專利名稱：從慢速沉淀顆粒分離快速沉淀顆粒的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及用于分離顆粒的方法和設(shè)備，更具體來說，涉及采用一種根據(jù)顆粒的沉淀速度不同來分離顆粒的水力分離器的方法和設(shè)備。具體來說，本發(fā)明涉及一種在水力分離器中分離顆粒的方法和設(shè)備，其采用一股上流以使慢速沉淀的顆粒隨著該上流而上升，在該上流中，它們在溢流中被排除，而讓快速沉淀的顆粒在設(shè)備的底部沉淀，在該底部，它們在底流中被排除。本發(fā)明的方法和設(shè)備從直觀來說被稱為是有關(guān)從煙道氣體去硫過程中的煤灰顆粒來分離商業(yè)上有價(jià)值的石膏顆粒的。本發(fā)明的方法和設(shè)備也可以用于諸如通常是在采礦和礦石粉碎工序中產(chǎn)生的混合物的其他顆?；旌衔铩?br> 分離大量的顆粒在許多工業(yè)中是個(gè)重大問題。當(dāng)一種或者多種顆粒具有商業(yè)價(jià)值時(shí)，分離作業(yè)是需要的。當(dāng)具有一種從環(huán)境保護(hù)來說不希望有的成份的顆?；旌衔锉仨氁該p耗的方式予以去除時(shí)，也必須采用分離作業(yè)。在該情況下，希望將對(duì)環(huán)境有害的顆粒與其他顆粒分開，以便使必須以損耗的方式去除的材料量可以減少。采用將商業(yè)上有價(jià)值的顆粒與其他顆粒分離過程的一個(gè)實(shí)例，是將在煙道氣體去硫過程中的煤灰與石膏分離的作業(yè)。
在美國，燒煤來產(chǎn)生電是電力的主要來源之一。在過去，從燒煤中產(chǎn)生的副產(chǎn)品從煙囪排放到大氣中。由于公眾對(duì)這種顆粒的有害環(huán)境的作用的認(rèn)識(shí)增多，所以，公眾要求，從動(dòng)力工廠來的排氣在排放到大氣以前應(yīng)當(dāng)予以凈化。
煙道氣體去硫方法是在以煤作燃料的動(dòng)力工廠中所采用的普通的凈化方法。該方法的一個(gè)缺點(diǎn)是，大量的沾染灰塵的與水化合的硫酸鈣，作為該方法的副產(chǎn)品而產(chǎn)生了。與水化合的硫酸鈣通常被稱為石膏，并且通常被用來制造熟石膏和墻板。處理沾染煤灰的石膏對(duì)于動(dòng)力公司是個(gè)將大大增加凈化排氣費(fèi)用的問題。因此，近幾年來，一直希望找到利用煙道氣體去硫工藝的副產(chǎn)品的途徑和其他凈化方法，以便補(bǔ)償凈化工藝的費(fèi)用。
對(duì)在煙道氣體去硫過程中產(chǎn)生的石膏副產(chǎn)品的實(shí)際利用，包括利用石膏來形成熟石膏和制作墻板?？上У氖?，直接從許多煙道氣體去硫過程中提取的石膏，不是立即在商業(yè)上可用的，因?yàn)槠湔慈居休^大量的煤灰。雖然煤灰不會(huì)大大地改變石膏的結(jié)構(gòu)性能，但是煤灰會(huì)使石膏的顏色變黑，使其喪失商業(yè)價(jià)值。更重要的是，煤灰會(huì)降低紙?jiān)趬Π迳系母街潭?，也可增加墻板的重量。因此希望，在本技術(shù)領(lǐng)域中提供一種可有效地從較大量的石膏中清除煤灰的方法和設(shè)備。
用于從煙道氣體去硫系統(tǒng)中產(chǎn)生的石膏中分離煤灰的已知方法，是利用水力旋流器，濾網(wǎng)，或者水力分離器。石膏只有當(dāng)其具有92％和以上的純度時(shí)，才是對(duì)墻板用途在商業(yè)上所需要的。至目前為止，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，用于從煙道氣體去硫系統(tǒng)的副產(chǎn)品中分離墻板品位的石膏的方法和設(shè)備，尚未經(jīng)濟(jì)地和始終如一地生產(chǎn)出墻板等級(jí)的石膏。
一種這樣的已知系統(tǒng)利用水力旋流器來將煤灰與石膏分離。水力旋流器系統(tǒng)利用泵排出壓力來使水力旋流器中的顆粒加速。粗大的石膏顆粒由離心力推向水力旋流器的圓周并且聚集在底流中，而較小的顆粒和水一起流向水力旋流器的軸線，它們在那里被溢流排走。在水力旋流器環(huán)境下，高的剪切速度和較短的停留時(shí)間，不能有效地分離顆粒，使得底流沾染有細(xì)微的煤灰顆粒。溢流也含有不希望的石膏量。增加串連的水力旋流器可提高分離的質(zhì)量，但是也會(huì)增加制造和運(yùn)行該系統(tǒng)的費(fèi)用。
在應(yīng)用中，濾網(wǎng)也在用來使細(xì)微顆粒與粗大顆粒分離，例如使煤灰與石膏分離。當(dāng)顆粒尺寸的差別很小和當(dāng)顆粒本身很小時(shí)，濾網(wǎng)難于有效地利用。在使煤灰與石膏分離的情況下，適當(dāng)號(hào)碼的濾網(wǎng)易于堵塞和會(huì)受到不希望的一定量的磨蝕力。還發(fā)現(xiàn)，需要大量的濾網(wǎng)才能足以將石膏與煤灰分離。在使用濾網(wǎng)的情況下，除了其他問題以外，濾網(wǎng)的數(shù)目將增加系統(tǒng)的費(fèi)用，這是不切實(shí)際的。
其他分離系統(tǒng)包括采用根據(jù)沉淀特性差別來分離顆粒的其他水力分離器裝置。這樣的裝置具有使它們效率低的各種問題，包括難于使上升液體和/或沖水達(dá)到均勻分布和不能充分地抑制供給懸浮物的動(dòng)能。某些這種裝置也不能有效地從含有細(xì)微顆粒的母液中過濾出較粗的顆粒。利用浮力的分離系統(tǒng)，要求增加浮力劑的費(fèi)用和供給空氣以形成泡沫的高能量費(fèi)用。此外，為使浮力劑可有效地起作用，在細(xì)微顆粒和粗大顆粒的表面之間，必須有化學(xué)方面的差別。因此希望，在技術(shù)領(lǐng)域中提供這樣一種用于將石膏與煤灰分離的方法和設(shè)備，使得最終被分離的石膏純得足以在墻板制造作業(yè)中使用。
希望分離顆粒的其他情況是回收陶土。需要的陶土通常沾染有粗砂。在已知的回收工藝中，相當(dāng)量的陶土仍然留在粗砂中，導(dǎo)致大約10％陶土制品的喪失。因此希望在本技術(shù)領(lǐng)域中提供用于更有效地分離陶土與粗砂的方法和設(shè)備。
因此，本發(fā)明的方法和設(shè)備，應(yīng)當(dāng)在廣泛的各種應(yīng)用場合中，能夠?qū)⒕哂新俪恋硇阅艿念w粒與具有快速沉淀性能的顆粒分離。所需要的系統(tǒng)必須效率高，有效，基本上不需要維護(hù)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，易于調(diào)節(jié)，以便適應(yīng)不同種顆粒的不同流速和濃度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種大量有效地分離顆粒的方法。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是，提供一種根據(jù)顆粒沉淀特性不同來分離顆粒的方法。
本發(fā)明的再另外一個(gè)目的是，提供一種不用充氣和絮凝方法來分離顆粒的方法。
本發(fā)明的再又另外一個(gè)目的是，提供一種易于根據(jù)顆粒進(jìn)入系統(tǒng)的不同流速和不同濃度來控制和調(diào)節(jié)的，分離顆粒的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，提供一種采用單個(gè)的水力分離器達(dá)到分離目的的分離顆粒的方法。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種采用層流使具有較慢沉淀速率的顆粒上升，而讓具有較快沉淀速率的顆粒沉淀來分離顆粒的方法。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離煤灰與石膏的方法。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離煤灰與石膏的方法，而該煤灰和石膏是在煙道氣體去硫過程中產(chǎn)生的，其分離的程度可以達(dá)到，使回收的石膏可以用于商用墻板和熟石膏。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離顆粒的設(shè)備，該設(shè)備設(shè)計(jì)得可促使層流從下部分流向上部分。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離顆粒的設(shè)備，它包括一個(gè)將設(shè)備的上部分與下部分分開的中央隔板。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離顆粒的設(shè)備，其具有位于上部分和下部分之間的進(jìn)口，使得進(jìn)入設(shè)備的輸入懸浮物可與在兩部分之間的上流相碰撞。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離顆粒的設(shè)備，其包括一個(gè)可保持在設(shè)備中的層流的出口。
本發(fā)明的再又一個(gè)目的是，提供一種用于分離顆粒的設(shè)備，該設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，可以以簡單，有效和經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到上述的目的，可以解決本技術(shù)領(lǐng)域中存在的問題和滿足其需要。
這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以由本發(fā)明的水力分離器來獲得，其一般特性可以說成是包括一個(gè)水力分離器(10，150，200，300，400)，而該水力分離器包括 一個(gè)具有一個(gè)上端(12，152，212，312，412)和一個(gè)下端(13，151，213，313，413)的側(cè)壁(11.151，211，311，411)；一個(gè)連接在側(cè)壁的下端上的底板(14，154，214，314，414)，該底板關(guān)閉側(cè)壁的底部，以形成一個(gè)箱；一個(gè)連接在箱上，而將箱分成一個(gè)攪動(dòng)部分(24，164，224，324，424)和一個(gè)層流部分(20，160，220，320，420)的隔板(26，166，226，326，426)；攪動(dòng)部分布置在隔板之下；層流部分布置在隔板之上；該箱具有一個(gè)第一進(jìn)口(40，170，240，340，440)，一個(gè)溢流出口(72，194，272，372，472)和一個(gè)底流出口(18，158，218，318，418)；溢流出口布置在側(cè)壁的上端附近；該底流出口布置在側(cè)壁的下端附近；第一進(jìn)口布置在所述的攪動(dòng)部分之上；布置在攪動(dòng)部分的一個(gè)攪動(dòng)器(58，188，258，358，458)；和用于驅(qū)動(dòng)攪動(dòng)器的裝置(54，184，254，354，454)。
其他目的和優(yōu)點(diǎn)由本發(fā)明的用于分離煤灰與石膏的方法來達(dá)到，其一般的特性可以說成是包括下述步驟將顆粒懸浮物加入水力分離器中，一些顆粒具有較快的沉淀速度，而其他顆粒具有較慢的沉淀速度；將稀釋水加入水力分離器的底部；從水力分離器的上部去掉物料，以便產(chǎn)生上流；控制上流的流速，使得具有較慢沉淀速度的顆粒由上流提升，而具有較快沉淀速度的顆粒穿過上流落下；和從水力分離器的底部去掉具有較快沉淀速度的顆粒。
通過申請(qǐng)人企圖應(yīng)用本發(fā)明原理的最佳模式的描述，本發(fā)明的最佳實(shí)施例在下文中予以說明，在附圖中予以展示，并且在后附的權(quán)利要求中清楚地予以指出和限定。


圖1是示意性流程圖，描述本發(fā)明的水力分離器在從煙道氣體去硫工藝中獲得高質(zhì)量石膏的整個(gè)過程中的相對(duì)位置；圖2是本發(fā)明的水力分離器的正剖視圖；圖3是沿著圖2的3-3線所截取的剖視圖；圖4是沿著圖2的4-4線所截取的剖視圖；圖5是沿著圖2的5-5線所截取的剖視圖；圖6是與圖2相似的視圖，此時(shí)該水力分離器沿著箭頭指出在水力分離器中的流路運(yùn)行；
圖7是本發(fā)明的水力分離器的第一可供選擇實(shí)施例的正剖視圖；圖8是本發(fā)明的水力分離器的第二可供選擇實(shí)施例的正剖視圖；圖9是本發(fā)明的水力分離器的第三可供選擇實(shí)施例的正剖視圖；圖10是本發(fā)明的水力分離器的第四可供選擇實(shí)施例的正剖視圖；在整個(gè)說明書中，相同的標(biāo)號(hào)指的是相同的元件。
本發(fā)明的水力分離器在附圖中總地由標(biāo)號(hào)10表示。水力分離器10這樣構(gòu)成，即可根據(jù)顆粒沉淀特性的差別，來將供入水力分離器10的顆粒分離。水力分離器10這樣設(shè)計(jì)，即可將具有較慢速沉淀特性的顆粒提升到水力分離器10的上部，而讓具有較快速沉淀特性的顆粒下降到水力分離器10的底部。水力分離器10可以用于要被分離的顆粒具有不同的沉淀特性的廣泛的各種用途。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，水力分離器10用來將在煙道氣體去硫過程中的石膏與煤灰分離。在圖1中描述了水力分離器10相對(duì)于石膏回收和與煙道氣體去硫過程相配合的提純過程的其他部件的位置。水力分離器10也可以用于要被分離的顆粒具有不同的沉淀速度的其他顆粒分離應(yīng)用場合。例如，水力分離器10可以用來將在球碾磨工序中的粗大的石灰石與較細(xì)微的研磨過的石灰石分離，把在采礦工序中的陶土微粒與較粗大的礦石和母巖分離，把在石灰熟化工序中的較大的粗砂與充分熟化的石灰分離。水力分離器10僅就煙道氣體去硫過程予以描述，以便提供采用水力分離器10的實(shí)例，而下面的描述可以應(yīng)用于混合顆粒必須予以分離的其他過程，而不脫離本發(fā)明的概念和精神。
在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，來自煙道氣體去硫過程的懸浮物，首先通過水力旋流器予以處理，以便去掉諸如粗砂和巖石等非常粗大的雜質(zhì)。然后，所得到的懸浮物用已知的氧化方法予以適當(dāng)?shù)靥幚恚龠M(jìn)入水力分離器10。
在水力分離器10的底流處，可以獲得已經(jīng)與煤灰分離的高質(zhì)量的石膏。該底流被引導(dǎo)到諸如離心分離機(jī)或者過濾器的脫水裝置，以便從石膏中去除水份，使石膏處于可以被出售給墻板制造作業(yè)的形式。水力分離器10的溢流含有從石膏中去除的煤灰。使溢流通過稠化階段或者稠化處理，以便從煤灰中去掉液體，同時(shí)使液體再循環(huán)回該處理過程的起點(diǎn)。
水力分離器10通過利用材料的不同沉淀速度，來將較小的煤灰顆粒與較大的石膏顆粒分離，從而把煤灰從石膏中分離出來。水力分離器10通過利用在顆粒上的拉力和在顆粒上的重力之間的差別來達(dá)到理想的分離。在層狀流體流中，Stoke法則概括地規(guī)定，球形顆粒的沉淀落速與其直徑的平方和顆粒與液體介質(zhì)之間的比重之差的乘積成正比，而與流體粘度成反比。如果，周圍液體以柱狀上升的速度大于該最終的沉淀落速，則顆粒將上升并被進(jìn)行溢流，如果不是，則顆粒將下降并且將來到底流中。
水力分離器10借助產(chǎn)生通過煤灰和石膏的沉淀混合物的層流上流來分離顆粒。每個(gè)顆粒根據(jù)其直徑和與周圍液體和那種液體的粘度相比較的比重，而確定在上升的液體柱中的最終的沉淀落速。如果顆粒的沉淀速度超過液體的上升速度，則顆粒將沉淀在水力分離器的下攪動(dòng)部分。具有較慢最終沉淀落速的顆粒由上升的液體柱向上攜帶，最終從水力分離器10的上方除去。在水力分離器10中的上流可以予以控制，以便提供使慢速沉淀顆粒上升的速度，而讓快速沉淀顆粒下降，即使慢速沉淀顆粒具有比快速沉淀顆粒較大的比重也然。然而，如上所述，Stone法則適用于層流區(qū)域，因此，本發(fā)明的重要目的是，在水力分離器的可以發(fā)生分離的地方提供層流。
分離的程度和質(zhì)量，可以借助調(diào)節(jié)通過水力分離器10的上流的流速，來嚴(yán)密地予以控制。該上流的流速應(yīng)當(dāng)稍稍小于開始將石膏顆粒帶出水力分離器10的溢流的流速。流速可以通過改變將懸浮物供入混合區(qū)的流速，和通過與加入水力分離器10的底部的稀釋液或者沖水的細(xì)微協(xié)調(diào)，來嚴(yán)格地予以控制。該稀釋液或者沖水的加入是提純粗大石膏產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。沖水不但可以產(chǎn)生通過水力分離器10的層狀上流，而且可在水力分離器10的底部將細(xì)微的煤灰顆粒沖離石膏顆粒。
現(xiàn)在既然已經(jīng)描述了在水力分離器10背后的理論，現(xiàn)在將參照附圖2-6描述水力分離器10的結(jié)構(gòu)。水力分離器10包括一個(gè)具有一個(gè)圓筒側(cè)壁11的大致圓筒的箱，其帶有一個(gè)上端12和一個(gè)下端13，在下端處由底板14封閉起來，以形成該箱。底板14可以向排放管16和底流出口18傾斜。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，底板14可以向排放管16大致傾斜2度。底板14也可以是平的。出于舉例的目的，側(cè)壁11可以具有大致14英尺的直徑和大致30英尺的高度。側(cè)壁11和底板14可以由在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的各種適用材料中的任何一種來制造，例如鋁，不銹鋼，或者塑料。具體的材料根據(jù)在水力分離器10中的流體和物料的腐蝕和侵蝕特性來選擇。
水力分離器10通過圓周隔板26被分成層流部分20和攪動(dòng)部分24。隔板26的橫截面是三角形的，如圖2所示，并且整個(gè)圍繞側(cè)壁11的內(nèi)表面延伸。在示于圖2-6的本發(fā)明的實(shí)施例中，隔板26的徑向向內(nèi)的截錐形區(qū)域，提供了一個(gè)布置在攪動(dòng)部分24和層流部分20之間的中間或者過渡部分22。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，下面將對(duì)其某些部分更詳細(xì)地介紹，部分22基本上可以予以取消。隔板26包括上錐形壁28和底壁30，而底壁30基本上垂直于側(cè)壁11。隔板26可以大約為6英尺高，并且伸入水力分離器10大約4英尺，在攪動(dòng)部分24和中間部分22之間留下一個(gè)具有6英尺直徑的開孔。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，隔板26可以形成其他形狀。另外，在這里給予隔板26，側(cè)壁11和底板14的具體尺寸僅僅是為舉例的目的。本發(fā)明認(rèn)為，可以采用其他尺寸，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的概念。
水力分離器10還包括一個(gè)進(jìn)口40，該進(jìn)口與要被分離的顆粒流體源連通。進(jìn)口40包括一個(gè)具有減速性質(zhì)的進(jìn)口側(cè)壁件42，該件可以基本上是圓筒形狀的，以便形成一個(gè)在中間部分22之上和通過進(jìn)口40的底部與中間部分22流體連通的進(jìn)口室46。
一個(gè)進(jìn)口管48在進(jìn)口室46和要混合材料的材料源之間提供流體連通。進(jìn)口管48從側(cè)壁11延伸到進(jìn)口側(cè)壁42，并且基本上是水平的。進(jìn)口管48不是相對(duì)于側(cè)壁42徑向布置的，而是基本上與進(jìn)口40相切，如圖4，5所示。進(jìn)口管48的切向位置讓加入進(jìn)口室46的物料在進(jìn)口室46內(nèi)旋轉(zhuǎn)，然后再掉入水力分離器10的中間部分22。旋轉(zhuǎn)作用緩緩地驅(qū)散進(jìn)入的懸浮物的動(dòng)能，使得流體緩緩地與水力分離器10的含物混合，以便讓層流在中間部分22之上和之下產(chǎn)生。
進(jìn)口40由多個(gè)支承件50支承在水力分離器10內(nèi)。每個(gè)支承件50從水力分離器10的側(cè)壁11延伸到進(jìn)口側(cè)壁42。支承件50可以沿著徑向布置并且基本上是水平的，如圖所示。支承件50在上流的方向較簿，以便不會(huì)對(duì)水力分離器10內(nèi)的上流產(chǎn)生重大干擾。因此，支承件50可以是簿的矩形條或者機(jī)翼形狀的條，以便不會(huì)對(duì)水力分離器10內(nèi)的上流產(chǎn)生重大干擾。
進(jìn)口40的直徑小于在中間部分22和攪動(dòng)部分24之間的在隔板26的下端棱緣處的開孔52。進(jìn)口40的尺寸可以確保，加入水力分離器10的物料將與從攪動(dòng)部分24通過中間部分22上行的上流相接觸。
水力分離器10還包括一個(gè)變速馬達(dá)54，該馬達(dá)布置在水力分離器10的上方。驅(qū)動(dòng)軸56與馬達(dá)54相連接，并且沿水力分離器10的中心向下延伸，通過進(jìn)口40，再進(jìn)入攪動(dòng)部分24。馬達(dá)54和軸56可以由任何各種已知支承結(jié)構(gòu)來支承。低剪力攪動(dòng)器58連接在驅(qū)動(dòng)軸56的端部，使得其完全布置在攪動(dòng)部分24中，并且鄰近底板14。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可以采用其他相當(dāng)?shù)臄噭?dòng)器，而不脫離本發(fā)明的概念。例如。用于驅(qū)動(dòng)攪動(dòng)器的馬達(dá)可以布置在底板14之下，或者在攪動(dòng)部分24內(nèi)。馬達(dá)也可以布置在水力分離器10的其他部分22或者20中。
多個(gè)側(cè)隔板60布置在攪動(dòng)部分24內(nèi)。每個(gè)側(cè)隔板60連接在側(cè)壁11的內(nèi)表面上，并且深入攪動(dòng)部分24。每個(gè)側(cè)隔板60包括一對(duì)連接成直角的豎向壁62，同時(shí)在豎向壁62之間的連接部分64深入攪動(dòng)部分24中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，四個(gè)側(cè)隔板60圍繞攪動(dòng)部分24均勻分布，并且從底板14延伸到底壁30。側(cè)隔板60將攪動(dòng)部分24中的流體從底板14向上引向底壁30，而在該底壁處，流體沿著徑向向內(nèi)轉(zhuǎn)移。
水力分離器10還包括一個(gè)布置在水力分離器10的上方的出口通道70。出口通道70向溢流出口72傾斜，使得進(jìn)入出口通道70的顆粒向下朝著溢流出口72流動(dòng)，并且脫離水力分離器10。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，出口通道70布置在側(cè)壁11的外側(cè)，并且包括一個(gè)出口側(cè)壁74和一個(gè)出口底板76。出口通道70整個(gè)地包圍著水力分離器10的上部，讓物料流過側(cè)壁11，進(jìn)入通道70，不會(huì)產(chǎn)生會(huì)與在層狀流部分20中的層狀上流相干擾的注射流。
在水力分離器10中的上流通過控制各個(gè)部分20，22，和24的流入和流出來產(chǎn)生。底流出口18布置在攪動(dòng)部分24并且容許底流從水力分離器10排走。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，底流出口18布置在排放管16之上。稀釋水進(jìn)口84也布置在攪動(dòng)部分24。該進(jìn)口84處于與稀釋水源可選擇的，可控的流體連通中。通過進(jìn)口40和進(jìn)口84的流速與通過底流出口18和溢流出口72的流速相結(jié)合，限定了通過水力分離器10的上流流速。
水力分離器10在運(yùn)行中的示意圖示于圖6中。出現(xiàn)在圖6中的各種箭頭，表示物料流通過水力分離器10的方向。具有不同沉淀速度的顆粒懸浮物100通過進(jìn)口管48被加入水力分離器10中。雖然水力分離器10可以用于各種物料，但是為了提供一個(gè)該作業(yè)的實(shí)例，下面的描述僅僅具體涉及從石膏中分離煤灰。在該實(shí)例中，懸浮物100包括較慢沉淀的煤灰和較快沉淀的石膏。懸浮物100通過管48進(jìn)入進(jìn)口室46，并且立即與已經(jīng)完全充滿水力分離器10的稀釋水相混合。懸浮物100的力和沿著切向的進(jìn)入使其圍繞進(jìn)口室46旋轉(zhuǎn)，如由標(biāo)以號(hào)碼102的箭頭所示。進(jìn)口40讓懸浮物減速和開始向下移動(dòng)，然后才與在水力分離器10中的由標(biāo)以號(hào)碼110的箭頭所示的上流相接觸。當(dāng)懸浮物100通過進(jìn)口40掉下時(shí)，其速度將減慢，并且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也將減少。
當(dāng)懸浮物掉出進(jìn)口室46時(shí)，其立即與在水力分離器10中的上流相混合，該上流是由加入稀釋水至攪動(dòng)部分24和從溢流出口72排走物料產(chǎn)生的。在水力分離器10中的幾乎所有流體，都從攪動(dòng)部分24通過中間部分22，而進(jìn)入層流部分20和出口通道70。優(yōu)選的是，沒有流體從中間部分22進(jìn)入攪動(dòng)部分24。該上流的流速嚴(yán)格地予以控制，以便對(duì)較小的煤灰顆粒產(chǎn)生的拉力，足以防止煤灰顆粒通過上流而沉淀下來。希望沒有凈余的流體流從混合部分22或者層流部分20進(jìn)入攪動(dòng)部分24。上流的流速不能太快以使較大的石膏顆粒隨上流上升。作用在較大石膏顆粒上的重力使它們落下來，如箭頭106所示，進(jìn)入攪動(dòng)部分24。向下移動(dòng)的懸浮物102與水力分離器10中的上流的直接和突然的混合，導(dǎo)致在中間部分22中的煤灰顆粒與石膏顆粒的有效的分離。即使某些石膏顆粒起初從中間部分22向上移動(dòng)到層流部分20的較下部分，在層流部分20中的層流上流也將允許重力克服拉力，從而將較大的石膏的顆粒向下拉回，穿過上流而到中間部分22，然后進(jìn)入攪動(dòng)部分24。上流的速度可以借助監(jiān)測通過溢流出口72的溢流來設(shè)定。當(dāng)水力分離器10被起動(dòng)時(shí)，稀釋水被加入，以產(chǎn)生上流，稀釋水的流速將增加，直至在溢流中檢測到石膏為止。然后上流的流速降下來，直至在溢流中的細(xì)微石膏固體的量在規(guī)定的范圍內(nèi)為止。也可以在水力分離器10上設(shè)置各種視窗，以便檢查分離的進(jìn)程。
雖然顯著量的分離發(fā)生在中間部分22中，但是一些較細(xì)微的煤灰顆粒將達(dá)到較下位置的攪動(dòng)部分24。這些煤灰顆粒必須先從石膏上去掉，才能讓石膏流出底流出口18。稀釋水或者沖水被加入攪動(dòng)部分24，以稀釋在液體中的煤灰固體的濃度，并且迫使這些液體向上流動(dòng)，以便隨其攜帶著煤灰污染物。低剪力攪動(dòng)器58用來分散稀釋水和使其充分地與石膏懸浮物相混合，使得煤灰固體向上移動(dòng)，進(jìn)入中間部分22。低剪力攪動(dòng)器58和隔板60也可確保，石膏保留從水力分離器10中沖洗和去掉的流體。攪動(dòng)器58的速度和側(cè)隔板60相互配合，以產(chǎn)生某種環(huán)形流動(dòng)，即從攪動(dòng)器58向下朝底板14擴(kuò)散，沿側(cè)壁11向上到底壁30，從該底壁30處流體朝水力分離器10的中心轉(zhuǎn)向，再向下返回到攪動(dòng)器58。該基本上是環(huán)形的流動(dòng)由箭頭108表示。由于石膏懸浮物重復(fù)地通過攪動(dòng)器58，所以，本發(fā)明的一個(gè)重要方面的內(nèi)容是，攪動(dòng)器58較慢地和以小的剪切速率轉(zhuǎn)動(dòng)，使得其不產(chǎn)生晶體破碎的小石膏顆粒。重要的還有，底壁30所提供的轉(zhuǎn)向作用要求使所有的攪動(dòng)力保持在攪動(dòng)部分24中，使得水力分離器10的上部仍然不受由攪動(dòng)器58提供的動(dòng)能的干擾。
在攪動(dòng)部分24底部的石膏通過底流出口18從水力分離器10去掉。從攪動(dòng)部分24除掉的石膏純得足以用于高質(zhì)量的熟石膏和商業(yè)上的墻板用途。
已經(jīng)就分離石膏和煤灰，而采用水力分離器10的一個(gè)實(shí)例，在上面予以描述。在一個(gè)實(shí)施例中，煤灰具有大約2.4-3.2范圍內(nèi)的比重，而在顆粒中具有大約10微米的直徑。石膏具有2.32的比重，同時(shí)具有大約70微米的直徑。當(dāng)懸浮物的輸入供給率大約是每分鐘400-500加侖的流量時(shí)，水力分離器10可以用來有效地將石膏和煤灰分離。于是稀釋水的供給率是每分鐘100-300加侖。含有石膏的底流以大約每分鐘100加侖的流量被排掉，其余流體從水力分離器10的上方去掉。當(dāng)然，比流量由煤灰和石膏的精確濃度來確定，并且可以在整個(gè)過程中容易地予以調(diào)節(jié)。
采用水力分離器10的另外一個(gè)實(shí)例，是將陶土與存在在陶土中的粗砂分離。在該實(shí)例中，陶土具有通常小于15微米的顆粒尺寸，而必須與陶土分開的粗砂具有通常在44微米之上的顆粒范圍。最小的粗砂顆粒的沉淀速度快于最大的陶土顆粒的沉淀速度。水力分離器10因此可以用來產(chǎn)生這樣的上流，其讓大于大約44微米的顆粒穿過上流落入攪動(dòng)部分中，而將較小顆粒隨著上流向上提升，以便由水力分離器10的溢流帶走。在該情況下，需要的顆粒由溢流帶走，而不需要的粗砂由底流帶走。
在該情況下，稀釋水的流率大約是每分鐘25加侖，而從攪動(dòng)部分24撤走粗砂的流率大約是每分鐘10加侖。水或者上流從攪動(dòng)部分24穿過層流部分20的凈升率大約是每分鐘15加侖。因此，隔板26的開孔的直徑必須大約是3英尺，才能給出需要的上流，以便防止陶土落入攪動(dòng)部分24。希望水力分離器10的高度大約是22英尺，以便達(dá)到足夠的高度，來產(chǎn)生用于分離作用的均勻?qū)恿?。因此，水力分離器10的層流部分20必須具有大約11英尺的直徑，以便產(chǎn)生需要的穿過層流部分20的上升率。該示范性的應(yīng)用情況，只是提供了使用帶有大致尺寸的水力分離器10的一個(gè)附加實(shí)例，這些尺寸是產(chǎn)生用于分離細(xì)微陶土與粗砂的水力分離器10所需的。
本發(fā)明的水力分離器的另外一個(gè)可供選擇的實(shí)施例示于圖7中，并且總地由標(biāo)號(hào)150來表示。水力分離器150包括一個(gè)大致圓筒形狀的箱，該箱具有圓筒形狀的側(cè)壁151，該側(cè)壁具有一個(gè)上端152和一個(gè)下端153。該箱的下端153由一個(gè)底板154封閉起來，以便形成一個(gè)箱。底板154可以向一個(gè)排放管156和一個(gè)底流出口158傾斜。側(cè)板151和底板154可以由在本技術(shù)領(lǐng)域已知的各種適用材料中的任何材料來制造，例如鋁，不銹鋼，或者塑料。
水力分離器150由隔板166分成一個(gè)層流部分160和一個(gè)攪動(dòng)部分164。隔板166是一個(gè)環(huán)形板，其在攪動(dòng)部分164和層流部分160之間提供一個(gè)基本上在箱中心的開孔。
水力分離器150還包括一個(gè)進(jìn)口170，該進(jìn)口170與被分離的顆粒的顆粒源處于流體連通狀態(tài)。該進(jìn)口170包括一個(gè)進(jìn)口管172，該管172以基本上水平的方式延伸到箱的中央，然后大約轉(zhuǎn)向90度，使得進(jìn)口管172基本上垂直向下轉(zhuǎn)成一個(gè)豎向部分173。一個(gè)具有減速件性質(zhì)的轉(zhuǎn)向板174由適當(dāng)?shù)难b置支承在進(jìn)口管172的出口176的下方。轉(zhuǎn)向板174使從進(jìn)口管172輸入箱中的顆粒懸浮物沿著徑向向外轉(zhuǎn)向，在那里，它們喪失了它們的速度，然后流過板174的外棱邊，進(jìn)入水力分離器150的上流中。因此，板174可防止輸入的懸浮物立即引向位于層流部分160和攪動(dòng)部分164之間的開孔。板174的直徑優(yōu)選小于隔板166上的開孔的直徑，以便大多數(shù)的(如果不是全部的話)加入水力分離器150中的物料，將接觸從攪動(dòng)部分164流向?qū)恿鞑糠?60的上流。
水力分離器150還包括一個(gè)布置在水力分離器150上方的變速馬達(dá)184。一根驅(qū)動(dòng)軸186連接在馬達(dá)184上，并且向下延伸到水力分離器150的中部，穿過進(jìn)口管172，通過板174，進(jìn)入攪動(dòng)部分164。一個(gè)低剪力攪動(dòng)器188連接在驅(qū)動(dòng)軸186的端部，使得其完全布置在攪動(dòng)部分164內(nèi)，并且鄰近水力分離器150的下表面154。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸186可以靠近進(jìn)口管172通過，并且可以承載著板174。
多個(gè)側(cè)隔板190布置在攪動(dòng)部分164中。每個(gè)側(cè)隔板190連接在側(cè)壁151的內(nèi)表面上，并且伸入攪動(dòng)部分164中。每個(gè)側(cè)隔板190基本上是垂直的，并且可能在結(jié)構(gòu)上相似于上述的側(cè)隔板60。側(cè)隔板190將在攪動(dòng)部分164中的流體從底板154向上朝隔板166的底部引導(dǎo)，在隔板166的底部，流體沿著徑向向內(nèi)轉(zhuǎn)向。
水力分離器150還包括一個(gè)布置在水力分離器150上方的出口通道192。出口通道192向溢流出口194傾斜，使得進(jìn)入出口通道192的顆粒，向下朝溢流出口194流動(dòng)，和脫離水力分離器150。出口通道192在結(jié)構(gòu)上相似于上述的出口通道70。
在水力分離器150中的上流通過控制流體在各個(gè)部分160和164流進(jìn)和流出來產(chǎn)生。底流出口158布置在攪動(dòng)部分164中，讓底流從水力分離器150泄走。稀釋水或者沖水進(jìn)口196也布置在攪動(dòng)部分164。進(jìn)口196與稀釋水或者沖水水源處于有選擇地，可控制地流體連通中。通過進(jìn)口170和進(jìn)口196的流速與出自底流出口158和溢流出口的流速相結(jié)合，可限定通過水力分離器150的上流的流速。通過控制水力分離器150的上流，以在上面就水力分離器10所述的相同方式來分離顆粒。
本發(fā)明的水力分離器的可供選擇的第二實(shí)施例示于圖8中，并且總地由標(biāo)號(hào)200來表示。水力分離器200包括一個(gè)大致圓筒形狀的箱，該箱具有圓筒側(cè)壁211，該側(cè)壁具有一個(gè)上端212和一個(gè)下端213。該箱在其下端由一個(gè)底板214封閉起來。底板214可以向一個(gè)排放管216和一個(gè)底流出口218傾斜。
水力分離器200由隔板226分成一個(gè)層流部分220和一個(gè)攪動(dòng)部分224。隔板226包括多個(gè)基本上沿著水平方向放置的V形件228，該些V形件各具有一對(duì)連接在在共用棱邊232處的支腿230，共用棱邊是指向上方的，同時(shí)支腿230向下傾斜。該些V形件228基本上是平行的，在水力分離器200中處于相同的高度上。
在水力分離器200的其它實(shí)施例中，可以橫向于水力分離器200加入第二層V形件228。附加層的每個(gè)V形件228布置在每對(duì)下層V形件228之間和上方。該附加層可以防止在攪動(dòng)部分224和層流部分220之間建立起直接的通路。該附加的V形件228層基本上平行于下V形件228層和隔板226。在本發(fā)明的再又一個(gè)實(shí)施例中，V形件228的附加層可以相對(duì)于V形件的下層成一定角度布置。在本發(fā)明的再另外的實(shí)施例中，可以在水力分離器200上再增加V形件228的附加層，以便在水力分離器200中提供理想的屏障效果。
水力分離器200還包括一個(gè)與要分離的顆粒的顆粒源流體連通的進(jìn)口240。該進(jìn)口240包括一個(gè)進(jìn)口管242，該進(jìn)口管242水平深入水力分離器200的中心附近，向下轉(zhuǎn)向大約90度，然后以一個(gè)垂直部分243向下延伸到一個(gè)進(jìn)口孔口244。進(jìn)口240還包括一個(gè)具有減速件性質(zhì)的直接布置在進(jìn)口孔口244之下的進(jìn)口板246。進(jìn)口板246是錐形的，該錐形板的頂部指向進(jìn)口孔口244，而錐形板的底部指向下方。進(jìn)口板246的作用是，當(dāng)輸入的懸浮物從進(jìn)口管242被引入水力分離器200時(shí)，使其分散和減速。進(jìn)口板246可以由任何各種已知的裝置，例如從側(cè)壁211沿著徑向延伸的支承件，來支承在理想的位置上。
水力分離器200還包括布置在水力分離器200上方的變速馬達(dá)254。驅(qū)動(dòng)軸256連接在馬達(dá)254上，向下朝水力分離器200的中部延伸，穿過或者靠近進(jìn)口240，進(jìn)入攪動(dòng)部分224。一個(gè)低剪力攪動(dòng)器258連接在驅(qū)動(dòng)軸256的端部，使得其完全布置在攪動(dòng)部分224中，并且靠近水力分離器200的下表面214。
多個(gè)側(cè)隔板260布置在攪動(dòng)部分224中。側(cè)隔板260在結(jié)構(gòu)上，可以與上述的側(cè)隔板60相似或者具有相當(dāng)結(jié)構(gòu)，伸入攪動(dòng)部分224中，以便防止或者抑制渦流在軸256的軸線附近產(chǎn)生。側(cè)隔板260將在攪動(dòng)部分224中的流體，從底板214向上引向隔板226，在隔板226處，流體沿著徑向朝軸256向內(nèi)轉(zhuǎn)向。流體然后再向下回到攪動(dòng)器258。
水力分離器200還包括一個(gè)布置在水力分離器200的上方的出口通道270。該出口通道270朝溢流出口272傾斜，使得進(jìn)入出口通道的顆粒朝溢流出口272向下流動(dòng)，并且脫離水力分離器200。
在水力分離器200中的上流通過控制流體進(jìn)入和流出各個(gè)部分220，224來產(chǎn)生。底流出口218布置在攪動(dòng)部分224中，讓底流可從水力分離器200排走。稀釋水會(huì)沖水進(jìn)口284也布置在攪動(dòng)部分224上，進(jìn)口284與稀釋水或者沖水水源處于可選擇的，可控制的流體連通中。通過進(jìn)口240和284的流速與流出底流出口218和溢流出口272的流速相結(jié)合，可限定通過水力分離器200的上流的流速。上流的流速這樣來控制，使得具有快速沉淀速率的顆粒通過隔板226落入攪動(dòng)部分224中，而具有較慢沉淀速率的顆粒隨著上流上升，然后在溢流中流走。
本發(fā)明的水力分離器的可供選擇的第三實(shí)施例示于圖9中，并且總地由標(biāo)號(hào)300來表示。水力分離器300包括一個(gè)箱，該箱具有一對(duì)由第一圓筒側(cè)壁301和第二圓筒側(cè)壁302限定的圓筒部分。壁301的直徑小于壁302的直徑。第一圓筒側(cè)壁301的底部，通過一個(gè)基本水平的環(huán)形的中間壁303，連接在第二圓筒側(cè)壁302的頂部。第二圓筒側(cè)壁的底部由一個(gè)底板314封閉起來，以形成一個(gè)箱。底板314可以向一個(gè)排放管316和一個(gè)底流出口318傾斜。
水力分離器300由一個(gè)起隔板326作用的壁303分成一個(gè)層流部分320和一個(gè)攪動(dòng)部分324。隔板326對(duì)在攪動(dòng)部分324中的流體提供一種屏障，使得在攪動(dòng)部分中的顆粒不易于流入層流部分320，以及防止在部分320中的層流受到干擾。
水力分離器300還包括一個(gè)與要分離的顆粒的顆粒源流體連通的進(jìn)口340。該進(jìn)口340包括一個(gè)進(jìn)口管342，該進(jìn)口管342基本上水平地深入水力分離器300的中心附近，向下轉(zhuǎn)向大約90度，然后以一個(gè)垂直部分343向下延伸到一個(gè)進(jìn)口孔口344。進(jìn)口孔口344直接布置在具有減速件性質(zhì)的進(jìn)口板346的上方。進(jìn)口板346的作用是，當(dāng)懸浮物達(dá)到水力分離器300時(shí)，使其減速，和當(dāng)輸入的懸浮物被輸入水力分離器300時(shí)，使其分散。進(jìn)口板346可以由任何各種已知的裝置，例如從側(cè)壁301延伸的徑向支承件，來支承在進(jìn)口孔口344的下方。
水力分離器300還包括布置在水力分離器300上方的變速馬達(dá)354。驅(qū)動(dòng)軸356連接在馬達(dá)354上，向下朝水力分離器300的中部延伸，穿過或者靠近進(jìn)口340，進(jìn)入攪動(dòng)部分324。一個(gè)低剪力攪動(dòng)器358連接在驅(qū)動(dòng)軸356的端部，使得其完全布置在攪動(dòng)部分324中，并且靠近水力分離器300的下表面314。板346可以由軸356來支承。
多個(gè)側(cè)隔板360布置在攪動(dòng)部分324中，從側(cè)壁302延伸。側(cè)隔板360的作用，與就本發(fā)明的其他實(shí)施例在上面所述的側(cè)隔板相似。水力分離器300還包括一個(gè)布置在水力分離器300的上方的出口通道370。該出口通道370朝溢流出口372傾斜，使得進(jìn)入出口通道370的顆粒朝溢流出口372向下流動(dòng)，并且脫離水力分離器300。
在水力分離器300中的上流通過控制流體進(jìn)入和流出各個(gè)部分320，324來產(chǎn)生。底流出口318布置在攪動(dòng)部分324中，讓底流可從水力分離器300排走。稀釋水或者沖水進(jìn)口384也布置在攪動(dòng)部分324上。進(jìn)口384與稀釋水或者沖水水源處于可選擇的，可控制的流體連通中。通過進(jìn)口340和進(jìn)口384的流速與流出底流出口318和溢流出口372的流速相結(jié)合，可限定通過水力分離器300的上流的流速。通過水力分離器300的上流的流速這樣來控制，使得具有較快沉淀速率的顆粒穿過上流向下落入攪動(dòng)部分324中，在那里，它們由底流帶走。而同一上流使具有較慢沉淀速率的顆粒上升到溢流出口372。
本發(fā)明的水力分離器的可供選擇的第四實(shí)施例示于圖10中，并且總地由標(biāo)號(hào)400來表示。水力分離器400包括一個(gè)大致圓筒形狀的箱，該箱具有一個(gè)圓筒側(cè)壁411，該側(cè)壁具有一個(gè)上端412和一個(gè)下端413。下端413由一個(gè)底板414封閉起來，以形成一個(gè)箱。底板414可以向一個(gè)排放管416和一個(gè)底流出口418傾斜。
水力分離器400由一個(gè)圓周隔板426分成一個(gè)層流部分420和一個(gè)攪動(dòng)部分424。隔板426是環(huán)形的，并且整個(gè)圍繞側(cè)壁411的內(nèi)表面延伸。在圖10所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，從隔板426徑向向內(nèi)的圓筒形的區(qū)域，提供了一個(gè)布置在攪動(dòng)部分420和層流部分424之間的中間或者過渡部分422。隔板426包括一個(gè)上壁428和一個(gè)下壁430，該上壁和下壁在它們的內(nèi)棱邊處由一個(gè)內(nèi)壁432連接起來。上壁428，下壁430和內(nèi)壁432與側(cè)壁411配合起來，形成一個(gè)稀釋水進(jìn)口室433。上壁428和內(nèi)壁432由多個(gè)孔434穿過，這些孔434可讓稀釋水或者沖水輸過隔板426，在下面詳細(xì)加以描述。
水力分離器400還包括一個(gè)與要分離的顆粒的顆粒源流體連通的進(jìn)口440。該進(jìn)口440包括一個(gè)具有減速件性質(zhì)的進(jìn)口箱442，該進(jìn)口箱442由多個(gè)穿孔壁443制成。這些壁中至少一個(gè)壁具有實(shí)心部分444，懸浮物起初在這里被導(dǎo)向，如箭頭445所示。懸浮物由一個(gè)進(jìn)口管448引向?qū)嵭牟糠?44，該進(jìn)口管448基本上水平地穿過水力分離器400，進(jìn)入箱442，并且靠近實(shí)心部分444。進(jìn)口440的結(jié)構(gòu)使輸入水力分離器400的顆粒喪失速度和動(dòng)能，并且開始沉淀下來，然后才進(jìn)入水力分離器400中的上流。在箱442中的進(jìn)口管448可以由任何各種適當(dāng)?shù)难b置支承在水力分離器400中。
水力分離器400還包括布置在水力分離器400上方的變速馬達(dá)454。驅(qū)動(dòng)軸456連接在馬達(dá)454上，并且向下朝水力分離器400的中部延伸，穿過進(jìn)口箱442，進(jìn)入攪動(dòng)部分424。一個(gè)低剪力攪動(dòng)器458連接在驅(qū)動(dòng)軸456的端部，使得其完全布置在攪動(dòng)部分424中，并且靠近下表面414。
多個(gè)側(cè)隔板460布置在攪動(dòng)部分424中。側(cè)隔板460在攪動(dòng)部分424中控制流體的作用，與就本發(fā)明的其他實(shí)施例在上面所述的相似。水力分離器400還包括一個(gè)布置在水力分離器400的上方的出口通道470。該出口通道470朝溢流出口472傾斜，使得進(jìn)入出口通道470的顆粒朝溢流出口472向下流動(dòng)，并且脫離水力分離器400。
在水力分離器400中的上流通過控制流體進(jìn)入和流出各個(gè)部分420，422和424來產(chǎn)生。底流出口418布置在攪動(dòng)部分424中，讓底流可從水力分離器400排走。設(shè)置稀釋水進(jìn)口484和486來讓稀釋水或者沖水加入水力分離器400中。第一進(jìn)口484布置得靠近攪動(dòng)部分424的底壁414。第一進(jìn)口484可讓稀釋水直接加入攪動(dòng)部分424中。第二進(jìn)口486與室433處于流體連通中，使得稀釋水可進(jìn)入室433，和通過壁428或者432出去，進(jìn)入中間部分422或者層流部分420。通過每個(gè)進(jìn)口484和486輸入水力分離器400的稀釋水的量，可以根據(jù)要分離的顆粒來予以控制。通過進(jìn)口440，484和486的流量與流出底流出口418和溢流出口472的流量相結(jié)合，可限定通過水力分離器400的上流的流速。該上流的流速這樣來控制，使得具有較快沉淀速率的顆粒落入攪動(dòng)部分424中，在那里，它們由底流帶走，而使具有較慢沉淀速率的顆粒上升到溢流出口472，在那里，它們在溢流中被帶走。
因此，用于使快速沉淀的顆粒與慢速沉淀的顆粒分開的改進(jìn)方法和設(shè)備被簡化了，提供了有效，安全，經(jīng)濟(jì)，和高效率地達(dá)到所有列舉目的的裝置和方法，為消除在先的裝置和方法所遇到的困難提供了保證，并且解決了本技術(shù)領(lǐng)域中的問題和活得了新的結(jié)果。
在上面的描述中，為了簡短，明白和理解，采用了某些術(shù)語，但是決不是意味著由其帶來超出現(xiàn)有技術(shù)要求的不必要的限制，因?yàn)檫@樣的術(shù)語僅僅用于描述的目的，應(yīng)當(dāng)給予廣義的解釋。
另外，本發(fā)明的描述和展示是通過舉例的方式，因而本發(fā)明的范圍不限于所展示和所描述的具體細(xì)節(jié)。
現(xiàn)在既然已經(jīng)描述了本發(fā)明的特征，發(fā)現(xiàn)和原理，其方法和設(shè)備的構(gòu)成和使用方式，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所獲得的新的和有用的有利結(jié)果；新的和有用的結(jié)構(gòu)，裝置，部件，布置，零件和組合限定在附后的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種水力分離器，包括一個(gè)具有一個(gè)上端和一個(gè)下端的側(cè)壁；一個(gè)連接在所述的側(cè)壁的所述的下端上的底板，所述的底板關(guān)閉側(cè)壁的底部，以形成一個(gè)箱；一個(gè)隔板，其連接在所述的箱上，從而將所述的箱分成一個(gè)攪動(dòng)部分和一個(gè)層流部分；所述的攪動(dòng)部分，其布置在所述的隔板之下；所述的層流部分，其布置在所述的隔板之上；所述箱具有一個(gè)第一進(jìn)口，一個(gè)溢流出口，和一個(gè)底流出口；所述的溢流出口布置在所述的側(cè)壁的所述的上端附近；所述的底流出口布置在所述的側(cè)壁的所述的下端附近；所述的第一進(jìn)口布置在所述的攪動(dòng)部分之上；一個(gè)攪動(dòng)器，其布置在攪動(dòng)部分的；用于驅(qū)動(dòng)所述的攪動(dòng)器的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，它還包括一個(gè)布置在所述的隔板的徑向內(nèi)部的中間部分。
3.如權(quán)利要求2所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板形成一個(gè)截錐形的中間部分。
4.如權(quán)利要求3所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板包括一個(gè)上壁和一個(gè)下壁，所述的下壁基本上垂直于所述的側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板是布置得基本上垂直于所述的側(cè)壁的平板，所述的平板具有至少一個(gè)開孔，所述開孔在所述的攪動(dòng)部分和所述的層流部分之間提供流體連通。
6.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板包括多個(gè)隔開的V形件，各V形件基本上垂直于所述的側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求6所述的水力分離器，其特征在于，每個(gè)所述的V形件包括一對(duì)在一個(gè)棱邊處連接的支腿，所述的支腿從所述的棱邊向下傾斜開來。
8.如權(quán)利要求7所述的水力分離器，其特征在于，所述的V形件彼此平行。
9.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板形成一個(gè)進(jìn)口室。
10.如權(quán)利要求9所述的水力分離器，其特征在于，所述隔板包括多個(gè)可在所述的進(jìn)口室和所述箱之間提供流體連通的穿孔。
11.如權(quán)利要求10所述的水力分離器，其特征在于，所述的隔板包括一個(gè)與下壁隔開的上壁和連接著所述的上和下壁的內(nèi)棱邊的內(nèi)壁。
12.如權(quán)利要求9所述的水力分離器，其特征在于，它還包括一個(gè)與所述的進(jìn)口室處于流體連通的稀釋水進(jìn)口。
13.如權(quán)利要求12所述的水力分離器，其特征在于，它還包括另外一個(gè)與所述的攪動(dòng)部分處于流體連通的稀釋水進(jìn)口。
14.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的側(cè)壁包括由一個(gè)一個(gè)中間壁連接起來的一個(gè)第一側(cè)壁和一個(gè)第二側(cè)壁；所述的第一側(cè)壁布置在所述的第二側(cè)壁之上；所述的第一側(cè)壁的直徑小于所述的第二側(cè)壁的直徑；所述的中間壁起所述的隔板的作用。
15.如權(quán)利要求14所述的水力分離器，其特征在于，所述的中間壁基本上垂直于所述的第一和第二側(cè)壁。
16.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的第一進(jìn)口包括一個(gè)進(jìn)口管和一個(gè)減速件，所述的進(jìn)口管具有一個(gè)布置在所述的減速件附近的進(jìn)口孔口。
17.如權(quán)利要求16所述的水力分離器，其特征在于，所述的減速件包括一個(gè)形成一個(gè)進(jìn)口室的進(jìn)口側(cè)壁，所述的進(jìn)口管沿著切向連接在所述的進(jìn)口側(cè)壁上。
18.如權(quán)利要求17所述的水力分離器，其特征在于，所述的進(jìn)口側(cè)壁是圓筒形的。
19.如權(quán)利要求17所述的水力分離器，其特征在于，它還包括多個(gè)支承件，每個(gè)所述的支承件在所述的側(cè)壁和所述的進(jìn)口側(cè)壁之間延伸，以便從所述的箱的所述的側(cè)壁來支承所述的第一進(jìn)口。
20.如權(quán)利要求16所述的水力分離器，其特征在于，所述的減速件包括一個(gè)基本上平行地布置在所述的進(jìn)口孔口之下的板。
21.如權(quán)利要求20所述的水力分離器，其特征在于，所述的進(jìn)口管包括一個(gè)垂直部分，所述的板布置在所述的垂直部分之下。
22.如權(quán)利要求16所述的水力分離器，其特征在于，所述的減速件包括一個(gè)布置在所述的進(jìn)口孔口之下的錐形進(jìn)口板。
23.如權(quán)利要求22所述的水力分離器，其特征在于，所述的進(jìn)口管包括一個(gè)垂直部分，所述的進(jìn)口板布置在所述的垂直部分之下。
24.如權(quán)利要求16所述的水力分離器，其特征在于，所述的減速件包括一個(gè)進(jìn)口箱，該箱具有至少一個(gè)開孔和至少一個(gè)實(shí)心部分，所述的進(jìn)口孔口布置在所述的實(shí)心部分附近。
25.如權(quán)利要求24所述的水力分離器，其特征在于，所述的進(jìn)口箱包括多個(gè)穿孔壁。
26.如權(quán)利要求16所述的水力分離器，其特征在于，所述的第一進(jìn)口基本上在所述的箱的徑向中央。
27.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，它還包括多個(gè)連接在所述的側(cè)壁上并且伸入所述的攪動(dòng)部分中的側(cè)隔板。
28.如權(quán)利要求27所述的水力分離器，其特征在于，每個(gè)所述的側(cè)隔板包括一對(duì)在一個(gè)棱邊處連接起來的垂直壁，所述的連接棱邊伸入所述的攪動(dòng)部分中。
29.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的用于驅(qū)動(dòng)所述的攪動(dòng)器的裝置布置在所述的箱的上方。
30.如權(quán)利要求29所述的水力分離器，其特征在于，所述的用于驅(qū)動(dòng)所述的攪動(dòng)器的裝置包括一個(gè)馬達(dá)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，所述的驅(qū)動(dòng)軸穿過所述的層流部分。
31.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，所述的攪動(dòng)器是低剪力攪動(dòng)器。
32.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，它還包括一個(gè)布置在所述的側(cè)壁下端附近的排放管。
33.如權(quán)利要求32所述的水力分離器，其特征在于，所述的底部向所述的排放管傾斜。
34.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，它還包括一個(gè)連接在所述的側(cè)壁的所述的上端的出口通道，所述的出口通道圍繞所述的側(cè)壁的圓周延伸，并且向所述的溢流出口傾斜。
35.如權(quán)利要求34所述的水力分離器，其特征在于，所述的出口通道布置在所述的側(cè)壁的徑向外側(cè)。
36.如權(quán)利要求1所述的水力分離器，其特征在于，它還包括一個(gè)與所述的攪動(dòng)部分處于流體連通的稀釋水進(jìn)口。
37.一種在水力分離器中將小顆粒與大顆粒分離的方法，它包括下述步驟將顆粒懸浮物加入水力分離器中，一些顆粒具有較快的沉淀速度，而其他顆粒具有較慢的沉淀速度；將稀釋水加入水力分離器的底部；從水力分離器的上部去掉物料，以便產(chǎn)生上流；控制上流的流速，使得具有較慢沉淀速度的顆粒由上流提升，而具有較快沉淀速度的顆粒穿過上流落下；和從水力分離器的底部去掉具有較快沉淀速度的顆粒。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，加入顆粒懸浮物的步驟包括將懸浮物引入上流，使得上流與懸浮物混合，并且由于混合的結(jié)果，使大多數(shù)的較慢沉淀的顆粒與較快沉淀的顆粒分離。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，它還包括在懸浮物已經(jīng)加入水力分離器中之后立即降低懸浮物速度的步驟。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，降低懸浮物速度的步驟包括，使在輸入室中的輸入懸浮物產(chǎn)生渦流和讓懸浮物在與上流混合以前向下移動(dòng)的步驟。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，降低懸浮物速度的步驟包括將懸浮物引向一個(gè)板以便降低懸浮物的速度的步驟。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，降低懸浮物速度的步驟包括將懸浮物引入一個(gè)穿孔箱的實(shí)心部分的步驟。
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，它還包括控制加入稀釋水和懸浮物和控制從水力分離器中去掉物料的步驟，使得上流至少在水力分離器的一部分中是層流。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，它還包括在水力分離器的底部聚集較快沉淀顆粒的步驟。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，它還包括攪動(dòng)在水力分離器底部的較快沉淀顆粒的步驟，使得保留在較快沉淀顆粒中的任何較慢沉淀顆粒與較快沉淀顆粒分離，并且由上流帶到水力分離器的上部，在那里它們被去掉。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，它還包括控制攪動(dòng)器速度的步驟，使得所有的在較下部分的顆粒運(yùn)動(dòng)起來，但是僅僅較慢沉淀顆粒由上流從水力分離器的較下部分提升，并且從較下部分向上移動(dòng)到上部分，在那里它們被從水力分離器中去掉。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，它還包括阻擋在水力分離器底部的物料，以便形成基本環(huán)形流型式的步驟，該環(huán)形流沿著水力分離器的底板徑向向外，轉(zhuǎn)為向上，然后徑向向內(nèi)轉(zhuǎn)向。
48.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，加入顆粒懸浮物的步驟包括將沾染煤灰的石膏懸浮物加入水力分離器的步驟。
49.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，它還包括將附加稀釋水加入到水力分離器的底部之上的一個(gè)位置的步驟。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，加入附加稀釋水的步驟包括通過穿孔壁分散附加稀釋水的步驟。
全文摘要
一種用于根據(jù)沉淀速度的不同來分離顆粒的水力分離器,其包括圓筒形的側(cè)壁,該側(cè)壁由一個(gè)底板在其下端封閉起來。水力分離器由一個(gè)圍繞側(cè)壁的內(nèi)部延伸的隔板來分成至少兩個(gè)部分。一個(gè)進(jìn)口布置在水力分離器的中央,稍稍高于隔板,使得被加入水力分離器的要被分離的物料落入水力分離器的完全由隔板包圍的部分中。一個(gè)攪動(dòng)器設(shè)置在水力分離器的下部分。
文檔編號(hào)B03B5/66GK1265341SQ99122299
公開日2000年9月6日 申請(qǐng)日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月17日
發(fā)明者R·馬克·戈萊特利, 菲利普·G·摩根, 詹姆斯·H·威廉, 約翰·W·科來奇 申請(qǐng)人:第一能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司, 科丹合伙公司, 德拉沃·利姆公司