螺旋给料机防窜气系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种螺旋给料机防窜气系统，包括：传感装置，用于感知物料通道内的温度或气压；防窜气介质储存料仓，设置于螺旋给料机物料通道的上方，用于储存防窜气介质；防窜气介质加入口，设置于防窜气介质储存料仓和螺旋给料机的物料通道之间，当其打开时，防窜气介质储存料仓中的防窜气介质进入物料通道内，在防窜气介质加入口和物料出口之间形成料封；控制装置，与传感装置电路连接，用于当传感装置所感知的物料通道内温度或气压与预设的温度或气压不符时，通过控制阀打开防窜气介质加入口。本发明的螺旋给料机防窜气系统，可以防止因窜气造成的给料不畅、系统漏气，和因高温窜气引起的给料机内物料变性结焦、堵塞和损坏给料机。
【专利说明】螺旋给料机防窜气系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械行业螺旋给料机领域，尤其涉及一种螺旋给料机防窜气系统。
【背景技术】
[0002]螺旋给料机是一种应用广泛的供料装置，特别是适用于气密性要求高、温度高等场合。但是，如果给料机中的发生物料排空、螺旋槽筒没有满填充或物料颗粒间空隙较大而造成的密封不严等情况时，容易发生气体反窜进给料机内，造成系统漏气，并影响正常给料；若反窜气体温度较高，则易导致螺旋给料机内物料变性结焦、造成堵塞、影响加料，严重时还可能引起着火、烧毁螺旋叶片及螺旋轴。
[0003]例如，在应用螺旋给料机将煤向炉膛或燃烧室给料时，如果发生高温烟气反窜，将造成煤的变性和粘附在螺旋叶片和螺旋轴上，严重时会着火。又例如，在应用螺旋给料机用于生物质给料时，由于松散生物质密度较小，或压块较大，易造成密封不严。还例如，在应用螺旋给料机用于垃圾给料时，料斗易发生搭桥，导致给料机排空等等。
[0004]现有技术中，通常采用不等距螺槽螺杆来防止螺旋给料机窜气，即在正常等距螺槽螺杆上安装一些短间距螺槽。通常等间距螺槽的螺杆旋转供料时，物料在轴上各点均布，正常送料时，物料在径向上不能充满，从而在螺杆槽上部形成气体通行的空间，而非等距螺槽螺杆在输料时，由于存在间距较小的螺槽段，在该段内物料行走较慢，形成物料局部堆积，积满整个截面，从而形成料封，防止了气体窜气。该方法在正常情况下较为简单易行，但无法避免在料仓物料排空或搭桥等情况下窜气的发生。
[0005]此外，对于料仓搭桥导致的螺旋给料机窜气，现有技术常采用在料仓下部设置振捣器的方法。该方法虽然对处理料仓搭桥问题有一定作用，但无法避免高温气体反窜进入螺旋给料机内。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种螺旋给料机防窜气系统，以避免在料仓物料排空或搭桥等情况下窜气的发生，同时避免高温气体反窜入进螺旋给料机。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]本发明公开了一种螺旋给料机防窜气系统，包括:传感装置，用于感知物料通道内的温度或气压；防窜气介质储存料仓，设置于螺旋给料机物料通道的上方，用于储存防窜气介质；防窜气介质加入口，设置于防窜气介质储存料仓和螺旋给料机的物料通道之间，当其打开时，防窜气介质储存料仓中的防窜气介质进入物料通道内，在防窜气介质加入口和物料出口之间形成料封；控制装置，与传感装置电路连接，用于当传感装置所感知的物料通道内温度或气压与预设的温度或气压不符时，通过控制阀打开防窜气介质加入口。
[0010](三)有益效果
[0011]从上述技术方案可以看出，本发明螺旋给料机防窜气系统具有以下有益效果:[0012](I)当发生气体反窜时，螺旋给料机机壳内的气压或温度会发生变化，根据温度或气压信号，向给料机机壳内加入适合的固体颗粒、形成料封，封堵窜气。本发明的螺旋给料机防窜气系统，可以防止因窜气造成的给料不畅、系统漏气，和因高温窜气引起的给料机内物料变性结焦、堵塞和损坏给料机。
[0013](2)本发明螺旋给料机防窜气系统结构简单、运行可靠，可及时封堵窜气，保护螺旋给料机；
[0014](3)本发明螺旋给料机防窜气系统可通过对现有设备进行小规模改造，即可达到防窜气效果，成本较低，容易推广实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的实施例一螺旋给料机防窜气系统的结构示意图；
[0016]图2为本发明的实施例二螺旋给料机防窜气系统的结构示意图；
[0017]图3为本发明的实施例三螺旋给料机防窜气系统的结构示意图；
[0018]图4为本发明的实施例四螺旋给料机防窜气系统的结构示意图。
[0019]【主要元件符号说明】
[0020]1-螺旋给料机；2-第一温度传感器；
[0021]3-控制装置；4-防窜气介质储存料仓；
[0022]5-封堵检测温度传感器；6-气压传感器；
[0023]11- 一级螺旋给料机；12- 二级螺旋给料机；
[0024]31,32-控制装置；41、42_防窜气介质储存料仓；
[0025]21,22-传感装置的温度传感器。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0027]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0028]在本发明的一个示例性实施例中，提出了一种螺旋给料机防窜气系统。该系统包括:传感装置，设置于螺旋给料机的物料进口和物料出口之间，物料通道的侧壁，用于感知物料通道内的温度和气压；防窜气介质储存料仓，设置于螺旋给料机的上方，用于储存防窜气介质；防窜气介质加入口，设置于防窜气介质储存料仓和物料通道之间，当其关闭时，防窜气介质储存料仓和物料通道相隔离；当其打开时，防窜气介质储存料仓中的防窜气介质进入物料通道内，在防窜气介质加入口和物料出口之间形成料封；控制装置，与传感装置电路连接，用于当所述传感装置所感知的物料通道内温度或气压与预设的温度或气压不符时，通过控制阀打开所述防窜气介质加入口。在下文的说明中，为描述方便，定义螺旋给料机靠近物料出口的一侧为前、远离的一侧为后。[0029]为了进一步提高防窜气的效果，所述控制装置还用于当通过控制阀打开防窜气介质加入口之后，在预设时间内维持螺旋给料机旋转，而后停止螺旋给料机旋转。此处，该预设的时间的选取原则是，防窜气介质加入螺旋给料机后，随着螺旋给料机的旋转而在防窜气介质加入口与物料出口间的叶片间形成满填充所需要的时间。
[0030]为了使防窜气介质进入物料通道后有足够的时间形成料封，防窜气介质加入口的位置的选择，优选的为靠近螺旋给料机的物料出口，特别是在窜气为高温气体时。当窜气现象发生时，可在螺旋给料机前端形成料封、封堵窜气，减少螺旋给料机中残余物料与窜气的接触。但如果过于接近物料出口，则不能形成可靠的料封。根据试验和模拟计算研究，防窜气介质加入口与物料出口之间的距离应当至少为螺旋叶片螺距的两倍，即防窜气介质形成至少两个螺距长的料封，这样封堵窜气的效果较为有保证。
[0031]用作防窜气介质的固体颗粒，密度不宜太小，否则难以封堵窜气，粒径也不宜太大，否则填充给料机中的物料空隙；因此优选的，固体颗粒为堆积密度不小于螺旋给料机输送物料的堆积密度，以达到填充物料间空隙的目的。平均粒径可以与被输送物料的平均粒径差不多或者小于后者，且最大粒径不宜超过被输送物料的最大粒径。当反窜气体为高温气体时，作为防窜气介质的固体颗粒还应尽量选择在高温下不变性、不结焦、且最好不与被输送物料发生反应的物料，例如沙子、高岭土、炉渣等。特殊情况下，例如不允许加入其它物料的情况下，也可以以螺旋给料机输送的物料作为防窜气介质。
[0032]固体颗粒的加入可以利用自重自然下落，即将介质储存料仓设置在介质加入口的上方，采用插板阀等截止阀作为控制阀，控制阀打开时介质直接落入螺旋给料机中，形成料封；也可以通过星形阀等作为控制阀，控制阀运转时将介质给入螺旋给料机中。
[0033]窜气为高温气体时，传感装置为第一温度传感器。第一温度传感器的位置优选的为物料进口与防窜气介质加入口之间。此外，还可以在防窜气介质加入口和物料出口之间再设置第二温度传感器。当防窜气介质在给料机叶片间形成了可靠的料封后，该第二温度传感器所检测的温度会较快下降。为了防止误判，该第二温度传感器与物料出口之间也应至少距离两个叶片螺距。为了确保料封足够长，该第二温度传感器与防窜气介质加入口之间也应至少距离两个叶片螺距。
[0034]对于向气压较高的设备中加料、并已经采用了保护气来防止气体反窜的情况，可以采用气压信号作为窜气发生的判据，此时，传感装置为气压传感器，该气压传感器设置在物料进口与防窜气介质加入口之间。螺旋给料机正常工作时，由于通入了高压的保护气，螺旋给料机进口处的气压高于出口处的气压；当料斗或者给料机中物料排空时，螺旋给料机机壳内的气压会降低。此时，防窜气系统启动，防窜气介质在螺旋叶片间形成料封后，气压传感器处的气压升高，停止加入防窜气介质、并停止螺旋给料机。
[0035]对于负压给料的情况，即螺旋给料机物料进口处的气压低于物料出口处的气压，如生物质的给料，当料斗或给料机物料排空时，发生的窜气为大气向负压的给料口流动。此时，在防窜气介质加入口与物料出口之间设置气压传感器，正常工作时该气压传感器处气压低于大气压，当物料排空时，该侧点处气压升高，此时防窜气装置启动，防窜气介质在螺旋叶片间形成料封后，气压传感器处的气压回复到负压状态，防窜气系统自动停止加入防窜气介质、并停止螺旋给料机。为了防止误判，该气压传感器与给料机物料出口间应至少距离两个叶片螺距；为了确保料封足够长，该气压传感器与介质加入口之间也应至少距离两个叶片螺距。
[0036]本发明的系统可以用于单级给料，也可用于多级给料。用于多级给料时，温度传感器或气压传感器设置在末级给料机上，以便第一时间监测到窜气的发生。防窜气介质储存料仓和防窜气介质加入口可以只设置在末级给料机上，发生窜气时只封堵末级给料机。对于需要严格防止窜气进入上一级给料机中的情况，可在多级给料机上设置多套防窜气系统，根据各级给料机上的温度或气压监测信号，来控制向其中几级或全部各级给料机的机壳内加入防窜气介质。第二温度传感器只装在最末级上。
[0037]下面通过具体实施例，结合附图对本发明进行详细阐述。
[0038]实施例1:
[0039]如图1所示，单级的螺旋给料机I向循环流化床炉膛给入生物质成型颗粒，并带有传感装置、控制装置3、防窜气介质储存料仓4。防窜气介质储存料仓4中装有经过筛分的、平均粒径小于生物质成型颗粒平均粒径的高岭土。
[0040]螺旋给料机I的机壳中部设有第一温度传感器2，监测到的温度信号传递给控制装置3。螺旋给料机I的机壳上，在物料出口与第一温度传感器2之间设有防窜气介质加入口，其与给料机物料出口之间的距离为螺旋叶片螺距的4倍。防窜气介质加入口与物料出口之间还设有封堵检测温度传感器5，其与防窜气介质加入口与螺旋给料机的物料出口的距离均为螺旋叶片螺距的2倍。防窜气介质加入口与其上方的防窜气介质储存料仓4通过装有控制阀的管道相连通，控制阀为插板阀，并带有控制器。
[0041]当控制器接收到的温度信号高于设定值时，打开插板阀，防窜气介质储存料仓4中的高岭土落入螺旋给料机I中，随着螺旋给料机I的旋转，高岭土充满机壳内出现的空洞、形成料封、隔绝窜气。窜气被成功封堵后，封堵检测温度传感器5处的温度下降，低于设定值时，控制器关闭插板阀、停止螺旋给料机的运转。
[0042]实施例2:
[0043]如图2所示，两级螺旋给料机向气化炉中给煤，一级螺旋给料机11向二级螺旋给料机12的料斗给料，二级螺旋给料机12与气化炉相连、为末级给料机；螺旋给料机11和12上均设有防窜气装置，分别包括传感装置、控制装置31和32、防窜气介质储存料仓41和42。传感装置的温度传感器21和22分别设在两级螺旋给料机机壳上、防窜气介质加入口的后侧。控制阀为星形阀，防窜气介质加入口与给料机物料出口之间的距离为螺旋叶片螺距的2倍，防窜气介质储存料仓41和42中的防窜气介质与给料机料斗中的物料相同，均为O?IOmm的末煤。
[0044]当控制器接收到的温度传感器信号高于设定值时，打开所对应的星形阀，将末煤加入到螺旋给料机中，填充机壳内出现的空洞，并形成料封、隔绝窜气。如果只是末级螺旋给料机12上的温度传感器21高于设定值，则只有末级防窜气介质储存料仓42中的末煤被加入到给料机机壳中；如果两级给料机11、12上的温度传感器都高于设定值，则防窜气介质储存料仓41和42中的末煤都被加入到给料机机壳中。
[0045]星形阀启动后，让螺旋给料机继续延时工作一段时间，确保末煤在给料机中形成了料封，随后关闭星形阀和螺旋给料机。
[0046]实施例3:
[0047]如图3所示，螺旋给料机I向气化炉中加入粒径为O?8mm的末煤，由于气化炉内的气压高于大气压，为防止正常给料的状态下高温气体反窜入给料机中，向螺旋给料机I通入气压高于炉内气压的保护气。
[0048]防窜气装置包括传感装置、控制装置3、防窜气介质储存料仓4，传感装置包括气压传感器6，位于螺旋给料机I的机壳上、防窜气介质加入口后侧。防窜气介质加入口与螺旋给料机物料出口之间的距离为螺旋叶片螺距的3倍。防窜气介质加入口与其上方的防窜气介质储存料仓4通过装有控制阀的管道相连通，控制阀为插板阀，并带有控制器。防窜气介质储存料仓4中装有O~1mm的河沙或从气化炉排出的底渣。
[0049]当控制器接收到的气压信号低于设定值时，打开插板阀，河沙落入螺旋给料机I中，随着螺旋给料机I的旋转，河沙在给料机中形成料封、隔绝窜气。气压传感器6处的气压升高，超过设定值时，控制器关闭插板阀、停止螺旋给料机的运转。
[0050]实施例4:
[0051 ] 如图4所示，螺旋给料机I向循环流化床锅炉炉膛中加入粒径为O~10mm的生物质秸杆压块，加入点控制为负压。
[0052]防窜气装置包括传感装置、控制装置3、防窜气介质储存料仓4，传感装置包括气压传感器6。气压传感器6位于螺旋给料机I的机壳上、防窜气介质加入口与给料机物料出口之间，且与这二者之间的距离均为螺旋叶片螺距的2倍。防窜气介质加入口与其上方的防窜气介质储存料仓4通过装有控制阀的管道相连通，控制阀为插板阀，并带有控制器。防窜气介质储存料仓4中装有O~1.5mm、d50 ≈ 0.15mm的经过筛分的燃煤炉洛。
[0053]螺旋给料机I正常工作时，气压传感器6处的为负压。当控制器接收到的气压信号高于设定值时，说明该处与大气相通、料斗和给料机已排空。控制器据此打开插板阀，使高岭土落入螺旋给料机I中，随着螺旋给料机I的旋转，高岭土在给料机中形成料封、隔绝窜气。气压传感器6处的气压下降，低于设定值时，控制器关闭插板阀、停止螺旋给料机的运转。[0054]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种螺旋给料机防窜气系统,包括: 传感装置，用于感知物料通道内的温度或气压； 防窜气介质储存料仓，设置于螺旋给料机物料通道的上方，用于储存防窜气介质； 防窜气介质加入口，设置于防窜气介质储存料仓和螺旋给料机的物料通道之间，当其关闭时，防窜气介质储存料仓与物料通道相隔离；当其打开时，防窜气介质储存料仓中的防窜气介质进入物料通道内，在防窜气介质加入口和物料出口之间形成料封； 控制装置，与所述传感装置电路连接，用于当所述传感装置所感知的物料通道内温度或气压与预设的温度或气压不符时，通过控制阀打开所述防窜气介质加入口。
2.根据权利要求1所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述防窜气介质加入口与所述物料出口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的两倍。
3.根据权利要求1所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述控制装置，还用于在预设时间内维持螺旋给料机旋转，在防窜气介质加入口和物料出口之间形成料封后，停止螺旋给料机旋转。
4.根据权利要求1所述的螺旋给料机防窜气系统，其中， 所述传感装置包括:第一温度传感器，设置于物料进口与防窜气介质加入口之间，用于感知物料通道内的温度； 所述控制装置，与所述第一温度传感器电路连接，用于当所述第一温度传感器感知的温度高于第一预设温度时，通过控制阀打开所述防窜气介质加入口。
5.根据权利要求4所述的螺旋给料机防窜气系统，其中， 所述传感装置还包括:第二温度传感器，设置于防窜气介质加入口和物料出口之间，用于感知防窜气介质进入物料通道内后，物料通道内的温度； 所述控制装置，与所述第二温度传感器电路连接，用于当所述物料通道内环境的温度低于第二预设温度时，通过控制阀关闭所述防窜气介质加入口，停止螺旋给料机旋转。
6.根据权利要求5所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述防窜气介质加入口与所述物料出口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的四倍； 所述第二温度传感器与物料出口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的两倍；所述第二温度传感器与防窜气介质加入口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的两倍。
7.根据权利要求1所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，当所述螺旋给料机工作于加压给料状态时: 所述传感装置包括:第一气压传感器，设置于物料进口与防窜气介质加入口之间，用于感知物料通道内的气压； 所述控制装置，与所述第一气压传感器电路连接，用于当所述物料通道内的气压小于第一预设气压时，通过控制阀打开所述防窜气介质加入口。
8.根据权利要求1所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，当所述螺旋给料机工作于负压给料状态时: 所述传感装置包括:第二气压传感器，设置于防窜气介质加入口与物料出口之间，用于感知物料通道内的气压； 所述控制装置，与所述第二气压传感器电路连接，用于当所述物料通道内的气压高于第二预设气压时，通过控制阀打开所述防窜气介质加入口。
9.根据权利要求8所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述防窜气介质加入口与所述物料出口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的四倍； 所述第二气压传感器与物料出口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的两倍；所述第二气压传感器与防窜气介质加入口之间的距离至少为所述螺旋给料机螺旋叶片螺距的两倍。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的螺旋给料机防窜气系统，应用于多级给料的螺旋给料机的最后一级或者其中多级。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述防窜气介质为粒径不大于所述螺旋给料机输送物料粒径的固体颗粒。
12.根据权利要求11所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述固体颗粒为沙子、高岭土、炉渣或所述螺旋给料机输送的物料。
13.根据权利要求 1至9中任一项所述的螺旋给料机防窜气系统，其中，所述控制阀为插板阀或星形阀。
【文档编号】F23K3/00GK103449125SQ201210193273
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】朱治平, 孟广军, 吕清刚, 高鸣, 刘周恩, 那永洁 申请人:中国科学院工程热物理研究所