炉渣粒化设备的制作方法
【专利摘要】一种干炉渣旋转雾化造粒机（1）包括可旋转盘（2），可旋转盘安装在支撑部（3）上用于绕旋转轴线（6）旋转。盘是环形金属盘，该环形金属盘具有远离支撑部的第一表面（23）并且具有中央开口（29），并且支撑部包括联接至金属盘中的开口的中空圆筒形结构（28）和中空圆筒形结构中的可铸耐火材料。
【专利说明】炉渣粒化设备
[0001]本发明涉及一种干炉渣粒化设备，特别涉及通过使用旋转雾化造粒机获得经粒化的玻璃状炉渣的干炉渣粒化。
[0002]在GB2148330中描述了使用了空气喷射来破碎从旋转的平坦盘状部或杯状部喷出的炉渣的熔融炉渣粒化方法。通常，对于干炉渣而言，平坦的盘状部或杯状部是由某些类型的耐火陶瓷材料，诸如高氧化铝耐火陶瓷或者具有铬添加物的陶瓷耐火材料制成。
[0003]然而，已发现的是，如在典型的鼓风炉中要求的，当炉渣流速从通常在I至IOOKg/min之间的缓慢炉渣流速增加至每分钟大约3至6吨的高流速时，则即使平坦盘状部的直径增加，该平坦耐火盘状部仍变得不能充分地应付增加的流速，并且尽管雾化可以通过使用用于较高流速的耐火杯状部而被改进，但杯状部的边缘快速地被磨损，如所提供的任何金属保护壳体一样，并且杯状部也被研磨成平坦的盘形形状。
[0004]因此，如在我方的共同未决的专利申请GB1204069.7中所描述的，为造粒机提供了金属盘状部并且冷却系统对金属盘状部进行冷却。然而，旋转雾化造粒机的结构使得冷却系统不可能横跨金属盘状部均匀地冷却，因此盘状部的中央部接纳大量的热炉渣，但是盘状部的中央部施加了最少的连续冷却。
[0005]根据本发明，干炉渣旋转雾化造粒机包括:可旋转盘状部，该可旋转盘状部安装在支撑部上用于绕旋转轴线旋转，其中，该盘状部包括环形金属盘状部，该环形金属盘状部具有远离支撑部的第一表面并且包括中央开口 ；其中，该支撑部包括联接至金属盘状部的开口的中空圆筒形结构和中空圆筒形结构中的可铸耐火材料，其中，该可铸耐火材料包括炉渣。
[0006]本发明通过设置耐火材料制成的中央冲击垫以接纳熔融炉渣来解决可旋转金属盘状部在高炉渣流速下操作时的磨损问题。
[0007]优选地，该盘状部还包括阶梯部和形成在第一表面上的固化的炉渣层。
[0008]优选地，金属包括不锈钢、球墨铸铁或者软钢中的一者。
[0009]圆筒状部可以是包括多个柱状部的穿孔的圆筒状部，但是优选地，该圆筒状部仅
在一端处开口。
[0010]优选地，该造粒机还包括用于将炉渣供给至盘状部的第一表面上的炉渣供给出口，该出口包括炉渣流道或浇口盘中的一者。
[0011]优选地，该造粒机还包括用于将冷却剂供给至盘状部的冷却系统。
[0012]在一个实施方式中，该冷却系统包括指向盘状部的远离第一表面的第二表面的冷却剂喷洒器。
[0013]该冷却喷洒器可以包括经充气的液体喷洒器，但是优选地该喷洒器包括水喷洒器。
[0014]可替代地，冷却系统包括流动冷却剂系统。
[0015]优选地，造粒机还包括壳体，壳体包括联接至环形盘状部并且相对于可旋转盘状部和支撑部安装的圆筒状部，使得圆筒状部和环形盘状部形成在壳体与可旋转盘状部和支撑部之间的用于容纳冷却剂流的环形通道。[0016]优选地，造粒机还包括用于收集已经在盘状部的圆周处离开环形通道的冷却剂的
蓄液槽。
[0017]可以使用任何合适的冷却剂液体,但是,优选地,该冷却剂包括水。
[0018]该盘状部可以基本是平坦的，但是优选地，盘状部的第一表面是凹形的。
[0019]优选地，在盘状部的圆周上的两点之间的、穿过旋转轴线的弦的延长线与盘状部表面的在盘状部的边缘处指向旋转轴线的切线形成锐角。
[0020]优选地，该锐角在30°与50°之间。
[0021]更优选地，该锐角是40°。
[0022]现将参照附图对根据本发明的炉渣粒化装置的示例进行描述，在附图中:
[0023]图1示出了具有杯形形状的盘状部的炉渣粒化装置的第一示例；
[0024]图2示出了设置有平坦的盘状部的图1的装置的替代方案；
[0025]图3示出了具有喷洒冷却的第二示例；
[0026]图4示出了具有流动冷却的第三示例；
[0027]图5示出了具有阶梯部的第二示例；
[0028]图6示出了具有阶梯部的第三示例；
[0029]图7示出了根据本发明的应用于图5的示例的炉渣粒化装置的第一实施例；以及
[0030]图8示出了根据本发明的应用于图6的示例的炉渣粒化装置的第二示例。
[0031]如在我方的共同未决的专利申请GB1204069.7中描述的，图1a的示例示出了旋转式雾化造粒机1，该旋转式雾化造粒机I具有杯形或碟形形状的盘状部2，盘状部2安装在支撑部3上用于绕旋转轴线6旋转，支撑部附接至可旋转基底4。盘状部2具有侧壁10并且在护罩5内旋转。可旋转基底4连接至变速驱动轴(未示出)。旋转盘状部2的截面通常形成为圆的一部分。圆的半径根据盘状部的直径变化，使得盘状部的边缘相对于水平线以优选的角度倾斜。盘状部2的位于其最外部边缘处的角度Θ被优选地选择为使得位于盘状部的圆周上的两个点A、B之间的穿过旋转轴线6的弦7的延长线9相对于盘状部表面的在盘状部的边缘处指向旋转轴线的切线8形成在30度至50度之间的角度，如图1b所示。优选的边缘角度是40度。盘状部的直径根据设计的炉渣流速和盘状部的优选旋转速度来选择，这旨在避免渣棉的产生并且旨在生产准确尺寸的炉渣微滴。
[0032]盘状部由金属制成，诸如通常为310SS的不锈钢、或者球墨(SG)铸铁、或者软钢，但也可以使用其他合适的金属。该金属需要能够应付炉渣粒化中遭遇的操作温度并且具有良好的热传导性。图2示出了同样具有金属盘状部的替代性设计方案，但是在该情况下，该盘状部基本上是平坦的而非杯状形状，且设置有侧壁10。如之前提及的，平坦的盘状部以及杯形或碟形形状的盘状部不能应付高流速，但是使用金属仍能够允许对常规陶瓷耐火平坦盘状部的改进。
[0033]图3和图4中示出了也使用了合适的金属盘状部2的另一个改进方案，该实施方式设置有冷却机构。图3的示例示出使用了冷却喷洒器以及在图4示出使用了冷却剂流。在该两种情况下，冷却剂施加至盘状部2的远离表面23的底侧18，炉渣在操作期间落在该表面23上。示例示出了盘状部2安装在其支撑部3上。该支撑部可以是与旋转轴线6同中心且附接至基底4的圆筒形支撑部。然而，在设置有通过喷洒进行冷却的实施方式中，支撑部3通常是穿孔的支撑部以允许冷却剂到达盘状部的更靠近盘状部的中心的表面18。在一个示例中，设置有与盘状部表面18接触的彼此基本等距离地间隔开的多个支撑柱，其中，设置至少3个支撑柱，优选地设置4个支撑柱。因此，盘状部的中央部分也通过如图3中示出的冷却剂喷洒器13被冷却。虽然，可以使用任何合适的冷却剂，然而水是优选的，因为它容易获得、价格相对低廉并且不需要特殊的储存条件。在图3的示例中，盘状部的底侧18通过一个或者多个水喷洒器13而被冷却。杯状部2的旋转和冷却剂的应用确保了良好的传热系数(HTC)，以使金属盘状部保持在其操作温度范围内。
[0034]水在底侧上的冷却效果通过旋转速度被增强。金属的导热性为使得对底侧18施加的冷却导致在上表面23上形成了一层固化炉渣22，金属比如为不锈钢、球墨(SG)铸铁、软钢、具有少于0.15%的碳含量的低碳钢、或者铜。金属的操作温度和热传导性相结合影响了材料的选择。铜具有较低的操作温度，但更快地传导走热量，从而导致了在杯状部的上表面上形成较厚的固化炉渣层，因此形成了针对由热炉渣的碰撞所引起的磨损的充分保护。经固化的炉渣层沿循金属盘状部的轮廓。固化炉渣层的厚度布置为使得盘状部的形状不会变化，并且特别地使得盘状部边沿的形状不会变化。形成该层22的优点在于层22保护金属表面23，金属表面23否则可能遭受由与着落在盘状部2的表面上的每个新熔融炉渣流25进行接触所引起的热冲击。该保护层在图7和图8中示出。炉渣25经由炉渣流道或者浇口盘(未示出)的出口供给并且穿过该出口基本竖直地掉落到旋转的盘状部的中央部上。使用浇口盘允许来自于鼓风炉的炉渣流动的不规则变得均匀。
[0035]通常，盘状部的顶部表面在其外边缘处以在该顶部表面与延伸跨越盘状部材料的厚度的表面之间具有90度角的方式结束。来自于水喷洒器的水由盘状部的旋转侧壁10保留，并且从侧壁的下边缘流走的水由护罩5保留并且回流至蓄液槽(未示出)。在图3中部分地示出的替代性示例中，喷洒器13可以是设置有空气管12和水供给管13的空气雾化水喷洒器。
[0036]在图4中示出的另外的示例中，喷洒器可以被流动流体冷却系统——也通常是水冷却装置——替换。在该系统中，水在形成于驱动轴15与固定管14之间的环形通道19中输送。该管的一端16附接至固定盘状部17，该固定盘状部17通过以基本上将轮廓构造成类似于粒化盘状部2的底侧18的轮廓的方式定形状并且以较小的量与底侧18间隔开。水在固定盘状部17与旋转盘状部2之间流动并且在外半径20处排放至位于固定盘状部下方的腔体21中并且回流至蓄液槽。该设计方案意味在旋转盘状部2与护罩5之间不需要更复杂的密封。尽管，旋转盘状部自身可以设置有用于冷却的内部水通道，然而，这引起了关于冷却通道的密封与分配的问题，其中，冷却通道在中央部附近靠近在一起并且在边缘处更加分散，从而导致了横越盘状部的不均匀的冷却，因此通常，流动冷却剂系统的外部喷洒器是优选的。
[0037]在使用了水冷却设计方案的高旋转速度的操作中可能产生的另一个问题是形成在盘状部2的上表面23上的炉渣保护层22滑落，导致金属表面经受由于与落在未经保护的金属上的新熔融炉渣流进行接触所引起的热冲击。为了解决该问题并且也为了帮助保护性炉渣层22的形成，可旋转盘状部2可以在其上表面23上设置有阶梯部24。
[0038]对于图3和图4中的示例，在图5和图6中示出了阶梯部的示例。在盘状部2的上表面23中例如通过铸造、机械加工或者压制形成有一系列阶梯部24。使用的机构根据材料特性选定，这些特性中的一些为易于机械加工或者铸造。在阶梯部上进行压制和焊接涉及更多加工步骤并且关于在典型操作温度时焊接整体性的潜在问题使得该选项不太优选。阶梯部24有助于确保经固化的炉渣保护性层22在操作开始时形成并且在炉渣粒化期间保持在适当位置并且不会滑落。阶梯部24的数量取决于盘状部2的直径，并且可选地，阶梯部中的每个阶梯部设置成在平面图中具有相等的面积，导致阶梯部在较大半径处靠近在一起，在该较大半径处趋于移除炉渣层的力较大。使用阶梯部有助于在盘状部表面上形成和保留保护性炉渣层，这有助于减少由于热冲击所引起的损坏并且因此导致增加的工作寿命。尽管在此处没有示出，阶梯状部可以使用在其他基本平坦的旋转盘状部上，比如图2中示出的盘状部，或者盘状部的表面可以被粗糙化或者可以设置有突出的附加物(tag)，以使碰撞在金属表面上的第一炉渣减速至足以使冷却效果形成保护层。
[0039]本发明提供了对以上描述的特征的进一步的改进并且现将对本发明的实施方式的示例进行描述。如可以在图7和图8 二者中看见的，支撑部3修改成包括圆筒状部28，圆筒状部28通常由金属制成并例如通过焊接连接至盘状部2和旋转部件4这二者。然而，盘状部2是环形的，而非盘状部具有穿过旋转轴线的连续凹形表面。在盘状部的中央部29中，不存在任何金属，从而使圆筒状部28在其接合盘状部2的位置处敞开。此外，在图8的示例中，盘状部在上表面上超出圆筒状部的最大半径之外处设置有阶梯部。直到阶梯部24的最小半径处——即，在圆筒状部的半径内——不存在金属。圆筒状部28由可铸耐火材料26填充，可铸耐火材料26包括形成用于熔融炉渣的固体冲击垫的炉渣。尽管该填充可以独立进行并且落入圆筒状部中，在该情况下，支撑部可以是如之前所提及的穿孔的或者柱形的，仅在炉渣接纳表面处开口的圆筒状部的优点在于熔融材料可以倒进来并被冷却，使得如此形成的固化的炉渣填料在被磨损的情况下补充冲击垫。这种圆筒状部也更坚固并且易于制造，因此无论使用喷洒冷却剂或者流动冷却剂，被可旋转基底封闭并且仅在与盘状部2接合的位置处敞开的圆筒状部通常是优选的。
[0040]通过将要完全地容纳在圆筒状部28内的耐火填充材料29设置成具有用于与炉渣接触的平坦表面，并且该表面与环形盘状部的表面基本齐平，该设计非常的耐用。如果需要的话，任何维护可用来使用可铸耐火材料简单地再填充圆筒状部28，可铸耐火材料比如为陶瓷耐火材料、固化的炉渣、或者陈旧炉渣的经压碎的填料、或者其他具有绝缘性而非传导性属性的合适的材料。
[0041]特别地，对于每分钟若干吨的热炉渣的高流速，将旋转盘状部的中央部29用可更换的耐火部段进行替换具有的优点在于，解决了由于难于在金属盘状部的中央部(炉渣碰撞此处)施加充分冷却而引起的较差的热传递的问题，该较差的热传递可以导致过度地磨损并且因此要求更换或者修理盘状部。这在盘状部的不直接与热炉渣接触的其他区域中不是问题，因此安装可更换的中央部段是有效的措施并且不会失去具有冷却和阶梯部的金属可旋转盘状部的优点。
【权利要求】
1.一种干炉渣旋转雾化造粒机，包括可旋转盘状部，所述可旋转盘状部安装在支撑部上用于绕旋转轴线旋转，其中，所述盘状部包括环形金属盘状部，所述环形金属盘状部具有远离所述支撑部的第一表面并且包括中央开口 ；其中，所述支撑部包括联接至所述金属盘状部中的所述开口的中空圆筒形结构以及在所述中空圆筒形结构中的可铸耐火材料，并且其中，所述可铸耐火材料包括炉渣。
2.根据权利要求1所述的造粒机，其中，所述盘状部还包括阶梯部和形成在所述第一表面上的固化炉渣层。
3.根据权利要求1或2所述的造粒机，其中，所述金属包括不锈钢、球墨铸铁或软钢中的一者。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的造粒机，其中，圆筒状部仅在一端处开口。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的造粒机，其中，所述造粒机还包括用于将炉渣供给至所述盘状部的所述第一表面上的炉渣供给出口，所述出口包括炉渣流道或浇口盘中的一者。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的造粒机，其中，所述造粒机还包括用于将冷却剂供给至所述盘状部的冷却系统。
7.根据权利要求6所述的造粒机，其中，所述冷却系统包括指向所述盘状部的远离所述第一表面的第二表面的冷却剂喷洒器。
8.根据权利要求7所述的造粒机，其中，所述冷却剂喷洒器包括水喷洒器。
9.根据权利要求6所述的造粒机，其中，所述冷却系统包括流动冷却剂系统。
10.根据权利要求9所述的造粒机，其中，所述造粒机还包括壳体，所述壳体包括联接至环形盘状部并且相对于所述可旋转盘状部和所述支撑部安装的圆筒状部，使得所述圆筒状部和所述环形盘状部形成用于将冷却剂流容纳在所述壳体与所述可旋转盘状部和所述支撑部之间的环形通道。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的造粒机，其中，所述造粒机还包括蓄液槽，所述蓄液槽用于收集已经在所述盘状部的圆周处离开所述环形通道的冷却剂。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的造粒机，其中，所述冷却剂包括水。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的造粒机，其中，所述盘状部的所述第一表面是凹形的。
14.根据权利要求13所述的造粒机，其中，在所述盘状部的圆周上的两点之间的、穿过所述旋转轴线的弦的延长线与所述盘状部的表面的在所述盘状部的边缘处指向所述旋转轴线的切线形成锐角。
15.根据权利要求14所述的造粒机，其中，所述锐角在30°与50°之间。
16.根据权利要求14或15所述造粒机，其中，所述锐角是40°。
【文档编号】C21B3/08GK103764320SQ201280041810
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2011年8月26日
【发明者】威廉·巴里·费瑟斯通 申请人:西门子有限公司