直立式窯爐的物料均勻布料方法與流程
2024-04-04 01:00:05 2
本發明涉及高爐冶煉、石灰窯等領域的直立式窯爐布料工藝技術。
背景技術：
石灰、鋼鐵等生產過程中，燃料和原材料按一定配比混合後上料至布料裝置的料筒，再通過布料器將物料分布於窯爐內。在這裡，我們所面對的燃原料混合大多為簡單混合。雖然有些工藝不是燃原料直接混合後馬上上料至布料裝置料筒，而是還有輸送等其他使混合物料幾次翻動從而提高了物料互混的均勻效果。但是，筒單混合的物料終究不能有效消除偏析。譬如說：燃料集中在一側而原料則在另外一側，大小顆粒分別在上面和下面偏析等。如果缺乏有效措施，則偏析同樣很容易在窯爐內料層的某些區域出現。不克服各種物料、大或小顆粒在局部區域的過渡集中，包括物料料面的偏高（多）或偏低（少）的不正常形狀等偏析，會導致窯爐內料層某些區域混合配比不一致，氣流阻力差異等，凡此種種都給生產帶來不利影響。譬如化學反應強弱、空氣流動等不均恆，使產質量受影響，燃料消耗增加，引起爐頂溫度高，嚴重時料面局部塌陷等等。而為了生產，對燃料品質和顆粒範圍限制還必須加大。
克服偏析的直接方法是將混合料預先進行充分「攪拌」均勻再布料，但這就要增加設備投資、時間和成本，一搬來說並不可取，除非特殊需要！
顯然，布料工藝應當負起儘量消除物料各種偏析對生產帶來不利影響的任務，並且儘可能避免產生新的偏析。而現有布料技術，重點則基本上放在原燃料在窯爐內的分布形態上，對於應如何克服已經存在於料筒的不均勻混合物料卻少有涉及。
現有布料形式主要有溜子布料和變徑（螺旋式）布料二種。通過驅動機構，溜子布料器除了做水平轉動外，溜子還做垂直角度的變化從而實現物料在不同徑向距離的分布。溜子布料形式可以完成不同徑向距離的環形布料和螺旋形布料，布料方式靈活多樣。但因要兼顧水平和垂直及位置和料流速度等控制，溜子布料形式的驅動和控制複雜，難度大；而變徑布料形式的布料器則一搬由若干塊下沿是螺旋形的錐板拼合而成，就如同在360度的水平園周方向上有很多長短不同「溜子」直接將物料分散於窯爐膛各不相同的徑向距離上。設計良好的變徑布料器，能合理分配甚至調整物料在不同徑向距離的分布量。通常情況下變徑布料器直接與料筒剛性連接而由驅動機構控制一起轉動，由料鍾控制物料的開合。因為變徑布料是旋轉布料，所以每一次物料都會以扇面形式在水平園周方向旋轉舖展開來。相較於溜子布料，變徑布料是大面積攤薄堆疊的分散布料形式，分散度高，但布料器相較於溜子體形大，控制過於簡單，偏析得不到有效克服。
技術實現要素：
本發明的布料方法，是在布料水平旋轉的園周方向設置若干均勻分布點。布料裝置料筒的混合物料在布料角度控制裝置的控制之下，每一鬥料筒混合料都以旋轉的方式，在實現園周方向若干均勻方位依次有序布料的同時，布料器自身的位置方位也以不斷變化的均勻方式自動進行。
本發明的方法，是力圖以最小的代價獲取最佳的布料效果，其特點是：
1、本發明實質上就是對存在不均勻的混合物料進行科學有序的交叉分散堆疊，所以上料至布料裝置料筒的燃原料可以是非均勻的簡單混合；
2、控制物料徑向投放的布料器水平方位的改變由逐次均勻布料過程自動完成，無需獨立控制。不僅簡化驅動機構，還可獲得人為設置方式難以達到的效果；
3、布料的均勻方位數量有靈活的選擇空間。除周向方位可4到8個或更多（若有必要），徑向方位變化沒有限制（10、20、…甚至無限）；
4、物料偏析以最佳快速分散的分布方式進行，體現了本發明是以整個布料空間的全方位充分分散為本的理念；
5、本發明的方法基於布料數據模型，技術效果顯而易見。
以下為本方法特點的部份說明（其餘見實施方法）：
本發明只要一個上料過程相對固定不變的工藝過程，燃原材料是無須經過刻意攪拌的簡單混合。即輸送、配料、進料位置和先後次序等這些過程環節都相對固定時，儘管我們很難獲得燃原料的均勻混合狀態，卻可以營造一個每一次上料至布料裝置料筒的物料偏析狀況基本相同，然後對如此不斷重複存在的每一鬥「相同偏析」按本發明的方法完成物料在周向和徑向均勻分散，即可達到不僅僅是料面分布的幾何形態，而且燃料配比和顆粒大小等等偏析被交叉分散堆疊後，形成了針對以直立式為特點的窯爐生產條件能滿足全方位均勻分散要求。特別是該方法採用能有效分散每一種物料和顆粒大小過渡集中的變徑布料方式布料時，可形成物料是以攤薄的方式交叉堆疊分布，起到了解決物料偏析問題的最佳效果。
採用變徑布料方式布料，只要料筒物料在料鍾打開時有一定的持續旋轉角度將物料舖展撒開，料鐘的開度不必如溜子布料那樣受到料流、速度和時間控制的制約，每次布料可在幾秒之內完成，布料效率高。
附圖說明
說明書附圖1是一種變徑布料裝置示意圖。混合物料上料至料筒1，在旋轉機構的驅動下，料筒1帶著物料旋轉一個角度，打開料鍾2開始撒料。物料在持續旋轉的情況下通過由外螺旋板3和內螺旋板4組成的變徑布料器後被分散到窯爐料面上。附圖中幾個連接件5將料筒1和布料器連接使之固定和同步旋轉。
附圖2是實施例，表示物料在園周方向有5個均勻點的逐次布料順序。
具體實施方式
本發明布料方法的具體實施以附圖1的變徑布料方式說明如下：
1、周向均勻分布
周向均勻就是根據窯爐內直徑的大小和生產工藝的均勻要求，確定周向需要多少物料均勻投放點，譬如四個或更多等分角度方位。這樣，在角度控制裝置的控制下料筒1內的物料會被逐次反覆循環有序在形成均勻陣列的各不同均勻點撒料，而在撒料的過程中料筒保持旋轉狀態。
2、徑向分布
上述周向均勻只是一維分散。而徑向分散的實現卻完全依賴變徑布料器的水平方位變化。改變布料器方位，即可使物料偏析在分布空間的不同周向位置上有不同徑向投放距離。從而達到物料在徑向合理分散的目的。
然而，沒有自主控制的變徑布料器是與料筒1直接聯帶一起旋轉的，其方位不能自行決定。本發明的方法，是控制周向分布點的角度方位使變徑布料器的方位變化達到徑向分散的要求。
3、控制周向均勻點的角度方位以實現徑向分布的控制
當周向均勻布料角度選擇不當時，將影響徑向分布情況。請看以下實例：
實例一：周向以四個等分布料角度順序依次並反覆循環旋轉布料時的布料器位置變化情況如表1（註：布料器方位以周向布料的第一角度為參照，即表1為45°、表2為60°）：
我們看到，當周向以45°、135°、225°、315°角度方位順序布料時，布料器位置變化實際上僅有三個方位：45°、180°和0°。注意：不管是哪一個周向均布角度布料，在該轉角下的一次次反覆布料（每一列）的結果，表明物料偏析在同一個園周均布角度始終投在同一個徑向位置上！如表1中，料筒每一次轉45°布料的時候，布料器位置卻始終與第一次布料時相同的方位反覆疊加。這就是說，物料的偏析雖然在園周方向有4個均布點，但每個均布點都落在相同的徑向位置沒有分散！
本發明獲得物料偏析在徑向被自動分散的方法，是調整周向布料角度方位。具體實例見表2：
實例二：當表1的周向布料角度調整為表2的60°、240°、150°、330°時，我們看到，經過六次循環，即24次布料後，布料器又重新回到初始位置，繼續下一輪的重複變化。表2中，周向也是園周4個均布點，但每個均布點下面（每一列）卻對應了6個等間隔角方位的布料器不同徑向分散位置。由此可知，本實例的物料偏析在窯爐二維的料面上是以4個周向均布點和每個均布點6個徑向分散點的均勻方式實現物料偏析在二維平面的分散。
調整周向均布角度，我們不僅可以獲得更多物料徑向分散的數量，必要時還能以布料器方位無重複的位置變化方式來分散物料，以獲得更有利的生產條件。
4、物料的均勻原則是使物料偏析首先快速分散
為了達到最佳布料效果，本方法應當進一步優化。因為，如果窯爐的直徑比較大，或者對於期盼有更密集均布點的需求者來說，譬如周向均布點不是4個而是8個甚至更多的情況下，如果按照從小到大或相反的角度大小排列順序依次布料的話，我們會發現，等到一個循環布料過去，從立體的三維來觀察，物料在窯爐內連續幾次撒料已經堆積起一定高度，而物料的偏析卻還在局部區域內緩慢行走，這就勢必影響到整體均恆效果。
「均勻」不應該是容易造成另一個局部不平衡的慢過程；一次布料結束後，下一次就應當向有利偏析在總體儘早均恆的另一個區域快速分散，這樣才能體現分散效果的最大化，在整個立體的三維空間才是全方位的充分分散。因此，本發明實現均勻合理的布料是以周向及徑向都是以迅速均恆的跳躍變換方式為原則的結果。
表2布料角度方位的順序安排體現了這一原則。即第一次轉60°之後，第二次跳至240°布料點，然後回到150°後再跳到330°布料點。附圖2則是針對5個均布點的均勻順序，每次也跳二個點，如附圖箭頭所示。其順序是0→2→4→1→3→0，與表2的4個均布點不同，它不需要往回跳，而是每次跳二點自然完成全循環。
由上可知，本發明是根據生產工藝的需要建立可評估可選擇的布料數據模型，為混合物料的各種偏析得到全方位均勻合理分散提供可行的技術方案，從而有利提高產品質量、降低消耗，且對降低燃料品質及顆粒大小規格要求有積極作用。