專利名稱：徑流式通道氣流粉碎裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種粉體制備領域的氣流粉碎裝置，尤其是一種顆粒物料在輸送過程中流經輸送通道時被射流氣流粉碎細化的裝置，廣泛適用于顆粒物料的進一步粉碎細化、廢氣及廢水凈化處理所需吸收劑/吸附劑表面改性活化處理、煤潔凈燃燒的超細化處理等技術領域。
背景技術：
在粉體制備領域，利用氣體射流將顆粒物料粉碎成粉體物料的氣流粉碎技術越來越得到重視和推廣應用，特別是在超細、高純度粉體加工制備方面表現出其它機械加工方式無法比擬的優點。現有的氣流粉碎機有扁平式、循環管式、單噴式(靶式)、對噴式、流化床式、匯聚式。
目前，這些氣流粉碎機基本由一個氣流粉碎室、粒度分級機構、進料機構及射流噴嘴組成，通過進料機構輸送進入的物料在粉碎室內通過高速射流氣體的加速，使待粉碎的顆粒物相互碰撞或與粉碎靶碰撞而破碎，再經粒度分級機構使粒徑合格的細粉顆粒與不合格的大顆粒分離，合格的物料經出料口排出，不合格的物料返回粉碎區內繼續被粉碎。這些氣流粉碎機雖然與其它機械式粉體制備技術相比具有明顯的優點，但也有其共同的致命缺點，從而使氣流粉碎技術的應用受到一定的局限。其共同的缺點表現為①制備單位質量粉體的能耗高；②設備出力小；③由于設備結構相對復雜，體積相對龐大，所以設備投資和運行成本相對較高。⑤在一些采用管道進行氣流輸送的裝置中，例如廢氣及廢水凈化處理所需吸收劑/吸附劑表面改性活化處理、煤潔凈燃燒的超細化處理等技術領域，由于現有的氣流粉碎機結構相對復雜、體積相對較大，因此氣流粉碎機與氣流輸送管道的連接結構及方式相對比較復雜，而且對輸送氣體壓力與氣流粉碎機內部的壓力匹配要求較高，否則會影響氣流輸送的穩定性和氣流粉碎機的粉碎及分級性能
實用新型內容
本實用新型的目的就是為了克服已有技術存在的上述缺點，提供一種徑流式通道氣流粉碎裝置，使固體顆粒物料在氣流輸送或流動過程中途經徑流式通道氣流粉碎裝置內的物料輸送通道時被射流氣體在輸送通道內粉碎細化成所需粒徑的粉體物料，這種徑流式通道氣流粉碎裝置結構簡單，可直接安裝在物料輸送或流動管道上，所以安裝及使用十分方便、使用成本及設備成本低。
本實用新型的徑流式通道氣流粉碎裝置采用如下技術方案徑流式通道氣流粉碎裝置，包括氣體射流噴嘴，所述的氣體射流噴嘴至少為一級，每級由至少兩個氣體射流噴嘴構成；還包括一段管節，管節內的空間構成物料輸送通道，所述的氣體射流噴嘴安裝在上述的管節上，同級噴嘴射流氣流的出口軸線交匯于管節內的物料輸送通道內，且噴嘴的氣體射流軸線方向與物料輸送通道入口至出口方向軸線的夾角α＜90°。
所述的管節內的物料輸送通道的徑向截面形狀優選為棱形、等邊三角形、長方形、圓形中的一種；如果為棱形，則棱形的兩個銳角β＝30°～60°，每級氣體射流噴嘴為兩個，同級中的兩個氣體射流噴嘴分別安裝在物料輸送通道的棱形截面的兩個銳角處，形成對噴式射流組合方式；如果為等邊三角形截面，則每級氣體射流噴嘴可以為三個，同級中的三個氣體射流噴嘴分別安裝在等邊三角形的三個頂角處，形成匯聚式射流組合方式；如果為長方形截面，每級氣體射流噴嘴優選為兩個，也可以是四個或六個，氣體射流噴嘴分別對應安裝在長方形物料輸送通道的短邊側壁上，形成對噴式射流組合方式，且短邊的最小長度e與氣體射流噴嘴噴口尺寸d的關系應滿足e≥10d；如果為圓形截面，則宜采用氣體射流噴嘴安裝在管節的圓周側壁上的匯聚式或對噴式射流組合方式。
所述對噴式射流組合方式，是指氣體射流噴嘴安裝在管節的對應兩側，同級噴嘴的射流氣流軸線的交匯點即噴嘴噴口軸線的交匯點距氣體射流噴嘴噴口端面的距離L與氣體射流噴嘴噴口尺寸d的關系應滿足L＝5d～35d的關系。
所述匯聚式射流組合方式，是指在管節徑向同一截面外周上布置安裝3只及以上氣體射流噴嘴，其射流氣流軸線的交匯點距射流噴嘴噴口端面的距離L與射流噴嘴噴口尺寸d應滿足L＝5d～35d的關系。
上述L選取太小，容易造成射流氣流行程縮短，從而物料被射流氣流的加速程度不夠，射流交匯處的物料濃度低，不利于物料的相互撞擊破碎，同時也會使噴嘴前方的管節內壁或噴嘴因受物料沖刷而磨損加劇；L選取太大，被射流氣流加速的顆粒物料到達射流區遠端的速度降低太多，以致于不能滿足物料撞擊破碎所需的速度，從而降低粉碎效率甚至會出現無粉碎效果。因此，上述L的具體取值主要是根據被粉碎物料的破碎強度和粒徑以及射流噴嘴的射流速度等因素在上述范圍內合理選取，物料的破碎強度高，射流氣體的射流速度低(相對于音速而言)，則L的選取應趨小，反之則相反。
在所述的管節的物料輸送通道內可以有一塊向內凸起的擋板，擋板迎流方向有改變物料流動方向的斜面，擋板頂部與所述管節相對應的內壁之間形成縮口的流通通道，在縮口偏后的方向形成大顆粒物料相對富集區，所述的噴嘴中的一級噴嘴的出口軸線交匯于縮口偏后的位置處，通過在大顆粒物料相對富集區設置射流區可以提高顆粒物料相互撞擊的概率及破碎的效率。
所述的管節還可以由相連的一個彎頭及一個直管段構成，管節內部空間形成一個弧形彎通道和一個直通道，由于被向前輸送的物料通過彎道時在離心力的作用下，在所述的直通道靠近彎通道一端且偏向通道弧形彎直徑較大的一側形成一個大顆粒物料相對富集區，所述的氣體射流噴嘴的出口軸線交匯點位于上述的大顆粒物料相對富集區，這樣可以提高顆粒物料相互撞擊的概率及破碎的效率。
通過利用彎頭結構或擋板或兩者的組合，使管節內的物料輸送通道內的顆粒物料流動的流場畸變，在下游偏向于物料輸送通道軸線某一側的區域形成大顆粒物料相對富集區的方式來提高物料相互撞擊的概率及破碎效率，當流入輸送通道的固體顆粒物的固/氣質量比較低時，可顯著提高射流區物料濃度和物料相互撞擊的概率及粉碎效率。
氣體射流噴嘴沿管節軸線方向可以安裝單級或多級，具體由被粉碎物料的性質和對成品粉體物料的粒徑要求來確定，如果為兩級或兩級以上安裝方式，則級與級之間的最小距離l與氣體射流噴嘴噴口距同級射流軸線交匯點的距離L的關系應滿足l≥0.8L，不同級的徑向斷面射流組合方式可以不同。l取值太小，會出現級與級之間的射流區和卷吸邊界區的重疊，易造成能耗增加、粉碎效率下降；l取值偏大，則要求物料輸送通道長度相應增加，這可能會受到安裝空間的限制。
本實用新型的徑流式通道氣流粉碎裝置中所述的管節，可以是幾何結構獨立、完整的管節，與已有的物料流經的管路或管段形成對接連接關系；也可以是在已有的物料流經管道或管段上直接按本實用新型的技術方案安裝氣體射流噴嘴，使安裝有氣體射流噴嘴的這一段管道或管段形成徑流式通道氣流粉碎裝置中的管節。
本實用新型與現有技術相比有如下突出優點①動力消耗小。射流氣體作為粉碎氣體后又可用作物料輸送氣體，其能量被充分利用，同比條件下的粉碎試驗表明，單位產量的能耗是現有較為先進的匯聚式氣流粉碎機的1/3～1/5。
②出力大。由于采用管節內的空間構成物料輸送通道用作輸送及粉碎區，通過噴嘴的合理布局可以使噴嘴的射流區基本覆蓋管節整個內部截面，使物料在向前流動或輸送過程中被有效粉碎，且物料沿輸送方向基本無返混回流，當設置多級噴嘴時，則物料沿輸送方向粒徑逐漸變小。同比條件下的試驗表明，單位時間的產率是現有較為先進的匯聚式氣流粉碎機的3～5倍。
③裝置簡單，由管節及氣體射流噴嘴組成，耗材少，且檢修維護十分方便。
④體積小，占地少，現場使用十分靈活方便，可以將管節直接安裝在物料流經的管道上，特別是在兩個相鄰設備之間長度十分有限的過渡連接管段上極易采用，也可以在現有的物料流經的管道或管段上直接按本實用新型的技術方案安裝氣體射流噴嘴，形成所述的徑流式通道氣流粉碎裝置的管節及對應的物料輸送通道。
⑤容易滿足輸送與粉碎一體化的要求，特別適合應用于廢氣及廢水凈化處理所需吸收劑/吸附劑表面改性活化處理、煤潔凈燃燒的超細化處理等技術領域。
圖1氣體射流噴嘴示意圖。
圖2直管段棱形截面徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖2a為主視圖，圖2b為剖面左視圖。
圖3直管段等邊三角形截面徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖3a為主視圖，圖3b為剖面左視圖。
圖4直管段長方形截面徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖4a為主視圖，圖4b為剖面左視圖。
圖5直管段圓形截面徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖5a為主視圖，圖5b為剖面左視圖。
圖6彎管段圓形截面流場畸變型徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖6a為主視圖，圖6b為剖面左視示圖。
圖7直管段圓形截面流場畸變型徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖7a為主視圖，圖7b為剖面左視圖。
圖8彎管段與擋板組合的長方形截面流場畸變型徑流式通道氣流粉碎裝置示意圖，圖8a為主視圖，圖8b為剖面左視圖。
圖1～圖8中1-被粉碎的顆粒物料；2-輸送通道入口；
3-粉碎氣流；4-氣體射流噴嘴；5-管節；6-輸送通道出口；7-粉碎后的粉體物料；8-管節內的物料輸送通道；9-改變物料流向及分布的擋板；10-大顆粒物料相對富集區。
具體實施方式
在下面的實施例中，氣體射流噴嘴4可以采用圖1所示的氣體射流噴嘴結構，氣體射流噴嘴4的關鍵尺寸d、do根據成熟的氣體射流設計技術確定，以使其可以產生亞音速、音速或超音速的高速氣體射流速度。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
實施例1圖2所示的是本實用新型的徑流式通道氣流粉碎裝置的一種較佳的實施方式結構示意圖。如圖2a所示，三級氣體射流噴嘴4安裝在管節5上，形成三級氣流粉碎，每級氣體射流噴嘴為兩個，管節5內部空間形成物料輸送通道8。參照圖2b所示，管節5以及管節5內部空間形成的物料輸送通道8的徑向截面形狀為棱形，同級中的兩個氣體射流噴嘴4對稱地安裝在管節5的同一橫截面上，且處于棱形物料輸送通道8的兩個銳角處。由圖2a可以看出，每級噴嘴4的噴口軸線交匯于管節5的物料輸送通道8的中心區，即同一級噴嘴4對噴形成的氣體射流粉碎區域位于管節5內的物料輸送通道8的中心區內。噴嘴4的氣體射流軸線方向與物料輸送通道8的入口至出口方向軸線即物料輸送流向的夾角α＝80°，氣體射流噴嘴4的射流氣流軸線的交匯點距射流噴嘴噴口端面的距離L與射流噴嘴4的噴口尺寸d的關系滿足L＝15d～20d。物料輸送通道8的棱形銳角β取40°～50°，此角度與噴嘴氣體射流的流場夾角及有效卷吸區角度基本匹配，此角度與棱形的物料輸送通道8的截面相配合，兩個噴嘴4的噴射流場則可基本上完全覆蓋整個物料輸送通道8的橫截面，使流過物料輸送通道8的物料均能夠被射流氣體粉碎，使氣體射流的粉碎效率提高。
根據粉碎需要，還可增加噴嘴4的級數。
粉碎氣流3為0.6～0.8MPa(表壓)的壓縮空氣。當粒徑為100～500μm的被粉碎的固體顆粒物料1從管節5的輸送通道入口2流經物料輸送通道8中的氣體射流噴嘴4的射流區時，物料被近于音速或超音速的射流氣體加速并以很高的相對速度相互撞擊破碎成更細小的粒徑，同時使物料比表面積增加、產生豐富的微細裂縫、新鮮表面外露、產生粉碎機械力化學效應，粉碎作功后的氣流與被粉碎后的粉體物料7以氣固兩相流形式從管節5另一端的輸送通道出口6直接排出至粉體物料的使用環節直接進行使用，或排出至后續的分離裝置進行收集處理。
實施例2如圖3a、圖3b所示，本實施例中，管節5內的物料輸送通道8的徑向截面形狀為等邊三角形，每級噴嘴采用三個氣體射流噴嘴4，安裝在物料輸送通道8的等邊三角形的三個頂角處，形成匯聚式射流組合方式。噴嘴4的氣體射流軸線方向與管節5的物料輸送通道8入口至出口方向軸線的夾角取α＝80°，氣體射流噴嘴4的射流氣流軸線的交匯點距射流噴口端面的距離L與射流噴嘴噴口尺寸d的關系滿足L＝15d～20d。這種方式與實施例1中相同，三個氣體射流噴嘴4的射流流場和有效卷吸區可較好地覆蓋管節5內的整個三角形的物料輸送通道8的徑向截面，當被粉碎的顆粒物料1通過管節5一端的輸送通道入口2進入管節5內的物料輸送通道8時，此時粉碎氣流3經氣體射流噴嘴4噴出，形成的高速氣流加速顆料物料并使其相互撞擊，流過輸送通道8內的物料均能夠被射流氣體粉碎，使氣體射流的粉碎效率提高，粉碎后的粉體物料7由輸送通道出口6被輸送出。
實施例3如圖4a、圖4b所示，本實施例中，管節5內的物料輸送通道8的徑向截面形狀為長方形，每級噴嘴采用兩個氣體射流噴嘴4，分別安裝在物料輸送通道8的長方形短邊側壁上，形成對噴射流組合方式。且物料輸送通道8的短邊的最小長度e與氣體射流噴嘴噴口尺寸d的關系應滿足e≥10d。粉碎氣流3經過噴嘴4后的氣體射流方向與物料輸送通道入口至出口方向軸線的夾角α＝80°，氣體射流噴嘴4的射流氣流軸線的交匯點距射流噴口端面的距離L與氣體射流噴嘴4的噴口尺寸d的關系滿足L＝15d～20d。
實施例4如圖5a、圖5b所示，本實施例中，管節5內的物料輸送通道8的徑向截面形狀為圓形，每級噴嘴采用三個氣體射流噴嘴4，均布安裝在圓形管節5的同一截面上，粉碎氣流3的氣體射流方向與物料輸送通道入口至出口方向軸線的夾角α小于90°，優選α＝80°，氣體射流噴嘴4的射流氣流軸線的交匯點距射流噴口端面的距離L與射流噴嘴噴口尺寸d的關系滿足L＝15d～20d。
實施例5如圖6a、圖6b所示，本實施例中與實施例4相同的是，管節5同樣為一個圓管，由一個彎頭及直管段構成，管節5內的物料輸送通道8則由一個弧形彎和一段直通道構成，氣體射流噴嘴4為兩個，以對噴射流方式安裝在管節5上，其噴嘴出口軸線交匯點位于物料輸送通道8中偏向于外側的大顆粒物料相對富集區10內。被粉碎的顆粒物料1通過管節5中彎頭上的輸送通道入口2進入物料輸送通道8內，通過弧形彎通道時在離心力作用下使大顆粒物料向物料輸送通道8的軸線外側聚集形成大顆粒物料的相對富集區10，粉碎氣流3在對噴的氣體射流噴嘴4的噴射下使大顆粒物料相對富集區10內的顆粒物料加速并相互撞擊破碎被粉碎成粉體物料，粉碎后的粉體物料7由管節5另一端的輸送通道出口6排出。
實施例6如圖7a和圖7b所示，在圓管構成的管節5內的圓形物料輸送通道8中安裝有一塊向內凸起的擋板9，擋板9迎流方向有改變物料流動方向的斜面，擋板9頂部與管節5的對應內壁之間形成縮口的流通通道，兩個對噴的氣體射流噴嘴4對稱安裝在管節5的縮口附近的位置，其噴嘴出口軸線交匯于縮口的流通通道偏后的位置處。被粉碎的顆粒物料1通過管節5一端的輸送通道入口2進入物料輸送通道8后，擋板9強制改變物料流場，在縮口下游位置產生大顆粒物料相對富集區10，氣體射流噴嘴4形成的射流區使大顆粒物料相對富集區10內的高濃度的物料發生相互撞擊，其撞擊概率得以大幅度提高，以提高物料粉碎效率。
實施例7如圖8a和圖8b所示，本實施例中，管節5由徑向截面形狀為長方形的彎頭及直管組成，其內部的物料輸送通道8由截面形狀為長方形的弧形彎通道和直通道構成，在管節5的彎頭與直管連接位置，且位于彎頭直徑最小的一側管壁安裝有一塊擋板9，在物料輸送通道8內形成一個縮口通道，在縮口通道下游位置形成大顆粒物料相對富集區10，兩個對噴的氣體射流噴嘴4安裝在該位置，使大顆粒物料相對富集區10內富集的物料被氣體射流噴嘴噴出的高速射流氣體加速并相互撞擊而粉碎。本實施例中將彎頭與擋板相結合以產生畸變流場，使大顆粒物料在大顆粒物料相對富集區10處富集，以提高物料相互撞擊的概率及效率，提高粉碎效果。
在上述各實施例中，粉碎氣流也可以選用壓力0.6～1.3MPa(表壓)的過熱水蒸汽。過熱水蒸汽的粉碎能耗比壓縮空氣更低，粉碎效率更高，且在具有工業蒸汽鍋爐的條件下極易獲得該品質參數的蒸汽，特別是在火電廠該參數屬于發電做功后的低品質參數。對于煤粉等易爆性粉碎對象，用過熱水蒸汽為粉碎氣流，由于減少了粉碎和輸送介質中的氧氣濃度，因此具有較好的防爆作用。如果被粉碎的固體顆粒物料為煙氣脫硫/脫氮工藝所使用的吸收劑(新鮮吸收劑、或經過一次及以上使用后被循環使用的乏吸收劑、或兩者的混合物、或煤粉)，在現場使用過程中經該裝置粉碎使表面得以改性活化處理后，從輸送通道出口排出直接用于煙氣脫硫/脫氮。可顯著提高脫硫/脫氮效率和吸收劑的利用率。
權利要求1.一種徑流式通道氣流粉碎裝置，包括氣體射流噴嘴，其特征在于所述的氣體射流噴嘴至少為一級，每級由至少兩個氣體射流噴嘴構成；還包括一個管節，管節內的空間構成物料輸送通道，所述的氣體射流噴嘴安裝在管節上，同級噴嘴的出口軸線交匯于管節內的物料輸送通道內，且噴嘴的氣體射流方向與物料輸送通道入口至出口方向軸線的夾角α＜90°。
2.如權利要求1所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于所述的管節內的物料輸送通道的徑向截面形狀為棱形、等邊三角形、長方形、圓形中的一種。
3.如權利要求2所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于當所述的管節內的物料輸送通道的徑向截面形狀為棱形時，棱形的銳角β為30°～60°，每級氣體射流噴嘴為兩個，分別安裝在管節的物料輸送通道的棱形截面的銳角處。
4.如權利要求2所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于當所述的管節內的物料輸送通道的徑向截面形狀為等邊三角形時，所述的氣體射流噴嘴每級為三個，分別安裝在管節的物料輸送通道的等邊三角形的頂角處。
5.如權利要求2所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于當所述的管節內的物料輸送通道的徑向截面形狀為長方形時，所述的氣體射流噴嘴每級為二個或四個或六個，所述的氣體射流噴嘴分別對應安裝在管節的長方形物料輸送通道的短邊側壁上，且長方形的短邊的最小長度e與氣體射流噴嘴噴口尺寸d的關系滿足e≥10d。
6.如權利要求1所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于所述同級氣體射流噴嘴的噴口軸線的交匯點距噴口端面的距離L與氣體射流噴嘴噴口尺寸d的關系為L＝5d～35d。
7.如權利要求1、2、5、6中之一所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于在所述管節的物料輸送通道內有一塊向內凸起的擋板，擋板迎流方向有改變物料流動方向的斜面，擋板頂部與相對應的管節的內壁之間形成縮口的流通通道，所述的噴嘴中的同級噴嘴的出口軸線交匯于縮口的流通通道偏后的位置處。
8.如權利要求1、2、5、6中之一所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于所述的管節由相連的一個彎頭及一個直管段構成，管節內部空間形成一個弧形彎通道和一個直通道，在所述的直通道靠近彎通道一端且偏向通道弧形彎直徑較大的一側有一個大顆粒物料相對富集區，所述的氣體射流噴嘴的出口軸線交匯點位于上述的大顆粒物料相對富集區。
9.如權利要求1至6中之一所述的徑流式通道氣流粉碎裝置，其特征在于所述氣體射流噴嘴為兩級或兩級以上，沿管節軸線方向分布，級與級之間的最小距離l與氣體射流噴嘴噴口距同級的射流軸線交匯點的距離L的關系為l≥0.8L。
專利摘要本實用新型公開了一種徑流式通道氣流粉碎裝置，包括氣體射流噴嘴，所述的氣體射流噴嘴至少為一級，每級由至少兩個氣體射流噴嘴構成；還包括一個管節，管節內的空間構成物料輸送通道，所述的氣體射流噴嘴安裝在管節上，同級噴嘴的出口軸線交匯于管節內的物料輸送通道內，且噴嘴的氣體射流軸線方向與物料輸送通道入口至出口方向的軸線的夾角α＜90°。這種徑流式通道氣流粉碎裝置具有結構簡單、體積小的結構特點，以及安裝使用方便靈活、動力消耗小、出力大、成本低的優點。
文檔編號B02C19/06GK2723024SQ20042008889
公開日2005年9月7日 申請日期2004年8月26日 優先權日2004年8月26日
發明者陶國龍 申請人:陶國龍