[发明专利]用于处理颗粒物料床层的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却由空气支承的颗粒物料床层的方法，在将颗粒物料从空气分配底板的入口端水平地输送到出口端的同时，空气经由管道从一个或多个下层隔间以分区的方式传输并被引导向上通过空气分配底板和物料床层。

本发明还涉及一种用于实施本发明的方法的空气流动装置。

背景技术

包括空气分配底板的装置的一个示例是用于冷却例如水泥熟料的冷却器。在这种冷却器中，主要目的是实现熟料和冷却空气之间的令人满意的程度的热交换，以使得包含在热熟料中的大部分热能返回到处于冷却空气中的窑炉系统，同时将熟料以非常接近于环境温度的温度排出冷却器。实现令人满意的程度的热交换的先决条件在于较好地限定通过熟料的冷却空气的流量。

但是，关于从安装在冷却器前面的窑炉排出的水泥熟料的冷却，已经出现熟料不总是在冷却器的宽度上均匀地分布的问题。相反，熟料倾向于分布成较大的熟料块主要位于冷却器的一侧、而小的熟料块位于另一侧。另外，熟料床层的厚度沿冷却器的纵向和横向均有变化。由于与穿透较小熟料块的床层和/或较厚的床层相比，冷却空气更易穿透较大熟料块的床层和/或较薄的床层，并且由于冷却空气必然总是沿阻力最小的路线行进，因此，熟料的任何这种不均匀分布常常导致较小的熟料物料不能充分地冷却，从而导致在冷却器中形成热区，即所谓的“红流(red river)”。熟料的这种不均匀分布还会导致冷却空气在阻力最小的区域中由于通过该区域的熟料床层的空气流量较高而轻易地过度冷却熟料。

当空气受热且如果压力保持不变，则空气将遵循热力学定律膨胀。

当区域中确实具有较薄的熟料床层时，则如上所述，该较薄的熟料床层成为空气流过的优先路径。在将熟料冷却至比处于较厚环境中的熟料更高的程度之后，随后通过的空气将由于较冷的熟料而不会被加热到相同的水平，因此，空气将不发生膨胀。不发生膨胀将导致经过熟料床层时的压力降较低，这又将导致更多的冷空气特别在该区域中穿过。通过使作为可压缩介质的空气穿过熟料床层的冷却过程的不稳定性显然是不可避免的。这种不稳定性的结果还导致热交换效果降低。

为了在与熟料进行热交换之后获得返回工艺过程的最高可能的空气温度，冷却器的热交换效率非常重要。

近三十年来，由于整个窑炉系统在燃料消耗方面日益高效，因此燃烧该燃料量所需的空气量也减少了。随着空气量的减少，对于相同的熟料量，提高了对高热交换效率的需求。在20世纪80年代，增加了空气分配底板区域中的管口面积尺寸。这导致在整个空气分配底板中的空气分配更加困难，并且因此导致整个空气分配底板中的流量的差异受熟料层中的任何压力差异的影响程度不同。但是，这由于越过管口的较高的压力差而导致较高的隔间压力。因此，向隔间供应空气的鼓风机将消耗更多的电力。

在PCT/US96/02971中，一种机械式流量调节器被授予专利权，其中，每个流量调节器的连续调节可直接响应于空气流动状况自动变化。

对于熟料尺寸均匀的熟料床层的理想冷却，由于在熟料床层内有湍流发生这一事实，通过熟料床层的压力损失与熟料床层的高度和空气流量的平方成正比。

在出现较低的熟料床层时，应局部地减小流量。

在PCT/US96/02971中提及，除恒定流量外，当具有穿过装置的增加的压阻时也有流量减小的可能性，这应与穿过熟料床层的流动阻力的减小相对应。然而，这会导致整个冷却器/窑炉系统运行不稳定，因此不可实现。

鼓风机通常向每个冷却器隔间供应恒定的总的空气流量，在冷却器隔间中，空气在与熟料进行热交换之后向燃烧器供应恒定的空气流量以实现稳定的窑炉运行。

如果流动装置确实具有减少的流量特性以确保更佳的热交换效率，将会发生下列情况：在一个区域中设想一较薄的熟料床层。流动装置将减少该区域中的流量，但是来自鼓风机的流量恒定，这将导致整个隔间中的压力较高，因此，将有更多的空气经过上述区域中的床层，所述装置将更多地关闭，这将导致隔间中的压力更高。这时其它装置开始关闭，最后所有的装置都将关闭，若鼓风机尚未停止运转，则将只通过固定的小的管口工作。这样，流量控制装置的全部构想将不起作用，而冷却器按照以往的原理工作，即，仅具有通向空气分配底板各部分的小的固定的管口。

在1965年的德国专利1221984中，一种用于流化床和喷动床的开/关装置被授予专利权。该装置是开/关型的，以使吹送通过上述流化床或喷动床的空气被截止(collapse)。