专利名称：径流式通道气流粉碎装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉体制备领域的气流粉碎装置，尤其是一种颗粒物料在输送过程中流经输送通道时被射流气流粉碎细化的装置，广泛适用于颗粒物料的进一步粉碎细化、废气及废水净化处理所需吸收剂/吸附剂表面改性活化处理、煤洁净燃烧的超细化处理等技术领域。
背景技术：
在粉体制备领域，利用气体射流将颗粒物料粉碎成粉体物料的气流粉碎技术越来越得到重视和推广应用，特别是在超细、高纯度粉体加工制备方面表现出其它机械加工方式无法比拟的优点。现有的气流粉碎机有扁平式、循环管式、单喷式(靶式)、对喷式、流化床式、汇聚式。
目前，这些气流粉碎机基本由一个气流粉碎室、粒度分级机构、进料机构及射流喷嘴组成，通过进料机构输送进入的物料在粉碎室内通过高速射流气体的加速，使待粉碎的颗粒物相互碰撞或与粉碎靶碰撞而破碎，再经粒度分级机构使粒径合格的细粉颗粒与不合格的大颗粒分离，合格的物料经出料口排出，不合格的物料返回粉碎区内继续被粉碎。这些气流粉碎机虽然与其它机械式粉体制备技术相比具有明显的优点，但也有其共同的致命缺点，从而使气流粉碎技术的应用受到一定的局限。其共同的缺点表现为①制备单位质量粉体的能耗高；②设备出力小；③由于设备结构相对复杂，体积相对庞大，所以设备投资和运行成本相对较高。⑤在一些采用管道进行气流输送的装置中，例如废气及废水净化处理所需吸收剂/吸附剂表面改性活化处理、煤洁净燃烧的超细化处理等技术领域，由于现有的气流粉碎机结构相对复杂、体积相对较大，因此气流粉碎机与气流输送管道的连接结构及方式相对比较复杂，而且对输送气体压力与气流粉碎机内部的压力匹配要求较高，否则会影响气流输送的稳定性和气流粉碎机的粉碎及分级性能
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服已有技术存在的上述缺点，提供一种径流式通道气流粉碎装置，使固体颗粒物料在气流输送或流动过程中途经径流式通道气流粉碎装置内的物料输送通道时被射流气体在输送通道内粉碎细化成所需粒径的粉体物料，这种径流式通道气流粉碎装置结构简单，可直接安装在物料输送或流动管道上，所以安装及使用十分方便、使用成本及设备成本低。
本实用新型的径流式通道气流粉碎装置采用如下技术方案径流式通道气流粉碎装置，包括气体射流喷嘴，所述的气体射流喷嘴至少为一级，每级由至少两个气体射流喷嘴构成；还包括一段管节，管节内的空间构成物料输送通道，所述的气体射流喷嘴安装在上述的管节上，同级喷嘴射流气流的出口轴线交汇于管节内的物料输送通道内，且喷嘴的气体射流轴线方向与物料输送通道入口至出口方向轴线的夹角α＜90°。
所述的管节内的物料输送通道的径向截面形状优选为棱形、等边三角形、长方形、圆形中的一种；如果为棱形，则棱形的两个锐角β＝30°～60°，每级气体射流喷嘴为两个，同级中的两个气体射流喷嘴分别安装在物料输送通道的棱形截面的两个锐角处，形成对喷式射流组合方式；如果为等边三角形截面，则每级气体射流喷嘴可以为三个，同级中的三个气体射流喷嘴分别安装在等边三角形的三个顶角处，形成汇聚式射流组合方式；如果为长方形截面，每级气体射流喷嘴优选为两个，也可以是四个或六个，气体射流喷嘴分别对应安装在长方形物料输送通道的短边侧壁上，形成对喷式射流组合方式，且短边的最小长度e与气体射流喷嘴喷口尺寸d的关系应满足e≥10d；如果为圆形截面，则宜采用气体射流喷嘴安装在管节的圆周侧壁上的汇聚式或对喷式射流组合方式。
所述对喷式射流组合方式，是指气体射流喷嘴安装在管节的对应两侧，同级喷嘴的射流气流轴线的交汇点即喷嘴喷口轴线的交汇点距气体射流喷嘴喷口端面的距离L与气体射流喷嘴喷口尺寸d的关系应满足L＝5d～35d的关系。
所述汇聚式射流组合方式，是指在管节径向同一截面外周上布置安装3只及以上气体射流喷嘴，其射流气流轴线的交汇点距射流喷嘴喷口端面的距离L与射流喷嘴喷口尺寸d应满足L＝5d～35d的关系。
上述L选取太小，容易造成射流气流行程缩短，从而物料被射流气流的加速程度不够，射流交汇处的物料浓度低，不利于物料的相互撞击破碎，同时也会使喷嘴前方的管节内壁或喷嘴因受物料冲刷而磨损加剧；L选取太大，被射流气流加速的颗粒物料到达射流区远端的速度降低太多，以致于不能满足物料撞击破碎所需的速度，从而降低粉碎效率甚至会出现无粉碎效果。因此，上述L的具体取值主要是根据被粉碎物料的破碎强度和粒径以及射流喷嘴的射流速度等因素在上述范围内合理选取，物料的破碎强度高，射流气体的射流速度低(相对于音速而言)，则L的选取应趋小，反之则相反。
在所述的管节的物料输送通道内可以有一块向内凸起的挡板，挡板迎流方向有改变物料流动方向的斜面，挡板顶部与所述管节相对应的内壁之间形成缩口的流通通道，在缩口偏后的方向形成大颗粒物料相对富集区，所述的喷嘴中的一级喷嘴的出口轴线交汇于缩口偏后的位置处，通过在大颗粒物料相对富集区设置射流区可以提高颗粒物料相互撞击的概率及破碎的效率。
所述的管节还可以由相连的一个弯头及一个直管段构成，管节内部空间形成一个弧形弯通道和一个直通道，由于被向前输送的物料通过弯道时在离心力的作用下，在所述的直通道靠近弯通道一端且偏向通道弧形弯直径较大的一侧形成一个大颗粒物料相对富集区，所述的气体射流喷嘴的出口轴线交汇点位于上述的大颗粒物料相对富集区，这样可以提高颗粒物料相互撞击的概率及破碎的效率。
通过利用弯头结构或挡板或两者的组合，使管节内的物料输送通道内的颗粒物料流动的流场畸变，在下游偏向于物料输送通道轴线某一侧的区域形成大颗粒物料相对富集区的方式来提高物料相互撞击的概率及破碎效率，当流入输送通道的固体颗粒物的固/气质量比较低时，可显著提高射流区物料浓度和物料相互撞击的概率及粉碎效率。
气体射流喷嘴沿管节轴线方向可以安装单级或多级，具体由被粉碎物料的性质和对成品粉体物料的粒径要求来确定，如果为两级或两级以上安装方式，则级与级之间的最小距离l与气体射流喷嘴喷口距同级射流轴线交汇点的距离L的关系应满足l≥0.8L，不同级的径向断面射流组合方式可以不同。l取值太小，会出现级与级之间的射流区和卷吸边界区的重叠，易造成能耗增加、粉碎效率下降；l取值偏大，则要求物料输送通道长度相应增加，这可能会受到安装空间的限制。
本实用新型的径流式通道气流粉碎装置中所述的管节，可以是几何结构独立、完整的管节，与已有的物料流经的管路或管段形成对接连接关系；也可以是在已有的物料流经管道或管段上直接按本实用新型的技术方案安装气体射流喷嘴，使安装有气体射流喷嘴的这一段管道或管段形成径流式通道气流粉碎装置中的管节。
本实用新型与现有技术相比有如下突出优点①动力消耗小。射流气体作为粉碎气体后又可用作物料输送气体，其能量被充分利用，同比条件下的粉碎试验表明，单位产量的能耗是现有较为先进的汇聚式气流粉碎机的1/3～1/5。
②出力大。由于采用管节内的空间构成物料输送通道用作输送及粉碎区，通过喷嘴的合理布局可以使喷嘴的射流区基本覆盖管节整个内部截面，使物料在向前流动或输送过程中被有效粉碎，且物料沿输送方向基本无返混回流，当设置多级喷嘴时，则物料沿输送方向粒径逐渐变小。同比条件下的试验表明，单位时间的产率是现有较为先进的汇聚式气流粉碎机的3～5倍。
③装置简单，由管节及气体射流喷嘴组成，耗材少，且检修维护十分方便。
④体积小，占地少，现场使用十分灵活方便，可以将管节直接安装在物料流经的管道上，特别是在两个相邻设备之间长度十分有限的过渡连接管段上极易采用，也可以在现有的物料流经的管道或管段上直接按本实用新型的技术方案安装气体射流喷嘴，形成所述的径流式通道气流粉碎装置的管节及对应的物料输送通道。
⑤容易满足输送与粉碎一体化的要求，特别适合应用于废气及废水净化处理所需吸收剂/吸附剂表面改性活化处理、煤洁净燃烧的超细化处理等技术领域。
图1气体射流喷嘴示意图。
图2直管段棱形截面径流式通道气流粉碎装置示意图，图2a为主视图，图2b为剖面左视图。
图3直管段等边三角形截面径流式通道气流粉碎装置示意图，图3a为主视图，图3b为剖面左视图。
图4直管段长方形截面径流式通道气流粉碎装置示意图，图4a为主视图，图4b为剖面左视图。
图5直管段圆形截面径流式通道气流粉碎装置示意图，图5a为主视图，图5b为剖面左视图。
图6弯管段圆形截面流场畸变型径流式通道气流粉碎装置示意图，图6a为主视图，图6b为剖面左视示图。
图7直管段圆形截面流场畸变型径流式通道气流粉碎装置示意图，图7a为主视图，图7b为剖面左视图。
图8弯管段与挡板组合的长方形截面流场畸变型径流式通道气流粉碎装置示意图，图8a为主视图，图8b为剖面左视图。
图1～图8中1-被粉碎的颗粒物料；2-输送通道入口；
3-粉碎气流；4-气体射流喷嘴；5-管节；6-输送通道出口；7-粉碎后的粉体物料；8-管节内的物料输送通道；9-改变物料流向及分布的挡板；10-大颗粒物料相对富集区。
具体实施方式
在下面的实施例中，气体射流喷嘴4可以采用图1所示的气体射流喷嘴结构，气体射流喷嘴4的关键尺寸d、do根据成熟的气体射流设计技术确定，以使其可以产生亚音速、音速或超音速的高速气体射流速度。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1图2所示的是本实用新型的径流式通道气流粉碎装置的一种较佳的实施方式结构示意图。如图2a所示，三级气体射流喷嘴4安装在管节5上，形成三级气流粉碎，每级气体射流喷嘴为两个，管节5内部空间形成物料输送通道8。参照图2b所示，管节5以及管节5内部空间形成的物料输送通道8的径向截面形状为棱形，同级中的两个气体射流喷嘴4对称地安装在管节5的同一横截面上，且处于棱形物料输送通道8的两个锐角处。由图2a可以看出，每级喷嘴4的喷口轴线交汇于管节5的物料输送通道8的中心区，即同一级喷嘴4对喷形成的气体射流粉碎区域位于管节5内的物料输送通道8的中心区内。喷嘴4的气体射流轴线方向与物料输送通道8的入口至出口方向轴线即物料输送流向的夹角α＝80°，气体射流喷嘴4的射流气流轴线的交汇点距射流喷嘴喷口端面的距离L与射流喷嘴4的喷口尺寸d的关系满足L＝15d～20d。物料输送通道8的棱形锐角β取40°～50°，此角度与喷嘴气体射流的流场夹角及有效卷吸区角度基本匹配，此角度与棱形的物料输送通道8的截面相配合，两个喷嘴4的喷射流场则可基本上完全覆盖整个物料输送通道8的横截面，使流过物料输送通道8的物料均能够被射流气体粉碎，使气体射流的粉碎效率提高。
根据粉碎需要，还可增加喷嘴4的级数。
粉碎气流3为0.6～0.8MPa(表压)的压缩空气。当粒径为100～500μm的被粉碎的固体颗粒物料1从管节5的输送通道入口2流经物料输送通道8中的气体射流喷嘴4的射流区时，物料被近于音速或超音速的射流气体加速并以很高的相对速度相互撞击破碎成更细小的粒径，同时使物料比表面积增加、产生丰富的微细裂缝、新鲜表面外露、产生粉碎机械力化学效应，粉碎作功后的气流与被粉碎后的粉体物料7以气固两相流形式从管节5另一端的输送通道出口6直接排出至粉体物料的使用环节直接进行使用，或排出至后续的分离装置进行收集处理。
实施例2如图3a、图3b所示，本实施例中，管节5内的物料输送通道8的径向截面形状为等边三角形，每级喷嘴采用三个气体射流喷嘴4，安装在物料输送通道8的等边三角形的三个顶角处，形成汇聚式射流组合方式。喷嘴4的气体射流轴线方向与管节5的物料输送通道8入口至出口方向轴线的夹角取α＝80°，气体射流喷嘴4的射流气流轴线的交汇点距射流喷口端面的距离L与射流喷嘴喷口尺寸d的关系满足L＝15d～20d。这种方式与实施例1中相同，三个气体射流喷嘴4的射流流场和有效卷吸区可较好地覆盖管节5内的整个三角形的物料输送通道8的径向截面，当被粉碎的颗粒物料1通过管节5一端的输送通道入口2进入管节5内的物料输送通道8时，此时粉碎气流3经气体射流喷嘴4喷出，形成的高速气流加速颗料物料并使其相互撞击，流过输送通道8内的物料均能够被射流气体粉碎，使气体射流的粉碎效率提高，粉碎后的粉体物料7由输送通道出口6被输送出。
实施例3如图4a、图4b所示，本实施例中，管节5内的物料输送通道8的径向截面形状为长方形，每级喷嘴采用两个气体射流喷嘴4，分别安装在物料输送通道8的长方形短边侧壁上，形成对喷射流组合方式。且物料输送通道8的短边的最小长度e与气体射流喷嘴喷口尺寸d的关系应满足e≥10d。粉碎气流3经过喷嘴4后的气体射流方向与物料输送通道入口至出口方向轴线的夹角α＝80°，气体射流喷嘴4的射流气流轴线的交汇点距射流喷口端面的距离L与气体射流喷嘴4的喷口尺寸d的关系满足L＝15d～20d。
实施例4如图5a、图5b所示，本实施例中，管节5内的物料输送通道8的径向截面形状为圆形，每级喷嘴采用三个气体射流喷嘴4，均布安装在圆形管节5的同一截面上，粉碎气流3的气体射流方向与物料输送通道入口至出口方向轴线的夹角α小于90°，优选α＝80°，气体射流喷嘴4的射流气流轴线的交汇点距射流喷口端面的距离L与射流喷嘴喷口尺寸d的关系满足L＝15d～20d。
实施例5如图6a、图6b所示，本实施例中与实施例4相同的是，管节5同样为一个圆管，由一个弯头及直管段构成，管节5内的物料输送通道8则由一个弧形弯和一段直通道构成，气体射流喷嘴4为两个，以对喷射流方式安装在管节5上，其喷嘴出口轴线交汇点位于物料输送通道8中偏向于外侧的大颗粒物料相对富集区10内。被粉碎的颗粒物料1通过管节5中弯头上的输送通道入口2进入物料输送通道8内，通过弧形弯通道时在离心力作用下使大颗粒物料向物料输送通道8的轴线外侧聚集形成大颗粒物料的相对富集区10，粉碎气流3在对喷的气体射流喷嘴4的喷射下使大颗粒物料相对富集区10内的颗粒物料加速并相互撞击破碎被粉碎成粉体物料，粉碎后的粉体物料7由管节5另一端的输送通道出口6排出。
实施例6如图7a和图7b所示，在圆管构成的管节5内的圆形物料输送通道8中安装有一块向内凸起的挡板9，挡板9迎流方向有改变物料流动方向的斜面，挡板9顶部与管节5的对应内壁之间形成缩口的流通通道，两个对喷的气体射流喷嘴4对称安装在管节5的缩口附近的位置，其喷嘴出口轴线交汇于缩口的流通通道偏后的位置处。被粉碎的颗粒物料1通过管节5一端的输送通道入口2进入物料输送通道8后，挡板9强制改变物料流场，在缩口下游位置产生大颗粒物料相对富集区10，气体射流喷嘴4形成的射流区使大颗粒物料相对富集区10内的高浓度的物料发生相互撞击，其撞击概率得以大幅度提高，以提高物料粉碎效率。
实施例7如图8a和图8b所示，本实施例中，管节5由径向截面形状为长方形的弯头及直管组成，其内部的物料输送通道8由截面形状为长方形的弧形弯通道和直通道构成，在管节5的弯头与直管连接位置，且位于弯头直径最小的一侧管壁安装有一块挡板9，在物料输送通道8内形成一个缩口通道，在缩口通道下游位置形成大颗粒物料相对富集区10，两个对喷的气体射流喷嘴4安装在该位置，使大颗粒物料相对富集区10内富集的物料被气体射流喷嘴喷出的高速射流气体加速并相互撞击而粉碎。本实施例中将弯头与挡板相结合以产生畸变流场，使大颗粒物料在大颗粒物料相对富集区10处富集，以提高物料相互撞击的概率及效率，提高粉碎效果。
在上述各实施例中，粉碎气流也可以选用压力0.6～1.3MPa(表压)的过热水蒸汽。过热水蒸汽的粉碎能耗比压缩空气更低，粉碎效率更高，且在具有工业蒸汽锅炉的条件下极易获得该品质参数的蒸汽，特别是在火电厂该参数属于发电做功后的低品质参数。对于煤粉等易爆性粉碎对象，用过热水蒸汽为粉碎气流，由于减少了粉碎和输送介质中的氧气浓度，因此具有较好的防爆作用。如果被粉碎的固体颗粒物料为烟气脱硫/脱氮工艺所使用的吸收剂(新鲜吸收剂、或经过一次及以上使用后被循环使用的乏吸收剂、或两者的混合物、或煤粉)，在现场使用过程中经该装置粉碎使表面得以改性活化处理后，从输送通道出口排出直接用于烟气脱硫/脱氮。可显著提高脱硫/脱氮效率和吸收剂的利用率。
权利要求1.一种径流式通道气流粉碎装置，包括气体射流喷嘴，其特征在于所述的气体射流喷嘴至少为一级，每级由至少两个气体射流喷嘴构成；还包括一个管节，管节内的空间构成物料输送通道，所述的气体射流喷嘴安装在管节上，同级喷嘴的出口轴线交汇于管节内的物料输送通道内，且喷嘴的气体射流方向与物料输送通道入口至出口方向轴线的夹角α＜90°。
2.如权利要求1所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于所述的管节内的物料输送通道的径向截面形状为棱形、等边三角形、长方形、圆形中的一种。
3.如权利要求2所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于当所述的管节内的物料输送通道的径向截面形状为棱形时，棱形的锐角β为30°～60°，每级气体射流喷嘴为两个，分别安装在管节的物料输送通道的棱形截面的锐角处。
4.如权利要求2所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于当所述的管节内的物料输送通道的径向截面形状为等边三角形时，所述的气体射流喷嘴每级为三个，分别安装在管节的物料输送通道的等边三角形的顶角处。
5.如权利要求2所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于当所述的管节内的物料输送通道的径向截面形状为长方形时，所述的气体射流喷嘴每级为二个或四个或六个，所述的气体射流喷嘴分别对应安装在管节的长方形物料输送通道的短边侧壁上，且长方形的短边的最小长度e与气体射流喷嘴喷口尺寸d的关系满足e≥10d。
6.如权利要求1所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于所述同级气体射流喷嘴的喷口轴线的交汇点距喷口端面的距离L与气体射流喷嘴喷口尺寸d的关系为L＝5d～35d。
7.如权利要求1、2、5、6中之一所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于在所述管节的物料输送通道内有一块向内凸起的挡板，挡板迎流方向有改变物料流动方向的斜面，挡板顶部与相对应的管节的内壁之间形成缩口的流通通道，所述的喷嘴中的同级喷嘴的出口轴线交汇于缩口的流通通道偏后的位置处。
8.如权利要求1、2、5、6中之一所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于所述的管节由相连的一个弯头及一个直管段构成，管节内部空间形成一个弧形弯通道和一个直通道，在所述的直通道靠近弯通道一端且偏向通道弧形弯直径较大的一侧有一个大颗粒物料相对富集区，所述的气体射流喷嘴的出口轴线交汇点位于上述的大颗粒物料相对富集区。
9.如权利要求1至6中之一所述的径流式通道气流粉碎装置，其特征在于所述气体射流喷嘴为两级或两级以上，沿管节轴线方向分布，级与级之间的最小距离l与气体射流喷嘴喷口距同级的射流轴线交汇点的距离L的关系为l≥0.8L。
专利摘要本实用新型公开了一种径流式通道气流粉碎装置，包括气体射流喷嘴，所述的气体射流喷嘴至少为一级，每级由至少两个气体射流喷嘴构成；还包括一个管节，管节内的空间构成物料输送通道，所述的气体射流喷嘴安装在管节上，同级喷嘴的出口轴线交汇于管节内的物料输送通道内，且喷嘴的气体射流轴线方向与物料输送通道入口至出口方向的轴线的夹角α＜90°。这种径流式通道气流粉碎装置具有结构简单、体积小的结构特点，以及安装使用方便灵活、动力消耗小、出力大、成本低的优点。
文档编号B02C19/06GK2723024SQ20042008889
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者陶国龙 申请人:陶国龙