CN101290253A - 烧结环冷机漏风率的在线诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金用烧结矿制备中的冷却控制设备，尤其涉及烧结环冷机漏风率的诊断方法。一种烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，是将烧结环冷机分成若干段，从每段的烧结矿入口开始，设置每段出口处节点烧结矿冷却后的假设温度，根据热平衡方法，逐步计算各节点烧结矿温度，直到计算出出口烧结矿的温度，将计算结果和实际测定结果相比较，若出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差都在预定的范围内，则计算终止，可得出各节点烧结矿的温度；若误差在预定范围外，则重新设定节点温度再进行计算；根据各节点烧结矿的温度，进一步计算各区段无效风率，即漏风率；将各区漏风率相加后的和即为总漏风率。本发明为控制有害的漏风提供了依据。

Description

烧结环冷机漏风率的在线诊断方法

技术领域

本发明涉及冶金用烧结矿制备中的冷却控制设备，尤其涉及烧结环冷机漏风率的诊断方法。

背景技术

目前的烧结流程一般可分为混合料制粒、布料、抽风点火烧结、冷却、整粒等阶段。其中冷却阶段是采用大面积的强制鼓风环形冷却，如460m²强制鼓风环形冷却，环冷所需要的电耗占到烧结电耗20～25％。烧结矿的质量不仅与原始的铁矿粉的质量、烧结过程控制有关，而且与烧结矿的冷却过程有关。冷却过程的好坏将直接影响到烧结矿的粉率、电耗以及设备的寿命，而粉率的上升将直接影响烧结矿的产量和成本。

现有的烧结环冷机系统内各区域的风量分配以及对烧结矿的冷却效果人们是无法知道的，也没有较好的利用。如果能够了解该系统各区域的风量分配以及对烧结矿的冷却效果，就可以采取相应措施进行合理调整，控制有害的漏风，从而降低电耗，改善烧结矿质量，提高冷却能力和效果，并可进一步提高入炉烧结矿产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，该在线诊断方法通过测试相关参数，计算烧结环冷机热平衡，了解环冷机系统各区域的风量分配，从而为控制有害的漏风提供依据。

本发明是这样实现的：一种烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，是将烧结环冷机分成若干段，从每段的烧结矿入口开始，设置每段出口处节点烧结矿冷却后的假设温度，根据热平衡方法，逐步计算各节点烧结矿温度，直到计算出出口烧结矿的温度，将计算结果和实际测定结果相比较，若出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差都在预定的范围内，则计算终止，可得出各节点烧结矿的温度；若误差在预定范围外，则重新设定节点温度再进行计算；根据各节点烧结矿的温度，进一步计算各区段无效风率，即漏风率；将各区漏风率相加后的和即为总漏风率；

热平衡方法包括：收入热量等于支出热量；

收入热量包括：风机鼓入空气带入的物理热量，入口烧结矿带入的热量；

支出热量包括：出口烧结矿带走的热量，烧结台车表面的散热量，密封挡板的表面散热量，有效风带走的热量，无效风带走热量；漏风率η_无效风率＝V_无效风量/V_总风量。

所述将环冷机的圆周分成六段，分为六个区域进行。

所述出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差的预定范围为＜2％。

本发明是通过测试相关参数，计算烧结环冷机热平衡，从而确定通过烧结矿的有效热量和台车表面散热、密封结构散热等带走的无效热量，推导出漏风带走的热量，从而为控制有害的漏风提供依据，为设备检修服务，并可降低电耗，改善烧结矿质量。

附图说明

图1为本发明烧结环冷机漏风率的在线诊断方法流程图；

图2为本发明的测试数据流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

根据测量的温度范围不同，烧结矿入口红外测温仪选取0℃～1500℃(或1800℃，下限不能大于300℃)温度范围，出口烧结矿温度及其他需要红外测温的选用0℃～400℃温度范围，精度尽量高一些，带RS232接口。热电偶选用φ0.5～2mm的铠装热电偶，保证精度、反应时间和使用寿命。风机风量和风温采用testo350型气体分析仪，可同时测量温度、流量等指标，也可选用其他气体测量仪器。

红外测温仪带有RS232接口，红外测温数据通过数据线传输到计算机的RS485接口；热电偶温度数据利用RMA410模块采集通过数据线传输到计算机的RS485接口。

参见图2，需要测定烧结环冷机的如下参数：

(1)进、出口烧结矿温度(在线)；

(2)环冷机内侧、外侧环境温度和环境风速；

(3)台车和密封结构的壁面温度；

(4)环冷机热风温度(在线)；

(5)环冷机风机温度及风机风量(可在线)。

一种烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，参见图1，是将烧结环冷机分成若干段，在本实施例中将环冷机的圆周分成六段，分为六个区域进行。从每段的烧结矿入口开始，设置每段出口处节点烧结矿冷却后的假设温度，根据热平衡方法，逐步计算各节点烧结矿温度，直到计算出出口烧结矿的温度，将计算结果和实际测定结果相比较，若出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差都在预定的范围内，该预定范围为＜2％，则计算终止，可得出各节点烧结矿的温度；若误差在预定范围外，则重新设定节点温度再进行计算；根据各节点烧结矿的温度，进一步计算各区段无效风率，即漏风率；将各区漏风率相加后的和即为总漏风率。

具体过程如下：

热平衡方法包括：收入热量等于支出热量；

收入热量包括：风机鼓入空气带入的物理热量，入口烧结矿带入的热量；即：

公式一：Q_收入热量＝Q_风机+Q_{入口烧结矿}

式中：Q_风机为烧结所有环冷机鼓入空气带入的物理热量；

Q_{入口烧结矿}为入口烧结矿带入的热量；

Q_风机、Q_{入口烧结矿}可以通过测试数据和已知的数据求出。

支出热量包括：出口烧结矿带走的热量，烧结台车表面的散热量，密封挡板的表面散热量，有效风带走的热量，无效风带走热量；即：

公式二：Q_支出热量＝Q_{出口烧结矿}+Q_台车+Q_密封板+Q_有效+Q_无效

式中：Q_{出口烧结矿}为出口端烧结矿带走的物理热量；

Q_台车为烧结台车表面散热量；

Q_密封板为密封挡板的表面散热量，为表面积×环境温差×挡板给热系数三个参数乘积，挡板给热系数可在设计手册中查找；

Q_有效风为环冷机有效风带走得热量；

Q_{出口烧结矿}、Q_台车、、Q_密封板、Q_有效风可通过测试数据和已知数据求出。

公式一与公式二相等，即热平衡可求出未知量Q_无效风。

又因为：Q_无效风＝V_无效风×C×t

所以可求出V_无效风

式中：C为无效风比热，kJ/m³/℃；

t为无效风温度，环冷机的环境温度。

无效风率，即漏风率η_漏风率＝V_无效风/V_总风量

式中：V_总风量为当前烧结在线运转的风机风量总和。

实施例：

环冷机热风风量测试是在温度高、粉尘含量高的环境下，测量比较困难；且在开放段热风直接与大气接触，测试过程影响因素较多，测试结果准确度较低。因此将整个环冷机系统分成六段作为子系统来分别计算，来试算每一段的矿石温度，并通过整个系统热损失量来校验。

通过试算得出的各节点烧结矿温度见表1。

表1各节点烧结矿温度

位置	入口	1点	2点	3点	4点	5点	6点	出口
									温度，℃	731.25	565.45	385.35	246.46	161.6	115.32	86.45	87.64

出口烧结矿试算温度误差：

$=1.36\%<2\%$

满足计算要求。

通过各段的温降，根据下式计算得各段的热损失量，见表2。

ΔQ_i＝Q_i-Q_i+1＝G×(C_it_i-C_i+1t_i+1)

式中：Q_i---为每一段的进矿端矿石热量，MJ/h；

Q_i+1---为每一段的排矿端矿石热量，MJ/h；

表2各段热损失量

位置	1段	2段	3段	4段	5段	6段
							热损，MJ/h	82413.9	80837.4	56480.45	31822.82	16521.51	10008.3

通过表2可以计算环冷机试算总热损失量为

Q_试算＝∑ΔQ_i＝278084.4MJ/h

通过下式计算得到环冷机系统实际总热损失量：

Q_实际＝G×(C_入口×t_入口-C_出口×t_出口)

＝457.85×(0.916×731.25-0.723×87.64)

＝277668.3MJ/h

式中：G-烧结环冷机的给矿量，457.85t/h；

C_入口-入口比热；C_出口-出口比热；

t_入口-入口温度；t_出口-出口温度；

试算热损失误差：

$=0.15\%<2\%$

满足要求。

因此出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差都在预定的范围内，该预定范围为＜2％，可得出各节点烧结矿的温度。

下面根据热平衡方程计算无效风率，即漏风率。

(1)Q_收入热量＝Q_风机+Q_{入口烧结矿}

＝(t×c×V)+(G×C₁×t₁)

＝22.3×1.3×1266.03+(457.85×0.916×731.25)

＝36702.3+306681.0＝343383.3(MJ/h)

式中：G-烧结环冷机的给矿量，457.85t/h；

t₁---环冷机入口热烧结矿温度，731.25℃；

C₁---烧结矿在t₁温度下的比热，0.916kJ/(kg·℃)；查手册

(2)Q_支出热量＝Q_{出口烧结矿}+Q_台车+Q_密封板+Q_有效+Q_无效

其中：

Q_{出口烧结矿}＝G×C₂×t₂＝457.85×0.723×87.64＝29006.2MJ/h

式中：G---烧结环冷机的给矿量，457.85t/h；

t₂---环冷机出口出烧结矿温度，87.64℃；

C₂---烧结矿在t₂温度下的比热，0.723kJ/(kg.℃)；

Q_台车＝Q_3.1+Q_3.2＝(K₃×A_i×Δt_i)/1000

即：Q_台车＝Q₃＝Q_3.1+Q_3.2＝(K₃₁×A_i×Δt_i)/1000+(K₃₂×A_i×Δt_i)/1000

＝(39.69*114.12*22.34)/1000+(70.42*25.01*38.94)/1000

＝169.7

式中：Q_3.1---环冷机外侧台车表面散热，MJ/h；

Q_3.2---环冷机内侧台车表面散热，MJ/h；

K_31、32---台车表面的综合给热系数，kJ/(m²·h·℃)

当风速W_f＜5m/s时，K₃＝(5.3+3.6W_f)×4.1868，kJ/(m²·h·℃)；

A_i---第i段台车的表面积，m²；

Δt_i---台车表面温度和环境温度之差，℃；

Q_密封板＝Q_4.1+Q_4.2＝(K₄₁×A_i×Δt_i)/1000+(K₄₂×A_i×Δt_i)/1000

＝39.99*89.66*111.949+32.99*51.36*154.5

＝662.9MJ/h

式中：Q_4.1---环冷机外侧密封挡板表面散热，MJ/h；

Q_4.2---环冷机内侧密封挡板表面散热，MJ/h；

K₄---密封挡板的综合给热系数

当风速W_f＜5m/s时，K₄＝(5.3+3.6W_f)×4.1868，kJ/(m²·h·℃)；

A_i---某段挡板的表面积，m²；

Δt_i---挡板表面温度和环境温度之差，℃；

Q_有效＝V_有效×t_热风×C_热风×60/1000

＝16532.7*257.26*1.3*60/1000＝306085.6MJ/h

所以：(2)Q_支出热量＝Q_{出口烧结矿}+Q_台车+Q_密封板+Q_有效+Q_无效

＝29006.2+169.7+662.9+306085.6+Q_无效

(1)＝(2)，求出：Q_无效＝7458.9(MJ/h)

漏风率：η_无效风率＝V_无效风量/V_总风量＝(Q_无效/C_无/t)/18000

＝7458.9/1.3/30/60*1000/18000＝17.7％

由于烧结环冷机直径可达48米、高为15米的大型冷却设备，且24小时连续运转，其工作环境是在高温、风尘下，设备易老化磨损，其耐热件的损坏将直接影响到烧结矿的冷却效果和产品质量。目前烧结环冷机一般三个月才检修一次，日常无法通过肉眼探测到漏风，因此通过在线对漏风率的诊断可以准确的知道漏风部位，从而为设备检修服务，并可降低电耗，改善烧结矿质量。

Claims (3)

1、一种烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，其特征是：

将烧结环冷机分成若干段，从每段的烧结矿入口开始，设置每段出口处节点烧结矿冷却后的假设温度，根据热平衡方法，逐步计算各节点烧结矿温度，直到计算出出口烧结矿的温度，将计算结果和实际测定结果相比较，若出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差都在预定的范围内，则计算终止，可得出各节点烧结矿的温度；若误差在预定范围外，则重新设定节点温度再进行计算；根据各节点烧结矿的温度，进一步计算各区段无效风率，即漏风率；将各区漏风率相加后的和即为总漏风率；

热平衡方法包括：收入热量等于支出热量；

收入热量包括：风机鼓入空气带入的物理热量，入口烧结矿带入的热量；

支出热量包括：出口烧结矿带走的热量，烧结台车表面的散热量，密封挡板的表面散热量，有效风带走的热量，无效风带走热量；

漏风率η_无效风率＝V_无效风量/V_总风量。

2.根据权利要求1所述的烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，其特征是：将环冷机的圆周分成六段，分为六个区域进行。

3.根据权利要求1所述的烧结环冷机漏风率的在线诊断方法，其特征是：出口烧结矿试算温度误差、试算热损失误差的预定范围为＜2％。

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