分散裝置的制造方法

分散裝置的制造方法
【專利摘要】提供了一種用于固體燃料燃燒器的分散裝置。分散裝置包括通道，顆粒材料可通過該通道朝向出口區域流動用于從那里分散，流動至少部分地繞該通道的縱向軸線旋轉。該分散裝置還包括下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，該下游引導裝置被配置成至少減少旋轉運動，使得流動沿與所述通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。
【專利說明】
分散裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于在冶煉技術和相關工藝中使用的分散裝置。在一方面，本發明涉及用于精礦燃燒器或固體燃料燃燒器的分散裝置。在另一方面，公開了一種用于在冶煉技術和相關工藝中使用的分散噴槍。
[0002]本申請要求澳大利亞臨時專利申請編號2013904005的優先權，其內容被并入本文。
【背景技術】
[0003]精礦的有效閃速熔煉需要熔煉燃燒反應盡可能高效率地進行。閃速冶煉爐通常包括升高的反應塔(react1n shaft)，在所述反應塔的頂部處放置有粒狀進料和反應氣體被帶到一起的燃燒器。在銅冶煉的情況下，進料是通常含有銅和鐵硫化礦物的精礦。所述精礦通常與二氧化硅助熔劑混合，并且用預熱空氣或富氧空氣燃燒。熔滴在反應塔中形成，并且下降到沉積槽(se111 er)，形成富銅的冰銅和富鐵渣相。
[0004]常規燃燒器包括外風箱氣室、水冷套筒、速度調整錐體，和內部固體燃料注入噴槍。燃燒器通常包含附連到風箱氣室并與爐反應塔的頂板集成的冷卻塊。
[0005]調整錐體的下部和冷卻塊的內緣創建一個環形通道。富氧燃燒空氣進入風箱，并通過環形通道排放到反應塔。水冷套筒和內部注入噴槍在燃燒氣流環狀空間內創建環形通道。
[0006]進料從上方引入并通過噴射套筒下降進入在內部環形內的反應塔內。進料到反應氣體內的偏轉是由在中心噴槍下端的鐘形尖端推動的。此外，尖端包括將壓縮空氣向外引導以在傘狀反應區中分散進料的多個穿孔射流。
[0007]物料供料設備通常包括容器和料斗、供料器(例如，拖鏈、螺旋輸送機、空氣輸送管、振動式進料器、氣動輸送機等)、分流箱、歧管連接器和位于噴射器上方的進料管。一些進料系統在燃燒器上游對不同顆粒密度、形狀和大小的進料流進行結合。
[0008]這種類型的已知進料系統與可對燃燒器性能產生不利影響并導致低效率的缺點相關，諸如變化的爐冶金和冰銅品位、較差的氧利用率、以及對尾氣處理設備增加的灰塵淘析J等等。
[0009]精礦燃燒器所面臨的典型進料問題的一個例子是進料繞燃燒器進料出口的整個圓周的較差分布。進料系統通常包含與噴射器接觸的一個或多個進料槽，并且試圖利用分流箱和分流器繞圓周均勻分布進料。這樣的系統往往會引起進料聚集在槽壁和翅片的角部/邊緣，在噴嘴內形成致密的原料“索(ropes)”，導致不良燃燒和降低的氧效率。
[0010]氣動輸送系統已被提出，以試圖解決脈動問題，但需要對新設備投資大的資金，并且實質性修正現有建筑物的布局，以適應這樣的系統。然而，這些系統中似乎沒有以足夠的量級改進燃燒效率，因為它們通過似乎擾亂顆粒分布的中間進料槽、分流器或其他設備進料，并且通過繞燃燒器圓周的離散入口點進料。
[0011 ]在其他顆粒燃料的燃燒中，諸如煤燃燒應用，已經嘗試用機械和旋轉機器實現顆粒分布。已經對試圖消除進料脈動的將粉煤擠出到燃燒室的復雜裝置進行了研究。美國專利號4803836中描述了這種裝置的一個典型例子。同樣的操作問題本質上影響到閃速冶煉和精礦燃燒反應器的燃燒穩定性和運轉。
[0012]在本說明書中，在討論著作、行為或知識項目(或它們的組合)時，這樣的引用并不是承認或認可所指的任何信息形成本申請優先權日的公知常識的一部分。這樣的信息僅為了提供上下文以促進對本發明概念和它采取的各種形式的理解的目的而被包括。

【發明內容】

[0013]根據本發明的第一主要方面，提供了一種用于固體燃料燃燒器的分散裝置(dispers1n apparatus)，戶斤述裝置包括:
[0014]通道，顆粒材料可通過所述通道朝向出口區域流動用于從那里(there from)分散，流動至少部分地繞通道的縱向軸線旋轉，以及
[0015]下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，下游引導裝置被配置成至少減少旋轉運動，使得流動沿與通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。
[0016]顆粒穿過通道行進或流動的大致路徑是沿與通道的縱向方向對準的方向。由此，本領域技術人員將理解的是，顆粒穿過通道行進或流動的路徑是朝向出口區域。在大多數的實施例中，顆粒穿過通道的運動是由于重力的影響。
[0017]顆粒材料(后文中稱為顆粒)通常以通過進料裝置引入通道內的小固體顆粒的形式提供，所述進料裝置諸如布置在下游引導裝置和出口區域的上游的進料槽。通道(passage)因此作為顆粒通過其朝向出口區域行進或者流動以從那里分散的管道(conduit)ο
[0018]下游引導裝置的實施例用于在從出口區域分散之前修正和/或拉直顆粒的行進方向。也就是說，下游引導裝置旨在至少部分地減少或消除可能存在于顆粒流中的任何非線性運動分量(如角運動或旋轉運動)。為此，下游引導裝置用于至少部分地調節所述顆粒的流動，使它們以基本上線性的方式朝向出口區域行進。
[0019]通道的縱軸可基本上與垂直軸線對準，出口區域基本上位于通道的最下方，并且入口區域基本上位于通道的最上方(或出口區域的上游和遠側)。因此，如所指出的，穿過分散裝置行進的顆粒是通過重力促動到那里的。應該理解的是，可以實現顆粒運動由其他手段(諸如，氣體流)實現的實施例。
[0020]通道本質上可以是線性的或曲線的。
[0021]在一個實施例中，下游引導裝置被布置成相對于該通道是基本上靜態或固定的。
[0022]在一個實施例中，分散裝置還包括設置在下游引導裝置上游的上游引導裝置，并且配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，從而繞通道的縱向軸線移動顆粒材料。
[0023]下游引導裝置的實施例可用于提供與通過流(passingflow)接合的構造，并且顆粒可以撞擊到該構造上，引起顆粒的散射。在測試中已經發現該散射行為增加顆粒間碰撞的可能性，這減少或移除由上游引導裝置建立或因其他原因存在的角運動分量或旋轉運動分量。這樣，下游引導裝置可以被配置或成形為減少顆粒繞通道縱向軸線的角運動或旋轉運動，以便鼓勵顆粒以與通道縱向軸線對準得多得多的方式行進。據認為，將流動調節成基本上線性的方式進一步幫助改善顆粒在出口區域處或出口區域附近的空間分布的均勻性。
[0024]在一個實施例中，隨著它們朝向出口區域移動，通過包含下游引導裝置引起或促進的散射行為還用于至少部分地增加顆粒在通道內的徑向分布。
[0025]在另一實施例中，下游引導裝置被配置成通過增加顆粒的徑向分布至少減少旋轉運動，使得流動以基本上均勻的方式沿與通道縱向軸線對準的方向朝向出口區域進行。
[0026]在另一實施例中，下游引導裝置旨在至少部分地減少顆粒在通道內的角運動或旋轉運動，并在可能的情況下將徑向運動分量引入顆粒的流動內。
[0027]對于本文所考慮或描述的大多數實施例，上游引導裝置被配置為隨著顆粒沿著通道朝向出口區域移動或流動而將角運動分量或旋轉運動分量(具有角速度)引入它們的流動(或在相對于通道的縱向軸線的圓周方向上的運動)。
[0028]通過上游引導裝置賦予的角運動或旋轉運動(這將被理解為包括繞通道縱向軸線的類似圓周的運動)分量用于(至少部分地)，隨著顆粒朝向出口區域移動而繞整體行進方向(或繞通道的縱向軸線)圓周地移動它們。上游引導和顆粒慣性的聯合作用促進它們的行進，因此它們沿與通道的周界大致相符的路徑行進-顆粒被例如護罩構件或分散裝置安裝在其中的環形通道的內壁約束。
[0029]本領域技術人員將理解的是，一些進料裝置將不會以對稱(方向和速率/速度上)的方式將顆粒材料引入通道，從而使顆粒在通道內遵循不同的軌跡(盡管整體沿下游方向)，并使得難以可靠地將所述顆粒調節為基本上均勻的流動。因此，通過上游引導裝置施加的向心運動促使顆粒進入對隨后的調節更可預測的布置。一旦顆粒被安排在更可預測的布置中，可以采用附加的調節以在顆粒從出口區域離開時進一步協助增加顆粒之間空間均勻性的程度。
[0030]不受初步分析的約束，發明人已經確定，如本文所述地將角運動分量或旋轉運動分量引入顆粒流動隨后進行流動的后續調節，至少部分地改善了顆粒在出口區域處或其附近、鄰近的空間分布的均勻性。在固體顆粒式燃料顆粒通過出口區域被分散到燃燒室內的閃速冶煉的上下文中，均勻的空間顆粒分布已被證實可以改善后續的燃燒反應的效率。
[0031]由此可見，本發明的實施例可以用于提供以可變進料速率注入燃燒室的顆粒(例如固體燃料顆粒)的基本均勻的空間分布。在一些布置中，本文所述的分散裝置的實施例可以在銅、鉛或鎳精礦的閃速冶煉、硫化冰銅的閃速轉換領域或進料流的空間均勻性被認為是有利的其他類似領域中發現有利應用。應該理解的是，本文所描述的分散裝置或上游/下游引導裝置的實施例可以適于在使用或依賴顆粒進料系統的其他領域中使用，諸如藥物、化學和食品生產及加工工業。
[0032]在一個實施例中，上游引導裝置包括構造成將顆粒材料沿與通道相切的方向引入通道的入口。以這種方式，可以理解的是，在相切于通道的角度到通道內的顆粒注入(以便建立顆粒流的流動)有助于發展繞通道縱向軸線的流動。在一些布置中，以這種方式的顆粒注入可通過輸送氣體等方式協助。在其他布置中，入口進料槽可以被配置以便以足以受益于重力影響的角度將顆粒沿切向引入通道。
[0033]應該理解的是，上游引導裝置可以包括能夠將角運動分量或旋轉運動分量引入到顆粒的任何設備、裝置、機構或過程，這允許顆粒在它們通過通道朝向出口區域移動或流動時繞它們的正常行進路徑移動或流動。本領域技術人員將認識到的是，可以開發依賴于對顆粒施加角運動或旋轉運動的替代裝置的其他布置，例如，使用切向噴射到通道的輸送或背景氣體。
[0034]在一個實施例中，上游引導裝置可以包括相對于通道成一定角度的入口，以便以大致切向方式將顆粒弓I入通道。在一種布置中，所述入口延伸進入通道。
[0035]在一個實施例中，上游引導裝置包括引導元件，其具有與通道的縱向軸線基本上同心的縱向軸線。在一個實施例中，引導元件被布置成相對于該通道是基本上靜態或固定的。
[0036]引導元件可以包括一個或多個形態特征，其各自包括限定在三維曲線之間的表面，以及在所述引導元件的縱向軸線上或附近的一個點，所述三維曲線在距所述軸線的一定徑向向外距離處(寬度尺寸)圍繞并且沿其一部分(長度維度)基本上均勻地纏繞。應當理解的是，寬度尺寸限定每個形態特征距軸線的最外邊緣或周緣，并且其可以沿其長度是均勻的。可替代地，所述形態特征或各形態特征的寬度在性質上可以是不均勻的。
[0037]在一個實施例中，所述形態特征或各形態特征的被構造成對準基本上正交或垂直于引導元件的縱向軸線。以這種方式，本領域技術人員將理解的是，表面與引導元件的縱向軸線所成的角度(沿相對于引導元件的縱向軸線的徑向方向)約為90度。然而，可以理解的是，根據情況和應用，每個形態特征的表面可以定向在相對于通道或引導元件的縱向軸線的不同角度處。
[0038]在一個實施例中，所述形態特征或每個形態特征包括基本上均勻地圍繞引導元件的縱向軸線的至少一部分纏繞的螺旋部(例如一個螺旋葉片)。在這種布置中，實際上，每個螺旋葉片根據需要提供寬度均勻或變化的螺旋坡道。
[0039]在一些布置中，螺旋部的相對于引導元件的縱向軸線方向的徑向方向延伸的表面被配置成與引導元件的縱向軸線基本上正交或垂直地排列(aligned)。以這種方式，將被理解的是，螺旋部的表面相對于所述通道或引導元件的縱向軸線大體上成直角(或約90度)。然而，可以理解的是，根據情況和應用，螺旋部的表面可以定向在相對于通道或引導元件的縱向軸線的不同角度處。
[0040]在另一實施例中，所述形態特征或每個形態特征包括配置為繞或沿引導元件的縱向軸線的一部分延伸的渦旋(he I i Co id)(或“填充”螺旋斜坡)ο所述渦旋或每個渦旋的半徑可以是均勻或不均勻的。在一些實施例中，渦旋的表面以與螺旋表面基本相同的方式布置。
[0041]應當理解的是，所述形態特征或每個形態特征的傾斜表面或“斜坡”通過它的節距測量，所述節距是特征在平行于它的軸線測量時的長度。應當理解的是，所述形態特征或每個形態特征的節距與隨著顆粒遇到或沿所述特征流動而賦予它們的角運動或旋轉運動的程度相當。
[0042]如所指出的，穿過分散裝置行進的顆粒是通過重力促動到那里的。應該理解的是，可以實現顆粒運動由其他手段(諸如，氣體流)實現的實施例。例如，少量的背景氣體可用于協助沿一個或多個形態特征行進的顆粒。在一個實施例中，背景氣體可以包括由相關爐內與外界或環境大氣之間的壓力差驅動的空氣。
[0043]在一些實施例中，每個形態特征的節距跨越/沿其長度是均勻的。然而，每個形態特征的節距可以是跨越/沿其長度不均勻的，從而允許施加到顆粒上的角度或旋轉速度分量沿引導元件的某些區域而變化。
[0044]對于形態特征需要圍繞其軸線(或者，引導元件的軸線)纏繞的次數是無限的-只需要足夠的長度，以使顆粒被促使朝向通道的周界(或使它們到達例如護罩構件的內部表面)。應當理解的是，每個形態特征的長度和它的節距通常取決于顆粒材料是多么容易流動的。因此尋求顆粒速度與有關材料的類型之間的平衡，即如果顆粒行進速度太慢，則該顆粒可(a)不太可能達到通道的周界，以及(b)可能發生堵塞。因此，顆粒的速度，至少部分地通過形態特征的數量和它們的節距控制。例如，對于顆粒物更容易動流過的情況下，有較少螺旋的平緩節距可以是更優選的。如果顆粒物不那么容易流動，則更陡的節距(以便在重力作用下移動時增加顆粒的速度)和形態特征的更大數目可能是更可取的，以便促使材料朝向通道的周界。
[0045]在另一實施例中，上游引導裝置包括設置在通道內并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。
[0046]在一種布置中，上游引導裝置被布置成相對于該通道是基本上靜態或固定的。
[0047]在另一實施例中，螺旋部包括在螺旋部的周緣區域處或周緣區域附近設置的側壁部分，并且布置用于防止顆粒材料行進超過在所述周緣區域處或周緣區域附近的通道的周界，所述側壁部分布置為沿周緣區域的至少一部分延伸。以這種方式，側壁部分用作用于約束顆粒在它們圍繞通道縱向軸線時的進一步徑向運動的邊緣障礙。因此，可以理解的是，側壁部分(無論設置在哪里)旨在防止顆粒移動越過通道的邊緣(設置側壁的地方)，并且進一步有助于建立顆粒通過通道的總體角度或旋轉流動。
[0048]應當理解的是，這樣的側壁部分可以設置在以上描述的一個或更多形態特征上。
[0049]在另一實施例中，所述分散裝置包括配置成朝向出口區域延伸的柱構件，并且引導元件繞該柱構件布置。柱構件可被配置以便為引導元件提供支撐。
[0050]在一個實施例中，引導元件的縱向軸線與柱件的縱向軸線是同心的。
[0051]引導元件相對于所述柱件的構造可被布置使得所述形態特征或每個形態特征的節距可以在使用中被改變，從而使顆粒運動的旋轉分量(例如，角速度)在操作要求必要時可以改變。可以理解的是，節距可在使用之前變化，或可以實現其中結合允許節距在使用期間變化的技術的布置。
[0052]形態特征可以被配置成沿它們的長度是連續的或不連續的。
[0053]分散裝置還可以包括在上游裝置或引導元件上游的入口區域，并且布置為與一個或多個進料槽流體連通，以用于將顆粒材料引入通道。
[0054]在一個實施例中，入口區域可以包括用于將從每個進料槽接收的顆粒引導至引導元件的歧管裝置。在一個實施例中，歧管裝置構造成將進入顆粒物質分成若干股分離的流動，其配置使得每股流動被朝向相應形態特征定向。
[0055]在一個實施例中，對于單進料槽或雙進料槽布置的情況，歧管裝置被布置為將進入顆粒流分成四股，每股被引向相應的形態特征，諸如螺旋或渦旋(即具有以螺旋或渦旋構造的形式設置的四個形態特征的引導元件的實施例)。在這樣的布置中，一個或多個螺旋或渦旋結構可以朝向歧管裝置充分延伸，以便能夠接收這樣引導的顆粒。
[0056]在各種實施例中，歧管裝置或進料槽可構造成使得顆粒材料以基本相切于通道的角度引入或注入通道。
[0057]在一個實施例中，螺旋或渦旋結構的延伸部使得為各螺旋或渦旋設置基本上平滑的過渡。可替代地，延伸部可以被構造為使得所述過渡是非常急劇的。
[0058]應該理解的是，用于將顆粒狀固體通過一個或多個入口區域進料到本文所描述的主要方面的分散裝置的多種布置將被本領域技術人員已知，其中，任一種可以容易地適用于本文所描述的發明的大多數實施例。
[0059]柱構件可以從通道的入口區域處或其附近延伸，并在出口區域處或出口區域附近終止。
[0060]引導元件的所述形態特征或每個形態特征可以沿柱構件的全部或一部分延伸。
[0061]在一些布置中，引導元件的所述形態特征或每個形態特征可以從裝置的入口區域處或附近延伸，并且在出口區域處或出口區域附近終止。
[0062]柱構件可以以橫截面大致均勻的管狀長形構件的形式設置。在這樣的實施例中，柱構件可被配置用于允許氣體通過管狀區域的中空區域流動。在一種布置中，氣體被布置為沿朝向裝置的出口區域的方向流動。
[0063]柱構件可包括具有可變橫截面的區域。
[0064]可替代地，柱構件可以是橫截面大致均勻的實心長形構件。
[0065]柱構件可被配置成相對于所述移動顆粒保持基本靜止。
[0066]在另一實施例中，引導元件和柱構件被布置成相對彼此基本上靜止或固定。在這樣的布置中，引導元件可以被布置成固定地連接到柱構件。
[0067]可替代地，引導元件可以被配置為可釋放地連接到柱構件，使得兩者都可以是可分離的，以用于例如維護目的。此外，引導元件可以是可移動的，使得它可以被重新配置，以便允許形態特征(多個)的節距被改變。這種改變可以是通過壓縮或延長引導元件的長度而實現，從而根據需要改變節距。
[0068]引導元件可以形成為與柱構件一體。由此，柱構件和引導元件都可以由相同的材料一起制造或形成，以充分利用已知的成型/成形制造技術的效率。此外，雖然兩者可以由不同的材料形成，它們也可以設置在一起，從而作為單個組成部分起作用。
[0069]可替代地，引導元件可以是能夠與柱構件組裝在一起的單獨部件。在一個這樣的布置中，引導元件可以包括被配置為可與柱構件接合的管狀部分，使得二者可相對彼此適當對準。引導元件的管狀部分可以被配置成在其中接收所述柱構件，并且操縱使得該引導元件可以被定位在沿柱構件的長度的適當位置處。
[0070]本領域技術人員將意識到可用于構建和組裝本文所描述的大多數部件的材料和制造技術。
[0071]在另一實施例中，分散裝置還包括被配置成限定通道的至少一部分的護罩構件。
[0072]在一種布置，護罩構件用于提供防止顆粒材料移動超過通道的周界的障礙。
[0073]護罩構件可以以例如長形圓形管的形式設置。在一種布置中，通道的縱向軸線和長形管被布置為彼此同心。
[0074]護罩構件的橫截面可以是均勻或非均勻的。
[0075]護罩構件可沿著其縱向軸線逐漸變得漸縮(tapered)。
[0076]在一個實施例中，護罩構件或圓形管圍繞上游或下游引導裝置的至少一部分。在這樣的布置中，應當理解的是，當顆粒通過容納由護罩圍繞的上游或下游引導裝置的通道部分行進時，護罩用于確保顆粒保持在通道內。由此，應當理解的是，護罩構件用于提供基本防止顆粒材料移動超過通道的周界的障礙。
[0077]在一個實施例中，通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，分散裝置的實施例安裝在所述環形管道中。
[0078]在一些實施例中，環形管道可以是相關精礦燃燒器或固體燃料燃燒器的一部分，本文所述的分散裝置或分散噴槍的實施例被安裝在所述燃燒器中。
[0079]護罩構件可以以例如圓筒形管的形式設置。在一個實施例中，當與柱構件裝配在一起時，護罩構件用于限定該顆粒通過其行進的通道的一部分。此外，護罩構件和柱構件可在出口區域處或出口區域附近至少部分地限定環形孔處，顆粒通過所述環形孔從那里分散。
[0080]在另一實施例中，引導元件被附接或安裝到護罩構件的內表面或壁上。在這種布置中，在組裝時，護罩構件與柱構件接近或基本上同心地放置，使得引導元件接近柱構件。在這樣的布置中，引導元件可以以與上述方式類似的方式形成為護罩構件的一體式部分。
[0081]在另外的實施例中，下游引導裝置包括繞通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起被配置成與顆粒材料的通過流接合。
[0082]在另一實施例中，下游引導裝置包括與通道同心布置并且被配置成與顆粒材料的通過流接合的一個或多個環形圈。
[0083]在另一實施例中，下游引導裝置包括在通道的周界處或周界附近繞該通道間隔開的多個長形元件，并構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。
[0084]在一個實施例中，下游引導裝置以圍繞通道的縱向軸線并與其對準的一個或多個突起的形式設置，并且被配置用于與通過流接合。突起可包括與通道的縱向軸線基本對準的一個或多個長形肋或葉片，并規律地或繞通道的圓周間隔開。長形肋可具有沿其長度均勻地延伸的矩形橫截面。所述長形肋或每個長形肋包括與它的縱向軸線對準的長形軸線。應當理解的是，長形肋的橫截面可以是適于與顆粒的通過流接合的任何形狀。
[0085]在另一實施例中，突起包括在通道的周界處或周界附近繞該通道間隔開的多個長形構件，以便與通過流接合，用于減少顆粒繞行進方向的運動，和/或在從出口區域分散之前弓I起通道內的徑向運動。在這種布置中，各構件的延長方向與通道的縱向方向基本上對準。
[0086]應當理解的是，設置在上游引導裝置與出口區域之間，用于拉直顆粒行進路徑(SP減少或去除顆粒運動的角度或旋轉分量)或促進顆粒散射的任何構造可以具有用于本發明目前所描述方面的實施例的效用。
[0087]例如，在替代布置中，發明人認為，下游引導裝置可以以至少一個或多個圓柱形凸耳、半球形凸耳、或楔子、噴嘴環或圓周地隔開的肋的形式設置在顆粒的行進路徑中。據認為，這樣的構造有助于引起顆粒散射，從而促進顆粒間的碰撞(即，減少或消除運動的角度或旋轉分量和/或增加在通道內的徑向運動)。在一些實施例中，這樣的構造引起顆粒彼此會聚和發散，用于至少部分地引起顆粒間碰撞，這可改進下游顆粒間的空間/徑向分布。
[0088]在另一實施例中，下游引導裝置可以以取向與通道(或護罩構件)的縱向軸線基本上同心的環形圈的形式提供。該環形圈可被成形為提供一種顆粒可撞擊在其上的表面，以便引起顆粒散射。該環形圈可在護罩的下游自由端處或附近附連到該護罩的內壁。該環形圈的橫截面可基本上是均勻的。
[0089]—個或多個環形圈可設置在護罩構件內上游引導裝置的下游的多個位置處。
[0090]所述環形圈或每個環形圈可被布置為將其一部分充分地向通道內伸出，以便侵入、干擾或接合顆粒的通過流。
[0091]應該理解的是，下游引導裝置可包括任何上述特征的組合，以便在上游引導裝置的下游充分調節顆粒流動。
[0092]下游引導裝置的形態可由各種公知的制造技術和本領域技術人員已知的材料構造或形成。
[0093]下游引導裝置(和本文所述任何其可能的形式)可以被安裝到護罩構件的內表面或壁上。可替代地，下游引導裝置可以被安裝到上游引導裝置，或柱構件。應當理解的是，在所有這些布置中，安裝可以在性質上是可釋放的，諸如用于維護目的等。
[0094]應該理解的是，任何上述分散裝置的實施例可以被布置用于精礦燃燒器或固體燃料燃燒器。
[0095]關于第一主要方面的任何上述特征可以與任何下面描述的主要方面的實施例結合。類似地，關于下述主要方面描述的任何特征可以結合和/或適于用于關于上述的第一主要方面描述的實施例。
[0096]根據本發明的第二主要方面，提供了一種用于調節從中流過的顆粒材料的流動的分散裝置，該裝置包括:
[0097]通道，顆粒材料可通過該通道朝向出口區域流動用于從那里分散，流動至少部分地繞通道的縱向軸線旋轉，以及
[0098]下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，下游引導裝置被配置成至少減少旋轉運動，使得流動沿與通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。
[0099]在一個實施例中，下游引導裝置根據上述下游引導裝置的任一個實施例配置。
[0100]在另一實施例中，分散裝置還包括設置在下游引導裝置上游的上游引導裝置，并且配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，從而繞通道的縱向軸線移動顆粒材料。
[0101]在另外的實施例中，上游引導裝置根據上述上游引導裝置的任一個實施例配置。
[0102]在另外的實施例中，分散裝置還包括被配置成限定通道的至少一部分的護罩構件。在一個布置中，護罩構件圍繞上游或下游引導裝置的至少一部分。
[0103]在另一實施例中，通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，分散裝置安裝在所述環形管道中。
[0104]應該理解的是，關于第二主要方面的任何上述分散裝置的實施例可以被布置用于精礦燃燒器或固體燃料燃燒器。
[0105]根據本發明的第三主要方面，提供了一種用于調節從中流過的顆粒材料的流動的分散裝置，該裝置包括:
[0106]通道，顆粒材料可通過該通道朝向出口區域流動用于從那里分散，
[0107]上游引導裝置，其被配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，以用于圍繞通道的縱向軸線移動顆粒材料，以及
[0108]下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，并且在上游引導裝置的下游，下游引導裝置被配置成至少減少角運動或旋轉運動，使得流動沿與通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。
[0109]在一個實施例中，上游引導裝置包括構造成將顆粒材料沿與通道相切的方向引入通道的入口。
[0110]在一個實施例中，上游引導裝置可以包括相對于通道成一定角度的入口，以便以切向方式將顆粒弓I入通道。在一種布置中，所述入口延伸進入通道。
[0111]在另一實施例中，上游引導裝置包括設置在通道內并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。
[0112]在一個實施例中，螺旋部包括在螺旋部的周緣區域處或周緣區域附近設置的側壁部分，并且布置用于防止顆粒材料行進超過在所述周緣區域處或周緣區域附近的通道的周界，所述側壁部分布置為沿周緣區域的至少一部分延伸。
[0113]在另一實施例中，下游引導裝置包括在通道的周界處或周界附近繞該通道間隔開的多個長形元件，并構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。
[0114]在另外的實施例中，上游引導裝置根據上述上游引導裝置的任一個實施例配置。
[0115]在另外的實施例中，下游引導裝置根據上述下游引導裝置的任一個實施例配置。
[0116]在另外的實施例中，分散裝置還包括被配置成限定通道的至少一部分的護罩構件。在一個布置中，護罩構件圍繞上游或下游引導裝置的至少一部分。
[0117]在另一實施例中，通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，分散裝置安裝在所述環形管道中。
[0118]應該理解的是，關于第三主要方面的任何上述分散裝置的實施例可以被布置用于精礦燃燒器或固體燃料燃燒器。
[0119]根據第四主要方面，所提供的是一種用于分散顆粒材料的分散噴槍，該分散噴槍根據本文所描述的分散裝置的任一實施例布置。
[0120]應該理解的是，第四主要方面的分散噴槍的任何實施例可以被布置用于精礦燃燒器或固體燃料燃燒器。
[0121]根據第五主要方面，所提供的是一種用于修正顆粒材料流過分散裝置或分散噴槍的通道的行進路徑的方法，顆粒材料從所述分散裝置或分散噴槍分散，該方法包括:
[0122]在分散裝置或分散噴槍的出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑，以至少減少流動繞通道縱向軸線的任何旋轉運動，使得流動以基本均勻的方式沿與通道縱向軸線對準的方向朝出口區域進行。
[0123]在一個實施例中，該方法還包括:
[0124]在通道上游和出口區域遠端的區域處，將繞通道縱向軸線的角運動分量或旋轉運動分量引入顆粒材料的流動。
[0125]在另一實施例中，將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內包括:沿與通道相切的方向引入顆粒材料。
[0126]在一個實施例中，沿與通道相切的方向引入顆粒材料是通過相對通道成角度的入口實現的，以便將顆粒以相切方式引入通道。在一種布置中，所述入口延伸進入通道。
[0127]在一個實施例中，將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內包括:設置配置為沿通道的至少一部分延伸的上游引導裝置。
[0128]上游引導裝置的實施例可以根據上述上游引導裝置的任一個實施例布置。
[0129]在另外的實施例中，將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內包括:在該通道內設置螺旋部，并且該螺旋部配置為沿通道的至少一部分延伸。
[0130]在另一實施例中，在出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑包括在通道內的出口區域處或出口區域附近設置下游引導裝置，所述下游引導裝置配置為與顆粒材料的通過流接合。
[0131]下游引導裝置的實施例可以根據上述下游引導裝置的任一個實施例配置。
[0132]在另一實施例中，在出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑包括設置繞通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起配置為與顆粒材料流接合。
[0133]在另外的實施例中，在出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑包括設置在通道的周界處或周界附近繞該通道間隔開的多個長形元件，并構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。
[0134]在另一實施例中，分散裝置根據本文描述的分散裝置的任一個實施例配置。
[0135]在另外的實施例中，分散噴槍根據本文描述的分散噴槍的任一個實施例配置。
[0136]對于概括本發明的主要方面的目的，某些方面、優點和新穎特征已經在上面進行了描述。然而，應理解的是，未必所有這些優點可以根據任何特定實施例來實現，或者未必所有這些優點可以以實現或優化一個優點或一組優點的如本文所教導的方法執行，而不一定實現本文可教導或建議的其他優點
【附圖說明】
[0137]為了便于更好地理解下面的發明構思，本發明的各種實施例現在將僅通過舉例的方式參考附圖中的任何一個或多個進一步解釋和說明，所述附圖中:
[0138]圖1A示出了根據本發明布置的分散裝置的一個實施例的等距視圖；
[0139]圖1B示出了圖1A中的分散裝置實施例的下部的等距視圖；
[0140]圖1C示出了圖1A中的分散裝置實施例的上部的等距視圖；
[0141]圖2A示出了根據本發明布置的分散裝置的另一實施例的等距視圖；
[0142]圖2B示出了圖2A所示的分散裝置的實施例的等距視圖，但是示出了圖2A中所隱藏的細節；
[0143]圖2C示出了圖2A和圖2B所示的實施例沿著通道在大致由箭頭表示的位置處獲取的示意橫截面(示出了設置在螺旋特征的周緣處的側壁部分)；
[0144]圖3A示出了在圖1A至圖1C中所示的分散裝置的實施例在布置有單個進料槽時的正視圖(示出了顆粒流)；
[0145]圖3B示出了在圖1A至圖1C中所示的分散裝置的實施例在布置有雙進料槽裝置時的正視圖(示出了顆粒流)；
[0146]圖3C示出了圖3A所示的分散裝置的實施例的替代正視圖(示出了顆粒流)；
[0147]圖4A示出了圖1A至圖1C中所示的分散裝置實施例的入口區域的等距視圖(示出了顆粒流)；
[0148]圖4B示出了圖4A所示的分散裝置的實施例(略微旋轉了)的替代等距視圖(示出了顆粒流)；
[0149]圖4C示出了圖4A和圖4B中所示的分散裝置實施例的下部的正視圖(示出了顆粒流)；
[0150]圖5A示出了在圖1A至圖1C中所示的分散裝置實施例的中間部分周圍的預計顆粒流模式；
[0151]圖5B示出了在圖1A至圖1C中所示的分散裝置實施例的下部處的預計顆粒流模式；
[0152]圖6示出了圖1A至圖1C中所示的分散裝置的實施例的等距視圖(示出了顆粒流)；
[0153]圖7示出了圖1A中的分散裝置實施例的中間部分的特寫等距視圖；
[0154]圖8示出了安裝在傳統單入口固體燃料燃燒器內的分散裝置實施例；
[0155]圖9示出了安裝在例如結合雙入口布置的閃速熔煉燃燒器中的分散裝置實施例的剖視圖；
[0156]圖10示出了根據本發明布置的分散裝置的另一實施例的等距視圖；
[0157]圖11示出了根據本發明布置的分散裝置的又一實施例的等距視圖；
[0158]圖12相比于傳統的分散配置，對于根據本文描述的原理的分散裝置的一個試驗實施例，示出了質量流相對于繞分散錐體的角位置的理想質量百分比的圖形表示;和
[0159]圖13相比于傳統的分散配置，對于根據本文描述的原理的分散裝置的一個試驗實施例，示出了在工業閃速熔煉設備處觀察的燃燒效率的實際改善。
[0160]在附圖中，相同的元件由遍及附圖提供的相同編號指代。本領域技術人員將理解的是，附圖中的元件是為簡單和清楚起見而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的某些元件的尺寸和/或相對定位可能相對于其他元件而夸大，以促進對本文所述的發明的各種實施例的理解。另外，在商業上可行的實施例中有用或必要的常見但公知的元件通常未被描繪，以便對本發明的這些各種實施例提供妨礙較少的視圖。還應當理解的是，除非本文已經另外闡述了特殊含義，這里所使用的術語和表達采用這樣的術語和表達相對于它們調查和研究的相應各領域給予的普通含義。
[0161 ]具體地，對于位置描述的提及，諸如“下”和“上”，以及諸如“最上”和“最下”的相關形式，應在附圖所示的實施例的上下文中理解，并且不理解為將本發明限制到術語的字面解釋，而是如本領域技術人員所理解的解釋。此外，對于“上游”和“下游”以及相關形式的提及都應在附圖所示的實施例的上下文中理解，并且不理解為將本發明限制到術語的字面解釋，而是如本領域技術人員所理解的解釋。
【具體實施方式】
[0162]圖1至圖11示出用于固體燃料燃燒器的分散裝置，其設計為以對固體顆粒的燃燒提供有利條件的方式將顆粒流輸送到燃燒環境中。固體燃料燃燒器可以包括本領域中已知的任何燃燒器，例如，精礦燃燒器。
[0163]圖1A-1C示出了分散裝置(后文中稱為分散器2)的一個實施例-通常被稱為分散器或噴射槍(參照對應于圖1A-1C所示的實施例的等距線圖的圖6和圖7)。分散器2包括具有縱向軸線A的通道8，顆粒材料(后文中稱為顆粒)可沿朝向出口區域16的方向12穿過該通道8行進或者流動，顆粒從出口區域分散。
[0164]顆粒通過通道8的總體行進路徑12是沿與縱向軸線A基本上對準的方向。在附圖所示并且在本文中描述的所有實施例中，通道8通常是線性圓柱形的，并且其縱向軸線A被豎直對準。因此，顆粒穿過通道8的運動是由于重力的影響。然而，應該理解的是，豎直對準不是必須的，因為可以實現顆粒運動由其他手段(諸如，氣體流)實現的布置。
[0165]參考圖1A-1C，分散器2包括在出口區域16附近設置的下游引導組件(在下文中稱為調節部36)，其被構造用于調節顆粒的流動，從而至少減少流動中存在的任何角運動或旋轉運動(其被圍繞縱向軸線A引導)，使得流動以顯著更均勻的方式沿與通道8的縱向軸線A對準的方向朝向出口區域16進行。下游引導組件以在通道8外周(或以圓柱形管部28的形式提供的圓柱形護罩的內壁)處和附近間隔的多個(總共32個)長形肋40(正方形橫截面，并在所示實施例中是大致1X 10毫米)的組件的形式設置。
[0166]如圖1A-1C中所示，長形肋40被布置成基本上彼此平行，使得每個長形肋40的延伸方向與通道8的縱向軸線A對準。以這種方式排列，長形肋40的組件形成籠狀結構。長形肋40的長度可確定尺寸為適合手頭的情況。
[0167]如上所述，長形肋40的組件的作用是在從出口區域16分散之前調節顆粒的流動。以這種方式，長形肋40被配置或成形為接合顆粒的通過流，以便至少減少流動中的任何非均勻性，使得它以與縱向軸線A更加對準的方式朝向出口區域16進行。這種布置已被發現具有為分散目的而在出口區域16處或附近改善顆粒的空間分布的效果。在一些實施例中，調節部36的結構起到隨著顆粒朝向出口區域16移動而引起或促進在它們的徑向運動或散射上的增加的作用，這至少部分地減小了流動中的角運動分量或旋轉運動分量。
[0168]分散器2還包括上游引導組件(在下文中稱為引導件20)，其布置在通路8內，并且配置成修正顆粒通過通道8的總體行進路徑，以便隨著顆粒移向出口區域16產生繞縱向軸線A的顆粒運動。
[0169]通過導軌20的對顆粒流的修正用來在流動內引入角運動分量或旋轉運動分量(即，相對于縱向軸線A的圓周方向的運動)，以便導致顆粒從軸線A徑向向外并朝向通道8的外周移動。當由調節部36執行流的隨后調節時，顆粒在出口區域16處或附近的更均勻的空間分布被實現，在用于供給精礦燃燒器時，這已經顯示了對燃燒效率的改進。當以這種方式調節的顆粒從分散器2釋放到隨后的燃燒過程內時，已發現這樣的燃燒過程的效率水平的提高(見圖13)。由此，分散器2和一些變體可以在銅、鉛或鎳精礦的閃速冶煉、硫化冰銅的閃速轉換領域或進料流的空間均勻性被認為是有利的其他類似領域中發現有利應用。
[0170]顆粒通過設置在引導件20上游的入口區域15處的進料裝置(諸如進料槽)引入通道8內。由此，入口區域15流體地連接到進料槽24(參見圖3A)。因此，通道8因此作為提供通道用于顆粒為分散目的朝向出口區域16行進的管道。
[0171]本領域技術人員將理解的是，一些進料裝置將不會以對稱(方向和速度上)的方式引入顆粒，從而使顆粒在通道8內遵循不同的軌跡(盡管整體沿下游方向)，并使得難以可靠地將所述顆粒調節為基本上均勻的流。因此，已經發現由引導件20賦予的運動鼓勵顆粒進入更可預測的布置，使得它們可通過調節部36更可靠地調節，并從出口區域16更均勻地分散。
[0172]分散器2還包括以一段圓筒形管28的形式設置的護罩，其限定通道8的一部分的外壁。該段圓筒形管28沿通道8延伸到使得它大致環繞引導件20和/或調節部36的長形肋40的程度(如下面進一步討論的)。圓環29設置在圓筒形管28的最上端，并布置成防止顆粒進入在圓筒形管28與分散器的外套筒之間的區域(未示出)。
[0173]如上所述，引導部20被配置為隨著顆粒從進料槽24(見圖3A)朝向出口區域16移動而對顆粒引入角運動分量或旋轉運動分量。這種角運動分量或旋轉運動分量用于隨著顆粒朝向出口區域16移動而繞顆粒的總體運動方向移動它們。旋轉運動協助產生向心力，這促使顆粒進入對后續調節更可預測的布置。
[0174]對于遍及附圖示出的實施例，引導件20包括四個螺旋部32，其沿引導件20的長度的一部分延伸。每個螺旋部32的長度的一部分通過三維曲線限定，該三維曲線繞引導件20的縱向軸線(它與縱向軸線A同心對準)的一部分在從其(寬度尺寸)向外的一定距離處均勻地纏繞。寬度尺寸限定了每個螺旋部32的最外部或周緣，并且沿各螺旋部的長度是大致均勻的。
[0175]各螺旋部32的斜率是節距和直徑(更具體地，周長)的函數-這是在平行于其軸線(對于示出的實施例和本文所描述的，大致與縱向軸線A對準)測量時的螺旋長度。各螺旋部32的節距是與賦予顆粒的角速度的程度相當的。
[0176]對于在附圖中示出的大多數實施例，每個螺旋部32的節距沿其長度是均勻的。然而，節距可以是不均勻的，以便允許施加到顆粒的旋轉速度分量沿引導件20的某些區域變化(參看圖11中所示的實施例，其中節距是沿著螺旋部156的長度而變化的)。
[0177]每個螺旋部32需要圍繞其軸線纏繞的次數是無限的-只需要足夠的長度，以使顆粒被促使朝向通道8的周邊移動，使得它們到達例如圓筒形管28的內表面。每個螺旋部32的長度取決于顆粒材料的流動是如何容易的。技術人員將理解的是，材料的流動速度與顆粒材料的性質之間存在平衡，即如果顆粒速度太慢，則該顆粒(a)不太可能達到通道8的周邊，以及(b)可能發生堵塞。因此，顆粒的流動速度由所采用的螺旋的數量以及它們各自的節距控制。在顆粒材料更容易流動的情況下，具有更少螺旋的更平坦節距的引導裝置可能是優選的。對于更抗流動的顆粒材料，具有更陡節距以及更大數目的螺旋的引導裝置(以便增加顆粒速度)可能是更可取的。
[0178]參考圖2A、2B和2C，螺旋部32的特征可以設置有布置在該螺旋部32的最外部或周緣處或附近的側壁部分22。以這種方式，側壁部分22被配置為放置顆粒材料行進超出通道8的周邊的邊緣屏障部。至少如圖2C所示，側壁部分22被布置為延伸遠離螺旋部32的表面的邊緣區域(并且基本上在它們的上游)，以抑制流過顆粒沿其的徑向運動。
[0179]如圖2A和2B所示，側壁部分22被配置為至少沿著各螺旋部32的周緣的未被圓筒形管28覆蓋的一部分延伸。因此，可以理解的是，側壁部分22(無論設置在哪里)旨在防止顆粒移動越過通道8的邊緣，并且進一步有助于建立顆粒通過通道8并且繞該通道8的總體角度或旋轉流動。將進一步理解的是，側壁部分22能夠以用于后一目的的任何方式配置。應當理解的是，對于分散器2的管28完全覆蓋螺旋部32的實施例，對于側壁部分22的需求可能不存在。
[0180]該分散器2還包括從入口區域15朝向出口區域16延伸的柱子18，并且引導件20圍繞該柱子布置。柱子18可被配置以便為引導件20提供支撐。柱子18以橫截面沿其長度的大部分大致均勻的管狀長形構件的形式設置，其終止在錐部17形式的下游端，該錐部通常稱為分散錐(在圖8和圖9中示出)。柱子18被配置用于允許氣體流過管狀區域的中空，以用于在錐部17處釋放。柱子18被布置成使得通過從錐部17排出的氣體被引導，以便協助從分散器2的出口區域16離開的顆粒的分散。柱子18和引導件20相對于彼此固定。
[0181]參考圖3A至3C，對兩種不同的顆粒進料裝置示出了預計的流動，其展示了螺旋部32所造成的顆粒預測流動模式；圖3A和圖3C都示出了單進料裝置，而圖3B示出了雙進料裝置。
[0182]調節部36還可以包括設置在長形肋40的下游并且設置在通道8的周界處或周界附近(大體在圓筒形管28的內壁處或附近)的環狀圈42。
[0183]入口區域15包括歧管裝置，其用于引導從進料槽24到通道8的上游區域內接收的顆粒。該歧管裝置構造成將進入的顆粒物質分成若干股分離的流動(如示出的，一般是四個分離的股)，其配置使得每股流動被朝向相應螺旋部32定向。
[0184]圖4A和圖4B分別示出了入口區域(15/15’)的不同實施例的預計流動模式的示意圖，所述入口區域各自構造成將進入顆粒從進料槽過渡到各自的螺旋部32。在圖4A中，入口區域15以每個螺旋部32具有相對于通道8足夠地延伸的延伸部35而配置，使得進入的進料撞擊部分35(在一些配置中，作為顆粒的偏轉器而操作)，導致流狀態的急劇變化。圖4B示出了被布置成使得提供從進料槽到螺旋部32的平滑過渡的入口區域15’。在圖4B所示的布置中，所述入口相對于所述通道8成角度，使得顆粒以基本上相切的方式引入到通道內。
[0185]圖4C示出了長形肋40的組件對離開螺旋部32的顆粒所具有的預計效果。可以看出的是，顆粒在空間上基本均勻地圍繞圓筒形管28的內壁的圓周分布，因為它們繼續朝向出口區域16向下前進。
[0186]類似地，圖5A和圖5B示出了通過分立元件建模觀察到的流動模式的特寫示意性表示，所述建模示出了流過螺旋部32(圖5A)和調節部36(圖5B)的顆粒。
[0187]分散器構造的許多具體布置在傳統閃速、精礦或固體燃燒器的操作使用的上下文中在下面列出。
[0188]圖8示出了安裝在傳統單入口燃燒器44中的圖1A-1C所示的分散器2的實施例。分散器2是通過單進料槽24供給的，該單進料槽穿過水冷套筒48的上部進入。顆粒材料通過進料槽24進入分散器2，該進料槽在內部分為四個部分。進料槽24的每個部分供給折流入口 52折流入口 52將四股顆粒流引向各自的螺旋部32(下文統稱為螺旋部33)，每個螺旋部然后朝向并且對著圓筒形管28的內壁引導所述顆粒。
[0189]顆粒以豎直和角度(圓周)速度分量離開螺旋部33。當顆粒與位于調節部36的長形肋40相互作用時，它們的圓周速度分量降低。然后，該顆粒沿調節部36的長度下降，并與環形圈42相互作用，該環形圈設置在長形肋40的最下部或下游端，并且基本上橫向排列，并且如圖所示與縱向軸線A同心對準。這種相互作用起到引發顆粒間碰撞和/或散射的作用，這導致顆粒變得更均勻地分散(見圖4C)。在圖12中以曲線形式呈現的所得質量流速分布(標記為“本發明”)顯示為比由常規分散裝置(標記為“現有技術”)所產生的是有利地更加空間均勻的。
[0190]圖9示出了被安裝在常規雙入口燃燒器60內的分散器2ο在這種布置，分散器2是通過兩個進料槽62供給的，該進料槽穿過水冷套筒64的上部進入。精礦顆粒通過兩個進料槽62進入分散器2，每一個進料槽被分為兩個部分，從而提供四股流動顆粒。進料槽62的每部分供給設置在分散器2內的折流入口 68。折流入口 68用于將四股顆粒流引導到在螺旋部32的上游的入口區域72。螺旋部32然后朝向并且對著圓筒形管28的內壁引導所述顆粒。
[0191]顆粒以豎直(向下)和圓周速度分量離開螺旋部33，然后遇到調節部36。當顆粒與調節部36中的長形肋40相互作用時，它們的圓周速度分量降低。顆粒沿著調節部36的長度繼續下降，然后與環形圈42以前述方式相互作用。
[0192]圖10示出了意圖安裝在常規單入口燃燒器內的分散器90的實施例。在這種布置中，圓筒形管28沿其縱向軸線在顆粒流動的方向上漸縮。此外，分散器90的這種實施例省去了長形肋40，但包括定位在或調節部132(類似于調節部36)的下游端處或附近的內部噴嘴圈(在下文中稱為環形圈128)。顆粒通過進料槽(如在圖8中所示的24)進入分散器90，其內部被分成用于供給折流入口區域92的四個部分，以便朝向螺旋部33中的各自螺旋部32引導每股顆粒流。
[0193]顆粒以豎直和圓周速度分量離開螺旋部33。顆粒然后與位于圓筒形管28的最下緣處的環形圈128相互作用，并且被迫使從分散器90的中心交替地會聚和發散。這種布置也用于促進顆粒間的碰撞，從而促進更大的空間均勻性，并且調節流動，以便以更均勻的方式沿與通道的縱向軸線A對準的方向朝向出口區域16進行。
[0194]圖11示出了用于安裝在水冷套筒(未示出)內的分散器140的一個實施例，該分散器通過常規的單進料裝置供給。顆粒通過單進料槽(未示出)進入分散器140，該單進料槽被在內部分成四個部分，用于供給折流入口區域148。折流入口區域148朝向(各自)螺旋部152(在螺旋部156中)引導四個精礦流，該螺旋部用于朝向并且對著水冷套筒150的內壁引導所述顆粒，分散器140安裝在所述水冷套筒中。在這種布置中，螺旋部152具有沿它們各自的長度減小的節距。這種變節距裝置用于隨著顆粒流穿過螺旋部156的長度增加它的角速度分量。當顆粒離開螺旋部156，它們繼續沿著或鄰近水冷套筒150的內壁移動，并且至少部分地由于與水冷套筒的內壁接觸而導致的摩擦力失去其角速度。在這種布置中，螺旋部156各自以楔狀部160終止，該楔狀部用于與通過流接合，以便引起用于減少存在于流動中的角運動分量或旋轉運動分量的散射/運動。
[0195]圖13示出了在工業閃速熔煉設備中，當利用所要求保護的發明的實施例時，相比現有技術配置的典型常規布置觀察到的燃燒效率的實際改進。對于4天的時間段，在使用根據本發明的原理布置的分散器時，通過以一致的進料特性、進料速率和產品質量操作，可發現冶煉煙氣中的殘余氧被顯著降低。如將從圖13中清楚地看到的，由于改進的燃燒實現了對可用氧的接近完全消耗，存在于冶煉煙氣中的氧水平從超過5%的平均值降到小于1%。
[0196]本領域技術人員將理解的是，意圖在分散器2出口區域處或出口區域附近調節流動的各種構造是可能的。例如，在另一實施例中(未示出)，圓筒形管28可以被布置為沿縱向軸線在顆粒流的方向上漸縮，并且調節部36設置在圓筒形管28的漸縮部內的任意區域處。作為這種類型布置的一個示例，調節部36可以被布置為具有兩個環形圈:設置在圓筒形管28的最下游端部處或其附近的拖尾環形圈，和設置在調節部36的入口處或附近并且當然在拖尾環形圈上游的前導環形圈。
[0197]在這種性質的布置中，顆粒通過進料槽(其可能再次例如在內部分為用于供給設置在分散器中的折流入口的四個部分)進入分散器。折流入口52將四股顆粒流引向各自的螺旋部32，該螺旋部然后朝向并且對著圓筒形管28的內壁引導所述顆粒。應理解的是，顆粒以豎直和圓周速度分量離開螺旋部33。
[0198]隨著顆粒與設置在調節部132的入口處或附近的前導環形圈接合或相互作用，它們被被迫使從分散器的中心交替地會聚和發散。拖尾環形圈可以設置為具有一個或多個用于在碰撞時促進顆粒散射的唇緣或突出構造。這種性質的布置可以因此協助促進顆粒間的碰撞和/或散射，所以促進增大的徑向運動，并且已經發現這導致用于改善空間均勻性的更均勻的圓周顆粒分布。
[0199]本領域技術人員將容易理解對與構建本文所述的元件部分可能相關的材料和制造技術。例如，如各低級碳鋼及其他規格的不銹鋼那樣，316不銹鋼廣泛地應用到該裝置的許多實施例中。
[0200]在說明書中使用的詞語是描述性的而不是限制性的，并且應理解的是，可以做出各種改變而不脫離本發明的精神和范圍。那些本領域的技術人員將容易理解的是，可以相對于上述實施例進行各種各樣的修改、替代和組合而不脫離本發明的精神和范圍，并且這樣的修改、替代和組合被視為落入本發明概念的范圍之內。
[0201]此外，詞語“包括”和詞語包括在本說明書中以及隨后的權利要求中使用的各種形式不打算作為對所要求保護的發明的限制，而排除任何這樣的修改、替代和組合。此外，單詞“包括”或諸如“包含”或“含有”的變體將被理解為暗示包含整數或整數組，但不排除任何其他的整數或整數組。
【主權項】
1.一種用于固體燃料燃燒器的分散裝置，所述裝置包括: 通道，顆粒材料可通過所述通道朝向出口區域流動用于從那里分散，流動至少部分地繞通道的縱向軸線旋轉，以及 下游引導裝置，其布置在所述通道內的出口區域處或出口區域附近，所述下游引導裝置被配置成至少減少旋轉運動，使得流動沿著與所述通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。2.根據權利要求1所述的分散裝置，還包括設置在所述下游引導裝置上游的上游引導裝置，并且所述上游引導裝置被配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，用于繞所述通道的縱向軸線移動顆粒材料。3.根據權利要求2所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括構造成將顆粒材料沿與所述通道相切的方向引入所述通道內的入口。4.根據權利要求2所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括布置在所述通道內并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。5.根據權利要求4所述的分散裝置，其中，所述螺旋部包括設置在所述螺旋部的周緣區域處或周緣區域附近的側壁部分，并且所述側壁部分布置用于防止顆粒材料行進超過在所述周緣區域處或周緣區域附近的通道的周界，所述側壁部分布置為沿所述周緣區域的至少一部分延伸。6.根據權利要求1至5中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括繞所述通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起被配置成與顆粒材料的通過流接合。7.根據權利要求1至6中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括與所述通道同心布置并且被配置成與顆粒材料的通過流接合的一個或多個環形圈。8.根據權利要求1至6中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括在所述通道的周界處或周界附近繞所述通道間隔開的多個長形元件，并且所述長形元件構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。9.根據權利要求1至8中的任一項所述的分散裝置，還包括構造為限定所述通道的至少一部分的護罩構件。10.根據權利要求9所述的分散裝置，其中，所述護罩構件圍繞所述上游引導裝置或下游引導裝置的一部分。11.根據權利要求1至10中的任一項所述的分散裝置，其中，所述通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，所述分散裝置安裝在所述環形管道中。12.—種用于調節從其中流過的顆粒材料流的分散裝置，所述裝置包括: 通道，顆粒材料可通過所述通道朝向出口區域流動用于從那里分散，流動至少部分地繞通道的縱向軸線旋轉，以及 下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，下游引導裝置被配置成至少減少旋轉運動，使得流動沿與通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。13.根據權利要求12所述的分散裝置，還包括設置在所述下游引導裝置上游的上游引導裝置，并且所述上游引導裝置被配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，從而繞所述通道的縱向軸線移動顆粒材料。14.根據權利要求13所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括構造成將顆粒材料沿與所述通道相切的方向引入所述通道內的入口。15.根據權利要求13所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括布置在所述通道內并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。16.根據權利要求15所述的分散裝置，其中，所述螺旋部包括設置在所述螺旋部的周緣區域處或周緣區域附近的側壁部分，并且所述側壁部分布置用于防止顆粒材料行進超過在所述周緣區域處或周緣區域附近的通道的周界，所述側壁部分布置為沿所述周緣區域的至少一部分延伸。17.根據權利要求12至16中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括繞所述通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起被配置成與顆粒材料的通過流接合。18.根據權利要求12至17中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括與所述通道同心布置并且被配置成與顆粒材料的通過流接合的一個或多個環形圈。19.根據權利要求12至16中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括在所述通道的周界處或周界附近繞所述通道間隔開的多個長形元件，并且所述長形元件構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。20.根據權利要求12至19中的任一項所述的分散裝置，還包括構造為限定所述通道的至少一部分的護罩構件。21.根據權利要求20所述的分散裝置，其中，所述護罩構件圍繞所述上游引導裝置或下游引導裝置的一部分。22.根據權利要求12至21中的任一項所述的分散裝置，其中，所述通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，所述分散裝置安裝在所述環形管道中。23.—種用于調節從其中流過的顆粒材料流的分散裝置，所述裝置包括: 通道，顆粒材料可通過所述通道朝向出口區域流動用于從那里分散， 上游引導裝置，其被配置用于將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內，以用于圍繞通道的縱向軸線移動顆粒材料，以及 下游引導裝置，其布置在通道內的出口區域處或出口區域附近，并且在上游引導裝置的下游，所述下游引導裝置被配置成至少減少角運動或旋轉運動，使得流動沿與通道的縱向軸線對準的方向以大致均勻的方式朝向出口區域進行。24.根據權利要求23所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括構造成將顆粒材料沿與所述通道相切的方向引入所述通道內的入口。25.根據權利要求23或24所述的分散裝置，其中，所述上游引導裝置包括布置在所述通道內并且被配置成沿所述通道的至少一部分延伸的螺旋部。26.根據權利要求25所述的分散裝置，其中，所述螺旋部包括設置在所述螺旋部的周緣區域處或周緣區域附近的側壁部分，并且所述側壁部分布置用于防止顆粒材料行進超過在所述周緣區域處或周緣區域附近的通道的周界，所述側壁部分布置為沿所述周緣區域的至少一部分延伸。27.根據權利要求23至26中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括繞所述通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起被配置成與材料的通過流接合。28.根據權利要求23至27中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括與所述通道同心布置并且被配置成與顆粒材料的通過流接合的一個或多個環形圈。29.根據權利要求23至27中的任一項所述的分散裝置，其中，所述下游引導裝置包括在所述通道的周界處或周界附近繞所述通道間隔開的多個長形元件，并且所述長形元件構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。30.根據權利要求23至29中的任一項所述的分散裝置，還包括構造為限定所述通道的至少一部分的護罩構件。31.根據權利要求30所述的分散裝置，其中，所述護罩構件圍繞所述下游引導裝置或上游引導裝置的一部分。32.根據權利要求23至31中的任一項所述的分散裝置，其中，所述通道至少部分地通過環形管道的內表面限定，所述分散裝置安裝在所述環形管道中。33.—種用于分散顆粒材料的分散噴槍，所述分散噴槍依照根據權利要求1至32中的任一項所述的分散裝置布置。34.—種包括根據權利要求1至32中的任一項所述的分散裝置或根據權利要求33所述的分散噴槍的固體燃料燃燒器。35.—種包括根據權利要求1至32中的任一項所述的分散裝置或根據權利要求33所述的分散噴槍的精礦燃燒器。36.—種用于修正顆粒材料流過分散裝置或分散噴槍的通道的行進路徑的方法，顆粒材料從所述分散裝置或分散噴槍分散，所述方法包括: 在分散裝置或分散噴槍的出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料的流動路徑，以至少減少流動繞通道縱向軸線的任何旋轉運動，使得流動以基本均勻的方式沿與通道縱向軸線對準的方向朝向出口區域進行。37.根據權利要求36所述的方法，還包括: 在通道上游和出口區域遠端的區域處，將繞通道縱向軸線的角運動分量或旋轉運動分量弓I入顆粒材料的流動。38.根據權利要求37所述的方法，其中，將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內包括:沿與所述通道相切的方向引入顆粒材料。39.根據權利要求37所述的方法，其中，將角運動分量或旋轉運動分量引入流動內包括:在所述通道內設置螺旋部，并且所述螺旋部配置為沿通道的至少一部分延伸。40.根據權利要求36至39中的任一項所述的方法，其中，在所述出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑包括設置繞所述通道的縱向軸線布置的一個或多個突起，所述突起或每個突起配置為與顆粒材料流接合。41.根據權利要求36至40中的任一項所述的方法，其中，在所述出口區域處或出口區域附近修正所述顆粒材料流的路徑包括:在所述通道的周界處或周界附近設置繞所述通道間隔開的多個長形元件，并且所述長形元件構造成與顆粒材料的通過流接合，各長形元件具有與所述通道的縱向軸線對準的延伸方向。42.根據權利要求36至41中的任一項所述的方法，其中，所述分散裝置依照根據權利要求I至32中的任一項所述的分散裝置配置，和/或所述分散噴槍依照根據權利要求33所述的分散噴槍配置D
【文檔編號】F23D1/00GK105849465SQ201480068074
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月17日
【發明人】W·A·泰勒, M.G.懷特
【申請人】孵化私人有限公司