本发明涉及工业节能技术领域，特别是指一种针对宽粒径散料的自然分级和均衡布料方法及装置。
背景技术：
我国冶金、建材等行业每年产生45亿吨以上高温散料，余热量超过1亿吨标煤。针对块状物料的干熄焦、链-回-环等技术已经成熟，适用于粉状物料的多级旋风、喷动床、滚筒冷却器等技术也已获得大量应用，但对于流程工业中大量煅烧原料、工业炉渣等既含块料又含粉料的固体散料，其粒度覆盖范围宽、产率及温变跨度大，余热回收难度大、效率低，技术不成熟，而这部分余热占比达到60％以上。在对这部分宽粒度分布的散料进行余热回收时，最有效的方法是针对粉料和块料分别采取间接和直接换热的方法。但一方面，目前尚无成熟的使大小颗粒自然分级的技术；另一方面，传统布料方法会使散料在换热器中形成不均匀的“小山丘”，影响换热器整体的阻力分布，降低气固换热效率，从而制约余热回收效率。
因此急需一种可实现自然分级、均匀布料的方法及装置，以解决现有技术的不足。
技术实现要素：
本发明针对流程工业中高温散料中粉状与块状混合不易直接进行余热回收等问题，提供一种针对宽粒径散料的自然分级和均衡布料方法及装置。
该方法包括散料的自然分级和均衡布料；其中，自然分级通过斜坡结构与斜坡曲面上不同孔径的筛孔实现；均衡布料通过最速下滑曲面与曲面上筛孔的非均匀分布实现。
其中，斜坡曲面的最高点与水平面形成的倾角大于安息角，以促进散料的自然下落。
最速下滑曲面为“山脊型”，由物理学上的“最速降线”进行三维扩展演变而来。下滑曲面在横、纵两个方向上都是由速降曲线构成，从而使物料能快速的到达四周，避免了在中间形成“小山丘”，实现了散料的自然分级和均衡分布。
该针对宽粒径散料的自然分级和均衡布料方法所采用的装置，包括最速下滑曲面、挡板、n级筛孔和(n+1)级受料仓，其中，n＞1；受料仓上方高出最速下滑曲面的部分为挡板，用以防止散料溢出。筛孔位于最速下滑曲面上。
其中，最速下滑曲面上的筛孔根据分级的需要分为1级、2级…n级筛孔。其中，1级筛孔最小，n级筛孔最大，物料将按由小到大的次序逐渐自然分级。同时，为使散料的下落布料更均匀，则任意截面处散料竖直下落时所受的阻力应相等，即任意截面处筛孔在水平面投影的总面积应相等。因此，同一级的各个筛孔在水平面上的投影面积相等，分布密度也相同。而不同级筛孔的直径随级数的增加逐渐变大，单个筛孔在水平面投影面积也变大，因此分布密度与上一级筛孔的分布密度相比则变小。即，最速下滑曲面上的同一级筛孔分布密度相同，不同级筛孔的分布密度不同，并且，随着级数的增大，筛孔的分布密度减小。
受料仓的级数比筛孔的级数多1级，用于接受经历各级筛孔后未被过滤的所有大块散料，1～n级筛孔与1～n级受料仓一一对应，(n+1)级受料仓上方无最速下滑曲面，不同粒径的散料则通过不同大小和不同分布的筛孔进入相应的受料仓，便实现了散料的自然分级和均衡下料。其中，1级受料仓靠近散料的入口处，(n+1)级受料仓设置在距离散料入口的最远处。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该装置简单，易操作，散料处理量大，适用于熟料煅烧等散料粒度与产率均宽范围变化的工况，解决了高温散料中块、粉混合料难以直接进行余热回收等问题。
附图说明
图1为本发明的针对宽粒径散料的自然分级和均衡布料装置结构示意图。
其中：1-最速下滑曲面；2-挡板；3-1级筛孔；4-2级筛孔；5-3级筛孔；6-1级受料仓；7-2级受料仓；8-3级受料仓；9-4级受料仓。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对流程工业中高温散料中粉状与块状混合不易直接进行余热回收等问题，提供一种针对宽粒径散料的自然分级和均衡布料方法及装置。
如图1所示，若要实现粒度分布在0.1～20mm间的散料均衡下落并分为0.1～1mm,1mm～3mm,3mm～8mm以及8mm～20mm四级，根据本发明所述方法可制作的一种自然分级的均衡布料装置。该装置设有三级筛孔和四级受料仓，通过斜坡结构与不同孔径的筛孔实现自然分级，并通过速降曲线构成的最速下滑曲面与曲面上筛孔的非均匀分布实现均衡布料，主要包括最速下滑曲面1，挡板2，1级筛孔3，2级筛孔4，3级筛孔5，1级受料仓6，2级受料仓7，3级受料仓8以及4级受料仓9。
如图1，最速下滑曲面1为“山脊型”，该曲面在横、纵两个方向上都是由速降曲线构成，意在通过横、纵两个方向的快速下料实现散料的自然分级和均衡分布。速降曲线的控制方程为：x＝k(θ-sinθ),y＝k(1-cosθ),θ∈[0,π]，其中，k为曲面各截面处最高点与水平面的距离的一半。
请参阅图1，最速下滑曲面1从上方嵌入受料仓，受料仓上方高出曲面部分即为挡板2，用以防止散料溢出。其中，1级筛孔3与1级受料仓6对接，2级筛孔4与2级受料仓7对接，3级筛孔5与3级受料仓8对接，而4级受料仓9上方无曲面和筛孔，用以接受未被前三级筛孔过滤的所有大块散料。
请参阅图1，来料方向为斜坡曲面的正上方。
请参阅图1，曲面上各级筛孔的孔大小由其在水平面的投影面积决定。所述1级筛孔3在水平面投影的孔径为1mm，2级筛孔4在水平面投影的孔径为3mm，3级筛孔5在水平面投影的孔径为8mm。
请参阅图1，为确保散料在自然分级的同时均衡下落，则应使竖直下落的散料在曲面各处受到的阻力相同，即任意截面处筛孔在水平面投影的总面积应相等。因此所述筛孔在同一级内均匀分布，但随着筛孔直径的增加，其在曲面上的分布密度逐渐减小，其中，1级筛孔3的分布密度最大，3级筛孔5的分布密度最小。但各级筛孔在水平面的投影总面积相等，以保证散料在分级的同时均衡下落。
请参阅图1，散料落进分料装置后，0.1～1mm的散料经1级筛孔3进入1级受料仓6，1mm～3mm的散料经2级筛孔4进入2级受料仓7,3mm～8mm的散料经3级筛孔5进入3级受料仓8，而8mm～20mm的散料则直接滑落进入4级受料仓9。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。