TWI400336B - 用於豎爐的裝料裝置 - Google Patents

Description

用於豎爐的裝料裝置

本發明有關一種用於為豎爐(尤其是鼓風爐)裝料的裝置，包括至少一個，通常是多個裝載送料斗(charging hopper)，裝載送料斗通常用作氣鎖容器(airlock reservoir)，且通過連接箱連接至物料分配裝置，該物料分配裝置具有用於將爐料分配豎爐內部的可轉動的樞轉斜道(chute)。

全世界裝配豎爐的這種類型的裝料裝置相當多。對於鼓風爐來說，裝料通常如下進行：當在大氣壓力下對第一送料斗裝料時，接著，在鼓風爐壓力下的第二送料斗通過連接箱將裝載物卸放到物料分配裝置的中央進料道內。由該中央通道進料的可轉動樞轉斜道將爐料分配在爐的裝料表面上方。當第二送料斗為空時，其與爐相隔離且被降至大氣壓力，用於再充填。已經被預填充的第一送料斗，或有的情況下可能是第三送料斗，接著被置於鼓風爐壓力下，準備為物料分配裝置供料。

對於這些裝料裝置，由於送料斗的偏心位置，離開送料斗的物料流通常沿著相對於爐中心軸線的偏心軌道。因此，作用在可轉動的樞轉斜道上的衝擊區域是可變的且不對稱的，並且當斜道處於其縮回的非活動位置中時，作用在爐的裝料表面上的衝擊將不在中心。一方面，由於物料沿著斜道所滑行的距離隨斜道的角度位置而變化，且該距離取決於所使用的送料斗，所以作用在斜道上的不對稱的可變衝擊使分配過程變得複雜。另一方面，來自斜道的偏心軌道會引起問題，尤其是當需要通過在圍繞鼓風爐中心軸線的爐料中形成焦炭煙道(coke chimney)來提高鼓風爐的性能時。由於這種裝置不能正確地將它們的裝載物引到爐子中心，所以使用上述裝料裝置幾乎不可能形成這種焦炭煙道。對該問題已經提出了各種解決方案，例如，在申請人的盧森堡專利LU85879、LU86336和LU86340中所述。在傳統裝料設備中，被裝載的物料在其到達可轉動的樞轉斜道之前，沿著連接箱的傾斜壁流動。上述解決方案在這一點上基本上是一致的，即在連接箱內部提供附加的圓錐形漏斗。為了在漏斗內形成定量(retainment)的物料，需要通過計量單元來控制該漏斗的輸出。這樣，減少或被消除了進入到斜道內的不對稱流出量。但是，這些解決方案需要安裝精密的控制程式和對傳統裝料裝置進行相當大的複雜修改。

本發明的目的在於提供一種用於豎爐的裝料裝置，其可通過簡單裝置使爐料的軌道對中在爐子中心軸線上。

根據本發明，該目的通過豎爐裝料裝置和物料分配裝置來實現，其中，豎爐裝料裝置包括具有相對於豎爐中心軸線偏心設置的排放孔(discharge orifice)的至少一個裝載送料斗，物料分配裝置被佈置在送料斗下方。物料分配裝置包括：進料道，與爐子的中心軸線同軸；以及可轉動的樞轉斜道，設置在進料道的下方，被設計成用於將爐料分配到豎爐內。裝料裝置還包括設置在物料分配裝置與裝載送料斗之間的漏斗形的連接箱。該連接箱具有與進料道相連通的下部中央出口以及至少一個上部進料口，上部進料口相對於爐子的中心軸線偏置設置且與送料斗的排放孔相連通。根據本發明的一個重要觀點，裝料裝置包括至少一個分散裝置(dispersion means)－散佈器(spreader)－位於上述分配裝置的上游，且位於從排放孔排放的物料的軌道上，這使得物料流可以同時分散到上述進料道的兩側。

已知的是，由於箱體的漏斗形狀，速度的水平分量將不可避免地被傳遞到偏心進入且穿過箱體的每一物質流中。因此，離開進料道的物質流變成偏心的。在可轉動樞轉斜道上，當斜道轉動時，該偏心物質流行進可變的滑行距離。實際上，當入射流不同軸時，作用在斜道上的衝擊區域取決於斜道的相對轉動位置。在斜道槽上行進的滑行距離控制物料的減速程度。結果，離開斜道的物料的速度同樣取決於斜道的轉動位置。因此，不容易實現所期望的同心圓區域的爐料輪廓，而且，得到的輪廓通常趨向於橢圓。此外，也妨礙了焦炭煙道的形成(如所預料的)。

根據本發明的散佈器有可能將從送料斗排放的物料流分開，並使其以至少兩個獨立流的形式被分散到連接箱的傾斜表面的相對側上，即，分散到進料道的兩側。因此，當預先被散佈器分開的流再次聚到一起時，其間的碰撞足以減少或消除其速度的水平分量，因此，形成了基本上對中的物質流，即，基本上與爐子的中心軸線同軸。鑒於該散佈器，將可知，其在機械上簡單且可靠，並且可以容易地將其佈置在連接箱內部，而且其安裝僅需要對已知的裝料裝置進行少許改動。

根據一簡易的實施例，散佈器包括佈置在連接箱內部的散佈器板。根據本發明的第一變化，該散佈器板為固定的水平板。根據本發明的第二變化，該散佈器板為可以在工作位置與非工作位置之間樞轉的可樞轉板。在工作位置，該板通常被水平定位，以便於組成橫切流動方向的障礙物。在非工作位置，該板被縮回，例如，沿著垂直方向，以便於不妨礙物料的流動。

在可樞轉板的情況中，散佈器板有利地具有在工作位置時能使其至少部分地覆蓋進料道的幾何結構。可樞轉板的面積可以大於固定板的面積。當在工作位置時其可以至少部分地覆蓋進料道的事實可以使得穿過整個通道的物料的散佈最優化。

在有利的實施例中，散佈器還包括保持邊緣，通過該保持邊緣物料的堆積物可以保持在散佈器上，這種堆積物尤其可以減少散佈器的研磨磨損的影響。對於物料流動的有效分開和轉向，散佈器較佳地包括臨近連接箱的壁而佈置的兩對邊。

在有利的實施例中，進料道包括第一上部管形部分和第二下部管形部分，第一和/或第二管形部分的水平橫剖面沿著物料流動方向逐漸變細。這使得可以在進料道出口處進一步提高物料流動的對中程度。

很顯然，本發明使其本身特別適用於採用幾個送料斗的裝料裝置以及適用於鼓風爐中。同樣可知，作為一種改進，所描述的散佈器可容易地被結合到現有的裝料裝置中。在較佳實施例中，裝料裝置包括三個裝載送料斗，每個都具有相對於爐中心軸線偏心的排放孔且包括三個散佈器，每個排放孔具有與之相關的對應散佈器。

圖1和圖3示出了作為實例的一般由元件符號10表示的裝料裝置。該裝料裝置10裝配有鼓風爐喉部12(blast furnace throat)，喉部在圖中沒有被完整示出。元件符號15表示該鼓風爐的中心軸線。

裝料裝置10以已知方式包括第一送料斗16、第二送料斗18以及第三送料斗20，它們作為用於待裝載物料的氣鎖容器。圖中僅示出了第一和第二送料斗16、18的下部22、24。儘管第三送料斗20及其下部25存在，但是在橫剖面圖中它們不可見。在圖1和圖3中，可以看到送料斗16、18相對於鼓風爐的中心軸線15並排且偏心地設置。這同樣適用於第三送料斗20。實際上，三個送料斗16、18、20相對於中心軸線15是對稱設置的。

元件符號26通常表示被佈置在送料斗16、18、20下方的物料分配裝置。該物料分配裝置26以已知方式包括與鼓風爐的中心軸線15同軸的進料道28以及可轉動的樞轉斜道30。樞轉斜道30設置在進料道28的下方，並且可以繞中心軸線15回轉以及圍繞吊架(suspension)的基本上水平的軸線樞轉，以便於能夠通過喉部12將爐料分配到鼓風爐的裝料表面(未示出)上。

連接箱32被垂直佈置在物料分配裝置26與送料斗16、18、20之間。連接箱32基本上為漏斗形狀。其以已知方式包括：下部排放出口34，其與物料分配裝置26的進料道28相連通；以及三個上部進料口36、38、40，其相對於中心軸線15對稱地設置，且連接至送料斗16、18、20的下部22、24、25。圖1和圖3中僅示出了第一和第二送料斗16、18的進料口36、38。送料斗16、18、20的下部22、24、25設置有對應的排放孔42、44、46，其中，僅示出了排放孔42、44。由於送料斗16、18、20的位置，使得排放孔42、44、46也相對於鼓風爐的中心軸線15偏心。

以已知方式，用於每個送料斗16、18、20的物料閘門閥(gate valve)48、50、52用來選擇性地通過排放孔42、44、46中的一個分別阻斷和控制待排放流。下部密封閥56、58、60與每個材料閘門閥48、50、52相關聯，且用來相對於鼓風爐而密封送料斗16、18、20。也應該注意到，圖中未示出安裝在送料斗16、18、20上端且用於相對於外部環境(outer atmosphere)密封送料斗16、18、20的對應的上部密封閥。

圖1示出了從第二送料斗18排放的將通過可轉動的樞轉斜道30分配的裝載物料流62。同樣在圖1中示出了第一散佈器66和第二散佈器68。與第三送料斗20相關聯的第三散佈器70在圖2中示出。每個散佈器66、68、70均位於通過相應送料斗16、18、20排放的物料流的正常軌道上，即，位於從中流出物料的排放孔36、38、40的垂直下方。

在裝料階段，散佈器66、68、70用於分散物料流，因此，將物料流分開並轉向至連接箱32的傾斜壁的不同側。尤其是，對於散佈器68和流62可以在圖1和圖3中看出，散佈器66、68、70用於分開物料流62，例如，基本上將其分成兩個獨立的分流，如標號62’和62”所示。由於它們以這種方式被分離，因此，這些流62’和62”被引入到進料道28的兩側，引入到連接箱32的傾斜內壁的相對部分上。於是這些分流62’和62”被分配到穿過中心軸線15且垂直於圖1和圖3平面的平面的兩側。分流62’和62”的質量流速相似。因此，將可知，在連接箱32的下部排放出口34的區域內的分流62’和62”之間的碰撞將由分流沿著散佈器66、68、70的兩自由側的偏斜所產生。該碰撞形成了與中心軸線15基本上同軸的單流。同樣將可知，分成兩個分流62’和62”及它們的碰撞將基本減少或甚至消除了水平速度分量。不管其來源於哪個送料斗16、18、20，每個重新結合的流在可轉動的樞轉斜道30上呈現出相同衝擊區域。由於該衝擊區域憑藉相應的散佈器66、68、70而對中在中心軸線15上，將可知，由斜道30流出的物料的速度與斜道30的轉動位置無關。而且，如圖1所示，當斜道處於縮回位置(即，離開正道)且不活動時，每個再結合的流具有在中央衝擊鼓風爐裝料表面的優點。用於從第二送料斗18流出排放物的這種再結合的物料流的例子由圖1和圖3中標號62’”表示。

圖2示出了三個散佈器66、68、70以及它們在連接箱32內部的位置。該散佈器66、68、70相對於中心軸線15對稱設置。圖2所示的三個散佈器66、68、70中的每一個都包括具有保持邊緣66”、68”、70”的矩形的散佈器板66’、68’、70’。如圖1清晰可見，保持邊緣66”、68”、70”用於將錐形的物料堆積物66’”、68’”、70’”保持在散佈器板66’、68’、70’上。物料堆積物66’”、68’”、70’”用於減少由裝入鼓風爐內的大量物料在板66’、68’、70’上造成的磨損。散佈器板66’、68’、70’和保持邊緣66”、68”、70”由高機械強度的材料製成，例如，耐磨鋼或具有適當陶瓷材料的鋼片襯。

在根據圖1和圖2的實施例中，散佈器板66’、68’、70’被不可移動地固定在連接箱32內部的水平位置中。散佈器板66’、68’、70’與連接箱32的傾斜壁分離一垂直距離，該垂直距離能夠得到在進料道28兩側上的流的軌道。該垂直距離也使得分流62”的通道位於對應散佈器板66’、68’、70’的下方。選擇該固定散佈器板66’、68’、70’的尺寸，尤其是它們的表面積，以便於在進料道28的側面以及與該側面相對的側面上留有通道。每個散佈器板66’、68’、70’基本上被佈置在板所分配的排放孔36、38、40的下方。如圖1和圖2所見，每個散佈器板66’、68’、70’的幾何中心對準指定流速的流62。通過設定相應材料的閘門閥48、50、52而限定的流速通常是中間流速，其小於最大流速，如圖2和圖4所示。實際上，由於連接箱32的漏斗形狀，連接箱32能夠對中高流速的物料流，但是其不能為中間或低流速這樣做。將可知，散佈器66、68、70提供了對於該問題的解決方案。圖2中，也可以看見進料道28兩側的分流62’和62”。圖2中一系列可見的箭頭大體示出了散佈器68分配物料的方式。可知的是，一旦第一排出物被釋放了，散佈器66、68、70中的每一個均構成元件，該元件由散佈器板66’、68’、70’、保持邊緣66”、68”、70”以及物料堆積物66’”、68’”、70’”形成。

圖3和圖4示出了另一實施例。在圖3和圖4中，與圖1和圖2中所示相同或相似的元件用相同元件符號表示。圖3和圖4中的實施例結構和特徵相似，因此，下面僅描述不同之處。該實施例與上述實施例的主要差異在於，散佈器166、168、170安裝在連接箱32內部的方式以及它們所包括的散佈器板166’、168’、170’的形狀。圖3也示出了工作位置中的可轉動的樞轉斜道30以及與中心軸線15同軸的流62’”作用在斜道30上的衝擊。

如圖3和圖4可看出，散佈器166、168、170的結構和位置基本上與上述設置相似。但是，可以清楚的看到，散佈器166、168、170，尤其是它們的散佈器板166’、168’、170’具有較大的表面積。為了使該增加的表面積成為可能，而又不阻塞裝載物料通向連接箱32的下部排放出口34的通道，散佈器板166’、168’、170’被樞轉地安裝在樞軸80上。該樞軸80在連接箱32壁內的軸承中轉動，以形成用於每個散佈器板166’、168’、170’的轉動軸線。這使得每個散佈器板166’、168’、170’能夠在基本上垂直的停止位置與水平的工作位置之間樞轉，在停止位置上，散佈器板不工作且不阻礙物料流，在工作位置，散佈器板166’、168’或170’擋住、分開且轉向物料流62。圖3和圖4中，散佈器168示出在工作位置，而散佈器166和168在非工作位置。這些散佈器166、168、170的樞轉可有利與相應的密封閥56、58、60的啟動耦連起來。也可在圖4中看出，散佈器板166’、168’、170’的形狀是五邊形的。因此，在工作位置，每個散佈器板166’、168’、170’的部分均部分地覆蓋下部排放出口34，從而覆蓋進料道28，以增強物料向進料道28兩側的擴散。

再看圖1和圖3，裝料裝置10的兩個其他態樣尚待說明。進料道28包括第一上部管形部分28’和第二下部管形部分28”。第一態樣是，這些管形部分28’、28”逐漸變細，即，它們的直徑向著底部減小。這使得能夠更好地將高於圖1和圖3所示而設定的速度的流62”集中在中心軸線15。對於每個管形部分28’、28”，其直徑與沿其輸出方向的流速的增加相適應，以便於在不阻礙其自由流動的情況下集中物料。第二態樣是，從圖1和圖3中可看出，第一管形部分一定程度地突出到連接箱32內。這具有在連接箱32的傾斜壁上的裝載物料的通道內產生障礙的效果。結果是，以斜坡的形式形成了物料的堆積物，用元件符號90來表示。物料90的耐久層(permanent layer)相當大地減少了在連接箱32的傾斜壁上的磨損。

10．．．裝料裝置

12．．．鼓風爐喉部

15．．．中心軸線

16．．．第一送料斗

18．．．第二送料斗

20．．．第三送料斗

22、24、25．．．下部

26．．．物料分配裝置

28．．．進料道

28’．．．第一上部管形部分

28”．．．第二下部管形部分

30．．．樞轉斜道

32．．．連接箱

34．．．下部排放出口

36、38、40．．．上部進料口

42、44、46．．．排放孔

48、50、52．．．物料閘門閥

56、58、60．．．下部密封閥

62．．．物料流

62’、62”、62’”．．．分流

66．．．第一散佈器

68．．．第二散佈器

70．．．第三散佈器

66”、68”、70”．．．保持邊緣

66’”、68’”、70’”．．．物料堆積物

80．．．樞軸

90．．．堆積物

166、168、170．．．散佈器

166’、168’、170’．．．散佈器板

通過圖式對上述提供的實施例的兩個有利形式的詳細描述，本發明的其他特徵和特性變得顯而易見，圖式中：圖1係沿著圖2中的軸線I－I的垂直橫剖面圖，其示出了根據第一實施例的用於豎爐的裝料裝置；圖2是根據圖1的裝置的水平橫剖面圖，其示出了散佈器；圖3是沿著圖4中的軸線Ⅲ－Ⅲ的垂直橫剖面圖，其示出了根據第二實施例的用於豎爐的裝料裝置；以及圖4是穿過根據圖3的裝置的垂直橫剖面圖，其示出了其他散佈器。

10．．．裝料裝置

12．．．鼓風爐喉部

15．．．中心軸線

16．．．第一送料斗

18．．．第二送料斗

20．．．第三送料斗

22、24．．．下部

26．．．物料分配裝置

28．．．進料道

28’．．．第一上部管形部分

28”．．．第二下部管形部分

30．．．樞轉斜道

32．．．連接箱

34．．．下部排放出口

36、38．．．上部進料口

42、44．．．排放孔

48、50．．．物料閘門閥

56、58．．．下部密封閥

62．．．物料流

62’、62”、62’”．．．分流

66．．．第一散佈器

68．．．第二散佈器

66”、68”．．．保持邊緣

66’”、68’”．．．物料堆積物

Claims (14)

1. 一種用於豎爐的裝料裝置，包括：至少一個裝載送料斗，其具有帶有物料閘門閥的排放孔，該排放孔相對於該豎爐的中心軸線偏心設置；物料分配裝置，被佈置在該送料斗的下方，該物料分配裝置包括與該爐的中心軸線同軸的進料道和佈置在該進料道下方的用於將爐料分配到該鼓風爐內的可轉動的樞轉斜道；以及連接箱，其為具有傾斜內壁之漏斗形式，該連接箱設置在該物料分配裝置與該送料斗之間，並且該連接箱包括與該進料道相連通的中央下部出口以及相對於該爐的中心軸線偏心設置的且與該排放孔相連通的至少一個上部入口，該連接箱系被建構成使得從該料斗排放出的每個物料流以偏心的方式進入該連接箱並且通過該連接箱而以藉由設定該物料閘門閥而界定出的流率進入該同軸的進料道；及至少一個散佈器設置在該分配裝置的上游，且位於從該排放孔排放出的物料的軌道上；其特徵在於：所述散佈器包括一散佈器板，該散佈器板具有一大體上水平的工作位置，在該位置中，該散佈器板構成了一橫向於該軌道的障礙物，用於以獨立流的形式將一物料流從該排放孔分散到分散到在該傾斜內壁的相對部件上的該進料道的兩側，使得介於在該下部出口的區域中的獨立流之 間的碰撞可以產生一重新組合流，該重新組合流基本上與該中心軸線同軸。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的裝料裝置，其中，該散佈器板為固定的水平板。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的裝料裝置，其中，該散佈器板為可以在該工作位置與一非工作位置之間樞轉的可樞轉板，在該非工作位置中，該散佈器板並不會阻礙來自於該排放孔的物料流。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的裝料裝置，其中，該散佈器板具有當位於工作位置上時至少部分地覆蓋該進料道的幾何形狀。
5. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝料裝置，其中，該散佈器係使得其幾何中心配置在該軌道上。
6. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝料裝置，其中，該散佈器還包括保持邊緣，該保持邊緣能夠將物料的堆積物保持在該散佈器上。
7. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝料裝置，其中，該散佈器包括與該連接箱壁連續而設置的面對的兩個側邊。
8. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝料裝置，其中，該進料道包括第一上部管形部分和第二下部管形部分，該第一和/或第二管形部分的水平橫剖面沿該物料流的方向逐漸變細。
9. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝料裝置，包括三個裝載送料斗，每個裝載送料斗均具有相對於該爐的中心軸線偏心設置的對應的排放孔並且包括三個散佈器，各散佈器與每個排放孔相關聯。
10. 一種鼓風爐，其包括根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項的裝料裝置。
11. 一種將進料道的排出流加以對中的方法，該方法使用根據申請專利範圍第1項的裝料裝置，該方法的特徵在於：在一大體上水平的工作位置中使用該散佈器板，在該工作位置中，該散佈器板構成了一橫向於該軌道的障礙物，用於以獨立流的形式將一物料流從該排放孔分散到分散到在該傾斜內壁的相對部件上的該進料道的兩側；使得介於在該下部出口的區域中的獨立流發生碰撞，從而產生一重新組合流，該重新組合流基本上與該中心軸線同軸。
12. 根據申請專利範圍第11項所述的方法，其中，該重新組合流係在一撞擊區中撞擊在該斜道上，該撞擊區係對中在該中心軸線上。
13. 根據申請專利範圍第11項所述的方法，其中，該重新組合流係對中地撞擊在該鼓風爐的一裝料表面上。
14. 根據申請專利範圍第11到13項中任一項所述的方法，其中，所述獨立流的各質量流率為相似的。