TW201512409A - 用於造粒裝置之蒸汽冷凝塔 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於使冶金設備中所產生之熔融材料粒化之造粒裝置(10)。該裝置包含具有蒸汽冷凝系統及排氣器件(60)之蒸汽冷凝塔(30)等等，該排氣器件用於自該塔選擇性排出氣體及蒸汽、冷凝過量蒸汽及將氣體排至大氣中，該排氣器件(60)具有經配置以與該冷凝塔(30)之該上部區(44)連通、位於噴水器件(40)上方之入口(62)及經配置以自該冷凝塔(30)排出及冷凝蒸汽及排出氣體之出口。

Description

用於造粒裝置之蒸汽冷凝塔
本發明大體上係關於一種用於熔融材料，尤其用於諸如鼓風爐渣之冶金熔體之造粒裝置。其更特定言之係關於一種用於該種裝置之經改良之蒸汽冷凝塔設計。
此類型(尤其用於熔融鼓風爐渣)之現代造粒裝置之實例在隨附圖2中說明，圖2為Iron&Steel Technology，2005年4月期中所公佈之標題為「INBA® Slag granulation system-Environmental process control」之論文的一部分。如圖2中所見，此類裝置典型地包含：用於將造粒水注入經由流道端[1]接收之熔融材料(例如熔渣)流中之注水器件[2](亦稱為噴吹箱)。從而，實現熔融材料之造粒。該裝置進一步具有在注水器件[2]下方用於收集造粒水及粒化材料且用於在大量水中冷卻顆粒之造粒槽[3]。典型地具有由頂蓋封閉之圓柱形殼體之蒸汽冷凝塔位於造粒槽之上方，其用於收集及冷凝造粒槽中產生之蒸汽。實際上，由於需要熔融材料高溫及大量淬火水，因此典型地藉由根據圖2之裝置產生大量蒸汽。為避免因蒸汽簡單排放至大氣中所致之污染，蒸汽冷凝塔包括典型地為逆流型之蒸汽冷凝系統。蒸汽冷凝系統具有用於向蒸汽冷凝塔內上升之蒸汽中噴灑水滴之噴水器件[5]，及位於注水器件[5]下方用於收集所噴灑之冷凝液滴及冷凝蒸汽之集水器件[6]。
在冶金過程中熔融材料之產生典型地為循環的且就產生之 流動速率而言有相當大的波動。舉例而言，在鼓風爐出渣操作期間，熔渣流動速率絕非恆定的。其展示可為出渣操作期間熔渣平均流動速率之四倍以上的峰值。該等峰值在短時間(例如幾分鐘)內偶爾或定期出現。因此在典型目前先進水平之水基造粒裝置中，存在輸入熔渣導致的輸入熱流動速率的重要波動，因此隨時間推移產生之蒸汽量存在同等波動。為在裝置尺寸與成本之間找到適合平衡，通常不將蒸汽冷凝能力設計為處理在峰值熔渣流期間可產生之全部蒸汽流。在該等情況下預見過壓釋放活板(如在圖2中所示之頂蓋中所見)打開以將過量蒸汽排至大氣中。
然而，觀測已顯示，實際上該等過壓活板在過量熔體流動速率下並不始終可靠地打開。據推論，尤其因為由藉由注水器件[2]不斷產生之水「幕」形成之「障壁」，因此蒸汽經部分阻斷而無法通過過壓活板離開。在較高蒸汽速率下，集水器件[6]亦有可能對蒸汽流形成阻力。因此，過量蒸汽殘餘在塔內且隨即產生過壓。此可導致冷凝塔下部入口處之蒸汽在造粒槽[3]之進口處部分回流。尤其預見內罩將內外隔開，且由此避免不期望的空氣進入塔內且亦防止蒸汽噴出塔外。
該逆向蒸汽流至少可能導致出鐵場能見度很低，其對操作人員而言顯然為嚴重的安全風險。更不利的是，當蒸汽與熔渣流道噴口內之液態熱熔體接觸時，倒吹通過內罩之蒸汽可能會導致產生大量低密度熔渣粒子(所謂的「爆米花」)。該等熱粒子在投入出鐵場中時產生甚至更嚴重的安全風險。
WO2012/079797 A1同樣提出此問題且提議經由排氣管將過量蒸汽選擇性排至大氣中。此排氣管具有與冷凝塔下部區連通之入口及在冷凝塔上方經配置以將蒸汽排至大氣中之出口。此外，排氣管裝備有用於使蒸汽通過排氣管選擇性排出之密閉器件。
EP 0 573 769 A1揭示一種方法，其中首先將蒸汽與污染空氣 之混合物引導進入冷凝塔之上升流(19)中，且隨後混合物在下降流中流入維持在部分真空下之罩殼中。將鹼性水溶液以平行流噴入該下降流中，且藉由使在該罩殼內部產生且維持部分真空之經強迫及可調節物料流將去汙未冷凝氣體自罩殼排出。亦描述用於實施該方法之器件。
技術問題
因此，本發明之第一目的為提供一種蒸汽冷凝塔，其能夠在造粒期間更可靠地以峰值流動速率排出過量蒸汽，同時以相對較低的額外成本與現有造粒設備設計兼容。此目的藉由如申請專利範圍第1項之裝置及蒸汽冷凝塔實現。
本發明之另一目的為提供一種能夠降低設備安裝及操作成本之冷凝塔。
【發明一般說明】
本發明大體上係關於一種造粒裝置及一種如申請專利範圍第1項之預表徵部分所陳述之冷凝塔。
為解決上述問題，本發明提出一種用於選擇性排出及冷凝來自冷凝塔之過量蒸汽之排氣器件。根據本發明之排氣器件具有在噴水器件上方之經配置以與冷凝塔上部區連通之入口及經配置以完全釋放冷凝蒸汽之出口。與WO2012/079797 A1裝置相反，此排氣器件不僅將來自冷凝塔之過量蒸汽及蒸氣排出，而且其冷凝排出之蒸汽及蒸氣以極大減少對環境之影響。實際上，在本發明中此等蒸氣可含有如H2S及其類似物之將溶解於水中之硫組分。
已發現在熔渣造粒期間，在一些情況下可形成氫氣。實際上，熱液態熔渣可含有鐵，且水分子與熔渣中所含熱鐵接觸可分解成氫氣及氧氣。此氫氣爆炸性極大且因為冷凝塔基本上為氣密的，所以比空氣輕得多的氫氣可能會積聚於冷凝塔上部區中。在特定情況下，此混合物可點 燃且結果可為爆炸或燃燒。計算已顯示在造粒運行期間，氫氣產量可在約0.5m3H2/min與8m3H2/min之間變化，視熔渣之鐵含量及所產生顆粒之直徑而定。
如WO2012/079797 A1中所述之裝置在一些情況下可能不適合於消除此燃燒或爆炸風險，因為排氣管入口位於冷凝塔下部區且比空氣輕之氫氣將必然積聚於冷凝塔上部區中且因此將不會由如WO2012/079797 A1中所述之器件排出。
對於EP 0 573 769 A1中所述之裝置同樣如此，因為未冷凝氣體自冷凝塔下部區排出。極輕之氫氣將積聚於冷凝塔上部中且因為在噴水器件下方之排氣器件在冷凝塔中位置過低，因此無法有效排出氫氣。此外，本發明之冷凝塔不需要欲在冷凝塔內部建立之維持在部分真空下之罩殼，在該冷凝塔中在氣體藉由噴水器件冷凝時其呈下降流流動。因此本發明之冷凝塔不太昂貴且更可靠。
當不使用排氣器件時本發明之器件不削弱塔之效能。實際上，與EP 0 573 769 A1中所述之裝置相反，塔及其冷卻/冷凝能力不因塔內部所安裝之大型器件而削弱，該大型器件必然減小噴水器件及集水器件在其中操作之表面/體積。在上文所述之排氣器件之情況下，由於排氣器件安裝在塔之殼體外部因此塔之有用體積不受影響。即使器件將安裝在塔內部，由於其安裝在噴水器件/噴嘴上方，其也不會影響噴水器件之冷凝效能。
因此排氣器件特別適用於改造冷凝塔且因此適用於輕易地增強現有熔渣造粒設備之造粒能力。
為視需要或按需要准許選擇性排氣，排氣器件較佳裝備有用於控制蒸汽及/或氣體通過排氣器件之流動速率的任何適合裝置。
排氣器件較佳包含真空泵及尤其藉助於文土里效應(Venturi effect)產生真空之噴射泵。該種噴射泵為一類使用縮擴噴嘴之文土里效應 將原動流體之壓力能轉換成產生吸入及夾帶抽吸流體之低壓區之速度能的泵。在通過注入器之導入口後，經混合之流體膨脹且速度降低，此導致藉由將速度能轉換回壓力能再壓縮經混合之流體。在此特定情況下，原動流體為水且夾帶之抽吸流體為蒸汽及/或蒸汽與氫氣之混合物。在泵運作期間，排出之蒸汽經冷凝且與驅動泵之水混合。同樣，蒸汽中所含任何含硫化合物將溶解於水中且經水中和。計算顯示，一個1 t蒸汽中所含H2S需要約385l水溶解且一個1 t蒸汽中所含全部SO2需要約142l水溶解。
所提出之排氣器件具有無可爭辯的安全排出來自造粒設備之任何非所需及潛在有害之過量蒸汽及氫氣且藉此顯著提高操作安全性的優點。另外，所提出之排氣器件允許冷凝排出之蒸汽且於水中溶解及中和含硫化合物，由此減少設備之環境影響。
上述器件之另一優點為可設計具有更小規模冷凝系統之裝置。實際上，裝備有所提出之排氣器件之裝置能夠處理與更高熔渣流動速率相對應之總蒸汽流，該蒸汽流由以常見方式冷凝之一個部分蒸汽流(典型地為較大比例)及在有限時間內自冷凝塔通過所提出之排氣器件排出之另一部分蒸汽流(典型地為較小比例)構成。因此，替代採用設計用於最大預期熔體流動速率及蒸汽體積之整個裝置的常見慣例，其可經設計以處理在操作期間之大部分時間內出現之較低標稱流動速率。從而能夠大量節省資本及操作支出。進一步將瞭解，排氣器件設計避免冷凝塔內部之過壓且以高於標稱之流動速率安全地阻止蒸汽回流至出鐵場中。僅憑藉選擇性排氣，在標稱及低於標稱之流動速率下以習知方式操作裝置，而不蓄意將蒸汽自冷凝塔排出。此外，與將冷凝系統之能力提高至相當安全裕度相比，用於提供所提出之排氣器件的投資(資本支出)極低。
裝置之較佳具體實例係在申請專利範圍附屬項第2項至第15項中定義。應瞭解，所提出之裝置特別適用於鼓風爐設備，但不限於此。
10‧‧‧造粒裝置
12‧‧‧水射流
14‧‧‧熔體流
16‧‧‧熱流道端
18‧‧‧造粒槽
20‧‧‧注水器件
23‧‧‧(20之)供應管
30‧‧‧蒸汽冷凝塔
32‧‧‧塔外殼
34‧‧‧塔頂蓋
40‧‧‧噴水器件
42‧‧‧集水器件
43/45‧‧‧收集器
44‧‧‧塔之上部區
46‧‧‧塔之下部區
47/49‧‧‧噴水噴嘴
48‧‧‧排水管
50‧‧‧脫水單元
52‧‧‧旋轉過濾轉鼓
53‧‧‧蒸汽收集罩
54‧‧‧水回收槽
56‧‧‧冷卻系統
57‧‧‧泵
58‧‧‧(40之)供應管
59‧‧‧排水管
60‧‧‧排氣器件
62‧‧‧入口
70‧‧‧控制器件
80‧‧‧內罩
82‧‧‧蒸汽注入器件
自以下參考附圖對幾個非限制性具體實例之詳細描述，本發明之其他細節及優點將顯而易見，其中：圖1為根據本發明裝備有蒸汽冷凝塔之造粒裝置的具體實例之區塊示意圖；圖2說明根據先前技術之已知造粒裝置。
在整個圖式中使用相同參考標號以標識結構或功能類似之元件。
為說明本發明之具體實例，圖1展示經設計用於鼓風爐設備(該設備未展示)中之熔渣造粒之造粒裝置10的圖解視圖。一般而言，裝置10由此用以藉由經一或多個相對較冷的造粒水之射流12對熔融鼓風爐渣流14淬火而使其粒化。如圖1中所見，必然伴以來自鼓風爐之生鐵出渣之熔融熔渣流14自熱熔體流道端16落入造粒槽18中。在操作期間，藉由由一或多個並聯高壓泵(未展示)供應之注水器件20(通常亦稱為「噴吹箱」)產生的造粒水之射流12沖射自熱流道端16落下之熔融熔渣14。注水器件20之適合組態例如描述於專利申請案WO 2004/048617中。在老舊造粒裝置(未展示但包涵在內)中，熔融熔渣自熱流道落在冷流道上，其中來自類似注水器件之造粒水之射流夾帶冷流道上之熔渣流流向造粒槽。不考慮設計，當造粒水射流12沖射在熔融熔渣流14上時實現造粒。
憑藉淬火，熔融熔渣14分裂成晶粒大小之「顆粒」，其落入造粒槽18中盛放之大量水中。此等熔渣「顆粒」藉由與水熱交換完全固化成熔渣砂。可能注意到，造粒水之射流12沖向造粒槽18中之水面，從而促進加速熔渣冷卻之湍流。
眾所周知，最初熱熔體(>1000℃)(諸如熔融熔渣)之淬 火產生大量蒸汽(亦即水蒸氣)。此蒸汽通常經污染，尤其經氣態硫化合物污染。為減少大氣污染，將造粒槽18中所釋放之蒸汽傳送至典型地垂直位於造粒槽18上方之蒸汽冷凝塔30中。此蒸汽冷凝塔30(下文簡稱「塔30」)裝備有通常為逆流型之蒸汽冷凝系統，其包括噴水器件40及集水器件42。如圖1中所見，塔30為具有外殼32之相對較大體系。典型地但未必為圓柱形鋼板焊接構造之殼體32具有頂蓋34。塔30具有針對所排出蒸汽之標稱體積標註尺寸的某一高度及直徑。
為實現最大效應，噴水器件40通常位於塔30之頂蓋34附近。其包括複數個用於將水滴噴至塔30內部上升之蒸汽及蒸氣中之噴水噴嘴47、49。噴水器件40用於蒸汽冷凝且另外改良諸如含硫氣體之有害氣體的溶解。
將集水器件42配置於塔30內部，位於噴水器件40下方幾米之垂直距離處。可見集水器件42將塔30劃分成操作期間蒸汽在其中冷凝之虛擬上部區44，及虛擬下部區46。在操作期間，蒸汽自造粒槽18上升，通過下部區46及集水器件42進入上部區44。典型地，上部區44比下部區46佔據明顯更大高度比例。在圖1中，未展示塔30之全部高度，亦即，噴水器件40與集水器件42之間的垂直距離典型地大於圖1中所說明之距離。
集水器件42經組態以收集由噴灑之液滴及冷凝蒸汽產生之下落液滴。從而，集水器件42阻止水落回至造粒槽18中且藉助於排水管48准許回收相對清潔製程用水。為此目的，集水器件42可包括至少一個漏斗形或杯形上部收集器及下部漏斗形收集器。在此情況下，收集器之間幾個圓周分佈之開口允許蒸汽及蒸氣自塔30之下部區46上升至上部區44中。為使提供至蒸汽之流動阻力最小，收集器之間分佈之開口較佳具有至少500mm之高度。集水器件42之其他設計為可能的且包涵在內。
如圖1中所見，在造粒槽18底部將與造粒水混合之固化熔 渣砂排出。將混合物(漿料)饋送至脫水單元50。此脫水單元50之目的為將粒化材料(亦即，熔渣砂)與水分離，亦即，使熔渣砂與製程用水能分別回收。脫水單元50之適合的一般組態自現有INBA®裝置可知或例如描述於美國專利第4,204,855號中，且因此此處不再詳述。該種脫水單元包含例如如美國專利第5'248'420號中更詳細描述之旋轉過濾轉鼓52。亦可使用任何其他用於精細的固化熔體顆粒脫水之靜態或動態器件。如圖1中進一步所示，造粒水回收槽54(通常稱為「熱水槽」)與脫水單元50相連用於收集與粒化熔渣砂分離之水。在大多數情況下，將此水回收槽54構想為具有沈降隔間及清潔水隔間(未展示)之沈降槽，大量無砂(「清潔」)水溢流至該清潔水隔間中。
亦如自圖1呈現，可連接集水器件42之排水管48以將來自塔30之冷凝及噴灑水直接饋送至具有一或多個冷卻塔之冷卻系統56中。或者，可將其泵入水回收槽54中或用於其他目的，例如饋入該(等)注水器件20或簡單地丟棄。如果將來自集水器件42之水饋入水回收槽54之清潔水隔間中，那麼將其(為基本上不含固體之水)自此隔間泵入冷卻系統56中。
將來自冷卻系統56之冷卻製程用水饋回至造粒裝置10中以在製程中再使用。更特定言之，一方面將冷水較佳經由一個供應管23饋送至注水器件20，且另一方面經由另一供應管58饋送至噴水器件40。供應管23裝備有上述該(等)泵。供應管58又裝備有至少一個泵(未展示)或較佳裝備有屬於噴水器件40之兩個並聯泵。因此，經由供應管58向噴水器件40之噴水噴嘴47、49供應來自冷卻系統56之再循環冷水。儘管製程用水之該種「閉路」組態為較佳的，但亦包涵開路替代方案，其中供應至噴水噴嘴47、49及/或注水器件20之水在使用後被棄置。
根據待理解之一態樣，根據本發明之塔30裝備有用於自塔 30排出過量蒸汽及氣體之排氣器件60。如圖1中所示意性說明，排氣器件60為與塔30操作性相連之真空泵。更特定言之，圖1中所說明之排氣器件60具有經配置以與塔30之上部區44連通之入口62，以使得藉由排氣器件60形成之真空將塔30之上部區44中所含任何氣體及/或蒸汽排出。
該種排氣器件60較佳包含亦稱為噴射泵之真空泵，其利用一種液體之動能引起另一種液體流動且基於流體動力學之基本原理操作。噴射泵包含漸縮噴嘴、主體及分散器且外觀上類似虹吸管。在操作中，原動液體之壓力能藉由漸縮噴嘴轉換成速度能。高速液流隨後夾帶抽吸流體。在主體及分散器部分中進行原動液體及抽吸流體之完全混合。在通過分散器後液體/流體之混合物隨後轉換回中壓。
排氣器件60之入口62較佳位於塔30之噴水器件40與頂蓋34之間。
儘管在圖1上僅描繪一個排氣器件60，但應瞭解可在塔30上安裝複數個該等排氣器件。可例如圍繞塔30之頂部環狀安裝(亦即在相同水平面中)該等複數個排氣器件60。
此外，複數個排氣器件60可呈垂直平面(亦即一者在另一者上方)安裝或呈列安裝(圍繞塔30之上部區44一者在另一者上方)。在該種情況下，一些排氣器件60之入口62可位於塔30之噴水器件40與集水器件42之間。
必須指出，噴射器入口係在冷凝塔之上部區中，噴射器本身甚至可置放於地平面，此具有需要較小水壓操作噴射器之優點。
在如圖1中所示之配置之情況下，排氣器件60可易於藉由外殼32之結構支撐及/或若需要，則部分或完全懸置至頂蓋34之結構上。
在圖1上所示之具體實例中，排氣器件位於塔外部，但該種(等)排氣器件60明顯亦可安裝在塔內部。
將排氣器件60連接至塔30之噴水器件40之供應管58，且該供應管58中之一部分水用於驅動排氣器件60且產生真空以將塔30之上部區44中所含蒸汽及氣體排出且冷凝蒸汽並使冷凝蒸汽及氣體與用於驅動排氣器件60之水混合。對於小型系統，在約4巴壓力下可能需要約10-20m3/h的水。對於大型系統，在約4巴壓力下可能需要多達約300m3/h的水。
特定言之，在下文中將變得更顯而易見，因為排氣器件60位於噴水器件40上方，亦即頂蓋34與噴水器件40上方之間，所以其能夠排出及冷凝超過塔30之冷凝能力之大量蒸汽以及自塔30排出任何非所需氣體(如氫氣)。因為排氣器件60不需要任何電力亦不含有任何移動部件，所以不存在形成火花或熱表面之風險且因此消除燃燒或爆炸之風險。
此外，因為排氣器件60不需要任何電力，所以將該種裝置安裝至塔30易於以低成本實現。
應瞭解，分別對多個排氣器件60進行適當標註尺寸可確定可安全地通過排氣器件60排出之蒸汽及氣體的量(在塔30之上部區44中無過壓及無蒸汽回流之相關風險的情況下)。在經設計用於鼓風爐渣之裝置10之情況下，相對應的排氣器件60易於實現能夠排出及補償藉由大約3-4t/min(過量流動速率)之額外熔渣產生之蒸汽的流動。憑藉排氣器件60，裝置10因此可在高於塔30之最大冷凝能力之熔渣流動速率下安全地操作。舉例而言，使用經設計以用於冷凝由僅8t/min之熔體流動速率產生之蒸汽之塔30，其可以11-12t/min之峰值熔渣流動速率操作。應瞭解，根據本發明之排氣器件60從而使加工能力增加多達50%，同時亦提高操作安全性。然而，1-2t/min之蒸汽產量將使用三個中等大小噴射器處理，消耗約500-600m3/h的水。
經由排氣器件60自塔30排出之氣體/蒸汽之流動速率直接視用於驅動排氣器件60之水的流動速率及壓力而定。調節用於驅動排氣器 件60之水之流動及/或壓力的控制器件(如閥門(未展示))由此可用於調節自塔30排出之氣體/蒸汽之流動速率。
來自管道58、用於驅動排氣器件60之水在排氣器件60內部與自塔30排出之蒸汽混合。蒸汽冷凝且任何排出之氣體將至少部分溶解於水中且經由排氣管59排向冷卻系統。設備之其他部件可用於水/H2釋放。在如圖1中所描繪之此特定情況下，排氣管59將來自排氣器件60之水導向冷卻系統56之底部。在其他具體實例中，管道59亦可連接至排水管48且與來自水冷卻器件42之水一起輸送至冷卻系統56。此允許將任何氫氣自塔30排放至位於距造粒裝置較遠之位置，以消除造粒裝置中之燃燒及爆炸危險。
為以低於峰值之常見流動速率保證有效冷凝及最少污染，圖1之排氣器件60裝備有上述控制器件。此控制器件用以「切斷」排氣器件60，亦即每當造粒裝置10在標稱流動速率或低於標稱流動速率下操作時，其用以關閉或至少明顯限制用於驅動排氣器件60之水的流動速率，尤其對於在塔30之冷凝能力或低於該冷凝能力下所產生之蒸汽。換言之，控制器件70僅當針對實際產生之蒸汽量及/或針對塔30之上部區中之氫氣含量/濃度需要或所需時，用於經由排氣器件60選擇性排出蒸汽。
在習知系統中，如圖2中所說明，每當熔體流動速率超出塔30之能力時，經驗已展示蒸汽回流(逆流)例如至熱流道中及甚至至流道端16上游之出鐵場(未展示)中之嚴重風險。即使經如圖1中所說明之頂蓋34中之過壓活板及內罩80實現一定抗回流阻力，但回流仍可能發生。以已知方式，提供內罩80(圖2中所示)主要用於封閉塔30，防止環境空氣「誤」進入塔內。
與該習知設計相反，所提出之排氣器件60提供一種每當流動速率超出塔30之標稱能力即安全地排出及補償過量蒸汽之可靠解決方 案。應瞭解，該等過量流動速率可能偶然發生，例如在熔融熔渣由於鼓風爐出渣口處的問題而達高峰之情況下。應瞭解，憑藉本發明，可考慮就蒸汽冷凝而言較低之設備能力。實際上，經由將標稱能力設計為低於預期短期流動速率峰值，亦即與可接受設計慣例(標稱能力與預期峰值流量一致)相反，裝備有排氣器件60之塔30仍可可靠地操作。
與WO2012/079797 A1中所述之裝置相反，當不使用排氣器件60時，本發明裝置並不削弱塔30之效能。實際上，與WO2012/079797 A1中所述之裝置相反，塔30及其冷卻/冷凝能力不因塔30內部所安裝之大型器件而削弱，該大型器件必然減小噴水器件40及集水器件42在其中操作之表面/體積。在上文所述排氣器件60之情況下，因為排氣器件60安裝在塔之殼體外部，所以塔30之有用體積不受影響。即使器件將安裝在塔30內部，其可安裝在噴水器件/噴嘴上方且因此不影響噴水器件40之冷凝效能。排氣器件60因此尤其適用於改造冷凝塔且因此適用於輕易增強現有熔渣造粒設備之造粒能力。
類似排氣器件可用於其他排氣目的。特定言之，脫水單元50在脫水轉鼓52上方具有蒸汽收集罩53。可安裝一或多個排氣器件(未展示)以便自脫水單元50及/或自蒸汽收集罩53吸出蒸汽及氣體。總體而言，此組態具有自脫水單元50適當排出蒸汽及氣體，及冷凝蒸汽及由此減少脫水單元50及裝置10’之環境中之能見度問題的益處。
類似地，另一排氣器件(未展示)可與其內罩80之進氣口連接。此措施將內罩80變換成抽出罩。在藉由熱流道端16及射流12上方之內罩80定界之空間中形成某一氣流。此措施藉由避免藉由射流12產生之該部分蒸汽回流至流道中及回流至出鐵場中且藉由自其中有具有高溫或火花之產物的地方排出任何氫氣來提供額外安全性。
排氣器件較佳連接至可整合至整個設備之過程控制系統中 之控制器。控制器操作連接至饋入該(等)排氣器件60之泵之出口的遠程可控自動閥。因此，藉由控制閥門之打開及關閉，控制器控制該(等)排氣器件60之操作以便選擇性限制或准許蒸汽及氣體通過排氣器件。
根據一個具體實例，在冷凝塔30之下部區46中提供蒸汽注入器件(諸如蒸汽注入槍82)。此器件將在熔渣澆鑄即將開始前在冷凝塔之下部區46中注入蒸汽(500-1000m3/h)。實際上，已發現在熔渣澆鑄開始時，造粒槽18中所含之水為冷的且因此所產生之蒸汽量相對較低且僅在一定量之熔渣已經粒化且造粒槽18中之水已加熱達至約80℃後增加。此外，已發現若熔渣含有鐵，則可產生顯著量之氫氣。在造粒運行開始期間，因為在該時間段內產生極少蒸汽，所以氫氣尤其危險。然而已知，若大氣含有蒸汽，則空氣/氫氣混合物之爆炸的風險受限。因此在造粒槽18中之水仍為冷的時，蒸汽注入器件82將有助於顯著降低熔渣澆鑄開始期間之燃燒及爆炸危險。
總而言之，應瞭解本發明不僅能夠明顯提高水基造粒裝置10(尤其用於鼓風爐渣)之操作安全性。另外，本發明准許在冷凝能力下降且因此資本及操作支出較低之條件下之可靠操作。實際上，在鼓風爐渣造粒裝置之情況下，預計具有所提出之排氣器件60；60，之造粒裝置10能夠可靠地處理與熔渣流量增加高達+25%相對應之過量蒸汽。此可表示在冷凝能力經設計為處理8t/min(133,33kg/s)之最大熔渣流動速率的系統中增加例如約+2t/min(83,33kg/s)之熔渣。
10‧‧‧造粒裝置
12‧‧‧水射流
14‧‧‧熔體流
16‧‧‧熱流道端
18‧‧‧造粒槽
20‧‧‧注水器件
23‧‧‧(20之)供應管
30‧‧‧蒸汽冷凝塔
32‧‧‧塔外殼
34‧‧‧塔頂蓋
40‧‧‧噴水器件
42‧‧‧集水器件
43/45‧‧‧收集器
44‧‧‧塔之上部區
46‧‧‧塔之下部區
47/49‧‧‧噴水噴嘴
48‧‧‧排水管
50‧‧‧脫水單元
52‧‧‧旋轉過濾轉鼓
53‧‧‧蒸汽收集罩
54‧‧‧水回收槽
56‧‧‧冷卻系統
57‧‧‧泵
58‧‧‧(40之)供應管
59‧‧‧排水管
60‧‧‧排氣器件
62‧‧‧入口
70‧‧‧控制器件
80‧‧‧內罩
82‧‧‧蒸汽注入器件

Claims (16)

  1. 一種用於使冶金設備中所產生之熔融材料粒化之造粒裝置(10)，該裝置包含：注水器件(20)，其用於向熔融材料流(14)中注入造粒水且從而使該熔融材料粒化；造粒槽(18)，其用於收集該造粒水及該粒化材料；位於該造粒槽(18)上方之蒸汽冷凝塔(30)，其用於收集該造粒槽(18)中所產生之蒸汽，該蒸汽冷凝塔(30)具有含頂蓋(34)之外殼(32)及包括以下之蒸汽冷凝系統：噴水器件(40)，其用於將水滴噴至該蒸汽冷凝塔(30)中，及位於該蒸汽冷凝塔(30)中、該噴水器件(40)下方之集水器件(42)，其用於收集噴灑之水滴及冷凝蒸汽；該收集器件(42)將該塔分成蒸汽可冷凝其中之上部區(44)及蒸汽可通過其自該造粒槽(18)上升至該上部區(44)中之下部區(46)；其中用於自該塔選擇性排出氣體及蒸汽之排氣器件(60)冷凝過量蒸汽且將氣體排至大氣，該排氣器件(60)具有經配置以與該冷凝塔(30)之該上部區(44)連通、位於該噴水器件(40)上方之入口(62)及經配置以自該冷凝塔(30)排出及冷凝蒸汽且排出氣體之出口。
  2. 如申請專利範圍第1項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)裝備有用於控制通過該排氣器件(60)選擇性排出蒸汽之器件，特定言之裝備有用於調節該排氣器件(60)之流動速率之調節器件。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)包含藉助於文土里效應(Venturi effect)產生真空之噴射泵。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60) 之該入口(62)位於該塔(30)之該噴水器件(40)與該頂蓋(34)之間。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)之該入口(62)位於該塔(30)之該噴水器件(40)與該集水器件(42)之間。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中將該排氣器件(60)配置於該冷凝塔(30)外部。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)藉由該冷凝塔(30)之該外殼(32)及/或該頂蓋(34)支撐。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)連接至該塔(30)之該噴水器件(40)之供水管(58)。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中該排氣器件(60)包含調節用於驅動該排氣器件(60)之水之流量及/或壓力的控制器件。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中將該氣體及冷凝蒸汽排向冷卻系統(56)。
  11. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其進一步包含量測氫氣含量及/或蒸汽含量之感測器，該部分安裝在該塔30之該上部區44中。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項、尤其如申請專利範圍第2項之造粒裝置(10)，其進一步包含脫水單元，特定言之具有旋轉過濾轉鼓(52)之脫水單元(50)，其具有蒸汽收集罩(53)且其中第一輔助排氣器件(60')與該蒸汽收集罩(53)之進氣端連接。
  13. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其進一步包含內罩(80)，其延伸至該造粒槽(18)以封閉該冷凝塔(30)防止環境空氣進入，且其中另一輔助排氣器件與該內罩(80)之進氣端連接。
  14. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其進一步包含經連接以操作密閉裝置以便選擇性限制或准許蒸汽及氣體通過該排氣器件(60)之控制器器件。
  15. 如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)，其中其進一步在該冷凝塔(30)之該下部區(46)中包含蒸汽注入器件。
  16. 一種鼓風爐設備，其包含如前述申請專利範圍中任一項之造粒裝置(10)
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