CN101435711A - 一种烧结机系统漏风率测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定方法，应用于冶金行业用烧结机系统漏风率的测定。公开了一种烧结机系统漏风率测定方法，首先，通过测量烧结机台车不同部位的料面风速计算出进入烧结料层的有效风量Q_进，通过测量静电除尘器前的大烟道内的风速计算出抽风机抽入大烟道的总风量Q_总，通过混合料中的水分含量计算出其变为水蒸气的含量；然后，统一换算成标准状态下的风量：Q_总标、Q_进标、Q_水标；最后，根据以上公式计算出漏风率B。本发明提供的一种烧结机系统漏风率测定方法可操作性强，解决了日常生产中测量不方便、测量误差大、气体分析量大以及现有技术中漏风点测风速法只能测量局部漏风率的缺点。总之，本发明操作方便、测量准确、使用效果好。

Description

一种烧结机系统漏风率测定方法

技术领域

本发明涉及一种测定方法，应用于冶金行业用烧结机系统漏风率的测定。

背景技术

烧结机漏风率是影响烧结矿产量指标的一个重要因素。烧结机漏风率越高，则烧结有效风就越少，烧结生产率就会下降，可见烧结机漏风率是指导烧结生产的一个关键指标，因此漏风率的测定也就显得尤为重要。目前测定漏风率的方法有几种：

方法一：经验公式估算法

此方法所用公式为：Q漏＝k(L+B)p0.42

式中：Q漏——漏风率，m3/h；

L，B——烧结机的宽度和长度，m；

P——负压，×9.8Pa；

K——漏风系数。

其中k值与烧结机结构、磨损程度有关，所以其范围很大(k＝30～75)，因而这种方法可操作性不强。

方法二：密封法

密封法是将台车蓖条间隙密封，开动抽风机调节各风箱闸板达到生产时的负压，将风机所抽的风量视为漏风量，而漏风量与总废气量之比即为漏风率。

该方法缺点在于：在生产中不易实施，测量不方便，特别是对日常漏风率进行测定的情况下，需要停机操作，影响正常生产。目前还没有这种方法的实际应用报道。

方法三：漏风点测风速法

用风速表、皮托管及热球风速仪等仪器测量漏风点风速。

该方法只针对局部漏风点测定有效，能定量检测，但对于某些部位，仪器无法进行测量，且对于总体漏风率无法进行检测。

方法四：平衡计算法

这是一种使用较广泛的方法，但目前还存在气体同步采样工作量大，对每个风箱而言测定结果绝对误差很大，即显重性不好、气体分析量较大等问题。

方法五：料面风速法

此方法是在同一时间测定出通过烧结料层的进风总量和抽风机前大烟道的废气总量，漏风率即为漏风量与总风量的比值。该方法虽然简单方便，但误差大。因为它忽视了烧结过程中混合料水分由液态变为气态的量以及烧结过程中通过反应所额外生成的气体量，因此该方法不准确。

发明内容

为解决现有技术存在的可操作性不强、测量不方便，影响烧结生产，测量误差大、气体分析量大以及某些方法只能测量局部漏风率的问题，本发明提供了一种烧结机系统漏风率测定方法，可以较好地解决上述问题。

本发明所述目的是通过如下方案实现的：

一种烧结机系统漏风率测定方法，

首先，通过测量烧结机台车不同部位的料面风速计算出进入烧结料层的有效风量Q_进，通过测量静电除尘器前的大烟道内的风速计算出抽风机抽入大烟道的总风量Q_总，通过混合料中的水分含量计算出其变为水蒸气的含量；

然后，统一换算成标准状态下的风量：Q_总标、Q_进标、Q_水标；

最后，根据以下公式计算出漏风率B：

所述水蒸气的含量的计算方式为：通过测定混合料的堆比重和混合料中水的质量百分含量计算，

单位时间内混合料中的含水摩尔量

则，

标准状态下水蒸气的体积为：Q_水标＝22.4×n_水

                             

式中：n_水——单位时间内混合料中的含水摩尔量mol

λ——混合料的堆比重kg/m³

β——混合料中水的质量百分含量％

b——台车宽度m

h——料层高度m

v_机速——台车移动速度m/s。

各部分标态下的风量计算如下：

①料面有效进风量

其中：P₁＝P_标＝1个大气压，T₁＝273+t₁，t₁为室温，T_标＝273K

式中：Q_进标——标准状态下烧结料面有效进风量m3/s

Q_进——工况下烧结料面有效进风量m3/s

P₁——大气的压力Pa

T₁——大气的温度K

T_标——标准状态下气体的温度K

P_标——标准状态下大气的压力Pa

②大烟道内的总风量

式中：Q_总标——标准状态下大烟道内的总风量m³/s

Q_总——工况下大烟道内的总风量m3/s

P₂——大烟道内的压力Pa

T₂——大烟道内的温度K。

所述烧结料层的有效进风量Q_进的测定方法为：

采用热球式风速仪在烧结机台车表面的烧结机头部、中部和尾部，分别进测量，得到V_头、V_中、V_尾；按比例计算出整个料面的平均有效进风速度V_进，最后将V_进乘以烧结机有效烧结面积S1计算出通过烧结料层的有效进风量Q_进，即Q_进＝V_进×S1。

对上述烧结料层的有效进风量Q_进优选的测量方案是，对测量时在宽度方向上的测点不少于5个，至少重复测两遍，将所得数据分别进行平均得出每部分的平均进风速度V_头、V_中、V_尾。

所述抽风机抽入大烟道的总风量Q_总的测定方法为：

在烧结机电除尘前的大烟道上开孔，供烟气风速仪插入测量烟道内的风速，用烟道风速仪按测点进行取点测量风速，每个测点重复测定2次以上，最后将所测数据进行平均，得出烟道内的平均风速V_烟道，最后将V_烟道乘以大烟道的截面积S2计算出抽风机抽入大烟道内的总风量Q_总，即Q_总＝V_烟道×S2。

将烧结机电除尘前的大烟道的圆形管道的截面划分为若干个等面积的同心环，在每个环的水平和垂直方向共取四个测点，各测点位于环带中心，各测点距离管道中心距离按下式求出：

$r_n=R_0=\sqrt{\frac{2n-1}{2m}}$

式中：r_n——测点距管道的中心距离

R₀——圆形管道的半径

n——自管道中心算起的计算点顺序号

m——管道所划分的环数。

本发明在实际运用中的优点在于：

1.本方法通过混合料中的水分含量计算出其变为水蒸气的含量，避免了现有技术中应用料面风速法测量漏风率时由于忽视了烧结过程中混合料水分由液态变为气态的量，造成测量误差大的问题。烧结过程中通过反应所额外生成的气体量，由于通过化学反应所额外增加气体量大约占烟气体积的0.08％～0.16％，含量非常少，因此这部分气体量可以忽略。

2.无须对每个风箱的气体进行分析，避免了现有技术中平衡计算法应用过程中气体分析量大，绝对误差大的问题。

3.本发明能够适应日常生产的检测，解决了现有技术中密封法在生产中不易实施，测量不方便，特别是对日常漏风率进行测定的情况下，需要停机操作，影响正常生产的问题。

本发明提供的一种烧结机系统漏风率测定方法可操作性强，解决了日常生产中测量不方便、测量误差大、气体分析量大以及现有技术中漏风点测风速法只能测量局部漏风率的缺点。总之，本发明操作方便、测量准确、使用效果好。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

烧结过程的风是通过抽风机将空气抽入烧结料层的。烧结过程就是利用空气中的氧气与混合料中的碳燃烧，产生热量使烧结物料内部发生物理化学反应，从而使混合料烧结成块的过程。抽风机抽入大烟道内的总风量Q_总由三部分组成的：一是进入烧结料层的有效风量Q_进；二是烧结系统的有害漏风量Q_漏；三是烧结过程中通过物理化学反应所额外增加的气体量Q_额。该额外增加的气体量就是混合料中的水分由液态变为气态的水蒸气的量以及通过化学反应所产生的气体量与消耗的气体量之差。在这里由化学反应所消耗的是空气中的O₂，所产生的是CO、CO₂和极少量的SO₂等气体。烧结过程中主要发生如下气体反应：

C+O₂＝CO₂

2C+O₂＝2CO

C+CO₂＝2CO

S+O₂＝SO₂

从以上反应式中可以看出，生成1mol的CO₂和1mol的SO₂各需要消耗1mol的O₂；而生成1mol的CO则需要消耗1/2mol的O₂。根据公式PV＝nRT可知在压力和温度相同的条件下，气体物质的量与体积成正比。也就是说通过化学反应所额外增加的气体的体积为大烟道中废气中CO体积的一半。那么Q_额＝1/2Q_CO+Q_H2O(气)。通过对烟气成分含量的检测，发现CO在烟气中的体积含量大约在0.16％~0.32％之间，那么通过化学反应所额外增加气体量大约占烟气体积的0.08％～0.16％，含量非常少，因此这部分气体量可以忽略。而混合料中的水分变为水蒸气的体积约占烟气体积的10％左右，这部分的气体量比较大，是不能忽略的。那么通过烧结过程的物理化学反应所额外增加的气体量就变为混合料中的水分变为水蒸气的量。即Q_额＝Q_H2O(气)

本发明是通过测量烧结机台车不同部位的料面风速来计算出进入烧结料层的有效风量Q_进，再通过测量静电除尘器前的大烟道内的风速来计算出抽风机抽入大烟道的总风量Q_总，然后通过混合料中的水分含量计算出其变为水蒸汽的含量Q_水，最后统一换算成标准状态下的风量，则

本发明在烧结机不同风箱所对应的料面部位用热球式风速仪分别进行测量，所得数据进行加权平均，计算进入料层的平均风速，从而得出进入料层的有效风量Q_进；大烟道内的风量则通过在大烟道上开口，与料面风速同步测量。测量时用烟道风速仪在烟道同一截面的不同直径方向取点，测量风速，所得数据进行平均后，计算出大烟道内的总风量Q_总。这样就保证了所测数据的代表性和准确性。另外通过烧结过程中的物理化学反应所额外产生的气体量Q_额，经过理论分析和计算得出该额外产生的气体量主要是混合料中的水分经过烧结后所变成的水蒸气的量。即：Q_额＝Q_H2O(气)，这样只需测出混合料中的水分含量，就可以计算得出由液态水变为水蒸气的量。因此运用本发明提供的一种烧结机系统漏风率测定方法，能够严格计算出烧结过程的漏风率。

首先，测定烧结机料面的进风量：

用热球式风速仪在烧结机台车表面测定进风速度。由于烧结料层的进风量与烧结过程的透气性有关，而烧结机头对应的是烧结预热带和干燥带，烧结机中部所对应的是烧结燃烧带，烧结机机尾对应的是烧结冷却带，这三部分的透气性差异比较大，因此测量时将这三部分按比例分别进行测量。测量时在宽度方向上的测点不少于5个，至少重复测两遍。将所得数据分别进行平均得出每部分的平均进风速度V_头、V_中、V_尾，然后按比例计算出整个料面的平均有效进风速度V进。那么通过料面的有效进风量可用下式表示：Q_进＝V_进×S1

式中：Q_进——通过烧结料层的有效进风量；  m³/s

V_进——料面平均进风速度；                m/s

S1——烧结机有效烧结面积。               m²

接下来，测定抽风机抽入大烟道的总风量：

在烧结机电除尘前的大烟道上开个小孔，供烟气风速仪插入测量烟道内的风速。测点的确定按以下方法进行：将圆形管道的截面划分成若干个等面积的同心环，在每个环的水平和垂直方向取四个测点，各测点在环带中心。则各测点距管道中心距离可按下式求出：

$r_n=R_0=\sqrt{\frac{2n-1}{2m}}$

式中：r_n——测点距管道的中心距离；

R₀——圆形管道的半径；

n——自管道中心算起的计算点顺序号；

m——管道所划分的环数。

用烟道风速仪按测点进行取点测量风速，每个测点重复测定四次，最后将所测数据进行平均，得出烟道内的平均风速V烟道。则大烟道内的总风量Q_总＝V_烟道×S2

式中：Q_总——抽风机抽入大烟道内的总风量；m³/s

V_烟道——大烟道内的平均风速；m/s

S2——大烟道的截面积；m²

然后，测定并计算出混合料中的水分变为水蒸汽的量：

混合料中水分变为水蒸气的量通过测定混合料的堆比重和混合料中水的质量百分含量来计算。

单位时间内混合料中的含水摩尔量

则标准状态下水蒸气的体积为：Q_水标＝22.4×n_水

                               

式中：n_水——单位时间内混合料中的含水摩尔量；   mol

λ——混合料的堆比重；                          kg/m³

β——混合料中水的质量百分含量；                ％

B——台车宽度；                               m

H——料层高度；                               m

v_机速——台车移动速度；                        m/s

最后，计算出烧结系统漏风率：

由于进入烧结料面的有效风与大烟道内的风所处的状态不一样，因此在计算漏风率之前，先要将它们换算成同一标准状态下进行比较计算，即都换算成标态下的风量再来进行漏风率的计算。根据公式PV＝nRT可知，

是一个常数，则各部分标态下的风量计算如下：

①料面有效进风量

其中，P₁＝P_标＝1个大气压；

T₁＝273+t₁，t₁为室温；T_标＝273K

式中：Q_进标——标准状态下烧结料面有效进风量；m³/s

Q_进——工况下烧结料面有效进风量；m³/s

P₁——大气的压力；Pa

T₁——大气的温度；K

T_标——标准状态下气体的温度；K

P_标——标准状态下大气的压力；Pa

②大烟道内的总风量

式中：Q_总标——标准状态下大烟道内的总风量；   m³/s

Q_总——工况下大烟道内的总风量；              m³/s

P₂——大烟道内的压力；                       Pa

T₂——大烟道内的温度；                       K

则烧结系统漏风率

需要说明的是，上述具体实施方式只是对本专利的示例性说明而并非限定它的保护范围，本领域技术人员可以对本专利做一些局部改变，只要是不经过创造性劳动就可以得到的，都在本专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

首先，通过测量烧结机台车不同部位的料面风速计算出进入烧结料层的有效风量Q_进，通过测量静电除尘器前的大烟道内的风速计算出抽风机抽入大烟道的总风量Q_总，通过混合料中的水分含量计算出其变为水蒸气的含量；

然后，统一换算成标准状态下的风量：Q_总标、Q_进标、Q_水标；

最后，根据以下公式计算出漏风率B：

2.如权利要求1所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

所述水蒸气的含量的计算方式为：通过测定混合料的堆比重和混合料中水的质量百分含量计算，

单位时间内混合料中的含水摩尔量

则，

标准状态下水蒸气的体积为：

式中：n_水——单位时间内混合料中的含水摩尔量mol

      λ——混合料的堆比重kg/m³

      β——混合料中水的质量百分含量％

      b——台车宽度m

      h——料层高度m

      v_机速——台车移动速度m/s。

3.如权利要求1或2所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

各部分标态下的风量计算如下：

①料面有效进风量

其中：P₁＝P_标＝1个大气压，T₁＝273+t₁，t₁为室温，T_标＝273K

式中：Q_进标——标准状态下烧结料面有效进风量m³/s

      Q_进——工况下烧结料面有效进风量m³/s

      P₁——大气的压力Pa

      T₁——大气的温度K

      T_标——标准状态下气体的温度K

      P_标——标准状态下大气的压力Pa

②大烟道内的总风量

式中：Q_总标——标准状态下大烟道内的总风量m³/s

      Q_总——工况下大烟道内的总风量m³/s

      P₂——大烟道内的压力Pa

      T₂——大烟道内的温度K

      T_标——标准状态下气体的温度K

      P_标——标准状态下大气的压力Pa。

4.如权利要求3所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

所述烧结料层的有效进风量Q_进的测定方法为：

采用热球式风速仪在烧结机台车表面的烧结机头部、中部和尾部，分别进测量，得到V_头、V_中、V_尾；按比例计算出整个料面的平均有效进风速度V_进，最后将V_进乘以烧结机有效烧结面积S1计算出通过烧结料层的有效进风量Q_进，即Q_进＝V_进×S1。

5.如权利要求4所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，测量时在宽度方向上的测点不少于5个，至少重复测两遍，将所得数据分别进行平均得出每部分的平均进风速度V_头、V_中、V_尾。

6.如权利要求3所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

所述抽风机抽入大烟道的总风量Q_总的测定方法为：

在烧结机电除尘前的大烟道上开孔，供烟气风速仪插入测量烟道内的风速，用烟道风速仪按测点进行取点测量风速，每个测点重复测定2次以上，最后将所测数据进行平均，得出烟道内的平均风速V_烟道，最后将V_烟道乘以大烟道的截面积S2计算出抽风机抽入大烟道内的总风量Q_总，即Q_总＝V_烟道×S2。

7.如权利要求6所述的一种烧结机系统漏风率测定方法，其特征在于，

将烧结机电除尘前的大烟道的圆形管道的截面划分为若干个等面积的同心环，在每个环的水平和垂直方向共取四个测点，各测点位于环带中心，各测点距离管道中心距离按下式求出：

$r_n=R_0=\sqrt{\frac{2n-1}{2m}}$

式中：r_n——测点距管道的中心距离

      R₀——圆形管道的半径

      n——自管道中心算起的计算点顺序号

      m——管道所划分的环数。