渣粒化系统和操作方法
【专利摘要】一种渣粒化装置，包括：渣粒化腔室；用于雾化熔渣的旋转雾化造粒器(5，6)，所述造粒器安装在所述粒化腔室中；以及空气供给器(33)，用于在所述渣被雾化之前将空气供给到熔渣(9)。所述系统还包括渣输送机构，用于将渣输送到所述粒化腔室。所述渣输送机构包括连接到所述粒化腔室的渣入口的管道，并且所述系统还包括安装在所述管道内部的空气喷枪。空气供给器联接到所述喷枪的远离所述粒化腔室的端部，并且所述喷枪具有远离所述空气供给器的穿孔部，由此空气被供给到熔渣。
【专利说明】渣粒化系统和操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特别用于干渣粒化的具有热回收的渣粒化系统和操作方法。
【背景技术】
[0002]渣料可以是任何类型的，例如，金属化的，如铁；金属氧化物，如二氧化钛；非金属，如作为金属生产工艺副产品产生的渣；或它们的混合物。在源自金属生产工艺的渣的示例中。
[0003]在常规的干渣粒化中，熔渣从高炉经由连接到渣道的管道被输送到位于粒化腔室中的旋转盘。粒化腔室的大小取决于使粒化渣充分冷却使得当颗粒碰撞在壁上时，颗粒不会粘附到腔室的壁上所需的距离。在高炉出铁场中总是非常需要一空间，所以，希望能够减小粒化腔室的整体尺寸。
【发明内容】
[0004]根据本发明的第一方面，一种渣粒化系统，包括渣粒化装置，所述渣粒化装置包括:渣粒化腔室；用于雾化熔渣的旋转雾化造粒器，所述造粒器安装在所述粒化腔室中；以及空气供给器，用于在所述渣被雾化之前将空气供给到熔渣中，其中所述系统还包括渣输送机构，用于将渣输送到所述粒化腔室，其中所述渣输送机构包括连接到所述粒化腔室的渣入口的管道，并且其中所述系统还包括安装在所述管道内部的空气喷枪(air lance)、联接到所述喷枪的远离所述粒化腔室的端部的空气供给器和远离所述空气供给器的喷枪穿孔部，由此空气被供给到熔渣。
[0005]到熔渣的空气供给迅速膨胀，以提高对渣的雾化。
[0006]优选地，流量控制装置可移动地安装在所述空气喷枪上。
[0007]优选地，所述系统还包括联接到所述渣输送机构的中间包和安装在所述中间包中的流量控制装置。
[0008]优选地，渣输送管道的出口端与旋转雾化造粒器的上表面的分隔小于40mm。
[0009]这促进渣流到造粒器盘上并防止熔渣的弹跳(bouncing)，熔渣的弹跳可能发生在有大的下降的情况下。
[0010]优选地，所述系统还包括处理空气供给入口 ；处理空气提取出口 ；和热回收机构。
[0011]所述系统可以具有热回收功能以及造粒功能，通过热回收功能，在造粒工艺期间流过熔渣外表面的处理空气被加热，并且可回收热量。
[0012]根据本发明的第二方面，一种在渣粒化装置中操作渣粒化工艺的方法，所述渣粒化装置包括渣粒化腔室和安装在所述粒化腔室中的旋转雾化造粒器，所述方法包括:将空气供给到熔渣流；在粒化腔室中粒化熔渣；将包括管道的渣输送机构连接到粒化腔室的渣入口，并通过管道将熔渣供给到渣粒化腔室；将空气喷枪安装在管道内部；将空气供给器联接到喷枪的远离粒化腔室的端部；以及经由远离空气供给器的喷枪穿孔部将空气供给到熔渣。
[0013]优选地，所述方法还包括:测量盘的旋转速度；测量粒化渣的样品的直径；比较测量直径与给定旋转速度下的预期直径；以及作为响应，调整空气进入熔渣的流率。
[0014]通过供给空气使渣膨胀允许降低杯速度，并在更短距离上有更长的飞行时间，从而减小了系统的整体尺寸，但是过大的粒状渣颗粒尺寸可能导致颗粒中心不是玻璃状的，所以必须相应地调整气流。
[0015]优选地，所述方法还包括:使处理空气流过粒化腔室以冷却粒化渣；以及在热回收设施中从处理空气提取热量。
[0016]优选地，所述方法还包括:使流量控制装置移动通过一些位置，以控制通过渣输送机构的渣流率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]现在将参考附图描述根据本发明的渣粒化系统和操作方法的示例，附图中:
[0018]图1示出了具有热回收的干渣粒化装置；
[0019]图2示出了根据本发明的具有热回收的干渣粒化装置；
[0020]图3a和3b详细示出了与本发明一起使用的止动器装置；
[0021]图4a和4b详细示出了本发明的实施例；
[0022]图5a和5b详细示出了与本发明一起使用的气源；
[0023]图6示出了在图1装置中粒化期间控制渣流率的方法。
【具体实施方式】
[0024]在粒化熔渣的常规干燥方法中，渣从渣道排出到旋转雾化器装置，旋转雾化器装置可以是平盘或浅杯或盘的形式。渣在盘的边缘被雾化，得到的渣滴部分地冷却至使它们具有足够坚固的外壳而在与周围的倾斜水冷壁碰撞时不会发生粘附的程度。在碰撞之后，渣落入空气冷却床中，在空气冷却床中，在排出之前进行进一步冷却。
[0025]然而，希望能够降低粒化腔室的尺寸，并且提高渣粒化期间的雾化有效性。
[0026]图2示出根据本发明的具有热回收的干渣粒化装置。旋转雾化造粒器包括通常是盘或碟的旋转元件5，并安装在粒化腔室13中，旋转元件沿箭头7的方向在驱动轴6上旋转。一系列空气入口 10和空气出口 11提供了使气流通过粒化腔室13到达热交换器12以用于热回收的路径。该腔室具有水冷壁15和冷却床16。如本示例所示，竖直的耐火材料衬里的渣输送管道4经由中间包2的出口 3联接，接收来自渣道8的渣9。安装在管道4内的是连接到空气供给器(未示出)和控制器18的空气喷枪14，控制器控制空气向喷枪的供给。在喷枪的远离空气供给器的端部，空气喷枪的穿孔部34允许空气进入渣9。
[0027]图3至图5可用于干渣粒化系统中的特征，该干渣粒化系统如关于图1和图2所述，具有或不具有在这些图中所示的热回收。该系统包括渣供给器，渣供给器通常经由渣道8从高炉(未示出)至耐火材料衬里的渣输送管道4。中间包或槽2可以用来帮助调节供给，或者渣道可以直接供给到输送管道。图l、2、3a、3b、4a和4b的示例均示出了中间包，但如果不需要流率控制，则可以省略。
[0028]图3a示出了可以与本发明的系统一起使用的流量控制的基本示例，其中，中间包2的渣9被馈送通过渣输送管道4，到达位于渣粒化腔室中的旋转雾化造粒器的旋转盘5。盘沿箭头7的方向关于轴6旋转。该示例还示出了在粒化期间，经由一段渣输送管道用空气供给器给熔渣通气以改进雾化效率的可选方案。经由柔性管道(未示出)来自压缩机管道的外部压缩空空气供给器通过管道的多孔部31被提供给熔渣，多孔部可以处在邻近造粒器的端部，并远离熔渣源。空气可以经由如图3a和3b所示的多孔塞或经由径向注入孔注入渣流中。渣输送装置的端部与旋转雾化造粒器的上表面的距离通常小于40mm，以防止熔渣在撞击造粒器时发生弹跳。图3b示出了在下面更详细描述的渣流率控制装置如何并入粒化系统中，在控制器18的控制下，止动器17可以通过杆14移动，如图1所示。可选的止动器杆完全独立于空气注入方法。
[0029]图4a和4b示出根据本发明的结合了渣空气供给机构的系统。图4a示出压缩空气注入喷枪32，其允许空气从压缩机经由管道33和喷枪32被弓丨导，并注入渣输送管道4中的渣流中心。这可以经由多孔部34装配在管道的最靠近旋转雾化装置的端部，或者可替代地，除了多孔塞或端孔，喷枪可以具有沿其长度分布的小孔，通过小孔，空气被注入渣中，或者喷枪仅在最靠近造粒器的端部处具有孔。压缩空气经由位于喷枪顶部的供给管线33供给，并且可以通过控制器18来控制。在图4b的示例中，空气注入喷枪32与可选的流量控制装置17结合，流量控制装置安装在喷枪上，以控制到渣输送管道4的渣流速。尽管示出为止动器和杆，但是还可以使用如关于图1描述的其它类型的流量控制。该结构使得注入喷枪32和止动器17可例如通过止动器在注入喷枪上的滑动而移动。来自远程供给器33的空气向上被注入喷枪32，并且通过端部34进入渣流9。所述端部可以是敞开端部，或者优选地采用多孔塞的形式。可替代地，喷枪可以具有封闭端部，具有一系列径向孔来代替多孔塞，或者孔可以位于喷枪端部处的盲板中。优选的形式取决于渣的预期应用和设计流率。
[0030]在图5a中，示出了将空气供给到渣的另一机构。可以经由渣输送管道直接给雾化器的旋转盘5供给渣，，旋转盘可选地包括流量控制装置，流量控制装置都没有示出。尽管空气可以直接供给到造粒器的边缘，或者渣输送管道中，但是在本示例中，压缩空气通过多孔塞35输送到旋转雾化器的顶部，而不是渣输送管道中。多孔塞可以具有与旋转盘相同的直径，并且空气可以被输送到旋转装置的多孔塞的顶部、中心、边缘或者整个顶表面。空气可以供给通过旋转支撑件6中的通道36。优选实施例是经由旋转支撑件6中的通道36供给空气使之通过其它金属旋转碟38的中央多孔耐火垫37(在图5b中示出)。
[0031]由于空气离开空气管道且快速获得渣温度时会膨胀，所以向渣输送管道中的熔渣供给空气增强了雾化。虽然随着空气向下行进到喷枪或其它输送系统，空气温度上升到一定程度，但是空气仍比渣要冷得多。在注入渣时，空气迅速膨胀，从而增强了对渣的雾化，并且空气迅速达到与渣的平衡温度。如前所述，在渣滴与粒化腔室的壁表面(与旋转盘相距一定距离)接触之前，渣滴必须得到几乎硬性表面，以避免粘附到该表面。对于相同的渣滴尺寸，因注入的空气而增强的雾化允许旋转雾化装置以较低的速度进行操作，从而减少了渣滴飞行中冷却所需的距离。，这允许倾斜的造粒器腔室壁定位成更靠近旋转雾化器，从而得到直径更小的腔室，需要更少的空气用于粒化处理，并且在粒化系统空气出口管11处获得更高的空气温度(如果使用热回收机构12的话)。确定空气供给是否正确可以包括:测量盘的旋转速度和平均渣粒直径；将测量的直径与预期的旋转速度进行比较；以及相应地调整空气供给。
[0032]使用如在我们共同未决的专利参考GB 1221121.5中描述的流量控制装置来控制熔渣到旋转元件上的流速可以额外地与本发明一起使用。当一起使用图3a和4a的实施例和流量控制装置时，得到更可控的渣流的优点，从而防止空气进入渣输送管道，这降低了热空气的损失，提高了热回收效率。即使没有这种特征，本发明也通过将空气引入粒化过程中而改进了对渣的雾化。在图3、4和5的示例中，可以在没有流量控制装置的情况下进行操作，但是具有本发明的雾化增强。类似地，尽管相对于具有热回收的干渣粒化装置描述了各示例，但是这些示例还可以用于不热回收机构的简单的干渣粒系统中。将空气注入熔渣中的各示例可以单独或组合地使用。
[0033]典型的干渣粒化装置的设计使得离开粒化外壳的空气温度足够高，以允许有用的热回收，采取热处理空气的形式进行干燥等或用于产生蒸汽。反过来，蒸汽可以用于发电。在高炉渣的情况下，颗粒具有非常高比例的玻璃状渣，使得适用于水泥生产。
[0034]尤其当造粒器直接连接到炉渣道的端部时，为了允许渣流率变化，将渣引导到旋转盘上的耐火材料衬里的渣输送管道通常是超大的。因此，输送管道不能充分地运行。造粒器腔室通常在正压力下运行，导致热空气损失和热回收减少。类似地，如果造粒器腔室在抽吸下运行，则冷空气会被吸入，导致回收热量的类似损失。在这两种情况下，热损失的大小取决于工作腔室压力和渣输送管道的自由空间。
[0035]如在我们共同未决的专利申请参考GB 1221121.5和GB 1221126.4以及图1的示例中描述的，旋转雾化造粒器包括通常是盘或碟的旋转元件5，并安装在粒化腔室13中，旋转元件沿箭头7的方向关于驱动轴6旋转。空气入口 10和出口 11提供了使气流通过粒化腔室13到达热交换器12的路径。该腔室具有水冷壁15和冷却床16。竖直的耐火材料衬里的渣输送管道4经由中间包2的出口 3联接，接收来自渣道8的渣9。流量控制装置I在本示例中是锥形塞形式的止动器杆，可移动地安装在中间包中。
[0036]可移动的锥形塞调节流率，使得当渣开始凝固时，允许更多的流量，以防止固化的渣堵塞管道。高流率通常处于每分2至6吨的范围内。
[0037]通过在渣的干法粒化期间施加渣流量控制，流率控制还改进了热回收工艺的效率。通过使用流量控制装置控制渣流，形成了流量控制装置I和中间包出口 3之间的渣密封，从而防止空气通过渣输送管道4，避免了热空气从粒化腔室的损失，或者冷空气进入腔室。流量控制装置定位在中间包2的出口 3上方，中间包通常为耐火材料衬里的，含有熔渣3。图1所示流量控制装置I采取连接到止动器17 (该示例中，止动器是锥体的平截头体)的致动器杆14的形式，但是还可以使用流量控制装置的其它形状来减少渣的横截面，以便形成渣密封。中间包2的出口3和管道4通常也为耐火材料衬里的。熔渣9从管道4输送到旋转元件5。在旋转元件5的边缘，渣被雾化。耐火材料衬里的管道4设计为传送最大设计渣流率到旋转元件5。渣性能，如头计算、渣的深度到开口的尺寸和横截面可以用来确定这一点，但由于渣凝固在管道中，横截面发生变化，因此需要过大的管道。通过提升杆14来移动止动器17使之远离中间包出口 3允许增加的渣流穿过管道4。流量控制装置I被约束成在控制系统18的影响下移动，以维持中间包2中的渣水平，从而提供了密封，以防止空气通过管道4。
[0038]当使用例如罩燃烧器(未示出)和高炉气加热渣的表面时，渣表面的温度得以保持，以防止形成凝固渣的外皮，但允许在止动器和中间包中的熔渣之间形成渣密封。然后，中间包中的水平传感器(未示出)可以用于给控制器提供数据。随着水平下降到其最低可允许水平，止动器移动得更靠近出口 3，以防止空气通过止动器。随着水平增加，止动器17可进一步移动远离出口而不破坏渣密封，然后可用于控制渣流率。在没有加热中间包中的渣表面的情况下，形成渣外皮会使水平传感器无效。在这种情况下，中间包的重量可以用于提供控制数据。这与止动器本身位置的组合使控制器根据需要来移动止动器。
[0039]这种布置使得渣流更可控，并防止空气从外部或从渣腔室进入渣输送管道，从而使减少进入的冷却空气或热空气的损失，因此提高了热回收效率。
[0040]图6是示出图1的装置的方法的流程图。将熔渣供给到中间包20。熔渣的水平或中间包的重量和流量控制止动器的位置由中间包中的传感器或中间包称重系统监控21，水平或重量和位置报告给控制器18。对于给定止动器位置，与所需最小水平进行比较22，如果水平止动器位置所需的最小值处或者以下，则将止动器移动23得更靠近出口 3。如果止动器不在最小值或不低于最小值，则它可以移离出口，以增加到造粒器的流率并控制到造粒器的渣流。流到造粒器上的渣被粒化24和冷却25。对于干渣粒化，随后进行额外步骤:随着渣的冷却，使处理空气在渣上流动26，并且使加热的空气通到热回收设备27。对于干渣粒化，可以使用在我们共同未决的专利参考GB1221126.4中描述的测量旋转式雾化造粒器驱动电机的功率或电流的机构，以给控制器提供反馈来进行流量控制。
【权利要求】
1.一种渣粒化系统，包括渣粒化装置，所述装置包括:渣粒化腔室；用于雾化熔渣的旋转雾化造粒器，所述造粒器安装在所述粒化腔室中；以及空气供给器，用于在所述渣被雾化之前将空气供给到熔渣，其中所述系统还包括渣输送机构，用于将渣输送到所述粒化腔室，其中所述渣输送机构包括连接到所述粒化腔室的渣入口的管道，并且其中所述系统还包括安装在所述管道内部的空气喷枪、联接到所述喷枪的远离所述粒化腔室的端部的空气供给器和远离所述空气供给器的喷枪穿孔部，由此空气被供给到熔渣。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，流量控制装置可移动地安装在所述空气喷枪上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，还包括联接到所述渣输送机构的中间包和安装在所述中间包中的流量控制装置。
4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其中，渣输送管道的出口端与所述旋转雾化造粒器的上表面的分隔小于40mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其中，所述系统还包括处理空气供给入口；处理空气提取出口 ；和热回收机构。
6.一种在渣粒化装置中操作渣粒化工艺的方法，所述渣粒化装置包括渣粒化腔室和安装在所述粒化腔室中的旋转雾化造粒器，所述方法包括:将空气供给到熔渣流；在所述粒化腔室中粒化熔渣；将管道连接到所述粒化腔室的渣入口，并经由所述管道将熔渣供给到所述渣粒化腔室；将空气供给到所述管道中的熔渣；将空气喷枪安装在所述管道内部；将空气供给器联接到所述喷枪的远离所述粒化腔室的端部；以及经由远离所述空气供给器的喷枪穿孔部将空气供给到熔渣。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括:测量盘的旋转速度；测量粒化渣的样品直径；比较测量直径与给定旋转速度下的预期直径；以及作为响应，调整空气到熔渣中的流率。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，还包括:使处理空气流过所述粒化腔室以冷却粒化渣，并在热回收设施中从所述处理空气提取热量。
9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，还包括:使流量控制装置移动通过一些位置，以控制通过渣输送机构的渣流率。
【文档编号】C04B5/06GK104428427SQ201380036436
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】W.B.费瑟斯通 申请人:西门子Vai钢铁技术有限责任公司