CN111562061A - 一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，属于烧结工艺技术领域。该方法首先烧结台车测试烧结废气成分，在点火前插入取样管及热电偶，烟气分析仪记录烟气成分及烟气温度，然后插入取样管及皮托管测试烧结机风箱处烟气成分、温度及动压，接下来插入取样管测试大烟道处烟气成分、温度及动压，最后测试风机入口处烟气成分、温度及动压。本方法采用二氧化碳平衡、氧平衡、碳平衡相结合的计算方法，操作性强，测试手段及测试数据多，测试频率高，测试系统完善，计算方法科学。

Description

一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法

技术领域

本发明涉及烧结工艺技术领域，特别是指一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法。

背景技术

烧结生产以“风”为纲，风分两种，一种为通过烧结料饼的有效风，一种为通过漏点的无用风。烧结过程中无用风越少越好，烧结主抽功率一定，无用漏风越多，通过料层的有效风越少，对烧结矿质量，产量，单位电耗，固体燃耗，工序能耗以及烧结机生产作业率等各项经济技术指标影响很大。并且烧结机漏风率还是衡量冶金环保准入的一个重要指标。

烧结机漏风部位有很多，主要集中在1)抽风机与烧结各风箱之间的漏风，2)烧结机头尾密封装置与台车底面之间的漏风，3)烧结台车本体漏风，4)台车与风箱滑到之间的漏风。通过对烧结系统的改造，经济效益是最直观的，烧结漏风率降低10％，烧结矿产量可提高5％，电耗降低1.5kWh/t以上，烧结矿质量有了明显提高，烧结料层透气性得到改善。

如何准确测量烧结机漏风率仍然是冶金行业的一个难点。由于烧结生产环境所限，很多烧结机漏风率的测试非常简单，只要测一个大烟道含氧量就可以了，还有很多只是停留在理论或者想象上，很多数据都是臆想，最后计算出烧结漏风率，这是不科学的。1)流量法，烧结漏风主要是漏风量与总风量的比值，直接测量各部分的风量是最直接的办法，但是从操作角度，烧结是高温运行的几乎不可能。2)密封法，烧结机静止状态下的流量法，测试数据有非常大的偏差。3)料面风速法，采用热球风速仪测量料面风速，然后计算料面风量，作为有效风。这种方法报到很少，计算数据也不令人信服。4)漏风点测风速法，漏点不好找，测试漏风本事就是找漏点的方式，本末倒置。5)经验公式估算法，这是大部分测试者乐于接受的，测试点少，操作方便，但是精度较差，结果意义有限。6)气体平衡计算法，这是目前公认比较合适的方法，但是存在测点多，工作量大，测试精度有限的问题。7)通过流体能量守恒的烧结机本体漏风率等效测试方法，8)通过软测量模型推算烧结机漏风率。

根据上述方法也衍生出很多测试烧结机漏风率的专利：

CN109490001A一种用于铁矿烧结漏风率的检测方法，通过改进烧结过程有效风量测量及计算方法，使用曲线积分的方法代替评价值计算。

CN110345767A一种烧结机抽风系统及漏风检测判断方法，通过激光氧含量分析仪检测总含氧量趋势，判断尾部工艺漏风。

CN104034371A一种测量烧结机系统漏风率的方法，公开了烧结过程中N₂不参与反应，N₂平衡见漏风测量的方法，将烧结台车侧板高度向上延升，烧结料层厚度不变，使烧结料层上放形成物料空间，在生产是，无料空间形成进风缓冲带，烧结台车侧板顶部进风速各店将趋于均匀，解决了因烧结料层透气性及边缘效应问题导致料层上分各店进风速度严重不均的情况，便于测量烧结料层进风速度V前的准确性。

CN101995448A烧结机漏风率的测试方法采用奥氏分析仪，测试CO₂和O₂两种成分含量，药剂采用30％氢氧化钾、焦性没食子酸。

CN108020384A基于流体能量守恒的烧结机本体漏风量等效测试方法，方法公开了烧结漏风分两个阶段测试：第一个阶段烧结机台车负载生产测试,测试各风箱支管的全压、密度、温度、流速,求出每个风箱支管的质量流量,第二阶段烧结机台车空载静密封测试,等效测试烧结机段每个风箱负载下的等效漏风量。

CN1661311A烧结机本体漏风率的测量方法，公开了一种通过电偶测定各段温度，推导烧结机漏风率的方法。

各种测试方法都有其优点及缺点，应用性和局限性，但是如何系统准确的测试烧结系统漏风率仍然是个难题，同样烧结机漏风率又是见效快的降本增效，有益环保的重要手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，该方法操作性强，测试手段及测试数据多，测试系统完善。

该方法首先烧结台车测试烧结废气成分，在点火前插入取样管及热电偶，烟气分析仪记录烟气成分及烟气温度，然后插入取样管及皮托管测试烧结机风箱处烟气成分、烟气温度及动压，接下来插入取样管测试大烟道处烟气成分、烟气温度及动压，最后插入取样管测试风机入口处烟气成分、烟气温度及动压，测试各点的CO₂、O₂、CO的温度及动压，采用二氧化碳平衡、氧平衡及碳平衡的计算方法进行计算，由烧结机本体漏风率与烧结除尘系统漏风率加和，得到烧结机系统漏风率，其中，取样过程中保证烧结机正常生产。

具体包括步骤如下：

(1)烧结台车测试烧结废气成分：点火前在烧结台车插入取样管及热电偶，利用烟气分析仪记录烟气成分M_O2(1)，M_CO(1)，M_CO2(1)及烟气温度T₁；其中，M_O2(1)为点火前烧结台车中O₂含量，M_CO(1)为点火前烧结台车中CO含量，M_CO2(1)为点火前烧结台车中CO₂含量；

(2)烧结机风箱处烟气成分、温度及动压：点火后插入取样管及皮托管测试风箱烟气成分M_O2(2)，M_CO(2)，M_CO2(2)、稳定后风箱处烟气温度T₂及稳定后风箱处动压H_dp2，烟气成分取成分稳定后的平均值；其中，M_O2(2)为稳定后风箱处O₂含量，M_CO(2)为稳定后风箱处CO含量，M_CO2(2)为稳定后风箱处CO₂含量；

(3)大烟道处烟气成分、温度及动压：点火后插入取样管测试大烟道处烟气成分M_O2(3)，M_CO(3)，M_CO2(3)、大烟道处平均烟气温度T₃及大烟道处平均动压H_dp3；其中，M_O2(3)为大烟道处O₂平均含量，M_CO(3)为大烟道处CO平均含量，M_CO2(3)为大烟道处CO₂平均含量；

(4)风机入口处烟气成分、温度及动压：点火后测试风机入口烟气成分M_O2(4)，M_CO(4)，M_CO2(4)、风机入口处平均温度T₄及风机入口处平均动压H_dp4，其中，M_O2(4)为风机入口处O₂平均含量，M_CO(4)为风机入口处CO平均含量，M_CO2(4)为风机入口处CO₂平均含量。

其中，步骤(1)中取样管测点在篦条下方，插入深度为1000-1200mm，烟气分析仪数据记录频率为5s/组，测试时间为从出点火器到烧结机尾最后一个风箱；步骤(2)中取样管及皮托管插入深度大于500mm且放平固定好，数据记录频率为5s/组，测试时间大于3分钟；步骤(3)中取样管插入深度大于1000mm，插入区域为平流区，测试时间大于5分钟，数据记录频率为5s/组；步骤(4)中取样管插入深度大于1000mm，测试时间大于5分钟，数据记录频率为5s/组。

烧结机本体漏风率计算公式如下：

其中：

δ_Ⅰ为烧结机本体漏风率，％；

δ_i为i号风箱的漏风率，％；n为风箱数量。

i号风箱的漏风率计算公式如下：

其中：

Q_Li为i号风箱漏风量，单位为m³/min；

Q_I为i号风箱总风量，单位为m³/min，

Q_I计算公式如下：

其中：

Q_i为烟气流量，单位为m³/min，Q_i计算公式如下：

其中：

F_i为风箱立管截面积，单位为m²；K_p为皮托管修正系数；H_dpi为管道内烟气动压平均值，单位为kPa，i＝2,3,4；P为管道内绝对压力，单位为kPa；P_O为标准大气压力，单位为kPa；t为管道内烟气温度，单位为℃；ρ_O为烟气密度，单位为kg/Nm³：g为重力加速度9.8m/s；

Q_Li计算公式如下：

Q_Li＝Q_iK (5)

其中：

K为烧结机系统第i风箱平均漏风系数，％，K计算公式如下：

其中：

K_CO2为测点所取气体CO₂含量变化的漏风率，％；

K_O2为测点所取气体O₂含量变化的漏风率，％；

K_C为测点碳含量变化求得的漏风率，％。

K_CO2计算公式如下：

K_O2计算公式如下：

其中：

M_O2(atm)为大气中实测O₂含量，％；

K_C计算公式如下：

烧结除尘系统漏风率计算公式如下：

其中：

δ_Ⅱ为烧结除尘统漏风率，％；

Q_Lii为烧结除尘漏风量，单位为m³/min；

Q_Π为烧结除尘总风量，单位为m³/min；Q_II＝Q_i；

则烧结机系统漏风率δ_Σ计算公式如下：

δ_Σ＝δ_Ⅰ+δ_Ⅱ (11)。

本发明需要在烧结机正常生产下，如果烧结料面有塌陷等生产异常情况，均视为“废样”，重新测量。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明操作性强，测试手段及测试数据多，测试系统完善，能够准确、系统的测试烧结机各段系统漏风率，为烧结系统补漏提供理论依据。

附图说明

图1为本发明的烧结系统漏风率烟气测试取样点示意图；

图2为本发明的烧结机及风箱测试取样点示意图；

图3为本发明的烧结机除尘器漏风测试取样点示意图；

图4为本发明的烧结台车烟气O₂测试结果示意图。

图5为本发明的烧结台车烟气CO₂测试结果示意图。

图6为本发明的烧结台车烟气CO测试结果示意图。

其中：1-料面收缩烧结料面边缘漏风，2-烧结台车滑道漏风，3-台车侧壁漏风，4-侵蚀烧结风箱破损，5-每个风箱支管，6-烧结所抽自然风，7-通过料层后烧结烟气，8-某个风箱烟气量总和；Ⅰ-台车烟气测点；Ⅱ-风箱烟气测点。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，该方法首先烧结台车测试烧结废气成分，在点火前插入取样管及热电偶，烟气分析仪记录烟气成分及烟气温度，然后插入取样管及皮托管测试烧结机风箱处烟气成分、烟气温度及动压，接下来插入取样管测试大烟道处烟气成分、烟气温度及动压，最后插入取样管测试风机入口处烟气成分、烟气温度及动压，测试各点的CO₂、O₂、CO的温度及动压，采用二氧化碳平衡、氧平衡及碳平衡的计算方法进行计算。其取样点如图2所示。分为台车烟气测点I和风箱烟气测点II。烧结所抽自然风6经过台车烟气测点I，成为通过料层后烧结烟气7，烟气前进，会产生台车侧壁漏风3、料面收缩烧结料面边缘漏风1、烧结台车滑道漏风2，而且也会造成侵蚀烧结风箱破损4，每个风箱支管5气体汇集成某个风箱烟气量总和8，最终经风箱烟气测点II排出。

下面结合具体实施例予以说明。

如图1所示，按如下过程进行：

1)烧结台车测试烧结废气成分：

在点火前插入取样管及热电偶，插入深度1000-1200mm。烟气分析仪5s/组数据记录，烟气成分M_O2(1)，M_CO(1)，M_CO2(1)及烟气温度T₁。测试时间：从机头走到机尾。可以有效的测试出风箱与风箱连接处的漏风情况，测量值如图4所示；

2)烧结机风箱处烟气成分、温度及动压：

如图2、图3所示，插入取样管及皮托管测试风箱烟气成分M_O2(2)，M_CO(2)，M_CO2(2)及烟气温度T2，平均动压H_dp2，测试取样管及皮托管插入要求＞500mm，且放平固定好，减少紊流带来的测定误差，测试时间＞3分钟，记录数据5s/组，每个风箱处烟气成分取成分稳定后的平均值；

3)大烟道处烟气成分、温度及动压：

如图3所示，取样管插入＞1000mm，尽可能在平流区，减少紊流带来的测定误差，测试时间大于5分钟，测试风箱烟气成分M_O2(3)，M_CO(3)，M_CO2(3)及烟气温度T3，动压H_dp3，取平均值；结果如图4、图5和图6所示；

4)风机入口处烟气成分、温度及动压：

测试风机入口烟气成分、温度及压力与风箱相同，保证烧结机正常生产，且料面平整，取样管插入＞1000mm，测试时间大于5分钟，测试风箱烟气成分M_O2(4)，M_CO(4)，M_CO2(4)及烟气温度T₄，动压H_dp4，取平均值。计算结果如表1所示。

表1某360m²烧结机漏风计算结果

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：首先烧结台车测试烧结废气成分，在点火前插入取样管及热电偶，烟气分析仪记录烟气成分及烟气温度，然后点火后，插入取样管及皮托管测试烧结机风箱处烟气成分、烟气温度及动压，接下来插入取样管测试大烟道处烟气成分、烟气温度及动压，最后插入取样管测试风机入口处烟气成分、烟气温度及动压，测试上述各点的CO₂、O₂、CO的温度及动压，采用二氧化碳平衡、氧平衡及碳平衡的计算方法进行计算，由烧结机本体漏风率与烧结除尘系统漏风率加和，得到烧结机系统漏风率，其中，取样过程中保证烧结机正常生产。

2.根据权利要求1所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：具体包括步骤如下：

(1)烧结台车测试烧结废气成分：点火前在烧结台车插入取样管及热电偶，利用烟气分析仪记录烟气成分M_O2(1)，M_CO(1)，M_CO2(1)及烟气温度T₁；其中，M_O2(1)为点火前烧结台车中O₂含量，M_CO(1)为点火前烧结台车中CO含量，M_CO2(1)为点火前烧结台车中CO₂含量；

(2)烧结机风箱处烟气成分、温度及动压：点火后插入取样管及皮托管测试风箱烟气成分M_O2(2)，M_CO(2)，M_CO2(2)、稳定后风箱处烟气温度T₂及稳定后风箱处动压H_dp2，烟气成分取成分稳定后的平均值；其中，M_O2(2)为稳定后风箱处O₂含量，M_CO(2)为稳定后风箱处CO含量，M_CO2(2)为稳定后风箱处CO₂含量；

(3)大烟道处烟气成分、温度及动压：点火后插入取样管测试大烟道处烟气成分M_O2(3)，M_CO(3)，M_CO2(3)、大烟道处平均烟气温度T₃及大烟道处平均动压H_dp3；其中，M_O2(3)为大烟道处O₂平均含量，M_CO(3)为大烟道处CO平均含量，M_CO2(3)为大烟道处CO₂平均含量；

(4)风机入口处烟气成分、温度及动压：点火后测试风机入口烟气成分M_O2(4)，M_CO(4)，M_CO2(4)、风机入口处平均温度T₄及风机入口处平均动压H_dp4，其中，M_O2(4)为风机入口处O₂平均含量，M_CO(4)为风机入口处CO平均含量，M_CO2(4)为风机入口处CO₂平均含量。

3.根据权利要求2所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中取样管测点在篦条下方，插入深度为1000-1200mm，烟气分析仪数据记录频率为5s/组，测试时间为从出点火器到烧结机尾最后一个风箱；步骤(2)中取样管及皮托管插入深度大于500mm且放平固定好，数据记录频率为5s/组，测试时间大于3分钟；步骤(3)中取样管插入深度大于1000mm，插入区域为平流区，测试时间大于5分钟，数据记录频率为5s/组；步骤(4)中取样管插入深度大于1000mm，测试时间大于5分钟，数据记录频率为5s/组。

4.根据权利要求2所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：烧结机本体漏风率计算公式如下：

其中：δ_Ⅰ为烧结机本体漏风率，％；δ_i为i号风箱的漏风率，％；n为风箱数量。

5.根据权利要求4所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：所述i号风箱的漏风率计算公式如下：

其中：

Q_Li为i号风箱漏风量，单位为m³/min；Q_I为i号风箱总风量，单位为m³/min；

Q_I计算公式如下：

其中：

Q_i为烟气流量，单位为m³/min，Q_i计算公式如下：

其中：

F_i为风箱立管截面积，单位为m²；K_p为皮托管修正系数；H_dpi为管道内烟气动压平均值，单位为kPa，i＝2,3,4；P为管道内绝对压力，单位为kPa；P_O为标准大气压力，单位为kPa；t为管道内烟气温度，单位为℃；ρ_O为烟气密度，单位为kg/Nm³：g为重力加速度m/s；

Q_Li计算公式如下：

Q_Li＝Q_iK (5)

其中：

K为烧结机系统第i风箱平均漏风系数，％，K计算公式如下：

其中：

K_CO2为测点所取气体CO₂含量变化的漏风率，％；

K_O2为测点所取气体O₂含量变化的漏风率，％；

K_C为测点碳含量变化求得的漏风率，％。

6.根据权利要求5所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：所述K_CO2计算公式如下：

所述K_O2计算公式如下：

其中：M_O2(atm)为大气中实测O₂含量，％；

所述K_C计算公式如下：

7.根据权利要求2所述的铁矿石烧结机系统漏风率的测试方法，其特征在于：烧结除尘系统漏风率计算公式如下：

其中：δ_Ⅱ为烧结除尘统漏风率，％；Q_Lii为烧结除尘漏风量，单位为m³/min；

Q_Π为烧结除尘总风量，单位为m³/min；Q_II＝Q_i；

则烧结机系统漏风率δ_Σ计算公式如下：

δ_Σ＝δ_Ⅰ+δ_Ⅱ (11)。

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