专利名称：蒸汽净化系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种粉尘控制系统，特别涉及一种从例如离开一垃圾处理系统的干燥组件的蒸汽流这样的饱含颗粒的含水蒸汽流中去除粉尘和颗粒物质的系统。
对环境的关心促使人们寻找一种能按照可行的规则标准处理垃圾料的垃圾处理系统。这些装置最广泛采用的就是将垃圾料烧掉。如果将垃圾料在焚烧之前先将其送过一个干燥器使之与热的气体相混合而干燥，则将这种垃圾再烧掉是最有效的。例如，美国专利No.3，801，264(Lindl)揭示了一种系统，其中在将垃圾料焚烧之前先将其送过一个干燥器使其与来自炉子的废气相混合。该系统采用通常的风机抽走干燥器中的蒸汽并将蒸汽在排放到大气或送到燃烧器的进口之前先送过一个气旋器和一个涤气器。但是该系统所采用的单一步骤净化工艺并不能有效而充分地使蒸汽净化。事实上，气旋器仅仅是去除了蒸汽中的那些重得足以从具有通常气流速度的蒸汽中掉落的颗粒。而且含水的蒸汽会在气旋器的表面上冷凝，从而降低净化工作的效率。在许多情况下，涤气器并不能去除大量的颗粒。因此，该系统往往不能从蒸汽中去除足够多的颗粒而难以符合目前的环境标准。此外，该系统适应性较差，因为单一风机操作上的局限性限制了其工作参数。
本发明的一个目的是提供一种蒸汽净化系统，它既有较强的适应性又可有效地从含水蒸汽中去除颗粒。
本发明的另一个目的是提供一种从含水蒸汽中有效地去除颗粒，从而防止进一步污染的方法。
为了达到这些目的，本发明提供了一种蒸汽净化系统，它包括一用于从含水蒸汽流中分离颗粒物质的空气净化装置，用于将含水蒸汽抽入该空气净化装置的装置。该空气净化装置包括一负压箱和对该含水蒸汽流加速从而将颗粒物质离心分离而形成一净化的蒸汽流和二次蒸汽流的装置。
按照本发明的另一个方面，该系统还进一步包括一气旋器，用于将包括很细的粉尘在内的颗粒物质从二次蒸汽流中去除，和一与该气旋器相连通的管道，用于将二次蒸汽流送回到负压箱。
按照本发明的又一个方面，该加速装置包括一系列适于对含水蒸汽离心加速的加速腔和一系列适于将含水蒸汽流分离成净化蒸汽流和二次蒸汽流的分离腔。
按照本发明的再一个方面，提供一种净化含水蒸汽的方法，该方法包括下列步骤将含水蒸汽抽入一空气净化器，将该空气净化器中的含水蒸汽加速到使颗粒物质分离而形成净化的蒸汽流和二次蒸汽流。
按照本发明的还有一个方面，该方法还包括从二次蒸汽流中去除包括细粉尘在内的颗粒物质的步骤。将该二次蒸汽流在空气净化器中加速到从二次蒸汽流中离心分离出颗粒物质。
从下文的详细说明中可知本发明的其他目的，特征和优点。然而，应该理解，对本发明的最佳实施例的详细说明和具体举例均是仅仅为了说明方便而进行的，因为很显然通过这些详细说明本领域的普通技术人员可以在本发明的精神和范围内作出各种改变和修改。
图1a是说明采用本发明的蒸汽净化系统的一种垃圾处理系统流程图。
图1b是说明在本发明中采用带式压滤机和废热蒸发器来制备具有极高含水量的垃圾料的流程图。
图1c是说明一种可与本发明的一个实施例结合使用的涤气系统的流程图。
图1d是说明结合有本发明的一实施例的垃圾处理系统流程图。
图2是包括有本发明的蒸汽净化系统的一最佳实施例的垃圾处理系统的一个侧视图。
图3是图2所示垃圾处理系统的俯视图。
图4是图2所示垃圾处理系统的端视图。
图5是用于图2-4所示垃圾处理系统的燃烧器的正视图。
图6是图5所示燃烧器的剖视图。
图7是图2-4所示垃圾处理系统中的干燥组件的局部示意剖面侧视图。
图8是图7所示干燥组件的喂入缓冲部件的端部透视图。
图9是沿图7中a-a线剖开的剖视图。
图10是沿图7中c-c线剖开的剖视图。
图11是图10的一部分的放大视图。
图12是沿图7中的d-d线剖开的剖视图。
图13是图12中的一部分的放大图。
图14是沿图7中的e-e线剖开的剖视图。
图15是沿图3中的15-15线剖开的蒸汽净化系统的负压箱和风机组件的剖视图，并局部剖视表示了该净化系统中的一个风机。
图16是图15所示蒸汽净化组件的俯视图。
图17是图15所示的风机的剖面侧视图。
图18是图17所示风机的局部剖面侧视图。
图19是图17所示风机的俯视图。
按照本发明，该蒸汽净化系统包括一负压箱和多个位于该负压顶顶部的风机。诸风机从该负压箱中提取物料并将它们离心加速，产生一股净化的蒸汽流和一股充满颗粒状物质的二次蒸汽流。离开每个风机的二次蒸汽流通过一个气旋器，使颗粒状物质脱离该蒸汽流。将这股离开气旋器而稍稍净化过的蒸汽流送回到该负压箱并由诸风机对其重新加速。由于将诸风机置于该负压箱的顶部，就减少了诸风机中的蒸汽的温度下降，从而减少了冷凝并改进了该系统的效率。第一个气旋器最好设在负压箱内，而第二个气旋器可根据系统参数的要求设置在该负压箱之外。风机的数量也可根据不同系统的要求而改变，从而提供一种更为灵活的空气净化系统。
本发明的蒸汽净化系统最好与处理并焚烧含水量在很宽的范围内变化的垃圾料系统联合使用。下文将详细说明该净化系统及其可与之配合使用的系统的一最佳实施例。
就图1a中的方框1和2而言，所述过程的第一步是将物料送入初始处理装置，并制备(预处理)该垃圾料，以确保其在进入干燥过程(方框3)之前处于适当的温度和水分含量及不含有过多的颗粒状物质。该初始步骤可包括，例如，使该垃圾料通过一带式压滤机5，或任何一种机械脱水装置，和一涤气器6以便在将该垃圾料送到干燥器之前去除并消毒浮在表面上的液体。
这种预处理对处理含有大量水份的垃圾粒，例如池塘污泥特别有用。如图16所示，来自干燥器3的废热量可用于废热蒸发器和涤气器6。该废热蒸发器用于减小来自垃圾料的污染了的压滤液体的体积。由该蒸发器产出的产品称之为垃圾浓缩物。这种物料典型地包括有50-75%的可溶固体，而且可由几种方式处理掉，一种方式是将其与一种从压滤机排出的固体物料，或称作压滤饼混合。这种混合物典型地形成了一种垃圾料，该垃圾料将以下文详细说明的方式干燥和焚烧。该废热蒸发器所需能量由从干燥器返回的蒸汽提供。
从该干燥器返回的蒸汽在多个涤气装置中得以洗涤，每个涤气装置包括两个洗涤部件和一个蒸汽通道系统，该系统用于对诸涤气装置供应蒸汽和从各涤气装置中排出蒸汽。如图1c所示，离开该系统的烟囱107(图2、3)的蒸汽从每个洗涤部件10的进口11处进入其内，在该处由来自进口12的水所饱和，以去除颗粒状物质和冷凝的水分。这些颗粒状物质和冷凝水存在于每个洗涤部件的出口13处，并被送到一保持罐14中与补充水混合后再送到一沉淀池。将一部分热水从该保持罐中抽出并通过一热交换器15，在那里用于加热进入带式压滤机5的垃圾料。对进入该带式压滤机的垃圾料进行加热能在该压滤机中更好地使垃圾料脱水。然后，将离开热交换器15的水抽到涤气部件20的进口12，在该处用于饱和从进口11送入的蒸汽。干净的已饱和蒸汽从涤气部件10顶部的出口16处离开，并被送到蒸发器或进入大气。设在靠近该蒸发器附近的涤气装置中的一部分蒸汽通道系统上设有喷嘴，这些喷嘴朝着通道的内表面喷射，以防颗粒状物质聚集在这些内表面上。该实施例是非常节能的，因为它不仅利用来自干燥器3的废热，而且还产生更多的用于处理的垃圾浓缩物。
在图1d方框20-24所示的实施例中，垃圾料具有较高的金属成分，或在工位22用例如微波和超声波进行轰击之类的初始处理时需要更高的燃烧温度，因此将固体垃圾颗粒预处理成使所述的垃圾颗粒在受到热激发时释放出所结合的水就能改进该系统在实现所希望的最终水份含量过程中的效率。
如图5所示，当垃圾料在带式压滤机或其他预处理阶段受预处理后，原生料喂入螺杆110从带式压滤机获得湿的垃圾料并将其输送到干燥器喂入管111。干燥器喂入管111与再循环管112相连接，再循环管112在113处安装在再循环通道106上。这样，再循环气体便推挽地穿过喂入管111，对该喂入管的内表面进行清洁，从而避免颗粒堆积和最终堵塞。
如图2-4所示，将预处理过的垃圾料在喂入进口109处送入初始处理系统。该初始处理系统包括一干燥器组件200，一用于从该干燥器出口处去除蒸汽的蒸汽净化系统300，和一燃烧器100，该燃烧器100在将干燥器200中的垃圾料焚烧的同时使之气化并将热的废气与由蒸汽净化系统300送来的蒸汽混合，从而产生出作为干燥器200的干燥介质的热气。
该燃烧器用于在垃圾料均匀地干燥后将其气化并焚烧。以这种方式对垃圾所进行的热处理也会产生能量，这种能量可作为在对污泥进行预处理阶段用于对污泥进行干燥的一部分能量。如上所述，来自燃烧器100的废气与来自蒸汽净化系统300的再循环蒸汽相混合后可产生出一种其温度适于对垃圾料进行干燥的气体。
有许多种炉子可完成这种热处理功能。有一种这样的炉子采用了一种燃烧器，它通过根据需要所进行的初始和二次焚烧过程可使含水量很高的燃烧完全燃烧。美国专利No.4，574，711(J.Vernon Christian)说明的一种称之为“涡流气化燃烧器”(VGC)即为这种燃烧器的一个实例，其内容在此可作为参考。VGC的控制回路包括对该炉子建立一设定温度的热敏装置，该回路测量烟气和炉子温度并控制燃料和燃烧空气进入VGC的燃烧腔，以确保保持该设定的温度，从而确保可降低污染和防止燃烧消耗过多的有效燃烧。该设定温度可根据需要在VGC中气化并焚烧的垃圾料的种类进行调整。美国专利No.4，517，902(J.Vernon Christian)说明的一种称之为“司炉能手”(stokermaster)的控制回路即为这种控制回路的一个例子，其内容在此可作为参考。该系统考虑了影响将固体燃料有效地烧尽的控制参数，并计算和保持了一设定温度，在该温度时，一固体燃料燃烧器可达到最有效的工作状态。
在图5中，部件100是VGC的燃烧器，垃圾离开干燥器而达到预定的水分含量后在位置A、B、C或这些位置的各结合处进入燃烧器100的初始燃烧腔101。由该垃圾料初始燃烧而产生的热烟气(1600-2300F)进入二次燃烧腔102，在该腔中，如果需要进一步燃烧的话，这些烟气可与由辅助的气/油燃烧器103产生的烟气混合。然后，将已加热的烟气送到一混合腔104，在该腔中发生两步冷却过程。第一步，来自垃圾料的水蒸汽和取自干燥器废气管道105的较冷蒸汽的混合气于该VGC燃烧器的热烟气发生混合。虽然该较冷的蒸汽的温度以高一些为合宜，但按垃圾料的种类，其温度可能是例如165-275°F。该较冷的蒸汽与热烟气混合后形成了进入喂入进口管道的、具有所希望的较低温度范围，例如600-1400°F的气体。将不再循环到混合腔的过量烟气送到排放管道107，在那里，在排入大气之前先将易挥发物料进行氧化。
由于这些气体仍然太热而不能与垃圾料直接接触，再循环管道106就将来自风机的较冷的再循环后的气体输送到喂入进口管道109。然后，该较冷的再循环过的气体便与来自混合腔的热气混合，以确保进入干燥器200的气体达到更适于干燥垃圾料的较低的温度。再循环管道106包括有一缓冲器108，用于限制较冷的再循环过的气体通过再循环管道106的量，从而保证混合腔在低于大气压的压力，例如大约-0.25″水柱(W.C)，而形成部分真空的情形下工作。此混合腔104中的负压可防止热气从管道107逃逸到大气中去，以便保证有最大量的热气进行再循环，从而提高该VGC燃烧器的整体效率。
另外，前述的VGC的控制回路还包含有热敏回路，用于控制通过干燥器再循环的气体温度。该热敏回路测量管道106和107中的干燥器废蒸汽的温度并调节VGC燃烧的燃料量，以控制蒸汽的水分含量，该水分含量最终将控制与通过干燥器再循环的较冷的蒸汽相混合的烟气温度。
参见图7，将含水量较高的垃圾料通过干燥器组件200的进口201送入一旋转干燥筒202，使之在离开干燥器组件出口203之前均匀地干燥到预定的水分含量。用于干燥垃圾料的热量由炉子100产生并也是从进口201进入干燥器200的热气所提供。该干燥筒包括一喂入缓冲部件204，用于控制垃圾进入剩下的干燥器部件的喂入速率;一缓冲部件210，将垃圾料在其中进行预热，以达到更高的干燥效率，一分配缓冲部件220，用于将垃圾料均匀地分配到各后续缓冲部件中，以及一包括有多个传热缓冲部件230和再循环缓冲部件240的初始干燥部件。一出口锥体250位于该干燥组件的出口203处。
如图8所示，喂入缓冲部件204上装有多个成对的喂入叶片205，用于控制需要干燥的垃圾料进入缓冲部件210的喂入速率，这些成对的叶片通过在它们之间承纳后续的缓冲部件正常工作所需的最佳垃圾量来限制喂入缓冲部件210的垃圾量。当将垃圾料以高于该缓冲部件210所能承受的速率喂入干燥器时，垃圾料就会在该成对的喂入叶片间堆积，而且过量的垃圾料会溢出喂入叶片所构成的凹槽。当垃圾料进入干燥器的流速降低时，这些过量的垃圾料再次被喂入叶片所承纳并被送入到缓冲部件210中。这样就能保证将垃圾料的体积均匀地分布在整个干燥器内，进行更加均匀的干燥工序。
通过改变一个具有给定直径的干燥筒中所安装的喂入缓冲片的数量，可以使本发明的系统处理不同的垃圾料。用于安装的喂入缓冲片的数量取决于将要处理的垃圾料的水分含量，可燃物的百分比，以及该垃圾料在该缓冲片205上的粘附系数。例如，送入的垃圾料含有83%的水分且粘附系数较小，要求有36个覆盖干燥器1%长度的缓冲片，当垃圾料含有25%的水分且粘附系数较大时，要求有20个覆盖干燥器10%长度的缓冲片。干燥筒的尺寸可以与在给定时间内所处理的垃圾料的体积成比例地改变。
将喂入缓冲部件204中的垃圾料送入缓冲部件210预热到可进行有效干燥的温度。在该部件中对垃圾料的预热是由来自热气体的非直接热量传递和来自诸缓冲部件表面区域的热量结合进行的。参见图9，缓冲部件210中的各缓冲件设有一槽形结构211，用于包围垃圾料并使它们不受到流过干燥筒中央的热的炉子气的影响。由于进入干燥筒的气体一般是以热得可使与之接触的垃圾料燃烧，故这种槽形作用就是必要的。垃圾料发生这种过早的燃烧会产生不希望的含有空气的颗粒。但是在该部件中所发生的热传递使得离开该部件的气体冷却到使该气体可以与垃圾料接触而不会引起燃烧。
这些缓冲部件210每个都具有外部喂入加速件212，用于将绕过喂入缓冲部件的垃圾料或由于暂时过载槽形结构无法承受的垃圾料迅速地输送到下一个部件。这些加速件212迅速地将这些垃圾料送到下游的缓冲部件而不致于将它们遗漏在热的气体中。
该缓冲部件210中的缓冲片的数量可根据各种可变量中的垃圾料的传热性能，垃圾料中可燃物的量，后续干燥部件中所需预热释放的水量，垃圾料进入干燥器组件的流速，以及干燥筒的尺寸等变化而变化。例如，如果干燥筒的尺寸是完全合适的，而垃圾料含有25%的水分，环境温度为75°F，则就需要12个缓冲片而且该干燥器的18%的长度为预热部分。
如图7所示，缓冲部件210中的垃圾料随后进入分配缓冲部件220，该部件将这些料均匀地分配到下游的缓冲部件230中。分配缓冲部件包括多个提升缓冲片，用于使垃圾料均匀地通过热气并分布在传热缓冲部件230上。在图10中，每个分配缓冲部件220的提供缓冲片221、222、223从干燥筒的外周边径向延伸并具有三个逐个增大的角度，它们在该干燥筒202的给定的旋转圆周上的不同部位释放垃圾料。随后干燥筒中的空气循环将垃圾料均匀地分配到下一个部件230中，使之与热气体进行热交换，以确保进行更均匀的干燥。这些缓冲片221、222、223的提升和落下动作还可使任何大块的垃圾料在它们进入第一个传热部件230之前碎开。
通过改变置于分配部件中的各缓冲片的数量可改变该分配缓冲部件220的长度。例如，带有83%的原始水分含量和中等粘附系数的垃圾料要求分配缓冲部件的长度达到干燥器长度的38%。带有83%的原始水分和较低粘附系数的垃圾料要求分配缓冲部件的长度达到干燥器长度的25%。最好能按照垃圾料的性能改变该部件的长度以便对垃圾料作最佳分配。例如，因为该部件的初始目的是使垃圾料充分暴露于空气流中并将垃圾料送到下一个部件以及碎开各种聚集成块的垃圾料，所以当垃圾料的密度和/或体积增大时，该分配缓冲部件220的长度也应相应增大。
将图7中的分配缓冲部件220中的垃圾料均匀地分配到初始干燥部分的第一个加热缓冲器部件中，使垃圾料均匀地干燥到预定的水分含量。该初始干燥部分包括一系列交替的传热缓冲部件230和再循环缓冲部件240。最后一个传热缓冲部件230借助速度锥体250通向干燥筒出口203。下文将详细说明一个传热缓冲部230和一个再循环缓冲部件240的结构和功能。
传热缓冲部件230用于对垃圾料进行均匀干燥。这个部件包括多个用来从炉子产生的热气中回收高热量的缓冲片。应注意到，将干燥组件中的热气归类为各种蒸气比较恰当，因为它们在进入最后一个缓冲部件之前从垃圾料中吸收了大量的水分。
如图12和13所示，每个传热缓冲部件230包括多个交替的初始和二次缓冲支承杆231和232，它们均从干燥筒的外周边向内径向延伸，还包括多个支承在每个支承杆之上的多边形缓冲片235。为了在干燥筒全部直径的横截面上保持足够的缓冲表面，将二次支承杆232的长度取成近似为初始支承杆231的一半。每个支承杆都附着在一扁平杆的支承板233上。该支承板也可用于抑制流过干燥器的气体的流速，以便将气体流速保持在所希望的范围内。在该缓冲部件230的中央设有一导向锥体234，以进一步抑制气体流过干燥器。
支承杆231和232构成直角缓冲片，每块多边缓冲片235具有叶栅236、237和238，它们分别以60°、70°和90°的角度从它们安装处的支承杆向外延伸。诸叶栅236、237和238盖住垃圾料而形成一些微型的“干燥筒”，每个叶栅中的垃圾料被独立地干燥。每个多边形缓冲片235的各叶栅与相应的由支承杆231或232所构成的直角缓冲片之间的间隙用来将垃圾料保持在每个缓冲部件230中，直到它们轻得足以可由蒸汽流带去。该部件还可用于碎开各种聚集的垃圾料，以提高垃圾料的质量并改进热交换效率。
各缓冲部件230的长度可根据将垃圾料中的水分蒸发到预定含量所需的能量而改变。影响各缓冲部件所需长度的因素包括进入该部件的垃圾料的温度，热气与垃圾料之间的接触表面大小，垃圾料的热交换系数，和缓冲片碎开垃圾料的能力及垃圾料最终的表面积。这些部件的所需长度还可随着原始垃圾料的水分含量及干燥筒的尺寸而变化。
再参见图7，第一个传热缓冲部件230中的垃圾料进入第一个再循环缓冲部件240。该缓冲部件240通过将尚未足够干燥到可由气流输送的高密度物料注入以确保对垃圾料进行均匀干燥，再返回到第一个传热缓冲部件230进一步干燥。该再循环缓冲部件240包括多个返回或反向缓冲片，图14表示了其中的一片。每一缓冲片包括一位于缓冲部件240的干燥器中心线一侧的180°槽形部241，用于在干燥筒旋转过程中固定垃圾料并使再循环过程中的垃圾料的流动不受干燥器气流的作用。该槽形部241还呈30°倾斜，以便对返回第一传热缓冲部件230的垃圾料提供反向促进作用。在该缓冲部件240的中部设有一导向锥体242，用于使气体流率保持在所希望的范围内。
每个部件240的反向缓冲片的作用和它们相距每个再循环缓冲部件240的筒体外壳的距离与筒体旋转速度和垃圾料的具体重量相适应。这些变量确定了垃圾料所需的反向流量，并因而可选择离开该缓冲部件240的垃圾料的水分含量。各缓冲部件240的长度可根据干燥筒的尺寸变化，干燥筒的尺寸如前所述可随着需要处理的垃圾料的体积变化而变化。
垃圾料连续地从一个部件到一个部件移动而逐渐地干燥直到它们到达位于干燥筒202出口203的中央的速度锥体250处，该锥体控制着出筒垃圾料的流速并确保只有已干燥的垃圾料才能流出干燥组件。该速度锥体250的底和高之比为5比1的比率，用于降低穿过开口圆锥部件的空气速度，从而控制干燥的垃圾料的流率。它还能将各种尺寸较小的由蒸汽流所携带的颗粒转向送回传热缓冲部件230。这样就保证从干燥组件出来由蒸汽流所携带的垃圾料是由于水分较低而重量较轻的垃圾料，而不仅是简单的尺寸较小的颗粒料。该速度锥体250就这样最终确保干燥组件200中的所有垃圾料均达到预定的水分含量。
只要改变交替的传热缓冲部件230和再循环缓冲部件240的数量，就可以将干燥器200容易地修改成可对各种不同水分含量的垃圾料进行干燥。另外，各缓冲部件均可用就某种给定条件而特别设计的部件替换，这种设计思路如上所述。这样，就可以迅速而简便地改进一种给定的干燥器组件以进行各种干燥和处理工作。
在图2和3中，将干燥器200中的干燥的垃圾料借助输送器315送到炉子100焚烧(如上所述)。该输送器还借助输送器308和308’与蒸汽净化系统300相通，该蒸汽净化系统从干燥器中提取蒸汽并对它们进行净化和再循环。
对垃圾料进行干燥的热气和来自干燥器排气烟囱的颗粒状散发物两者最好均能符合联邦空气规则标准的适用空气质量规则。因此，将一种由图3、4和17-20中标号300所示的蒸汽净化系统安装在该干燥组件200的出口通道290处，这些风机具有多种用途，其中，它们可通过干燥组件制取热的，饱含水分的蒸汽，从蒸汽流中分离颗粒状污物，以及借助干燥器废气管道105和再循环管道106(图3)将干净的再循环过的蒸汽流送回到VGC炉子。虽然可以采用各种垃圾控制/风机系统完成再循环/分离工作，但是最好采用按照本发明制造的垃圾控制系统，它能促进输入的蒸汽流将颗粒状物质从该蒸汽流中离心分离。由于各风机在与干燥废蒸汽的温度相同的温度下工作，就不会出现水蒸汽冷凝和聚集。各风机就能确保进入废气烟囱107(图2和3)的蒸汽没有冷凝水。
如图16和17所示，负压箱301是该蒸汽净化系统的焦点。各Magnum风机400位于负压箱301的顶部(见图16)。风机数量由该干燥器的干燥容量所决定。有关该风机的详细结构将在下文说明。从干燥器抽取的热蒸汽在再循环之前先要经过两次净化。
如图15-17所示，每个风机400都位于负压箱301的顶部，以便使该负压箱降低蒸汽的速度，从而使干燥筒中较重的垃圾料掉出蒸汽流，并由初始排空螺杆308去除，该螺杆308还从干燥器中接收垃圾料(见图3)。每个见机400包括一圆锥形进口部401，该部朝向叶轮进口404相通的出口倾斜。该进口部401的锥形将输入的蒸汽流的速度增大到足以将较重的颗粒状物质从该蒸汽流中离心去除而阻止它们在该进口部401的侧面或底部聚集。
将该负压箱301设计成能支承各风机400并盖住初始气旋器305’和外部二次气旋器305’的负载。该二次气旋器305’用于要求比内部初始气旋器305所能达到的更强的气流净化作用的系统。由于将该初始气旋器305装在负压箱301内，故进入该气旋器的蒸汽仍是热的，因而就能防止出现引起冷凝的温差。这种冷凝是不希望出现的，因为蒸汽流中的颗粒物质会粘附在该系统的内表面上的冷凝的水分中。这种颗粒物质至少会部分地堵塞该系统的内部通道，从而降低其工作效率。由于将各风机置于负压箱301的顶部，这样能确保从风机400进入气旋器305’的蒸汽流具有相当高的温度，因而也能减少二次气旋器305’中的冷凝水的量。现在结合附图15-19说明风机组件和负压箱，包括气旋器的结构和工作过程。
首先，如图16所示，负压箱的内部粉尘采集系统加速了通过进口129处从干燥组件抽取的蒸汽流并将该蒸汽分离成净化介质的初始气流和二次气流，后者含有高浓度的颗粒物质。包含净化过的蒸汽的初始气流从风机中输出到管道105和106。将二次气流排入管道303。管道303作为共同的集合管通向高效气旋收集器305和305’的进口304。每个系统的气旋收集器的数量可以根据被处理的垃圾料的种类变化而变化。负压箱301还包括位于其顶部靠近风机的一些百页窗320，用于控制蒸汽流的速度，并使得从干燥筒中去除的大尺寸垃圾颗粒掉出。这些百页窗可根据要加工的垃圾料的密度设计。该百页窗的角度和大小可修改成与垃圾料的规格相配合。
气旋器305和305’还能进一步对进入的二次气流净化，其中，使该二次气流减速，使残留的颗粒物质落到气旋器的下部306并进入各自的输送器308和308’中(图15、16)。如图15所示，掉下的颗粒物质随后在气旋器305的部位307处出来进入一共同的螺杆输送器308。为了保证在气旋器出口307进入输送器308处的有效密封，螺杆采用一种全节距螺杆。在螺杆的底部如无密封，一些进入的蒸汽就会从气旋器的底部流失。这种流失会导致气旋器中的蒸汽体积减小，并因此降低速度，降低颗粒去除工作的效率。这样，要将螺杆速度调整到在上部气流气旋器出口307中保持颗粒控制高度311。通过颗粒物质自身和控制螺杆308的速度形成一个绝对的密封来防止外部空气进入系统内的负压区。
此刻净化过的二次气流通过管道313送回到负压箱301(图15和16)。通过风机400对残留在二次气流中的各种颗粒物质立即进行再循环，如图15和16所示，在该处，再次进行上述的粉尘收集循环。然后，将净化过的二次气流从蒸汽净化系统300中排出并借助管道105和106将它送到干燥组件200的前部。如果需要的话，可经将由蒸汽净化系统300所去除的一部分蒸汽借助烟囱107送到废热蒸发器6(图16-3)进行蒸发和洗涤工作。
下面对一个风机400的内部粉尘收集系统作更详细的说明，如图17所示，将饱含颗粒物质的蒸汽从负压箱301的内部抽入风机400的进口401并将它送入一朝向位于叶轮进口404处的缓冲片403的锥台形收敛锥体402内。如图17-19所示，叶轮405具有几个倾斜的叶片405’它们沿着该风机的旋转方向以30°的角度从该风机的外周边向外延伸。该叶轮405将轴向能量传递给蒸汽和颗粒物质，并引导该蒸汽和颗粒物质进入一系列加速腔406中，这些加速腔以60°的角度安装在环风机壳体407的内周边上。这些腔406通过一个朝下的螺施(离心)运动对蒸汽加速。然后蒸汽离开该加速腔并进入分离腔408(图17)。在腔406中被如此加速的颗粒物质由于粘附在风机壳体内壁407上而与蒸汽分离。由腔406产生的向下的螺旋旋涡运动(离心运动)将已经高度分离的蒸汽和颗粒通过分离腔408输送到集中区域409中。由风机壳体的内壁407和收敛锥体402构成的集中区域409将集中的蒸汽颗粒物质重新加速。这样重新加速就保证了颗粒物质以足够的动量沿切向撞击在风机400的内部旋涡形的壳体壁410上。该旋涡壁的内部和下部与安装在该旋涡壁407上的导向叶片411一起构成了一管道。该导向叶片411具有收集处于由旋涡壁410和叶片411所构成的管道内的颗粒物质的垂直脚。该管道将颗粒物质送到颗粒出口412。
导向叶片411还与风机壳体407一起构成了一环形通道。该环形通道使得净化过的蒸汽流上升进入过道413。该过道413成为一由旋涡壳体410和风机壳体407构成的管道，由此将净化过的蒸汽送到风机净化过的蒸汽出口414。较重的二次蒸汽流向下进入进口管道303并进入气旋器305和305’的进口304，经受如前所述的净化。
用于颗粒物质出口412的漏斗起始于位置415而终止于出口412。位置415还将净化过的蒸汽引导到风机净化过的蒸汽出口414的倾斜过渡板416的起始点。
权利要求
1.一种净化含水蒸汽的系统，其特征在于，包括(A)将颗粒物质从含水蒸汽流中分离出来的空气净化装置，(B)将所述的含水蒸汽流抽入所述的空气净化装置的装置，其中，所述的空气净化装置包括(ⅰ)一负压箱和(ⅱ)将所述的含水蒸汽流加速到将颗粒物质离心分离而形成一净化的蒸汽流和二次蒸汽流的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一气旋器，用于将包括细粉尘在内的颗粒物质从所述的二次蒸气流中去除，一与该气旋器相连通的管道，用于将所述的二次蒸汽流送回到所述的负压箱。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的气旋器位于所述的空气净化装置内。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的气旋器位于所述的空气净化装置外。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的装置(B)包括一适于将轴向能量施加到所述的含水蒸汽流上的旋转叶轮。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的装置(ⅱ)包括一系列适于对所述的含水蒸汽流离心加速的加速腔，一系列分离腔，每个分离腔和一个加速腔的出口连接，所述的一系列分离腔适于将所述的含水蒸汽流分离成所述的净化的蒸汽流和所述的二次蒸汽流。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的装置(ⅱ)还包括一位于所述的分离腔下方的聚集区域，一与所述的聚集区域连通的过道，该过道将所述的净化过的蒸汽流送出所述的蒸汽净化系统。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的装置(ⅱ)构成了一锥台形进口通道，其直径朝着所述的旋转叶轮逐渐减小。
9.一种净化含水分蒸汽的方法，其特征在于，包括下列步骤(A)将含水分蒸汽流抽入一空气净化器，然后，(B)在该空气净化器中对所述的含水分蒸汽流加速直到将颗粒物质离心分离而形成一净化了的蒸汽流和二次蒸汽流。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤(C)将颗粒物质从所述的二次蒸汽流中去除，所述的颗粒物质包括细粉尘，然后，(D)在所述的空气净化器中对所述的二次蒸气流加速直到将颗粒物质从所述的二次蒸汽流中离心分离。
11.如权种要求10所述的方法，其特征在于，所述的步骤(C)在所述的空气净化器中进行。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的步骤(C)在所述的空气净化器外进行。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的步骤(A)包括将旋转叶轮旋转，从而将轴向能量施加到所述的含水蒸汽流。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的步骤(B)包括在所述的含水分蒸汽流进入一分离腔时对其加速将其分离成所述的净化了的蒸汽流和所述的二次蒸汽流。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的加速步骤还包括将所述的净化了的蒸汽流送出所述的空气净化器。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的步骤(A)包括在所述的含水分蒸汽流进入所述的空气净化器时对其进行加速。
全文摘要
一种蒸汽净化系统包括一负压箱和多个风机。诸风机从负压箱中抽取蒸汽并将其离心加速，产生一净化的蒸汽流和一含有大量颗粒物质的二次蒸汽流。二次蒸汽流穿过一气旋器，使颗粒物质掉出该蒸汽流。将部分净化的二次蒸汽流返回到负压箱并在风机中再次加速。由于诸风机置于该负压箱的顶部，就能减小蒸汽流的温度降低；相应地也就减少了冷凝并改进了该系统的效率。初始气旋器最好设在负压箱内，二次气旋器可置于负压箱外。风机的数量也可按照系统变化要求而改变。因此就能提供一种适应性更强的空气净化系统。
文档编号F23G5/04GK1056063SQ9110260
公开日1991年11月13日 申请日期1991年4月19日 优先权日1990年4月19日
发明者大卫·瑞·沃尔克 申请人:燃烧设计公司