CN111500858A - 通过冷却来抑制热产品在传送过程中微粒排放的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的装置，所述装置包含第一道多个管状元件，用于向所述产品喷洒第一道水；以及第二道多个管状元件，用于向所述产品喷洒第二道水，并且所述第一道多个管状元件喷洒的所述第一道水的水量大于所述第二道多个管状元件喷洒的所述第二道水的水量。本发明还公开了一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的方法。

Description

通过冷却来抑制热产品在传送过程中微粒排放的装置及其 方法

技术领域

本发明涉及铁矿石球团的处理。具体地，本发明公开了一种抑制热产品在冷却传送过程中的微粒排放的装置及其方法。

背景技术

近年来，铁矿石造块尤其是球团方法的使用率在不断增加。球团方法使用的是不适用于高炉和电热直接还原炉的细矿石和超细矿石。这种方法是将这些矿石聚结成通常8mm至18mm中等直径的球体，这些球体的化学、物理和冶金特性适用于炼钢工程。

为了保证球团的抗压强度，会进行焙烧步骤以将矿石、黏合剂和助溶剂烧结在一起。在该过程中，球团的温度超过1300℃。在制粒厂，会在冷却阶段回收一部分的热量。但是，因为热量无法完全回收，通常球团出厂时的温度在200℃左右。

随后通常采用水冷及颗粒物排放抑制剂来尽量减少此类颗粒物的排放。

此外，在露天储存这些产品的情况下，还普遍对矿石堆以及团块进行喷水来控制微粒排放以及加湿烧结的球团。

在此，文件WO2004074521(A2)、CN204959004(U)、US2003019548(A1)以及JPS60251232(A)公开了现有技术的传统上用于冷却可移动产品的方法。

文件WO2004074521(A2)公开了一种诸如球团之类的热物质的传输机，其纵向凸起部分被外壳覆盖，并与进料器相连。在遮盖传输装置的外壳上设有入口装置，其用于将水洒到传输装置中的热物料上，其中入口装置仅布置在传输方向上远离进料器的一端，进料器与用于吸收供水时所产生的水蒸气的吸气装置连接。入口装置远离进料器，从而避免表面冷却的热物料中出现高温梯度而形成裂缝。但是，该文件并没有对材料下层和输送装置横向区域的冷却作出说明，也没有对相对于入口装置的位置使用可变化的水流进行说明。

文件CN204959004(U)公开了一种例如球团的高温铁矿石材料的快速冷却装置，其包含冷却水供应装置、水雾化装置以及喷水装置。水沿输送方向均匀地洒到物料上，主要用于表面冷却。喷水装置沿移动方向安装在传送带上方，与传送带中心平行，该装置包含分配管和多个鸭嘴喷嘴。但是，该文件并没有说明喷嘴的水流根据喷嘴的位置发生的变化，也没有明确在传输装置的横向区域的喷水。

文件US2003019548(A1)公开了一种用于冷却热还原铁团块的方法，该方法包含以下步骤：用蒸汽以4.0℃/s或以下的冷却速率对热还原铁团块进行初级冷却；通过蒸汽和水喷雾以4.0℃/s或以下的冷却速率对还原铁团块进行二级冷却；以及在最终产品的温度范围内的温度下，用水喷雾以3.5℃/s或以下的冷却速率对还原铁团块进行最终冷却。最终冷却步骤中水喷雾蒸发产生的蒸汽将用在初级冷却步骤和/或二级冷却步骤。需要强调的是该文件描述的冷却步骤是在铁团块的表层发生的，并且沿着传输方向进行喷洒。通常，这种材料的粒径在25mm至50mm之间，比典型的球团颗粒尺寸(8mm至18mm)大。此外，传统的压制铁团块的孔隙率通常小于球团的孔隙率，因此保留了较少的水分，并使水分也更容易到达底层。

文件JPS60251232(A)公开了一种用于烧结矿传送带的冷却装置，其具有包含多个鸭嘴的喷雾嘴，该喷雾嘴安装在传送带上，且在测量烧结矿温度后启动。喷雾嘴按传送方向横向设置，以覆盖整个传送带表面。该文件所公开的冷却装置安装在传送带返回处，用于传送带的清洁和维护。该文件并未描述传送带所载物质的冷却和/或润湿。此外，该文件并没有说明喷嘴的水流相对于多个喷嘴中的每一个的位置的变化，也没有明确在传送带横向区域的喷水。

因此，针对诸如球团和其他附聚物之类的热产品需要一种能够有效地润湿和冷却输送机上布置的所有产品层的冷却装置及其方法，以尽量减少颗粒排放，从而实现环境控制。

发明目的

本发明的目的旨在提供一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的装置及其方法，能够有效地润湿和冷却布置在输送机上的所有产品层，同时使微粒排放达到最小，并且减少该过程中的用水消耗。

发明内容

本发明公开了一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的装置，包含用于在产品上喷洒第一剂量水的第一道多个管状元件，以及在产品上喷洒第二剂量水的第二道多个管状元件，其中所述第一道多个管状元件喷洒的水的剂量大于所述第二道多个管状元件喷洒的水的剂量。

本发明还公开了一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的方法。

附图说明

对附图的描述如下所示：

图1示出了通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的装置的视图：(a)示出了安装在输送机上方的装置透视图；(b)示出了在输送机上喷水的装置实物图；(c)示出了装置的前视图。

图2示出了与热产品水分含量相关的抑制微粒排放的水效率的结果的曲线图。

图3示出了根据热产品的初始温度和通过仅表面喷水的冷却方法所用的水量而得出的热产品在不同深度的最终湿度的结果的曲线图。

图4示出了使用现有传统技术方法(表面喷水)抑制微粒和使用装置(歧管)通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放(在侧面和表面喷水)的效率结果的曲线图。

图5示出了颗粒物浓度值的时间序列表。

具体实施方式

本发明公开了一种通过冷却来抑制可移动热产品在传送过程中微粒排放的装置(歧管)及其方法。

本发明的装置设置含有管状元件，所述管状元件对输送机上可移动热产品进行喷水，以有效地润湿输送机上的热产品的所有层，从而对颗粒物的排放进行环境控制，使用水量低于传统表面施水系统使用的水量。

因此，在本发明的装置中，管状元件的喷水流量会根据输送机上热产品的床高沿着输送机的横截面而变化。

图1(a)、图1(b)以及图1(c)是本发明装置的优选示例图，其中装置1是用于通过冷却来抑制经输送机5移动的热产品在传送过程中的微粒排放，其包含用于在热产品上喷洒第一剂量水的第一道多个管状元件10a、10b，以及在产品上或输送机5的侧部区域上喷洒第二剂量水的第二道多个管状元件12、14。

为了使输送机5上的热产品的不同层都能实现有效的低水耗加湿，装置1被构造成第一道多个管状元件10a、10b的第一剂量喷水大于第二道多个管状元件12、14的第二剂量喷水。

可以通过管状元件10a、10b、12、14的尺寸来确认第一道水的剂量和第二道水的剂量。此外，第一道管状元件10a、10b和第二道管状元件12、14中每一者可以包含阀门18，其用来精细调节管状元件10a、10b、12、14的水流。

第一道多个管状元件可以包含2至4个管状元件10a、10b。第一道多个管状元件优选地包含3个管状元件10a、10b。

此外，第一道多个管状元件10a、10b可以沿着可移动产品的流动方向向输送机5的中央区域喷洒第一道水，或者优选地沿着热产品流动的反方向喷洒第一道水，从而能够提高冷却效率。因此，第一道多个管状元件10a、10b可以安装在装置1的中央区域，并且第一道多个管状元件10a、10b中的每一个管状元件可以包含一个鸭嘴20。

此外，第二道多个管状元件可以包含2至4个管状元件12、14，优选地2个管状元件12、14。第二道多个管状元件12、14还用于向输送机5的侧面区域喷洒第二道水。

装置的第二道多个管状元件12、14可以包含在装置1的一侧安装的一个管状元件12，以及在装置1的另一侧安装的另一个管状元件14。为了冷却输送机5的侧面区域以及出现在输送机5尽头的热产品的各层，第二道多个管状元件12、14向输送机5的侧面区域喷洒第二道水。优选地，在输送机5上的热产品是均匀分布的，并且第二道多个管状元件12、14喷洒同样剂量的水。不过，可以通过调节管状元件10a、10b、12、14或阀门18来调节水的剂量，以处理输送机5上的热产品分布不均匀等情况。

这样，本发明的装置仅通过一个点供水。由此更有利于使得装置的清洁和维护过程变得更容易和快速，并且能够大大减少装置安装方面的投入。

本发明中通过冷却来抑制可移动热产品在经输送机5处理的过程中微粒排放的方法利用了装置1的管状元件10a、10b、12、14，通过喷水而有效地润湿分布在输送机5上的热产品的各个层，由此对颗粒物排放进行环境控制。

为了实现所述方法，装置1是按输送机5行进的方向横向布置。因此，由装置的管状元件释放的水流将沿着输送机5的横截面喷洒，且根据热产品的床高而变化。

本发明的方法包含由第一道多个管状元件10a、10b对热产品喷洒第一剂量水以及由第二道多个管状元件12、14对热产品喷洒第二剂量水。其中，通过第一道多个管状元件10a、10b喷洒的第一剂量水的水量大于通过第二道多个管状元件12、14喷洒的第二剂量水的水量。

向热产品喷洒第一道水和第二道水的步骤可能会同时发生。

在本发明的方法中，第一道水的剂量可以是添加水的总剂量的75％至90％，第二道水的剂量可以是总剂量的10％至25％，其中，第一道水剂量优选地为总水量的80％，第二道水剂量优选地为总水量的20％。

为了实现最佳情况，装置1的第一道多个管状元件10a、10b优选地包含三个管状元件10a、10b。例如，可以将第一道水量分为三份，一份占总剂量的60％，由位于装置1中心的管状元件10a喷洒，另外两份占总剂量的10％，分别由位于中心管状元件10a侧的每个管状元件10b喷洒。然后将第二道水量分成占总剂量的10％的两份，分别由位于装置1末端的每个管状元件12、14喷洒。

在本发明的方法中，可以将第一道水喷洒在输送机5的中央区域，主要用于对热产品进行表面冷却。第一道多个管状元件10a、10b也可以以与热产品流动方向相反的方向喷洒第一道水，由此达到方法中最佳的冷却效率。

此外可以使用第二道多个管状元件12、14向输送机5的侧面区域喷洒第二道水。因此，第二道多个管状元件12、14可以在装置的一端设置管状元件12，在装置1的另一端设置管状元件14。

为了实现所述方法，第二道多个管状元件12、14可以向输送机5的侧面区域均匀喷洒相同剂量的第二道水。比如，第二道水可以分为5％至12.5％的两份，向输送机5的各个侧面喷洒，优选地是向输送机5的两侧分别喷洒占总水量的10％的两份水。

在该方法中，通过装置1冷却的热产品优选地为铁矿球团。但是，例如烧结的团块之类的其他热产品和其他附聚物也可以通过本发明的方法冷却。

此外，在该方法中添加的水的总剂量包含第一道水和第二道水，并且可以是需冷却的热产物的质量的1％至7％。

对照测试

通过使用本发明的装置及其方法进行的测试，可以验证热产品的水分在抑制颗粒物排放方面具有重要作用。

如图2所示，高于1％的湿度会产生90％以上的颗粒物排放抑制效率，因此可以使用更少量的排放抑制剂。

另外，如图3所示，已经发现，仅在表面喷水对于冷却和润湿输送机上热产品的各个层面是不够的。

从图3中可以看出，考虑到在对表面的冷却过程中，水量占4％，热材料的初始温度为160℃，第三层和第四层的加湿量将小于0.5％，因此，未能显现抑制微粒排放的效率高。此外，考虑到初始的热物料温度为160℃，只有当水的添加量超过5％时，第三热物料层和第四热物料层中的加湿量才能达到1％以上。

为了解决上述问题，装置1可以向热产品的表面和侧面喷水，从而可以有效地润湿和冷却分布在输送机5上的所述多个产品的各个层。

图4示出了实验室测试结果，用以验证使用装置1(图中的橙色线)和使用现有技术的传统装置的仅做表面冷却(蓝色线)的微粒抑制效率。这些测试使用的水占总水量的2％，热产品的初始温度为140℃。

可以看出，随着输送机承受更多的载荷(横坐标轴上表示的t/h值)，输送机上的热产品的床层也更厚，导致水渗透的难度更大，从而降低了对床层的润湿性，因此降低了预期的排放控制效率。

然而，同未使用该装置的情况相比，使用装置1显著降低了微粒排放率。这可以通过效率增益值来验证。(图4的第二纵坐标，通过灰色条表示的值)

例如，对于2％的剂量和300t/h的负荷值，使用装置1时排放微粒的效率将比不使用装置时提高20％。但是，对于900吨/小时的负荷，使用装置1可获得排放控制效率的增益在45％左右，从不使用装置1时的45.9％在使用装置1后上升为66.7％。

对于介于1500和2100t/h之间的负载值，与不使用所述装置的情况相比，使用装置1可使效率提高85％以上。比如，对于2100吨/小时的负载，使用装置1可达到接近100％的效率增益。

示例1

为了验证分布在输送机上的热产品的各层的湿度，通过沿着输送机横截面使用不同剂量的水以及不同的热产品床高来进行实验室测试。

在示例1的三次测试中，使用质量为34kg的球团并加热到160℃。球团形成的床深为15厘米，所喷洒的水总量为球团面积的4％。重点指出在此的4％相当于34kg的4％。也就是说，使用了1360克水。

第一次测试的结果列于表1，在输送机中央区域的单个位置的表面上喷洒了1360克水。注意到水几乎没有到达床层的下层，导致冷却和润湿不足。第一次测试重复了表面施水的表现情况。

表1-第一次测试

层	润湿后	干燥后	水	％水
					第一层(g)	5,890	5,490	400	6.79％
第二层(g)	10,520	10,130	390	3.71％
					第三层(g)	9370	9310	60	0.64％
第四层(g)	9,010	9,000	10	0.11％

第二次测试的结果列于表2，喷水剂量分布是在输送机中央区域喷洒占20％的第一道水和侧面区域喷洒的占80％的第二道水(两侧各40％)。这种分布产生的加湿效率很低，主要影响位于球团床中间的第二层和第三层。

表2-第二次测试

层	润湿后	干燥后	水	％水
					第一层(g)	4,800	4,750	50	1.04％
第二层(g)	9,210	9,170	40	0.43％
					第三层(g)	9,220	9,180	40	0.43％
第四层(g)	11,960	11,290	670	5.60％

第三次测试结果列于表3，喷水剂量分布为在输送机中央区域喷洒的占80％的第一道水和侧面区域喷洒的占20％的第二道水(两侧各10％)。分别由装置1的管状元件10a和10b(在中央区域)以及管状元件12和14(在两侧区域)喷水。

通过这种分布产生的加湿效果是有效的，甚至第三层的湿度也接近1％，因此适于抑制微粒排放。

表3-第三次测试

层	润湿后	干燥后	水	％水
					第一层(g)	6,510	6,110	400	6.14％
第二层(g)	9,540	9,180	360	3.77％
					第三层(g)	8,430	8,360	70	0.83％
第四层(g)	10,280	9,930	350	3.40％

可以看出，第三次测试中使用的水剂量分布不仅能够有效加湿，还能出色地控制温度，这是因为传送带中部和底部的温度基本接近。第三次测试中球团各个层的湿度和温度分布均匀。

示例2

应注意，在现场时其它若干因素也会影响排放情况，在安装装置1的位置附近进行的测量数据是最合适的结果。

比如，影响场堆微粒排放指标结果的有各种活动，包括电池排放、堆放事件、修复事件、清洁防风屏障(windfences)、卸载除尘器、筒仓清洁、喷嘴堵塞、在某时期内加水量较大等等。

图5示出了颗粒浓度值的时间序列，这是按照在堆场的输送机5上安装装置1之前和之后颗粒内部监测网络测量的。安装有装置1的时段由红色垂直线标识。将装置1安装在所分析堆场的输送机5中之后，可以验证到颗粒浓度显着降低。

鉴于以上示例，可以表明经冷却输送机上的可移动热产品来抑制颗粒物排放的装置及其方法具有意想不到的优点，例如有效湿润产品各层所需的耗水量低，使各层温度分布更均匀。由此，还证实了到达各层的水分都可以抑制颗粒物的排放。

本文所述的关于所述发明对象的描述应仅被认为是一种或多种可能的实施例，并且其中引入的任何特定特征应仅被理解为是为了便于理解而描述的。因此，它们在任何情况下均不能解释为对发明的限制，本发明仅由以下权利要求书的范围书所限定。

Claims (15)

1.一种用于通过冷却来抑制热产品在输送机(5)的传输过程中微粒排放的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括：

第一道多个管状元件(10a、10b)，其用于向所述热产品喷洒第一道水；以及

第二道多个管状元件(12、14)，其用于向所述热产品喷洒第二道水，

其中所述第一道多个管状元件(10a、10b)喷洒的所述第一道水的水量大于所述第二道多个管状元件(12、14)喷洒的所述第二道水的水量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一道多个管状元件和所述第二道多个管状元件(10a、10b、12、14)分别包括阀门(18)；所述第一道多个管状元件包括2至4个管状元件(10a、10b)，优选地3个管状元件(10a、10b)，其用于沿与热产品流动方向相反的方向向所述输送机(5)的中央区域喷洒第一道水。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一道多个管状元件(10a、10b)安装在所述装置(1)的中央区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一道多个管状元件(10a、10b)分别包括鸭嘴(20)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二道多个管状元件包括2至4个管状元件(12、14)，优选地2个管状元件(12、14)，并且用于向所述输送机(5)的两侧喷洒第二道水。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二道多个管状元件(12、14)在所述装置(1)的一侧安装所述管状元件(12)，在所述装置(1)的另一侧安装所述管状元件(14)；所述第二道多个管状元件(12、14)向所述输送机(5)的两侧喷洒相同剂量的第二道水。

7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的装置的方法，其中所述装置(1)安装在所述输送机(5)传送方向的横向位置，用于通过冷却来抑制热产品在通过所述输送机(5)传输过程中的微粒排放，所述方法的特征在于，包括：

第一道多个管状元件(10a、10b)向热产品喷洒第一道水；以及

第二道多个管状元件(12、14)向热产品喷洒第二道水，

其中所述第一道多个管状元件(10a、10b)喷洒的所述第一道水的水量大于所述第二道多个管状元件(12、14)喷洒的所述第二道水的水量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，喷洒所述第一道水和所述第二道水的步骤同时进行。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第一道水占总加水量的75％至90％，所述第二道水占总加水量的10％至25％，优选地所述第一道水占80％，所述第二道水占20％。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一道多个管状元件和所述第二道多个管状元件(10a、10b、12、14)分别包括阀门(18)；所述第一道水沿与所述第一道多个管状元件(10a、10b)的所述热产品的流动方向相反的方向向所述输送机(5)的中央区域喷洒。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二道水通过所述第二道管状元件(12、14)向所述输送机(5)的两侧区域喷洒。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二道多个管状元件(12、14)在装置的一端安装一个管状元件(12)，在装置(1)的另一端安装另一个管状元件(14)；所述第二道多个管状元件(12、14)向所述输送机(5)的两侧喷洒相同剂量的第二道水。

13.根据权利要求9或12所述的方法，其特征在于，所述第一道水分为三份，一份占总加水量的60％，由位于所述装置(1)中心的所述管状元件(10a)喷洒，另外两份分别占总加水量的10％，由所述中心管状元件(10a)旁的各个管状元件(10b)喷洒；或者所述第二道水分成两份，分别占总加水量的5％至12.5％，从所述输送机(5)两侧喷出，优选地所述第二道水分成两份，分别占总加水量的10％，由所述输送机(5)两侧的第二道多个管状元件(12、14)喷洒。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述热产品为铁矿球团。

15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一道水和所述第二道水占所述热产品的质量的1％至7％。

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