直立式窑炉的物料均匀布料方法与流程

本发明涉及高炉冶炼、石灰窑等领域的直立式窑炉布料工艺技术。

背景技术：

石灰、钢铁等生产过程中，燃料和原材料按一定配比混合后上料至布料装置的料筒，再通过布料器将物料分布于窑炉内。在这里，我们所面对的燃原料混合大多为简单混合。虽然有些工艺不是燃原料直接混合后马上上料至布料装置料筒，而是还有输送等其他使混合物料几次翻动从而提高了物料互混的均匀效果。但是，筒单混合的物料终究不能有效消除偏析。譬如说：燃料集中在一侧而原料则在另外一侧，大小颗粒分别在上面和下面偏析等。如果缺乏有效措施，则偏析同样很容易在窑炉内料层的某些区域出现。不克服各种物料、大或小颗粒在局部区域的过渡集中，包括物料料面的偏高（多）或偏低（少）的不正常形状等偏析，会导致窑炉内料层某些区域混合配比不一致，气流阻力差异等，凡此种种都给生产带来不利影响。譬如化学反应强弱、空气流动等不均恒，使产质量受影响，燃料消耗增加，引起炉顶温度高，严重时料面局部塌陷等等。而为了生产，对燃料品质和颗粒范围限制还必须加大。

克服偏析的直接方法是将混合料预先进行充分“搅拌”均匀再布料，但这就要增加设备投资、时间和成本，一搬来说并不可取，除非特殊需要！

显然，布料工艺应当负起尽量消除物料各种偏析对生产带来不利影响的任务，并且尽可能避免产生新的偏析。而现有布料技术，重点则基本上放在原燃料在窑炉内的分布形态上，对于应如何克服已经存在于料筒的不均匀混合物料却少有涉及。

现有布料形式主要有溜子布料和变径（螺旋式）布料二种。通过驱动机构，溜子布料器除了做水平转动外，溜子还做垂直角度的变化从而实现物料在不同径向距离的分布。溜子布料形式可以完成不同径向距离的环形布料和螺旋形布料，布料方式灵活多样。但因要兼顾水平和垂直及位置和料流速度等控制，溜子布料形式的驱动和控制复杂，难度大；而变径布料形式的布料器则一搬由若干块下沿是螺旋形的锥板拼合而成，就如同在360度的水平园周方向上有很多长短不同“溜子”直接将物料分散于窑炉膛各不相同的径向距离上。设计良好的变径布料器，能合理分配甚至调整物料在不同径向距离的分布量。通常情况下变径布料器直接与料筒刚性連接而由驱动机构控制一起转动，由料钟控制物料的开合。因为变径布料是旋转布料，所以每一次物料都会以扇面形式在水平园周方向旋转舖展开来。相较于溜子布料，变径布料是大面积摊薄堆叠的分散布料形式，分散度高，但布料器相较于溜子体形大，控制过于简单，偏析得不到有效克服。

技术实现要素：

本发明的布料方法，是在布料水平旋转的园周方向设置若干均匀分布点。布料装置料筒的混合物料在布料角度控制装置的控制之下，每一斗料筒混合料都以旋转的方式，在实现园周方向若干均匀方位依次有序布料的同时，布料器自身的位置方位也以不断变化的均匀方式自动进行。

本发明的方法，是力图以最小的代价获取最佳的布料效果，其特点是：

1、本发明实质上就是对存在不均匀的混合物料进行科学有序的交叉分散堆叠，所以上料至布料装置料筒的燃原料可以是非均匀的简单混合；

2、控制物料径向投放的布料器水平方位的改变由逐次均匀布料过程自动完成，无需独立控制。不仅简化驱动机构，还可获得人为设置方式难以达到的效果；

3、布料的均匀方位数量有灵活的选择空间。除周向方位可4到8个或更多（若有必要），径向方位变化没有限制（10、20、…甚至无限）；

4、物料偏析以最佳快速分散的分布方式进行，体现了本发明是以整个布料空间的全方位充分分散为本的理念；

5、本发明的方法基于布料数据模型，技术效果显而易见。

以下为本方法特点的部份说明（其余见实施方法）：

本发明只要一个上料过程相对固定不变的工艺过程，燃原材料是无须经过刻意搅拌的简单混合。即输送、配料、进料位置和先后次序等这些过程环节都相对固定时，尽管我们很难获得燃原料的均匀混合状态，却可以营造一个每一次上料至布料装置料筒的物料偏析状况基本相同，然后对如此不断重复存在的每一斗“相同偏析”按本发明的方法完成物料在周向和径向均匀分散，即可达到不仅仅是料面分布的几何形态，而且燃料配比和颗粒大小等等偏析被交叉分散堆叠后，形成了针对以直立式为特点的窑炉生产条件能满足全方位均匀分散要求。特别是该方法采用能有效分散每一种物料和颗粒大小过渡集中的变径布料方式布料时，可形成物料是以摊薄的方式交叉堆叠分布，起到了解决物料偏析问题的最佳效果。

采用变径布料方式布料，只要料筒物料在料钟打开时有一定的持续旋转角度将物料舖展撒开，料钟的开度不必如溜子布料那样受到料流、速度和时间控制的制约，每次布料可在几秒之内完成，布料效率高。

附图说明

说明书附图1是一种变径布料装置示意图。混合物料上料至料筒1，在旋转机构的驱动下，料筒1带着物料旋转一个角度，打开料钟2开始撒料。物料在持续旋转的情况下通过由外螺旋板3和内螺旋板4组成的变径布料器后被分散到窑炉料面上。附图中几个连接件5将料筒1和布料器连接使之固定和同步旋转。

附图2是实施例，表示物料在园周方向有5个均匀点的逐次布料顺序。

具体实施方式

本发明布料方法的具体实施以附图1的变径布料方式说明如下：

1、周向均匀分布

周向均匀就是根据窑炉内直径的大小和生产工艺的均匀要求，确定周向需要多少物料均匀投放点，譬如四个或更多等分角度方位。这样，在角度控制装置的控制下料筒1内的物料会被逐次反复循环有序在形成均匀阵列的各不同均匀点撒料，而在撒料的过程中料筒保持旋转状态。

2、径向分布

上述周向均匀只是一维分散。而径向分散的实现却完全依赖变径布料器的水平方位变化。改变布料器方位，即可使物料偏析在分布空间的不同周向位置上有不同径向投放距离。从而达到物料在径向合理分散的目的。

然而，没有自主控制的变径布料器是与料筒1直接联带一起旋转的，其方位不能自行决定。本发明的方法，是控制周向分布点的角度方位使变径布料器的方位变化达到径向分散的要求。

3、控制周向均匀点的角度方位以实现径向分布的控制

当周向均匀布料角度选择不当时，将影响径向分布情况。请看以下实例：

实例一：周向以四个等分布料角度顺序依次并反复循环旋转布料时的布料器位置变化情况如表1（注：布料器方位以周向布料的第一角度为参照，即表1为45°、表2为60°）：

我们看到，当周向以45°、135°、225°、315°角度方位顺序布料时，布料器位置变化实际上仅有三个方位：45°、180°和0°。注意：不管是哪一个周向均布角度布料，在该转角下的一次次反复布料（每一列）的结果，表明物料偏析在同一个园周均布角度始终投在同一个径向位置上！如表1中，料筒每一次转45°布料的时候，布料器位置却始终与第一次布料时相同的方位反复叠加。这就是说，物料的偏析虽然在园周方向有4个均布点，但每个均布点都落在相同的径向位置没有分散！

本发明获得物料偏析在径向被自动分散的方法，是调整周向布料角度方位。具体实例见表2：

实例二：当表1的周向布料角度调整为表2的60°、240°、150°、330°时，我们看到，经过六次循环，即24次布料后，布料器又重新回到初始位置，继续下一轮的重复变化。表2中，周向也是园周4个均布点，但每个均布点下面（每一列）却对应了6个等间隔角方位的布料器不同径向分散位置。由此可知，本实例的物料偏析在窑炉二维的料面上是以4个周向均布点和每个均布点6个径向分散点的均匀方式实现物料偏析在二维平面的分散。

调整周向均布角度，我们不仅可以获得更多物料径向分散的数量，必要时还能以布料器方位无重复的位置变化方式来分散物料，以获得更有利的生产条件。

4、物料的均匀原则是使物料偏析首先快速分散

为了达到最佳布料效果，本方法应当进一步优化。因为，如果窑炉的直径比较大，或者对于期盼有更密集均布点的需求者来说，譬如周向均布点不是4个而是8个甚至更多的情况下，如果按照从小到大或相反的角度大小排列顺序依次布料的话，我们会发现，等到一个循环布料过去，从立体的三维来观察，物料在窑炉内连续几次撒料已经堆积起一定高度，而物料的偏析却还在局部区域内缓慢行走，这就势必影响到整体均恒效果。

“均匀”不应该是容易造成另一个局部不平衡的慢过程；一次布料结束后，下一次就应当向有利偏析在总体尽早均恒的另一个区域快速分散，这样才能体现分散效果的最大化，在整个立体的三维空间才是全方位的充分分散。因此，本发明实现均匀合理的布料是以周向及径向都是以迅速均恒的跳跃变换方式为原则的结果。

表2布料角度方位的顺序安排体现了这一原则。即第一次转60°之后，第二次跳至240°布料点，然后回到150°后再跳到330°布料点。附图2则是针对5个均布点的均匀顺序，每次也跳二个点，如附图箭头所示。其顺序是0→2→4→1→3→0，与表2的4个均布点不同，它不需要往回跳，而是每次跳二点自然完成全循环。

由上可知，本发明是根据生产工艺的需要建立可评估可选择的布料数据模型，为混合物料的各种偏析得到全方位均匀合理分散提供可行的技术方案，从而有利提高产品质量、降低消耗，且对降低燃料品质及颗粒大小规格要求有积极作用。