CN104428428B - 干渣粒化系统 - Google Patents

Abstract

一种干渣粒化系统包括：形成开口的渣粒化壳体(40)；渣供给入口(42)；定向造粒器(8)，用于从粒化的入口接收渣；和冲着所述开口区域(61)的传感器(49)。提供控制器，用于响应于从所述传感器(49)接收的信号来控制所述渣供给入口和所述定向造粒器(8)的相对运动。

Description

干渣粒化系统

技术领域

本发明涉及一种干渣粒化系统和操作方法。

背景技术

渣料可以是金属化的，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。

干渣粒化是相对不发达的技术，它使用旋转雾化器(通常为旋转杯或碟)将熔渣(例如作为高炉中炼铁副产品而得到的)转换成颗粒，而不需要额外的水来冷却并硬化渣。GB2148330、EP0605472和EP0804620给出了干渣粒化设备和方法的示例给出在。来自高炉的熔渣被供给到干渣粒化装置以进行粒化，熔渣被供给到杯或盘的中心，或与杯或盘中心线同心的环状物上，如在GB840632中，以便经由环状物的中心将空气添加至颗粒，而旋转雾化器造粒器喷出熔球，熔球通过外壳并部分地冻结，以形成颗粒。这些颗粒的喷雾在旋转雾化器的360°圆周上发射，而颗粒收集在雾化器底部的槽中。结果，难以将渣粒化装置安装成靠近高炉出铁场，所以熔渣在粒化之前必须运输较长距离，并且该装置具有大尺寸。对于20m直径的装置，熔渣到粒化装置中的浇注点有10m。

如在我们共同未决的专利申请PCT/EP2012/066102中描述的，可在旋转盘上使用偏心滴点(eccentric drop point)将颗粒的散射限制为更有限的喷雾角。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种干渣粒化系统包括：形成开口的渣粒化壳体；渣供给入口；定向造粒器，用于从入口接收渣以进行粒化；冲着开口区域的传感器；以及控制器，用于响应从所述传感器接收的信号来控制所述渣供给入口和所述定向造粒器的相对运动。

优选地，所述传感器包括红外传感器、光学传感器或碰撞传感器之一。

红外传感器是首选的，因为它具有监控热密度的优点。

可以通过移动入口和造粒器两者，或者通过移动入口和造粒器之一而保持另一个在固定的位置来实现渣供给入口和定向造粒器的相对运动，但是优选地，所述定向造粒器是可移动的定向造粒器，而所述渣供给入口是固定的。

优选地，所述壳体还包括基底、壁和顶部。

通常，矩形结构是首选的，具有四个侧壁，但是还可以使用其它形状，诸如椭圆形壁，或梯形。

空气入口可以设置在壳体的壁中，但是优选地，所述系统还包括位于所述壳体的基底中的空气入口。

所述系统可以具有位于所述壳体的一个或多个侧壁中的空气出口，但是优选地，所述系统还包括位于所述壳体的顶部中的空气出口。

优选地，所述系统还包括连接到所述空气出口的热回收机构。

优选地，所述定向造粒器包括定向干渣粒化装置，所述装置包括具有旋转中心轴线的旋转雾化造粒器、渣流馈送器和位置控制器，其中，位于旋转造粒器上的、对于来自所述渣流馈送器的渣的渣流坠落点相对于所述旋转造粒器的旋转中心轴线偏移，并与中心轴线偏心。

根据本发明的第二方面，一种操作干渣粒化系统的方法，包括：将定向造粒器定位在渣供给入口的下方，将渣供给到造粒器；将渣流投射到系统壳体中的开口，以形成渣流图案；限定开口中的关注区域，并限定由预期渣流图案覆盖的一定比例的关注区域；从传感器接收指示由渣流图案覆盖的关注区域的实际比例的信号；比较实际比例与预期比例；以及如果比较的结果超出预定范围，则控制定向造粒器与渣供给入口的相对运动。

优选地，所述方法还包括使用红外传感器、光学传感器或碰撞传感器之一，以接收指示由渣流图案覆盖的关注区域的实际比例的信号。

如果实际比例和预期比例超出预定范围，则可以移动定向造粒器或渣供给入口，或移动两者，但是优选地，所述方法还包括将渣供给入口保持在固定位置，而移动定向造粒器。

优选地，所述范围包括介于0％和10％之间的差别。

附图说明

现在将参照附图来描述根据本发明的定向渣粒化系统和操作方法的示例，附图中：

图1是适用于与本发明一起使用的定向渣粒化装置的透视图；

图2是从图1装置的上方观看的平面图；

图3示出了根据本发明的系统的一个实施例，该系统结合了图1和2的定向渣粒化装置；

图4示出了图3系统的侧视图；

图5是平面图，示出了对于粒化装置的第一位置，散布在图3系统中的粒状物的示例；

图6是平面图，示出了在将粒化装置移动到第二位置之后，散布在图3系统中的粒状物的示例；

图7是操作根据本发明的干渣粒化系统的方法的流程图；

图8示出了根据本发明的系统的替代实施例的侧视图，使用碰撞传感器阵列；

图9a、9b和9c示出了本发明的示例，其中存在渣入口相对于粒化装置的相对运动；以及

图10a和10b示出了渣供给入口42的上下运动。

具体实施方式

本发明涉及一种包括定向干渣粒化装置的系统。定向干渣粒化装置的一个示例在我们的共同未决的专利申请PCT/EP2012/066102中进行了描述，并且在图1和2中示出。然而，该系统可与定向干渣粒化装置的其它设计一起使用，本发明并不限于所描述的特定一个。图1示出旋转造粒器8。壳体18支撑一板，其可以具有绕中心可旋转驱动轴16呈一定角度的凸起部27。造粒器还可以具有位于用于板壳体18的支撑件28中的冷却空气通风口15。驱动轴16可由致动器12移动，致动器图示为连接到支撑件28的可移动喷枪(lance)。喷枪12构造为中空引导件，鼓风器(air blast)14可引导通过喷枪，以给旋转造粒器提供冷却空气，喷枪还可接受用于旋转件30的第二驱动轴13，第二驱动轴联接到驱动轴16以使旋转造粒器旋转。渣坠落点19从造粒器板的旋转中心轴线29偏移，并与中心轴线偏心，示出了旋转方向17。然后，粒化渣沿指示的方向7投射。如果渣以环形方式沉积，则无法通过使单个坠落点与中心线偏移来实现定向控制，并且渣颗粒会以与坠落在旋转盘中心那样相同的方式投射在360度范围内。

从图2可以看出，驱动轴16通过联接件31联接到第二驱动轴13。渣坠落点19的位置与旋转造粒器盘30的中心线29偏移。偏转板26可以设置到旋转造粒器的一侧，这允许控制粒化渣从旋转盘的定向分布。当渣落在旋转造粒器的板上时，渣和板之间的任何摩擦会导致渣移向板的边缘。为了防止渣简单地形成在坠落点，凸起部协助这一过程。如果该过程正常工作，则不需要偏转板。然而，偏转板的优点是，它作为后壁，使得不沿正确方向行进的任何粒化渣会落在偏转板上，并且如果需要，为了清洁可以移除整个喷枪、造粒器、导流器，而不必派人员进入外壳中进行清洁。

定向渣造粒器允许渣倾倒点位于侧壁，而不是造粒器的中心，所以减小了整体尺寸。喷枪使盘能够移进和移出流，以确保投掷的恒定方向，并在需要时，盘可以更换以远离危险区域进行维护。盘进出所述流的运动响应于位置传感器，位置传感器检测渣从渣道的坠落点，并且比较实际坠落点与预期坠落点。如果坠落点过于靠近中心线，则渣的分布更宽广且不太定向。

然而，环境问题意味着，除了粒化渣，希望能够从该过程中回收热量并且该热回收应尽可能高效。图3示出本发明的系统的第一示例。系统壳体40构造在出铁场旁边，而出铁场地板41上的渣道66延伸为进入系统壳体40的渣供给入口42。定向干渣粒化装置8安装在渣供给入口42的出口下方，用于旋转17。如箭头43所指示的喷枪12的运动改变了渣坠落点19的位置。渣流11在碰撞于旋转盘上之后被投射到壳体的开口中，如所指示44，并且撞击位于系统壳体远端的壁45或地板46。地板46可以是流化床，并且壳体可以具有位于地板46或端壁和侧壁45、63，或者两者中的冷却空气管47。排气口(air off-take)48保证气流通过系统壳体，已通过粒化渣流的受热空气被传递到热回收机构(未示出)。在干渣粒化工艺期间产生的一定比例的热量则被捕获在热回收过程中。

为了优化系统壳体用于热回收，希望将旋转造粒器恰当地定位在渣道出口的下方。尽管使用如PCT/EP2012/066102中描述的位置传感器有助于保持坠落点在其预设位置并补偿可能使坠落点失准的小规模运动或振动，但这没有解决优化系统壳体用于热回收的需求。为此，设置了传感器。在关于图3至7描述的示例中，传感器是红外相机49，设置在系统壳体中，但是可以使用其它类型的传感器。在优选实施例中，相机定位在系统壳体的上壁或顶部上，并且俯视区域61，区域61包含盘的远离渣道的边缘和位于期望投射方向中的一部分壳体。或者，相机可以从顶部悬挂，或安装在台架或侧壁上，只要它能够从该位置使所需的开口区域成像即可。

为了优化热回收，让尽可能多的经由管47进入的气流通过投射的渣流44，所以控制实际的而不是预期的渣投射图案来获得形成在开口区域或允许区域中的均匀覆盖的渣床是非常重要的。随着渣从旋转盘投射(无论沿正确方向，还是不沿正确方向)，至少一部分渣通过流化床46和通风口47，通常建立起渣床。随着渣被冷却58，热量被传递到流过的处理空气59。受热空气经由排气口被提取48，并被传递到热回收设备60。然而，当坠落图案在允许区域之外时，渣坠落图案仅包括通风口和流化床的有限部分。红外相机监控来自旋转杯的熔渣的散布图案，并提供将承载喷枪的旋转盘移动到充分利用分配给热回收系统的空间所需的确切位置的基础。由相机监控的、从坠落渣发出的热密度与渣流率相关，因此也可以用于优化盘的旋转速度。

如图7示出的，系统的操作涉及：在基于粒化渣的预期流率和期望投射方向预先确定的开始位置，将造粒器8定位在渣供给入口42的出口下方50。使渣流动51，并使用红外相机49获得图像或一系列图像52。对于给定的渣流率和造粒器的旋转速度以及盘上的碰撞点19，可以预先得出预期的渣投射图案，并且将由相机测量的实际渣投射图案与该预期图案进行比较53。如果比较的结果是，渣投射图案44a的一部分超出允许区域且方向位于允许区域之外54，如图5所示(其中大部分渣在成像区域61的中心点62的一侧，意味着渣的一部分在该区域之外)，则致动喷枪12以将造粒器位置移动到坠落点可以纠正这个误差的位置56。由相机拍摄另一图像，并在新位置检查图案57。如果该图案44b不超出允许区域54，如图6所示，则造粒器保持在新位置55。如果仍有一部分图案在所述区域61之外，并且如果这部分超过允许的公差，例如大于5％，则喷枪再次移动造粒器56。可以以预设的间隔进行其它检查，以确保渣坠落点在流率变化或者造粒器有不希望的运动的情况下没有发生变化。

该过程在很大程度上是自动化的，控制器中的控制处理器接收图像数据，将其与存储的数据进行比较，并给致动器提供控制命令。然而，在操作期间产生的数据还可以传送给处在安全远程位置的监控站的操作者。这还可以包括为操作员输入控制器的设定和基准数据的设施。

因此，通过监控雾化的渣散射图案并控制喷枪以确保熔融颗粒的散布图案及其流量密度得到优化会改进上述定向干渣造粒器。受控分布意味着系统壳体的壁可通过没有分布粒化渣的区域而向里扣，从而导致造粒器整体尺寸的显著减少。系统壳体通常是矩形的，至少在圆半径方面对现有非定向系统加以改进，现有非定向系统需要圆形壁和长渣道。然而，还可以使用其它形状，诸如拉伸椭圆形或梯形壳体，以获得滴落点靠近出铁场且整体尺寸减小的好处。

上述红外传感器可以由光学传感器在相同的位置替代。光学传感器能够提供投射的渣流的覆盖图像，然后将这与所需的覆盖率比较，以可接受地高效率进行热回收。操作原理以及预期和实际渣投射图案的比较与关于图3至7的红外相机示例所描述的是基本相同的，在此将不再重复。然而，光学传感器无法确定从坠落渣发出的热密度，所以与使用上述红外相机不同，光学传感器不具有用于优化盘旋转速度相同好处。

在替代实施例中，如图8所示，未使用红外传感器来确定渣投射图案，而使用了碰撞传感器。碰撞传感器包括传感器64阵列，位于以高于基底和空气入口46的足够高度分布在系统壳体上的网格上，使得粒化渣床形成在基底与网格之间。期望的是，该床应尽可能均匀地形成，以防止空气经由位于使床比其它区域更薄的区域中的优选路径穿过。渣在其形成床之前飞过壳体越远，其凝固得越好，所以相对于短而宽的飞行路径，长而窄的飞行路径是优选的，渣床形成在朝向壳体开口的最远范围的允许区域中。实际约束将确定要形成的床的可用空间，并且该信息可以用作设定哪个碰撞传感器位于要形成的床的期望区域内且哪个传感器位于外部的基础。来自碰撞传感器阵列的信号用于确定实际投射渣流是否达到期望的均匀覆盖率。通过比较在通风口和流化床上投射通过壳体的渣流的预期碰撞区域上的预存储数据，然后可以相应地调整定向造粒器18和渣供给入口42的相对位置。

如果粒化渣床被简单投射并允许建立，则检测床是否均匀的另一种方式是监控床在期望区域中的深度并调整定向造粒器和渣供给入口的相对位置，使得覆盖率不足的区域得到更多渣进行补偿。可以通过雷达水平感测床顶表面或激光扫描顶表面(未示出)来检测渣床的深度。

对于上面给出的示例，假设渣供给入口42固定在适当位置，并且定向造粒器18在它的喷枪12上移动，以便校正预期投射渣流位置和实际投射渣流位置的任意确定差值。然而，还可以使用替代方案。在一个实施例中，定向造粒器安装在固定位置，而渣供给入口42是可移动的。这可以使用可倾斜地安装的中间包(未示出)来实现，其具有一个或多个出口，根据在旋转盘上需要渣流的地方而在任何时刻使用出口之一。在另一示例中，定向造粒器和渣供给入口两者均能够移动，并且根据校正实际投射渣流的任何确定误差所需的程度和运动方向来确定移动定向造粒器和渣供给入口或两者。图9a、9b、9c、10a和10b示出了渣供给入口42的运动。假设当渣供给入口42位于其固定位置时，中心线65沿渣供给入口42的长度，则可以将渣供给入口移动到其固定位置中心线65的一侧或另一侧(图9a、9b、9c)，或者使渣供给入口倾斜(图10a和10b)，以便根据出铁场地板渣道66与渣供给入口42之间所使用的连接类型来增加或减少其开口端与旋转造粒器盘的中心线19的距离。

关于在图7中所描述的操作方法，代替步骤55和56的是保持造粒器的位置或将造粒器移动到新位置，在渣供给入口42也是可移动的情况下，或者是要被移动，则步骤55是保持造粒器和渣供给入口的位置，步骤56是将造粒器和渣供给入口的一个或两个移动到新位置，使得它们相对彼此的位置发生变化。利用合适的控制，沿着中心线65朝向或远离出铁场移动渣供给入口和朝向或远离渣供给入口的端部移动喷枪(其被定位相对于渣供给入口的运动成直角地运动)的组合，如箭头43所指示的，则可以调节渣坠落点，而无需渣供给入口上的枢转接头。

Claims (12)

1.一种干渣粒化系统，包括：形成开口(44)的渣粒化壳体(18)；渣供给入口(42)；定向造粒器(8)，用于从入口接收渣以进行粒化，所述定向造粒器定位在所述渣供给入口下方；传感器(64)，冲着开口区域，所述传感器接收指示由渣流图案覆盖的关注区域的实际比例的信号，其中，渣流图案通过将渣流投射到开口中而形成；和控制器，用于比较实际比例与预期比例，并响应于比较结果来控制所述渣供给入口和所述定向造粒器的相对运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器(64)包括红外传感器、光学传感器或碰撞传感器之一。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述定向造粒器(8)是可以移动的，而所述渣供给入口(42)是固定的。

4.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，所述壳体(18)还包括基底、壁和顶部。

5.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述系统还包括位于所述壳体(18)的基底中的空气入口(46)。

6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述系统还包括位于所述壳体(18)的顶部中的空气出口。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统还包括连接到所述空气出口的热回收机构。

8.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述定向造粒器(8)包括定向干渣粒化装置，所述装置包括具有旋转中心轴线(29)的旋转雾化造粒器(8)、渣流馈送器和位置控制器，其中，位于旋转雾化造粒器上的、对于来自所述渣流馈送器的渣的渣流坠落点(19)相对于所述旋转造粒器的旋转中心轴线偏移，并与中心轴线偏心。

9.一种操作干渣粒化系统的方法，所述方法包括：将定向造粒器(8)定位在渣供给入口(42)下方，将渣供给到造粒器；将渣流投射到系统壳体(18)中的开口，以形成渣流图案；限定所述开口中的关注区域，并限定由预期渣流图案覆盖的一定比例的关注区域；从传感器(49)接收指示由渣流图案覆盖的关注区域的实际比例的信号；比较实际比例与预期比例；以及如果比较的结果超出预定范围，则控制所述定向造粒器(8)和所述渣供给入口(42)的相对运动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括使用红外传感器、光学传感器或碰撞传感器之一，以接收指示由渣流图案覆盖的关注区域的实际比例的信号。

11.权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括将所述渣供给入口(42)保持在固定位置，而移动所述定向造粒器(8)。

12.根据权利要求9至11任一项所述的方法，其中，所述范围包括介于0％和10％之间的差别。