CN101243195A - 用于竖炉的加料装置 - Google Patents

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CN101243195A CNA2006800297971A CN200680029797A CN101243195A CN 101243195 A CN101243195 A CN 101243195A CN A2006800297971 A CNA2006800297971 A CN A2006800297971A CN 200680029797 A CN200680029797 A CN 200680029797A CN 101243195 A CN101243195 A CN 101243195A
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Abstract

本发明提出了一种为竖炉加料的加料装置(10)，该加料装置包括：旋转布料器(12)；以及可变驱动装置(14)，用于使该旋转布料器(12)绕基本竖直的旋转轴(A)旋转。该旋转布料器(12)包括多个导向部件(40、42、44、46)，这些导向部件形成用于加入炉料的滑道。根据本发明的一个重要方面，该旋转布料器(12)包括汇合滑件(50)，每个导向部件(40、42、44、46)从该汇合滑件引出，并且该汇合滑件被设置成使得在所述旋转布料器(12)的旋转速度和/或方向的作用下炉料料流滑过一个特定的导向部件(40、42、44、46)。

Description

用于竖炉的加料装置
技术领域
本发明涉及一种为竖炉且尤其是鼓风炉加料的加料装置。
背景技术
近几十年来，已发现全世界广泛使用由申请人研制的加料系统，以将散装炉料加入和分布到位于鼓风炉内的加料表面上。以名称“无种炉顶”(BLT)而公知的该系统包括具有可变倾角的旋转斜槽和相应的驱动装置。具有这种枢轴旋转斜槽的BLTs已由申请人在例如WO 95/21272、US 5,022,806、US 4,941,792、US 3,814,403和US 3,693,812中公开。该斜槽以悬臂的方式悬挂在具有基本竖直的旋转轴的转子下方并且可绕该转子的基本水平的悬挂轴作枢轴转动以改变倾角。通过绕该竖直轴的旋转以及通过利用枢轴转动机构而改变该斜槽的倾角，则可以将散装炉料引导至加料表面上的几乎任何位置。因此，除了许多其他优点以外，由于BLT具有在加料表面上分布炉料的通用性，因而BLT使得实现加料剖面的多样性。然而这需要高度发达的机械设备，尤其需要用于在加料期间改变斜槽的倾角的机械。
因此，期望能有一种更简单且因而更廉价的解决方案，尤其是对于小型和中型竖炉。显然，这种更简单的解决方案不应缺少所期望的在炉料分布方面的通用性。
在US 5,695,085中描述了一种在某种程度上实现这种期望的解决方案，其公开了一种竖炉加料设备。这种设备代表对以名称“旋转加料单元”而公知并且在例如WO 92/019776中所公开的装置的改进。这种设备包括用于在竖炉的横截面上分布炉料的单元，该单元被安装在位于用来储存炉料的料斗(bin)的出料口下方的炉喉区中。该分布单元适于绕由可变驱动装置驱动的竖炉的轴线旋转，并且包括环绕水平部件的外围而周向设置的至少两个导向部件。每个导向部件包括沿炉料料流方向相继设置的两段。
由于分布单元的这种设计，特别是由于导向部件的旋转对称设置，从料斗的出料口接收的炉料料流被分成至少两个同步的分流，以获得具有近似均一的圆周粒度分布的加料层。由于导向部件的第二段的设置以及分布单元绕炉轴的旋转，则可以实现各种不同的加料剖面。
上述这种改进设备的缺点在于，为了实现炉料的圆周分布的最大可能均一性则必须要求将散装炉料同心且旋转对称地供给到分布单元上的事实。实际上，如果该散装炉料料流仅是略微偏心的或非对称的，则多数散装炉料将被加入到加料表面的一个部分，而少数散装炉料将被加入到加料表面的其余部分。该加料设备的另一缺点在于分布单元本身的复杂结构，由此该设备相对昂贵且维修复杂。此外，应该相信的是，由于散装物料的散布型分布，该设备在形成加料剖面方面仅能够实现相对低的精度。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种为具有简化结构的竖炉加料的加料装置，该加料装置使所考虑的上述问题得到改善。
为了实现该目的，本发明提出了一种为竖炉加料的加料装置，该加料装置包括：旋转布料器；以及可变驱动装置，用于使该旋转布料器绕基本竖直的旋转轴旋转，该旋转轴通常与竖炉的中心轴重合。该旋转布料器包括多个导向部件，该导向部件形成用于炉料(装料)的滑道。根据本发明的一个重要方面，该旋转布料器包括每个导向部件从其中引出的汇合滑件，并且该汇合滑件被设置成使得在所述旋转布料器的旋转速度和/或方向的作用下炉料料流滑过一个特定的导向部件。
不同的导向部件分别使得在炉料将被引导至其上的加料表面上选择相应的环形区。应该理解的是，该选择仅通过调整旋转速度来完成。通过在该旋转布料器上维持单一的连续的炉料料流，这种相对简单的结构使得实现加料剖面的多样性和分布的高圆周均一性。实际上，由于供应至旋转布料器的炉料料流的碰撞点及形状对该旋转布料器上的流动路径的影响仅是微弱的，因此对于这两方面的不同本加料装置是容许的。由于该汇合滑件具有连续倾斜的滑动表面，因而其使得将炉料导引至一个特定的导向部件，以及此后仅通过改变旋转速度而将炉料导引至一个特定的加料环。
优选地，每个导向部件均具有相应于竖炉的加料表面上的给定半径加料环的不同的结构。有利地，将每个导向部件的长度和/或倾角设置为使得每个导向部件将炉料引导至在加料表面上的不同环形区，即，加料环。
在优选实施例中，该导向部件在至多180°的扇区角上从汇合滑件的下游周边引出。在此，有利地将该导向部件依次以该扇区角的邻近间隔角来设置。此外，该汇合滑件优选地以相对于旋转布料器的旋转轴在35°至65°之间的范围内的角度倾斜。
可旋转悬挂结构包括：两个横向的固定凸缘，用于支撑该旋转布料器；以及中心通道，用于将炉料炉料供给到该旋转布料器上，具有简单且可靠的结构的悬挂结构代表对旋转布料器的支撑。
为了给加料表面的中心区域(即，围绕竖炉的中心轴的区域)加料，至少一个导向部件优选地包括肘状挡料部。
在一个实施例中，该旋转布料器进一步包括用于接收炉料料流的倾斜的进料部，该进料部与旋转轴交叉并且引导至汇合滑件中。因此，该旋转布料器以偏心的方式来安装并且其形状是旋转非对称的。
为了增加公差以及加料的通用性，每个导向部件有利地具有明显超出炉料料流的相应横截面的上游入口横截面。
如显而易见的，根据本发明的加料装置尤其适合安装在鼓风炉中。
附图说明
从以下参照附图对非限制性实施例的描述中，本发明将更显而易见。在这些附图中，使用相同的参考标号表示相同或相似的部件，
图1是包括根据本发明的加料装置的鼓风炉的局部垂直横截面图；
图2是在图1的加料装置中所使用的旋转布料器的平面图；
图3是图2中的旋转布料器的三维图；
图4是示意性地示出了当图3中的旋转布料器以第一速度沿第一方向旋转时其上的第一炉料滑道的三维图；
图5是示意性地示出了当图3中的旋转布料器以第二速度沿第一方向旋转时其上的第二炉料滑道的三维图；
图6是示意性地示出了当图3中的旋转布料器以第三速度沿第二方向旋转时其上的第三炉料滑道的三维图；
图7是示意性地示出了当图3中的旋转布料器以第四速度沿第二方向旋转时其上的第四炉料滑道的三维图。
具体实施方式
在图1中，用于将散装炉料加入且分布到加料表面上的加料装置通常由参考标号10示出。加料装置10包括旋转布料器12和可变驱动装置14，例如伺服电机。旋转布料器12通过悬挂结构18悬挂在鼓风炉16的炉喉区中。滚动轴承20将悬挂结构18的上法兰盘22可旋转地连接至固定于鼓风炉16的炉顶盖24的支撑法兰盘23。设置轴承20和法兰盘22、23使得旋转布料器12可绕鼓风炉16的中心轴A旋转。可变驱动装置14被固定在炉顶盖24上，并且通过用于将这种旋转传递至旋转布料器12的齿轮机构26而连接至悬挂结构18。齿轮机构26例如包括如图1所示的大齿轮，该大齿轮连接于可变驱动装置14的轮轴并且啮合固定于上法兰盘22的外齿环。然而，并不排除其他驱动机构。悬挂结构18进一步包括两个横向的固定凸缘28，它们将旋转布料器12的上端部支撑在基本水平的轴线B上。悬挂结构18提供了中心通道30，通过该中心通道炉料能够垂直地落到旋转布料器12的上端部。如图1中进一步所示，用于炉料的中间存储的料斗32被安装在炉顶盖24上。流量控制闸式阀34被设置在料斗32的出料口处以能够准确计量炉料。在料斗32没有卸料时，下密封阀36确保炉喉的气密密封，而上密封阀(未示出)确保加料期间的密封。在料斗32的下游，漏斗部38收缩并集中炉料料流。
图2示出了旋转布料器12的平面图。该旋转布料器包括多个导向部件且更准确地说包括：第一导向部件40、第二导向部件42、第三导向部件44和第四导向部件46。实际上，根据安装的具体要求(例如鼓风炉的直径以及所期望的单独的炉料环的数量)来选定导向部件的数量。如图2中所示，旋转布料器12进一步包括汇合滑件50，导向部件40、42、44、46从该汇合滑件中引出。在运转中，汇合滑件50提供了倾斜的、优选为平滑、连续的表面，炉料料流能够从该表面滑落。用于接收炉料的进料部52被接合至由虚线示出的汇合滑件50的在上游周边部53。在鼓风炉16中，进料部52与如图1中所示的轴线A交叉。进料部52引导至汇合滑件50中，从该汇合滑件中引出下游导向部件40、42、44、46。
如由图2中的虚线所示，导向部件40、42、44、46从汇合滑件50的下游周边部54引出。周边部54覆盖大约150°的扇区角，优选的扇区角值为至多180°。如由图2中的角β1至β4所示，导向部件40、42、44、46且更准确地他们各自的入口以该角扇区的依次邻近的、优选为均等的间隔角来设置。因此，汇合滑件50进一步提供了通过其使导向部件40、42、44、46接合并且与进料部52相连通的表面。
如图1中所示，旋转布料器12且尤其是汇合滑件50相对于轴线A以固定角α倾斜。倾角α是旋转布料器12的纵轴C与旋转轴A之间的夹角。倾角α优选地选定在35°至65°范围内。当与申请人的BLT系统相比较时，在加料期间该倾角不变，但在静止时(例如在养护期间)可对该倾角进行调整。选择该倾角α以便维持图1和图2中的某一径向速度，并且由于进料部52的底线以及第一至第三导向部件40、42、44的底面与汇合滑件50的表面共面，因而它们均以倾角α倾斜。然而，第四导向部件46包括用于为鼓风炉16的中心区域加料的肘状挡料部56。
如图3中最佳所示，肘状挡料部56包括横向挡料板58、下挡料板60和横向侧壁62，以及由横向侧壁和汇合滑件50的边缘限定的开口64。为了确保炉料的适当聚集，图3进一步示出了，当向下观看时，进料部52具有接合至半圆柱形部分的凹形半球。图3进一步示出了第一导向部件40的横向侧壁66、第二导向部件42的横向侧壁68以及第三导向部件44的横向侧壁70(部分与侧壁68重合)。如应该理解的，诸如第二导向部件42的较长的导向部件被设置有朝向该导向部件的出料口收缩炉料料流的侧壁68炉料。从而，避免了炉料料流的不期望的散布。
通过图4至图7，包括旋转布料器12的加料装置10的工作原理将变得更显而易见。
在加料过程中，炉料以垂直地落到进料部52上的料流的形式从料斗32供给至旋转布料器12上。如通过以下描述而将显而易见的，炉料料流既不必与轴线A严格同轴也不必严格旋转对称。旋转布料器12且尤其是进料部52和汇合滑件50的以角α的倾斜使得炉料料流的速度产生径向分量。因此，在炉料料流一离开进料部52之后，料流的速度方向近似为轴线C的速度方向。
通过可变驱动装置14而使旋转布料器12的旋转确保了呈现为加料表面上的均一加料环的炉料的圆周分布。此外，根据本发明，该旋转使得炉料料流的速度产生角分量，由此在旋转过程中炉料料流的速度方向偏离轴线C的速度方向(以旋转布料器12作为参照物)。如图4至图7中所指出的，由于汇合滑件50的形状，因而使得在旋转布料器12的速度和/或方向的作用下炉料滑过一个特定的导向部件40、42、44或46。
在图4至图7中示出了四个模拟的炉料流动路径，这些炉料流动路径分别对应于旋转布料器12的四个不同的旋转速度ω1至ω4。在鼓风炉16所具有的炉喉直径为6m以及旋转布料器12的长度为2.4m(沿着轴线C从轴线B与轴线C的交叉点至导向部件42的端部来测量)的一个特定实施例中，适当的转动速度例如为ω1＝-17rpm；ω2＝-7.5rpm；ω3＝7.5rpm；ω4＝17rpm，用rpm表示旋转圈数/分钟以及负值表示逆时针旋转。这些不同的流动路径导致更大程度的科里奥利伪力(Coriolis pseudoforce)效应(取决于旋转布料器12的转动速度)产生的较大的范围，并导致更小程度的摩擦力和离心力。这些不同的转动速度可以根据实验来确定，或者与上述实施例中的情况一样，可以通过考虑诸如旋转布料器12的几何形状、料流的冲击速度、炉料的种类及成分等决定性参数的计算来确定。
由于每个导向部件40、42、44或46的各单独且不同的结构，炉料料流于不同的位置处且以不同的速度矢量(即，在不同的坐标处且以不同的速度矢量，这与由轴线A以及以轴线A与输入部分52的交叉点作为原点而限定的球形坐标系中的半径、极角和方位角有关)离开旋转布料器12。这通过改变每个导向部件40、42、44或46的各自的长度和/或各自的倾角来实现。如显而易见的，与适当的转动速度ω1至ω4相结合的每个导向部件40、42、44或46将炉料引导至加料表面的不同的环形区，即不同的加料环。在此，具有最小半径(从轴线A测量)的加料环，即加料表面的中心区域通过第四导向部件46来加料。第二小的环通过第一导向部件40来获得，而第二和第三导向部件42、44分别用来为具有最大和第二大直径的加料环加料。在上述特定实施例中，已计算出对应于各导向部件的半径分别为：导向部件40(ω1)，r1＝1.5m；导向部件42(ω2)，r2＝2.8m；导向部件44(ω3)，r3＝2.3m；以及导向部件46(ω4)，r4＝0.5m。应该注意的是，所有指示值是特定设置的并且仅是为了示出的目的而给出的。
如图4中进一步所示，每个导向部件40、42、44、46的入口横截面均明显大于炉料料流的横截面。因此，当仍然维持分别穿过导向部件40、42、44或46的路径时，可以通过小量δω在某一范围内增加或减小速度ω1至ω4。这增加了系统公差。由于离心力随之变化，这使得对于加料环的半径实现了更高的分辨率，即ri+/-δr。事实上，当炉料料流离开旋转布料器12时，由于旋转布料器的倾斜以及惯性，炉料料流的径向速度分量通常是非零的。通过倾角α来确保某一最小的径向速度分量，由此减小摩擦，从而维持连续的料流并避免料流的拥塞。虽然，与US 5,695,085中所公开的装置相比，旋转布料器12的工作原理与相对不精密的离心布料器的工作原理不同，但可使用诸如较小的变化(即，ωi+/-δω)以在某种程度上改变非零的径向速度分量。
此外，应该理解的是，炉料以单一、连续的料流的形式而加入，因此与现有技术中的装置相比，确保了加料剖面的改进的圆周均一性，并且降低了对将炉料供给到旋转布料器12上的要求。最后，应该注意的是，所述旋转布料器12的紧凑结构仅需要很小的空间，这使得通过位于炉顶盖24中的相应维护门而易于移除和安装该旋转布料器，例如用于重新装备和/或替换。

Claims (12)

1.一种为竖炉加料的加料装置，所述加料装置包括：旋转布料器(12)；以及可变驱动装置(14)，用于使所述旋转布料器(12)绕基本竖直的旋转轴(A)旋转，其中，所述旋转布料器(12)包括多个导向部件(40、42、44、46)，
其特征在于，所述旋转布料器(12)包括汇合滑件(50)，每个导向部件(40、42、44、46)从所述汇合滑件中引出，并且所述汇合滑件被设置成使得在所述旋转布料器(12)的旋转速度和/或方向的作用下炉料料流滑过一个特定的导向部件(40、42、44、46)。
2.根据权利要求1所述的加料装置，其中，每个导向部件(40、42、44、46)具有不同的结构。
3.根据权利要求2所述的加料装置，其中，每个所述导向部件(40、42、44、46)的长度和/或倾角被设置为使得每个导向部件(40、42、44、46)将炉料引导至加料表面的不同环形区。
4.根据权利要求1、2、或3所述的加料装置，其中，所述导向部件(40、42、44、46)在至多180°的扇区角上从所述汇合滑件(50)的下游周边引出。
5.根据权利要求4所述的加料装置，其中，所述导向部件(40、42、44、46)依次以所述扇区角的邻近间隔角(β1、β2、β3、β4)来设置。
6.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，其中，所述汇合滑件(50)以相对于所述旋转布料器(12)的旋转轴(A)在35°至65°之间的范围内的角度(α)倾斜。
7.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，进一步包括可旋转悬挂结构(18)，所述可旋转悬挂结构包括：两个横向的固定凸缘(28)，用于支撑所述旋转布料器(12)；以及中心通道(30)，用于将炉料供给到所述旋转布料器(12)上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，其中，所述导向部件(40、42、44、46)中的至少一个包括用于为加料表面的中心区域加料的肘状挡料部(56)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，其中，所述旋转布料器(12)进一步包括用于接收炉料料流的倾斜的进料部(52)，所述进料部(52)与所述旋转轴(A)交叉并引导至所述汇合滑件(50)中。
10.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，其中，所述旋转布料器(12)的形状是旋转非对称的。
11.根据上述权利要求中任一项所述的加料装置，其中，每个导向部件(40、42、44、46)具有明显超出炉料料流的相应横截面的上游入口横截面。
12.一种鼓风炉，包括根据上述权利要求中任一项所述的加料装置(10)。
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