型煤制备设备的供料装置及供料方法与流程

本发明涉及一种型煤制备设备。更具体地，本发明涉及一种用于向型煤制备设备的成型机供料的供料装置及供料方法。

背景技术：

在熔融还原炼铁法中使用用于还原铁矿石的还原炉和用于熔化经过还原的铁矿石的熔炼炉。在熔炼炉中熔化铁矿石时，型煤作为熔化铁矿石的热源被装入熔炼炉中。还原铁在熔炼炉中经过熔化而转化为铁水及熔渣之后，被排出至外部。

型煤应确保熔融气化炉中使气体和液体顺利通过的气体透气性和透液性，以便能够提高每种材料之间的反应效率和热传递效率。为此目的，将含有适量水分的煤料和粘合剂进行混合后，在成型机中对混合后的原料进行压缩成型，以预定大小的煤压块(briquettes)形式制备型煤。

所述成型机的上部设置有供料装置(gravityfeeder)，用于向成型机的压辊之间连续供料。供料装置应向成型机稳定地供料。为了做到这一点，供料装置中原料粘附要少，并且应在适当的滞留时间内排出结成团的原料，以免继续滞留变大而堵住供料装置的出口。

然而，对于传统的供料装置，在原料供应到成型机的过程中，由于水分和粘合剂混合，经常发生黏糊状态的原料结成团或者粘附在装置内部堵住通道的现象。因此，原料的流动性变差，无法连续操作，型煤的质量会下降。

特别是，作为型煤的粘合剂，除了使用糖蜜之外，还使用方便的纤维素醚化合物如烷基纤维素或羟烷基纤维素时，需要加入水，所以原料的含水量增加。

由于同时使用具有高粘合力和水分的粘合剂以及含水量高的粉煤，原料的流动进一步变差，而且频繁发生粘合剂造成原料凝聚或粘附的现象。

技术实现要素：

技术问题

本发明旨在提供一种型煤制备设备的供料装置及供料方法，可尽量避免供料装置中原料粘附或凝聚导致流动受阻，以改善供料流动性以及防止堵塞。

本发明还提供一种型煤制备设备的供料装置及供料方法，可容易分离粘附在供料装置中的原料并供应到成型机。

技术方案

本示例性实施方案的型煤制备设备的供料装置，其设置在将粉煤和粘合剂混合而制备原料的混合器和将混合的原料成型而制备型煤的成型机之间，用于将从混合器供应的原料连续供应到成型机，所述供料装置可包括：供料装置主体，其内部形成有原料容置空间，并且下端设有原料出口；旋转轴，其可旋转地设置在供料装置主体内部中心；驱动单元，其设置在所述供料装置主体上部且与所述旋转轴连接，用于使旋转轴旋转；叶片，其设置在所述旋转轴上，并且沿半径方向延伸；出口管，其与所述出口连接并延伸至成型机；以及调节单元，其用于对所述出口管内部的原料施加热或冷气而改变原料的温度，以调节粘度。

所述调节单元可包括：至少一个罩壳，其设置在所述出口管的内表面；供应管线，其连接在所述罩壳上，用于向罩壳供应高温或低温流体；以及喷射口，其形成在所述罩壳上，用于向出口管内部的原料喷射流体。

所述供应管线可包括：氮气管线，其用于供应用于降低原料温度的氮气；蒸汽管线，其用于供应用于提升原料温度的蒸汽；阀门，其设置在氮气管线和蒸汽管线上，用于打开或关闭各管线；以及控制单元，其用于控制所述各阀门的操作。

所述罩壳可以是截面结构为三角形且抵设在所述出口管的边角上的结构。

所述罩壳形成为沿出口管上下伸长，所述喷射口为多个，沿上下方向隔开形成在罩壳上，并且形成于最下端的喷射口可以形成在从罩壳下端朝上部30mm以内。

所述粘合剂可以是纤维素醚混合物。

所述调节单元可以具有如下结构：通过所述供应管线供应高压流体，通过所述罩壳的喷射口喷射高压流体，以对出口管内部的原料施加冲击能量。

所述调节单元可以是通过供应管线以8bar至16bar的压力供应流体的结构。

本示例性实施方案的型煤制备设备的供料装置，其设置在将粉煤和粘合剂混合而制备原料的混合器和将混合的原料成型而制备型煤的成型机之间，用于将从混合器供应的原料连续供应到成型机，所述供料装置可包括：供料装置主体，其内部形成有原料容置空间，并且下端设有原料出口；旋转轴，其可旋转地设置在供料装置主体内部中心；驱动单元，其设置在所述供料装置主体上部且与所述旋转轴连接，用于使旋转轴旋转；叶片，其设置在所述旋转轴上，并且沿半径方向延伸；出口管，其与所述出口连接并延伸至成型机；以及冲击单元，其设置在所述出口管内部，用于对出口管内部的原料施加冲击能量。

所述冲击单元可包括：至少一个罩壳，其设置在所述出口管的内表面；供应管线，其连接在所述罩壳上，用于向罩壳供应高压流体；以及喷射口，其形成在所述罩壳上，用于向出口管内部的原料喷射流体。

所述供应管线可包括用于供应高压氮气的氮气管线或/和用于供应高压蒸汽的蒸汽管线。

所述罩壳可以是截面结构为三角形且抵设在所述出口管的边角上的结构。

所述罩壳形成为沿出口管上下伸长，所述喷射口为多个，沿上下方向隔开形成在罩壳上，并且形成于最下端的喷射口可以形成在从罩壳下端朝上部30mm以内。

所述冲击单元可以是通过供应管线以8bar至16bar的压力供应流体的结构。

本示例性实施方案的供料方法可包括：将粉煤和粘合剂在混合器中进行混合的混合步骤；将混合的原料通过供料装置供应到成型机的供应步骤；以及将原料用成型机进行压缩而制备型煤的成型步骤，在所述供应步骤中，可包括对原料施加热或冷气而改变原料温度以调节粘度的调节步骤。

所述调节步骤可包括向原料喷射蒸汽或/和氮气的步骤。

所述粘合剂可以是纤维素醚混合物。

在所述调节步骤中，可以将原料加热到常温至凝胶点产生温度以下的温度。

在所述供应步骤中，还可包括对原料施加冲击能量的冲击步骤。

在所述冲击步骤中，可以向原料喷射高压流体，以施加冲击。

所述流体可以是氮气或/和蒸汽。

所述流体的压力可以是8bar至16bar。

本示例性实施方案的供料方法包括：将粉煤和粘合剂在混合器中进行混合的步骤；将混合的原料通过供料装置供应到成型机的步骤；以及将原料用成型机进行压缩而制备型煤的步骤，在所述将原料通过供料装置供应到成型机的步骤中，可包括向原料施加冲击能量的步骤。

在所述施加冲击能量的步骤中，可以向原料喷射高压流体，以施加冲击。

所述流体可以是氮气或/和蒸汽。

所述流体的压力可以是8bar至16bar。

发明效果

如上所述，根据本示例性实施方案，在供料的过程中，通过喷射低温氮气和高温蒸汽来调节原料的温度，从而适当地保持粘合剂的粘性，可尽量避免原料粘附在供料装置的内部。

可以避免原料粘附在供料的出口管的具有一定角度的边角部分上。

通过向原料喷射高压流体来施加冲击能量，从而可容易分离粘附在供料装置内部或者结成团的原料。

通过防止在供料装置中原料粘附或者结成团造成堵塞以及改善原料的流动性，可以将原料稳定且均匀地供应到成型机。

附图说明

图1是根据本实施例的型煤制备设备的供料装置的侧剖面示意图。

图2是根据本实施例的型煤制备设备的供料装置的平剖面示意图。

图3是根据本实施例的供料装置内部所具有的罩壳的示意图。

图4是根据本实施例的原料供应过程的流程示意图。

图5用于说明根据本实施例的基于原料温度的粘合剂粘度的曲线图。

图6是将根据本实施例的供料流动性与现有技术进行比较的曲线图。

具体实施方式

本文所使用的术语只是出于描述特定实施例而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”指可以具有某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

下面参照附图详细描述本发明的实施例，以使所属领域的普通技术人员容易实施本发明。本发明所属领域的普通技术人员理应理解，在不脱离本发明的概念及范围的基础上，本文所述的实施例能够以各种不同方式变形实施。因此，本发明能够以各种不同方式实施，并不局限于本文所述的实施例。

图1示意性地示出了根据本实施例的型煤制备设备的供料装置。

图1的型煤制备设备的供料装置只是本发明的示例而已，本发明不限于此。因此，可以对型煤制备设备的供料装置结构进行各种变形。

如图1所示，型煤制备设备包括供料装置10，其设置在将粉煤和粘合剂进行混合的混合器(未图示)和将混合的原料压缩成型而制备压块的成型机100之间，用于从混合器接收混合的原料，并将原料供应到成型机。

根据需要，型煤制备设备还可包括其他组件，例如连接在混合器后端并将原料进行捏合的至少一个捏合机(kneader)和用于输送从捏合机排出的原料的输送螺杆等。

在本实施例中，所述供料装置10包括：供料装置主体11，其内部形成有原料容置空间，并且下端设有原料出口12；旋转轴13，其可旋转地设置在供料装置主体11内部中心；驱动单元14，其设置在所述供料装置主体上部且与所述旋转轴连接，用于使旋转轴旋转；叶片15，其设置在所述旋转轴上；以及出口管16，其与所述出口12连接并延伸至成型机，原料从所述出口管16排出。所述叶片15呈伸长的条状结构，其一端设置在旋转轴上，而另一端朝供料装置主体的内周面沿旋转轴的半径方向延伸。因此，当旋转轴旋转时，设置在旋转轴13上的叶片15会以旋转轴为中心转动，而容置在供料装置主体11内的原料通过供料装置主体下端的出口12流出，并通过出口管16供应到成型机100。

如图1和图2所示，所述出口管16的上端连接在圆筒状的供料装置主体的底部出口12上，而下端朝成型机100沿垂直方向延伸，从而形成原料经过的管道。如图2所示，所述出口管16形成为方形截面结构。所述出口管16是原料经过的狭窄管道，由于混入原料中的粘合剂的粘合性，主要在该部分发生堵塞。

本实施例的供料装置包括调节单元，用于对所述出口管16内部的原料施加热或冷气而改变原料的温度。所述调节单元通过改变原料的温度来调节混入原料中的粘合剂的粘度，从而改善原料的流动性。

与水混合的粘合剂具有如下粘性特性：当超出特定温度时，粘合力急剧下降，当小于等于特定温度时，粘性变得过高。本实施例利用上述的粘合剂的粘性特性来调节原料温度，从而适当地调节粘合剂的粘性，使得原料不会粘附在出口管16内部，从出口管16顺利流出。

如图2和图3所示，所述调节单元包括：至少一个罩壳20，其设置在所述出口管16的内表面；供应管线，其连接在所述罩壳20上，用于向罩壳20供应高温或低温流体；以及喷射口22，其形成在所述罩壳20上，用于向出口管16内部的原料喷射流体。

所述供应管线包括：氮气管线30，其用于供应用于降低原料温度的氮气；蒸汽管线32，其用于供应用于提升原料温度的蒸汽；阀门31、33，其设置在氮气管线30和蒸汽管线32上，用于打开或关闭各管线；以及控制单元34，其用于控制所述各阀门的操作。

由此，向通过出口管16供应的原料喷射高温蒸汽或低温氮气，以调节原料的温度，从而改变原料的粘性，可以适当地调节原料的流动性。

如图2所示，所述氮气管线30连接在罩壳20上供应低温氮气，蒸汽管线32也连接在罩壳20上供应高温蒸汽。

所述氮气管线30和蒸汽管线32上分别设置阀门31、33，并且阀门31、33连接在控制单元34上，根据控制单元34的信号驱动，从而打开或关闭各管线。在本实施例中，所述氮气管线30和蒸汽管线32可通过共用管线35连接在各罩壳20上。

所述控制单元34根据出口管16内部的原料温度控制所述各阀门31、33驱动。对于出口管16内部的原料温度，例如可通过设置在出口管16内部的温度传感器(未图示)进行检测。

经由所述蒸汽管线32供应的蒸汽通过形成于罩壳20的喷射口22喷射到原料，从而提升原料的温度。相反地，经由氮气管线30供应的氮气通过形成于罩壳20的喷射口22喷射到原料，从而降低原料的温度。

由此，通过调节原料的温度来改变混入原料中的粘合剂的粘度，从而改善在出口管16内部的原料的流动性。

在本实施例中，所述罩壳20形成为长度对应于出口管16的垂直方向长度，并沿上下方向设置在出口管16的内表面。所述罩壳20可以设置在出口管16的边角部分上。所述罩壳20可以设置在出口管16内侧的每个边角上或者只设置在可供设置的适当的位置上，如图2所示。所述罩壳20的设置位置或设置数量可以有各种变化，对此没有特别限制。

如上所述，所述出口管16是具有方形截面结构的管结构体，所述罩壳20可以配合出口管16的内侧边角形状形成为三角形横截面结构。由此，罩壳20可以精确地抵设在出口管16的边角上。

由于罩壳20设置在出口管16的边角部分上遮挡住边角，可以避免原料滞留在出口管16的边角部分。出口管16的边角弯折成直角，是原料容易滞留的部分，通过由罩壳20遮挡，原则上可以避免在边角部分的原料的滞留。

如图3所示，所述罩壳20形成为沿出口管16上下伸长。所述罩壳20是中空的结构体，其一侧上形成有向内部供应流体的供应口24，前面(即，朝向出口管16内部的面)形成有用于喷射流体的多个喷射口22。所述供应口24与共用管线35连接。所述多个喷射口22沿上下方向隔开形成在罩壳20上。由此，经供应口24进入罩壳20内部的流体通过形成在罩壳20上的多个喷射口22喷射到出口管16内部。所述喷射口22的大小或形成间隔根据设备规格可以有各种变化。

在本实施例中，形成在所述罩壳20上的喷射口22中位于最下面的喷射口22可以形成在从罩壳20下端朝上部30mm以内的范围d内，以便能够容易排出进入罩壳20内部的原料。

由此，将进入罩壳20内部的原料通过所述最下端的喷射口22容易排出到罩壳20外部。也就是说，在通过出口管16供应原料的过程中，由喷射口22进入罩壳20内部的原料因自重而落到罩壳20底部。由于形成在所述罩壳20上的最下端的喷射口22在所述范围d内靠近罩壳20底部，通过最下端的喷射口22容易排出进入罩壳20内部的原料。当所述喷射口22中最下端的喷射口22的形成位置超出所述范围d时，由于在罩壳20下端喷射口22的位置过高，通过喷射口22无法排出进入罩壳20内部而落到底部的原料。

当经过所述出口管16的原料结成团且粘附在出口管16内部时，本实施例的供料装置10对原料施加物理冲击使其分离，从而可以改善原料的流动性。

为此，所述供料装置10可包括对原料施加物理冲击能量的冲击单元。在本实施例中，作为对原料施加的物理冲击能量，所述冲击单元可以利用如上所述供应到出口管16内部的氮气或蒸汽的喷射压力。除了氮气或蒸汽的喷射压力之外，所述冲击单元可以用其他能量对原料施加物理冲击。

为了对原料施加物理冲击能量，所述供料装置可以具有通过所述罩壳20的喷射口22喷射高压氮气和蒸汽的结构。

在本实施例中，通过所述氮气管线30能够以8bar至16bar的压力供应氮气，更优选地能够以8bar至14bar的压力供应所述氮气。另外，通过所述蒸汽管线32能够以8bar至16bar的压力供应蒸汽，更优选地能够以10bar至16bar的压力供应所述蒸汽。

当所述氮气或蒸汽等流体的压力低于所述范围时，流体带来的冲击能量太小，无法获得原料分离效果，当高于所述范围时，只会造成成本上升，原料排出效果不会明显增加。

如此，高压供应的氮气或蒸汽通过罩壳20的喷射口22高压喷射到原料。通过喷射口22喷射的流体的压力作为冲击能量作用于原料。

由此，通过流体所施加的冲击，原料从出口管16内表面掉落，并且由于结成团没有顺利下落的原料被流体的冲击能量推动而排出。

下面参照图4描述基于本实施例的供料装置的原料供应过程。

经混合过程粉煤和粘合剂混合而成的原料通过供料装置供应到成型机，在成型机中被压缩而制备成型煤。将原料供应到成型机的过程中，通过调节混入原料中的粘合剂的粘度或者对原料施加冲击，可以改善原料的流动性。

在本实施例中，混入所述原料中的粘合剂可包括烷基纤维素或羟烷基纤维素等纤维素醚混合物。当作为粘合剂含有纤维素醚混合物时，可以经过粘合剂和原料的混合物中加入水进行混合的工艺。混合成面团状态的原料通过基于供料装置的原料供应过程供应到成型机。

根据本实施例，将会经过对原料施加热或冷气改变原料温度而调节粘度的调节步骤，以在原料供应过程中顺利、均匀地供应原料。

在所述调节步骤中，通过向原料喷射高温蒸汽或/和低温氮气，可以改变原料的温度并调节粘度。高温蒸汽起到提升原料温度的作用，而低温氮气起到降低原料温度的作用。

图5示出了本实施例中作为粘合剂所使用的纤维素醚混合物按照浓度的基于温度的粘性特性。粘合剂是温度越低粘度越降低，具有在特定温度即凝胶点产生温度区域粘度急剧降低的粘性特性。凝胶点是指粘性急剧变弱而凝胶(gel)化的温度。

如图5所示，对于纤维素醚混合物，若温度上升，则粘度降低，这与粘合剂的浓度无关，而且显示出在凝胶点产生温度即80℃至85℃的特定温度区域粘度急剧降低的粘性特性。

根据这种粘合剂的粘性特性，将原料加热或冷却至产生凝胶点之前的温度时，原料的粘性降低或增加，在尽量避免型煤的质量下降的情况下，防止原料粘附在供料装置的出口管16内，从而可以改善原料的流动性。

也就是说，在所述调节过程中，通过向原料供应高温蒸汽来提升原料的温度或者通过向原料喷射低温氮气来降低原料的温度。

当出口管16内部原料的温度低而粘度高时，控制单元34控制蒸汽管线32的阀门使其打开，以向出口管16内部供应高温蒸汽。所述高温是指比当前原料温度高的温度，可以是根据粘合剂的粘性特性能够将粘度降低至所需水平(例如，产生凝胶点之前的温度)的温度。如此，高温蒸汽喷射到原料，原料的温度会升高。因此，混入原料中的粘合剂的温度变高，而粘性会降低。随着粘性降低，原料的流动性得到改善，原料供应顺利。

在本实施例中，根据粘合剂的粘性特性，通过向原料施加蒸汽，可以将原料从常温加热至产生凝胶点之前的温度。如图5所示，当粘合剂为纤维素醚混合物时，凝胶点产生温度大约为80℃至85℃。在所述凝胶点产生温度区域粘合剂即纤维素醚混合物的粘度急剧降低，原料的粘性会下降。当原料的温度升高到所述凝胶点产生温度时，原料的粘性急剧下降，在后续成型过程中型煤的质量会下降。此外，在小于等于常温的温度下原料的粘性变高，流动性得不到改善。因此，配合基于粘合剂温度的粘性特性，将原料温度从常温提升到小于等于凝胶点产生温度的温度，从而在型煤质量不会下降的情况下，可以改善原料流动性。

在改善原料流动性的过程中，由于喷射高温蒸汽，原料的流动性得到改善之后或者原料的温度变得过高时，控制单元34控制氮气管线30的阀门使其打开，以向出口管16内部供应低温氮气。低温是指比当前原料温度低的温度，优选可以是粘合剂的凝胶点温度范围以内的温度。

由于低温氮气喷射到原料，原料的温度会下降。因此，混入原料中的粘合剂的温度降低，从而恢复粘性，可以确保型煤的质量。

如此，通过调节过程向原料喷射高温蒸汽和低温氮气，用以调节原料的温度，从而原料中粘合剂的粘性得到调节。因此，当经过出口管16的原料的流动变差时，通过降低原料粘性，可以改善原料的流动性。

由此，根据温度适当地调节粘合剂的粘度，就可以改善原料的流动性，并防止原料的滞留，可以更顺利地供应原料。

此外，在所述原料供应过程中，当出口管16的内表面上已经粘附有原料或者原料结成团难以排出时，通过对原料施加冲击能量，可以将原料分离并排出。

在本实施例中，对原料施加冲击能量的过程可以通过向原料喷射高温蒸汽或氮气来实现。也就是说，为了调节出口管16内部的原料温度而喷射的蒸汽或氮气对原料施加冲击，原料从出口管16内表面脱离而掉落。

在对原料施加冲击能量的过程中，高压蒸汽或氮气根据预定时间可以反复供应和切断。随着反复喷射高压流体，对原料反复施加冲击能量，从而可以提高将原料分离以及排出成团原料的效率。

[实验]

图6示出了将根据本实施例的供料流动性与现有技术进行比较的实验结果。

在图6中，实施例示出了根据上述的本发明向供料装置的出口管16内部高压喷射蒸汽和氮气并供应原料来生产型煤时的供料流动性的结果。比较例示出了没有蒸汽和氮气的喷射工艺的现有供料条件下生产型煤时的供料流动性的结果。

实施例和比较例都是在40t/h的型煤实际生产中检测了供料流动性，混入原料中的粘合剂使用了纤维素粘合剂，以混合物计含水量为11重量％的水分含量高的状态下进行了实验。

实验结果如图6所示，比较例在4小时内发生了4次原料堵塞，但是实施例在8小时内仅发生了1次原料堵塞。

如上所述，本实施例通过向出口管16内部喷射高压氮气或蒸汽，可以防止在供料装置中原料堵塞，还可以改善原料的流动性。

上面对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于此，在权利要求书和说明书及附图范围内能够以各种方式变形实施，这种变形理所当然落入本发明的范围。