CN104411836A - 干渣粒化系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种干渣粒化系统，包括旋转雾化造粒器(5)和中间包(3)，其中所述中间包包括输送出口(4)、溢流出口(7)和一组可移动支座(8a、8b)。装置还包括中间包重量传感器(9)、造粒器驱动电机功率传感器(13)、造粒器驱动电机电流传感器和造粒器驱动电机速度传感器(12)中的至少一个。控制器(14)接收来自传感器中的至少一个的测量结果，并根据接收到的测量结果控制所述中间包在所述可移动支座上的倾斜角度或者所述造粒器的旋转速度。所述可移动支座允许所述中间包移动到第一基本垂直方位和第二基本水平方位之间的任何方位。

Description

干渣粒化系统和方法

技术领域

本发明涉及一种干渣粒化系统，用于尤其使用旋转雾化造粒器来产生粒状玻璃渣。

背景技术

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，当高炉渣从炉中排出时，渣流是可变的，并可能导致流率的短期峰值，流率总体上具有大致增加的趋势。在典型的高炉中，高的渣流率可以每分钟达到6至12吨，这可打翻造粒器，有损坏造粒器并且在操作中造成停机的可能。由于热回收机构不能轻松地应付渣(及因此的热量)供给的高峰和低谷，所以在联接到热回收机构的系统中存在特定问题。

该问题与湿渣粒化是不相关的，湿渣粒化对不规则流动没有那么敏感，因为湿渣粒化涉及利用供应过剩的水，而没有设施用于热回收。干渣粒化不是很好开发的技术，并且与需要稳定流动相关联的问题至今还没有得到解决。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种干渣粒化系统包括旋转雾化造粒器和中间包(tundish)，其中所述造粒器包括杯或盘，其中所述中间包包括输送出口、溢流出口和一组可移动支座，并且其中，装置还包括中间包重量传感器、造粒器驱动电机功率传感器、造粒器驱动电机电流传感器和造粒器驱动电机速度传感器中的至少一个，所述装置还包括控制器，用于接收来自传感器中的至少一个的测量结果，并根据接收到的测量结果控制所述中间包在所述可移动支座上的倾斜角度或者控制所述造粒器的旋转速度，其中所述可移动支座允许所述中间包移动到第一基本垂直方位和第二基本水平方位之间的任何方位。

本发明使渣流稳定，从而允许使用对造粒器和热回收系统的更优化设计。

在第一方位，实际上中间包倾斜最大，渣流入和流出中间包，很少或没有存储效果。在第二方位，实际上中间包倾斜最小，可用的存储容量处于其最大值。当该存储用完时，任何额外的渣流出溢流出口。

优选地，所述可移动支座还包括载荷单元。

优选地，所述系统还包括联接到所述造粒器的热回收系统。

根据本发明的第二方面，一种操作干渣粒化系统的方法，所述干渣粒化系统包括旋转雾化造粒器和中间包，所述中间包具有输送出口、溢流出口和一组可移动支座，所述方法包括：向中间包供给渣；测量中间包重量、造粒器驱动电机功率、造粒器驱动电机电流和造粒器驱动电机速度中的至少一个；以及根据测量结果借助可移动支座控制中间包的倾斜角度，其中，通过向第一基本垂直方位和第二基本水平方位之间的任何方位移动中间包来改变中间包的倾斜角度。

优选地，当测得的功率超过功率阈值时，朝向第二方位移动中间包。

通常，朝向第二方位移动中间包会增加存储缓冲器的大小，而朝向第一方位移动中间包会减小存储缓冲器的大小。

优选地，当渣在第二方位充满存储缓冲器时，额外的渣通过溢流出口排出。

优选地，当测得的速度超过速度阈值时，朝向第二方位移动中间包。

优选地，当测得的造粒器驱动电机的速度位于速度的预定范围之外时，修改驱动电机的速度使其回到该范围内。

优选地，当测得的驱动电机的功率或电流位于功率或电流的预定范围之外时，修改驱动电机的功率或电流使其回到该范围内。

优选地，当测得的重量位于重量的预定阈值之外时，修改造粒器的旋转速度。

优选地，当测得的速度超过速度阈值时，减少造粒器的功率。

优选地，当测得的重量超过重量的安全阈值时，倾斜中间包，以通过渣溢流出口向渣坑排出渣。

附图说明

现在将参照附图来描述干渣粒化系统和操作方法的示例，其中：

图1示出了根据本发明的干渣粒化系统的示例；

图2是示出图1系统的操作的一个方面的图表；

图3是示出图1系统的操作的另一方面的图表；以及

图4是示出操作图1系统的控制工艺的流程图。

具体实施方式

在高炉操作期间，可使用具有各种高度的砂坝来控制熔融材料的流量和流动方向。在这种情况下，高于所需的任何渣流率被转向至敞开的渣坑。然而，对于干渣粒化中的高效热回收，当来自炉的流动减少或者在出渣周期结束时，有利地，存储峰值流量以用于稍后的造粒。

可以使用中间存储容器，中间存储容器在其基部附近具有出口孔，以控制下游流量。在这种情况下，中间容器可以是装配有排放孔的渣罐，需要有足够的高度以提供必要的容量来进行存储。当容器充满时，通过孔的流率增加，但是由于流率是渣深度的平方根的函数，所以到下游装置的渣流的变化极大地减小。由于存储容量受到限制，所以提供了到渣坑的溢流。

中间容器的缺点是高度要求。在许多高炉厂中，可能没有足够的可用高度来允许将渣倒入容器顶部，并在容器基部将渣排放到造粒器的顶部。

图1示出根据本发明的渣粒化系统的一个实施例。渣1沿着渣沟2从高炉中的出渣口(未示出)流动，熔渣收集在中间包3中。中间包具有输送出口4，其将渣排放到旋转雾化造粒器6的旋转盘5上，旋转盘绕旋转轴线16旋转，中间包还具有溢流出口7，以向渣坑引导过量渣。盘可以是平的或凹的，即杯或碟状旋转盘。中间包3安装在可移动支座8a、8b上，可移动支座在本示例中显示为包括载荷单元9。可移动支座中的至少一个8a具有驱动机构10，以使中间包绕枢轴线15倾斜，使得当中间包是满的时，在过多渣流率操作期间，渣流向溢流出口7，枢轴线15延伸穿过可移动支座中的一个或其它多个8b，以便倾斜中间包3。在正常操作期间，中间包是可枢转的，使得中间包的倾斜角度可以变化。在一个极端下，中间包具有如图1所示的大致水平方位，在该方位，中间包具有存储功能，且没有倾斜。在另一个极端下，倾斜角度已经移动通过90度而达到基本垂直方位(未示出)，在该方位，渣直接流过输送出口到达旋转盘，而在中间包中没有任何显著量的收集和存储。倾斜角度可以为这两个水平和垂直方位极端之间的任何值。

造粒器6还包括驱动电机11，以旋转盘5，该系统具有联接到控制器14的驱动电机功率传感器13或电流传感器。控制器还接收来自载荷单元9的信号。还可以提供驱动电机速度传感器12。

中间包系统的附加特征(未示出)是罩和高炉气体燃烧器，用于维持渣表面的温度，并防止在中间包中形成渣壳。

图2示出当中间包重量随着渣浇注时间变化时，响应于控制器14接收的数据如何自动地选择盘或杯的旋转速度。当中间包处于或接近其最小重量时，盘5的旋转速度设定为第一值，通常约800rpm。随着渣流入中间包，重量增加，直到载荷单元9感测到的重量达到预定最大容许安全值20为止。达到最大值会导致控制器使盘速度增加预定量，在本实施例中为100rpm，以增加造粒器处理的渣流率。如果盘的速度已经达到其最大容许值，则控制器使中间包枢转，使得从溢流出口将过量渣倒至渣坑。假如渣的向内流量没有改变，则旋转速度增加的效果是逐步降低中间包的重量，直到重量达到其再次用于该速度的最小容许水平21为止，从而触发控制器使盘速度减少预定量。

图3示于为了选择功率的目的，速度随着旋转杯5的驱动功率而变化。操作中的驱动电机的最大速度和功率设定意味着需要优化相对值。速度与功率的关系优选地处于目标工作区域22中，但是如果它们偏离到区域23，则控制器使速度降低，在区域23中，相对于功率，测得的速度较高，而如果所述关系移动到区域24，则控制器使速度增加，以使所述关系回到目标范围22，在区域24中，相对于速度，测得的功率较高。控制器可以将这与中间包重量变化的数据结合，以优化各参数，或者在任何其它的修改不在许可范围内的情况下利用溢流。

图4的流程图示出本发明系统的操作。该示例假定虽然所有的参数(中间包重量、电机功率或电流和电机速度)是可测量的和可变的，但是即使仅可以使用一个可测量或可变参数，该系统仍然可以操作。最初，将中间包设定为最大倾斜30，即垂直方位，然后设定所需的杯速度31(如果可用)或启动电机(如果速度是固定的)。控制系统14以如下方式工作。读取中间包重量32。如果该重量位于安全操作极限内33、34，则读取杯电机的功耗或电流35。如果测得的电机功率/电流34位于正常工作范围内，并且不会太高36、37或太低40、47，则中间包倾斜不发生变化48。如果电机功率/电流较高38，这表明渣流率已增加得高于造粒器的设计流量。中间包不倾斜39，即移动到更水平的方位以允许过量的渣进行中间包。如果电机功率/电流过低41，则系统检查中间包是否未完全倾斜42，如果未完全倾斜43，则中间包倾斜45，以增加渣流率和功率/电流。如果中间包已处于最大倾斜44，则维持该方位46。在中间包变满49并且炉中的渣流保持高于设计流率的情况下，针对另一速度带51进行检查50，如果有一个，则盘速度增加。如果没有要移动到的另一速度带50、52，则渣在中间包中的深度增加，直到渣流过堰进入溢流出口、渣沟和到达渣坑为止。向造粒器的渣流几乎保持恒定，因为正常的渣深度和溢流渣深度之间的差别相对较小。图1示例中示出的布置使得向造粒器的渣流不会中断，同时溢流是活动的，但是渣通过两个出口4、7同时排出。可选地，控制器可以朝向溢流出口7倾斜54中间包，以加快重量的减少。

没有描述热回收系统的细节，但是，当熔渣被输送到位于造粒器室内的旋转杯时，杯的旋转速度使得该渣以最小渣棉产生的方式被变换成液滴。渣滴在飞行中冷却，之后与冷却壁碰撞并进入进一步冷却渣的空气流，最后停靠在粒化渣的空气冷却固定床中，从空气冷却固定床中，渣滴以受控的速度排出。空气流率被控制成使得离开造粒器室的空气处于约600℃。这种加热空气可以根据要求以不同的方式使用。在用于该过程之前，热空气可以用于预加热或干燥原料。它可以通过其中产生蒸汽的锅炉/热交换器。然后，蒸汽可以用于发电。所述系统的另一好处是，所产生的粒状高炉渣是玻璃状的，并且可用作普通水泥的替代物。

本发明通过使用具有溢流设施的倾斜中间包能够调节到造粒装置渣流，该倾斜中间包用作存储缓冲器，并且能够使造粒器或者以固定的最大渣流率操作，或者以速度受控的方式操作。当来自高炉的渣流低于造粒器的设计流时，中间包以其最大的倾斜度进行操作，并且渣沿着中间包内的窄渣沟进出中间包。当渣流超过造粒器的设计流时，如杯驱动电机的功率/电流消耗所指定的，中间包不倾斜，以逐渐打开用于过量渣的存储容量。在中间包在其最水平位置变满的情况下，任何更多的渣将增加在中间包中的深度，使得该渣流至渣坑。该工艺控制允许处理和贮存，而不论流的任何不规则性。如上所述，对到造粒装置的渣流的优化(否则会打翻造粒装置)使得本发明的系统适用于与热回收系统一起使用，因为它提供了到热回收系统更稳定的热通量。这还意味着，更小的造粒器和热回收系统是可能的，因为它们不需要处理峰值流。

Claims (13)

1.一种干渣粒化系统，包括旋转雾化造粒器和中间包，其中所述造粒器包括杯或盘，其中所述中间包包括输送出口、溢流出口和一组可移动支座，并且其中，装置还包括中间包重量传感器、造粒器驱动电机功率传感器、造粒器驱动电机电流传感器和造粒器驱动电机速度传感器中的至少一个，所述装置还包括控制器，用于接收来自传感器中的至少一个的测量结果，并根据接收到的测量结果控制所述中间包在所述可移动支座上的倾斜角度或者所述造粒器的旋转速度，其中所述可移动支座允许所述中间包移动到第一基本垂直方位和第二基本水平方位之间的任何方位。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动支座还包括载荷单元。

3.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述系统还包括联接到所述造粒器的热回收系统。

4.一种操作干渣粒化系统的方法，所述干渣粒化系统包括旋转雾化造粒器和中间包，所述中间包具有输送出口、溢流出口和一组可移动支座，所述方法包括：给所述中间包供给渣；测量中间包重量、造粒器驱动电机功率、造粒器驱动电机电流和造粒器驱动电机速度中的至少一个；以及根据测量结果借助所述可移动支座来控制中间包的倾斜角度，其中，通过向第一基本垂直方位和第二基本水平方位之间的任何方位移动所述中间包来改变所述中间包的倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的功率超过功率阈值时，朝向第二方位移动所述中间包。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，朝向第二方位移动所述中间包会增加存储缓冲器的大小，而朝向第一方位移动所述中间包会减小存储缓冲器的大小。

7.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，当所述渣在第二方位已充满所述存储缓冲器时，额外的渣通过溢流出口排出。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的速度超过速度阈值时，朝向第二方位移动所述中间包。

9.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的造粒器驱动电机的速度位于速度的预定范围之外时，修改驱动电机的速度使其回到所述范围内。

10.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的驱动电机的功率或电流位于功率或电流的预定范围之外时，修改驱动电机的功率或电流使其回到所述范围内。

11.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的重量位于重量的预定阈值之外时，修改所述造粒器的旋转速度。

12.根据权利要求4所述的方法，其中，当测得的速度超过速度阈值时，减少所述造粒器的功率。

13.根据权利要求4所述的方法，包括：当测得的重量超过重量的安全阈值时，倾斜所述中间包，以通过渣溢流出口向渣坑排出渣。