端，從而使得一個修正信號被送到控制計52。設想當探測器78的輸出超出某一特定范圍，即所謂“死帶”(dead band)時，溫度控制計76發出一個修正信號。這樣，當溫度探測器78的輸出在預定值范圍內時，控制單元76的輸出并不變化，因為控制偏移量是零。但是，當溫度探測器78的輸出偏離預定值范圍時，控制單元76的輸出將變化，因為出現了控制偏移量。因而控制單元76輸出一信號到加法器77，該信號修正從編程單元62送到流率控制計52的信號。控制單元76送出的信號可以正比于控制偏移量(這樣單元76是一個死帶自鎖正比控制單元)，也可以是將一個正比于控制偏移量的信號加到一個由積分控制偏移量而產生的信號上所產生的和信號(即單元76是一個死帶自鎖正比控制單元加上一個積分控制單元)。
由于上述設計，在正常運行時，氣體流率探測器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生漲落而偏離預定范圍，則控制單元76將輸出修正信號到加法器77。更詳細地說，當裝置5進口處的氣體溫度上升超過預定溫度范圍時，控制單元76送出一個增大了的輸出到加法器77，從而使控制計52增加循環冷卻氣體的流率。這樣就限制了裝置5進口處氣體溫度的增加。另一方面，當探測器78探測到在裝置5進口處的氣體溫度低于預定溫度范圍時，控制單元76減少到加法器77的輸出，后者控制控制計52減小冷卻氣體的流率。
圖4表示圖3實施例的替換方案。在圖4的實施例中，有一個附加的控制裝置，它響應熱回收裝置5進口處的被加熱氣體的溫度，但不是象圖3實施例那樣調節通過交換室的氣體的流率。在圖4的實施例中，加法器77位于速度調節單元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(以上述圖3實施例中討論的方式)操縱改變從速度調節單元60到單元61的信號，從而調整格柵4的運動速度。這樣，假如由于供應給格柵4的粒狀材料的溫度和/或容重改變，熱回收裝置5的進口處的氣體溫度上升超出了預定溫度范圍，則格柵4的運動速度將減小，從而使裝置5進口處的氣體溫度降低。另一方面，當裝置5進口處的氣體溫度降低到低于預定溫度范圍時，格柵4的運動速度增加，從而限制這種溫度降低。
雖然本發明是就其較佳的特征進行描述和圖示說明的，但是應該理解可以對具體描述和說明的特征進行許多修正和改變而不超出本發明的范圍。
例如可以設想壓力控制計73響應在室d、c和b中測到的內部壓力的平均值，而不是響應這樣探測到的某一單一內部壓力信號。
又如關于每一熱交換室的入口氣體流率控制計的設置值，在上游一邊的入口氣體流率可以改成串聯的，并且可以用一個函數算術編程單元代替控制單元76。
如果待處理的粒狀材料的數量變化很大，可以得到具有高的熱交換效率的穩定運行，并且沒有交換室之間以及交換室與大氣之間的氣體泄漏。
權利要求
1.一種從熱的粒狀材料回收熱量的裝置，所述裝置包括一個環形格柵，向所述格柵連續供應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幾個沿所述格柵運動的下游方向減小長度的熱交換室運動的裝置，使熱交換氣體逆著所述格柵的所述運動方向依次通過所述交換室循環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所述交換室重新循環的裝置，其特征在于包括與所述循環裝置在操作上相聯，用來根據由所述運動裝置驅動的所述格柵的運動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，以及響應在至少一個所述交換室中的壓力，用來使所有所述交換室中的壓力保持在一個預定范圍內的第二控制裝置。
2.權利要求
1中所述的回收熱量的裝置，還包括另一個控制裝置，它響應所述被加熱的氣體在所述回收熱量的裝置的進口處的溫度，用來調節所述氣體通過所有所述交換室的流率，從而使在所述進口處的氣體溫度保持在一個預定的溫度范圍內。
3.權利要求
1中所述的回收熱量的裝置，還包括一個附加的控制裝置，它響應所述被加熱的氣體在所述回收熱量的裝置的進口處的溫度，并在操作上與所述格柵運動裝置相聯接，用來調節所述格柵的所述運動的所述速度，從而使在所述進口處的所述的氣體溫度保持在一個預定的溫度范圍內。
專利摘要
一種從熱的粒狀材料回收熱量的裝置其改進在于，有一個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，一個第二控制器響應至少一個交換室中的壓力，使所有交換室中的壓力保持在一個預定的范圍內，測量在鍋爐的進口處被加熱的氣體的溫度，并用來調整氣體通過所有交換室的流率或者格柵的運動速度，使鍋爐入口處的氣體溫度保持在一個預定的范圍內。
文檔編號C10B39/02GK87103448SQ87103448
公開日1988年1月20日 申請日期1987年5月12日
發明者板野重夫, 福本勝利, 古河洋文, 荒井敬三 申請人:三菱重工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan