專利名稱：用于固體物料和氣體之間進行化學和/或物理反應的設備和方法及用于制造水泥的工廠設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在固體物料和氣體之間進行化學和/或物理反應，特別是用 于預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備和方法，以及一種用于制造水泥的工廠設備。
背景技術：
在實踐中，已知用于預熱、冷卻和煅燒細粒物料的，特別是包括DC熱交換器和旋 風分離器的系統(tǒng)。大多數情況下，這樣的設備包括幾個堆疊的分級，氣流從底部至頂部引導 通過所有分級，同時固體物料以相反方向供給到各分級。這樣的系統(tǒng)的缺點在于它們需要巨大的凈空高度和旋風分離器的分離程度并不 總是能得到滿足。例如，在旋風器中常出現(xiàn)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旋擰流上或通過旋風器錐體中氣流方向的反轉引起。另 夕卜，原已沉積在旋風器邊緣處的顆?？稍僖胄L器的進入氣流中。另一問題在于，由于使用具有不同尺寸的構造，在相同的進入速度下離心力發(fā)生 變化，因而導致不同的分離條件。因此在US 4,318,692中提出一種用于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。螺旋形和/或盤旋式管具有矩形橫截面， 并且連接到塊形收集室的一個側面。連接點從這里延伸到塊形收集室的整個側面。收集室 的下部以漏斗方式逐漸變細，并且用來排出固體物料，同時氣體引導向上。但是，這種收集 室的分離程度并不令人滿意。DE 103 09 575 Al公開一種用于從氣體-顆?；旌衔镏蟹蛛x顆粒的回旋加速器， 該回旋加速器具有傾斜進入的吸入通道。顆粒向下排出，同時氣體通過通到回旋加速器內 的浸入管導出。

發(fā)明內容
本發(fā)明著手解決提高分離室中的分離程度的問題。根據本發(fā)明，該問題通過權利要求1和權利要求13的特征來解決。根據本發(fā)明的用于在固體物料和氣體之間進行化學和/或物理反應，特別是用于 預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備基本上包括在其中通過離心力將氣_固物料懸浮 物分離成固體物料流和氣流的至少一個螺旋形和/或盤旋式管和連接到螺旋形和/或盤旋 式管端部的至少一個分離區(qū)，用于排出固體物料流的固體物料管和用于排出氣流的氣體管 連接到該分離區(qū)。在此該分離區(qū)由氣體管的下部形成，在螺旋形和/或盤旋式管(1)的連 接區(qū)域中的分離區(qū)和到其之上且與其連接的氣體管的部分具有相同的直徑。為了形成旋擰 流，螺旋形和/或盤旋式管以與水平面呈至少30°的角度切向地通到分離區(qū)內。根據本發(fā)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。在這里螺旋形和/或盤旋式管的扭轉可特別地也僅在例如90°的較小角度范圍內延伸。與目前為止已知的解決方案相比，主要的不同之處在于螺旋形和/或盤旋式管后 未接著旋風器樣分離器，而僅僅是跟隨著具有連接的固體物料管的氣體管。螺旋形和/或 盤旋式管連接到氣體管的方式將預先與氣流分離的固體物料直接供給到固體物料管，并且 也將氣流轉換成旋擰流。這防止了物料再次被氣流帶走和被排出。構成本發(fā)明基礎的試驗已通過產生這一旋擰流顯示出，高效地將固體物料流和氣流分離是可能的。這樣做時，特別是70-100%的物料可從氣-固物料懸浮物中分離。本發(fā)明的進一步實施方案為從屬權利要求的主題。在根據本發(fā)明的方法中，氣_固物料懸浮物通過螺旋形和/或盤旋式管引入到氣 體管內，其方式使得在氣體管中產生旋擰流并且固體物料直接向下排出。根據本發(fā)明，螺旋形和/或盤旋式管切向地通到隨后的氣體管內以產生旋擰流。 當然，“切向的”應理解為是指大致切向地定向的螺旋形和/或盤旋式管的那些連接。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，氣體管具有圓形構造以有利于旋擰流。另外，螺旋形 和/或盤旋式管以與水平面呈30°至60°之間的角度連接到氣體管是有利的。這樣，固體 物料直接引導向下到固體物料管，同時氣流可向上排出。為了幫助產生旋擰流，從水平方向上看，在與分離室的連接區(qū)域中的螺旋形和/ 或盤旋式管的寬度小于分離室的寬度，并且優(yōu)選小于分離室的寬度的50%。根據優(yōu)選的實施方案，氣體管的下部構造成以漏斗形式逐漸變細，固體物料管連 接到以漏斗形式逐漸變細的氣體管的部分。氣體管的延伸可以在氣體的流動方向上具有相對小或相對大的直徑。這樣，可影 響和最優(yōu)化方法的具體參數，例如壓力損失或分離程度。在實踐中，該設備適當地為具有幾個螺旋形和/或盤旋式管和關聯(lián)的氣體管的多 級和/或多串布置。同時，特別地可設置氣_固物料懸浮物管，該氣_固物料懸浮物管包括 通過轉向頭彼此連接的上升管和下降的螺旋形和/或盤旋式管。通過多級布置，設置一個堆疊在另一個之上的多個分級，各分級包括下面的部 件a.具有螺旋形和/或盤旋式管的用于引導氣_固物料懸浮物的氣_固物料懸浮物 管，b.分離區(qū)，c.用于排出分離的固體物料的固體物料管，d.和用于排出分離的氣體的氣體管，一個分級的氣體管合并到下一個較高分級的氣_固物料懸浮物管內，并且一個分 級的固體物料管通到下一個較低分級的氣_固物料懸浮物管內。


以下通過描述和附圖詳細說明本發(fā)明的另外的優(yōu)點和實施方案，其中圖1示出具有螺旋形和/或盤旋式管和氣體管的設備的正視圖，圖2示出根據圖1的設備旋轉90°的視圖，圖3示出根據圖1的設備的俯視圖，
圖4示出多級配置的側視圖，和圖5示出根據圖4的多級布置的俯視圖，以及
圖6示出用于水泥制造的工廠設備的三維示意圖。
具體實施例方式在圖1至圖3所示的用于在固體物料4和氣體5之間進行化學和/或物理反應， 特別是用于預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備基本上由至少一個螺旋形和/或盤旋式 管1、連接到螺旋形和/或盤旋式管端部的用于排出氣流的至少一個氣體管2、以及用于排 出固體物料和連接到氣體管的固體物料管3構成。螺旋形和/或盤旋式管1通到管2的下部內，該管2的下部形成分離區(qū)2a，該分離 區(qū)和其之上并與其鄰接的氣體管2的部分具有相同的直徑。螺旋形和/或盤旋式管1切向 地并與水平面呈至少30°的角度α通到分離區(qū)2a內。角度α優(yōu)選在30°至60°的范圍 內。氣體管2或更確切地說氣體管2的分離區(qū)2a進一步在其下部區(qū)域中具有以漏斗 形式逐漸變細的部分2b，固體物料管3連接到該部分2b。以漏斗形式逐漸變細的部分2b 在緊接它們連接處之下鄰接螺旋形和/或盤旋式管1。在本發(fā)明的范圍內，在螺旋形和/或 盤旋式管1的連接的底端和以漏斗形式逐漸變細的部分2b之間設置小的距離也是可能的， 但是這應當小于在連接區(qū)域中的氣體管2的半徑，優(yōu)選小于該半徑的一半。為了在固體物料和/或氣體之間進行化學和/或物理反應，氣-固物料懸浮物經 螺旋形和/或盤旋式管1通向氣體管2。當這發(fā)生時，在螺旋形和/或盤旋式管1中的離心 力導致氣_固物料懸浮物預分離成固體物料流4和氣流5。通過螺旋形和/或盤旋式管連接到氣體管的方式，預先與氣流分離的固體物料流 4經由以漏斗形式逐漸變細的部分2b直接引導至固體物料管3。氣流5另外地變換成旋擰 流并且通過氣體管2向上排出。這防止了物料被氣流再次攜帶和被帶走。到氣體管中的傾斜向下引導的物料進料也防止了在氣體管中產生的旋擰流疊加 到螺旋形和/或盤旋式管1的開口區(qū)域中的物料流上。在基于本發(fā)明的試驗中，通過產生 該旋擰流表明固體物料流和氣流可被高效地分離。根據本發(fā)明的進一步的實施方案，在連接區(qū)域中的氣體管2的橫截面大小為螺旋 形和/或盤旋式管1的橫截面的0. 5至1. 5倍。該橫截面比有助于旋擰流的產生。對于該設備的特定應用，例如作為用于熱處理細粒物料的設備，可如在所示的示 例性實施方案中設置氣_固物料懸浮物管，其包括上升管6和下降的螺旋形和/或盤旋式 管1，還設置轉向頭7，該轉向頭部7使上升管6與螺旋形和/或盤旋式管1連接。氣_固 物料懸浮物管的上升和下降分支確保氣體和固體物料之間充分的接觸時間。另一方面，該 構造使得能夠獲得比較低的總高度的非常緊湊的結構。在本發(fā)明的范圍內，螺旋形和/或盤旋式管1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(fā)生改變是可能的。這樣，一方面 可影響在螺旋形和/或盤旋式管的區(qū)域中的氣_固物料懸浮物的預分離，且另一方面螺旋 形和/或盤旋式管1可適應于外部條件。當幾個分級彼此嵌套在一起并一個在另一個之上 布置時，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的方向上急劇地變化和/或還可在至少一個片段中連續(xù)地變化。因此，例如，半徑的減小引起離心力的增加，相反半徑 的增加相應于離心力的降低?？赏ㄟ^改變橫截面形狀和尺寸影響流速。通常地，上述設備是具有多個螺旋形和/或盤旋式管和關聯(lián)的氣體管的多級和/ 或多串布置的形式。三級布置在圖4和圖5中示意性地示出。該布置具體地包括下部分級 I、中間分級II和上部分級III，在各情況中，下部分級的氣體管2合并到布置在其上面的分 級的螺旋形和/或盤旋式管1中。最上的分級III的氣體管2”是例如連接到過濾器或下 游的高效分離器以用于除塵。在固體物料管3的情況中，情況相反。因此，最上的分級III 的固體物料管3”連接到通向中間分級II的螺旋形和/或盤旋式管1’的氣體管2，而中間 分級II的固體物料管連接到通向下部分級I的螺旋形和/或盤旋式管1的氣體管。最下 的分級I的固體物料管3連接到隨后的組件，例如煅燒爐或回轉窯。這樣，引入到通向最上 分級III的螺旋形和/或盤旋式管1”的氣體管的固體物料可在熱氣流中進行熱處理。如從圖4和圖5中特別清楚地顯示的，多級布置的單個分級可借助于螺旋形和/ 或盤旋式管彼此嵌套布置，以便產生在垂直方向上非常緊湊的整體布置。圖6最終示出用于在水泥制造過程中熱處理細粒物料的工廠設備的三維示意圖， 該工廠設備具有回轉窯10、煅燒爐20和預熱器30。煅燒爐20和/或預熱器30在此可根 據在圖1至圖5中所描述的設備構造。
權利要求
一種用于在固體物料和氣體之間進行化學和/或物理反應，特別是用于預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備，所述設備具有-至少一個螺旋形和/或盤旋式管(1)，在其中氣-固物料懸浮物通過離心力分離成固體物料流(4)和氣流(5)，和-連接到螺旋形和/或盤旋式管(1)端部的至少一個分離區(qū)(2a)，用于排出固體物料流(4)的固體物料管(3)和用于排出氣流(5)的氣體管(2)連接到所述分離區(qū)(2a)，其特征在于，所述分離區(qū)由氣體管(2)的下部形成，在螺旋形和/或盤旋式管(1)的連接區(qū)域中的分離區(qū)(2a)和在其上方并與其連接的氣體管(2)部分具有相同的直徑，為形成旋擰流，螺旋形和/或盤旋式管(1)切向地并與水平面并且呈至少30°的角度(α)通到分離區(qū)(2a)內。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，螺旋形和/或盤旋式管(1)以與水平面呈 30°至60°之間的角度連接到氣體管(2)。
3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，在水平方向上看，螺旋形和/或盤旋式管 (1)在 與氣體管(2)連接的區(qū)域中的寬度小于氣體管(2)的寬度，并且優(yōu)選小于氣體管(2) 的寬度的50%。
4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，在連接區(qū)域中的氣體管(2)的橫截面是螺 旋形和/或盤旋式管(1)的橫截面的0. 5至1. 5倍。
5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，固體物料管(3)連接在分離區(qū)(2a)之下。
6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，氣體管(2)的下部(2b)構造成以漏斗形 式逐漸變細。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，固體物料管連接到以漏斗形式逐漸變細 的氣體管(2)的部分(2b)。
8.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，螺旋形和/或盤旋式管(1)的連接的底部 與以漏斗形式逐漸變細的部分(2b)之間的距離小于連接區(qū)域中氣體管(2)的半徑，優(yōu)選小 于該半徑的一半。
9.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，以漏斗形式逐漸變細的部分(2b)在緊接 連接處之下鄰接螺旋形和/或盤旋式管(1)。
10.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述設備為具有幾個螺旋形和/或盤旋 式管(1)和關聯(lián)的氣體管(2)的多級和/或多串布置。
11.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，設置包括上升管(6)和下降的螺旋形和 /或盤旋式管(1)的氣-固物料懸浮物管，并且還設置將上升管(6)與螺旋形和/或盤旋式 管(1)連接的轉向頭(7)。
12.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，設置一個堆疊在另一個之上的多個分 級(I，II，III)，各分級包括下面的部件a.用于引導氣-固物料懸浮物的氣-固物料懸浮物管，b.分離區(qū)(2a)，c.用于排出分離的固體物料的固體物料管(3)，d.用于排出分離的氣體的氣體管(2)，一個分級的氣體管(2)合并到下一個較高分級的氣-固物料懸浮物管中，并且一個分級的固體物料管(3)通到下一個較低分級的氣-固物料懸浮物管內。
13. 一種用于制造水泥的工廠設備，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中的一項或多項的設備。
全文摘要
根據本發(fā)明的用于在固體物料和氣體之間進行化學和/或物理反應，特別是用于預熱、冷卻和/或煅燒細粒物料的設備基本上由在其中通過離心力將氣一固懸浮物分離成固體物料流和氣流的螺旋形和/或盤旋式管，和連接到螺旋形和/或盤旋式管端部的至少一個分離區(qū)構成，用于除去固體物料流的固體物料管和用于除去氣流的氣體管連接到所述分離區(qū)。該分離區(qū)由氣體管的下部形成，在螺旋形和/或盤旋式管的連接的區(qū)域中的分離區(qū)和連接到其上的氣體管的部分具有相同的直徑。為了形成旋擰流，螺旋形和/或盤旋式管與水平面切向地并且呈至少30°的角度通到分離區(qū)內。
文檔編號B04C5/04GK101849155SQ200880102000
公開日2010年9月29日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權日2007年8月7日
發(fā)明者丹特里夫·庫坡, 安德雷斯·霍佩, 海因茨-維爾納·斯邁爾, 貝雷納·格奧爾格, 路易斯·拉嘉·加西亞, 馬克·沃爾林克 申請人:伯利休斯股份有限公司