CN102288032B - 用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法。它在点火器之后，设置一段封闭的隧道式空间；该隧道式空间分为上下两个不同温度的温度场：上部的高温区确保满足对料层表面热量补偿的工艺要求；下部的低温区要确保使台车的轮轴能得到正常润滑与运行，不受高温的影响与破坏；同时该隧道式空间采用过大的空气过剩系数，用于调节该区间的温度，也作为料层中燃料燃烧的助燃空气。

Description

用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法

技术领域

本发明涉及一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法。

背景技术

烧结生产的目的，就是将铁矿粉变成高炉能够使用的烧结矿。为实现这一目标，将铁矿粉、固体燃料与熔剂等混合料在高温条件下焙烧，使其表面处于微熔状态或形成一定的液相，从而发生结晶、再结晶以及复杂的物理化学反应，形成具有一定强度与性能的烧结矿产品。这一过程的必要条件是高温(最佳温度是1230-1270℃)与一定的高温保持时间(2-3分钟)。因此，烧结料在台车上的焙烧温度越均匀，越有利于产量的提高与指标的改善。

但在现有的烧结生产过程中，料层表面存在着明显的热量不足的问题，从而导致生产过程中的返矿量大、成品率低，各项质量指标难以保证，也使各种(煤、电、水等)能源消耗居高不下。

我们知道，在烧结生产的整个工艺过程中，热量的多少可以通过对燃料配比的调整加以控制；但料层表面热量的不足，却是现有工艺本身难以克服的弊端(即使通过对燃料配比多少的调整也难以改变这一局面)。

根据理论并结合生产实践分析后认为，造成料层表面热量不足的原因主要有四：一是表层直接暴露在大气中，散热太快；二是表层燃料燃烧所需的助燃空气来自大气，其温度是没有经过任何预热的常温，而中下层燃料燃烧所需的助燃空气，却是通过上层热烧结矿的预热，具有一定的温度(这就是专业上称之为自动蓄热作用)；三是在布料过程中，由于燃料的偏析作用，总是使上层混合料中的燃料量偏少；四是表层的燃料经过点火器短暂(约30-40s)的点火后，虽然已经被点燃，但又马上离开点火器，暴露在常温的大气之中被冷却，温度迅速降低，使燃料刚开始燃烧时自身产生的热量难以维持其继续燃烧的温度，从而导致表层的燃料难以完全燃烧。

针对烧结机料面表层热量不足的缺陷，现有技术中一般有两种解决方案：一是在点火器之后的台车料面上，增设一段保温罩，将带冷机等处的热废气引入该保温罩。但因该热废气的温度太低(只有200-300℃)，而且温度极不稳定，另外，保温罩也没有相应的密封措施，所以，根本达不到燃料燃烧的温度，也就达不到应有的工艺效果；二是延长原有的点火器罩子或增加一排点火烧嘴，其目的也是为了对料面进行保温，但因温度低，高温保持时间短，对料面的热量补偿作用微乎其微，根本不能满足烧结工艺要求的高温条件与高温保持时间。

就是因为这两种方式都没有实质性效果，所以，迄今为止，在行业内一直没有纳入正常应用，也就使烧结机料面表层热量不足的缺陷始终存在。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，它通过对工艺过程的改变，弥补料层表面热量不足的缺陷，使烧结生产达到高产低耗的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，它在点火器之后，设置一段封闭的隧道式空间；该隧道式空间分为上下两个不同温度的温度场：上部的高温区确保满足对料层表面热量补偿的工艺要求；下部的低温区要确保使台车的轮轴能得到正常润滑与运行，不受高温的影响与破坏；在高温区空间内通入气体燃料燃烧，高温区空间通过采用过大的空气过剩系数，用于调节该封闭空间内的温度，同时也作为混合料中燃料燃烧的助燃空气。

所述高温区的温度在500-1000℃之间调整，所述低温区温度＜120℃。

所述高温区的温度在600-800℃之间。

所述过大的空气过剩系数为1.5-5.0倍的超高空气过剩系数。

所述空气过剩系数为3.0-4.0倍的超高空气过剩系数。

所述台车在隧道式空间内的运行时间为3-4分钟。

与传统的生产工艺相比，该方案的有益效果主要体现在三个方面：

1、增加具有外部热源的高温区

就是在现有点火器之后，增加一段封闭的隧道式空间，通过气体燃料的燃烧，形成一个均匀的高温区，其温度在500-1000℃之间可调，生产中可根据不同的工艺与原料条件进行温度调整。这样一来，烧结机料面通过点火器点火后，随即进入这一高温区，继续进行料层表面的保温与燃料燃烧，以达到工艺要求的高温条件与高温保持时间。这一措施虽然增加了气体燃料的消耗，但却使烧结矿指标明显改善，可以获得更大的节能效果。

2、通过密封对高温区的温度场进行控制

该处的隧道式空间固定不动，台车却是不断移动的，因此，保温要根据该处台车体的设备形状与条件，采取相应的措施。密封的方式是对隧道式加热炉的多维空间(前后左右等)同时进行，而且要与现场的不规则设备及其动态特性相匹配；密封的目的，是为了保证高温区温度场的稳定，同时减少热量散失，提高加热效果。

温度场的控制，是指通过密封，使隧道加热炉分为上下两个不同温度的温度场：上部的高温区确保满足对料层表面热量补偿的工艺要求；下部的低温区(＜120℃)要确保使台车体的轮轴能得到正常润滑与运行，不受高温的影响与破坏。

3、合理选择过高的空气过剩系数

在选择隧道式空间(加热炉燃烧器)的空气过剩系数时，突破常规的1.2-1.5倍，采用1.5-5.0倍的超高空气过剩系数(可根据现场工艺要求灵活调控)。过大的空气过剩系数，一方面可以调整高温区温度，另一方面，过剩的空气经过加热后，参与料层(包括表面及以下)中燃料的燃烧，既弥补了原有工艺中上层混合料中燃料燃烧无自动蓄热作用的缺陷，也解决了高温区内氧位偏低、影响料层表面及下部燃料燃烧的问题。空气过剩系数优选为3.0-4.0倍的超高空气过剩系数。

该技术方案的实施，实际上是将原有的烧结机焙烧与隧道焙烧相复合，对现有工艺中存在的如上所述的四个方面的缺陷，都可以得到弥补与完善，从而使料层表面总的热量满足工艺要求。首先，上层燃料燃烧所需的助燃空气，已在炉内得到一定程度的加热，可以弥补上层混合料中燃料燃烧所需的助燃空气无自动蓄热作用的不足；其次，表层散热量大的弊端，也通过隧道加热炉这一封闭的高温区得到改善与保温；第三，料层上部的燃料出点火器后，继续处于一定的高温区，可以使混合料中的碳得到充分燃烧；第四，工艺中因偏析作用导致的上层燃料偏少、热量不足的问题，可以通过隧道加热炉的热量加以补偿。

附图说明

图1、现有生产工艺的流程框图；

图2、本发明实施后生产工艺的流程框图；

图3、现有工艺的料层表面焙烧过程示意图；

图4、本发明实施后的料层表面焙烧过程示意图；

图4a、为图4的A-A剖视图；

图5、不同工艺条件下沿料层厚度方向的热量分布示意图。

其中，1.点火器，2.台车，3.隧道式空间，4.保温层，5.密封装置，6.隧道拱顶。

具体实施方式

下面结合附图与实施例，对本发明做进一步说明。

图1、图3是现有生产工艺的流程框图，图2、图4是本发明实施后的生产工艺流程框图。两相比较，本发明实施后，其关键的创新点，是在烧结机点火器之后，增加一段隧道式空间3。体现在设备的空间位置上，则如图4、图4a所示。其中点火器1与新增加的隧道式空间3是固定的，而烧结机台车2则是按图示的箭头方向不断运动的。

图3中，现有生产工艺的焙烧过程示意图，烧结机料面在往前运行的过程中，经过点火器1的点火后，即暴露在大气中，只能靠台车2下部的现有的风机系统抽风烧结。

图2、图4中，一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，它在原有的点火器1之后，增加一段封闭的隧道式空间3，该隧道式空间3分为上下两个不同温度的温度场：上部的高温区确保满足对料层表面热量补偿的工艺要求；下部的低温区要确保使台车2的轮轴能得到正常润滑与运行，不受高温的影响与破坏；隧道式空间3的侧面为保温层4，同时还设有与台车2相密封的密封装置5，隧道式空间3的顶部为隧道拱顶6；同时封闭的隧道式空间3通过采用过大的空气过剩系数，用于调节炉内的高温区温度，同时也作为混合料层中燃料燃烧的助燃空气。

所述封闭的高温区空间的温度在500-1000℃之间可调，可按照不同的原料特性与其他工艺参数要求，进行合理调整。所述低温区温度＜120℃。对高温区的加热方式，可以采用气体燃料的燃烧，或可以采用液体燃料或固体燃料的燃烧，也可以将加热到要求温度(500-1000℃之间可调)的高温热风直接通入其中。加热温度优选600-800℃之间。

本发明通过对烧结机料层表面进行热量补偿，使表层混合料获得更好的焙烧结块效果。而实际热量补偿的内容又包括两个方面：一方面是通过外部加热，直接对料层表面进行热量补偿；另一方面，是通过提高料层表面的温度，创造条件使原来不能完全燃烧的燃料进行更充分地燃烧，从而放出更多的热量。我们知道，固体燃料的燃点是600℃左右，混合料合适的焙烧温度范围是1230-1270℃。选择500-1000℃温度范围的依据，就是兼顾了燃料的燃点及混合料的焙烧温度。就是说，如果料层表面混合料中燃料量较多时，通过该技术的激发后完全燃烧，可以达到焙烧要求的温度范围，我们可以选择(500-1000℃范围内)温度的下限；如果料层表面混合料中燃料量较少，即使完全燃烧后也不足以达到工艺要求的(1230-1270℃)的焙烧温度时，我们就可以选择温度的上限；以此类推。另外，如前所述，在现有技术中，绝大部分的企业都是对料层表面没有采取任何措施，只是个别厂家某一阶段曾经将其它工艺环节的热风引入该(点火器之后)处料面，但无论其实际的效果还是公开发表的文字表述，其温度范围一般都是只有200-300℃。

所述过大的空气过剩系数为1.5-5.0倍的超高空气过剩系数，除满足气体燃料自身燃烧所需的助燃空气外，还可用于调整高温区的温度以及与其他工艺参数的相互匹配，以满足混合料层中固体燃料燃烧所需的空气。按照本行业的规范要求，气体燃料燃烧的空气过剩系数一般选择1.2-1.5倍；固体燃料燃烧所需的空气是来自料面的大气，空气过剩系数没有限制。

本发明增加了一个封闭的隧道式空间3，选择过大的空气过剩系数，是考虑到两个方面的内容：一方面，是要满足新增加的气体燃料燃烧所需的空气；另一方面，就是把气体燃料燃烧后多余的空气量，提供给混合料中固体燃料的燃烧所用，以满足该区间内混合料中固体燃料燃烧所需的空气量。上限要选择5.0倍，这是从工艺角度出发，根据新增的气体燃料量、新增高温段的长度以及该范围内混合料中固体燃料燃烧所需的空气量等几个方面的参数，经严格计算后确定的。

由于工程上的问题比较复杂，往往涉及到多个方面的参数，而且各个参数之间的相互关联也是错综复杂。本发明对料层表面燃料燃烧所需的助燃空气无自动蓄热作用进行补偿，就是说，把原来工艺中表面燃料燃烧所需的常温的(来自大气的)助燃空气进行预热，弥补了原来工艺中料层表面燃料燃烧无自动蓄热作用的缺陷(下层燃料燃烧所需的助燃空气，通过上部热烧结矿的预热，具有一定的温度，这就是所谓的自动蓄热作用)。

从工艺角度讲，充分考虑各个方面的因素，进行综合平衡后，选择相互匹配的温度与空气过剩系数，以满足工艺要求，使生产指标得到优化。

两个参数之间的关联性，还体现在此处的温度越高，空气过剩系数越小。在具体应用中，一方面，过高的空气过剩系数提供的风量，要满足气体燃料自身燃烧的用量外，还要通过气体燃料燃烧加热后，提供给料层表面及中下层混合料中固体燃料燃烧所需；另一方面，当气体燃料量一定是，通过调整空气过剩系数的大小，可以使高温区的温度相应地变化。因此在500-1000℃之间时，空气过剩系数为1.5-5.0倍，是配合效果最佳的选择。

本发明实施后，烧结机料面在往前运行的过程中，经过点火器1的点火后，随即进入新增设的隧道式高温区(如图4、图4a)，可以弥补烧结机料层表面热量不足的弊端，从而使料层上下部的热量分布趋于均匀，促进生产过程中成品率的提高，有利于节能降耗与指标改善。

本发明的台车的运行时间即台车在高温区停留的时间选定为3-4分钟。

这是因为按照工艺要求，混合料在1230-1270℃高温区的最佳焙烧时间为2-3分钟，考虑到料层表面的特殊性以及生产中的其它因素，将时间适当延长到3-4分钟为宜。

实际上，在现有工艺的实际生产中，各企业之间因条件与设备参数不同，其台车的运行速度也差别很大，一般为1.1-2.0m/min。

举例说：在实施该项目的过程中，可将隧道式高温区的长度设计为5-6m，台车速度设定为1.5-1.6m/min，则料层表面处于高温区的时间约为3.5-4分钟。

在具体生产中，很多参数是可以随时调整的，如台车速度、高温区温度等都属此类。在操作过程中，就是根据各个方面的因素综合平衡后进行随时调整，以获得生产的最佳效果。

图5所示，为不同工艺条件下沿料层高度方向的热量分布示意图。其中a为理想状态的热量分布示意；b为现有工艺的热量分布示意；c为本发明实施后的热量分布示意。

如前所述，烧结过程要求沿料层高度方向上下部之间的热量分布越均匀，越有利于指标的改善。也就是说，理想状态的热量分布应该是如图5中a所示的状态；但由于现有工艺自身的缺陷，造成表层热量供应不足，沿料层高度方向的热量分布实际情况如图5中b所示，由于上层的热量不足，下部热量又严重过剩，既不利于生产，又造成能源浪费，必然带来指标下降；实施本发明后，新增的高温区弥补了料层表面热量不足的弊端，使热量沿料层高度方向的分布如图5中c所示，这样一来，虽然难以(达到如图5中a所示的理想状态)保证上下料层之间的热量分布完全相同，但与(图5中b所示的)现有工艺相比，上下料层之间的热量分布却得到明显改善，从而获得改善指标的效果。

Claims (6)

1.一种用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，它在点火器之后，设置一段封闭的隧道式空间；该隧道式空间分为上下两个不同温度的温度场：上部的高温区确保满足对料层表面热量补偿的工艺要求；下部的低温区要确保使台车的轮轴能得到正常润滑与运行，不受高温的影响与破坏；在高温区空间内通入气体燃料燃烧，高温区空间通过采用过大的空气过剩系数，用于调节该封闭空间内的温度，同时也作为混合料中燃料燃烧的助燃空气。

2.如权利要求1所述的用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，所述高温区的温度在500-1000℃之间调整，所述低温区温度＜120℃。

3.如权利要求2所述的用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，所述高温区的温度在600-800℃之间。

4.如权利要求1所述的用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，所述过大的空气过剩系数为1.5-5.0倍的超高空气过剩系数。

5.如权利要求4所述的用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，所述空气过剩系数为3.0-4.0倍的超高空气过剩系数。

6.如权利要求1所述的用于冶金行业烧结机料面的热量补偿复合烧结方法，其特征是，所述台车在隧道式空间内的运行时间为3-4分钟。

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