专利名称：流型转换管及气力输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气力输送系统中的流型转换管，具体涉及一种用在气力输送系统中以将不稳定流型转换成更加稳定的流型转换管。
背景技术：
气力输送系统一般用来将粉末或颗粒状物料，如稻米、水泥、灰粉等从一定位置输送到另一个位置，对此类输送过程，输送力是最重要的参数。但在另外有些情况下，比如，当气力输送系统用于气化系统进行固体物料的输送时，比如当用于煤气化系统中输送煤粉时，传输稳定性就变得和输送力一样的重要，因为不稳定的传输可能导致气化装置产生非常严重的问题，比如过热问题等。影响传输稳定性的一个主要因素是传输管路中的流型。在密相气力输送状态下， 栓塞流和沙丘流产生不稳定流型，而均匀流产生稳定流型。在气化系统中，从物料罐中出来的固体物料一般形成栓塞流，其中既有高密度的密集部分也有低密度的松散部分，流型很不稳定。因此，有必要将气力输送系统中的不稳定流型转换成更加稳定的流型。
发明内容
本发明的实施例一方面提供了一种用于气力输送系统的流型转换管，该流型转换管包括内径沿轴向逐渐变大的第一管段、从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸且内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小的第二管段、以及从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段。该第三管段的内径沿轴向保持基本一致且比所述第一管段的最小内径小。所述第一管段的轴向长度大约是第二管段的轴向长度的3到5倍。本发明的实施例另一方面提供了一种用于气力输送系统的流型转换管，该流型转换管包括内径沿轴向逐渐变大的第一管段、从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸且内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小的第二管段、以及从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段。该第三管段的内径沿轴向保持基本一致且比所述第一管段的最小内径小。其中，所述流型转换管用于以载气输送物料的气力输送系统时，可使所述第一管段的内径最大的一端的载气速度比沉积速度小，所述第二管段的内径最小的一端的载气速度比拾取速度大
图I为本发明一个实施例中一种流型转换管的纵界面示意图。图2为本发明一个实施例中一种包括流型转换管的气力输送系统的简略示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式
进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下内容中将不对习知的结构或功能进行详细的描述。本发明提供了一种用于气力输送系统的流型转换管，该流型转换管包括内径沿轴向逐渐变大的第一管段、从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸且内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小的第二管段、以及从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段，该第三管段的内径沿轴向保持基本一致且比所述第一管段的最小内径小。安装到气力输送系统中的管路上时，所述流型转化管可将不稳定的输送流型转化为更加稳定的流型。当来自所述流型转化管的前端管路的固体物料流以不稳定流型流进所述流型转换管时，所述流型转换管的第一管段可使该物料流的流速降低以形成沙丘流，所述流型转换管的第二管段和第三管段可使来自所述第一管段的物料流的流速增加以形成均匀流，从而形成相对稳定的流型. 在本发明的一个方面中，所述第一管段的轴向长度是第二管段的轴向长度的3到5倍，以保证物料有足够时间沉积于流型转换管的第一管段内形成沙丘流。在本发明的一个方面中，所述流型转换管是大致沿水平方向安装于一个以载气输送物料的气力输送系统中的，其可使第一管段的内径最大的一端的载气速度比沉积速度(saltation velocity)小,第二管段的内径最小的一端的载气速度比拾取速度(pick-upvelocity)大。其中，所述“沉积速度”是指均匀气固两相流中的固体颗粒开始从气流中脱离并沉积下来时的气体速度，所述“拾取速度”是指可将静止固体颗粒卷起以形成气固两相流所需的气体速度。所述流型转换管可进一步包括其从所述第三管段朝远离所述第三管段的方向延伸的第四管段，该第四管段的内径沿轴向朝远离所述第三管段的方向逐渐变大。所述流型转换管的第一管段的最小内径可与其第四管段的最大内径相同，从而使得所述流型转换管可安装于的具有大致相同内径的两段输送管路之间，用来将不稳定的输送流型转换成相对稳定的流型。包括所述流型转换管的气力输送系统合适用来传输包括煤、焦炭、生物质、浙青及含碳废料等中的一个或多个物质的固体物料，如煤粉等。在一些实施例中，所述流型转换管可使物料流从其中流过后流量波动降低到10%以下。在一个实施例中，所述流型转换管前端物料流的流量波动大约为10 %，而流型转换管后端物料流的流量波动低于10%。在图I所示的实施例中，一种可用于气力输送系统(未图示)中的流型转换管100沿从其中流过的固体物料300的流动方向305，也即流型转换管100的轴向上，从前至后依次包括第一管段102、第二管段104、第三管段106和第四管段108。在一个实施例中，所述流型转换管100为大致沿一直线型轴向延伸的结构。其中，所述第一管段102的内径沿轴向逐渐变大的；所述第二管段104从所述第一管段102的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸，且其内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小；所述第三管段106从所述第二管段104的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸，其内径沿轴向保持基本一致，且比所述第一管段的最小内径小；所述第四管段108从所述第三管段106朝远离所述第三管段的方向延伸，且其内径沿轴向朝远离所述第三管段的方向逐渐变大。所述第一管段102的轴向长度L1大约是所述第二管段104的轴向长度L2的3到5倍。所述流型转换管100用于以载气输送固体物料的气力输送系统时，可使其第一管段102的内径最大的一端的载气速度比沉积速度小，第二管段104的内径最小的一端的载气速度比拾取速度大。所述流型转换管100安装于一个固体物料输送管路的两个管段202和204之间，用来将不稳定的流型转换为相对稳定的流型。当从物料罐等容器中出来的固体物料，比如粉末物料由载气运载流经所述管路时，所述流型转换管100前端的物料流型一般为栓塞流，其中既有密度相对较高的密集部分302也有密度相对较低的松散部分304，流速流量非常不稳定。当所述固体物料流入流型转换管100的第一管段102时，其流速降低，物料沉积于管底，使得流型变成沙丘流。当物料进一步流入流型转换管100的第二管段104和第三管段106时，由于物料流速的增加，流型转换为稳定的均匀流型。
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在一个实施例中，所述流型转换管100所连接的、分别位于流型转换管100前端和后端的两个输送管段202和204具有大致相同的内径，因此，所述流型转换管100的第一管段102的最小内径与第四管段108的最大内径大致相同。在另一个实施例中，所述分别位于流型转换管100前段和后端的两个输送管段202和204的内径不同，所述流型转换管100的第一管段102的最小内径与第四管段108的最大内径也不同。根据具体情况，可将所述流型转换管水平、竖直或以一定的角度安装于气力输送系统的管路中的任何位置，比如，如图2所示的实施例中，可将流型转换管100安装于可放出不稳定物料流的物料罐等容器502和可受益于所述降低物料流的流量波动以将不稳定流型转换为不稳定流型的过程的装置或系统(如煤气化装置)504之间的任何位置。此外，在一些实施例中，气力输送系统中可包括一个或多个所述流型转换管，比如，可在气力输送系统的一个管路中使用两个或多个所述流型转换管。虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
权利要求
1.一种用于气力输送系统的流型转换管，其包括 第一管段，其内径沿轴向逐渐变大； 从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸的第二管段，其内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小；以及 从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段，其内径沿轴向保持一致，且比所述第一管段的最小内径小， 其中，所述第一管段的轴向长度为所述第二管段的轴向长度的3到5倍。
2.如权利要求I所述的流型转换管，其进一步包括从所述第三管段朝远离所述第三管段的方向延伸的第四管段，该第四管段的内径沿轴向朝远离所述第三管段的方向逐渐变大。
3.如权利要求2所述的流型转换管，其中所述第一管段的最小内径与所述第四管段的最大内径相同。
4.如权利要求I所述的流型转换管，其用于以载气输送物料的气力输送系统中时，可使所述第一管段的内径最大的一端的载气速度比沉积速度小。
5.如权利要求I所述的流型转换管，其用于以载气输送物料的气力输送系统中时，可使所述第二管段的内径最小的一端的载气速度比拾取速度大。
6.如权利要求I所述的流型转换管，其可使物料的流量波动降低到10%以下。
7.一种包括至少一个如权利要求I所述的流型转换管的气力输送系统。
8.一种用于气力输送系统的流型转换管，其包括 第一管段，其内径沿轴向逐渐变大； 从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸的第二管段，其内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小；以及 从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段，其内径沿轴向保持一致，且比所述第一管段的最小内径小， 其中，所述流型转换管用于以载气输送物料的气力输送系统时，可使所述第一管段的内径最大的一端的载气速度比沉积速度小，所述第二管段的内径最小的一端的载气速度比拾取速度大。
9.如权利要求8所述的流型转换管，其进一步包括从所述第三管段朝远离所述第三管段的方向延伸的第四管段，该第四管段的内径沿轴向朝远离所述第三管段的方向逐渐变大。
10.如权利要求9所述的流型转换管，其中所述第一管段的最小内径与所述第四管段的最大内径相同。
11.如权利要求8所述的流型转换管，其中所述第一管段的轴向长度为所述第二管段的轴向长度的3到5倍。
12.如权利要求8所述的流型转换管，其可使物料的流量波动降低到10%以下。
13.—种包括至少一个如权利要求8所述的流型转换管的气力输送系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于气力输送系统的流型转换管及气力输送系统。该流型转换管包括内径沿轴向逐渐变大的第一管段、从所述第一管段的内径最大的一端朝远离所述第一管段的方向延伸且内径沿轴向朝远离所述第一管段的方向逐渐变小的第二管段、以及从所述第二管段的内径最小的一端朝远离所述第二管段的方向延伸的第三管段，该第三管段的内径沿轴向保持基本一致且比所述第一管段的最小内径小。所述第一管段的轴向长度大约是第二管段的轴向长度的3到5倍。
文档编号B65G53/52GK102837969SQ20111016530
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者胡立舜, 陈卫 申请人:通用电气公司