加熱裝置和加熱裝置中使用的氣體分布器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加熱裝置，并涉及一種所述加熱裝置中使用的氣體分布器。更具體但不排他地，本發(fā)明涉及用于在材料被運(yùn)送至熔煉過程之前加熱該材料的預(yù)熱器，并且涉及在這種加熱裝置中使用的加熱氣體分布器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常所接受的觀點(diǎn)是，軸式逆流氣體/固體熱交換是用于從連續(xù)自由流動的固體流中或向其進(jìn)行熱交換的最高效的手段。在這種結(jié)構(gòu)中，使垂直上升的氣體流與垂直下降的固體流接觸。有利地，含有某些產(chǎn)生熱量的化合物的熔煉爐尾氣可以燃燒，并添加到循環(huán)惰性氣體從而為加熱固體流提供傳熱介質(zhì)。當(dāng)固體流表現(xiàn)出活塞流(plug flow)特性并且當(dāng)加熱氣體均勻分布在固形物的自由流化基座時，加熱效率最高?；钊骱途鶆蚍植枷嘟Y(jié)合會產(chǎn)生加熱氣體和固體流之間最高效的熱傳遞。
[0003]現(xiàn)有預(yù)熱器通常包括:被分成許多部分的容器，這些部分包括冷材料被送入該容器的進(jìn)料區(qū)，來自預(yù)熱過程的頂部氣體被收集并提取的氣體區(qū)，材料通過加熱氣體加熱的上部加熱區(qū)，以及被加熱的進(jìn)料材料在被運(yùn)送到熔煉裝置之前被暫時存儲的下部加熱區(qū)。這種氣體通常通過氣體分布器被引入到上部加熱區(qū)，現(xiàn)有技術(shù)中已知該氣體分布器的許多設(shè)計(jì)。
[0004]現(xiàn)有的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)。第一個缺點(diǎn)涉及通過固體流的加熱氣體的不均勻分布，并因此導(dǎo)致不均勻的加熱流。當(dāng)設(shè)計(jì)用于預(yù)熱固體材料的對流氣體/固體熱交換單元時，材料進(jìn)入加熱室時的顆粒離析是考慮的關(guān)鍵因素。較大的顆粒傾向于移動到朝向加熱區(qū)的外壁，然而較小的微粒停留在堆積物的中心。這種離析導(dǎo)致不成比例的氣體量沿容器壁垂直向上地流動，其中由于阻力減小而出現(xiàn)較大的顆粒。然后，這導(dǎo)致加熱氣體的不均勻分布，并因此導(dǎo)致不均勻的加熱流?，F(xiàn)有氣體分布器不是優(yōu)化地設(shè)計(jì)為以有助于均勻氣體分布的方式引入加熱氣體。現(xiàn)有氣體分布器的幾何設(shè)計(jì)也不一定是在固體材料的整個基座上有助于促進(jìn)活塞流特性的理想情況?，F(xiàn)有氣體分布器的另一個缺點(diǎn)是，排氣孔的定向和結(jié)構(gòu)使這些孔易于受到來自向下移動的固體流的固體的堵塞和干擾。
[0005]現(xiàn)有的預(yù)熱裝置存在的另一個缺點(diǎn)是，它們通常包括單個的大型預(yù)熱容器。這不利于維持所需的活塞流，因?yàn)殄F形排放的漸縮結(jié)構(gòu)對放慢材料沿壁向下吸取速率同時增大容器中心向下吸取速率起到顯著的作用。使用單個的容器也構(gòu)成了對于系統(tǒng)的可用性和停機(jī)時間的風(fēng)險，并且由于大量的進(jìn)料材料要被預(yù)熱，將不利地影響裝置的可操作性和控制性。
[0006]因此，本發(fā)明的一個目的是提供將至少部分地減輕上述缺點(diǎn)的加熱裝置。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是提供將成為現(xiàn)有的加熱裝置的有用的替代物的加熱裝置。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供在將至少部分地減輕上述缺點(diǎn)的加熱裝置中使用的氣體分布器。
[0009]本發(fā)明的又一個目的是提供將成為現(xiàn)有的氣體分布器的有用的替代物的、在加熱裝置中使用的氣體分布器。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是提供包括至少一個但優(yōu)選為多個加熱裝置的加熱系統(tǒng)，其將至少部分地減輕上述缺點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明的又一個目的是提供包括至少一個但優(yōu)選為多個加熱裝置的加熱系統(tǒng)，其將成為現(xiàn)有的加熱系統(tǒng)的有用的替代物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種氣體分布裝置，適合用于加熱顆粒材料的加熱裝置，所述氣體分布裝置包括:
[0013]具有進(jìn)氣口裝置和出氣口裝置的外殼；
[0014]所述外殼包括可操作上部區(qū)域和可操作下部區(qū)域，所述出氣口裝置提供在所述可操作下部區(qū)域中；
[0015]其特征在于，所述可操作下部區(qū)域是具有向下逐漸變細(xì)、會聚的結(jié)構(gòu)。
[0016]所述下部區(qū)域可以是基本上呈圓錐形，尤其可以是倒錐的形式。
[0017]提供了所述可操作下部區(qū)域，其包括跨度減少的多個離散環(huán)，所述離散環(huán)至少部分地位于彼此下方從而形成階梯式圓錐，所述出氣口裝置由跨度減少的多個離散環(huán)之間的環(huán)形間隔確定。
[0018]在一個實(shí)施例中，所述環(huán)為環(huán)形截面的圓柱環(huán)的形式。
[0019]為了解釋說明，術(shù)語“環(huán)”應(yīng)當(dāng)理解為包括具有連續(xù)側(cè)壁的物體的任何結(jié)構(gòu)，并且所述環(huán)可以為，例如，具有圓形、橢圓形、方形或矩形的剖面。
[0020]所述環(huán)可以具有相同的高度，并且可選地可以具有不同的高度。
[0021]所述可操作下部區(qū)域可以由2至10個環(huán)構(gòu)成，并且更優(yōu)選地為4至7個環(huán)。
[0022]相鄰環(huán)的相對端可以至少部分地重疊，以使得所述出氣口是使用時向下導(dǎo)向的垂直延伸的環(huán)形通道的形式。
[0023]構(gòu)成所述可操作下部區(qū)域的環(huán)通過包括橫檔支撐柱的環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)保持在原位。
[0024]進(jìn)一步提供了氣體分布裝置，其包括圓柱形中間區(qū)域，具有與所述中間區(qū)域流體連通的進(jìn)氣口裝置。
[0025]所述進(jìn)氣口裝置包括提供在所述中間區(qū)域的邊界中的至少一個開口，所述開口與從所述開口向外徑向地延伸的氣體連接管道是流體連通的。
[0026]提供了連接管道，其也作為用于支撐所述氣體加熱裝置內(nèi)部的氣體分布裝置的支撐部件。
[0027]優(yōu)選地，所述進(jìn)氣口裝置包括至少3個周向間隔恒定面積的連接管道。
[0028]還提供了所述氣體分布裝置的所述上部區(qū)域具有逐漸變細(xì)的結(jié)構(gòu)，更具體地，具有基本上圓錐形的結(jié)構(gòu)。
[0029]所述上部區(qū)域優(yōu)選為可置換圓錐的形式。
[0030]提供了要由耐熱和耐磨材料制成的上部區(qū)域、中間區(qū)域和下部區(qū)域。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了適合用于加熱顆粒材料的加熱裝置，所述加熱裝置包括:
[0032]圓柱形容器，具有可操作上部進(jìn)料儲存區(qū)、位于所述進(jìn)料儲存區(qū)下方的氣體收集區(qū)和位于所述氣體收集區(qū)下方的上部加熱區(qū)，其特征在于，所述上部進(jìn)料區(qū)和所述上部加熱區(qū)是通過所述氣體收集區(qū)利用在所述上部進(jìn)料儲存區(qū)與所述上部加熱區(qū)之間延伸的多個進(jìn)料管道而流體連通的。
[0033]所述加熱裝置還包括位于所述上部加熱區(qū)下方的下部加熱區(qū)。
[0034]提供了加熱裝置，其包括如上所述的氣體分布裝置。
[0035]所述氣體分布裝置優(yōu)選地位于所述上部加熱區(qū)中。
[0036]提供了加熱裝置，其為預(yù)熱器的形式，用于在將材料送入熔煉過程之前加熱塊狀的和/或顆粒狀的材料的混合物。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于加熱固體材料的加熱布置，所述加熱布置包括至少兩個如上所述的加熱裝置。
[0038]提供了所述加熱布置的獨(dú)立的加熱裝置，所述加熱裝置在其可操作下部區(qū)域處通過依次連接所有所述裝置至目標(biāo)目的地的進(jìn)料管道被連接。
[0039]提供了目標(biāo)目的地，其為熔煉過程。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用來控制并防止進(jìn)料材料排放溫度過熱的獨(dú)特的控制算法。
【附圖說明】
[0041]通過非限制性實(shí)例并參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中:
[0042]圖1為加熱系統(tǒng)示意圖，所述加熱系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明一個方面的多個加熱裝置，并且，每個加熱裝置還并入了根據(jù)本發(fā)明另一方面的氣體分布器；
[0043]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的加熱裝置的側(cè)視截面圖；
[0044]圖3為更詳細(xì)示出了氣體分布器的沿圖2中A-A’線截取的頂部平面截面圖；和
[0045]圖4為沿圖3中B-B’線截取的氣體分布器的側(cè)視截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，現(xiàn)將更具體地描述氣體加熱系統(tǒng)、裝置和氣體分布器的非限制性實(shí)例。
[0047]本發(fā)明涉及由至少兩個用于加熱熔煉過程(21)的給料混合物的裝置或容器(I)組成的系統(tǒng)。
[0048]該裝置包括至少兩個隔熱容器(I)，每個容器包括存儲冷的進(jìn)料的上部進(jìn)料存儲區(qū)(2)，積累并提取來自加熱過程的頂部氣體的氣體收集區(qū)(4)，通過熱氣體加熱進(jìn)料的上部加熱區(qū)(5)和熱的進(jìn)料不斷流入熔煉過程的下部加熱區(qū)(6)。
[0049]氣體收集區(qū)(4)和加熱區(qū)(5&6)占據(jù)了容器的大部分，上部進(jìn)料存儲區(qū)(2)直接位于氣體收集區(qū)(4)的上方并且通過延伸穿過氣收集區(qū)(4)的多個進(jìn)料管道(3)連接到上部加熱區(qū)(5)。因此，所有區(qū)仍然構(gòu)成單個容器。多個進(jìn)料管道(3)形成了阻塞進(jìn)料布置，以確保從容器的底部吸取的材料不斷地被補(bǔ)足，保持容器中恒定的材料水平。阻塞進(jìn)料還提供氣體密封，以防止氣體逸出到周圍環(huán)境。所有區(qū)域的形狀均勻，并且優(yōu)選為圓柱形的，除了被劃分成至少兩個部分(30)的下部加熱區(qū)￠)的下部，所述部分(30)的每個部分通過至少一個隔熱管道(16)連接到熔煉過程(21)。
[0050]在上部加熱區(qū)(5)的下部提供氣體分布設(shè)備(7)。該氣體分布設(shè)備(7)優(yōu)選為如圖4所示，由具有進(jìn)氣口裝置(31)和出氣口裝置⑶的圓柱形外殼(10)組成。該外殼(10)包括可操作上部區(qū)域和可操作下部區(qū)域，同時出氣口裝置(8)提供在可操作下部區(qū)域。氣體分布設(shè)備(7)由至少三個連接到上部加熱區(qū)(5)壁的連接管道(11)支撐，從氣體分布設(shè)備(7)朝向所述壁徑向向外延伸。管道(11)與設(shè)置在圓柱形外殼中的開口流體連通。
[0051]氣體分布設(shè)備(7)的出氣口裝置為向下導(dǎo)向的氣體分離器(8)的形式。熱氣體通過三個連接管道(11)中的至少一個徑向地進(jìn)入氣體分布設(shè)備(7)并通過氣體分離器(8)向下導(dǎo)向到進(jìn)料材料中。氣體上升穿過進(jìn)料材料，隨著熱氣體上升，增加了進(jìn)料材料的溫度。氣體分離器(8)的位置、結(jié)構(gòu)和定向還確保提供的氣體盡可能遠(yuǎn)離容器壁，這意味著所有熱