粉碎機分選器的制造方法
【專利摘要】一種軸向分選器（40），用于從具有粗糙顆粒和精細顆粒兩者的流體流中分離所述粗糙顆粒，所述軸向分選器包括：形成第一腔（48）的殼體（41），所述殼體用于使所述流體流進入所述分選器；葉片組（45）設(shè)置在所述殼體中，其中，所述葉片組包括繞流體分流器（46）對準的多個刀片（50）；形成第二腔（4）以使所述流體流經(jīng)過其中的錐形元件（44），其中所述錐形元件包括用于使所述粗糙顆粒從所述流體流分離且穿過其中的開口（44c）；以及，在所述粗糙顆粒離開所述分選器的分離之后用于留在所述流體流中的顆粒的輸出端（43）；其中，所述葉片組（45）的多個刀片（50）與所述流體分流器的外表面相鄰接，以針對分類使所述粗糙顆粒聚集的方式將來自所述第一腔（48）的流體流引導(dǎo)到所述第二腔（49）中。
【專利說明】粉碎機分選器
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本申請基于35U.S.C.§ 119(e)要求2010年7月16日提交的、美國臨時專利申請N0.61/399，730的權(quán)益，其全部公開內(nèi)容通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明通常涉及用于根據(jù)尺寸、密度、或質(zhì)量來分離物質(zhì)顆粒的分選器。更具體地，本發(fā)明涉及靜態(tài)軸向分選器，所述分選器被配置為更準確地分離物質(zhì)的固體顆粒，所述物質(zhì)諸如燃料(例如，煤)，以使所述燃料的燃燒更有效且減少不期望的排放物，或者所述分選器用于其它工業(yè)中的其它物質(zhì)，諸如用于形成水泥的固體顆粒。
【背景技術(shù)】
[0004]使用顆粒分選器通常是已知的，諸如在諸如燃煤電廠的電力工業(yè)中使用煤分選器。通常，顆粒分選器位于燃料壓碎設(shè)備(例如，粉碎機)和燃料燃燒設(shè)備(例如，鍋爐、火爐)之間。煤以大塊的形狀進入粉碎機，且經(jīng)過轉(zhuǎn)換以小塊的形狀出來，然后直接進入分選器。分選器基于顆粒尺寸、密度、或質(zhì)量對煤進行分離，使得較大或較重的顆粒再次經(jīng)過粉碎機以進一步減小尺寸，而較小的顆粒直接離開分選器且進入燃燒設(shè)備。
[0005]分選器可以被配置為在顆粒尺寸減小設(shè)備(例如，粉碎機、碾磨)系統(tǒng)的外部或內(nèi)部。外部分選器可以利用管道或運送系統(tǒng)來輸入來自遠處的粉碎機的粉碎的顆粒(例如，煤顆粒等)，然后對所述顆粒進行分類(例如，基于諸如質(zhì)量或尺寸的類別進行分離)，退掉粗糙顆粒并且將所述粗糙顆粒經(jīng)過管道送回所述粉碎機，接受精細顆粒并且經(jīng)過管道或運送系統(tǒng)將所述精細顆粒送到下游處理(例如，燃燒器、火爐等)。內(nèi)部分選器通常被構(gòu)成為與粉碎機一起內(nèi)嵌到火爐(例如，燃燒器、鍋爐)中，以包括實現(xiàn)以下功能的單個系統(tǒng):對原材料(例如，燃料)進行粉碎，隨后對顆粒(例如，燃料顆粒)進行分類，將精細顆粒送到下游處理(例如，燃燒器、火爐等)，并且退掉粗糙顆粒并且在粉碎機內(nèi)對所述粗糙顆粒進一步研磨以減小顆粒尺寸。本申請涉及更有效地對粗糙顆粒和精細顆粒進行分類的改進的分選器(針對內(nèi)部應(yīng)用或外部應(yīng)用)。
[0006]此外，分選器通常被分成兩個類型，即靜態(tài)的和動態(tài)的。靜態(tài)分選器通常涉及使用流體(例如，氣體)流以通過旋流或渦流產(chǎn)生離心力，將粗糙顆粒移動到重力和摩擦力的組合克服拖拽力的分選器的周圍的壁，這使得較重或較大的顆粒離開所述流并且被退回到粉碎機。傳統(tǒng)的動態(tài)分選器通常涉及使用旋轉(zhuǎn)的分選器刀片以產(chǎn)生對改進顆粒分類和物理撞擊顆粒以將顆粒退回到粉碎機所必須的離心力。本申請涉及對粗糙的和精細的顆粒(諸如固體燃料(例如，煤))更有效分類(例如，分離)的改進的靜態(tài)分選器。靜態(tài)分選器可以包括移動的和/或可調(diào)整的部件，但是這些部件通常不是自動致動的。例如，靜態(tài)分選器可以在粉碎機的操作期間被調(diào)整。
[0007]圖1A-圖1E不出傳統(tǒng)靜態(tài)軸向內(nèi)部分選器10的例子,其與粉碎設(shè)備9 一體成形以形成粉碎燃料系統(tǒng)8。內(nèi)部分選器10可以設(shè)置在粉碎設(shè)備9之上，以允許原材料(例如，壓碎的煤)從頂部(或側(cè)面)進入粉碎機系統(tǒng)，并且經(jīng)過使用重力將燃料源傳送到粉碎設(shè)備9中。內(nèi)部分選器10包括殼體11、原材料輸入管道12、輸出端13、錐形兀件14、葉片(或擋板)組件15、流體分流器16，并且可能具有一個或多個轉(zhuǎn)向元件17。殼體11可以是實質(zhì)上圓柱形，并且可以向上延伸以連接輸出端13并且向下延伸到粉碎設(shè)備9的基座，以形成被配置為用于流體流(例如，空氣或氣體和顆?；旌衔?的密封的內(nèi)部腔18。所述殼體11包圍粉碎設(shè)備9以及分選器10的錐形元件14、葉片組15、流體分流器16、及轉(zhuǎn)向元件17。輸入管道12通常是圓柱形的且與殼體11同中心地經(jīng)過分選器10的中心且進入粉碎設(shè)備9。輸入管道12包括上部12a和下部12b，其中固體材料(例如，壓碎的煤)經(jīng)過上部12a進入輸入管道12且經(jīng)過下部12b離開輸入管道12且隨后進入粉碎設(shè)備9，以減小所述固體材料的顆粒尺寸。輸入管道12還可以位于分選器的外部(例如，饋送輸入管道可以延伸經(jīng)過側(cè)壁(諸如圖1A示出的殼體11的壁)而不經(jīng)過所述單元的中心)。
[0008]輸出端13可以具有設(shè)置在與殼體11連接的實質(zhì)上圓柱形下部之上的截錐形上部。輸出端13與輸入管道12同中心且在其外側(cè),使得流體在被傳送到燃燒設(shè)備時在輸出端13的內(nèi)表面和輸入管道12的外表面之間流動。輸出端13可以將流體和顆?；旌衔飩魉偷较掠翁幚?。葉片組15設(shè)置在殼體11中，輸出端13之下，并且與輸入管道12同中心。如圖1D所示，葉片組15可以包括以正切角TA豎直延伸的多個刀片15b。刀片15b的延伸短于流體分流器16 (或從流體分流器16偏移)，由此在刀片15b的端部和流體分流器16之間存在間隙Gl。流體分流器16是圓柱形的且設(shè)置在葉片組15內(nèi)，并且與輸入管道12和葉片組15兩者是同中心的。
[0009]錐形元件14設(shè)置在葉片組15之下且在殼體11內(nèi)。錐形元件14是中空的且向下逐漸變細、朝向輸入管道12變窄。錐形元件14形成使流體在其中流動的第二內(nèi)腔19。轉(zhuǎn)向元件17設(shè)置在錐形元件14內(nèi)靠近所述錐形元件14的下窄部且與輸入管道12的外表面鄰接。轉(zhuǎn)向元件17是倒錐形，在底部具有較大直徑，向上朝著輸入管道12變窄。在錐形元件14之下且與所述錐形元件14 一體形成的是退回設(shè)備20。退回設(shè)備20可以包括多個繞輸入管道12的徑向?qū)实男辈?，或者退回設(shè)備20可以是錐形元件14的基座和輸入管道12之間形成的環(huán)形間隙。退回設(shè)備20被配置為從第二內(nèi)腔19向粉碎設(shè)備9傳送退回的粗糙顆粒。
[0010]在圖1E中通過箭頭(其中一些被標為“A”、“F”和“C”)示出了分選器10中流體的計劃流向。流體的聚集流向(標記為“A”)離開粉碎設(shè)備9且進入分選器10的腔18，在殼體11的內(nèi)表面和錐形元件14的外表面之間向上流動。根據(jù)示意性實施例，流體的聚集流可以包括流體(例如，空氣)和具有粗糙顆粒和精細顆粒兩者的固體顆粒(例如，煤顆粒)的混合物。流體的聚集流經(jīng)過葉片組15的各個刀片之間，并且被流體分流器16迫使向下流到第二內(nèi)腔19，其中，流體流和精細顆粒(標記為“F”)在流體分流器16和輸入管道12之間上升進入到輸出端13是所期望的，并且粗糙顆粒(標記為“C”)沿錐形元件14的內(nèi)側(cè)繼續(xù)下降也是所期望的。以下也是所期望的:轉(zhuǎn)向元件17協(xié)助流體流和精細顆粒F向上重新定向，同時捕獲且允許粗糙顆粒C在錐形元件14和轉(zhuǎn)向元件17之間穿過且返回到粉碎設(shè)備9。
[0011]傳統(tǒng)的靜態(tài)軸向分選器，諸如圖1A-圖1E示出的分選器，具有數(shù)個缺陷，這里僅描述其中一部分缺陷。傳統(tǒng)的靜態(tài)軸向分選器的第一個缺陷是:該分選器無法提供最粗糙的顆粒(例如，大于200微米)相對于通過輸出端管道的全部顆粒的理想分離，這在粉碎燃料的例子中可能降低燃燒器或火爐的效率。精細顆粒和粗糙顆粒無法理想的分離是由經(jīng)過葉片組15的刀片15b之間的腔18且進入腔19的顆粒的相對高的速度和渦流造成的。高渦流造成混合并且使得某些中等尺寸的和精細的顆粒被不期望地退回。高速度產(chǎn)生充足的拖拽力和湍流，使得粗糙顆粒被重新卷入到流體流中。
[0012]高的速度和高渦流還產(chǎn)生第二個缺陷，即從腔18到腔13的相對高的壓降。通過要求高輸出的設(shè)備(例如，風扇)產(chǎn)生充足的流以將顆粒運送到下游處理，該壓降使粉碎機系統(tǒng)的效率降低。橫跨在分選器上的升高的壓降還促使?jié)撛诘牧黧w流經(jīng)過粗糙顆粒退回設(shè)備，由此繞過分選器刀片和流體分流器，這造成了所期望的粗糙顆粒流動方向的回流。
[0013]合適的顆粒尺寸分類影響下游處理的效率，由此影響產(chǎn)品的價值。例如，使用固態(tài)燃料(例如，煤)粉碎，粗糙顆粒不太可能完全燃燒或氧化，這使得燃燒不充分，由此增加了燃燒腔內(nèi)灰燼沉積的可能性，并且增加了在靜電除塵器中收集含碳灰燼的困難。
[0014]對于通常用于控制氮氧化物排放的固體燃料燃燒的中止和增加使用的(與主火焰一體作用或單獨作用的)燃燒級別而言，注入到燃燒區(qū)的顆粒的最大尺寸是非常值得關(guān)注的。由于表面上的煤炭或固定的碳氧化物暴露在氧中，因此顆粒的初始尺寸和顆粒的表面區(qū)域與重量或體積的比率影響燃燒期間的整個反應(yīng)速率。較小的或更精細的顆粒比較大或更粗糙的顆粒氧化得更快。增加精細的煤顆粒相對于注入燃燒區(qū)的總顆粒的比例通常改善了燃燒側(cè)氮氧化物排放控制技術(shù)的效率，且減少了未燃燒的煤(或炭)離開燃燒區(qū)的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的一個實施例涉及一種用于從具有粗糙顆粒和精細顆粒兩者的流體流中分離所述粗糙顆粒的軸向分選器。所述軸向分選器包括:形成第一腔以使所述流體流進入所述分選器的殼體，及設(shè)置在所述殼體中的葉片組，其中，所述葉片組包括繞流體分流器對準的多個刀片。所述軸向分選器還包括:形成第二腔以使所述流體流經(jīng)過其中的錐形元件，其中所述錐形元件包括用于使所述粗糙顆粒從所述流體流中分離且穿過其中的開口，及在所述粗糙顆粒離開所述分選器的分離之后用于留在所述流體流中的顆粒的輸出端。所述葉片組的多個刀片與所述流體分流器的表面相鄰接，以使用于分類的所述粗糙顆粒聚集的方式將來自所述第一腔的流體流引導(dǎo)到所述第二腔中。
[0016]本發(fā)明的另一實施例涉及一種包括輸入管道、粉碎裝配件、及軸向分選器的粉碎機分選器系統(tǒng)。所述輸入管道包括第一端和第二端，其中所述第一端接收原材料的顆粒，所述第二端輸出所述原材料的顆粒。所述粉碎裝配件被配置為從所述輸入管道接收所述原材料的顆粒，其中所述粉碎裝配件被配置為減小顆粒的尺寸且輸出包括粗糙顆粒和精細顆粒的所述原材料的流體流。所述軸向分選器被配置為接收來自所述粉碎裝配件的所述流體流，并且基于粗糙顆粒的尺寸(和/或重量)從所述流體流中分離所述原材料的粗糙顆粒。所述軸向分選器包括形成第一腔的殼體、形成第二腔的錐形元件、葉片組、及流體分流器。所述葉片組包括繞所述流體分流器對準的多個刀片，所述多個刀片具有螺旋角以控制從所述第一腔流到所述第二腔的流體流的顆粒的渦流和速度。所述錐形元件包括用于使所述粗糙顆粒從所述流體流中分離且穿過其中以重新進入所述粉碎裝配件的開口。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1A是傳統(tǒng)粉碎機分選器系統(tǒng)的實施例的正視剖視圖。
[0018]圖1B是諸如圖1A示出的系統(tǒng)的傳統(tǒng)粉碎機分選器系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)分選器的正視圖。
[0019]圖1C是傳統(tǒng)分選器的立體剖視圖。
[0020]圖1D是圖1B的傳統(tǒng)分選器的刀片和流體分流器的俯視剖視圖。
[0021]圖1E是圖1B的傳統(tǒng)分選器中計劃顆粒流向的正視圖。
[0022]圖2是根據(jù)示意性實施例的粉碎機分選器系統(tǒng)的部分剖面圖。
[0023]圖3是根據(jù)示意性實施例的粉碎機分選器系統(tǒng)的正視剖視圖。
[0024]圖4是用于粉碎機分選器系統(tǒng)(諸如圖3示出的粉碎機分選器系統(tǒng))的分選器裝配件的示意性實施例的立體的部分剖面圖。
[0025]圖4A是圖4的分選器裝配件的各個部件的立體圖。
[0026]圖4B是圖4示出的分選器裝配件的立體剖視圖。
[0027]圖4C是圖4示出的分選器裝配件的正視剖視圖。
[0028]圖4D是圖4C示出的分選器裝配件的轉(zhuǎn)向件和葉片組的細節(jié)圖。
[0029]圖4E是圖4A示出的分選器裝配件的立體圖，其中為了簡化的目的移除了輸出端和殼體的上部。
[0030]圖5是示出圖4示出的分選器裝配件的流體分流器和葉片組的示意性實施例的立體圖。
[0031]圖5B是圖5示出的流體分流器和葉片組的仰視圖。
[0032]圖5C是圖5示出的流體分流器和葉片組的正視圖。
[0033]圖是用于葉片組(諸如圖5的葉片組)的刀片的示意性實施例。
[0034]圖5E是沿圖5的線5E-5E的剖視圖，示出了葉片組的刀片上精細顆粒和粗糙顆粒的流動。
[0035]圖5F是根據(jù)另一示意性實施例的流體分流器和葉片組的正視圖。
[0036]圖6是用于粉碎機分選器系統(tǒng)的分選器裝配件的另一示意性實施例的正視剖視圖。
[0037]圖6A和圖6B是圖6的分選器中轉(zhuǎn)向元件的不同配置的細節(jié)圖。
[0038]圖7是用于粉碎機分選器系統(tǒng)的分選器裝配件的又一示意性實施例的立體圖。
[0039]圖8是分選器輸出處測量的和預(yù)測的顆粒尺寸分布的圖表。
[0040]圖9是傳統(tǒng)分選器裝配件中模擬的壓力分布的CFD分析。
[0041]圖10是分選器裝配件的示意性實施例中模擬的壓力分布的CFD分析。
[0042]圖11是圖9的傳統(tǒng)分選器裝配件中模擬的速度幅度分布的CFD分析。
[0043]圖12是圖10的分選器裝配件中模擬的速度幅度分布的CFD分析。
[0044]圖13是示出用于圖1B的傳統(tǒng)分選器、圖4的示意性分選器、及實際工作現(xiàn)場測試樣本的傳送到下游處理的顆粒尺寸的百分比的圖表。
[0045]圖14是示出用于圖1B的傳統(tǒng)分選器及圖4的示意性分選器的基于顆粒尺寸范圍退回到粉碎腔的研磨區(qū)的百分比的圖表。
[0046]圖15示出了被配置為具有外部分選器的粉碎機分選器系統(tǒng)?！揪唧w實施方式】
[0047]以下所述的靜態(tài)軸向分選器，通過減少粗糙顆粒的數(shù)量和質(zhì)量相對于離開所述分選器且隨后被引入到下游處理或下游設(shè)備(例如，火爐)的全部顆粒的數(shù)量和質(zhì)量的比例，改進了相比于傳統(tǒng)分選器的粗糙顆粒分離效率。通過增加精細顆粒相對于進入燃燒區(qū)的利用懸浮中燃燒的固體燃料的顆?？倲?shù)的比例，分選器改進了燃燒設(shè)備的效率，并可以減小不期望的排放物的量，以及減小可能離開燃燒區(qū)而未燃燒燃料的比例。通過在分選器內(nèi)從流體流中更有效地分離粗糙顆粒，以下描述的靜態(tài)軸向分選器增加了到下游處理或下游設(shè)備的精細顆粒的比例。靜態(tài)軸向分選器優(yōu)選地被配置為用于在懸浮中燃燒的燃煤電廠，并且用于分離從粉碎設(shè)備接收的煤顆粒以將精細顆粒傳送到燃燒區(qū)，并且將較粗糙的顆粒退回(例如，返回)到粉碎設(shè)備以使其經(jīng)受進一步的尺寸縮減。但是，應(yīng)該注意，這些軸向分選器可以用于分離任何工業(yè)中所用的包括粉末或顆粒組合的任何材料。
[0048]圖2-圖5E示出了粉碎機分選器系統(tǒng)31 (例如，粉碎燃料系統(tǒng))的示意性實施例，所述粉碎機分選器系統(tǒng)31包括粉碎裝配件32和設(shè)置在粉碎裝配件32上的分選器40 (例如，分選器裝配件)。重力可以用于將固體原材料(例如，燃料)饋送到粉碎裝配件32。粉碎裝配件32可以包括限定了粉碎腔34的殼體33，以及用于減小進入所述粉碎腔34的顆粒(例如，燃料)尺寸的至少一個粉碎設(shè)備35。根據(jù)圖2示出的示意性實施例，粉碎裝配件32可以包括三個粉碎設(shè)備35(盡管根據(jù)其它示意性實施例也可以使用更多或更少數(shù)目的粉碎設(shè)備)。粉碎腔34被配置為接收固體原材料(例如，煤)以及被分選器40分離且退回的粗糙顆粒，由此粉碎設(shè)備35被配置為減小顆粒(例如，燃料)尺寸。粉碎機分選器系統(tǒng)31還可以包括流動引導(dǎo)設(shè)備(例如，風扇)，所述流動引導(dǎo)設(shè)備用于生成力以產(chǎn)生流體介質(zhì)(例如，空氣或氣體)和粉碎的顆粒(例如，燃料、煤)從粉碎裝配件32的粉碎腔34到分選器40的流動。該流動還可以用于將粉碎的顆粒傳輸?shù)较嚓P(guān)聯(lián)的下游處理或下游設(shè)備(例如，燃燒器)。在以下描述中，除非另有說明，術(shù)語“流體”旨在包括流體介質(zhì)和顆粒(例如，空氣或氣體以及煤)這兩者。
[0049]雖然圖2和圖3示出包括內(nèi)部分選器40的粉碎機分選器系統(tǒng)31，但是應(yīng)該注意，本申請公開的分選器可以被配置為用于其它應(yīng)用中，諸如用于外部應(yīng)用中。圖15示出了包括一對外部分選器440的粉碎機分選器系統(tǒng)431，其中每個分選器440從粉碎裝配件432接收經(jīng)過輸入管道442的粉碎材料(例如，煤)顆粒的流體流。粉碎裝配件432可以經(jīng)過饋送設(shè)備437接收原材料。分選器440可以從大量流體流中分離粗糙顆粒，其中所述粗糙顆?？梢噪x開分選器440經(jīng)過第一輸出端管道436返回到粉碎裝配件432。具有精細顆粒的大量液體流可以經(jīng)過一個或多個第二輸出端管道443離開分選器440，諸如被傳送到下游處理(例如，火爐)。粉碎機分選器系統(tǒng)431還可以包括一個或多個風扇438，所述風扇438可以被配置為產(chǎn)生真空正壓或真空負壓以推動或拉動經(jīng)過所述系統(tǒng)431(或經(jīng)過所述系統(tǒng)431的一部分)的液體流。應(yīng)該注意，具有外部分選器的粉碎機分選器系統(tǒng)可以具有一個外部分選器或可以具有任意數(shù)目的外部分選器，這里公開的實施例不用作限制。
[0050]根據(jù)示意性實施例，分選器40包括殼體41、輸出端43、錐形元件44、刀片(或擋板)裝配件45、及流體分流器46。根據(jù)其它示意性實施例，分選器40還可以包括轉(zhuǎn)向元件47和/或輸入管道42，所述轉(zhuǎn)向元件47和/或輸入管道42可以位于中心以將固體原材料引入到粉碎機分選器系統(tǒng)31。殼體41可以單獨形成且隨后連接到粉碎裝配件32的殼體33，或者與粉碎裝配件32的殼體33 —體形成。根據(jù)圖4A示出的示意性實施例，殼體41可以包括連接到輸出端43的頂部41a以及圓柱形部41b，圓柱形部41b可以向上延伸到頂部41a且可以向下延伸連接到殼體33。根據(jù)示意性實施例，殼體41可以具有設(shè)置在連接到殼體33的圓柱形部41b之下的傾斜部41c。應(yīng)該注意，殼體的幾何形狀可能變化，這里公開的實施例應(yīng)該被認為是示例而非限制。
[0051]殼體41包圍葉片組45、流體分流器46、以及錐形元件44和輸入管道42這兩者的至少一部分。根據(jù)示意性實施例，殼體41限定設(shè)置在殼體41的內(nèi)表面和錐形元件44的外表面之間的密封的第一腔48，其中，所述第一腔48被配置為用于流體流，諸如包括空氣和顆粒(例如，煤)的混合物的流體。由殼體41形成的第一腔48可以被配置為用于負操作壓力或正操作壓力。
[0052]根據(jù)示意性實施例，輸入管道42具有大體圓柱形且可以同中心地從頂部經(jīng)過所述殼體。根據(jù)其它實施例，輸入管道可以具有任何適當?shù)男螤?，并且可以穿過殼體的側(cè)面或可以具有任何其它適當?shù)呐渲?。輸入管?2包括第一端42a和第二端42b，第一端42a用于接收固體原材料(例如，燃料、煤)，且第二端42b (參見圖3)被配置為允許固體原材料離開輸入管道42且進入粉碎腔34。該配置有效地利用了重力以將原始固體顆粒(例如，燃料、煤)傳送經(jīng)過輸入管道42且送到粉碎腔34中。根據(jù)示意性實施例，第二端42b設(shè)置在錐形元件44中。根據(jù)其它實施例，輸入管道的第二端42b可以設(shè)置在粉碎腔中或在粉碎機分選器系統(tǒng)中的任何位置。
[0053]根據(jù)示意性實施例，輸出端43是圓柱形的且可以與輸入管道42和/或殼體41實質(zhì)上是同中心的，使得離開分選器40的流體在進行到下游處理(例如，燃燒器)之前在輸出端43的內(nèi)表面和輸入管道42的外表面之間流動。根據(jù)其它實施例，輸出端可以具有任何其它適當?shù)男螤罨蚺渲?。輸出?3包括第一端43a和第二端43b，所述第一端43a用于接收具有精細顆粒的流體流，并且流體流從所述第二端43b離開分選器40以進入向下游處理(例如，燃燒器、燃燒區(qū))進行饋送的運送元件。根據(jù)示意性實施例，輸出端43的第一端43a連接到殼體41，諸如連接到殼體41的頂部41a。輸出端43可以單獨地形成且隨后連接到殼體41，或者可以與殼體41 一體地形成。根據(jù)其它實施例，第一端43a可以連接到流體分流器46或連接到粉碎機分選器系統(tǒng)的其它部件。如圖3和圖4所示，輸出端43還可以包括水平延伸的通道43b’(或多于一個通道)，其中所述通道43b’可以連接到諸如排氣扇的另一個設(shè)備。
[0054]根據(jù)示意性實施例，流體分流器46被設(shè)置在實質(zhì)上與輸出端43同中心的殼體41中，并且形成具有特定剖面(例如，凹的/凸的)的環(huán)形以將流體從第一腔48轉(zhuǎn)移到第二腔49。根據(jù)其它實施例，流體分流器可以具有任何適當?shù)男螤詈团渲?。如圖4E所示，流體分流器46可以單獨地形成且連接到輸出端43和/或殼體41，或可以與輸出端43和/或殼體41 一體成形。根據(jù)示意性實施例，流體分流器46包括鄰近且連接到殼體41的頂部41a的頂表面。根據(jù)另一示意性實施例，流體分流器46的頂表面可以與殼體41(諸如頂部41a)—體成形。流體分流器46可以具有特定的凸的/凹的剖面，以將流體流引導(dǎo)到例如錐形元件44的內(nèi)表面的方向，這可以有助于粗糙顆粒從流體流中分離并且將粗糙顆粒引導(dǎo)到錐形元件44的壁，同時維持充足的拖拽力以將精細顆粒保持在流體的流線中。
[0055]根據(jù)示意性實施例，如圖4E所示，葉片(或擋板)組件45設(shè)置在殼體41中，與流體分流器46鄰近(即，與流體分流器46直接物理地接觸、或與其一體成形)且與其實質(zhì)上同中心。根據(jù)示意性實施例，葉片組45可以與流體分流器46—體成形。根據(jù)另一示意性實施例，葉片組45可以與殼體41 一體成形。根據(jù)其它實施例，葉片組可以在分選器中具有任何適當?shù)呐渲谩?br> [0056]葉片組45包括多個刀片50，多個刀片50可以具有繞流體分流器46的徑向?qū)驶蚩梢跃哂邢鄬τ诹黧w分流器46的任何適當?shù)膶?例如，傾斜對準)。根據(jù)示意性實施例，葉片組45可以包括在繞流體分流器46的外直徑具有實質(zhì)上相似的偏移距離處對準的20個刀片50。根據(jù)其它實施例，葉片組45可以包括任意數(shù)目的刀片，這些刀片可以在相似的或唯一的偏移距離處對準。如圖5C所示，葉片組45的刀片50相對于水平和/或由流體分流器46的底部或基座限定的平面呈一螺旋角PA。根據(jù)示意性實施例，螺旋角PA可以是四十度(40° )。根據(jù)其它實施例，螺旋角可以是大于零度(0° )且小于九十度(90° )的任何角度。根據(jù)示意性實施例，螺旋角可以是在約三十五度(35° )和四十五度(45° )之間。諸如圖5C所示，葉片組45的刀片50可以向下延伸到實質(zhì)上與流體分流器46的底表面同平面的位置，可以向下延伸到超出(例如，低于)流體分流器46的底表面的位置，或可以向下延伸到不到(例如，高于)流體分流器46的底表面的位置。
[0057]如圖4-圖5C所示，分選器40的葉片組45的刀片50可以被配置為徑向?qū)?例如，順時針對準)，以產(chǎn)生繞流體分流器46的流體流的軸向順時針流動方向。但是，如圖7所示，分選器340可以包括葉片組345，葉片組345包括多個刀片350，多個刀片350被配置為徑向?qū)?例如，逆時針)以產(chǎn)生繞流體分流器346的流體流的軸向逆時針流動方向。
[0058]根據(jù)圖不出的不意性實施例，刀片50包括彎曲表面50a,彎曲表面50a可以被配置為與流體分流器46的形狀或輪廓(例如，凸的/凹的曲度)相匹配。刀片的彎曲表面50a與流體分流器46的外側(cè)凸/凹表面相鄰接，使得所述刀片和所述流體分流器之間沒有間隙。彎曲表面50a可以諸如通過焊接連接到流體分流器46，或可以與其一體成形。每個刀片50在沿從流體分流器46 (和/或殼體41的頂部41a)的上(或頂)邊緣(或表面)到錐形元件44的頂部的螺旋角PA的長度方向延伸?？梢韵鄬τ诹黧w分流器46的下邊緣(諸如圖5C所示，其可以是實質(zhì)上水平的)測量每個刀片50的螺旋角PA。錐形元件44的頂部可以具有唇邊或壓延部，以與葉片組45的刀片50的底表面或邊緣相鄰接。錐形元件44的頂部上的唇邊或法蘭可以容易安裝，并且提供葉片組45和錐形元件44之間改善的連接。刀片50從流體分流器46橫向地延伸到實質(zhì)上錐形元件44的外直徑。刀片50可以橫向地或?qū)蔷€地延伸小于或大于錐形元件44的外直徑的外側(cè)距離。
[0059]如圖5F所示，葉片組245的刀片250可以被配置為包括彎曲安裝面250a和彎曲出口部250b。葉片組245可以設(shè)置在分選器的輸出端243之下并且可以被配置為與流體分流器246相鄰接。例如，刀片250的彎曲安裝面250a可以與流體分流器246的彎曲外表面相鄰接。刀片250的彎曲出口部250b可以從螺旋角開始彎曲以影響流體流經(jīng)過刀片的方向。如圖5F所示，彎曲出口部250b可以從螺旋角開始彎曲到實質(zhì)上向下的方向，以提供流體流經(jīng)過葉片組245的刀片250的更多豎直排出量。彎曲部可以減少離開葉片組的流體流的渦流，使得大量流體流中的精細顆粒更容易向上朝向分選器的輸出端移動，并且從流體流中進一步分離集結(jié)的粗糙顆粒。應(yīng)該注意，可以改變彎曲部250b的形狀，并且可以改變刀片250的形狀，諸如改變流體流離開葉片組的方向，并且這里公開的實施例不用作限制。[0060]這里公開的分選器包括與流體分流器46、246、346相鄰接的刀片50、250、350 (SP，沒有間隙)，以更好地維持粗糙顆粒的自然聚集。通過在葉片組45的刀片50和流體分流器46之間不設(shè)間隙并且借助幾何形狀被改變以使粗糙顆粒朝向錐形元件44的流體分流器，重力和摩擦力可以克服對于粗糙顆粒的流體流的拖拽力。這使得粗糙顆粒下降到錐形元件44的第二腔49，以退回到粉碎裝配件32和/或研磨區(qū)(例如，由粉碎裝配件32和/或研磨區(qū)收回)，以進一步減小顆粒尺寸。通過額外地具有與螺旋角PA對準的刀片50而不是僅具有正切角，顆粒進入第二腔49且在其中的渦流和速度的幅度都被減小且被控制。相對于傳統(tǒng)分選器，減小的渦流和速度還有助于減小從第一腔48到輸出端43的第一端43a的壓降的量。減小的速度幅度降低了拖拽力，以改善將粗糙顆粒重新卷入到流體流的可能性。但是，減小的速度幅度仍然具有充足的拖拽力，以保持懸浮在流體流中的精細顆粒且將精細顆粒運送到分選器40的輸出端43以離開分選器而進入下游處理(例如，燃燒器)。
[0061]具有以較大壓降操作的分選器的粉碎機分選器系統(tǒng)的效率低于具有以較小壓降操作的分選器的粉碎機分選器系統(tǒng)的寄生功率需求。諸如傳統(tǒng)分選器(其中圖9示出了大壓降且以下將詳細討論)的具有較大壓降的分選器，要求流體流以相對較高的初始壓力進入第一腔(例如，腔18)，以在第二腔(例如，腔19)中維持足夠的壓力以支持將顆粒傳送到下游處理的流動需要。因此，具有較大壓降的分選器要求流動產(chǎn)生設(shè)備(例如，風扇)具有更大的加壓能力，以便雖然具有較低的分選器效率(諸如要求的能量和顆粒分類方面)，也能產(chǎn)生用于克服分選器壓降并且功能性地分離一部分粗糙顆粒的更高的壓力梯度。
[0062]部分地由于流體流經(jīng)葉片組的刀片之間時具有減小的速度，這里公開的分選器通過在分選器中具有較小的壓降(相對于傳統(tǒng)分選器)來實現(xiàn)改進的粉碎機分選器系統(tǒng)效率。受控的渦流和速度幅度調(diào)節(jié)流體流的拖拽力，由此減少粗糙顆粒重新卷入運送精細顆粒的流體流的流線中的傾向。
[0063]部分地由于流體流中顆粒的相對動量，從第一腔48經(jīng)過分選器40中的葉片組45和流體分流器46的流體流的重新定向或轉(zhuǎn)變造成了沿分選器的不期望的殼體41和/或彎曲的流體分流器46的粗糙顆粒的隔離。在該轉(zhuǎn)變處的流體流的拖拽力足夠?qū)⒋罅苛骶€中的精細顆粒保持在流體流中。粗糙顆粒的軌跡繼續(xù)跟隨沿流體分流器46的輪廓的內(nèi)部流動邊界，其中粗糙顆粒沿刀片50的頂表面和流體分流器46之間的相鄰而形成的角落(在圖5E中由附圖標記56標識)進一步集中。流體流相對于固體顆粒具有相對低的密度，流體流從頂部到底部保持更均勻地分布而進入分選器40的刀片50。換句話說，粗糙顆粒傾向于在葉片組中的開口的上部聚集，而流體流中的精細顆粒傾向于沿葉片組中的開口更均勻地分布。流體分流器46的輪廓和葉片組45的配置的組合傾向于聚集大量流體流和在所述大量流體流中沿分選器40的刀片50的下表面保持的精細顆粒(在圖5E中由附圖標記58標識)。粗糙顆粒從大量流體流的分離和粗糙顆粒聚集到相對較慢的流中減少了粗糙顆粒被重新卷入到具有精細顆粒的大量流體流的可能性。流體分流器46的輪廓(例如，所述輪廓的下部)引導(dǎo)粗糙顆粒的聚集流朝向錐形元件44的內(nèi)表面且遠離大量流體流，這進一步改善了分選器40的分類效率(例如，分離的粗糙顆粒返回到粉碎腔34的研磨區(qū))。
[0064]因此，這里公開的分選器允許粉碎機分選器系統(tǒng)被配置有較小的輸出壓力產(chǎn)生設(shè)備(相對于傳統(tǒng)分選器)，這通過減小能量消耗改善了效率。通過對減少或消除粗糙顆粒相對于離開分選器的總顆粒的比例的分選器(相對于傳統(tǒng)分選器)中粗糙顆粒分離的改進，這里公開的分選器進一步增加了系統(tǒng)的效率。
[0065]這里公開的分選器通過產(chǎn)生具有更精細的顆粒尺寸的產(chǎn)物，增加了總顆粒表面積與質(zhì)量或體積的比率。對于利用懸浮燃燒的粉碎的固體燃料(例如，煤)的燃燒系統(tǒng)來說，具有更精細的顆粒尺寸的產(chǎn)物有進一步減少排放物(諸如氮氧化物排放物)且改進燃燒效率的可能性。粗糙顆粒要求相對較長的氧化時間(相對于精細顆粒)，這使得粗糙顆粒的氧化在引入到燃燒區(qū)時還未達到排放物控制系統(tǒng)。具有更精細顆粒尺寸的產(chǎn)物還減小了燃燒區(qū)圍欄內(nèi)沉積灰塵的傾向。
[0066]應(yīng)該注意，更精細的顆粒還對外部使用有益。例如，對于生產(chǎn)水泥，更精細的顆粒尺寸增加了水合率并且改進了一些屬性(諸如早固強度)。
[0067]根據(jù)示意性實施例，錐形元件44設(shè)置在殼體中，位于流體分流器46之下且與其實質(zhì)上同中心。根據(jù)其它實施例，錐形元件可以在分選器中具有任何適當?shù)呐渲谩Ｈ鐖D4B所示，錐形元件44可以是中空的以形成第二腔49，并且可以包括形成朝向底部(和粉碎裝配件)的錐形尖端的傾斜壁44a。錐形元件44可以包括第一開口 44b，所述第一開口 44b由所述壁44a的頂邊緣和所述流體分流器46的底表面之間的環(huán)形形成。錐形元件44還可以包括由所述壁44a的底邊緣形成的第二開口 44c。第一開口 44b被配置為允許流體流例如從第一腔48經(jīng)過葉片組45的各個刀片50之間的部分進入第二腔49。第二開口 44c被配置為允許粗糙顆粒流經(jīng)第二腔49離開錐形元件44并且進入粉碎裝配件32，以進一步減小顆粒的尺寸。
[0068]根據(jù)示意性實施例，轉(zhuǎn)向元件47被設(shè)置在錐形元件44內(nèi)以鄰接所述輸入管道42的外表面。如圖4C所不,轉(zhuǎn)向兀件47可以具有與輸入管道42鄰接的內(nèi)直徑47a、大于內(nèi)直徑的外直徑47b、以及以尖角54從內(nèi)直徑向外直徑延伸的壁。如圖4C所示，轉(zhuǎn)向元件47的內(nèi)直徑47a可以被改變以容納輸入管道的外直徑，而轉(zhuǎn)向元件47的外直徑47b可以被改變以容納所述轉(zhuǎn)向元件的外直徑和所述錐形元件44的內(nèi)表面之間所期望的間隙53。尖角54也可以被改變以適應(yīng)材料流動性能且適應(yīng)所述間隙53。通過將轉(zhuǎn)向元件47定位在沿輸入管道42相對于錐形元件44的不同高度處，間隙53也可以被改變。諸如通過影響轉(zhuǎn)向元件47的傾向以將在第二腔49中下降的流體流和精細顆粒重新定向為朝向輸出端43向上，間隙53和/或尖角54可以影響分選器40的分類性能。尖角54可以形成零度(0° )和九十度(90° )之間的任何角度，并且優(yōu)選地尖角54可以相對于水平面大于四十度(40° )。
[0069]分選器還可以被配置為包括多于一個轉(zhuǎn)向元件，諸如通過具有多層級(例如，多層)的轉(zhuǎn)向元件而包括多于一個轉(zhuǎn)向元件。根據(jù)圖6示出的示意性實施例，分選器140可以包括殼體141、輸入管道142、輸出端143、錐形元件144、第一轉(zhuǎn)向元件147、及第二轉(zhuǎn)向元件157。分選器的其它實施例可以包括多個轉(zhuǎn)向元件。第一轉(zhuǎn)向元件147和第二轉(zhuǎn)向元件157可以具有基本上相似的形狀或可以具有獨特的形狀，諸如具有不同的外直徑或尖角。第二轉(zhuǎn)向元件157可以設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向元件147之上或之下，以便這兩個元件相距一偏移距離或具有某些重疊。根據(jù)圖6B示出的示意性實施例，間隙158可以設(shè)置在第二轉(zhuǎn)向元件157和輸入管道142之間，其中，間隙158可以幫助卡住的粗糙顆粒下降到粉碎腔中。例如，間隙158在第二轉(zhuǎn)向元件157的內(nèi)直徑和輸入管道142之間可以是大約四英寸。根據(jù)圖6A示出的示意性實施例，第二轉(zhuǎn)向元件157可以與輸入管道142相鄰接。
[0070]第二轉(zhuǎn)向元件157可以遠離第一轉(zhuǎn)向元件147延伸，與輸入管道142相距一距離160。作為例子，距離160可以是四英寸，盡管該距離160也可以是任意長度。第一轉(zhuǎn)向元件147可以以漸縮方式從輸入管道142延伸，由此限定傾斜角162。作為例子，第一轉(zhuǎn)向元件147的傾斜角162可以是四十到五十度之間，盡管該傾斜角162可以被配置為任何傾斜的角度。第二轉(zhuǎn)向元件157可以以漸縮方式從第一轉(zhuǎn)向元件147 (和/或輸入管道142)延伸，由此限定第二傾斜角164。第二轉(zhuǎn)向元件157的第二傾斜角164可以與第一轉(zhuǎn)向元件147的傾斜角162可以是相似的或不同的，并且第二傾斜角164可以是任何傾斜的角度。
[0071]圖8示出了針對各種分選器配置的展示分選器輸出處的測量的和預(yù)測的顆粒尺寸分布的圖表。沿X軸繪制的顆粒直徑(D)以微米為單位。沿y軸繪制具有直徑大于D(對應(yīng)于X軸的顆粒直徑)的顆粒的重量百分比(％)。因此，由于I軸上的低百分比對應(yīng)于更高等級的精細度，在y軸上低百分比的較大的或粗糙的顆粒尺寸是所期望的。該圖表示出了針對傳統(tǒng)分選器(標為“基線”)配置使用計算流體力學(CFD)計算機分析的預(yù)測的或仿真的值，該圖表示出了傳統(tǒng)分選器可以允許具有高達五百(500)微米的粗糙顆粒離開分選器輸出端進入燃燒區(qū)，并且允許具有大于兩百(200)微米的百分之十(10%)的顆粒離開分選器輸出端進入燃燒區(qū)，其中，200微米通常是粗糙顆粒的優(yōu)選的閾值直徑。
[0072]作為比較，該圖表示出使用CFD分析對于本應(yīng)用的示意性實施例(標為“參數(shù)3預(yù)測”)的預(yù)測值，該圖表示出I軸在200微米和250微米之間達到百分之零(0%)。這表示這里公開的分選器被預(yù)測為不會使直徑大于250微米的任何粗糙顆粒經(jīng)過并且僅允許在百分之零(0%)和百分之一(1%)之間的直徑大于200微米的粗糙顆粒經(jīng)過。CFD分析由此預(yù)測這里公開的分選器的分離效率要增加到百分之一(1%)和百分之十(10%)之間，這整體增加了粉碎機分選器系統(tǒng)的效率。
[0073]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，效率的這種增加是顯著的。例如，這里公開的分選器效率改進可以將燃燒排放物中未燃燒的碳改進百分之三(3%)的級別。如果600MW單元通常每小時燃燒約250噸煤，其中百分之十(10%)的多灰分煤具有離開火爐的百分之八十(80%)的灰分作為粉煤灰并且被靜電除塵器收集，并且600MW單元通常以0.80的利用率進行工作，假設(shè)煤的成本是每噸約80美元，那么上述600MW單元的燃料總成本中的煤是每年140.16百萬美元。因此，上述單元將產(chǎn)出每年估計的節(jié)約燃料成本是336，384美元，以產(chǎn)生等效的600麗單元的電量(8760小時/年X0.80利用率X 250噸/小時X0.03磅碳/磅粉煤灰X0.1磅灰分/磅煤X0.8磅粉煤灰/磅灰分X 80美元/噸的煤)。當然，根據(jù)各個示意性實施例，電廠的電量輸出量可以是變化的，因此使用這里所述的分選器能夠獲得的節(jié)約也將相應(yīng)地變化。
[0074]圖9-圖12示出在粉碎機裝載條件是一般正常的滿載操作時，經(jīng)過對傳統(tǒng)軸向分選器與這里描述的分選器的示意性實施例相比較的計算流體力學(CFD)建模執(zhí)行的預(yù)測分析。這些圖不表示分選器的實際測試，這是因為CFD分析是用于預(yù)測分析的計算機建模過程。由CFD分析產(chǎn)生的典型輸出是具有變化的顏色梯度的彩色等高線圖，其中具體顏色被分配為使用給定的測量單位(例如，英寸水柱(inches of water),每秒米)表示參數(shù)(例如，壓力、速度)的具體值(或幅度)。圖9-圖12中使用的陰影線旨在通過標有附圖標記的實線區(qū)分段陰影線表示CFD分析中評估的參數(shù)的這些梯度，其中實線區(qū)分段陰影線對應(yīng)于使用給定的測量單位的參數(shù)的值或幅度的給定范圍。因此，圖9-圖12使用的陰影線不用于表示點畫(stippling)或分選器的結(jié)構(gòu)材料，這是因為使用的陰影線旨在表示流體(例如，燃料和空氣)的顆粒經(jīng)過的分選器的部分(或段)，其中每個部分表示以下討論的值的范圍。
[0075]圖9示出傳統(tǒng)分選器中CFD預(yù)測的靜態(tài)壓力梯度，其中所述壓力梯度是以in.H2O(英寸水柱)為單位進行測量的。圖10示出示意性分選器中CFD預(yù)測的靜態(tài)壓力梯度，其中所述壓力梯度是以in.H2O (英寸水柱)為單位進行測量的。應(yīng)該注意，CFD計算機分析提供的靜態(tài)壓力不是絕對壓力，而是可以用于評估粉碎機區(qū)域和分選器區(qū)域之間的靜態(tài)壓力差的相對壓力。
[0076]如圖9所示，標為梯度71的幅度范圍對應(yīng)于約9.5個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度72的幅度范圍對應(yīng)于約6.5個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度73的幅度范圍對應(yīng)于約5.7個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度74的幅度范圍對應(yīng)于約4.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度75的幅度范圍對應(yīng)于約3.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度76的幅度范圍對應(yīng)于約2.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度77的幅度范圍對應(yīng)于約0.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力。CFD預(yù)測傳統(tǒng)分選器中流體流從第一腔流經(jīng)葉片組且進入第二腔的靜態(tài)壓力的實質(zhì)下降。CFD還預(yù)測流體流流經(jīng)第二腔到達分選器的輸出端的靜態(tài)壓力的額外下降。
[0077]如圖10所示，作為比較，標為梯度81的幅度范圍對應(yīng)于約2.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度82的幅度范圍對應(yīng)于約2.4個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度83的幅度范圍對應(yīng)于約1.9個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度84的幅度范圍對應(yīng)于約0.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力，標為梯度85的幅度范圍對應(yīng)于約0-0.8個英寸水柱(in.H2O)的預(yù)測的平均靜態(tài)壓力范圍。CFD預(yù)測(這里公開的)示意性分選器中流體流從第一腔流經(jīng)葉片組且進入第二腔的靜態(tài)壓力的輕微下降。CFD還預(yù)測流體流流經(jīng)第二腔到達分選器的輸出端的靜態(tài)壓力的極輕微下降。
[0078]分選器中大的壓降增加粉碎機分選器系統(tǒng)的操作成本，諸如通過要求通風和/或風扇的功率需要而增加操作成本。這里所述的分選器的錐形元件的基座被配置為將卡住的顆粒退回到粉碎設(shè)備或粉碎腔以進一步減小尺寸。流體流經(jīng)過退回段(諸如繞過分選器的葉片組的流體)是不希望的，這是因為這可能干擾分類過程并且可能將粗糙顆粒重新卷入到離開分選器的流體流中，這降低了離開粉碎機分選器系統(tǒng)的產(chǎn)物的精細度。為了使經(jīng)過退回段的流體最小化，可以利用不同的選項。這些選項包括但不限于:由退回材料的重量致動的鉸接門、或由退回的顆粒加上進入粉碎設(shè)備的原材料的體積可能密封的受控的間隙。經(jīng)過分選器的退回段的流體流可以被間隙或通道調(diào)節(jié)，其中所述間隙或通道可以沿跨越這些間隙或通道的壓力梯度而打開。操作壓力梯度的差值產(chǎn)生與所述壓力梯度的比率的平方根成比例的旁路流。這里公開的分選器相對于傳統(tǒng)分選器被配置為減少跨越所述退回段的壓力梯度(例如，與傳統(tǒng)分選器設(shè)計相比減少約三分之一)。還減小了相應(yīng)的旁路流的可能性，諸如減小了大于百分之四十(40%)。
[0079]圖11示出了傳統(tǒng)分選器中CFD預(yù)測的流體流的速度梯度，其中所述速度梯度是以每秒米(m/s)為單位進行測量的。圖12示出了示意性分選器中CFD預(yù)測的流體流的速度梯度，其中所述速度梯度是以每秒米(m/s)為單位進行測量的。腐蝕通常與流動速度的三次方或四次方成比例或是其函數(shù)(例如，腐蝕=f (速度3_5))。相應(yīng)地，經(jīng)過分選器的速度的任何降低顯著地減少了分選器(例如，內(nèi)部)的磨損和腐蝕。減少的磨損延長了分選器的壽命和/或可以使得不用旨在改善分選器的耐用性的昂貴的內(nèi)襯(例如，陶瓷)或包覆層來構(gòu)造所述分選器。
[0080]如圖11所示，標為梯度88的幅度范圍對應(yīng)于約4.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度89的幅度范圍對應(yīng)于約12.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度90的幅度范圍對應(yīng)于約16.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度91的幅度范圍對應(yīng)于約20.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度92的幅度范圍對應(yīng)于約32.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度93的幅度范圍對應(yīng)于約28.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度94的幅度范圍對應(yīng)于約40.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度。CFD建模預(yù)測傳統(tǒng)分選器中的高速幅度以及流體流的速度幅度中基本的變化。
[0081]較高速度幅度通常對應(yīng)于更大量的渦流，而更大量的渦流對以上討論的增加的壓降有影響。聞潤流和速度幅度引起流體流中更大的拖拽力，這樣的拖拽力具有將粗糖顆粒和精細顆粒一起卷入流體流中的傾向，這降低了分離效率。更大的拖拽力要求更高的反作用力(例如，重力、摩擦力等)以使顆粒從所述流中分離。因此，更大的拖拽力傾向于使流體流中隨著精細顆粒離開分選器被拖出的粗糙顆粒的數(shù)量增加，這使得分選器更低效。因此，高速幅度和高渦流造成相對于粉碎裝配件提供的傳遞到下游處理(例如，燃燒區(qū))的總顆粒增加了粗糙顆粒的比例。
[0082]如圖12所示，作為比較，標為梯度97的幅度范圍對應(yīng)于約4.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度98的幅度范圍對應(yīng)于約12.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度99的幅度范圍對應(yīng)于約16.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度100的幅度范圍對應(yīng)于約20.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度101的幅度范圍對應(yīng)于約24.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度，標為梯度102的幅度范圍對應(yīng)于低于28.0米每秒(m/s)的預(yù)測的平均速度。因此，相對于圖11的傳統(tǒng)分選器的情況，CFD建模預(yù)測示意性分選器(或新的分選器)的相對顯著地較低速度幅度。
[0083]經(jīng)過分選器的顆粒的軌跡影響流體流中顆粒的有效分類。對于傳統(tǒng)分選器和示意性(或新的)分選器兩者來說，流體流(和包含在其中的顆粒)以基本豎直的向上方向流入分選器，隨后所述流體流轉(zhuǎn)約九十度以基本水平的方向流到所述葉片組的刀片。
[0084]隨著所述流體流流經(jīng)所述葉片組的刀片，在所述流體流中顆粒的不同尺寸之間的慣性差值引起了粗糙顆粒和精細顆粒之間的隔離。精細顆粒進入所述葉片組的開口時保持大部分都從頂部到底部均勻地分布，而粗糙顆粒變得沿所述葉片組的開口的頂部聚集。例如，尺寸為約18微米的顆粒通常將沿進入所述葉片組的所述流體流的高度(沿豎直剖面)的頂端百分之八十分布，而尺寸為102微米的顆粒通常將沿所述流體流的高度的頂端百分之六十分布。尺寸為185微米的顆粒通常將沿所述流體流的高度的頂端百分之四十分布，并且尺寸大于270微米的顆粒通常將沿所述流體流的高度的頂端百分之二十分布。
[0085]在傳統(tǒng)分選器中，經(jīng)過所述刀片加速的所述流體流在刀片出口邊緣和所述流體分流器之間的體積中產(chǎn)生相對高渦流的流動。高渦流常常使粗糙顆粒在到達所述流體分流器的底表面之前旋轉(zhuǎn)多于一周。刀片配置強化了引起湍流的高渦流，湍流具有將所述流體流中的粗糙顆粒和精細顆粒重新混合的傾向。所述流體流的相對高速和高渦流增加了傳統(tǒng)分選器中的拖拽力，使得較大范圍的粗糙顆粒隨著所述流體流一起離開所述分選器。[0086]顆粒的拖拽系數(shù)與流體流的雷諾數(shù)成比例，無量綱的屬性與流體速度成比例。拖拽力與拖拽系數(shù)乘以流體速度的平方成比例。因此，如果所有其它流動屬性保持相同(即，保持恒定)，那么拖拽力的變化與流體流動速度的三次方成比例。傳統(tǒng)分選器的相對高速產(chǎn)生相對高的拖拽力，這使得選擇分類(即，基于顆粒的尺寸或尺寸范圍的分類)更困難。結(jié)果是粗糙顆粒和精細顆粒兩者的顯著部分以退回到粉碎設(shè)備的回收固體而告終。
[0087]這里公開的示意性分選器(或新的分選器)利用了顆粒的慣性，將所述流體流中進入所述分選器的不同尺寸的顆粒相隔離。新的分選器可以具有流體分流器，所述流體分流器具有豎直的直徑的外形(或輪廓)，其中，殼體的頂部可以沿與該外形正切的表面橫穿所述流體分流器。該配置影響顆粒的軌跡，使得粗糙顆粒形成靠近所述流體分流器的外圍壁的匯聚流。聚集的粗糙顆粒的匯聚流靠近與所述流體分流器鄰接的所述刀片的邊緣沿所述刀片的頂表面?zhèn)鬟f，而包括精細顆粒的大量流體流傾向于朝向所述刀片的底表面進行偏置。流體流從基本上水平(當進入葉片組時)到基本上向下(當離開所述葉片組時)的重新定向有助于維持所述粗糙顆粒與大量流體流的隔離。流體分流器的下部(例如，出口部)輪廓可以將粗糙顆粒的匯聚流引導(dǎo)為與大量流體流分開并且朝向所述錐形元件的內(nèi)表面，其中所述錐形元件引起所述轉(zhuǎn)向元件下對粗糙顆粒的捕獲。隨著所述流體流經(jīng)過所述流體分流器之下且隨后向上朝向所述分選器的輸出端，所述精細顆粒保持在大量流體流中。利用速度的相對小的渦流分量，所述顆?？梢詫崿F(xiàn)向上轉(zhuǎn)動，同時產(chǎn)生繞所述分選器的少于一周旋轉(zhuǎn)。
[0088]相比于傳統(tǒng)分選器，新的分選器引入了相對低速的流體流，其產(chǎn)生不足以將粗糙顆粒重新卷入回大量流體流的相對低的拖拽力，這增加了對要被退回以重新調(diào)整尺寸的粗糙顆粒的分類，并且相應(yīng)地增加了離開所述分選器到下游處理的精細顆粒。此外，相比于傳統(tǒng)分選器，新的分選器具有相對減弱的渦流，這防止了引起精細顆粒被退回到粉碎裝配件的更大離心力。新的分選器引起經(jīng)過所述分選器的連續(xù)顆粒分類。
[0089]表1用于CFD分析(基于現(xiàn)場測量)的
[0090]基于顆粒尺寸(或尺寸范圍)的輸入的質(zhì)量流量的量
[0091]
【權(quán)利要求】
1.一種軸向分選器，用于從具有粗糙顆粒和精細顆粒兩者的流體流中分離所述粗糙顆粒，所述軸向分選器包括: 形成第一腔的殼體，所述殼體用于使所述流體流進入所述分選器； 設(shè)置在所述殼體中的葉片組，其中，所述葉片組包括繞流體分流器對準的多個刀片；形成第二腔以使所述流體流經(jīng)過其中的錐形元件，其中所述錐形元件包括用于使所述粗糙顆粒從所述流體流中分離且穿過其中的開口 ；以及 在所述粗糙顆粒離開所述分選器的分離之后用于留在所述流體流中的顆粒的輸出端; 其中，所述葉片組的多個刀片與所述流體分流器的表面相鄰接，以使用于分類的所述粗糙顆粒聚集的方式將來自所述第一腔的所述流體流引導(dǎo)到所述第二腔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中，所述葉片組的多個刀片對準為具有用于控制從所述第一腔流到所述第二腔的所述流體流的渦流和速度的螺旋角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中，與所述葉片組的刀片相鄰接的所述流體分流器的外表面是凹的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，還包括:以一尖角對準的轉(zhuǎn)向元件，所述轉(zhuǎn)向元件將具有精細顆粒的流體流引導(dǎo)為遠離所述錐形元件的開口，其中，在所述轉(zhuǎn)向元件和所述錐形元件之間存在允許所述粗糙顆粒經(jīng)過其中以使所述粗糙顆粒與所述流體流隔離的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向分選器，還包括:以第二尖角對準的第二轉(zhuǎn)向元件，所述第二轉(zhuǎn)向元件將具有精細顆粒的流體流進一步引導(dǎo)為遠離所述錐形元件的開口并且使進一步分離出的粗糙顆粒與所述流體流隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中，所述殼體接收來自粉碎裝配件的所述流體流，所述粉碎裝配件操作以減小包含在所述流體流中的顆粒的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向分選器，還包括:將所述流體流中包含的顆粒引入到所述粉碎裝配件的輸入管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中所述顆粒是固體燃料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中所述多個刀片繞所述流體分流器徑向?qū)省?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸向分選器，其中，徑向?qū)实乃龆鄠€刀片使得所述流體流繞所述流體分流器軸向順時針旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸向分選器，其中，徑向?qū)实乃龆鄠€刀片使得所述流體流繞所述流體分流器軸向逆時針旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分選器，其中，所述多個刀片的每個刀片包括沿該刀片下邊緣以引導(dǎo)所述流體流離開所述葉片組的彎曲部。
13.—種粉碎機分選器系統(tǒng),包括: 具有第一端和第二端的輸入管道，其中所述第一端接收原材料的顆粒，所述第二端輸出所述原材料的顆粒； 粉碎裝配件，所述粉碎裝配件被配置為從所述輸入管道接收所述原材料的顆粒，其中所述粉碎裝配件被配置為減小顆粒的尺寸且輸出包括粗糙顆粒和精細顆粒的所述原材料的流體流；以及 軸向分選器，所述軸向分選器被配置為接收來自所述粉碎裝配件的所述流體流，并且基于粗糙顆粒的尺寸或重量中的至少一個從所述流體流中分離所述原材料的粗糙顆粒，其中所述軸向分選器包括形成第一腔的殼體、形成第二腔的錐形元件、葉片組、及流體分流器； 其中，所述葉片組包括繞所述流體分流器對準的多個刀片，所述多個刀片具有螺旋角以控制從所述第一腔流到所述第二腔的流體流的顆粒的渦流和速度； 其中所述錐形元件包括用于使所述粗糙顆粒從所述流體流中分離且穿過其中以重新進入所述粉碎裝配件的開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，所述葉片組的多個刀片與所述流體分流器的外表面相鄰接，以使用于分類的所述粗糙顆粒聚集的方式將來自所述第一腔的流體流引導(dǎo)到所述第二腔中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，與所述葉片組的刀片相鄰接的所述流體分流器的外表面是凹的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，所述軸向分選器還包括:以一尖角對準的轉(zhuǎn)向元件，所述轉(zhuǎn)向元件將具有精細顆粒的流體流引導(dǎo)為遠離所述錐形元件的開□。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，在所述轉(zhuǎn)向元件和所述錐形元件之間存在間隙，其中所 述粗糙顆粒經(jīng)過所述間隙離開所述分選器且重新進入所述粉碎裝配件。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，所述軸向分選器還包括:以第二尖角對準的第二轉(zhuǎn)向元件，所述第二轉(zhuǎn)向元件將所述流體流的精細顆粒進一步引導(dǎo)為遠離所述錐形元件的開口。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，所述多個刀片的每個刀片包括沿該刀片下邊緣以引導(dǎo)所述流體流離開所述葉片組的彎曲部。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，繞所述流體分流器徑向?qū)实乃龆鄠€刀片使所述流體流軸向順時針旋轉(zhuǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，繞所述流體分流器徑向?qū)实乃龆鄠€刀片使所述流體流軸向逆時針旋轉(zhuǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粉碎機分選器系統(tǒng)，其中，所述原材料是煤。
【文檔編號】B07B7/01GK103608127SQ201180044200
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2010年7月16日
【發(fā)明者】S·維爾斯特羅 申請人:薩維工程有限公司, Lp雅米納有限責任公司