爐渣粒化系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及干爐渣粒化系統(tǒng)，且具體地涉及具有廢熱回收的干爐渣?；到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

在使用空氣作為主冷卻介質(zhì)將熔融冶金爐渣粒化成球丸的干爐渣?；到y(tǒng)中，存在過度供應(yīng)空氣以確保所產(chǎn)生的粒化材料不會再次結(jié)塊的趨勢。但是，存在與此相關(guān)的成本，因?yàn)樾枰β蕘砉?yīng)空氣。此外，如果廢熱回收與爐渣?；^程相結(jié)合，則空氣的過度供應(yīng)可導(dǎo)致被抽取通過熱空氣泄放口（off-take）的空氣的溫度降低，從而限制了組合的爐渣?；蜔崃炕厥展S的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于控制冷卻氣體至干爐渣粒化系統(tǒng)的供應(yīng)的方法，所述系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)霧化粒化器；爐渣容器，用于支撐當(dāng)爐渣顆粒從?；鞅或?qū)出時形成于其上的爐渣床，所述爐渣容器包括用于冷卻爐渣床的相應(yīng)區(qū)段的多個冷卻入口；以及至少一個高度檢測器和至少一個溫度檢測器，其用于確定該區(qū)段中的爐渣床的高度和溫度，所述方法包括：確定所述區(qū)段中的爐渣床的高度；確定所述區(qū)段中的爐渣床的溫度；確定所述區(qū)段中的爐渣床的能量密度；以及根據(jù)所述能量密度，選擇性地控制至冷卻入口并且由此控制至相應(yīng)爐渣床區(qū)段的冷卻氣體的供應(yīng)。

本發(fā)明通過下述操作來解決現(xiàn)有技術(shù)的問題：優(yōu)化空氣流以允許足夠冷卻以防止結(jié)塊，并且同時仍允許例如通過高溫空氣泄放口的廢熱能量的充分回收。

爐渣材料可以是任何類型的，例如是：基于金屬的，例如基于鐵的；金屬氧化物，例如氧化鈦；非金屬，例如作為金屬制造過程的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的爐渣；或其混合物。冶金爐渣的具體示例是高爐爐渣和鋼廠爐渣，包括轉(zhuǎn)爐爐渣和電弧爐爐渣。

該方法還可包括：根據(jù)在基部的出口處的被確定的平均爐渣床高度或爐渣溫度，將冷卻爐渣通過所述爐渣容器的基部排出。

所述方法還可包括：將冷卻氣體以相等比例供應(yīng)到爐渣床的每個區(qū)段，直到在這些區(qū)段上已經(jīng)達(dá)到爐渣床的最小平均高度。

所述方法還可包括：檢測來自爐渣源（例如高爐）的爐渣流的減少或終止，所述爐渣源將爐渣供應(yīng)到干爐渣?；到y(tǒng)；以及檢測低于在所述爐渣床的至少一個區(qū)段中的最小平均高度的爐渣床高度以及恢復(fù)將冷卻氣體以相等比例供應(yīng)至每個區(qū)段。

所述方法還可包括：檢測來自爐渣源（例如高爐）的爐渣流的減少或終止，所述爐渣源將爐渣供應(yīng)到干爐渣?；到y(tǒng)；防止?fàn)t渣從爐渣源進(jìn)一步排出以保持平均爐渣床高度處于或高于所需最小高度；以及減少或終止冷卻氣流以存儲能量直到爐渣流增加。

如果溫度在很大程度上是恒定的，那么熱量回收最有效地工作，但是當(dāng)爐渣流從第一接頭切換至第二接頭等等時，將存在減少以及增加。緩沖有助于減輕所述效果。

雖然爐渣流可能典型地由高爐提供，但是將理解的是，本發(fā)明與在例如使用Corex (RTM)或Finex (RTM)處理的液態(tài)生鐵的通常生產(chǎn)中存在的爐渣流的其他源相關(guān)。

所述方法還可包括：設(shè)置低于最小平均高度的爐渣床閾值高度以及自檢測到爐渣流的終止起算的流逝時間，以及當(dāng)已經(jīng)滿足閾值高度以及流逝時間兩者時，減少至所述系統(tǒng)的冷卻氣流。

干爐渣?；到y(tǒng)可包括多個所述高度和溫度檢測器，所述高度檢測器中的至少一個以及所述溫度檢測器中的至少一個被設(shè)置成檢測爐渣床區(qū)段的相應(yīng)一個的高度和溫度。

爐渣容器可包括分隔壁，其將爐渣床分離成多個部分，所述部分對應(yīng)于所述爐渣床區(qū)段。

冷卻氣體可包括空氣。

所述方法還可包括：抽吸空氣通過廢氣出口并將其供應(yīng)到熱量回收單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種干爐渣?；到y(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)霧化?；?；爐渣容器，用于支撐當(dāng)爐渣顆粒從?；鞅或?qū)出時形成于其上的爐渣床，所述爐渣容器包括用于冷卻爐渣床的相應(yīng)區(qū)段的多個冷卻入口；以及至少一個高度檢測器和至少一個溫度檢測器，其用于確定該區(qū)段中的爐渣床的高度和溫度；以及控制器，其用于根據(jù)所述爐渣床區(qū)段中的爐渣床高度和溫度選擇性地控制至冷卻入口并且由此控制至相應(yīng)爐渣床區(qū)段的冷卻氣體的供應(yīng)。

爐渣容器可包括分隔壁，其將爐渣床分離成多個部分，所述部分對應(yīng)于所述爐渣床區(qū)段。

所述系統(tǒng)還可包括熱量回收單元以及聯(lián)接到所述爐渣容器的空氣泄放口。

所述爐渣容器可設(shè)置成支撐在爐渣容器中的不同高度處的多個爐渣床區(qū)段，所述系統(tǒng)被設(shè)置成在每個高度之間提供冷卻氣流。

附圖說明

現(xiàn)將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的爐渣?；到y(tǒng)和用于控制冷卻劑氣體向干爐渣粒化系統(tǒng)的供應(yīng)的方法的示例，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的干爐渣粒化系統(tǒng)的示例；

圖2是示出圖1的系統(tǒng)的部件的框圖；

圖3a和3b示出了在本發(fā)明的系統(tǒng)中形成的?；瘏^(qū)段的更多細(xì)節(jié)；

圖4是用于圖3a和3b的示例的溫度分布的圖形；

圖5a和5b示出了粒化區(qū)段的替代性布置；

圖6示出了圖3a、3b、5a、5b的示例的變型；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明的用于控制冷卻劑氣體向干爐渣粒化系統(tǒng)的供應(yīng)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了具有如下設(shè)施的干爐渣?；到y(tǒng)的示例，該設(shè)施抽取在冷卻過程之后的熱廢氣并且將其引導(dǎo)至熱量回收單元41。該系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)在圖2的框圖中被示出。已經(jīng)提出，熱量回收單元可包括與粒化室相分離的熱量回收室，?；癄t渣被提供到該?；抑?。該分離的熱量回收室是具有窄空氣通道的相對高的結(jié)構(gòu)，以控制至熱量回收室的空氣流，該熱量回收室具有優(yōu)化對于流經(jīng)熱量回收室中的爐渣的空氣的冷卻作用的自然趨勢。遺憾的是，由于對爐前區(qū)域中的空間的限制，由于熱量回收室的過大高度因而在粒化設(shè)備中安裝這類熱量回收單元是不切實(shí)際的，所述粒化設(shè)備與來自爐的底部的爐渣流成直線。

在大約1450℃下的熔融爐渣2從爐前地板1沿爐渣流道3（可選地，進(jìn)入到漏斗4中）前進(jìn)并被引導(dǎo)通過開口5而進(jìn)入到傳送管6中，并接著到達(dá)?；瘹んw或室8的旋轉(zhuǎn)霧化粒化器44的旋轉(zhuǎn)杯或盤9上?？蛇x地，控制閥7可被設(shè)置在傳送管的末端處。盤被安裝在軸10上以在?；?的外部由馬達(dá)11驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。爐渣?；?的傾斜環(huán)形頂蓋的壁12在外部被水冷，使得當(dāng)其通過來自旋轉(zhuǎn)盤9的空氣被投射出時所形成的爐渣顆粒接觸冷卻的壁12并且在掉落到下部部段13中之前固化以形成?；?4。

供收集顆粒的下部部段13包括設(shè)置有開口16的大致豎直壁15，冷卻空氣可被引導(dǎo)到所述開口中。下部部段13大體上是用于爐渣顆粒的容器或收集器，并且將理解的是為此目的其可具有任何合適形狀或結(jié)構(gòu)。?；?具有基部17，該基部包括多個顆粒出口18和冷卻空氣入口19。顆粒的全部或幾乎全部冷卻由在該基部上的空氣入口19提供，被引導(dǎo)到側(cè)壁15中的開口16的冷卻空氣主要目的在于保護(hù)?；医Y(jié)構(gòu)自身。下部部段13和旋轉(zhuǎn)霧化粒化器可在傳送器和頂蓋之間被容易地滑出以用于維護(hù)目的，例如以更換杯或盤。

用于冷卻的冷空氣在大約環(huán)境溫度直至150℃下從冷卻空氣供應(yīng)源42被供應(yīng)到室8中，并且來自空氣供應(yīng)主管21的每個空氣入口16、19設(shè)置有閥20，使得在每個入口16、19處的空氣流可被單獨(dú)地控制。從主管21至該室的基部的空氣供應(yīng)可在導(dǎo)管中被進(jìn)一步加壓，以使得空氣能夠遍及爐渣床的材料的高度并且克服壓降。冷卻的粒化爐渣通過出口18從?；业幕?7被移除并且掉落到排出傳送器46上。在?；?的頂部處并且在傾斜的壁上方，熱空氣出口22聯(lián)接到?；也⑶页槿∫呀?jīng)經(jīng)過或通過熱爐渣顆粒的空氣。該熱空氣沿出口（例如，3米直徑的主管）傳送到熱量回收單元41，在該熱量回收單元中，空氣可傳送到鍋爐中的熱管內(nèi)，該鍋爐可使得氣流升溫以驅(qū)動渦輪或者向熱交換器提供熱量。但是，使用來自熱空氣出口的回收熱量的其他方法也是同樣可行的。

本發(fā)明通過減少空氣流來優(yōu)化爐渣粒化系統(tǒng)中的空氣流以升高空氣泄放口溫度，使得熱量回收是更有效的，并且同時仍允許產(chǎn)生適用于下游領(lǐng)域的爐渣顆粒。

在爐渣床的整個區(qū)域上，可能會存在爐渣高度的變化以及還存在溫度的變化。諸如熱偶的溫度傳感器50分布在基部14上并且被連接到控制器40，該控制器能夠處理所述溫度傳感器所提供的溫度信息?；可系臓t渣床可劃分為如圖3a、3b、5a和5b所述的區(qū)段，并且在該情況下每個區(qū)段可以與一個溫度傳感器47以及一個高度檢測器45以及其中一個冷卻空氣入口19相關(guān)聯(lián)。使用來自高度測量裝置的數(shù)據(jù)以及該區(qū)段的已知容積，可以計(jì)算該區(qū)段的質(zhì)量，并且具有更大能量濃度（例如，對于相同質(zhì)量來說更高的溫度）的區(qū)段與針對該質(zhì)量具有較低溫度的區(qū)段相比以更大比例的總空氣流被對準(zhǔn)。

雖然在該示例性實(shí)施例中在每個區(qū)段中存在一個溫度傳感器47和一個高度檢測器45，但是在其他實(shí)施例中可存在用于確定所述區(qū)段中的爐渣床的高度和溫度的不同數(shù)量的檢測器。例如，任何一個區(qū)段可由多個高度和溫度檢測器來監(jiān)測?；蛘?，一個高度檢測器和一個溫度檢測器可監(jiān)測多個區(qū)段的高度和溫度。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，各種檢測器布置都是可行的，只要有可能確定每個爐渣床區(qū)段中的爐渣床的高度和溫度即可。

圖4示出了爐渣床的高度和每個區(qū)段的溫度的變化如何確定被引入到每個區(qū)段中的空氣流的比例的示例。圖4示出了，區(qū)段1和區(qū)段8均接收可用空氣流的20%，并且區(qū)段2和區(qū)段7均接收可用空氣流的15%，區(qū)段3和區(qū)段6均接收可用空氣流的10%，區(qū)段4和區(qū)段5均接收可用空氣流的5%。這僅僅是示例性的，并且實(shí)際分布可以與所述的不相同并且可隨著時間而變化。該方案定位在?；牧系拇仓械淖畲竽芰棵芏鹊膮^(qū)域并且將更多空氣引導(dǎo)到該具體區(qū)域，而更少空氣進(jìn)入到具有較低能量濃度的區(qū)段，因此優(yōu)化總體空氣使用并節(jié)省能量。熱能的最高能量密度被定位，并且增加的空氣流在能量不太密集部分的代價下被引導(dǎo)到該區(qū)域。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，?；才c用于現(xiàn)有技術(shù)冷卻方法的常規(guī)高堆疊床相比可保持相對淺，并且因此可裝配到爐前的旁邊可用的空間中，以從爐渣流道接收爐渣，而不必挖掘地板以保持從高爐的底部流出的熔融材料的重力饋送。

在示出分區(qū)爐渣床的一個實(shí)施例的圖3a和3b的示例中，分離或分隔壁51被提供在圍繞環(huán)體的中心圓周的均勻間距處，以形成爐渣床的與多個爐渣床區(qū)段相對應(yīng)的部分。在該示例中，存在八個區(qū)段，但是其他數(shù)量（例如，四個、五個或六個區(qū)段）也是可能的。壁可替代性地不均勻地間隔開。在每個區(qū)段中，示出了爐渣顆粒14的高度。在該示例中，結(jié)構(gòu)化壁51限定室，空氣從基部17被吹送通過所述室。理想地，顆粒的高度會不超過每個室的壁51的高度的一半至四分之三，以使得空氣必須被控制以在新進(jìn)入的顆粒在該室中堆積太多之前將顆粒降溫至合適溫度以排出到傳送器46上。

雖然在該示例性實(shí)施例中爐渣床的區(qū)段由結(jié)構(gòu)化壁51有效地限定，但是在其他實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化壁被省除并且爐渣床區(qū)段根據(jù)間隔的冷卻空氣入口19的位置被有效地限定。也就是說，在所述其他實(shí)施例中，爐渣床是物理上連續(xù)的，并且爐渣床區(qū)段是假想?yún)^(qū)段而不是物理分開的區(qū)段。因此，雖然結(jié)構(gòu)化壁可以被便利地用于將爐渣床設(shè)置成分開的區(qū)段，但是這些壁對于本發(fā)明的功能來說不是必要的。在缺乏所述壁的情況下，爐渣床可被認(rèn)為是包括了多個假想?yún)^(qū)段，每個區(qū)段與相應(yīng)冷卻空氣入口19相關(guān)并且受所述冷卻空氣入口影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在該情況下，任何兩個相鄰區(qū)段之間的邊界由于缺乏用于分離所述區(qū)段的物理結(jié)構(gòu)而可以“變模糊”，但是所述兩個區(qū)段中的每個的溫度將根據(jù)來自其相應(yīng)冷卻空氣入口19的空氣流而主要地受影響并被控制，在邊界區(qū)段與其相鄰的冷卻空氣入口19相比僅具有相對小的影響。

來自每個區(qū)域中的溫度傳感器47的信號由控制器40用于改變空氣供應(yīng)、按度數(shù)打開或關(guān)閉所述閥以增加或減少每個區(qū)段中的空氣流的量，或者當(dāng)在該室中不存在能量密度的顯著變化時保持恒定流量。

圖5a和5b示出了其中環(huán)形爐渣?；冶话惭b在用于收集顆粒的矩形床（5a）或正方形床（5b）上方的替代性實(shí)施例。該基部被物理地劃分為區(qū)段49、50（或替代性地，爐渣床可如上所述被假想地劃分為多個區(qū)段），每個區(qū)段可具有不同的區(qū)域或相同尺寸的區(qū)域。典型?；脖?3的高度可以是1m至2m，但是?；癄t渣的掉落可能導(dǎo)致外邊緣相比于朝向內(nèi)邊緣或中心具有更高的顆粒覆蓋性，例如床在一個邊緣具有1m的材料14的高度而在另一邊緣僅具有0.5m的材料14的高度。期望將平均高度保持在穩(wěn)定值，例如大約0.75m，盡管存在跨過基部的變化，以及期望在排出爐渣之前實(shí)現(xiàn)將爐渣的溫度充分地降低直至150℃以便避免由過高溫度引起的對該結(jié)構(gòu)和傳送器的損壞。如果爐渣顆粒由主要為更小的顆粒形成，那么爐渣床具有較少的孔隙度并且空氣花費(fèi)更長時間以流經(jīng)并冷卻顆粒。如果爐渣顆粒由主要為更大的顆粒形成，那么空氣會更快地流過，但是在空氣流過時必須從每個顆粒驅(qū)散更多的能量。

期望的是，該平均高度被保持在預(yù)定高度，使得甚至在爐渣床高度的低點(diǎn)處仍存在均勻的壓降。但是如果溫度升高得太多，那么可能有必要允許增加平均高度，使得爐渣顆粒的停留時間更長以允許其在被排出之前充分地冷卻。典型地，顆粒在其被排出之前應(yīng)當(dāng)處于或低于150℃，而有時候顆粒將會正好高于該溫度（例如，為250℃），因此需要冷卻。爐渣床殼體的基部被設(shè)置成使其能夠不時地打開并且通過該底部排出冷卻爐渣，所述排出根據(jù)平均高度或測量溫度被控制。

在上文給出并且將爐渣床形成區(qū)域劃分為區(qū)段（通過一個或多個結(jié)構(gòu)化（例如，豎直）分隔器物理地劃分，或者如上文所述被假想地劃分）的兩個示例中，基部可被設(shè)置在兩個高度上，其中冷卻空氣通道位于上部高度和下部高度之間，以改善爐渣床中的冷卻速率，例如如圖6所示。在第一高度，爐渣床14如上所述那樣形成，但是不是由空氣流從基部冷卻，而是包括附加中間冷卻高度，其中空氣供應(yīng)導(dǎo)管52具有入口以供空氣泵送到爐渣床14中以及開口55以允許冷卻爐渣掉落直到第二高度，在該第二高度再次形成爐渣床54，并且該爐渣床54由來自基部中的空氣入口的空氣來冷卻。在充分地冷卻之后，顆粒通過出口53釋放到傳送器上，如之前的示例那樣。在每個高度中的允許爐渣通過的開口55、53可偏移以再分布爐渣以增強(qiáng)冷卻。

圖7是處于干爐渣粒化過程中的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化空氣流的方法的流程圖。在開始時，冷卻空氣通過?；业幕?7并且通過?；覛んw的壁13被供應(yīng)（30）到所有區(qū)段中。熔融爐渣從高爐通過爐渣流道被供應(yīng)（31）到旋轉(zhuǎn)霧化?；?。每個區(qū)段中的顆粒的高度以及每個區(qū)段的溫度被檢測（32）并且信息被提供至控制器40。如果?；驳母叨瘸^（33）保護(hù)粒化器殼體或室的基部所必要的最小值，那么可開始空氣流的優(yōu)化。在該控制器中，每個區(qū)段中所存儲的熱能水平或能量密度被計(jì)算（35）以確定每個區(qū)段需要多大比例的空氣流。控制器發(fā)送信號以操作（36）閥20以基于所存儲的能量水平來控制至各個區(qū)段的空氣流。直到粒化床的高度達(dá)到保護(hù)基部所需的最小覆蓋性之前，空氣以相等比例被供應(yīng)（34）到所有區(qū)段。如果爐渣的供應(yīng)作為批次處理來運(yùn)行，那么當(dāng)爐渣流停止時爐渣流傳感器提供信號至所述控制器。高度傳感器因此檢測低于所需最小值的高度下降，并且均勻空氣流重啟。如果高度保持低于最小值達(dá)預(yù)定時段，那么其余顆粒被清除到傳送器上，并且空氣供應(yīng)停止（37）。

即便在每個區(qū)段的具有相對低的顆粒高度的區(qū)位中，當(dāng)在處理爐渣的過程中溫度需要從1450℃的熔融爐渣溫度下降至大約150℃的排出溫度時將存在最小空氣流，所述熔融爐渣在其達(dá)到旋轉(zhuǎn)杯時可能已經(jīng)冷卻至大約1300℃并且在粒化處理的飛行階段期間進(jìn)一步冷卻。但是在所述床處于高位的區(qū)域中，溫度可能仍為大約700℃，如果沒有供應(yīng)冷卻空氣則這可能會損壞鋼結(jié)構(gòu)。因此，總空氣流的5%的最小值可能在相對低高度的區(qū)位中被引導(dǎo)，而在更高、更熱的區(qū)位中，可能存在多達(dá)總空氣流的20%。與將相同量的空氣流引導(dǎo)到床的全部區(qū)域的系統(tǒng)相比，絕對空氣流可能減少多達(dá)一半。雖然更熱的區(qū)域需要全部量的可用空氣流，但是更冷的區(qū)域需要少得多的空氣流，因此僅需要使用風(fēng)扇功率的一部分。

用于冷卻需求的空氣流的這種定制的結(jié)果是，在材料的床的表面處的空氣溫度更高，因此通過泄放口取出的空氣處于更高溫度，以使得鍋爐更有效地操作?？諝馊肟趯⒖諝獯等胧抑校缓蟠党鲰敳坎⒋等氲?米直徑的主體中。冷卻空氣的大部分通過爐渣粒化床的底部被送入，但是進(jìn)入側(cè)壁中的附加空氣流保護(hù)該結(jié)構(gòu)免受爐渣床的熱量。此外，在位于水套與爐渣顆粒收集室的顆粒從壁偏轉(zhuǎn)的頂部之間的高度處的空氣入口設(shè)置龍卷風(fēng)作用，其緩沖顆粒并且保持顆粒更長時間地處于飛行。來自所有這些源的空氣通過熱量回收單元被提取。為了操作，鍋爐需要空氣處于至少450℃，但是如果空氣更接近600℃則獲得鍋爐的更有效操作。來自鍋爐管的空氣在熱量從鍋爐或熱交換器中的空氣被提取之后可作為冷卻空氣進(jìn)行再循環(huán)。由于?；癄t渣掉落所在的基部的結(jié)構(gòu)針對低于顆粒落下時爐渣顆粒的溫度的溫度被設(shè)定，因此在啟動之后，需要更多空氣以將最初顆?？焖俚乩鋮s以防止損壞所述結(jié)構(gòu)。由于冷卻顆粒的保護(hù)層隨著時間的流逝而形成在該床上，因此空氣流可由此根據(jù)每個區(qū)段中的深度和溫度被優(yōu)化。