干渣粒化系統的制作方法

干渣粒化系統的制作方法
【專利摘要】一種干渣粒化系統包括：形成開口的渣粒化殼體(40)；渣供給入口(42)；定向造粒器(8)，用于從粒化的入口接收渣；和沖著所述開口區域(61)的傳感器(49)。提供控制器，用于響應于從所述傳感器(49)接收的信號來控制所述渣供給入口和所述定向造粒器(8)的相對運動。
【專利說明】干渣粒化系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種干渣粒化系統和操作方法。

【背景技術】
[0002]渣料可以是金屬化的，如鐵；金屬氧化物，如二氧化鈦；非金屬，如作為金屬生產工藝副產品產生的渣；或它們的混合物。
[0003]干渣粒化是相對不發達的技術，它使用旋轉霧化器(通常為旋轉杯或碟)將熔渣(例如作為高爐中煉鐵副產品而得到的)轉換成顆粒，而不需要額外的水來冷卻并硬化渣。GB2148330、EP0605472和EP0804620給出了干渣粒化設備和方法的示例給出在。來自高爐的熔渣被供給到干渣粒化裝置以進行粒化，熔渣被供給到杯或盤的中心，或與杯或盤中心線同心的環狀物上，如在GB840632中，以便經由環狀物的中心將空氣添加至顆粒，而旋轉霧化器造粒器噴出熔球，熔球通過外殼并部分地凍結，以形成顆粒。這些顆粒的噴霧在旋轉霧化器的360°圓周上發射，而顆粒收集在霧化器底部的槽中。結果，難以將渣粒化裝置安裝成靠近高爐出鐵場，所以熔渣在粒化之前必須運輸較長距離，并且該裝置具有大尺寸。對于20m直徑的裝置，熔渣到粒化裝置中的澆注點有10m。
[0004]如在我們共同未決的專利申請PCT/EP2012/066102中描述的，可在旋轉盤上使用偏心滴點(eccentric drop point)將顆粒的散射限制為更有限的噴霧角。


【發明內容】

[0005]根據本發明的第一方面，一種干渣粒化系統包括:形成開口的渣粒化殼體；渣供給入口 ；定向造粒器，用于從入口接收渣以進行粒化；沖著開口區域的傳感器；以及控制器，用于響應從所述傳感器接收的信號來控制所述渣供給入口和所述定向造粒器的相對運動。
[0006]優選地，所述傳感器包括紅外傳感器、光學傳感器或碰撞傳感器之一。
[0007]紅外傳感器是首選的，因為它具有監控熱密度的優點。
[0008]可以通過移動入口和造粒器兩者，或者通過移動入口和造粒器之一而保持另一個在固定的位置來實現渣供給入口和定向造粒器的相對運動，但是優選地，所述定向造粒器是可移動的定向造粒器，而所述渣供給入口是固定的。
[0009]優選地，所述殼體還包括基底、壁和頂部。
[0010]通常，矩形結構是首選的，具有四個側壁，但是還可以使用其它形狀，諸如橢圓形壁，或梯形。
[0011]空氣入口可以設置在殼體的壁中，但是優選地，所述系統還包括位于所述殼體的基底中的空氣入口。
[0012]所述系統可以具有位于所述殼體的一個或多個側壁中的空氣出口，但是優選地，所述系統還包括位于所述殼體的頂部中的空氣出口。
[0013]優選地，所述系統還包括連接到所述空氣出口的熱回收機構。
[0014]優選地，所述定向造粒器包括定向干渣粒化裝置，所述裝置包括具有旋轉中心軸線的旋轉霧化造粒器、渣流饋送器和位置控制器，其中，位于旋轉造粒器上的、對于來自所述渣流饋送器的渣的渣流墜落點相對于所述旋轉造粒器的旋轉中心軸線偏移，并與中心軸線偏心。
[0015]根據本發明的第二方面，一種操作干渣粒化系統的方法，包括:將定向造粒器定位在渣供給入口的下方，將渣供給到造粒器；將渣流投射到系統殼體中的開口，以形成渣流圖案；限定開口中的關注區域，并限定由預期渣流圖案覆蓋的一定比例的關注區域；從傳感器接收指示由渣流圖案覆蓋的關注區域的實際比例的信號；比較實際比例與預期比例；以及如果比較的結果超出預定范圍，則控制定向造粒器與渣供給入口的相對運動。
[0016]優選地，所述方法還包括使用紅外傳感器、光學傳感器或碰撞傳感器之一，以接收指示由渣流圖案覆蓋的關注區域的實際比例的信號。
[0017]如果實際比例和預期比例超出預定范圍，則可以移動定向造粒器或渣供給入口，或移動兩者，但是優選地，所述方法還包括將渣供給入口保持在固定位置，而移動定向造粒器。
[0018]優選地，所述范圍包括介于0%和10%之間的差別。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]現在將參照附圖來描述根據本發明的定向渣粒化系統和操作方法的示例，附圖中:
[0020]圖1是適用于與本發明一起使用的定向渣粒化裝置的透視圖；
[0021]圖2是從圖1裝置的上方觀看的平面圖；
[0022]圖3示出了根據本發明的系統的一個實施例，該系統結合了圖1和2的定向渣粒化裝置；
[0023]圖4示出了圖3系統的側視圖；
[0024]圖5是平面圖，示出了對于粒化裝置的第一位置，散布在圖3系統中的粒狀物的示例；
[0025]圖6是平面圖，示出了在將粒化裝置移動到第二位置之后，散布在圖3系統中的粒狀物的示例；
[0026]圖7是操作根據本發明的干渣粒化系統的方法的流程圖；
[0027]圖8示出了根據本發明的系統的替代實施例的側視圖，使用碰撞傳感器陣列；
[0028]圖9a、9b和9c示出了本發明的示例，其中存在渣入口相對于粒化裝置的相對運動；以及
[0029]圖1Oa和1b示出了渣供給入口 42的上下運動。

【具體實施方式】
[0030]本發明涉及一種包括定向干渣粒化裝置的系統。定向干渣粒化裝置的一個示例在我們的共同未決的專利申請PCT/EP2012/066102中進行了描述，并且在圖1和2中示出。然而，該系統可與定向干渣粒化裝置的其它設計一起使用，本發明并不限于所描述的特定一個。圖1示出旋轉造粒器8。殼體18支撐一板，其可以具有繞中心可旋轉驅動軸16呈一定角度的凸起部27。造粒器還可以具有位于用于板殼體18的支撐件28中的冷卻空氣通風口 15。驅動軸16可由致動器12移動，致動器圖示為連接到支撐件28的可移動噴槍(lance)。噴槍12構造為中空引導件，鼓風器(air blast) 14可引導通過噴槍，以給旋轉造粒器提供冷卻空氣，噴槍還可接受用于旋轉件30的第二驅動軸13，第二驅動軸聯接到驅動軸16以使旋轉造粒器旋轉。渣墜落點19從造粒器板的旋轉中心軸線29偏移，并與中心軸線偏心，示出了旋轉方向17。然后，粒化渣沿指示的方向7投射。如果渣以環形方式沉積，則無法通過使單個墜落點與中心線偏移來實現定向控制，并且渣顆粒會以與墜落在旋轉盤中心那樣相同的方式投射在360度范圍內。
[0031]從圖2可以看出，驅動軸16通過聯接件31聯接到第二驅動軸13。渣墜落點19的位置與旋轉造粒器盤30的中心線29偏移。偏轉板26可以設置到旋轉造粒器的一側，這允許控制粒化渣從旋轉盤的定向分布。當渣落在旋轉造粒器的板上時，渣和板之間的任何摩擦會導致渣移向板的邊緣。為了防止渣簡單地形成在墜落點，凸起部協助這一過程。如果該過程正常工作，則不需要偏轉板。然而，偏轉板的優點是，它作為后壁，使得不沿正確方向行進的任何粒化渣會落在偏轉板上，并且如果需要，為了清潔可以移除整個噴槍、造粒器、導流器，而不必派人員進入外殼中進行清潔。
[0032]定向渣造粒器允許渣傾倒點位于側壁，而不是造粒器的中心，所以減小了整體尺寸。噴槍使盤能夠移進和移出流，以確保投擲的恒定方向，并在需要時，盤可以更換以遠離危險區域進行維護。盤進出所述流的運動響應于位置傳感器，位置傳感器檢測渣從渣道的墜落點，并且比較實際墜落點與預期墜落點。如果墜落點過于靠近中心線，則渣的分布更寬廣且不太定向。
[0033]然而，環境問題意味著，除了粒化渣，希望能夠從該過程中回收熱量并且該熱回收應盡可能高效。圖3示出本發明的系統的第一示例。系統殼體40構造在出鐵場旁邊，而出鐵場地板41上的渣道66延伸為進入系統殼體40的渣供給入口 42。定向干渣粒化裝置8安裝在渣供給入口 42的出口下方，用于旋轉17。如箭頭43所指示的噴槍12的運動改變了渣墜落點19的位置。渣流11在碰撞于旋轉盤上之后被投射到殼體的開口中，如所指示44，并且撞擊位于系統殼體遠端的壁45或地板46。地板46可以是流化床，并且殼體可以具有位于地板46或端壁和側壁45、63，或者兩者中的冷卻空氣管47。排氣口(air off-take) 48保證氣流通過系統殼體，已通過粒化渣流的受熱空氣被傳遞到熱回收機構(未示出)。在干渣粒化工藝期間產生的一定比例的熱量則被捕獲在熱回收過程中。
[0034]為了優化系統殼體用于熱回收，希望將旋轉造粒器恰當地定位在渣道出口的下方。盡管使用如PCT/EP2012/066102中描述的位置傳感器有助于保持墜落點在其預設位置并補償可能使墜落點失準的小規模運動或振動，但這沒有解決優化系統殼體用于熱回收的需求。為此，設置了傳感器。在關于圖3至7描述的示例中，傳感器是紅外相機49，設置在系統殼體中，但是可以使用其它類型的傳感器。在優選實施例中，相機定位在系統殼體的上壁或頂部上，并且俯視區域61，區域61包含盤的遠離渣道的邊緣和位于期望投射方向中的一部分殼體。或者，相機可以從頂部懸掛，或安裝在臺架或側壁上，只要它能夠從該位置使所需的開口區域成像即可。
[0035]為了優化熱回收，讓盡可能多的經由管47進入的氣流通過投射的渣流44，所以控制實際的而不是預期的渣投射圖案來獲得形成在開口區域或允許區域中的均勻覆蓋的渣床是非常重要的。隨著渣從旋轉盤投射(無論沿正確方向，還是不沿正確方向)，至少一部分渣通過流化床46和通風口 47，通常建立起渣床。隨著渣被冷卻58，熱量被傳遞到流過的處理空氣59。受熱空氣經由排氣口被提取48，并被傳遞到熱回收設備60。然而，當墜落圖案在允許區域之外時，渣墜落圖案僅包括通風口和流化床的有限部分。紅外相機監控來自旋轉杯的熔渣的散布圖案，并提供將承載噴槍的旋轉盤移動到充分利用分配給熱回收系統的空間所需的確切位置的基礎。由相機監控的、從墜落渣發出的熱密度與渣流率相關，因此也可以用于優化盤的旋轉速度。
[0036]如圖7示出的，系統的操作涉及:在基于粒化渣的預期流率和期望投射方向預先確定的開始位置，將造粒器8定位在渣供給入口 42的出口下方50。使渣流動51，并使用紅外相機49獲得圖像或一系列圖像52。對于給定的渣流率和造粒器的旋轉速度以及盤上的碰撞點19，可以預先得出預期的渣投射圖案，并且將由相機測量的實際渣投射圖案與該預期圖案進行比較53。如果比較的結果是，渣投射圖案44a的一部分超出允許區域且方向位于允許區域之外54，如圖5所示(其中大部分渣在成像區域61的中心點62的一側，意味著渣的一部分在該區域之外)，則致動噴槍12以將造粒器位置移動到墜落點可以糾正這個誤差的位置56。由相機拍攝另一圖像，并在新位置檢查圖案57。如果該圖案44b不超出允許區域54，如圖6所示，則造粒器保持在新位置55。如果仍有一部分圖案在所述區域61之夕卜，并且如果這部分超過允許的公差，例如大于5%，則噴槍再次移動造粒器56。可以以預設的間隔進行其它檢查，以確保渣墜落點在流率變化或者造粒器有不希望的運動的情況下沒有發生變化。
[0037]該過程在很大程度上是自動化的，控制器中的控制處理器接收圖像數據，將其與存儲的數據進行比較，并給致動器提供控制命令。然而，在操作期間產生的數據還可以傳送給處在安全遠程位置的監控站的操作者。這還可以包括為操作員輸入控制器的設定和基準數據的設施。
[0038]因此，通過監控霧化的渣散射圖案并控制噴槍以確保熔融顆粒的散布圖案及其流量密度得到優化會改進上述定向干渣造粒器。受控分布意味著系統殼體的壁可通過沒有分布粒化渣的區域而向里扣，從而導致造粒器整體尺寸的顯著減少。系統殼體通常是矩形的，至少在圓半徑方面對現有非定向系統加以改進，現有非定向系統需要圓形壁和長渣道。然而，還可以使用其它形狀，諸如拉伸橢圓形或梯形殼體，以獲得滴落點靠近出鐵場且整體尺寸減小的好處。
[0039]上述紅外傳感器可以由光學傳感器在相同的位置替代。光學傳感器能夠提供投射的渣流的覆蓋圖像，然后將這與所需的覆蓋率比較，以可接受地高效率進行熱回收。操作原理以及預期和實際渣投射圖案的比較與關于圖3至7的紅外相機示例所描述的是基本相同的，在此將不再重復。然而，光學傳感器無法確定從墜落渣發出的熱密度，所以與使用上述紅外相機不同，光學傳感器不具有用于優化盤旋轉速度相同好處。
[0040]在替代實施例中，如圖8所示，未使用紅外傳感器來確定渣投射圖案，而使用了碰撞傳感器。碰撞傳感器包括傳感器64陣列，位于以高于基底和空氣入口 46的足夠高度分布在系統殼體上的網格上，使得粒化渣床形成在基底與網格之間。期望的是，該床應盡可能均勻地形成，以防止空氣經由位于使床比其它區域更薄的區域中的優選路徑穿過。渣在其形成床之前飛過殼體越遠，其凝固得越好，所以相對于短而寬的飛行路徑，長而窄的飛行路徑是優選的，渣床形成在朝向殼體開口的最遠范圍的允許區域中。實際約束將確定要形成的床的可用空間，并且該信息可以用作設定哪個碰撞傳感器位于要形成的床的期望區域內且哪個傳感器位于外部的基礎。來自碰撞傳感器陣列的信號用于確定實際投射渣流是否達到期望的均勻覆蓋率。通過比較在通風口和流化床上投射通過殼體的渣流的預期碰撞區域上的預存儲數據，然后可以相應地調整定向造粒器18和渣供給入口 42的相對位置。
[0041]如果粒化渣床被簡單投射并允許建立，則檢測床是否均勻的另一種方式是監控床在期望區域中的深度并調整定向造粒器和渣供給入口的相對位置，使得覆蓋率不足的區域得到更多渣進行補償。可以通過雷達水平感測床頂表面或激光掃描頂表面(未示出)來檢測渣床的深度。
[0042]對于上面給出的示例，假設渣供給入口 42固定在適當位置，并且定向造粒器18在它的噴槍12上移動，以便校正預期投射渣流位置和實際投射渣流位置的任意確定差值。然而，還可以使用替代方案。在一個實施例中，定向造粒器安裝在固定位置，而渣供給入口 42是可移動的。這可以使用可傾斜地安裝的中間包(未示出)來實現，其具有一個或多個出口，根據在旋轉盤上需要渣流的地方而在任何時刻使用出口之一。在另一示例中，定向造粒器和渣供給入口兩者均能夠移動，并且根據校正實際投射渣流的任何確定誤差所需的程度和運動方向來確定移動定向造粒器和渣供給入口或兩者。圖9a、9b、9c、10a和1b示出了渣供給入口 42的運動。假設當渣供給入口 42位于其固定位置時，中心線65沿渣供給入口42的長度，則可以將渣供給入口移動到其固定位置中心線65的一側或另一側(圖9a、9b、9c)，或者使渣供給入口傾斜(圖1Oa和1b)，以便根據出鐵場地板渣道66與渣供給入口42之間所使用的連接類型來增加或減少其開口端與旋轉造粒器盤的中心線19的距離。
[0043]關于在圖7中所描述的操作方法，代替步驟55和56的是保持造粒器的位置或將造粒器移動到新位置，在渣供給入口 42也是可移動的情況下，或者是要被移動，則步驟55是保持造粒器和渣供給入口的位置，步驟56是將造粒器和渣供給入口的一個或兩個移動到新位置，使得它們相對彼此的位置發生變化。利用合適的控制，沿著中心線65朝向或遠離出鐵場移動渣供給入口和朝向或遠離渣供給入口的端部移動噴槍(其被定位相對于渣供給入口的運動成直角地運動)的組合，如箭頭43所指示的，則可以調節渣墜落點，而無需渣供給入口上的樞轉接頭。
【權利要求】
1.一種干渣粒化系統，包括:形成開口的渣粒化殼體；渣供給入口 ；定向造粒器，用于從入口接收渣以進行粒化；傳感器，沖著開口區域；和控制器，用于響應于從所述傳感器接收的信號來控制所述渣供給入口和所述定向造粒器的相對運動。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述傳感器包括紅外傳感器、光學傳感器或碰撞傳感器之一。
3.根據權利要求1或權利要求2的系統，其中，所述定向造粒器是可以移動的，而所述渣供給入口是固定的。
4.根據前述任一項權利要求所述的系統，其中，所述殼體還包括基底、壁和頂部。
5.根據前述任一項權利要求所述的系統，其中，所述系統還包括位于所述殼體的基底中的空氣入口。
6.根據前述任一項權利要求所述的系統，其中，所述系統還包括位于所述殼體的頂部中的空氣出口。
7.根據前述任一項權利要求所述的系統，其中，所述系統還包括連接到所述空氣出口的熱回收機構。
8.根據前述任一項權利要求所述的系統，其中，所述定向造粒器包括定向干渣粒化裝置，所述裝置包括具有旋轉中心軸線的旋轉霧化造粒器、渣流饋送器和位置控制器，其中，位于旋轉造粒器上的、對于來自所述渣流饋送器的渣的渣流墜落點相對于所述旋轉造粒器的旋轉中心軸線偏移，并與中心軸線偏心。
9.一種操作干渣粒化系統的方法，所述方法包括:將定向造粒器定位在渣供給入口下方，將渣供給到造粒器；將渣流投射到系統殼體中的開口，以形成渣流圖案；限定所述開口中的關注區域，并限定由預期渣流圖案覆蓋的一定比例的關注區域；從傳感器接收指示由渣流圖案覆蓋的關注區域的實際比例的信號；比較實際比例與預期比例；以及如果比較的結果超出預定范圍，則控制所述定向造粒器和所述渣供給入口的相對運動。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述方法還包括使用紅外傳感器、光學傳感器或碰撞傳感器之一，以接收指示由渣流圖案覆蓋的關注區域的實際比例的信號。
11.權利要求9或權利要求10所述的方法，其中，所述方法還包括將所述渣供給入口保持在固定位置，而移動所述定向造粒器。
12.根據權利要求9至11任一項所述的方法，其中，所述范圍包括介于0%和10%之間的差別。
【文檔編號】C21B3/08GK104428428SQ201380037327
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】I.麥克唐納 申請人:英國西門子公司