专利名称：一种生产水煤浆或油煤浆的设备及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种生产水煤浆的设备，特别是涉及一种通过气流激波粉碎技术生产水煤浆或油煤浆的设备及其生产方法。
背景技术：
煤是世界上最丰富的固体矿物燃料，分布在世界各国，例如中国、北美、澳洲、南非、俄罗斯、欧洲等有大量贮藏和开采，然而人们一直以固体原煤形式用作燃料，很少进行加工处理或仍以它固体原煤形式一直被沿用至今，主要原因煤是固体，不象石油和天然气易加工炼制及运输；原煤开采与运输困难，费用高。原煤本身化学结构极其复杂，多以稠环芳烃或杂环芳烃构成，并含有大量硫和氮之类杂质，以原煤形式用作燃料时，产生大量有害气体及杂质，污染环境，造成大面积酸雨，危害人类生存环境。固体原煤中杂质含量、水份、物理特性、热值和燃烧特性等随着不同国家和地区，不同煤品种差别很大，使用必须小心选择，例如电厂用煤要与电厂锅炉相匹配，还要除去硫、含氮化合物及除尘设备等，这就限制了使用煤的广泛性和经济性。
为了使固体原煤变成清洁无污染便于管道输送的类似液体燃料如水煤浆或油煤浆等，通过管道直接输送给电厂用作清洁燃料，过去通常将原煤先进行氢裂解或急速氢裂解得到的各种油馏份及颗粒状炭颗，然后将颗粒状炭粒与水或油馏份调配成水煤浆或油煤浆。USP5240593公开了一种由原煤通过氢裂解方法制得可用管道输送并改变了输送流变学的固体/液体混合的流体燃料，这种方法用外部供给大量昂贵的氢，工艺流程长，设备投资大，成本高，经济性差，无法与石油产品竞争。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在缺陷，提供一种结构独特、体积小、频率高、产量大、高效、经济生产水煤浆或油煤浆的设备。
本发明的另一个目的提供一种由本发明提供的设备生产水煤浆或油煤浆的方法。
本发明提供的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，包括壳体1，顶盖2和底3，顶盖或壳体上端和底分别设有进料口4及进料装置5和出料口6，可旋转轴7设在壳体中心，轴的顶端与传动装置8相连，轴的顶端和底端与壳体相连接处分别设有轴承9和密封件10，轴上纵向设有多个转子11，各转子通过轴套12分别与可旋转轴耦合相连，转子与轴呈小于或等于90°角；孔板13设在转子间与轴垂直，其外缘与壳体内侧壁形状相同并相连，内缘为中心环形孔18，有支撑柱19支撑；各孔板与各转子之间的距离可以相同或不同；所述转子11包括转子板14与轴套12，转子板固定在轴套上，转子板径向伸向壳体有一距离，其外缘呈规则或不规则星形多边形15，转子板的一侧面上设有至少两个叶片17，每个叶片呈楔状规则或不规则弧形曲面，都从星形多边形的每个顶点径向向内延伸，叶片高度径向向内渐低，曲面曲度与转子转动方向一致；在转子板上还可包括一个固定到叶片上的园环16；喷嘴层20设在各层孔板下方壳体周边横截面上，每层有2-20个喷嘴，均布在壳体周边横截面上，与中心可旋转轴7呈30°-60°角，优选呈45°角。
按照本发明提供的生产水煤浆或油煤浆的设备中，所述水煤浆或油煤浆指煤或炭的精细颗粒(小于或等于200目)均匀分散在水或油馏份中呈淤浆状的可管道输送的液/固流体燃料，固体精细颗粒为水煤浆或油煤浆总重量的30-60％。所述原料原煤可以为各种各样煤，例如褐煤、泥煤、烟煤等或炭，进料原煤或炭粒度大约0.1-2.0厘米颗粒料，优选为0.5-1.0厘米。
所述进料装置5，可以包括通过进料口的进料料斗，输送装置或输送皮带运输机(未标出)等，如果需要可设控制原煤或炭输送的控制装置及相关计算机，进行自动进料控制。进料口设置在使粒状原煤通过进料口进入转子上方空间，或设在壳的侧壁上方经孔板随物料气流进入物料旋流，可更有利均匀分配于物料气流中，根据生产实际情况及煤或炭粒度，随时调整两者之间进料速率。
所述转子11(图1)包括转子板与中心旋转轴相耦联的轴套，整个转子可随可旋转轴而旋转。可旋转轴的转速通常为1000-10000转/分，优选为2000-5000转/分。转子板的上侧面设有至少两个叶片，通常为2-24个叶片(见图2，3)，叶片设置的数目与叶片的结构尺寸、设备的生产能力、可旋转轴的转速、转子数目及转子板外缘星形多边形的形状、以及进料粒状原煤或炭的粒度等因素有密切关系。转子板径向伸向壳体、距一距离，使进入壳体而随转子高速旋转的物料气流有一足够空间通道，依靠气流压力及离心力等作用甩向壳壁，产生壁压，而且物料气流受到高速旋转的转子板上叶片作用产生的气流冲击激波共同作用而被逐渐粉碎成更细颗粒；甩向壳壁的物料气流而又进入下游转子及转子板空间区，形成一似S形物料气流旋转规痕。转子板的外缘呈规则或不规则星形多边形，使物料气流通过高速旋转的转子板空间形成旋流气流受到高速旋转的转子板上的叶片作用，产生气流激波，以及转子板外缘呈规则或不规则的星形多边形影响，使物料气流产生规则和不规则相间多重冲击气流激波，即由于转子板外缘空间规痕的多重性，使得形成的气流激波相间的多重冲击激波，非常有利于粒料原煤的粉碎。此外以及高速旋转轴带动物料气流离心力作用，径向向壳体壁产生一种强力气流激波及反弹气流激波与上述多重冲击波共同作用汇合一起而被折流进入下游转子及转子板上空间区，进行重复折流和作用使进料颗粒粉碎成更精细颗粒，最终达到≤200目的精细颗粒。
如果转子板的外缘呈规则的星形多边形，设在其上侧的叶片呈两组叶片间隔均布在转子板上(图2)，分别由星形多边形各相应顶点径向向内延伸；如果转子板的外缘呈不规则星形多边形，由不规则的星状多边形各自顶点径向向内的叶片呈不规则分布在转子板上(图3)，由于转子板外缘结构形状，使物料气流与叶片，壳壁作用产生不同波形的激波，物料气流在运行流程中不断受到多重激波和壁压作用，使物料本身多次受到膨胀或压缩过程而被粉碎成小于或等于200目的精细颗粒。转子数目通常至少两层，优选4-12层。所述孔板(图6)设在相邻转子间，孔板层(个)数与转子层(个)数相同，孔板与转子间距离或每层转子与孔板间距离可以相同或不同，视进料物料性状而定。每层孔板设有一个围绕旋转轴的中心的环形孔，使粒状物料气流有一空间交替地径向向外和径向向内经环形孔多次流向下游孔板(和转子)，物料气流随着这种多重交替流动产生的激波或壁压作用而被粉碎成更细颗粒。
所述喷嘴层(图7)设在孔板下方处，每层喷嘴数为2-20个，与中心可旋转轴成30°-60°角，优选为45°角，水或油馏份或与各种添加剂(通常指能提高燃烧热值或改变流动输送特性的添加剂如醇类等)经过喷嘴与经粉碎后为≤200目的精细煤粉充分混合而成水煤浆或油煤浆经出料口排出，或直接通过管道输送送至用户如电厂。通过各层喷嘴的水及油馏份的量，视进入物料种类、性质以及产品要求的情况而控制其喷入量，通常上层喷入量少于下层喷入量，如果进入物料为高岭土、铁矿石或其它固体物料等，是实现粉碎目的，则无需喷入水等，如果需要喷入少量水，也仅是防粉沉扩散污染环境。
本发明提供的生产水煤浆或油煤浆的设备还可用来粉碎各种固体物料，如金属和非金属矿如高岭土、铁矿石、陶土、铝土矿、金矿、白云石等，固体化工原料，以及废橡胶制品、农作物秸秆、茶叶、频果、竹笋、海带等。
本发明提供的生产水煤浆或油煤浆的方法包括，在生产水煤浆或油煤浆的设备中，将粒径为0.1-2厘米的煤或炭由进料口送入设备中流经转子及孔板而产生的多重激波和壁压作用下粉碎成小于或等于200目的精细煤或炭粒；再由喷嘴层特别是末层喷入按水煤浆或油煤浆总重量的30-60％的水或油馏份或与添加剂一起与小于或等于200目的精细煤或炭粒混合均匀得水煤浆或油煤浆。
按照本发明提供的生产水煤浆或油煤浆的设备及其生产水煤浆或油煤浆的方法特点为设备结构独特、体积小、产量大、产率高，设备投资小；工艺流程短、操作简单方便、成本低、高效经济，可被广泛应用于产煤区坑口电厂或管道直接输送至城市电厂作清洁燃料。
图1为生产水煤或油煤浆的设备正视剖面结构示意图1.壳体 2.顶盖 3.底 4.进料口 5.进料装置 6.出料口 7.旋转轴 8.传动装置 9.轴承 10.密封件 11.转子 12.轴套 13.孔板 14.转子板 15.外缘星形多边形 16.园环 17.叶片 18.环形孔 19.支撑柱 20.喷嘴层图2-3为转子俯视示意4-5为叶片部分侧视示意6为孔板俯视示意7为喷嘴层截面示意图具体实施方式
本发明用下列具体实施方案结合附图来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于具体实施方案。
实施例1本发明提供的生产水煤浆设备由耐磨抛光不锈钢制作。高1.5米，直径0.5米，设有8层转子及8层孔板，可旋转轴转速控制在3000-5000转/分，转子为规则星形十边形(如图2)，叶片为规则楔状弧形曲面(如图4)，原料原煤进量尺寸大约10-20厘米，喷入水量40％(以产品水煤浆总重量计)，经过该设备由出料口最终成为含200-300目精细煤粒的水煤浆，可直接输送至电厂，直接用作电厂燃料。
权利要求
1.一种生产水煤浆或油煤浆的设备，包括壳体(1)，顶盖(2)和底(3)，顶盖或壳体上端和底分别设有进料口(4)及进料装置(5)和出料口(6)，可旋转轴(7)设在壳体中心，轴的顶端与传动装置(8)相连，轴的顶端和底端与壳体相连接处分别设有轴承(9)和密封件(10)，轴上纵向设有多个转子(11)，各转子通过轴套(12)分别与可旋转轴耦合相连，转子与轴呈小于或等于90°角；孔板(13)设在转子间与轴垂直，其外缘与壳体内侧壁形状相同并相连，内缘为中心环形孔(18)，有支撑柱(19)支撑；所述转子(11)包括转子板(14)与轴套(12)，转子板固定在轴套上，转子板径向伸向壳体有一距离，其外缘呈规则或不规则星形多边形(15)，转子板的一侧面上设有至少两个叶片(17)，每个叶片呈楔状规则或不规则弧形曲面，都从星形多边形的每个顶点径向向内延伸，叶片高度径向向内渐低，曲面曲度与转子转动方向一致；在转子板上还可包括一个固定到叶片上的环(16)；喷嘴层(20)设在各层孔板下方壳体周边横截面上，每层有2-20个喷嘴，均布在壳体周边横截面上，与中心可旋转轴呈30°-60°角。
2.根据权利要求1的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于所述转子为4-12个。
3.根据权利要求1的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于所述叶片为2-24个叶片。
4.根据权利要求1的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于所述可旋转轴转速为1000-10000转/分。
5.根据权利要求1的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于所述进料粒状原煤或炭粒度为0.1-2.0厘米。
6.根据权利要求1的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于所述喷嘴层有喷嘴4-12个。
7.根据权利要求6的一种生产水煤浆或油煤浆的设备，其特征在于喷嘴与中心可旋转轴呈45°角。
8.一种生产水煤浆或油煤浆的方法包括下列步骤1.在生产水煤浆或油煤浆的设备中，将粒径为0.1-2厘米的煤或炭由进料口送入设备中经转子及孔板而被粉碎成小于或等于200目的精细煤粒或炭粒。2.由喷嘴层喷入按水煤浆或油煤浆总重量的30-60％的水或油馏份或与添加剂一起与小于或等于200目的精细煤粒或炭粒混合均匀得水煤浆或油煤浆。
9.根据权利要求1-7的任一项生产水煤浆或油煤浆的设备用于粉碎金属和非金属矿石，固体化工原材料、废橡胶制品、农作物秸秆、茶叶、频果、竹笋、海带的用途。
全文摘要
本发明涉及一种生产水煤浆的设备，包括壳体、物料进出口、可旋转轴，设在壳体中心，轴上纵向设有多个转子，各转子通过轴套分别与可旋转轴耦合相连，孔板设在转子间与轴垂直，其外缘与壳体内侧壁形状相同并相连，内缘为中心环形孔，转子的转子板径向伸向壳体有一距离，其外缘呈规则或不规律星形多边形，转子板的一个侧面上设有至少两个叶片。喷嘴层设在各层孔板下方壳体周边横截面上呈均匀分布与中心轴呈30°－60°角。该设备结构独特，体积小频率高，产量大，高效经济生产水煤浆或油煤浆，还可用于粉碎金属、非金属矿化工固体原材料、农产品等。
文档编号F23K1/02GK1528866SQ200310101928
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月15日 优先权日2003年10月15日
发明者王逢旦, 王祖纳, 芮素生 申请人:王逢旦