分散装置的制造方法
【专利摘要】提供了一种用于固体燃料燃烧器的分散装置。分散装置包括通道，颗粒材料可通过该通道朝向出口区域流动用于从那里分散，流动至少部分地绕该通道的纵向轴线旋转。该分散装置还包括下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，该下游引导装置被配置成至少减少旋转运动，使得流动沿与所述通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。
【专利说明】
分散装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于在冶炼技术和相关工艺中使用的分散装置。在一方面，本发明涉及用于精矿燃烧器或固体燃料燃烧器的分散装置。在另一方面，公开了一种用于在冶炼技术和相关工艺中使用的分散喷枪。
[0002]本申请要求澳大利亚临时专利申请编号2013904005的优先权，其内容被并入本文。
【背景技术】
[0003]精矿的有效闪速熔炼需要熔炼燃烧反应尽可能高效率地进行。闪速冶炼炉通常包括升高的反应塔(react1n shaft)，在所述反应塔的顶部处放置有粒状进料和反应气体被带到一起的燃烧器。在铜冶炼的情况下，进料是通常含有铜和铁硫化矿物的精矿。所述精矿通常与二氧化硅助熔剂混合，并且用预热空气或富氧空气燃烧。熔滴在反应塔中形成，并且下降到沉积槽(se111 er)，形成富铜的冰铜和富铁渣相。
[0004]常规燃烧器包括外风箱气室、水冷套筒、速度调整锥体，和内部固体燃料注入喷枪。燃烧器通常包含附连到风箱气室并与炉反应塔的顶板集成的冷却块。
[0005]调整锥体的下部和冷却块的内缘创建一个环形通道。富氧燃烧空气进入风箱，并通过环形通道排放到反应塔。水冷套筒和内部注入喷枪在燃烧气流环状空间内创建环形通道。
[0006]进料从上方引入并通过喷射套筒下降进入在内部环形内的反应塔内。进料到反应气体内的偏转是由在中心喷枪下端的钟形尖端推动的。此外，尖端包括将压缩空气向外引导以在伞状反应区中分散进料的多个穿孔射流。
[0007]物料供料设备通常包括容器和料斗、供料器(例如，拖链、螺旋输送机、空气输送管、振动式进料器、气动输送机等)、分流箱、歧管连接器和位于喷射器上方的进料管。一些进料系统在燃烧器上游对不同颗粒密度、形状和大小的进料流进行结合。
[0008]这种类型的已知进料系统与可对燃烧器性能产生不利影响并导致低效率的缺点相关，诸如变化的炉冶金和冰铜品位、较差的氧利用率、以及对尾气处理设备增加的灰尘淘析J等等。
[0009]精矿燃烧器所面临的典型进料问题的一个例子是进料绕燃烧器进料出口的整个圆周的较差分布。进料系统通常包含与喷射器接触的一个或多个进料槽，并且试图利用分流箱和分流器绕圆周均匀分布进料。这样的系统往往会引起进料聚集在槽壁和翅片的角部/边缘，在喷嘴内形成致密的原料“索(ropes)”，导致不良燃烧和降低的氧效率。
[0010]气动输送系统已被提出，以试图解决脉动问题，但需要对新设备投资大的资金，并且实质性修正现有建筑物的布局，以适应这样的系统。然而，这些系统中似乎没有以足够的量级改进燃烧效率，因为它们通过似乎扰乱颗粒分布的中间进料槽、分流器或其他设备进料，并且通过绕燃烧器圆周的离散入口点进料。
[0011 ]在其他颗粒燃料的燃烧中，诸如煤燃烧应用，已经尝试用机械和旋转机器实现颗粒分布。已经对试图消除进料脉动的将粉煤挤出到燃烧室的复杂装置进行了研究。美国专利号4803836中描述了这种装置的一个典型例子。同样的操作问题本质上影响到闪速冶炼和精矿燃烧反应器的燃烧稳定性和运转。
[0012]在本说明书中，在讨论著作、行为或知识项目(或它们的组合)时，这样的引用并不是承认或认可所指的任何信息形成本申请优先权日的公知常识的一部分。这样的信息仅为了提供上下文以促进对本发明概念和它采取的各种形式的理解的目的而被包括。
【发明内容】
[0013]根据本发明的第一主要方面，提供了一种用于固体燃料燃烧器的分散装置(dispers1n apparatus)，戶斤述装置包括:
[0014]通道，颗粒材料可通过所述通道朝向出口区域流动用于从那里(there from)分散，流动至少部分地绕通道的纵向轴线旋转，以及
[0015]下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，下游引导装置被配置成至少减少旋转运动，使得流动沿与通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。
[0016]颗粒穿过通道行进或流动的大致路径是沿与通道的纵向方向对准的方向。由此，本领域技术人员将理解的是，颗粒穿过通道行进或流动的路径是朝向出口区域。在大多数的实施例中，颗粒穿过通道的运动是由于重力的影响。
[0017]颗粒材料(后文中称为颗粒)通常以通过进料装置引入通道内的小固体颗粒的形式提供，所述进料装置诸如布置在下游引导装置和出口区域的上游的进料槽。通道(passage)因此作为颗粒通过其朝向出口区域行进或者流动以从那里分散的管道(conduit)ο
[0018]下游引导装置的实施例用于在从出口区域分散之前修正和/或拉直颗粒的行进方向。也就是说，下游引导装置旨在至少部分地减少或消除可能存在于颗粒流中的任何非线性运动分量(如角运动或旋转运动)。为此，下游引导装置用于至少部分地调节所述颗粒的流动，使它们以基本上线性的方式朝向出口区域行进。
[0019]通道的纵轴可基本上与垂直轴线对准，出口区域基本上位于通道的最下方，并且入口区域基本上位于通道的最上方(或出口区域的上游和远侧)。因此，如所指出的，穿过分散装置行进的颗粒是通过重力促动到那里的。应该理解的是，可以实现颗粒运动由其他手段(诸如，气体流)实现的实施例。
[0020]通道本质上可以是线性的或曲线的。
[0021]在一个实施例中，下游引导装置被布置成相对于该通道是基本上静态或固定的。
[0022]在一个实施例中，分散装置还包括设置在下游引导装置上游的上游引导装置，并且配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，从而绕通道的纵向轴线移动颗粒材料。
[0023]下游引导装置的实施例可用于提供与通过流(passingflow)接合的构造，并且颗粒可以撞击到该构造上，引起颗粒的散射。在测试中已经发现该散射行为增加颗粒间碰撞的可能性，这减少或移除由上游引导装置建立或因其他原因存在的角运动分量或旋转运动分量。这样，下游引导装置可以被配置或成形为减少颗粒绕通道纵向轴线的角运动或旋转运动，以便鼓励颗粒以与通道纵向轴线对准得多得多的方式行进。据认为，将流动调节成基本上线性的方式进一步帮助改善颗粒在出口区域处或出口区域附近的空间分布的均匀性。
[0024]在一个实施例中，随着它们朝向出口区域移动，通过包含下游引导装置引起或促进的散射行为还用于至少部分地增加颗粒在通道内的径向分布。
[0025]在另一实施例中，下游引导装置被配置成通过增加颗粒的径向分布至少减少旋转运动，使得流动以基本上均匀的方式沿与通道纵向轴线对准的方向朝向出口区域进行。
[0026]在另一实施例中，下游引导装置旨在至少部分地减少颗粒在通道内的角运动或旋转运动，并在可能的情况下将径向运动分量引入颗粒的流动内。
[0027]对于本文所考虑或描述的大多数实施例，上游引导装置被配置为随着颗粒沿着通道朝向出口区域移动或流动而将角运动分量或旋转运动分量(具有角速度)引入它们的流动(或在相对于通道的纵向轴线的圆周方向上的运动)。
[0028]通过上游引导装置赋予的角运动或旋转运动(这将被理解为包括绕通道纵向轴线的类似圆周的运动)分量用于(至少部分地)，随着颗粒朝向出口区域移动而绕整体行进方向(或绕通道的纵向轴线)圆周地移动它们。上游引导和颗粒惯性的联合作用促进它们的行进，因此它们沿与通道的周界大致相符的路径行进-颗粒被例如护罩构件或分散装置安装在其中的环形通道的内壁约束。
[0029]本领域技术人员将理解的是，一些进料装置将不会以对称(方向和速率/速度上)的方式将颗粒材料引入通道，从而使颗粒在通道内遵循不同的轨迹(尽管整体沿下游方向)，并使得难以可靠地将所述颗粒调节为基本上均匀的流动。因此，通过上游引导装置施加的向心运动促使颗粒进入对随后的调节更可预测的布置。一旦颗粒被安排在更可预测的布置中，可以采用附加的调节以在颗粒从出口区域离开时进一步协助增加颗粒之间空间均匀性的程度。
[0030]不受初步分析的约束，发明人已经确定，如本文所述地将角运动分量或旋转运动分量引入颗粒流动随后进行流动的后续调节，至少部分地改善了颗粒在出口区域处或其附近、邻近的空间分布的均匀性。在固体颗粒式燃料颗粒通过出口区域被分散到燃烧室内的闪速冶炼的上下文中，均匀的空间颗粒分布已被证实可以改善后续的燃烧反应的效率。
[0031]由此可见，本发明的实施例可以用于提供以可变进料速率注入燃烧室的颗粒(例如固体燃料颗粒)的基本均匀的空间分布。在一些布置中，本文所述的分散装置的实施例可以在铜、铅或镍精矿的闪速冶炼、硫化冰铜的闪速转换领域或进料流的空间均匀性被认为是有利的其他类似领域中发现有利应用。应该理解的是，本文所描述的分散装置或上游/下游引导装置的实施例可以适于在使用或依赖颗粒进料系统的其他领域中使用，诸如药物、化学和食品生产及加工工业。
[0032]在一个实施例中，上游引导装置包括构造成将颗粒材料沿与通道相切的方向引入通道的入口。以这种方式，可以理解的是，在相切于通道的角度到通道内的颗粒注入(以便建立颗粒流的流动)有助于发展绕通道纵向轴线的流动。在一些布置中，以这种方式的颗粒注入可通过输送气体等方式协助。在其他布置中，入口进料槽可以被配置以便以足以受益于重力影响的角度将颗粒沿切向引入通道。
[0033]应该理解的是，上游引导装置可以包括能够将角运动分量或旋转运动分量引入到颗粒的任何设备、装置、机构或过程，这允许颗粒在它们通过通道朝向出口区域移动或流动时绕它们的正常行进路径移动或流动。本领域技术人员将认识到的是，可以开发依赖于对颗粒施加角运动或旋转运动的替代装置的其他布置，例如，使用切向喷射到通道的输送或背景气体。
[0034]在一个实施例中，上游引导装置可以包括相对于通道成一定角度的入口，以便以大致切向方式将颗粒弓I入通道。在一种布置中，所述入口延伸进入通道。
[0035]在一个实施例中，上游引导装置包括引导元件，其具有与通道的纵向轴线基本上同心的纵向轴线。在一个实施例中，引导元件被布置成相对于该通道是基本上静态或固定的。
[0036]引导元件可以包括一个或多个形态特征，其各自包括限定在三维曲线之间的表面，以及在所述引导元件的纵向轴线上或附近的一个点，所述三维曲线在距所述轴线的一定径向向外距离处(宽度尺寸)围绕并且沿其一部分(长度维度)基本上均匀地缠绕。应当理解的是，宽度尺寸限定每个形态特征距轴线的最外边缘或周缘，并且其可以沿其长度是均匀的。可替代地，所述形态特征或各形态特征的宽度在性质上可以是不均匀的。
[0037]在一个实施例中，所述形态特征或各形态特征的被构造成对准基本上正交或垂直于引导元件的纵向轴线。以这种方式，本领域技术人员将理解的是，表面与引导元件的纵向轴线所成的角度(沿相对于引导元件的纵向轴线的径向方向)约为90度。然而，可以理解的是，根据情况和应用，每个形态特征的表面可以定向在相对于通道或引导元件的纵向轴线的不同角度处。
[0038]在一个实施例中，所述形态特征或每个形态特征包括基本上均匀地围绕引导元件的纵向轴线的至少一部分缠绕的螺旋部(例如一个螺旋叶片)。在这种布置中，实际上，每个螺旋叶片根据需要提供宽度均匀或变化的螺旋坡道。
[0039]在一些布置中，螺旋部的相对于引导元件的纵向轴线方向的径向方向延伸的表面被配置成与引导元件的纵向轴线基本上正交或垂直地排列(aligned)。以这种方式，将被理解的是，螺旋部的表面相对于所述通道或引导元件的纵向轴线大体上成直角(或约90度)。然而，可以理解的是，根据情况和应用，螺旋部的表面可以定向在相对于通道或引导元件的纵向轴线的不同角度处。
[0040]在另一实施例中，所述形态特征或每个形态特征包括配置为绕或沿引导元件的纵向轴线的一部分延伸的涡旋(he I i Co id)(或“填充”螺旋斜坡)ο所述涡旋或每个涡旋的半径可以是均匀或不均匀的。在一些实施例中，涡旋的表面以与螺旋表面基本相同的方式布置。
[0041]应当理解的是，所述形态特征或每个形态特征的倾斜表面或“斜坡”通过它的节距测量，所述节距是特征在平行于它的轴线测量时的长度。应当理解的是，所述形态特征或每个形态特征的节距与随着颗粒遇到或沿所述特征流动而赋予它们的角运动或旋转运动的程度相当。
[0042]如所指出的，穿过分散装置行进的颗粒是通过重力促动到那里的。应该理解的是，可以实现颗粒运动由其他手段(诸如，气体流)实现的实施例。例如，少量的背景气体可用于协助沿一个或多个形态特征行进的颗粒。在一个实施例中，背景气体可以包括由相关炉内与外界或环境大气之间的压力差驱动的空气。
[0043]在一些实施例中，每个形态特征的节距跨越/沿其长度是均匀的。然而，每个形态特征的节距可以是跨越/沿其长度不均匀的，从而允许施加到颗粒上的角度或旋转速度分量沿引导元件的某些区域而变化。
[0044]对于形态特征需要围绕其轴线(或者，引导元件的轴线)缠绕的次数是无限的-只需要足够的长度，以使颗粒被促使朝向通道的周界(或使它们到达例如护罩构件的内部表面)。应当理解的是，每个形态特征的长度和它的节距通常取决于颗粒材料是多么容易流动的。因此寻求颗粒速度与有关材料的类型之间的平衡，即如果颗粒行进速度太慢，则该颗粒可(a)不太可能达到通道的周界，以及(b)可能发生堵塞。因此，颗粒的速度，至少部分地通过形态特征的数量和它们的节距控制。例如，对于颗粒物更容易动流过的情况下，有较少螺旋的平缓节距可以是更优选的。如果颗粒物不那么容易流动，则更陡的节距(以便在重力作用下移动时增加颗粒的速度)和形态特征的更大数目可能是更可取的，以便促使材料朝向通道的周界。
[0045]在另一实施例中，上游引导装置包括设置在通道内并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。
[0046]在一种布置中，上游引导装置被布置成相对于该通道是基本上静态或固定的。
[0047]在另一实施例中，螺旋部包括在螺旋部的周缘区域处或周缘区域附近设置的侧壁部分，并且布置用于防止颗粒材料行进超过在所述周缘区域处或周缘区域附近的通道的周界，所述侧壁部分布置为沿周缘区域的至少一部分延伸。以这种方式，侧壁部分用作用于约束颗粒在它们围绕通道纵向轴线时的进一步径向运动的边缘障碍。因此，可以理解的是，侧壁部分(无论设置在哪里)旨在防止颗粒移动越过通道的边缘(设置侧壁的地方)，并且进一步有助于建立颗粒通过通道的总体角度或旋转流动。
[0048]应当理解的是，这样的侧壁部分可以设置在以上描述的一个或更多形态特征上。
[0049]在另一实施例中，所述分散装置包括配置成朝向出口区域延伸的柱构件，并且引导元件绕该柱构件布置。柱构件可被配置以便为引导元件提供支撑。
[0050]在一个实施例中，引导元件的纵向轴线与柱件的纵向轴线是同心的。
[0051]引导元件相对于所述柱件的构造可被布置使得所述形态特征或每个形态特征的节距可以在使用中被改变，从而使颗粒运动的旋转分量(例如，角速度)在操作要求必要时可以改变。可以理解的是，节距可在使用之前变化，或可以实现其中结合允许节距在使用期间变化的技术的布置。
[0052]形态特征可以被配置成沿它们的长度是连续的或不连续的。
[0053]分散装置还可以包括在上游装置或引导元件上游的入口区域，并且布置为与一个或多个进料槽流体连通，以用于将颗粒材料引入通道。
[0054]在一个实施例中，入口区域可以包括用于将从每个进料槽接收的颗粒引导至引导元件的歧管装置。在一个实施例中，歧管装置构造成将进入颗粒物质分成若干股分离的流动，其配置使得每股流动被朝向相应形态特征定向。
[0055]在一个实施例中，对于单进料槽或双进料槽布置的情况，歧管装置被布置为将进入颗粒流分成四股，每股被引向相应的形态特征，诸如螺旋或涡旋(即具有以螺旋或涡旋构造的形式设置的四个形态特征的引导元件的实施例)。在这样的布置中，一个或多个螺旋或涡旋结构可以朝向歧管装置充分延伸，以便能够接收这样引导的颗粒。
[0056]在各种实施例中，歧管装置或进料槽可构造成使得颗粒材料以基本相切于通道的角度引入或注入通道。
[0057]在一个实施例中，螺旋或涡旋结构的延伸部使得为各螺旋或涡旋设置基本上平滑的过渡。可替代地，延伸部可以被构造为使得所述过渡是非常急剧的。
[0058]应该理解的是，用于将颗粒状固体通过一个或多个入口区域进料到本文所描述的主要方面的分散装置的多种布置将被本领域技术人员已知，其中，任一种可以容易地适用于本文所描述的发明的大多数实施例。
[0059]柱构件可以从通道的入口区域处或其附近延伸，并在出口区域处或出口区域附近终止。
[0060]引导元件的所述形态特征或每个形态特征可以沿柱构件的全部或一部分延伸。
[0061]在一些布置中，引导元件的所述形态特征或每个形态特征可以从装置的入口区域处或附近延伸，并且在出口区域处或出口区域附近终止。
[0062]柱构件可以以横截面大致均匀的管状长形构件的形式设置。在这样的实施例中，柱构件可被配置用于允许气体通过管状区域的中空区域流动。在一种布置中，气体被布置为沿朝向装置的出口区域的方向流动。
[0063]柱构件可包括具有可变横截面的区域。
[0064]可替代地，柱构件可以是横截面大致均匀的实心长形构件。
[0065]柱构件可被配置成相对于所述移动颗粒保持基本静止。
[0066]在另一实施例中，引导元件和柱构件被布置成相对彼此基本上静止或固定。在这样的布置中，引导元件可以被布置成固定地连接到柱构件。
[0067]可替代地，引导元件可以被配置为可释放地连接到柱构件，使得两者都可以是可分离的，以用于例如维护目的。此外，引导元件可以是可移动的，使得它可以被重新配置，以便允许形态特征(多个)的节距被改变。这种改变可以是通过压缩或延长引导元件的长度而实现，从而根据需要改变节距。
[0068]引导元件可以形成为与柱构件一体。由此，柱构件和引导元件都可以由相同的材料一起制造或形成，以充分利用已知的成型/成形制造技术的效率。此外，虽然两者可以由不同的材料形成，它们也可以设置在一起，从而作为单个组成部分起作用。
[0069]可替代地，引导元件可以是能够与柱构件组装在一起的单独部件。在一个这样的布置中，引导元件可以包括被配置为可与柱构件接合的管状部分，使得二者可相对彼此适当对准。引导元件的管状部分可以被配置成在其中接收所述柱构件，并且操纵使得该引导元件可以被定位在沿柱构件的长度的适当位置处。
[0070]本领域技术人员将意识到可用于构建和组装本文所描述的大多数部件的材料和制造技术。
[0071]在另一实施例中，分散装置还包括被配置成限定通道的至少一部分的护罩构件。
[0072]在一种布置，护罩构件用于提供防止颗粒材料移动超过通道的周界的障碍。
[0073]护罩构件可以以例如长形圆形管的形式设置。在一种布置中，通道的纵向轴线和长形管被布置为彼此同心。
[0074]护罩构件的横截面可以是均匀或非均匀的。
[0075]护罩构件可沿着其纵向轴线逐渐变得渐缩(tapered)。
[0076]在一个实施例中，护罩构件或圆形管围绕上游或下游引导装置的至少一部分。在这样的布置中，应当理解的是，当颗粒通过容纳由护罩围绕的上游或下游引导装置的通道部分行进时，护罩用于确保颗粒保持在通道内。由此，应当理解的是，护罩构件用于提供基本防止颗粒材料移动超过通道的周界的障碍。
[0077]在一个实施例中，通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，分散装置的实施例安装在所述环形管道中。
[0078]在一些实施例中，环形管道可以是相关精矿燃烧器或固体燃料燃烧器的一部分，本文所述的分散装置或分散喷枪的实施例被安装在所述燃烧器中。
[0079]护罩构件可以以例如圆筒形管的形式设置。在一个实施例中，当与柱构件装配在一起时，护罩构件用于限定该颗粒通过其行进的通道的一部分。此外，护罩构件和柱构件可在出口区域处或出口区域附近至少部分地限定环形孔处，颗粒通过所述环形孔从那里分散。
[0080]在另一实施例中，引导元件被附接或安装到护罩构件的内表面或壁上。在这种布置中，在组装时，护罩构件与柱构件接近或基本上同心地放置，使得引导元件接近柱构件。在这样的布置中，引导元件可以以与上述方式类似的方式形成为护罩构件的一体式部分。
[0081]在另外的实施例中，下游引导装置包括绕通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起被配置成与颗粒材料的通过流接合。
[0082]在另一实施例中，下游引导装置包括与通道同心布置并且被配置成与颗粒材料的通过流接合的一个或多个环形圈。
[0083]在另一实施例中，下游引导装置包括在通道的周界处或周界附近绕该通道间隔开的多个长形元件，并构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。
[0084]在一个实施例中，下游引导装置以围绕通道的纵向轴线并与其对准的一个或多个突起的形式设置，并且被配置用于与通过流接合。突起可包括与通道的纵向轴线基本对准的一个或多个长形肋或叶片，并规律地或绕通道的圆周间隔开。长形肋可具有沿其长度均匀地延伸的矩形横截面。所述长形肋或每个长形肋包括与它的纵向轴线对准的长形轴线。应当理解的是，长形肋的横截面可以是适于与颗粒的通过流接合的任何形状。
[0085]在另一实施例中，突起包括在通道的周界处或周界附近绕该通道间隔开的多个长形构件，以便与通过流接合，用于减少颗粒绕行进方向的运动，和/或在从出口区域分散之前弓I起通道内的径向运动。在这种布置中，各构件的延长方向与通道的纵向方向基本上对准。
[0086]应当理解的是，设置在上游引导装置与出口区域之间，用于拉直颗粒行进路径(SP减少或去除颗粒运动的角度或旋转分量)或促进颗粒散射的任何构造可以具有用于本发明目前所描述方面的实施例的效用。
[0087]例如，在替代布置中，发明人认为，下游引导装置可以以至少一个或多个圆柱形凸耳、半球形凸耳、或楔子、喷嘴环或圆周地隔开的肋的形式设置在颗粒的行进路径中。据认为，这样的构造有助于引起颗粒散射，从而促进颗粒间的碰撞(即，减少或消除运动的角度或旋转分量和/或增加在通道内的径向运动)。在一些实施例中，这样的构造引起颗粒彼此会聚和发散，用于至少部分地引起颗粒间碰撞，这可改进下游颗粒间的空间/径向分布。
[0088]在另一实施例中，下游引导装置可以以取向与通道(或护罩构件)的纵向轴线基本上同心的环形圈的形式提供。该环形圈可被成形为提供一种颗粒可撞击在其上的表面，以便引起颗粒散射。该环形圈可在护罩的下游自由端处或附近附连到该护罩的内壁。该环形圈的横截面可基本上是均匀的。
[0089]—个或多个环形圈可设置在护罩构件内上游引导装置的下游的多个位置处。
[0090]所述环形圈或每个环形圈可被布置为将其一部分充分地向通道内伸出，以便侵入、干扰或接合颗粒的通过流。
[0091]应该理解的是，下游引导装置可包括任何上述特征的组合，以便在上游引导装置的下游充分调节颗粒流动。
[0092]下游引导装置的形态可由各种公知的制造技术和本领域技术人员已知的材料构造或形成。
[0093]下游引导装置(和本文所述任何其可能的形式)可以被安装到护罩构件的内表面或壁上。可替代地，下游引导装置可以被安装到上游引导装置，或柱构件。应当理解的是，在所有这些布置中，安装可以在性质上是可释放的，诸如用于维护目的等。
[0094]应该理解的是，任何上述分散装置的实施例可以被布置用于精矿燃烧器或固体燃料燃烧器。
[0095]关于第一主要方面的任何上述特征可以与任何下面描述的主要方面的实施例结合。类似地，关于下述主要方面描述的任何特征可以结合和/或适于用于关于上述的第一主要方面描述的实施例。
[0096]根据本发明的第二主要方面，提供了一种用于调节从中流过的颗粒材料的流动的分散装置，该装置包括:
[0097]通道，颗粒材料可通过该通道朝向出口区域流动用于从那里分散，流动至少部分地绕通道的纵向轴线旋转，以及
[0098]下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，下游引导装置被配置成至少减少旋转运动，使得流动沿与通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。
[0099]在一个实施例中，下游引导装置根据上述下游引导装置的任一个实施例配置。
[0100]在另一实施例中，分散装置还包括设置在下游引导装置上游的上游引导装置，并且配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，从而绕通道的纵向轴线移动颗粒材料。
[0101]在另外的实施例中，上游引导装置根据上述上游引导装置的任一个实施例配置。
[0102]在另外的实施例中，分散装置还包括被配置成限定通道的至少一部分的护罩构件。在一个布置中，护罩构件围绕上游或下游引导装置的至少一部分。
[0103]在另一实施例中，通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，分散装置安装在所述环形管道中。
[0104]应该理解的是，关于第二主要方面的任何上述分散装置的实施例可以被布置用于精矿燃烧器或固体燃料燃烧器。
[0105]根据本发明的第三主要方面，提供了一种用于调节从中流过的颗粒材料的流动的分散装置，该装置包括:
[0106]通道，颗粒材料可通过该通道朝向出口区域流动用于从那里分散，
[0107]上游引导装置，其被配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，以用于围绕通道的纵向轴线移动颗粒材料，以及
[0108]下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，并且在上游引导装置的下游，下游引导装置被配置成至少减少角运动或旋转运动，使得流动沿与通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。
[0109]在一个实施例中，上游引导装置包括构造成将颗粒材料沿与通道相切的方向引入通道的入口。
[0110]在一个实施例中，上游引导装置可以包括相对于通道成一定角度的入口，以便以切向方式将颗粒弓I入通道。在一种布置中，所述入口延伸进入通道。
[0111]在另一实施例中，上游引导装置包括设置在通道内并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。
[0112]在一个实施例中，螺旋部包括在螺旋部的周缘区域处或周缘区域附近设置的侧壁部分，并且布置用于防止颗粒材料行进超过在所述周缘区域处或周缘区域附近的通道的周界，所述侧壁部分布置为沿周缘区域的至少一部分延伸。
[0113]在另一实施例中，下游引导装置包括在通道的周界处或周界附近绕该通道间隔开的多个长形元件，并构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。
[0114]在另外的实施例中，上游引导装置根据上述上游引导装置的任一个实施例配置。
[0115]在另外的实施例中，下游引导装置根据上述下游引导装置的任一个实施例配置。
[0116]在另外的实施例中，分散装置还包括被配置成限定通道的至少一部分的护罩构件。在一个布置中，护罩构件围绕上游或下游引导装置的至少一部分。
[0117]在另一实施例中，通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，分散装置安装在所述环形管道中。
[0118]应该理解的是，关于第三主要方面的任何上述分散装置的实施例可以被布置用于精矿燃烧器或固体燃料燃烧器。
[0119]根据第四主要方面，所提供的是一种用于分散颗粒材料的分散喷枪，该分散喷枪根据本文所描述的分散装置的任一实施例布置。
[0120]应该理解的是，第四主要方面的分散喷枪的任何实施例可以被布置用于精矿燃烧器或固体燃料燃烧器。
[0121]根据第五主要方面，所提供的是一种用于修正颗粒材料流过分散装置或分散喷枪的通道的行进路径的方法，颗粒材料从所述分散装置或分散喷枪分散，该方法包括:
[0122]在分散装置或分散喷枪的出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径，以至少减少流动绕通道纵向轴线的任何旋转运动，使得流动以基本均匀的方式沿与通道纵向轴线对准的方向朝出口区域进行。
[0123]在一个实施例中，该方法还包括:
[0124]在通道上游和出口区域远端的区域处，将绕通道纵向轴线的角运动分量或旋转运动分量引入颗粒材料的流动。
[0125]在另一实施例中，将角运动分量或旋转运动分量引入流动内包括:沿与通道相切的方向引入颗粒材料。
[0126]在一个实施例中，沿与通道相切的方向引入颗粒材料是通过相对通道成角度的入口实现的，以便将颗粒以相切方式引入通道。在一种布置中，所述入口延伸进入通道。
[0127]在一个实施例中，将角运动分量或旋转运动分量引入流动内包括:设置配置为沿通道的至少一部分延伸的上游引导装置。
[0128]上游引导装置的实施例可以根据上述上游引导装置的任一个实施例布置。
[0129]在另外的实施例中，将角运动分量或旋转运动分量引入流动内包括:在该通道内设置螺旋部，并且该螺旋部配置为沿通道的至少一部分延伸。
[0130]在另一实施例中，在出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径包括在通道内的出口区域处或出口区域附近设置下游引导装置，所述下游引导装置配置为与颗粒材料的通过流接合。
[0131]下游引导装置的实施例可以根据上述下游引导装置的任一个实施例配置。
[0132]在另一实施例中，在出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径包括设置绕通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起配置为与颗粒材料流接合。
[0133]在另外的实施例中，在出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径包括设置在通道的周界处或周界附近绕该通道间隔开的多个长形元件，并构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。
[0134]在另一实施例中，分散装置根据本文描述的分散装置的任一个实施例配置。
[0135]在另外的实施例中，分散喷枪根据本文描述的分散喷枪的任一个实施例配置。
[0136]对于概括本发明的主要方面的目的，某些方面、优点和新颖特征已经在上面进行了描述。然而，应理解的是，未必所有这些优点可以根据任何特定实施例来实现，或者未必所有这些优点可以以实现或优化一个优点或一组优点的如本文所教导的方法执行，而不一定实现本文可教导或建议的其他优点
【附图说明】
[0137]为了便于更好地理解下面的发明构思，本发明的各种实施例现在将仅通过举例的方式参考附图中的任何一个或多个进一步解释和说明，所述附图中:
[0138]图1A示出了根据本发明布置的分散装置的一个实施例的等距视图；
[0139]图1B示出了图1A中的分散装置实施例的下部的等距视图；
[0140]图1C示出了图1A中的分散装置实施例的上部的等距视图；
[0141]图2A示出了根据本发明布置的分散装置的另一实施例的等距视图；
[0142]图2B示出了图2A所示的分散装置的实施例的等距视图，但是示出了图2A中所隐藏的细节；
[0143]图2C示出了图2A和图2B所示的实施例沿着通道在大致由箭头表示的位置处获取的示意横截面(示出了设置在螺旋特征的周缘处的侧壁部分)；
[0144]图3A示出了在图1A至图1C中所示的分散装置的实施例在布置有单个进料槽时的正视图(示出了颗粒流)；
[0145]图3B示出了在图1A至图1C中所示的分散装置的实施例在布置有双进料槽装置时的正视图(示出了颗粒流)；
[0146]图3C示出了图3A所示的分散装置的实施例的替代正视图(示出了颗粒流)；
[0147]图4A示出了图1A至图1C中所示的分散装置实施例的入口区域的等距视图(示出了颗粒流)；
[0148]图4B示出了图4A所示的分散装置的实施例(略微旋转了)的替代等距视图(示出了颗粒流)；
[0149]图4C示出了图4A和图4B中所示的分散装置实施例的下部的正视图(示出了颗粒流)；
[0150]图5A示出了在图1A至图1C中所示的分散装置实施例的中间部分周围的预计颗粒流模式；
[0151]图5B示出了在图1A至图1C中所示的分散装置实施例的下部处的预计颗粒流模式；
[0152]图6示出了图1A至图1C中所示的分散装置的实施例的等距视图(示出了颗粒流)；
[0153]图7示出了图1A中的分散装置实施例的中间部分的特写等距视图；
[0154]图8示出了安装在传统单入口固体燃料燃烧器内的分散装置实施例；
[0155]图9示出了安装在例如结合双入口布置的闪速熔炼燃烧器中的分散装置实施例的剖视图；
[0156]图10示出了根据本发明布置的分散装置的另一实施例的等距视图；
[0157]图11示出了根据本发明布置的分散装置的又一实施例的等距视图；
[0158]图12相比于传统的分散配置，对于根据本文描述的原理的分散装置的一个试验实施例，示出了质量流相对于绕分散锥体的角位置的理想质量百分比的图形表示;和
[0159]图13相比于传统的分散配置，对于根据本文描述的原理的分散装置的一个试验实施例，示出了在工业闪速熔炼设备处观察的燃烧效率的实际改善。
[0160]在附图中，相同的元件由遍及附图提供的相同编号指代。本领域技术人员将理解的是，附图中的元件是为简单和清楚起见而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的某些元件的尺寸和/或相对定位可能相对于其他元件而夸大，以促进对本文所述的发明的各种实施例的理解。另外，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但公知的元件通常未被描绘，以便对本发明的这些各种实施例提供妨碍较少的视图。还应当理解的是，除非本文已经另外阐述了特殊含义，这里所使用的术语和表达采用这样的术语和表达相对于它们调查和研究的相应各领域给予的普通含义。
[0161 ]具体地，对于位置描述的提及，诸如“下”和“上”，以及诸如“最上”和“最下”的相关形式，应在附图所示的实施例的上下文中理解，并且不理解为将本发明限制到术语的字面解释，而是如本领域技术人员所理解的解释。此外，对于“上游”和“下游”以及相关形式的提及都应在附图所示的实施例的上下文中理解，并且不理解为将本发明限制到术语的字面解释，而是如本领域技术人员所理解的解释。
【具体实施方式】
[0162]图1至图11示出用于固体燃料燃烧器的分散装置，其设计为以对固体颗粒的燃烧提供有利条件的方式将颗粒流输送到燃烧环境中。固体燃料燃烧器可以包括本领域中已知的任何燃烧器，例如，精矿燃烧器。
[0163]图1A-1C示出了分散装置(后文中称为分散器2)的一个实施例-通常被称为分散器或喷射枪(参照对应于图1A-1C所示的实施例的等距线图的图6和图7)。分散器2包括具有纵向轴线A的通道8，颗粒材料(后文中称为颗粒)可沿朝向出口区域16的方向12穿过该通道8行进或者流动，颗粒从出口区域分散。
[0164]颗粒通过通道8的总体行进路径12是沿与纵向轴线A基本上对准的方向。在附图所示并且在本文中描述的所有实施例中，通道8通常是线性圆柱形的，并且其纵向轴线A被竖直对准。因此，颗粒穿过通道8的运动是由于重力的影响。然而，应该理解的是，竖直对准不是必须的，因为可以实现颗粒运动由其他手段(诸如，气体流)实现的布置。
[0165]参考图1A-1C，分散器2包括在出口区域16附近设置的下游引导组件(在下文中称为调节部36)，其被构造用于调节颗粒的流动，从而至少减少流动中存在的任何角运动或旋转运动(其被围绕纵向轴线A引导)，使得流动以显著更均匀的方式沿与通道8的纵向轴线A对准的方向朝向出口区域16进行。下游引导组件以在通道8外周(或以圆柱形管部28的形式提供的圆柱形护罩的内壁)处和附近间隔的多个(总共32个)长形肋40(正方形横截面，并在所示实施例中是大致1X 10毫米)的组件的形式设置。
[0166]如图1A-1C中所示，长形肋40被布置成基本上彼此平行，使得每个长形肋40的延伸方向与通道8的纵向轴线A对准。以这种方式排列，长形肋40的组件形成笼状结构。长形肋40的长度可确定尺寸为适合手头的情况。
[0167]如上所述，长形肋40的组件的作用是在从出口区域16分散之前调节颗粒的流动。以这种方式，长形肋40被配置或成形为接合颗粒的通过流，以便至少减少流动中的任何非均匀性，使得它以与纵向轴线A更加对准的方式朝向出口区域16进行。这种布置已被发现具有为分散目的而在出口区域16处或附近改善颗粒的空间分布的效果。在一些实施例中，调节部36的结构起到随着颗粒朝向出口区域16移动而引起或促进在它们的径向运动或散射上的增加的作用，这至少部分地减小了流动中的角运动分量或旋转运动分量。
[0168]分散器2还包括上游引导组件(在下文中称为引导件20)，其布置在通路8内，并且配置成修正颗粒通过通道8的总体行进路径，以便随着颗粒移向出口区域16产生绕纵向轴线A的颗粒运动。
[0169]通过导轨20的对颗粒流的修正用来在流动内引入角运动分量或旋转运动分量(即，相对于纵向轴线A的圆周方向的运动)，以便导致颗粒从轴线A径向向外并朝向通道8的外周移动。当由调节部36执行流的随后调节时，颗粒在出口区域16处或附近的更均匀的空间分布被实现，在用于供给精矿燃烧器时，这已经显示了对燃烧效率的改进。当以这种方式调节的颗粒从分散器2释放到随后的燃烧过程内时，已发现这样的燃烧过程的效率水平的提高(见图13)。由此，分散器2和一些变体可以在铜、铅或镍精矿的闪速冶炼、硫化冰铜的闪速转换领域或进料流的空间均匀性被认为是有利的其他类似领域中发现有利应用。
[0170]颗粒通过设置在引导件20上游的入口区域15处的进料装置(诸如进料槽)引入通道8内。由此，入口区域15流体地连接到进料槽24(参见图3A)。因此，通道8因此作为提供通道用于颗粒为分散目的朝向出口区域16行进的管道。
[0171]本领域技术人员将理解的是，一些进料装置将不会以对称(方向和速度上)的方式引入颗粒，从而使颗粒在通道8内遵循不同的轨迹(尽管整体沿下游方向)，并使得难以可靠地将所述颗粒调节为基本上均匀的流。因此，已经发现由引导件20赋予的运动鼓励颗粒进入更可预测的布置，使得它们可通过调节部36更可靠地调节，并从出口区域16更均匀地分散。
[0172]分散器2还包括以一段圆筒形管28的形式设置的护罩，其限定通道8的一部分的外壁。该段圆筒形管28沿通道8延伸到使得它大致环绕引导件20和/或调节部36的长形肋40的程度(如下面进一步讨论的)。圆环29设置在圆筒形管28的最上端，并布置成防止颗粒进入在圆筒形管28与分散器的外套筒之间的区域(未示出)。
[0173]如上所述，引导部20被配置为随着颗粒从进料槽24(见图3A)朝向出口区域16移动而对颗粒引入角运动分量或旋转运动分量。这种角运动分量或旋转运动分量用于随着颗粒朝向出口区域16移动而绕颗粒的总体运动方向移动它们。旋转运动协助产生向心力，这促使颗粒进入对后续调节更可预测的布置。
[0174]对于遍及附图示出的实施例，引导件20包括四个螺旋部32，其沿引导件20的长度的一部分延伸。每个螺旋部32的长度的一部分通过三维曲线限定，该三维曲线绕引导件20的纵向轴线(它与纵向轴线A同心对准)的一部分在从其(宽度尺寸)向外的一定距离处均匀地缠绕。宽度尺寸限定了每个螺旋部32的最外部或周缘，并且沿各螺旋部的长度是大致均匀的。
[0175]各螺旋部32的斜率是节距和直径(更具体地，周长)的函数-这是在平行于其轴线(对于示出的实施例和本文所描述的，大致与纵向轴线A对准)测量时的螺旋长度。各螺旋部32的节距是与赋予颗粒的角速度的程度相当的。
[0176]对于在附图中示出的大多数实施例，每个螺旋部32的节距沿其长度是均匀的。然而，节距可以是不均匀的，以便允许施加到颗粒的旋转速度分量沿引导件20的某些区域变化(参看图11中所示的实施例，其中节距是沿着螺旋部156的长度而变化的)。
[0177]每个螺旋部32需要围绕其轴线缠绕的次数是无限的-只需要足够的长度，以使颗粒被促使朝向通道8的周边移动，使得它们到达例如圆筒形管28的内表面。每个螺旋部32的长度取决于颗粒材料的流动是如何容易的。技术人员将理解的是，材料的流动速度与颗粒材料的性质之间存在平衡，即如果颗粒速度太慢，则该颗粒(a)不太可能达到通道8的周边，以及(b)可能发生堵塞。因此，颗粒的流动速度由所采用的螺旋的数量以及它们各自的节距控制。在颗粒材料更容易流动的情况下，具有更少螺旋的更平坦节距的引导装置可能是优选的。对于更抗流动的颗粒材料，具有更陡节距以及更大数目的螺旋的引导装置(以便增加颗粒速度)可能是更可取的。
[0178]参考图2A、2B和2C，螺旋部32的特征可以设置有布置在该螺旋部32的最外部或周缘处或附近的侧壁部分22。以这种方式，侧壁部分22被配置为放置颗粒材料行进超出通道8的周边的边缘屏障部。至少如图2C所示，侧壁部分22被布置为延伸远离螺旋部32的表面的边缘区域(并且基本上在它们的上游)，以抑制流过颗粒沿其的径向运动。
[0179]如图2A和2B所示，侧壁部分22被配置为至少沿着各螺旋部32的周缘的未被圆筒形管28覆盖的一部分延伸。因此，可以理解的是，侧壁部分22(无论设置在哪里)旨在防止颗粒移动越过通道8的边缘，并且进一步有助于建立颗粒通过通道8并且绕该通道8的总体角度或旋转流动。将进一步理解的是，侧壁部分22能够以用于后一目的的任何方式配置。应当理解的是，对于分散器2的管28完全覆盖螺旋部32的实施例，对于侧壁部分22的需求可能不存在。
[0180]该分散器2还包括从入口区域15朝向出口区域16延伸的柱子18，并且引导件20围绕该柱子布置。柱子18可被配置以便为引导件20提供支撑。柱子18以横截面沿其长度的大部分大致均匀的管状长形构件的形式设置，其终止在锥部17形式的下游端，该锥部通常称为分散锥(在图8和图9中示出)。柱子18被配置用于允许气体流过管状区域的中空，以用于在锥部17处释放。柱子18被布置成使得通过从锥部17排出的气体被引导，以便协助从分散器2的出口区域16离开的颗粒的分散。柱子18和引导件20相对于彼此固定。
[0181]参考图3A至3C，对两种不同的颗粒进料装置示出了预计的流动，其展示了螺旋部32所造成的颗粒预测流动模式；图3A和图3C都示出了单进料装置，而图3B示出了双进料装置。
[0182]调节部36还可以包括设置在长形肋40的下游并且设置在通道8的周界处或周界附近(大体在圆筒形管28的内壁处或附近)的环状圈42。
[0183]入口区域15包括歧管装置，其用于引导从进料槽24到通道8的上游区域内接收的颗粒。该歧管装置构造成将进入的颗粒物质分成若干股分离的流动(如示出的，一般是四个分离的股)，其配置使得每股流动被朝向相应螺旋部32定向。
[0184]图4A和图4B分别示出了入口区域(15/15’)的不同实施例的预计流动模式的示意图，所述入口区域各自构造成将进入颗粒从进料槽过渡到各自的螺旋部32。在图4A中，入口区域15以每个螺旋部32具有相对于通道8足够地延伸的延伸部35而配置，使得进入的进料撞击部分35(在一些配置中，作为颗粒的偏转器而操作)，导致流状态的急剧变化。图4B示出了被布置成使得提供从进料槽到螺旋部32的平滑过渡的入口区域15’。在图4B所示的布置中，所述入口相对于所述通道8成角度，使得颗粒以基本上相切的方式引入到通道内。
[0185]图4C示出了长形肋40的组件对离开螺旋部32的颗粒所具有的预计效果。可以看出的是，颗粒在空间上基本均匀地围绕圆筒形管28的内壁的圆周分布，因为它们继续朝向出口区域16向下前进。
[0186]类似地，图5A和图5B示出了通过分立元件建模观察到的流动模式的特写示意性表示，所述建模示出了流过螺旋部32(图5A)和调节部36(图5B)的颗粒。
[0187]分散器构造的许多具体布置在传统闪速、精矿或固体燃烧器的操作使用的上下文中在下面列出。
[0188]图8示出了安装在传统单入口燃烧器44中的图1A-1C所示的分散器2的实施例。分散器2是通过单进料槽24供给的，该单进料槽穿过水冷套筒48的上部进入。颗粒材料通过进料槽24进入分散器2，该进料槽在内部分为四个部分。进料槽24的每个部分供给折流入口 52折流入口 52将四股颗粒流引向各自的螺旋部32(下文统称为螺旋部33)，每个螺旋部然后朝向并且对着圆筒形管28的内壁引导所述颗粒。
[0189]颗粒以竖直和角度(圆周)速度分量离开螺旋部33。当颗粒与位于调节部36的长形肋40相互作用时，它们的圆周速度分量降低。然后，该颗粒沿调节部36的长度下降，并与环形圈42相互作用，该环形圈设置在长形肋40的最下部或下游端，并且基本上横向排列，并且如图所示与纵向轴线A同心对准。这种相互作用起到引发颗粒间碰撞和/或散射的作用，这导致颗粒变得更均匀地分散(见图4C)。在图12中以曲线形式呈现的所得质量流速分布(标记为“本发明”)显示为比由常规分散装置(标记为“现有技术”)所产生的是有利地更加空间均匀的。
[0190]图9示出了被安装在常规双入口燃烧器60内的分散器2ο在这种布置，分散器2是通过两个进料槽62供给的，该进料槽穿过水冷套筒64的上部进入。精矿颗粒通过两个进料槽62进入分散器2，每一个进料槽被分为两个部分，从而提供四股流动颗粒。进料槽62的每部分供给设置在分散器2内的折流入口 68。折流入口 68用于将四股颗粒流引导到在螺旋部32的上游的入口区域72。螺旋部32然后朝向并且对着圆筒形管28的内壁引导所述颗粒。
[0191]颗粒以竖直(向下)和圆周速度分量离开螺旋部33，然后遇到调节部36。当颗粒与调节部36中的长形肋40相互作用时，它们的圆周速度分量降低。颗粒沿着调节部36的长度继续下降，然后与环形圈42以前述方式相互作用。
[0192]图10示出了意图安装在常规单入口燃烧器内的分散器90的实施例。在这种布置中，圆筒形管28沿其纵向轴线在颗粒流动的方向上渐缩。此外，分散器90的这种实施例省去了长形肋40，但包括定位在或调节部132(类似于调节部36)的下游端处或附近的内部喷嘴圈(在下文中称为环形圈128)。颗粒通过进料槽(如在图8中所示的24)进入分散器90，其内部被分成用于供给折流入口区域92的四个部分，以便朝向螺旋部33中的各自螺旋部32引导每股颗粒流。
[0193]颗粒以竖直和圆周速度分量离开螺旋部33。颗粒然后与位于圆筒形管28的最下缘处的环形圈128相互作用，并且被迫使从分散器90的中心交替地会聚和发散。这种布置也用于促进颗粒间的碰撞，从而促进更大的空间均匀性，并且调节流动，以便以更均匀的方式沿与通道的纵向轴线A对准的方向朝向出口区域16进行。
[0194]图11示出了用于安装在水冷套筒(未示出)内的分散器140的一个实施例，该分散器通过常规的单进料装置供给。颗粒通过单进料槽(未示出)进入分散器140，该单进料槽被在内部分成四个部分，用于供给折流入口区域148。折流入口区域148朝向(各自)螺旋部152(在螺旋部156中)引导四个精矿流，该螺旋部用于朝向并且对着水冷套筒150的内壁引导所述颗粒，分散器140安装在所述水冷套筒中。在这种布置中，螺旋部152具有沿它们各自的长度减小的节距。这种变节距装置用于随着颗粒流穿过螺旋部156的长度增加它的角速度分量。当颗粒离开螺旋部156，它们继续沿着或邻近水冷套筒150的内壁移动，并且至少部分地由于与水冷套筒的内壁接触而导致的摩擦力失去其角速度。在这种布置中，螺旋部156各自以楔状部160终止，该楔状部用于与通过流接合，以便引起用于减少存在于流动中的角运动分量或旋转运动分量的散射/运动。
[0195]图13示出了在工业闪速熔炼设备中，当利用所要求保护的发明的实施例时，相比现有技术配置的典型常规布置观察到的燃烧效率的实际改进。对于4天的时间段，在使用根据本发明的原理布置的分散器时，通过以一致的进料特性、进料速率和产品质量操作，可发现冶炼烟气中的残余氧被显著降低。如将从图13中清楚地看到的，由于改进的燃烧实现了对可用氧的接近完全消耗，存在于冶炼烟气中的氧水平从超过5%的平均值降到小于1%。
[0196]本领域技术人员将理解的是，意图在分散器2出口区域处或出口区域附近调节流动的各种构造是可能的。例如，在另一实施例中(未示出)，圆筒形管28可以被布置为沿纵向轴线在颗粒流的方向上渐缩，并且调节部36设置在圆筒形管28的渐缩部内的任意区域处。作为这种类型布置的一个示例，调节部36可以被布置为具有两个环形圈:设置在圆筒形管28的最下游端部处或其附近的拖尾环形圈，和设置在调节部36的入口处或附近并且当然在拖尾环形圈上游的前导环形圈。
[0197]在这种性质的布置中，颗粒通过进料槽(其可能再次例如在内部分为用于供给设置在分散器中的折流入口的四个部分)进入分散器。折流入口52将四股颗粒流引向各自的螺旋部32，该螺旋部然后朝向并且对着圆筒形管28的内壁引导所述颗粒。应理解的是，颗粒以竖直和圆周速度分量离开螺旋部33。
[0198]随着颗粒与设置在调节部132的入口处或附近的前导环形圈接合或相互作用，它们被被迫使从分散器的中心交替地会聚和发散。拖尾环形圈可以设置为具有一个或多个用于在碰撞时促进颗粒散射的唇缘或突出构造。这种性质的布置可以因此协助促进颗粒间的碰撞和/或散射，所以促进增大的径向运动，并且已经发现这导致用于改善空间均匀性的更均匀的圆周颗粒分布。
[0199]本领域技术人员将容易理解对与构建本文所述的元件部分可能相关的材料和制造技术。例如，如各低级碳钢及其他规格的不锈钢那样，316不锈钢广泛地应用到该装置的许多实施例中。
[0200]在说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的，并且应理解的是，可以做出各种改变而不脱离本发明的精神和范围。那些本领域的技术人员将容易理解的是，可以相对于上述实施例进行各种各样的修改、替代和组合而不脱离本发明的精神和范围，并且这样的修改、替代和组合被视为落入本发明概念的范围之内。
[0201]此外，词语“包括”和词语包括在本说明书中以及随后的权利要求中使用的各种形式不打算作为对所要求保护的发明的限制，而排除任何这样的修改、替代和组合。此外，单词“包括”或诸如“包含”或“含有”的变体将被理解为暗示包含整数或整数组，但不排除任何其他的整数或整数组。
【主权项】
1.一种用于固体燃料燃烧器的分散装置，所述装置包括: 通道，颗粒材料可通过所述通道朝向出口区域流动用于从那里分散，流动至少部分地绕通道的纵向轴线旋转，以及 下游引导装置，其布置在所述通道内的出口区域处或出口区域附近，所述下游引导装置被配置成至少减少旋转运动，使得流动沿着与所述通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。2.根据权利要求1所述的分散装置，还包括设置在所述下游引导装置上游的上游引导装置，并且所述上游引导装置被配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，用于绕所述通道的纵向轴线移动颗粒材料。3.根据权利要求2所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括构造成将颗粒材料沿与所述通道相切的方向引入所述通道内的入口。4.根据权利要求2所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括布置在所述通道内并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。5.根据权利要求4所述的分散装置，其中，所述螺旋部包括设置在所述螺旋部的周缘区域处或周缘区域附近的侧壁部分，并且所述侧壁部分布置用于防止颗粒材料行进超过在所述周缘区域处或周缘区域附近的通道的周界，所述侧壁部分布置为沿所述周缘区域的至少一部分延伸。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括绕所述通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起被配置成与颗粒材料的通过流接合。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括与所述通道同心布置并且被配置成与颗粒材料的通过流接合的一个或多个环形圈。8.根据权利要求1至6中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括在所述通道的周界处或周界附近绕所述通道间隔开的多个长形元件，并且所述长形元件构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的分散装置，还包括构造为限定所述通道的至少一部分的护罩构件。10.根据权利要求9所述的分散装置，其中，所述护罩构件围绕所述上游引导装置或下游引导装置的一部分。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的分散装置，其中，所述通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，所述分散装置安装在所述环形管道中。12.—种用于调节从其中流过的颗粒材料流的分散装置，所述装置包括: 通道，颗粒材料可通过所述通道朝向出口区域流动用于从那里分散，流动至少部分地绕通道的纵向轴线旋转，以及 下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，下游引导装置被配置成至少减少旋转运动，使得流动沿与通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。13.根据权利要求12所述的分散装置，还包括设置在所述下游引导装置上游的上游引导装置，并且所述上游引导装置被配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，从而绕所述通道的纵向轴线移动颗粒材料。14.根据权利要求13所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括构造成将颗粒材料沿与所述通道相切的方向引入所述通道内的入口。15.根据权利要求13所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括布置在所述通道内并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。16.根据权利要求15所述的分散装置，其中，所述螺旋部包括设置在所述螺旋部的周缘区域处或周缘区域附近的侧壁部分，并且所述侧壁部分布置用于防止颗粒材料行进超过在所述周缘区域处或周缘区域附近的通道的周界，所述侧壁部分布置为沿所述周缘区域的至少一部分延伸。17.根据权利要求12至16中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括绕所述通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起被配置成与颗粒材料的通过流接合。18.根据权利要求12至17中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括与所述通道同心布置并且被配置成与颗粒材料的通过流接合的一个或多个环形圈。19.根据权利要求12至16中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括在所述通道的周界处或周界附近绕所述通道间隔开的多个长形元件，并且所述长形元件构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。20.根据权利要求12至19中的任一项所述的分散装置，还包括构造为限定所述通道的至少一部分的护罩构件。21.根据权利要求20所述的分散装置，其中，所述护罩构件围绕所述上游引导装置或下游引导装置的一部分。22.根据权利要求12至21中的任一项所述的分散装置，其中，所述通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，所述分散装置安装在所述环形管道中。23.—种用于调节从其中流过的颗粒材料流的分散装置，所述装置包括: 通道，颗粒材料可通过所述通道朝向出口区域流动用于从那里分散， 上游引导装置，其被配置用于将角运动分量或旋转运动分量引入流动内，以用于围绕通道的纵向轴线移动颗粒材料，以及 下游引导装置，其布置在通道内的出口区域处或出口区域附近，并且在上游引导装置的下游，所述下游引导装置被配置成至少减少角运动或旋转运动，使得流动沿与通道的纵向轴线对准的方向以大致均匀的方式朝向出口区域进行。24.根据权利要求23所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括构造成将颗粒材料沿与所述通道相切的方向引入所述通道内的入口。25.根据权利要求23或24所述的分散装置，其中，所述上游引导装置包括布置在所述通道内并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。26.根据权利要求25所述的分散装置，其中，所述螺旋部包括设置在所述螺旋部的周缘区域处或周缘区域附近的侧壁部分，并且所述侧壁部分布置用于防止颗粒材料行进超过在所述周缘区域处或周缘区域附近的通道的周界，所述侧壁部分布置为沿所述周缘区域的至少一部分延伸。27.根据权利要求23至26中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括绕所述通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起被配置成与材料的通过流接合。28.根据权利要求23至27中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括与所述通道同心布置并且被配置成与颗粒材料的通过流接合的一个或多个环形圈。29.根据权利要求23至27中的任一项所述的分散装置，其中，所述下游引导装置包括在所述通道的周界处或周界附近绕所述通道间隔开的多个长形元件，并且所述长形元件构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。30.根据权利要求23至29中的任一项所述的分散装置，还包括构造为限定所述通道的至少一部分的护罩构件。31.根据权利要求30所述的分散装置，其中，所述护罩构件围绕所述下游引导装置或上游引导装置的一部分。32.根据权利要求23至31中的任一项所述的分散装置，其中，所述通道至少部分地通过环形管道的内表面限定，所述分散装置安装在所述环形管道中。33.—种用于分散颗粒材料的分散喷枪，所述分散喷枪依照根据权利要求1至32中的任一项所述的分散装置布置。34.—种包括根据权利要求1至32中的任一项所述的分散装置或根据权利要求33所述的分散喷枪的固体燃料燃烧器。35.—种包括根据权利要求1至32中的任一项所述的分散装置或根据权利要求33所述的分散喷枪的精矿燃烧器。36.—种用于修正颗粒材料流过分散装置或分散喷枪的通道的行进路径的方法，颗粒材料从所述分散装置或分散喷枪分散，所述方法包括: 在分散装置或分散喷枪的出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料的流动路径，以至少减少流动绕通道纵向轴线的任何旋转运动，使得流动以基本均匀的方式沿与通道纵向轴线对准的方向朝向出口区域进行。37.根据权利要求36所述的方法，还包括: 在通道上游和出口区域远端的区域处，将绕通道纵向轴线的角运动分量或旋转运动分量弓I入颗粒材料的流动。38.根据权利要求37所述的方法，其中，将角运动分量或旋转运动分量引入流动内包括:沿与所述通道相切的方向引入颗粒材料。39.根据权利要求37所述的方法，其中，将角运动分量或旋转运动分量引入流动内包括:在所述通道内设置螺旋部，并且所述螺旋部配置为沿通道的至少一部分延伸。40.根据权利要求36至39中的任一项所述的方法，其中，在所述出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径包括设置绕所述通道的纵向轴线布置的一个或多个突起，所述突起或每个突起配置为与颗粒材料流接合。41.根据权利要求36至40中的任一项所述的方法，其中，在所述出口区域处或出口区域附近修正所述颗粒材料流的路径包括:在所述通道的周界处或周界附近设置绕所述通道间隔开的多个长形元件，并且所述长形元件构造成与颗粒材料的通过流接合，各长形元件具有与所述通道的纵向轴线对准的延伸方向。42.根据权利要求36至41中的任一项所述的方法，其中，所述分散装置依照根据权利要求I至32中的任一项所述的分散装置配置，和/或所述分散喷枪依照根据权利要求33所述的分散喷枪配置D
【文档编号】F23D1/00GK105849465SQ201480068074
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年10月17日
【发明人】W·A·泰勒, M.G.怀特
【申请人】孵化私人有限公司