模块化竖直种子调节器加热部分
技术领域
本公开涉及用于调节和加工粒状物质的系统。
背景技术
油籽和豆类为各种最终用途应用提供天然和可再生的油源。为了从含油物质中提取油，首先收获含油物质并将其运输到油提取设施。在到达油提取设施后，可以将含油物质放置储存，或者根据设施的设置，将其送至干燥器以除去多余的水分。通常，然后清洗含油物质以除去将对下游破碎产生负面影响的异物，并且如果含有壳体，则将其脱壳以暴露和释放含油物质的含油部分。
在适当加工后，将含油物质预热并压片。预热含油材料可调节材料以实现去壳并促进随后的溶剂提取。例如，对大豆原料进行的典型加工步骤包括清洗大豆、在预热器中调节大豆、使大豆破碎、吸出破碎的大豆，然后在溶剂提取之前将破碎的大豆压片。对于一些软含油材料，如油菜籽和芥花籽，可以在进行溶剂提取之前对材料进行第二次热调节。
在调节和压片之后，通常将片状材料蒸煮以降低含油物质中的油的粘度并使油更容易与剩余部分的物质分离。随后，压榨经蒸煮的含油物质以从物质中提取油。在机械压榨期间，在压力下挤压经蒸煮的含油物质以从所得的滤饼中分离出液体油。现代压榨机通常脱除经蒸煮的含油物质中50％至60％的油。取决于应用，将得到的滤饼送至溶剂提取器，其中使用溶剂提取从滤饼中脱除残余油。
在实践中，预热含油物质以进行后续加工的步骤可以在调节装置中进行。调节装置可以是密闭容器，含油物质相对于空气蒸汽以逆流方向输送通过该密闭容器。当含油物质行进通过容器时，可以在调节装置中加热含油物质。在延长的使用寿命期间，正在加工的含油物质的移动流与调节装置的内部传热部件之间的相互作用可导致容器的传热部件和其它接触表面磨损。当调节装置的磨损最严重的部分达到使用寿命终止时，即使调节装置的其它部分尚未达到使用寿命终止，调节装置也可能难以修理并且可能需要报废。
发明内容
大体上，本公开涉及种子调节器系统以及制造和使用这类种子调节器系统的相关方法。在一些实例中，种子调节器系统被实施为模块化结构，该模块化结构由一个竖直堆叠在另一个顶部上的多个单独部分构成，这些部分组合形成种子调节器容器。例如，每个模块化部分可以具有入口歧管、出口歧管和分别与入口歧管和出口歧管流体连通的多个传热管。入口歧管和出口歧管可以形成种子调节器容器的内壁表面，例如，使得一个堆叠在另一个顶部上的不同模块化部分的多个歧管共同限定容器的内壁。每个模块化部分可以是单独可更换的，使得种子调节器的各个部分可以在不拆毁整个容器的情况下在单个部分磨损时进行更换。如果容器不是由可更换部分(例如，不锈钢)形成，则这可以允许容器的各个部分由不太坚固的材料(例如，碳钢)制成。
在一些配置中，种子调节器包括框架，模块化传热部分可附接到框架。除了将传热部分附接到框架之外，其它模块可以附接到框架，如空气入口、排气口和/或没有传热管或入口/出口的空模块。框架可以提供主要支撑结构，不同的模块化单元可以附接到该主要支撑结构，非传热单元附接在模块化传热单元的上方、下方和/或之间。
为了更换种子调节器的单个部分，可以竖直升高被更换的部分上方的模块化部分。被更换的部分可以从竖直种子调节器中水平拉出。在一些实例中，新制造的部分水平地插入由被移除部分腾出的空间中，例如，并且被替换部分上方的部分竖直地降低到新部分上。在其它实例中，被更换的部分旋转180度，例如，使得首先接触向下流动的粒状物质的部分的前侧翻转，该部分的后侧成为前侧。这可以在完全更换之前延长模块化部分的使用寿命。
在一个实例中，描述了种子调节器，其包括相对于彼此竖直堆叠的多个传热部分，以形成被配置成热加工粒状固体的调节容器。该实例规定每个传热部分包括被配置成接收传热流体的入口歧管、被配置成排出传热流体的出口歧管，以及从入口歧管延伸到出口歧管的多个传热管。该实例进一步规定，管在入口歧管和出口歧管之间提供流体连通，并且管彼此间隔开以在相邻管之间提供间隙，粒状固体可以通过该间隙行进。
在随附图式和以下描述中阐述了一个或多个实例的细节。其它特征、目标和优势将从描述和图式以及权利要求书而显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的可使用多个模块化部分制造的调节容器的示例性配置的图示。
图2是可用于图1的示例性调节容器中的示例性传热部分的俯视图。
图3是示例性传热部分框架的侧视图，该传热部分框架可用于保持多个管排以形成可用于图1的示例性调节容器中的传热部分。
图4A是具有多排管的示例性传热部分的侧视图。
图4B是沿图4A上指示的A-A线截取的图4的示例性传热部分的侧视图。
图4C示出了根据本公开的可以在模块化部分上使用的安装板的示例性配置。
具体实施方式
本公开大体上涉及调节容器系统和技术，如用于在进一步加工之前加工种子或其它粒状物质的调节容器。当粒状物质移动通过容器时，可以在调节容器中加热和干燥粒状物质。调节容器可以被配置为壳管结构，其具有穿过壳体内部的较小横截面积(例如，直径)的管。在操作中，粒状物质可以在调节容器的壳侧上流动，同时传热流体通过容器的管侧，从而加热粒状物质。调节容器可以由多个模块化部分构成，这些模块化部分一个堆叠在另一个顶部上，每个模块化部分具有单独的热流体入口和出口。因此，取决于操作模式，可以将相同的传热流体供应到每个模块化部分(例如，与材料行进方向逆流地从一个部分流到竖直升高的部分)，或者可以将不同的传热流体供应到不同的部分。
图1是可以由如本文所述的不同的模块化部分制造的示例性调节容器10的图示。在所示的实例中，调节容器12示出为具有形成入口开口40和排出开口42的壳体38，固体进料通过该入口开口40被引入调节容器中，经调节的固体材料通过该排出开口42从容器中排出。调节容器12还包括位于入口开口40和排出开口42之间的多个传热级44A-44L。每个传热级44可被配置成接收传热流体并使传热流体通过传热级，同时固体进料流过壳体38。如关于图3和4更详细地讨论的，每个传热级44可以由一个或多个模块化管部分制成，该一个或多个模块化管部分一个竖直地堆叠在另一个顶部上以形成传热级，以及对应地容器38。
在图1的配置中，入口开口40相对于排出开口42相对于重力定位在竖直升高的位置。此外，传热级44A-44L一个堆叠在另一个顶部上，以提供竖直堆叠的传热级阵列。在操作中，固体进料可以在重力下从入口开口40流到排出口42。在一些配置中，空气(可以加热或可以不加热)也通过壳体38以帮助流化固体进料24并增加通过调节容器12的流量。
每个传热级44可具有一个或多个入口46和一个或多个出口48，传热流体通过所述入口46引入传热级中，传热流体通过所述出口48从传热级中排出。在不同的配置中，传热流体可以在再循环/丢弃之前仅通过单个级，或者可以在再循环/丢弃之前通过多个级。例如，在图1的配置中，传热级44D-44L示出为连接到共同的传热流体集管(例如，蒸汽集管)51。传热流体从传热流体集管51通过传热级44D-44L的单个传热级(每个传热级接收传热流体)，然后收集在共同的传热流体返回集管52中。相反，传热级44A-44C被供应有共用的传热流体，所述共用的传热流体沿固体进料24的流动方向的逆流方向流动。例如，传热流体可以进入传热级44C，从传热级44C流到并通过传热级44B，然后流到并通过传热级44A。应了解，图1示出了可用于调节容器12的传热级的一个示例性配置，并且本公开不限于此方面。例如，调节容器12可具有比图示的更少的传热级44(例如，两个、三个、四个)或更多的传热级。
独立于调节容器12的具体配置，调节容器被配置成接收一种或多种传热流体以加热通过调节容器的固体材料。在一些实例中，一个或多个传热级连接到第一传热流体源，并且一个或多个其它传热级连接到不同于第一传热流体源的第二传热流体源。例如，调节容器12可以被实施成使得至少一个传热部分接收第一传热流体，并且至少一个其它传热级接收第二传热流体。接收第一传热流体的传热级可以是相对于接收第二传热流体的另一传热级的竖直下部级。
在一些实例中，第一传热流体处于较高温度和/或含有比第二传热流体更多的热能。例如，第一传热流体可以是气体(例如，蒸汽)，而第二传热流体可以是液体(例如，加热的含水流)。作为另一个实例，第一传热流体可以处于比第二传热流体高的压力。将温度高于供应到一个或多个上部传热级的第一传热流体的第二传热流体供应到一个或多个下部传热级可能是有用的，因为行进通过下部级的粒状材料将比上部级中的粒状材料热。这是由于在调节容器12的上部级发生的向粒状物质的热传递。因此，通过将较热的材料供应到下部级，可以在传热流体和被加热的材料之间产生较大的热梯度，与在下部级中使用较冷的传热流体相比，提高了传热效率。话虽如此，在其它配置中，单一传热流体可用于调节容器的所有级。
调节容器12的每个传热级44可以是在调节容器12内或延伸通过调节容器12的有界区域，传热流体(例如，气流30)通过所述有界区域在一侧上行进，而固体进料24在相对侧上行进。例如，每个传热级可以由一组彼此平行布置的管(例如，在共同的水平平面图内)形成并且彼此流体连通。不同平面中的管组(例如，位于相对于彼此的竖直间隔开的位置的不同水平平面)可以形成不同的传热级。热能可以经由传导通过将传热流体与固体进料24分离的材料表面传递。例如，热能可以通过将壳管布置结构中的传热流体与固体进料24分离的管传递。作为另一个实例，热能可以通过将板和框架布置结构中的传热流体与固体进料24分离的板传递。
在一些实例中，调节容器12被配置成将正在加工的固体进料加热至在25摄氏度至80摄氏度范围内的温度，如在40摄氏度至70摄氏度范围内的温度。虽然进入的进料的温度可以变化，例如，基于储存和环境温度条件，但在一些实例中，进入的进料的温度小于40摄氏度，如小于20摄氏度、小于10摄氏度或甚至小于0摄氏度(例如，低于-10摄氏度)。一般来说，调节容器12的传热效率可以随着进入的进料和引入调节容器12的传递流体之间的温差增加而增加。在一些应用中，进入的进料和传热流体之间的温差大于70摄氏度，例如温差在80摄氏度至130摄氏度范围内。
调节容器12可以被配置成通过使固体进料通过输送室而间接地加热正在加工的固体材料，所述输送室是从传热流体所通过的一个或多个分离室分开。例如，调节容器12的每个传热级44可以是在调节容器12内或延伸通过调节容器12的有界区域，传热流体通过所述有界区域在一侧上行进并且固体进料在相对侧上行进。例如，每个传热级可以由一组彼此平行布置的管(例如，在共同的水平面内)形成并且彼此流体连通。不同平面中的管组(例如，位于相对于彼此竖直间隔开的位置的不同水平平面)可以形成不同的传热级。热能可以经由传导通过将传热流体与固体进料分离的材料表面传递。例如，热能可以通过将壳管布置结构中的传热流体与固体进料分离的管传递。
图2是可用于调节容器12中的示例性传热部分50的俯视图。传热部分50可以形成调节容器12中的传热级44的全部或一部分。例如，每个传热级44和/或调节容器12可以通过将多个传热部分50竖直地堆叠在另一个顶部上而形成，以形成传热级和/或调节容器。每个传热部分50可以是模块化管组，其具有共同的传热流体入口和共同的传热流体出口。在实践中，可以从调节容器12中移除单个传热部分50，例如，以便于修理或更换管部分，而不需要修理或更换整个容器。
在图2的实例中，传热部分50包括在出口歧管54处的入口歧管52，以及在入口歧管和出口歧管之间延伸的多个传热管55。入口歧管52包括入口56，所述入口56可连接到传热流体源以将传热流体引入传热管中。出口歧管54包括出口58，已经通过传热管55的他传递流体从所述出口58排出。相邻的传热管55彼此间隔开，相邻管之间具有间隙60。在操作中，正在加工的粒状材料可以流过相邻管之间的间隙60，允许粒状材料行进通过调节容器12，同时还被通过管的传热流体加热。
入口歧管52可以是与管55流体连通的密闭腔室。例如，入口歧管52可以是有界腔室，其具有一个入口56和对应于每个传热管55的端部的多个出口62。传热流体可以经由入口56进入入口歧管52，分布在歧管上，并且将歧管排放到每个传热管55的出口开口62中。
出口歧管54也可以是与管55流体连通的密闭腔室。例如，出口歧管54可以是有界腔室，其具有对应于每个传热管55的端部的多个入口64和一个出口58。传热流体可以经由入口64从多个传热管55进入出口歧管54，并且随后从歧管排出出口58。
在所示的配置中，入口56和出口58分别沿着入口歧管52和出口歧管54的宽度横向居中，但是在其它配置中可以相对于中心偏移。在一些实例中，入口56和出口58在每个传热部分50上定向在相同高度处。在其它实例中，入口56竖直地偏离出口58。例如，入口54可以定位在比传热部分50上的出口58更高的竖直位置，例如，将入口定位在传热部分的最上端附近，并将出口定位在传热部分的最下端附近。这对于促进传热流体和/或冷凝物的向下流动是有用的。
除了入口56和出口58之外，入口歧管52和/或出口歧管54可以具有一个或多个其它开口以接收测量探针(例如，温度和/或压力传感器)、提供通风或以其它方式允许进入入口歧管和/或出口歧管。在一个实例中，入口歧管52和出口歧管54各自具有端口，所述端口被配置成与恒温通气孔附接。恒温通气孔可用于除去由引入歧管中的传热流体所排出的空气或其它不可冷凝的气体。
在另外的实例中，传热部分50可以包括增加入口和出口歧管上的压缩的延伸构件(例如，千斤顶、螺丝扣)。这有助于改善密封并增加从部分组件的上凸缘到下凸缘的结构刚度。
在所示的配置中，多个传热管55被示出为具有相对的末端66A和66B。每个管的第一末端66A伸出到入口歧管52中，而每个管的相对的第二末端66B伸出到出口歧管54中。在其它配置中，第一末端66A和/或第二末端66B可以分别与入口歧管52和/或出口歧管54的壁表面齐平。在任一种配置中，传热管55可以机械地连接到入口歧管52和出口歧管54，以防止传热流体泄漏到传热管之间的间隙空间60中。在一些实例中，传热管55围绕歧管圆周焊接到入口歧管52和出口歧管54，以在管和相应的歧管之间形成密封接头。
传热管55可具有任何合适的尺寸和形状。一般来说，传热管55的长度可以根据调节容器12的尺寸而变化。在不同的实例中，传热管55可以具有正方形、矩形、椭圆形、圆形、椭圆形或其它弓形或多边形横截面形状。在一些实例中，入口歧管52和出口歧管54由管的正方形部分形成，而传热管55具有椭圆形或其它圆形横截面形状。尽管传热管55的横截面尺寸也可以根据调节容器12的尺寸而变化，但是在一些实例中，管的尺寸是受控的，例如，基于传热速率、压力代码标准或其它因素。在一些实例中，每个传热管55的横截面直径小于6英寸，如小于4英寸。这对于实施传热管55而不需要调用较大压力容器所需的某些压力代码标准可能是有用的。话虽如此，在其它配置中，传热管55可以更大。
入口歧管52、出口歧管54和传热管55各自可由任何合适的材料制成。由于调节装置通常操作于恶劣的环境之下，典型的结构材料包括耐化学和/或耐热材料，如不锈钢。因为传热部分50可以从调节容器12中移除，例如用于修理或更换，所以传热部分50的部件在一些实例中可以由没有典型的结构材料耐用的材料形成。在一些实例中，入口歧管52、出口歧管54和/或传热管55可以由碳钢制成，代替较昂贵的不锈钢或其它类似材料。
如上所述，不同的传热部分50可以一个竖直堆叠在另一个的顶部上，以形成调节容器12或其一部分。在图2的实例中，入口歧管52在歧管的相对横向侧上限定内表面68和外表面70。类似地，出口歧管54在歧管的相对横向侧上限定内表面72和外表面74。在这种配置中，一旦传热部分50安装在一起，入口歧管52和出口歧管54的内表面68和72就分别形成调节容器12的内壁。因此，在操作期间，流过调节容器12的粒状材料可以流过相邻管之间的间隙60，接触管55的外壁表面以及分别由入口歧管52和出口歧管54的内表面68和72形成的调节容器的内壁表面。每个传热部分可以具有将内表面68和72彼此连接的实心壁表面，从而界定传热部分的内腔，并且对应地，限定由传热部分形成的调节容器。
在不同的实例中，根据本公开的模块化传热部分50可以具有单排管或可以具有多排管。图3是可用于保持多个模块的示例性传热部分框架100的侧视图，其中每个模块是多排管、空气入口、排气口或空白部分。在所示的配置中，传热部分框架100包括上支撑构件102、下支撑构件104以及侧向支撑构件106和108。各排管可以定位在传热部分框架100中，以提供竖直堆叠的管组。入口歧管52(图2)和出口歧管54可以与保持在框架100内的所有管流体连通。也就是说，代替将单排管配置为具有专用入口歧管和出口歧管，保持在框架100内的多排管可以连接到共用入口歧管和共用出口歧管。每排管可以相对于入口歧管和出口歧管布置，如上面关于图2所讨论的。
在传热部分50包括多个竖直堆叠排的管的情况下，传热部分可具有任何合适数量排的管。在一些实例中，传热部分50包括至少两排管，如至少三排管、至少四排管或至少五排管。例如，传热部分50可以具有2排管到10排管，如三排管到五排管。每排管可具有多个共面管。例如，每排管可以由从入口歧管52延伸到出口歧管54的至少两个管55构成，如至少5个管或至少10个管。例如，每排管可具有5个管到25个管。
在每个传热部分50内，不同竖直堆叠的排中的管可以彼此对准(例如，使得相邻管之间的间隙60对准)或者可以相对于彼此横向偏移。使相邻的竖直排管相对于彼此偏移可以用于在一排管相对于竖直下排管之间形成曲折路径。与通过不同排管的直接竖直路径相比，这可以增加停留时间和向粒状材料的热传递量。
图4A和4B是根据本公开的可用于形成调节容器12的示例性传热部分50的两个不同侧视图。图4A是具有多排管55的示例性传热部分50的侧视图，在所示的实例中，所述多排管55示出为被实施成具有八排管。该实例中的传热部分50包括入口歧管52和出口歧管54，它们与传热部分中的所有管流体连通。每排管55竖直地堆叠在每一个其它排的管上，以产生竖直堆叠的管布置结构。
图4B是沿图4A上指示的A-A线截取的图4的传热部分50的侧视图。如图所示，传热部分50具有多排管55，包括第一排110A和相邻的第二排110B。在该实例中，管55相对于彼此偏移，使得相邻的排相对于彼此水平移位以形成曲折路径。当如此配置时，行进通过上管排110A之间的间隙60的固体材料可以不直接落入下管排110B中的下面的间隙60中，而是可以落在位于间隙下方的管的顶部上。因此，流过调节容器12的固体材料在其行进通过加热部分时可能需要在相邻的管排之间竖直向下和水平地前后移动。
在所示的实例中，相邻的排110A和110B之间的管偏移距离112，使得最上面的管的中心线与下面的排中的间隙60同轴。在其它实例中，管55可以水平偏离上和/或下间隙60不同距离，或者甚至可以不偏移。此外，虽然传热部分50中的所有管都被示出为水平对准，但是在一些实例中，一些或所有管可以成角度地对准。例如，管55可以在传热流体行进的方向上向下倾斜(例如，使得管的出口处于比管的入口低的高度)。在使用冷凝传热流体(如蒸汽)的情况下，倾斜管50可有助于确保在管中形成的冷凝物排出。在一些实例中，管55以一定角度安装在框架100中，使得管倾斜得很好，框架的上表面和下表面是垂直的。另外地或替代地，当调节容器12被组装以向管55施加斜面时，垫片可以定位在框架100的一侧下方。
如上面简要讨论的，每个传热部分50可以是模块化单元，其可以与具有与传热部分50相同或基本相似的配置的其它传热部分组合，以形成调节容器12和/或其它模块化部分。进一步参考图4A，传热部分50包括框架100。框架100可包括上表面120和下表面122。为了组装调节容器12，可以将一个传热部分定位在另一个传热部分的顶部上，使得上传热部分的下表面122定位成与下传热部分的上表面120相邻并与之接触。当如此组装时，两个或更多个传热部分可以形成所得到的调节容器12的内壁表面。在一些实例中，垫圈或其它密封构件定位在相邻的传热部分之间(例如，在两个传热部分之间的接合部处与上表面120和下表面122接触)以帮助密封接合部。
在一些实例中，如图4A中所示的实例，传热部分50的框架100包括提升孔124。提升孔124可以定位在传热部分50的相对侧上，并且可以被配置成与提升硬件配合，用于将传热部分50提升和降低到适当位置。例如，提升孔124可以用眼钩、螺栓开口或其它机械附接位置来实施，其中提升装置(例如，起重机、滑轮组)可以接合传热部分。
框架100可具有多种不同的配置。在一些实例中，框架100关于平分框架的至少一个平面(例如，水平平面)对称，例如平分框架的至少两个平面(例如，水平平面和竖直平面)。使框架在一个或多个维度上对称可以是有用的，例如，用于构造和解构框架。例如，在不同的应用中，框架100可以由永久地连接在一起(例如，通过铸造或焊接)的结构构件形成，或者可以通过可移除的固定构件可拆卸地连接。作为实例，形成框架100的至少一些不同结构构件可包括螺栓孔，以允许结构构件用螺栓连接在一起。
当适当地配置时，框架100或其一部分可以分解成一个或多个子部件，以便于运输和物流。例如，框架100可以包括上半部分和下半部分，它们在结构上是分开的，但是可以在现场使用如螺栓的固定构件连接。
为了将单独的模块化部分(例如，传热部分)附接到框架100，模块化部分和框架可以具有对应的固定孔，固定构件(例如，螺栓)可以通过所述固定孔插入以将模块化部分固定地固定到框架。例如，每个模块化部分50可以包括在相对侧上的安装板，所述安装板具有螺栓孔开口，用于将部分附接到框架的相对侧。
图4C示出了可以在模块化部分50上使用的安装板的示例性配置。在该实例中，安装板150示出为定位在模块化部分50的歧管(例如，入口歧管52或出口歧管54)的端部上。在实践中，对应的安装板可以定位在模块化部分的相对端部上，例如，在该部分的每个角处的一个安装板。安装板150可包括至少一个螺栓孔，其示出为两个螺栓孔150A和150B，用于附接到框架100上的对应螺栓孔。当配置有多个螺栓孔时，孔可以在同一平面中，或者如图所示，布置在多个平面中(例如，面向模块化部分的不同侧)，以便于在组装期间在多个平面中的螺栓连接。安装板150上的螺栓孔可以是圆形和/或开槽的，例如，以便于模块化部分50和框架100之间的平移移动，同时仍然具有将模块化部分固定到框架的螺栓。例如，面向模块化部分的端部的螺栓孔150A可以是开槽的，以允许模块化部分50的倾斜角度在框架100内调节。
独立于框架100中的传热部分50的具体构造，传热部分和框架可以被配置为允许一个部分堆叠在另一个部分的顶部上以形成调节容器12的模块化单元。例如，框架100的上表面120和/或下表面122可包括棘爪、孔或其它对准和/或配合特征，其允许一个框架的下表面定位在另一个框架的顶表面上。在一些配置中，传热部分50和/或框架100是可逆的，以允许传热部分从调节容器12移除、翻转180度，并且我们安装在调节容器中。当如此配置时，框架的上表面120可以通过传热部分的重新定向而变成下表面122，反之亦然。这样的配置可能有助于延长传热部分的使用寿命，其方法是通过允许更磨损的顶表面倒置，从而暴露最后一个下表面以延长使用寿命。
调节容器12可由任何合适数量的传热部分50形成。作为实例，调节容器可以由竖直地堆叠在彼此顶部上以形成调节容器的两个、三个、四个或更多个传热部分(每个具有对应的框架)构成。例如，调节容器12可具有相对于彼此竖直堆叠的两到十个传热部分，从而形成容器。在一些实例中，调节容器12还包括在相邻的传热部分50之间的空气部分。空气部分可以是由没有用于传热流体的孔(并且没有管和歧管)的侧壁形成的部分。空气部分可以是模块化的并且可以在相邻的传热部分之间附接到框架100(例如，使用如上所讨论的螺栓和安装板150)。
已描述了各种实例。这些和其它实例在所附权利要求书的范围内。
