CN109321744A - 一种混合机强化制粒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合机强化制粒装置，包括组合喷水装置和用于支撑所述组合喷水装置的固定支架，所述组合喷水装置包括仅一根用于通入热水或蒸汽的喷水总管，所述喷水总管从混合机的混合筒进料口伸入混合筒内部；所述喷水总管在长度方向上的不同位置分布有喷水点，所述喷水点布置有分水管，各所述分水管分别安装有雾化喷头。该装置结构合理，能够显著改善制粒效果(+3mm球含量)，实现混合机强化制粒生产，提高料层透气性，满足烧结生产更高的指标要求，提高能源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金、采矿等行业的原料加工设备，特别是在烧结生产之前对矿物原料进行混合制粒的二次混合机。
背景技术
烧结矿是我国高炉炼铁生产的主要含铁炉料，2016年我国烧结矿产量超过9亿吨，在烧结生产过程中，混合料制粒效果的好坏决定了烧结料层的透气性，而烧结料层透气性的好坏又直接影响着烧结机的利用系数和主抽风机的电耗，在确保烧结过程燃烧前沿和传热前沿一致的前提下，烧结料层的透气性越好，烧结机的利用系数越高，主抽风机电耗越低。
目前烧结生产过程采用两段混合制粒，虽然可以获得一定的制粒效果，但仍然不能满足料层厚度不断提升对烧结过程透气性要求的需要，在普通原燃料条件下，难以实现厚料层(>900mm)烧结。
如图1所示，部分混合机的喷水装置采用箱型梁形式，喷水装置2＂吊挂在混合机筒体内贯通的钢结构箱型梁3＂上，钢丝绳1＂及喷水装置2＂易于被翻转下落的物料打击发生晃动，当发生筒体粘料时，混合机实际内径变小后，物料翻转高度增加，打击钢丝绳的物料数量、重量和频次激增，钢丝绳1＂和喷水装置2＂晃动加剧，一定时间后钢丝绳1＂或喷水装置2＂受打击部位疲劳受损将发生断裂的事故，使正常生产中断不能继续进行。而且，钢结构箱型梁3＂上方易积料，箱型梁3＂容易被压断，造成混合机喷水装置钢丝绳断事故停机，并且还容易发生工作人员清理箱型梁上的积料造成的工伤事故。
如图2所示，作为一种改进的圆筒混合机喷水装置，在从进料口伸入筒体内皮带机机架上的前端设置着支撑架9'，在筒体进料口外设置着支架8'，通过支架8'和支撑架9'安装着组合喷水装置，组合喷水装置的结构为在套管7'内安装着并列的两根清水管5'和一根污泥管6'，伸出套管7'的并列的两根清水管5'和污泥管6'的前部都均布设置着喷水孔，在组合喷水装置的上方通过支架8'和支撑架9'安装着前部均布有喷水孔的喷水管4'，喷水管4'的长度比清水管5'的长度长，在安装喷水管4'上部的支架上设置着主挂耳3'，一端连接着主挂耳3'的钢丝绳2'其另一端连接着喷水管4'前端的付挂耳12'上。
该装置虽然解决了图1所示喷水装置的问题，但是其喷孔直接开设在喷水管上，喷出的水呈柱状水流，且喷水面狭窄，润湿面积小，物料润湿程度不均匀。经过一混制粒后的物料已含有一定量的水分，被柱状水流润湿的物料会出现过润湿，制好的球粒将泥化降低制粒效果和料层透气性变差，而润湿不足的物料将无法实现母球长大，喷水后制粒改善效果有限，将不能体现二混的作用。
此外，该装置采用了三根以上的水管进行喷水，既增加了喷水装置重量，又造成装置维修、更换的繁琐，且喷水装置的制作材料为普通钢材，在生产过程中易腐蚀生锈而损坏。
因此，如何进一步改善混合料制粒效果，以及提高烧结过程料层的透气性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合机强化制粒装置。该装置结构合理，能够显著改善制粒效果(+3mm球含量)，实现混合机强化制粒生产，提高料层透气性，满足烧结生产更高的指标要求，提高能源利用率。
为实现上述目的，本发明提供一种混合机强化制粒装置，包括组合喷水装置和用于支撑所述组合喷水装置的固定支架，所述组合喷水装置包括仅一根用于通入热水或水蒸汽的喷水总管，所述喷水总管从混合机的混合筒进料口伸入混合筒内部；所述喷水总管在长度方向上的不同位置分布有喷水点，所述喷水点布置有分水管，各所述分水管分别安装有雾化喷头。
优选地，所述喷水总管上的喷水点从所述混合筒筒口至喷水总管末端沿长度方向平均分布。
优选地，所述喷水点中除起始喷水点和末端喷水点以外，至少有两个喷水点以间隔1～2个喷水点的方式不设置或不启用所述分水管和雾化喷头，其中设置有且启用所述分水管和雾化喷头的喷水点在所述混合筒内形成集中润湿段，不设置或不启用所述分水管和雾化喷头的喷水点在所述混合筒内形成润湿间隔段。
优选地，所述固定支架包括共同支撑所述组合喷水装置的筒内固定支架和筒外固定支架。
优选地，所述喷水总管的上部设置有位于所述混合筒内部的头部挂环、靠近所述头部挂环的固定挂环和位于所述混合筒外部的拉紧环，三者通过钢丝绳相连接起到辅助固定作用。
优选地，所述喷水总管的倾斜度与所述混合筒的倾斜度保持一致，其总长度小于等于所述混合筒总长度的三分之一。
优选地，所述雾化喷头距离料面的距离大于0.5m。
优选地，所述雾化喷头的直径大小为50mm～200mm，其喷孔孔径大小为0.8mm～3mm。
优选地，所述雾化喷头或分水管上设有防护罩。
优选地，所述喷水总管的内径大于所述分水管的内径，且两者的内径尺寸满足所述喷水总管内的水流速度大于1.0m/s时，所述分水管内的水流速度大于1.5m/s。
本发明对二次混合机喷水装置的结构和喷水方式做了进一步改进，其采用热水或水蒸气作为喷水介质，可最大幅度提高烧结混合料的温度，使其达到露点温度以上，可以显著减少料层中水汽冷凝而形成的过湿现象，从而减轻过湿层气流的阻力，改善料层的透气性；使不同原料粒度的烧结混合料预热后对烧结矿的产量都有不同程度的提高；而且其仅具有一根喷水总管，喷水管数量少、重量轻，易于维修和更换，同时采用雾化喷头进行喷水，雾化效果好，雾化水流速高，润湿面积大，物料润湿均匀，能够使物料润湿更加合理，从而大幅度提高了混合料制粒效果，实现混合机强化制粒生产，提高料层透气性，满足烧结生产更高的指标要求，提高能源利用率。此外，喷水装置不易被物料打击晃动，可以杜绝钢丝绳断裂和喷水装置断裂的问题，保证设备的使用寿命和工作可靠性。
在一种优选方案中，利用在选择的喷水点不设置或不启用分水管和雾化喷头，可根据物料自身制粒特性在混合筒内形成集中润湿段和润湿间隔段，其中，集中润湿段可使母球在合理范围内增加湿度，提供快速长大的条件，润湿间隔段为母球长大和压实提供时间，为下一段集中润湿提供质量更高的母球，从而实现大幅增加+3mm球含量，进一步改善物料透气性。
附图说明
图1为混合机的喷水装置采用箱型梁形式的结构示意图；
图2为混合机的喷水装置采用多根喷水管的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种混合机强化制粒装置的结构示意图；
图4为图3所示混合机强化制粒装置与混合筒的位置关系示意图；
图5为第一种喷头位置示意图；
图6为第二种喷头位置示意图；
图7为第三种喷头位置示意图；
图8为第四种喷头位置示意图；
图9为喷头的结构示意图；
图10为图9的A向视图；
图11为第一种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图；
图12为第二种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图；
图13为第三种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图。
图1中：
1＂.钢丝绳 2＂.喷水装置 3＂.箱型梁
图2中：
1'.筒体 2'.钢丝绳 3'主挂耳 4'.喷水管 5'.清水管 6'.污泥管 7'.套管 8'.支架 9'.支撑架 10'.皮带机机架 11'.固定件 12'.付挂耳 13'.吊挂件 14'.喷嘴
图3至图13中：
1.筒外固定支架 2.皮带机机架 3.筒内固定支架 4.喷水总管 5.拉紧环 6.钢丝绳 7.分水管 8.防护罩 9.固定挂环 10.头部挂环 11.雾化喷头
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
烧结料层透气性是烧结过程中非常重要的状态参数，反映了烧结料层允许气体通过的难易程度，与料层的结构有着密切的关系。气体在烧结料层内的流动状况和变化规律影响烧结过程的传质、传热以及物理化学反应，因此烧结料层透气性决定了烧结过程顺利进行的难易程度，影响烧结矿的产质量指标。同时，透气性的好坏影响着烧结终点的稳定，透气性过好，烧结终点超前，透气性差，烧结终点滞后。因此，只有稳定和改善料层透气性，才能稳定烧结终点，进而稳定烧结过程，实现优质、高产和低耗。所以烧结过程水分控制应以透气性为中心，即透气性好时，稳定控制混合料水分；透气性差时，根据透气性模型，调节水分含量，改善透气性，使得烧结过程稳定高产。
为满足烧结生产更高的指标要求，提高能源利用率，本实施例利用烧结厂过剩热水或水蒸汽作为烧结二次混合机制粒喷水介质，通过优化喷水位置、喷水量和喷水装置结构，实现混合机强化制粒生产。
请参考图3、图4，图3为本发明实施例公开的一种混合机强化制粒装置的结构示意图；图4为图3所示混合机强化制粒装置与混合筒的位置关系示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的混合机强化制粒装置，主要由组合喷水装置和用于支撑组合喷水装置的固定支架构成，其中，组合喷水装置仅设有一根用于通入热水或蒸汽的喷水总管4，喷水总管4从混合机的混合筒进料口伸入混合筒内部，喷水总管4在长度方向上的不同位置分布有喷水点，喷水点布置有分水管7，各分水管7头部分别安装有雾化喷头11，热喷水以雾状形式喷出，在雾化喷头11上方安装有固定在分水管7上的防护罩，以保护雾化喷头11，避免雾化喷头11被物料打击，雾化喷头11数量和位置布置可任意组合，配合原料特性进行合理布置，雾化喷头11和分水管7可以螺纹相连接。
喷水总管4的倾斜度与混合筒的倾斜度保持一致，其总长度小于等于混合筒总长度的三分之一，分水管7与总水管4的角度可任意调整，保证喷水润湿均匀度，喷水总管4的内径大于分水管7的内径，两者的内径尺寸可根据需要进行调节，工作时，喷水总管4内的水流速度大于1.0m/s，分水管7内的水流速度大于1.5m/s。
在物料从进料口伸入混合筒体内皮带机机架上的前端设置着筒内固定支架3，在筒体进料口外设置着筒外固定支架1，通过筒内固定支架3和筒外固定支架1安装着组合喷水装置，即组合喷水装置由筒内固定支架3和筒外固定支架1共同支撑。
喷水总管4的上部设置有位于混合筒内部的头部挂环10、靠近头部挂环的固定挂环9和位于混合筒外部的拉紧环5，三者通过钢丝绳6相连接起到辅助固定作用，避免物料下落对水管的打击晃动。
喷水总管4在筒外固定架位置处与外面供水管以螺栓连接，360m2烧结机对应二混混合筒的总水管4、分水管7、雾化喷头11及管内水总质量不超过60kg，拆卸、维修较为方便。
请参考图5至图10所示，图5为第一种喷头位置示意图；图6为第二种喷头位置示意图；图7为第三种喷头位置示意图；图8为第四种喷头位置示意图；图9为喷头的结构示意图；图10为图9的A向视图。
如图所示，雾化喷头11可选用专利公开号为CN 202105629U的实用新型专利所公开的“一种气雾喷水器”，为防止喷头堵塞，其喷孔内径由0.5mm～0.8mm更改为0.8mm～3mm，同时保证雾化喷头距离料面高度在0.5m以上，确保足够的润湿面。
根据混合料量大小，可选择不同尺寸的雾化喷头11，但喷头直径不宜过大，喷头直径过大容易被物料打击晃动，本发明设计雾化喷头11大小为50mm～200mm，推荐的雾化喷头11的直径为150mm。
从混合筒的截面视图观察，雾化喷头11的喷水方向既可以垂直向下(见图5)，也可以偏向于左侧(见图6)，或偏向于右侧(见图7)，也可以部分偏向于左侧部分偏向于右侧(见图8)，在图8中，第1～3号雾化喷头偏向于左侧，而第4-7号雾化喷头偏向于右侧。
请参考图11至图13，图11为第一种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图；图12为第二种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图；图13为第三种集中润湿段和润湿间隔段的分布示意图。
如图所示，从混合筒筒口至喷水总管4末端沿长度方向平均分布有6～7个喷水点，分别为①、②、③、④、⑤、⑥、⑦，每个喷水点布置1～2个分水管7，每个分水管7配置一个雾化喷头11。
这里的喷水点仅是为了便于描述而定义的点位，并不表示喷水点必然会喷水，只有在喷水点开孔并安装分水管7和雾化喷头11之后，喷水点才会具有向矿料喷水的功能，而且，根据实际需要，喷水点的数量还可以进一步增加或减少，例如减少为6个，或增加至8个，等等。
以上7个喷水点可以全部加装分水管7和雾化喷头11(见图3)，也可以根据物料制粒特性布置分水管7和雾化喷头11，布置规则为：喷水点中除起始喷水点和末端喷水点以外，至少有两个喷水点以间隔1～2个喷水点的方式不设置或不启用分水管7和雾化喷头11，其中设置有且启用分水管7和雾化喷头11的喷水点在所述混合筒内形成集中润湿段，不设置或不启用分水管7和雾化喷头11的喷水点在混合筒内形成润湿间隔段。
例如：在图11中，①②、④⑤、⑦喷水点设置有分水管7和雾化喷头11，形成集中润湿段，③、⑥喷水点没有设置分水管7和雾化喷头11，形成润湿间隔段；在图12中，①、③、⑤、⑦喷水点设置有分水管7和雾化喷头11，形成集中润湿段，②、④、⑥喷水点没有设置分水管7和雾化喷头11，形成润湿间隔段；在图13中，①、③、④、⑥、⑦喷水点设置有分水管7和雾化喷头11，形成集中润湿段，②、⑤喷水点没有设置分水管7和雾化喷头11，形成润湿间隔段。
本发明喷水点多样化，分水管7间隔布置时，集中润湿段可使母球在合理范围内增加湿度，提供快速长大的条件，润湿间隔段为母球长大和压实提供时间，提高小球粒径和强度，避免混合料润湿过度，为下一段集中润湿提供质量更高的母球，从而实现大幅增加+3mm球含量，进一步改善物料透气性。
以图11所示的间隔布置方式进行试验，在烧结二混混合筒上使用该强化制粒装置，物料量为756t/h，原料经一混后水分为6.2％，二混需喷水量为5.7t/h，二混制粒时间为4.3min，热水温度为90℃，雾化喷头布置方式为①②、④⑤、⑦，雾化喷头大小为150mm，喷孔孔径1.0mm，喷头喷孔处水流速为1.9m/s，每个喷头的物料润湿面直径为800mm。喷水总管内径30mm，水流速为2.2m/s，分水管内径10mm，水流速为4.0m/s。实施例和对比例结果如表1、表2所示。
表1二混增加雾化水前后混合料粒度的变化
| 二混前+3mm含量/％ | 二混后+3mm含量/％ | +3mm粒级增长幅度/％ | |
| 改造前 | 48.57 | 51.57 | 3.00 |
| 改造后 | 48.57 | 61.06 | 12.49 |
表2二混增加雾化水前后混合料温度的变化
| 二混前混合料温度/℃ | 二混后混合料温度/℃ | 温度增长幅度/℃ | |
| 改造前 | 20 | 20 | 0 |
| 改造后 | 20 | 24.64 | 4.64 |
从理论上来讲，混合料水分在烧结过程中的作用包括：
(1)在烧结过程中，水分能吸收过剩热，防止过早烧结，起着热的调节作用。
(2)加水能使炉料成球，同时烧结时因水分蒸发，使炉料变为多孔状，便于空气均匀通过，提高炉料透气性。
(3)防止粉状物料被气流带走和堵塞管道，改善了工作环境，降低了物料的损失。
可见，适当的含水量可以使精矿和返粉相互粘结，让水分充分渗透到炉料内部以保证良好的透气性，每一种物料适当湿润到一定程度时，具有最小的堆比重，即这种湿度使物料具有最大容积，也就是最好的透气性，此时物料的制粒作用最大。
本发明采用热水或水蒸气作为喷水介质，可最大幅度提高烧结混合料的温度，使其达到露点温度以上，可以显著减少料层中水汽冷凝而形成的过湿现象，从而减轻过湿层气流的阻力，改善料层的透气性；使不同原料粒度的烧结混合料预热后对烧结矿的产量都有不同程度的提高。
实际应用中，可根据物料自身制粒特性所需制粒水分要求和出一混后物料水分检测结果集中计算机反馈，由计算机软件系统控制给水量，实现喷水精密控制。
本发明优选使用厂区自产或过剩热水、蒸汽作为喷水介质，要求介质温度＞80℃。经计算，在360m2烧结机对应二混混合筒上使用90℃热水作喷水介质时，物料温度提高2～5℃，可降低吨烧结矿0.4～1.0kgce标煤。本发明工艺采用中空喷头，喷水为雾化效果好，雾化水流速高，润湿面积大，物料润湿均匀。此外，喷水装置可全部采用(除钢丝绳外)不锈钢耐磨材料制作，确保喷水系统不被腐蚀生锈而损坏，影响生产率。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，当所需喷水量过大时，不排除增加总水管数量的可能性，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
本发明的工艺设计合理，装置结构较优，在保证喷水装置不再被物料打击晃动，设备的使用寿命延长及可靠性提高的基础上，使物料润湿更加合理，大幅度的提高了混合料制粒效果，适用于目前皮带头轮伸入筒体内进料的圆筒混合机设备的喷水装置设施，不同的圆筒规格可根椐本设计原理结合具体情况加以应用，特别对于高铁精粉率烧结条件下的极易粘料的混合机设备，其应用前景尤为广阔。
以上对本发明所提供的混合机强化制粒装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合机强化制粒装置，包括组合喷水装置和用于支撑所述组合喷水装置的固定支架，其特征在于，所述组合喷水装置包括仅一根用于通入热水或水蒸汽的喷水总管，所述喷水总管从混合机的混合筒进料口伸入混合筒内部；所述喷水总管在长度方向上的不同位置分布有喷水点，所述喷水点布置有分水管，各所述分水管分别安装有雾化喷头。
2.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述喷水总管上的喷水点从所述混合筒筒口至喷水总管末端沿长度方向平均分布。
3.根据权利要求2所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述喷水点中除起始喷水点和末端喷水点以外，至少两个喷水点以间隔1～2个喷水点的方式不设置或不启用所述分水管和雾化喷头，其中设置有且启用所述分水管和雾化喷头的喷水点在所述混合筒内形成集中润湿段，不设置或不启用所述分水管和雾化喷头的喷水点在所述混合筒内形成润湿间隔段。
4.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述固定支架包括共同支撑所述组合喷水装置的筒内固定支架和筒外固定支架。
5.根据权利要求4所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述喷水总管的上部设置有位于所述混合筒内部的头部挂环、靠近所述头部挂环的固定挂环和位于所述混合筒外部的拉紧环，三者通过钢丝绳相连接起到辅助固定作用。
6.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述喷水总管的倾斜度与所述混合筒的倾斜度保持一致，其总长度小于等于所述混合筒总长度的三分之一。
7.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述雾化喷头距离料面的距离大于0.5m。
8.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述雾化喷头的直径大小为50mm～200mm，其喷孔孔径大小为0.8mm～3mm。
9.根据权利要求1所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述雾化喷头或分水管上设有防护罩。
10.根据权利要求1至9任一项所述的混合机强化制粒装置，其特征在于，所述喷水总管的内径大于所述分水管的内径，且两者的内径尺寸满足所述喷水总管内的水流速度大于1.0m/s时，所述分水管内的水流速度大于1.5m/s。
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