CN110553501A - 一种热风烧结系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热风烧结系统及方法，包括：烧结机和冷却废气管道、循环烟气管道、环境空气管道，将所述的烧结机沿运动方向依次分为烧结前段、烧结中段和烧结后段，在烧结机台车下方设有风箱、风箱支管和与风箱支管相连通的抽风系统，其特征在于：在烧结前段料面上方设有热风罩Ⅰ、在烧结中段料面上方设有热风罩Ⅱ，所述的热风罩Ⅰ通过支管与冷却废气管道相连接，所述的热风罩Ⅱ与若干个气体混合装置相连接，所述的烧结后段对应的风箱支管上设有节流阀。本发明通过优化气体流量、温度、含氧量的组合，向烧结料面不同位置供给不同温度、含氧量的气流，使上、中、下层烧结过程的供热强度趋向一致，提高烧结矿的质量和成品率。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金工业烧结生产技术领域，具体涉及一种热风烧结系统及
方法。
背景技术
烧结是钢铁生产过程中非常重要的原料处理环节，由资源条件决定，我国高炉炼铁的原料长期以烧结矿为主。在烧结生产过程中，表层烧结矿由于蓄热少、烧结温度低并且受到急冷而强度差，随着烧结料层厚度的增高，表层部分所占比率相对变小，返矿率降低，成品率提高。由于厚料层蓄热多，可适当降低混合料配碳量，避免料层温度过高的不利影响。这样既可节约燃料消耗，也增强了料层的氧化气氛，有利于降低烧结矿中氧化亚铁（FeO）的含量和改善烧结矿的还原性能。目前，厚料层烧结技术已被国内外烧结厂普遍应用。
为了改善表层烧结矿质量，可以采用热风烧结工艺，热风通常是冷却废气或循环烟气。这里的冷却废气温度为150～250℃，含氧量约为21%是指烧结矿冷却过程产生的热废气，由冷却废气循环风机送往烧结机上方的热风罩内；这里的循环烟气是指从烧结抽风系统中分流出来的热烧结烟气，由烧结烟气循环风机送往烧结机上方的热风罩内。为了更好地回收利用这部分热风（这里指冷却废气或烧结烟气）的余热，一般将热风罩设在烧结机的前段，使热风在上层烧结过程中利用。与环境空气相比，温度较高的热风进入料层，会带入一定的热量，既能减弱表层烧结矿被急冷的效果，又能抵消一部分上层烧结料层蓄热不足的影响，可适当降低混合料配碳量，在改善上层烧结矿质量的基础上，防止下层过烧，从而提高烧结矿产质量。
但是，在烧结生产过程中，从上至下，烧结料层中的烧结矿带、燃烧带、干燥预热带、过湿带、原料带的厚度在不断地变化，烧结料层的透气性也在随之改变，随着过湿带的减薄、消失，料层透气性明显变化，后段（过湿带消失后）的料层透气性明显好于前段（过湿带消失前），随着料层加厚，前、后段料层透气性的差异更明显。在料层通过同样质量流量（或标态流量）的情况下，温度较高的气体进入料层后阻力更大。而且，回收利用的热风温度越高、风量越大，对料层阻力的影响越大，前、后段烧结过程中有效风量（指通过烧结料层的气体量）的差异越明显。
按传统的烧结生产方式，各风箱的抽风负压基本相同（点火段除外），当回收利用的热风量较大时，前段（过湿带消失前）烧结料层中通过的是温度较高的热风，后段（过湿带消失后）烧结料层中通过的是常温空气，造成实际通过烧结料层的有效风量与烧结过程的实际需求不一致，前段烧结料层通过的有效风量不足，后段烧结料层通过的有效风量过大。
有效风量决定了烧结料层中的固体燃料燃烧是否充分。上层烧结有效风量不足且料层蓄热不足时，供热量低，产生的液相量少且粘度低，出现疏松多孔的薄壁结构烧结矿的几率大，这种烧结矿还原性好，但强度低，容易粉碎；下层烧结有效风量过大且料层蓄热量高时，烧结速度快，成矿时间短，供热量过剩，出现大孔厚壁或大孔薄壁结构烧结矿的几率大，大孔厚壁结构烧结矿的强度较高，但还原性差，大孔薄壁结构烧结矿的强度和还原性均差。
为了改善热风烧结工艺的使用效果，强化厚料层烧结工艺的有益影响，有必要对整个烧结过程进行分段处理，使供风条件和抽风条件差异化，分别适应上、中、下层烧结过程的实际条件，提高烧结矿的质量和成品率。
发明内容
本发明的目的是提供一种热风烧结系统及方法，优化气体流量、温度、含氧量的组合，根据需要向烧结料面不同位置供给不同性质的气流，使上、中、下层烧结过程的供热强度趋向一致，提高烧结矿的质量和成品率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明的一种热风烧结系统，包括：烧结机和冷却废气管道、循环烟气管道、环境空气管道，将所述的烧结机沿运动方向依次分为烧结前段、烧结中段和烧结后段，在烧结机台车下方设有风箱、风箱支管和与风箱支管相连通的抽风系统，其特征在于：在所述的烧结前段料面上方设有热风罩Ⅰ、在所述的烧结中段料面上方设有热风罩Ⅱ，所述的热风罩Ⅰ通过支管与冷却废气管道相连接，所述的热风罩Ⅱ与若干个气体混合装置相连接，所述的烧结后段对应的风箱支管上设有节流阀。
所述的若干个气体混合装置均由总管、支管Ⅰ、支管Ⅱ、调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ组成，所述的总管一端与热风罩Ⅱ连通，另一端分别与支管Ⅰ和支管Ⅱ连通，所述的支管Ⅰ与冷却废气管道连接，所述的支管Ⅱ与循环烟气管道或环境空气管道连通，调节阀Ⅰ设置在支管Ⅰ上，调节阀Ⅱ设置在支管Ⅱ上。
本发明的一种热风烧结方法，其特征在于包括下列步骤：
S1 烧结前段热风供给
将热风罩Ⅰ通过支管与冷却废气管道连接，通过热风罩Ⅰ向所述的烧结前段料面供给温度为150～250℃、含氧量约为21%的冷却废气，冷却废气来自冷却废气循环风机；
S2 烧结中段热风供给与气流控制
所述的热风罩Ⅱ连接若干个气体混合装置，气体混合装置由总管、支管Ⅰ、支管Ⅱ、调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ组成，所述的总管一端与热风罩Ⅱ连通，另一端分别与支管Ⅰ和支管Ⅱ连通，所述的支管Ⅰ与冷却废气管道连接，所述的支管Ⅱ与循环烟气管道或环境空气管道连通，调节阀Ⅰ设置在支管Ⅰ上，调节阀Ⅱ设置在支管Ⅱ上，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与循环烟气或环境空气的比例，由各气体混合装置进入烧结中段料面的混合气体的含氧量或温度沿烧结机运动方向逐渐变化；
S3 烧结后段气体流量控制
向所述的烧结后段供给环境空气，通过设在风箱支管上的节流阀控制穿过料层的气体流量。
当所述的烧结中段使用冷却废气与循环烟气的混合气体时，循环烟气来自烧结烟气循环风机，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与循环烟气的比例，沿烧结机运动方向，气体混合装置上调节阀Ⅰ的开度逐渐减小，气体混合装置上调节阀Ⅱ的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置中的冷却废气比例逐渐减少，循环烟气比例逐渐增大，混合气体的含氧量逐渐降低。
当所述的烧结中段使用冷却废气与环境空气的混合气体时，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与环境空气的比例，沿烧结机运动方向，气体混合装置上调节阀Ⅰ的开度逐渐减小，气体混合装置上调节阀Ⅱ的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置中的冷却废气比例逐渐减少，环境空气比例逐渐增大，混合气体的温度逐渐降低。
与现有技术相比，本发明的优点：
1）通过设在风箱支管上的节流阀控制烧结后段的气体流量，可防止过多气体从烧结后段料层穿过，增大烧结前段、烧结中段的气体通过量，为烧结前段、烧结中段消纳更多温度较高的气体（冷却废气、循环烟气等）创造有利条件；
2）烧结前段更充分地利用温度高、含氧量高的冷却废气，可减弱表层烧结矿因被急冷而对强度的影响，废气携带的热量可以增加上层烧结过程中的热收入量，助燃风温的提高还改善了固体燃料的燃烧条件，使上层烧结过程的供热强度能满足需要，有利于提高上层烧结矿的质量和成品率；
3）烧结中段对应的是烧结料层中部，该部分蓄热作用自上而下逐渐增强，渐变的混合气体（含氧量逐渐降低或温度逐渐降低）进入料层，使烧结料层中部的固体燃料燃烧条件自上而下逐渐变差，使固体燃料燃烧供热量与蓄热量此消彼长，中层烧结过程的供热强度趋向稳定，可防止偏下层的烧结矿由于供热过多而质量变差；
4）烧结后段利用环境空气，因穿透料层的气体流量得到控制，可以防止因烧结速度过快、供热强度过大而影响下层烧结矿质量。
5）通过上述手段的运用，使烧结料层的上、中、下层供热强度趋向一致，可以使整个烧结料层高度方向上的烧结矿质量差异减小，提高烧结矿的整体质量，降低返矿率，本发明适用于新建烧结厂和原有生产线的改造，应用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图。
图2为图1的A-A剖视放大图。
图3为本发明实施例2的示意图。
图4为图3的B-B剖视放大图。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。说明书附图仅仅是本发明的两个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
如图1-图4所示，本发明的一种热风烧结系统，包括：烧结机1和冷却废气管道6、循环烟气管道7、环境空气管道8，将所述的烧结机1沿运动方向依次分为烧结前段1-1、烧结中段1-2和烧结后段1-3，在烧结机1台车下方设有风箱9、风箱支管10和与风箱支管10相连通的抽风系统，其特征在于：在所述的烧结前段1-1料面上方设有热风罩Ⅰ2、在所述的烧结中段1-2料面上方设有热风罩Ⅱ3，所述的热风罩Ⅰ2通过支管2-1与冷却废气管道6相连接，所述的热风罩Ⅱ3与若干个气体混合装置4相连接，所述的烧结后段1-3对应的风箱支管10上设有节流阀5。
所述的若干个气体混合装置4均由总管4-1、支管Ⅰ4-2、支管Ⅱ4-3、调节阀Ⅰ4-4和调节阀Ⅱ4-5组成，所述的总管4-1一端与热风罩Ⅱ3连通，另一端分别与支管Ⅰ4-2和支管Ⅱ4-3连通，所述的支管Ⅰ4-2与冷却废气管道6连接，所述的支管Ⅱ4-3与循环烟气管道7或环境空气管道8连通，调节阀Ⅰ4-4设置在支管Ⅰ4-2上，调节阀Ⅱ4-5设置在支管Ⅱ4-3上。
实施例1
本发明的实施例1的方法如图1和图2所示，所述的支管Ⅱ4-3与循环烟气管道7连通。如果冷却废气温度为200℃、含氧量为21%，循环烟气含氧量为15%，其热风烧结方法包括下列步骤：
S1 烧结前段热风供给
将热风罩Ⅰ2通过支管2-1与冷却废气管道6连接，通过热风罩Ⅰ2向所述的烧结前段1-1料面供给温度为200℃、含氧量为21%的冷却废气，冷却废气来自冷却废气循环风机；
S2烧结中段热风供给与气流控制
本发明所述的热风罩Ⅱ3连接若干个气体混合装置4，所述的烧结中段1-2使用含氧量21%的冷却废气与含氧量15%的循环烟气的混合气体，循环烟气来自烧结烟气循环风机，通过调节阀Ⅰ4-4和调节阀Ⅱ4-5的开度控制混入的冷却废气与循环烟气的比例，且沿烧结机1运动方向，气体混合装置4上调节阀Ⅰ4-4的开度逐渐减小，气体混合装置4上调节阀Ⅱ4-5的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置4中的冷却废气比例逐渐减少，循环烟气比例逐渐增大，混合气体的含氧量从21%逐渐降低到15%；
S3烧结后段气体流量控制
向所述的烧结后段1-3供给环境空气，通过设在风箱支管10上的节流阀5控制穿过料层的气体流量。
本发明适用于将冷却废气和烧结烟气用于热风烧结的情况，利用烧结矿冷却过程产生的热废气，既能减少烧结矿冷却环节的排放源，又能充分利用冷却废气余热；同时，利用从烧结抽风系统中分流出来的热烧结烟气，可减少烧结烟气排放量，降低外排烧结烟气中的污染物治理难度。
烧结前段利用冷却废气，温度高、含氧量高的冷却废气作为烧结风进入料层，既能带入一定的热量，又能改善料层中固体燃料的燃烧条件，可以提高上层烧结过程的供热强度，改善上层烧结矿的质量，提高成品率。
烧结中段利用混合气体，冷却废气和烧结烟气这两股含氧量不同的气流按一定比例混合，得到含氧量不同的混合气体，将其作为烧结风用于烧结机上的不同部位，通过对烧结风含氧量的调节，使烧结过程中的固体燃料的燃烧条件得到控制，烧结过程自上而下进行，料层蓄热量增加、燃料燃烧放热量随之减少，从而使烧结中段料层不同高度的供热强度趋向一致，烧结矿的质量差异减小。
烧结后段利用环境空气，通过节流阀控制穿透料层的风量，一方面，可以避免因为大风量下固体燃料燃烧充分与下部料层蓄热作用叠加后造成热量过剩而过烧；另一方面，控制风量可以控制烧结速度，避免因烧结速度过快成矿时间短而影响烧结矿质量。
实施例2
本发明的实施例2的方法如图3和图4所示，所述的支管Ⅱ4-3与环境空气管道8连通。如果冷却废气温度为200℃、含氧量为21%，环境空气温度为20℃，其热风烧结方法包括下列步骤：
所述的烧结中段1-2使用温度为200℃的冷却废气温度与温度为20℃的环境空气的混合气体，通过调节阀Ⅰ4-4和调节阀Ⅱ4-5的开度控制混入的冷却废气与环境空气的比例，沿烧结机1运动方向，气体混合装置4上调节阀Ⅰ4-4的开度逐渐减小，气体混合装置4上调节阀Ⅱ4-5的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置4中的冷却废气比例逐渐减少，环境空气比例逐渐增大，混合气体的温度从200℃逐渐降低到20℃。
本发明适用于将冷却废气用于热风烧结的情况，除烧结中段利用的混合气体与实施例1有区别外，其他步骤均与实施例1相同。
烧结中段利用混合气体，冷却废气和环境空气这两股温度不同的气流按一定比例混合，得到温度不同的混合气体，将其作为烧结风用于烧结机上的不同部位，通过对烧结风温度的调节，使其带入烧结料层的热量得到控制，烧结过程自上而下进行，料层蓄热量增加、热风带入烧结料层的热量随之减少，从而使烧结中段料层不同高度的供热强度趋向一致，烧结矿的质量差异减小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。
Claims (5)
1.一种热风烧结系统，包括：烧结机和冷却废气管道、循环烟气管道、环境空气管道，将所述的烧结机沿运动方向依次分为烧结前段、烧结中段和烧结后段，在烧结机台车下方设有风箱、风箱支管和与风箱支管相连通的抽风系统，其特征在于：在所述的烧结前段料面上方设有热风罩Ⅰ、在所述的烧结中段料面上方设有热风罩Ⅱ，所述的热风罩Ⅰ通过支管与冷却废气管道相连接，所述的热风罩Ⅱ与若干个气体混合装置相连接，所述的烧结后段对应的风箱支管上设有节流阀。
2.根据权利要求1所述的一种热风烧结系统，其特征在于：所述的若干个气体混合装置均由总管、支管Ⅰ、支管Ⅱ、调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ组成，所述的总管一端与热风罩Ⅱ连通，另一端分别与支管Ⅰ和支管Ⅱ连通，所述的支管Ⅰ与冷却废气管道连接，所述的支管Ⅱ与循环烟气管道或环境空气管道连通，调节阀Ⅰ设置在支管Ⅰ上，调节阀Ⅱ设置在支管Ⅱ上。
3.一种热风烧结方法，其特征在于包括下列步骤：
S1 烧结前段热风供给
将热风罩Ⅰ通过支管与冷却废气管道连接，通过热风罩Ⅰ向所述的烧结前段料面供给温度为150～250℃、含氧量约为21%的冷却废气，冷却废气来自冷却废气循环风机；
S2 烧结中段热风供给与气流控制
所述的热风罩Ⅱ连接若干个气体混合装置，气体混合装置由总管、支管Ⅰ、支管Ⅱ、调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ组成，所述的总管一端与热风罩Ⅱ连通，另一端分别与支管Ⅰ和支管Ⅱ连通，所述的支管Ⅰ与冷却废气管道连接，所述的支管Ⅱ与循环烟气管道或环境空气管道连通，调节阀Ⅰ设置在支管Ⅰ上，调节阀Ⅱ设置在支管Ⅱ上，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与循环烟气或环境空气的比例，由各气体混合装置进入烧结中段料面的混合气体的含氧量或温度沿烧结机运动方向逐渐变化；
S3 烧结后段气体流量控制
向所述的烧结后段供给环境空气，通过设在风箱支管上的节流阀控制穿过料层的气体量。
4.根据权利要求3所述的热风烧结方法，其特征在于：当所述的烧结中段使用冷却废气与循环烟气的混合气体时，循环烟气来自烧结烟气循环风机，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与循环烟气的比例，沿烧结机运动方向，气体混合装置上调节阀Ⅰ的开度逐渐减小，气体混合装置上调节阀Ⅱ的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置中的冷却废气比例逐渐减少，循环烟气比例逐渐增大，混合气体的含氧量逐渐降低。
5.根据权利要求3所述的热风烧结方法，其特征在于：当所述的烧结中段使用冷却废气与环境空气的混合气体时，通过调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ的开度控制混入的冷却废气与环境空气的比例，沿烧结机运动方向，气体混合装置上调节阀Ⅰ的开度逐渐减小，气体混合装置上调节阀Ⅱ的开度逐渐增大，使进入各气体混合装置中的冷却废气比例逐渐减少，环境空气比例逐渐增大，混合气体的温度逐渐降低。
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