专利名称:自动控制环形格栅热回收装置的制作方法
本发明涉及一种自动控制的环形格栅热回收装置，其中使用了一种环状格栅型热交换器来回收热的固体粒状材料，例如干热的焦炭、热烧结的矿物等所带的显热。日本专利公开公报1983年136，980号公布了一个这类的已知装置。该装置包括一个环形格栅;向格栅连续提供待处理热粒状材料的装置;移动格栅和粒状材料依次通过几个热交换室的装置，这些热交换室的长度沿格栅运动的下游方向递减;使热交换气体，例如不活泼的气体，依次按格栅运动的反方向通过交换室从而逐渐冷却粒状材料而气体自身被加热的装置;以及从这样被加热了的气体回收热量的装置，随后在回收装置中被冷却了的气体又重新循环通过交换室从而重复运行。这个日本公报公开了从装置的高温端到低温端逐渐减少热交换室的长度能平衡每一个单个交换室中气体的热分布，因而起到防止气体在交换室间泄漏的作用并改进热传导效率。按上述日本公报公开的装置，假若粒状材料的供应量保持不变时，能得到具有高热传导效率的稳定运行。但是假如粒状材料的供应量变化，就必须人工地调整气体通过各个热交换室的流率，以保证气体不在交换室间泄漏，也不泄漏到大气中。特别是上述公开的装置，其交换室与外界之间用水封来密封，一般说来它能吸收约为正负50毫米水柱的压力涨落。但是，如果内压力涨落大于这个量，水封便不再有效，热交换气体会在交换室间泄漏或泄漏到外部。
连续供应给环形格栅的粒状材料的质量会因温度或容重而涨落。这样即使格栅以常速运行，输到每一热交换室的热量也会变化。因此，到达热回收装置(例如锅炉或其它装置)的气体的温度可能超出预定的温度范围。假如进口温度太高，锅炉或其它装置可能损坏。当进口温度低于预定范围时，会得不到适当的蒸汽压，从而锅炉或其它装置无法正常运行。
考虑到上述讨论，本发明的一个目的是提供一个自动控制的以便克服所述的和其它先有技术的缺点的上述类型的环形格栅热回收装置。
更具体地，本发明的一个目的是提供一个能按格栅运动速度控制气体流率并保持所有交换室中的气体流率实质上相等的装置。即使不可避免地从热交换室中的粒状材料发生气体析出，它仍能避免交换室之间或向交换室外部泄漏气体。这样当至少一个室的内压力减低时，它能把额外的不活泼气体充到封闭的重复循环的气体系统中去。另一方面，当至少一个室的气体内压力增高时，它能从封闭的气体循环系统中放出一部分不活泼气体到外界。从而使所有热交换室中的内压力维持在一个预定范围内。
根据本发明另一方面的内容，提供了另一种控制装置，它根据被加热气体在热回收装置进口处的温度来调节气体通过所有热交换室的流率，从而把进口处的气体温度维持在一个预定范围内。这样，若由于输入到格栅的热量的涨落使进口处温度偏离了预定范围(比如这是由供应给格栅的粒状材料的温度和/或容重的变化所引起的)，那么通过调整各交换室的气体的流率从而保证进口处温度维持在预定的温度范围。
根据本发明的又一特征，不管由于供应给格栅的热粒状材料的温度和/或容重的变化引起输入到格栅的热量如何涨落，都可以通过调整格栅的运动速度使入口处温度维持在预定温度范围内。
根据本发明的基本特征，并假定随粒状材料一起供给格栅的热是常量，则格栅的运动速度和供给热交换室的气体的数量或流率是相互关联的，以使热回收装置进口处气体的温度处在预定温度范围内。根据本发明另外的特征，使热回收装置的进口处气体温度超出预定范围的，随粒状材料供应给格栅的热量的涨落，可以通过或是调整气体到交换室的流率，或是调整格栅的运动速度来调节。
本发明上述的及其它的目的、特征和优点通过下述对本发明较佳实施例的详细描述并参照附图会变得更清楚，其中图1是本发明中所用的环形格栅的平面草图;
图2是一个以被拉平或展开的状态说明环形格栅，并用以说明本发明的第一个实施例的草图;
图3是本发明第二个实施例的类似图2的草图;
图4是本发明第三个实施例的类似图2、图3的草图;
图5是说明用于环形格栅热回收装置的密封类型的横截面草图。
参考图1、图2和图5，首先描述在日本公开专利公报1983年136，980号中公开的环形格栅型热回收装置。一个环形格栅4在一环形路径上转动，通过装料/卸料室a，在那里热的粒状材料(焦炭一类材料)M以分批投料方式被一未示出的装置装入填充漏斗1，该漏斗把粒状材料M以基本上相同的厚度层装到格栅4上。格栅4载着材料M依次通过几个如b、c、d那样的被隔板6分割开的热交换室。在通过室b到d时粒状材料相继被冷却，然后回到室a，被冷却的粒状材料M在那里被一倾斜组件4′导入一个卸载漏斗3，卸到外部。如图1所示，交换室的长度，从而其体积依次沿格栅运动的下游方向递减。这样，室b的长度L1比室c的长度L2大，L2又比室d的长度L3大。
如图2所示，一个风扇或鼓风机21使热交换气体，例如氮气这样的不活泼气体循环进入室d的底部，从而冷却其中的粒状材料。被如此加热的气体从室d的顶部放出，并且用第二个风扇或鼓风机22将其充入室c的底部，从而冷却其中的粒状材料。然后气体由室c的顶部放出，并且用第三个风扇或鼓风机23将其充入室b的底部。该气体冷却室b中的粒状材料，然后从其上部放出，并且通到热回收装置5(例如一个锅炉)中，把热交换气体带的热量传递给通过水管5′的水。气体通过使粒状材料冷却的室d、c、b时得到的热量被传递给管5′中的水。这个装置可以用来例如产生蒸汽或起到其它有用的功能。气体在热回收装置5中被冷却，然后重新由鼓风机21再循环重复通过热回收装置。
图5说明通常使热交换室与外部隔离封闭的密封类型。下部和上部的水封8与9隔离各自的热交换室，其上带有粒状材料M的格栅4穿过热交换室。7用来表示一个熟知方式的导轨。水封8和9只能调节有限的内外压力差，当内压力变得高于或低于这个量时，将发生向交换室内或向交换室外的泄漏。例如水封8和9能在例如50毫米加减10毫米的水压力计预定范围内维持有效密封。
上述特征均是已知的并具体公开在日本公开专利公报1985年136，980号中。
但是，这种已知的装置有上面已讨论过的缺点，从图2所说明的本发明的第一个实施例的下述描述中可以更清楚地看出这些缺点。一个与气体循环鼓风机21，22，23连接着的第一控制装置根据格栅4的运动速度控制气体的流率，并且使气体流率在所有室b、c和d中基本相同，一个格栅速度调节单元60专门用于控制一个格栅驱动单元61的运行，以控制格栅4的运动速度。对于供给格栅4的粒状材料的某一特定数量，格栅速度调节单元60具体给出一个相应的格栅4的运动速度。格栅速度调节或编程单元的调节点这样设置，使得基于这个速度能取得最佳气体流率以便在热回收装置5的入口处产生特定的气体温度，并且这个值被设置在一个比例算术编程单元62中。在从鼓风机21到室d的供气管线中设有一个气体流率探测器51，并且鼓风机21的上游有一个由流率控制计52操纵的流率控制阀53。具体地，流率控制计52操纵流率控制阀53，使气体流率探测器51的输出等于由比例算术编程单元62提供给流率控制计52的输出。换句话说，编程单元62计算作为格栅速度调节单元60的输出的函数的待循环到室d中的气体的流率，并把这个值提供给流率控制计52，后者调节流率控制阀53，使流率探测器51的输出等于从编程单元62来的输入值。
类似地，从室d上部放出的气体被鼓风机22加压，然后送入室c的下部。在这供气管线中室c的入口处有一个气体流率探测器54和一个由流率控制计55操纵的流率控制阀56，使气体流率探测器54的输出等于室d的入口处气体流率探测器51的输出。还是同样地，从室c上部放出的气体被鼓风机2，加压，送入室b的下部。在此供气管线中室b的入口处有一气体流率探测器57和一个由流率控制计58操纵的流率控制阀59，使气体流率探测器57的输出等于室d入口处气体流率探测器51的输出。
由于上述结构，在所有d、c和b室中的气体流率在任何给定时刻都相等，并且(在图2的实施例中)，当格栅4的运动速度保持不变时，这一相等的流率也保持不变。当格栅速度调节单元60的输出增加时，比例算术编程单元62的输出也增加。因而流率控制计52增大流率控制阀53的张开度，以保证气体流率探测器51的输出等于编程单元62的增大了的输出。因此，到室d的气体流率根据单元62的输出随单元60的输出增加而增加，从而气体流率和探测器51的输出信号增加，并且这个输出信号分别作用到室c、d的流率控制计55、58上作为调节值，使这些室中的气体流率也增加到等于室d中增加了的气体流率。
很明显，如果单元60的输出导致格栅运动速度的减少，那么在室d、c和b中得到的相同流率也因此而相应地减少。
图2还说明了本发明的另一个特征它可以保证在所有的室d、c和b中有基本上相同的内压力，以避免通过水封8和9的泄漏。这里提供了第二个控制装置，它响应在至少一个室中的压力变化，以使所有室中的压力维持在一个预定的范围内。
在到室d的供气管线中的鼓风机21的送气一边有一个不活泼气体充气管线和一个放气管线，分别由流率控制阀75、74控制。并且，通向每一室d、c和b分别接有内压探测器71，71′，71″。这些探测器的输出联到开关72，后者又联到压力控制计73，该控制计操纵流率控制阀75，74。控制计73操纵阀75、74，维持开关72的输出在一预定范围内(例如一个参考值50mm±10mm水压力计)。整个设置使得如果任一探测器71、71′、71″探测到一个内压低于或高于预定范围时，其输出可以被开关72传递给控制计73。这样开关72输出的增加被操纵阀74从气体循环系统中放气的控制计73来限制，从而减少了内压。另一方面，开关72输出的减小被控制计73操纵阀75向循环系统中充气来限制，从而增加了压力，或更准确地说是防止了内压的减小。
上述图2的实施例假定由装在格栅4上的粒状材料提供的热量是常数，这样被加热的气体在热回收装置5的进口处的温度也基本上是常数。但是，输入的热量可能随粒状材料的温度和/或容重的变化而涨落。因此热回收装置5的进口处的气体温度可能变化得超出预定范围，并且这种变化有可能损坏装置5或使它不能正常工作。
图3说明了本发明的第二个实施例，特别是说明了一个补偿这种现象使得热回收装置5的进口处的气体温度维持在预定范围内的装置。气体温度探测器78用来探测热回收装置5进口处气体的温度，如果探测到的温度超出或低于预定的温度范围，温度控制计76就向连到比例算术编程单元62输出端的一个加法器77施加一个修正信号。编程单元62联接到加法器77的一个输入端，温度控制计76连到加法器77的另一个输入端，从而使得一个修正信号被送到控制计52。设想当探测器78的输出超出某一特定范围，即所谓“死带”(dead band)时，温度控制计76发出一个修正信号。这样，当温度探测器78的输出在预定值范围内时，控制单元76的输出并不变化，因为控制偏移量是零。但是，当温度探测器78的输出偏离预定值范围时，控制单元76的输出将变化，因为出现了控制偏移量。因而控制单元76输出一信号到加法器77，该信号修正从编程单元62送到流率控制计52的信号。控制单元76送出的信号可以正比于控制偏移量(这样单元76是一个死带自锁正比控制单元)，也可以是将一个正比于控制偏移量的信号加到一个由积分控制偏移量而产生的信号上所产生的和信号(即单元76是一个死带自锁正比控制单元加上一个积分控制单元)。
由于上述设计，在正常运行时，气体流率探测器51的输出等于编程单元62的输出。但是如果热回收装置5进口处的气体温度由于粒状材料的温度和/或容量的变化使其所提供的热量发生涨落而偏离预定范围，则控制单元76将输出修正信号到加法器77。更详细地说，当装置5进口处的气体温度上升超过预定温度范围时，控制单元76送出一个增大了的输出到加法器77，从而使控制计52增加循环冷却气体的流率。这样就限制了装置5进口处气体温度的增加。另一方面，当探测器78探测到在装置5进口处的气体温度低于预定温度范围时，控制单元76减少到加法器77的输出，后者控制控制计52减小冷却气体的流率。
图4表示图3实施例的替换方案。在图4的实施例中，有一个附加的控制装置，它响应热回收装置5进口处的被加热气体的温度，但不是象图3实施例那样调节通过交换室的气体的流率。在图4的实施例中，加法器77位于速度调节单元60和格栅速度控制器61之间，使得从控制单元76输入到加法器77的修正信号(以上述图3实施例中讨论的方式)操纵改变从速度调节单元60到单元61的信号，从而调整格栅4的运动速度。这样，假如由于供应给格栅4的粒状材料的温度和/或容重改变，热回收装置5的进口处的气体温度上升超出了预定温度范围，则格栅4的运动速度将减小，从而使装置5进口处的气体温度降低。另一方面，当装置5进口处的气体温度降低到低于预定温度范围时，格栅4的运动速度增加，从而限制这种温度降低。
虽然本发明是就其较佳的特征进行描述和图示说明的，但是应该理解可以对具体描述和说明的特征进行许多修正和改变而不超出本发明的范围。
例如可以设想压力控制计73响应在室d、c和b中测到的内部压力的平均值，而不是响应这样探测到的某一单一内部压力信号。
又如关于每一热交换室的入口气体流率控制计的设置值，在上游一边的入口气体流率可以改成串联的，并且可以用一个函数算术编程单元代替控制单元76。
如果待处理的粒状材料的数量变化很大，可以得到具有高的热交换效率的稳定运行，并且没有交换室之间以及交换室与大气之间的气体泄漏。
权利要求
1.一种从热的粒状材料回收热量的装置，所述装置包括一个环形格栅，向所述格栅连续供应热的粒状材料的装置，使所述格栅和所述粒状材料依次通过几个沿所述格栅运动的下游方向减小长度的热交换室运动的装置，使热交换气体逆着所述格栅的所述运动方向依次通过所述交换室循环从而逐渐冷却所述粒状材料并加热所述气体的装置，以及从被如此加热的气体中回收热量并且此后使被如此冷却的气体又通过所述交换室重新循环的装置，其特征在于包括与所述循环装置在操作上相联，用来根据由所述运动装置驱动的所述格栅的运动速度控制所述气体的流率，并使所述气体的所述流率在所有所述交换室中保持基本上相同的第一控制装置，以及响应在至少一个所述交换室中的压力，用来使所有所述交换室中的压力保持在一个预定范围内的第二控制装置。
2.权利要求
1中所述的回收热量的装置，还包括另一个控制装置，它响应所述被加热的气体在所述回收热量的装置的进口处的温度，用来调节所述气体通过所有所述交换室的流率，从而使在所述进口处的气体温度保持在一个预定的温度范围内。
3.权利要求
1中所述的回收热量的装置，还包括一个附加的控制装置，它响应所述被加热的气体在所述回收热量的装置的进口处的温度，并在操作上与所述格栅运动装置相联接，用来调节所述格栅的所述运动的所述速度，从而使在所述进口处的所述的气体温度保持在一个预定的温度范围内。
专利摘要
一种从热的粒状材料回收热量的装置其改进在于，有一个第一控制器控制气体的流率使在所有交换室中的气体流率基本上相同，一个第二控制器响应至少一个交换室中的压力，使所有交换室中的压力保持在一个预定的范围内，测量在锅炉的进口处被加热的气体的温度，并用来调整气体通过所有交换室的流率或者格栅的运动速度，使锅炉入口处的气体温度保持在一个预定的范围内。
文档编号C10B39/02GK87103448SQ87103448
公开日1988年1月20日 申请日期1987年5月12日
发明者板野重夫, 福本胜利, 古河洋文, 荒井敬三 申请人:三菱重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan