CN112797796A - 一种烧结料面喷洒水蒸气的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种烧结料面喷洒水蒸气的装置，该装置包括烧结机台车(1)和设置在烧结机台车(1)上部的蒸汽喷洒装置(2)；所述蒸汽喷洒装置(2)包括蒸汽总管(201)、蒸汽支管(202)、蒸汽喷洒管(203)和冷凝水收集管(204)；蒸汽总管(201)设置在烧结机台车(1)的上方；蒸汽喷洒管(203)设置在蒸汽总管(201)的下方；蒸汽支管(202)的一端与蒸汽总管(201)连接，蒸汽支管(202)的另一端与蒸汽喷洒管(203)连接；蒸汽喷洒管(203)上还连接有冷凝水收集管(204)。本发明在蒸汽喷洒装置上增设了冷凝槽和冷凝水收集管，采用本发明能够避免部分蒸汽冷凝形成的液态水进入烧结料面影响料层透气性。

Description

一种烧结料面喷洒水蒸气的装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及烧结生产工艺，具体涉及一种烧结料面喷洒水蒸气的装置及其控制方法，属于烧结技术领域。
背景技术
烧结工艺是炼铁流程中的一个关键环节，其原理是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块，从而送往高炉进行下一步工序。烧结是我国钢铁冶炼主要的原料加工工艺，75％以上的高炉原料来源于烧结矿。但烧结是典型的高能耗、高污染行业，其能耗居钢铁工业第二位，污染负荷占钢铁工业的40％而居首位。随着环保要求的日益严格，研究和开发高能效低排放烧结清洁生产技术及其装备，对支撑我国钢铁工业产业升级、实现绿色可持续发展具有重大意义。
图1是现有烧结机结构简图。烧结机头部设置有布料机，布料机后部安装有点火炉。若干个烧结机台车首尾相连安装在烧结机上，台车沿烧结机轨道运行。轨道下方安装有底部风箱，风箱上部正对台车底部，风箱下部由各分支烟道与烧结大烟道连接，大烟道末端与主抽相连。
烧结开始前，先将铁矿石和焦炭、白云石等的混合料从烧结机前部装填进烧结台车。装填满烧结料台车在经过点火炉罩下方时，由点火烧嘴将烧结料表面的焦炭等点燃，在料层表面形成一层薄薄的燃烧带，台车继续沿轨道向烧结机尾部运行。烧结大烟道内维持一定的负压(一般约14kPa)，保证烧结机上部台车处于抽风状态，料层上方的空气被抽入烧结料层内。在抽风作用下，料层下部的物料逐渐被上部燃烧带点燃，表层的燃烧带最终移动至台车底部，完成物料的烧结。烧结完成的成品矿从烧结机尾部排出，烧结过程形成的废气则从底部大烟道抽走。
图2是典型的烧结料层剖面图。烧结料层自上而下依次为烧结矿带、燃烧带、干燥预热带、过湿带和原始料带。烧结矿带是已经完成燃料燃烧、铁矿重结晶等烧结过程的成品矿所在区域。燃烧带是正在进行燃料燃烧，铁矿熔融和重结晶的区域。干燥预热带是受上部热风加热、物料温度升高、水分蒸发的区域。过湿带是热风遇到冷的物料，热风中水蒸气重新冷凝结晶的区域。原始料带是料层底部还未受到上部热迁移和水分迁移影响，温度和成分等保持原始状态的区域。随着烧结过程的推进，各带的相对厚度不断发生变化，烧结矿带不断扩大，原始料带不断缩小，至烧结终点时燃烧带、干燥预热带、过湿带和原始料带全部消失，整个料层均转变为烧结矿带。
烧结料面喷洒水蒸气是一项烧结节能减排新技术，通过向料面上方喷洒适量水蒸气，使其抽吸进料层内，参与烧结料层中的传热和燃烧进程。由于水蒸气比热比空气大，可以有效促进热量在烧结料层由上自下的传递；同时水蒸气的参与，有改善料层内固体燃料的燃烧状况的效果；另外对抑制二噁英等污染物生成也有积极效果。但实际应用过程中，由于水蒸气极易在烧结料面上方凝结，导致液态水在料层表面聚集，使烧结料层阻力显著增加，造成料层透气性变差，对烧结过程产生负面影响。另一方面，由于冷凝现象的原因，导致实际被抽入料层的水蒸气量难于控制，影响料面喷洒蒸汽强化烧结的技术效果。上述问题的存在，导致喷洒水蒸气强化烧结技术在工业化应用中的效果与理论效果相差较大，影响了该技术的进一步推广应用。
在现有技术中，蒸汽喷洒装置安装在点火炉后部的烧结料面上方，主要由蒸汽总管、分支管路和蒸汽喷吹管排组成，喷吹管排水平布置在烧结料面上方、距离烧结料面一定高度的地方。从总管送入的高温蒸汽，经由分支管路后，分配至各喷吹管排内，由设置在喷吹管排下方的小孔喷出。喷洒在料面上方的水蒸气与料面上方的空气一道被抽吸进烧结料层。
现有烧结料面蒸汽喷洒技术，由于缺乏有效的防冷凝措施，水蒸气容易在烧结料面上方凝结，因而具有以下技术缺陷：
1、现有技术中，由于缺乏有效的防冷凝措施，喷洒在料面上方的气态水蒸气，与从周围环境抽吸过来的常温空气相遇后，有相当部分的水蒸气会被冷凝成液态水滴。这些液态水滴被抽吸进料层，在料层表面富集，导致表层矿过湿，使烧结料层阻力显著增加，影响烧结料层透气性，会对烧结过程产生严重的负面影响。
2、现有技术中，由于在料面上方被冷凝成液态水滴的水蒸气量无法准确获取，使得实际被吸入料层的水蒸气量无法精确控制。另一方面，料面喷洒水蒸气促进烧结过程的机理较复杂，目前还缺乏指导工业生产的最优蒸汽喷洒量计算方法。两方面因素，导致现有喷吹技术中，蒸汽喷洒量难以达到理论最优喷洒量，蒸汽喷洒强化烧结的效果还有很大的提升空间。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种烧结料面喷洒水蒸气的装置及其控制方法。本发明引入了防冷凝措施，在蒸汽喷洒装置上增设了冷凝槽和冷凝水收集管；同时，本发明的蒸汽喷洒装置的蒸汽喷洒管沿竖直方向呈多层交错排布，在管排之间形成了特定的流动形状。部分蒸汽在从蒸汽喷洒管喷出后会冷凝形成液态水滴，这些水滴在烧结机抽风作用下向下运动，遇到下方交错排布的管排，被吸附在蒸汽喷洒管的管壁上，进而进入冷凝槽，最终汇聚流入冷凝水收集管。由此，采用本发明的装置和方法能够很好的避免蒸汽冷凝形成的液态水进入烧结料面而影响烧结料层的透气性。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种烧结料面喷洒水蒸气的装置。
一种烧结料面喷洒水蒸气的装置，该装置包括烧结机台车和设置在烧结机台车上部的蒸汽喷洒装置。所述蒸汽喷洒装置包括蒸汽总管、蒸汽支管、蒸汽喷洒管和冷凝水收集管。蒸汽总管设置在烧结机台车的上方。蒸汽喷洒管设置在蒸汽总管的下方。蒸汽支管的一端与蒸汽总管连接，蒸汽支管的另一端与蒸汽喷洒管连接。蒸汽喷洒管上还连接有冷凝水收集管。
在本发明中，所述蒸汽喷洒管倾斜设置。其中，蒸汽喷洒管与蒸汽支管连接的一端所在的水平位置高，蒸汽喷洒管与冷凝水收集管连接的一端所在的水平位置低。
优选的是，所述蒸汽喷洒管包括蒸汽腔和与蒸汽腔下部两侧连接的冷凝槽。所述蒸汽腔和下部两侧的冷凝槽构成水滴状流线型的蒸汽喷洒管。蒸汽腔与蒸汽支管连接，两侧冷凝槽合并后与冷凝水收集管连接。蒸汽腔上设有喷吹孔。两侧冷凝槽上均设有冷凝孔。
在本发明中，所述蒸汽腔在水平位置高的一端与蒸汽支管连接。冷凝槽在水平位置低的一端与冷凝水收集管连接。作为优选，所述喷吹孔设置在蒸汽腔的上部。
在本发明中，所述蒸汽总管水平设置在烧结机台车的上方，蒸汽总管上连接有多根蒸汽支管。作为优选，多根蒸汽支管沿竖直方向设置成多排。
优选的是，同一排蒸汽支管的长度相同，同一排蒸汽支管的尾端设置在同一水平位置。下一排蒸汽支管的长度大于上一排蒸汽支管的长度。作为优选，所述多根蒸汽支管上下交错排布，上一排蒸汽支管对应下一排蒸汽支管中相邻两根蒸汽支管之间的间隙设置。
在本发明中，每根蒸汽支管的尾端分别连接一根蒸汽喷洒管。多根蒸汽喷洒管沿竖直方向设置成多排。所述多根蒸汽喷洒管上下交错排布，上一排蒸汽喷洒管对应下一排蒸汽喷洒管中相邻两根蒸汽喷洒管之间的间隙设置。所述多根蒸汽喷洒管均与冷凝水收集管连接。
在本发明中，该装置还包括点火炉。所述点火炉设置在烧结机台车的上部。所述蒸汽喷洒装置位于点火炉的下游。
优选的是，该装置还包括设置在蒸汽总管上的总管流量阀、总管流量计、总管温度计，及设置在冷凝水收集管上的冷凝管流量计、冷凝管温度计。所述总管流量阀、总管流量计、总管温度计位于蒸汽支管与蒸汽总管连接位置的上游。所述冷凝管流量计、冷凝管温度计位于蒸汽喷洒管与冷凝水收集管连接位置的下游。
作为优选，该装置还包括控制系统。所述控制系统与总管流量阀、总管流量计、总管温度计、冷凝管流量计、冷凝管温度计连接，并控制总管流量阀、总管流量计、总管温度计、冷凝管流量计、冷凝管温度计的操作。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法。
一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法或使用第一种实施方案中所述装置来控制烧结料面喷洒水蒸气的方法，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行，蒸汽喷洒装置向烧结机台车上的烧结料面喷洒蒸汽；
2)获取烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，根据所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理：
Q理＝k成品·Q上料·q理............(1)；
其中：q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理的取值范围为3.0～3.2g/kg-s；
3)根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，获得相适配的初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0；
4)根据初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0，计算蒸汽总管内的理论蒸汽流量V总，即有：
Figure BDA0002886029040000041
Figure BDA0002886029040000042
由式(2)和(3)，即得：
Figure BDA0002886029040000043
其中：Q总为蒸汽总管内的理论蒸汽量；ρ(T0)为水蒸汽在T0温度下的密度；
5)控制系统控制调节蒸汽总管上的总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总＝T0；
6)控制系统分别通过设置在冷凝水收集管上的冷凝管流量计、冷凝管温度计获取冷凝收集管内的冷凝水流量V冷和冷凝水温度T冷，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实：
Q实＝V′总·ρ(T总)-V冷·ρ(T冷)............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度；ρ(T冷)为水在T冷温度下的密度；
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，若Q实＝Q理，则计算实际蒸汽利用率n：
Figure BDA0002886029040000051
8)比较实际蒸汽利用率n与目标蒸汽利用率nmin，其中，目标蒸汽利用率nmin的取值范围为30％～90％；若n≥nmin，该控制程序结束。
优选的是，在步骤7)中，若Q实≠Q理，则根据实际的冷凝水量对蒸汽总管内的理论蒸汽流量进行修正，修正后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″总为：
Figure BDA0002886029040000052
控制系统控制调节蒸汽总管上的总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的修正后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″总相符，即V′总＝V″总；重复步骤6)-8)。
优选的是，在步骤8)中，若n＜nmin，则提高蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，根据调整后的蒸汽总管内的蒸汽温度T′总获取与之对应的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″′总：
Figure BDA0002886029040000053
其中：ρ(T′总)为水蒸气在T′总温度下的密度；
控制系统控制调节蒸汽总管上的总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的调整后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″′总相符，即V′总＝V″′总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管内的实际蒸汽温度T总与调整后的蒸汽总管内的蒸汽温度T′总相符，即T总＝T′总；重复步骤6)-8)。
在本发明中，所述蒸汽喷洒装置设置在烧结机台车的上方，位于点火炉的下游。所述蒸汽喷洒装置包括蒸汽总管，蒸汽支管，蒸汽喷洒管和冷凝水收集管。其中，蒸汽总管设置在烧结机台车的上方。蒸汽喷洒管设置在蒸汽总管的下方，或者说，蒸汽喷洒管整体所在的水平位置低于蒸汽总管所在的水平位置。蒸汽支管的一端连接蒸汽总管，蒸汽支管的另一端连接蒸汽喷洒管。蒸汽喷洒管(背离蒸汽支管)的一端连接有冷凝水收集管。
作为优选方案，本发明中的蒸汽喷洒管倾斜设置，其中，蒸汽喷洒管与蒸汽支管连接的一端所在的水平位置高于蒸汽喷洒管与冷凝水收集管连接的一端所在的水平位置。所述蒸汽喷洒管包括设置在上部的蒸汽腔和与蒸汽腔下部两侧连接的冷凝槽。从横截面方向看，所述上部的蒸汽腔与下部两侧的冷凝槽即构成了水滴状流线型的蒸汽喷洒管。所述蒸汽腔在水平位置较高的一端与蒸汽支管连接。两侧冷凝槽合并后在水平位置较低的一端与冷凝水收集管连接。蒸汽腔的上部设有喷吹孔。两侧冷凝槽上均设有冷凝孔。
进一步优选，本发明所述的蒸汽喷洒装置包括多根蒸汽支管。蒸汽总管水平设置在烧结机台车的上方，蒸汽总管上连接有多根蒸汽支管。所述多根蒸汽支管沿竖直方向设置成多排，例如2排、4排、6排或8排。此处所述的多排是指，各蒸汽支管的长度不全然相同，其中，同排蒸汽支管的长度相同，即同排蒸汽支管的尾端(即下端，也即蒸汽支管背离蒸汽总管的一端)设置在同一水平高度。所述多根蒸汽支管上下交错排布，上一排蒸汽支管对应下一排蒸汽支管中相邻两根蒸汽支管之间的间隙设置。下一排蒸汽支管的长度大于上一排蒸汽支管的长度。本发明所述的蒸汽喷洒装置还包括多根蒸汽喷洒管。每根蒸汽支管下分别连接有蒸汽喷洒管。相应的，多根蒸汽喷洒管上下交错排布，上一排蒸汽喷洒管对应下一排蒸汽喷洒管中相邻两根蒸汽喷洒管之间的间隙设置。由此，在所述蒸汽喷洒装置中，上方蒸汽支管及蒸汽喷洒管的投影正好覆盖下方蒸汽支管及蒸汽喷洒管之间的间隙。
在实际生产时，从蒸汽总管送来的高温蒸汽，通过蒸汽支管分配到各蒸汽喷洒管内，再由蒸汽腔上的喷吹孔喷出，最后被抽吸进入烧结料层内。部分蒸汽在从蒸汽喷洒管的蒸汽腔喷出后会冷凝形成液态水滴，这些水滴在烧结机抽风作用下向下运动，遇到下方交错布置的蒸汽喷洒管，被吸附在蒸汽喷洒管的管壁上。管壁上的水滴从冷凝孔进入冷凝槽，最终汇聚流入冷凝水收集管。由此，便可避免部分蒸汽冷凝形成的液态水进入烧结料面影响料层透气性。
图6为本发明中烧结料面上方空气和水蒸气的流通通道截面图。在图6中，所述蒸汽喷洒装置设置为两层上下交错布置的蒸汽喷洒管，在水滴状的蒸汽喷洒管之间形成特定的流动形状。一方面，水滴状流线形的外形，使得空气和蒸汽通过蒸汽喷洒管的阻力降到最低。另一方面，上下交错排布的蒸汽喷洒管的投影相互重合，可以很好的起到过滤液态水滴的作用。具体的，从蒸汽喷洒管的蒸汽腔喷出的水蒸气，遇到冷空气，一部分冷凝成液态水滴，这部分水滴在抽风和重力作用下，向下运动，遇到下部蒸汽喷洒管，被吸附在蒸汽喷洒管的外壁上，最终经冷凝槽流入冷凝水收集管。同时，蒸汽喷洒管外壁较环境温度高，蒸汽喷洒管相互交错，可以有效提高管排间流通截面的温度，降低喷出蒸汽被冷凝成液态水的比例，提高蒸汽利用效率。另外，交错管排还可以起到整流和强化混合的效果，使进入料面的空气和蒸汽混合气体方向竖直向下，且浓度分布均匀。
在现有技术中，由于缺乏有效的防冷凝措施，因而在烧结料面上方被冷凝成液态水滴的水蒸气量无法准确获取，使得实际被吸入烧结料层的水蒸气量无法精确控制。由此，本发明还提出一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法。该方法结合对蒸汽总管内的蒸汽流量的粗调、精调，及对蒸汽利用率的控制，进而实现对蒸汽喷洒量的精确控制，从而提升蒸汽喷洒强化烧结的效果，实现降低烧结工序能耗，减少污染物排放的目的。
在本发明中，该方法首先获取烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，根据式(1)计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理；然后根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，结合不同蒸汽量下的适宜温度和对应蒸汽利用率表，来获得相适配的初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0；再根据式(4)计算在初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0下的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V总；调节蒸汽总管上的总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，调节蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总＝T0；到这一步，即实现了对蒸汽总管内的蒸汽流量的粗调。粗调完成后，获取冷凝水收集管内的冷凝水流量V冷和冷凝水温度T冷，根据式(5)计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实；此时，若Q实＝Q理，即进入烧结料面的实际蒸汽量Q实已然达到理论上的最优喷洒量，直接根据式(6)计算实际蒸汽利用率n；比较实际蒸汽利用率n与目标蒸汽利用率nmin，若n≥nmin，说明对蒸汽总管内的蒸汽流量进行粗调后，此时的实际蒸汽利用率即满足要求，该控制程序结束。在本发明中，所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品是烧结机运行参数，可以从烧结控制系统获得。所述目标蒸汽利用率nmin的取值范围为30％～90％，具体取值可以根据现场实际工况及经验进行设定。
在上述方法中，若Q实≠Q理，说明仅仅对蒸汽总管内的蒸汽流量进行粗调还不能满足要求，则需要对蒸汽总管内的蒸汽流量进行精调。此时，实际冷凝水量是已知的，根据式(7)对蒸汽总管内的理论蒸汽流量进行修正，然后调节总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与修正后的理论蒸汽流量V″总相符，即V′总＝V″总；然后重复上述步骤，结合对蒸汽总管内的蒸汽流量的粗调和精调来实现蒸汽喷洒装置的蒸汽喷洒量达到理论最优喷洒量，进而提升蒸汽喷洒强化烧结的效果。
在上述方法中，若n＜nmin，说明此时的实际蒸汽利用率还达不到目标蒸汽利用率，不能满足要求，则提高蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，根据调整后的的蒸汽总管内的蒸汽温度T′总由式(8)获取与之对应的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″′总；调节蒸汽总管上的总管流量阀，使得蒸汽总管内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的调整后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″′总相符，即V′总＝V″′总；同时，调节蒸汽喷洒装置所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管内的实际蒸汽温度T总与调整后的蒸汽总管内的蒸汽温度T′总相符，即T总＝T′总；然后重复上述步骤，即结合对蒸汽总管内的蒸汽流量的粗调、精调及对蒸汽利用率的控制来实现蒸汽喷洒装置的蒸汽喷洒量达到理论最优喷洒量，进而提升蒸汽喷洒强化烧结的效果。
在上述方法中，所涉及到的公式主要包括如下：
Q理＝k成品·Q上料·q理............(1)。
Figure BDA0002886029040000081
Q实＝V′总·ρ(T总)-T冷·ρ(T冷)............(5)。
Figure BDA0002886029040000082
Figure BDA0002886029040000083
Figure BDA0002886029040000084
在公式(1)中，q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理的取值范围为3.0～3.2g/kg-s。一般来说，水蒸气喷洒强化烧结的效果很重要的一个参数是蒸汽量，蒸汽量过小，蒸汽强化烧结、降低二噁英的效果不明显，蒸汽量过大又会导致烧结料过湿，恶化料层透气性，对烧结过程产生严重的负面影响。为此，本发明通过烧结杯实验和工业化实验等手段，研究了蒸汽喷吹量与料层负压和二噁英排放量的影响规律，摸索了最优的蒸汽喷吹量。图9为从实验获得的压降\二噁英排放-蒸汽量曲线。从图上可以看出，对压降曲线，在蒸汽量小于3.2g/kg-s时，压降随蒸汽量增加的幅度很小，蒸汽量由0增加至3.2时，料层压降仅增加了1.1kPa/m；超过3.2g/kg-s后，料层透气性显著恶化，料层压降增加迅速。对二噁英排放曲线，在蒸汽量小于3.0g/kg-s时，随蒸汽量增加，烧结烟气中二噁英含量有明显下降，蒸汽量由0增加至3.0时，二噁英含量由0.372ng/Nm3下降至0.121ng/Nm3；超过3.0g/kg-s后，二噁英变化趋缓。依据上述实验数据，从获得最优减排效果和保证烧结良好透气性综合考虑，本发明提出最优的水蒸气喷洒量(即q理)应控制在3.0～3.2g/kg-s之间，例如q理＝3.1g/kg-s。
此外，上述方法中还涉及到不同蒸汽量下的适宜温度和对应蒸汽利用率表。蒸汽温度是影响蒸汽利用效率(进入料面的蒸汽量与总蒸汽之比)和热效率的关键因素，蒸汽温度越高，蒸汽利用率越高，但由于散热相应增加，热效率则越低。生产过程中，需要选取适宜的蒸汽温度，使蒸汽利用效率和热效率处在合理的范围内。为此，本发明提出，先根据现场实际经验，建立不同蒸汽量下的适宜蒸汽温度和对应蒸汽利用率表，生产过程中，查表获取适宜蒸汽温度，对蒸汽温度和蒸汽量进行粗调。例如，表1是本申请在前期工业试验获得的蒸汽量-温度-利用率表。需要指出的是，下表1只是本发明阐述相应控制方法的一个实施例，不代表本申请技术的范围。
表1蒸汽量-温度-利用率表
序号 理论蒸汽量(kg/h) 适宜蒸汽温度(℃) 蒸汽利用率(％)
1 500 220 79
2 1000 207 77
3 1500 193 81
4 2000 187 82
5 2500 175 81
作为优选，为实现上述对蒸汽喷洒量的精确控制，本发明装置还包括设置在蒸汽总管上的总管流量阀、总管流量计、总管温度计。所述总管流量阀、总管流量计、总管温度计位于蒸汽支管与蒸汽总管连接位置的上游。本发明装置还包括设置在冷凝水收集管上的冷凝管流量计、冷凝管温度计。所述冷凝管流量计、冷凝管温度计位于蒸汽喷洒管与冷凝水收集管连接位置的下游。通过对蒸汽总管内的蒸汽温度和流量的监测与调节，及对冷凝水收集管内的冷凝水温度和冷凝水流量的监测与调节，实现烧结料面喷洒蒸汽量的精确控制。
在本申请中，烧结机台车的宽度一般为2.5～13m，优选为3～12m，更优选为4～10m，进一步优选为5～8m。
在本申请中，烧结机的长度一般为3～100m，优选为5～85m，更优选为6～80m，进一步优选为8～75m。
与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
1、本发明引入了防冷凝措施，在蒸汽喷洒装置上增设了冷凝槽和冷凝水收集管，能够避免部分蒸汽冷凝形成的液态水进入烧结料面影响料层透气性。
2、本发明的蒸汽喷洒装置中，蒸汽喷洒管设置为水滴状流线型，且多根蒸汽喷洒管呈上下交错排布，上方的蒸汽喷洒管正好覆盖下方蒸汽喷洒管之间的间隙；流线型的外形，使得空气和蒸汽通过蒸汽喷洒管的阻力降到最低，同时，交错排布的蒸汽喷洒管，能够很好的起到过滤液态水滴的作用。
3、本发明方法结合对蒸汽总管内的蒸汽流量的粗调、微调及对蒸汽利用率的控制，来实现对蒸汽喷洒量的精确控制，使得蒸汽喷洒装置的蒸汽喷洒量达到理论最优喷洒量，进而提升蒸汽喷洒强化烧结的效果，从而实现降低烧结工序能耗，减少污染物排放的目的。
附图说明
图1为现有技术中烧结机的结构简图；
图2为烧结料层剖面图；
图3为本发明一种烧结料面喷洒水蒸气的装置的主视图；
图4为本发明一种烧结料面喷洒水蒸气的装置的左视图；
图5为本发明中蒸汽喷洒装置的蒸汽喷洒管的结构示意图；
图6为本发明中烧结料面上方空气和水蒸气的流通通道截面图；
图7为本发明中蒸汽喷洒装置上设置测量元件的示意图；
图8为本发明中控制系统的示意图；
图9为烧结料层压降/二噁英排放-蒸汽喷吹量的曲线图；
图10为本发明一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法的流程图。
附图标记：
1：烧结机台车；2：蒸汽喷洒装置；201：蒸汽总管；202：蒸汽支管；203：蒸汽喷洒管；20301：蒸汽腔；20302：冷凝槽；20303：蒸汽孔；20304：冷凝孔；204：冷凝水收集管；3：点火炉；4：总管流量阀；5：总管流量计；6：总管温度计；7：冷凝管流量计；8：冷凝管温度计；9：控制系统。
具体实施方式
根据本发明的第一种实施方案，提供一种烧结料面喷洒水蒸气的装置。
一种烧结料面喷洒水蒸气的装置，该装置包括烧结机台车1和设置在烧结机台车1上部的蒸汽喷洒装置2。所述蒸汽喷洒装置2包括蒸汽总管201、蒸汽支管202、蒸汽喷洒管203和冷凝水收集管204。蒸汽总管201设置在烧结机台车1的上方。蒸汽喷洒管203设置在蒸汽总管201的下方。蒸汽支管202的一端与蒸汽总管201连接，蒸汽支管202的另一端与蒸汽喷洒管203连接。蒸汽喷洒管203上还连接有冷凝水收集管204。
在本发明中，所述蒸汽喷洒管203倾斜设置。其中，蒸汽喷洒管203与蒸汽支管202连接的一端所在的水平位置高，蒸汽喷洒管203与冷凝水收集管204连接的一端所在的水平位置低。
优选的是，所述蒸汽喷洒管203包括蒸汽腔20301和与蒸汽腔20301下部两侧连接的冷凝槽20302。所述蒸汽腔20301和下部两侧的冷凝槽20302构成水滴状流线型的蒸汽喷洒管203。蒸汽腔20301与蒸汽支管202连接，两侧冷凝槽20302合并后与冷凝水收集管204连接。蒸汽腔20301上设有喷吹孔20303。两侧冷凝槽20302上均设有冷凝孔20304。
在本发明中，所述蒸汽腔20301在水平位置高的一端与蒸汽支管202连接。冷凝槽20302在水平位置低的一端与冷凝水收集管204连接。作为优选，所述喷吹孔20303设置在蒸汽腔20301的上部。
在本发明中，所述蒸汽总管201水平设置在烧结机台车1的上方，蒸汽总管201上连接有多根蒸汽支管202。作为优选，多根蒸汽支管202沿竖直方向设置成多排。
优选的是，同一排蒸汽支管202的长度相同，同一排蒸汽支管202的尾端设置在同一水平位置。下一排蒸汽支管202的长度大于上一排蒸汽支管202的长度。作为优选，所述多根蒸汽支管202上下交错排布，上一排蒸汽支管202对应下一排蒸汽支管202中相邻两根蒸汽支管202之间的间隙设置。
在本发明中，每根蒸汽支管202的尾端分别连接一根蒸汽喷洒管203。多根蒸汽喷洒管203沿竖直方向设置成多排。所述多根蒸汽喷洒管203上下交错排布，上一排蒸汽喷洒管203对应下一排蒸汽喷洒管203中相邻两根蒸汽喷洒管203之间的间隙设置。所述多根蒸汽喷洒管203均与冷凝水收集管204连接。
在本发明中，该装置还包括点火炉3。所述点火炉3设置在烧结机台车1的上部。所述蒸汽喷洒装置2位于点火炉3的下游。
优选的是，该装置还包括设置在蒸汽总管201上的总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6，及设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8。所述总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6位于蒸汽支管202与蒸汽总管201连接位置的上游。所述冷凝管流量计7、冷凝管温度计8位于蒸汽喷洒管203与冷凝水收集管204连接位置的下游。
作为优选，该装置还包括控制系统9。所述控制系统9与总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6、冷凝管流量计7、冷凝管温度计8连接，并控制总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6、冷凝管流量计7、冷凝管温度计8的操作。
实施例1
如图3和4所示，一种烧结料面喷洒水蒸气的装置，该装置包括烧结机台车1和设置在烧结机台车1上部的蒸汽喷洒装置2。所述蒸汽喷洒装置2包括蒸汽总管201、蒸汽支管202、蒸汽喷洒管203和冷凝水收集管204。蒸汽总管201设置在烧结机台车1的上方。蒸汽喷洒管203设置在蒸汽总管201的下方。蒸汽支管202的一端与蒸汽总管201连接，蒸汽支管202的另一端与蒸汽喷洒管203连接。蒸汽喷洒管203上还连接有冷凝水收集管204。
实施例2
重复实施例1，只是所述蒸汽喷洒管203倾斜设置。其中，蒸汽喷洒管203与蒸汽支管202连接的一端所在的水平位置高，蒸汽喷洒管203与冷凝水收集管204连接的一端所在的水平位置低。
实施例3
如图5所示，重复实施例2，只是所述蒸汽喷洒管203包括蒸汽腔20301和与蒸汽腔20301下部两侧连接的冷凝槽20302。所述蒸汽腔20301和下部两侧的冷凝槽20302构成水滴状流线型的蒸汽喷洒管203。蒸汽腔20301与蒸汽支管202连接，两侧冷凝槽20302合并后与冷凝水收集管204连接。蒸汽腔20301上设有喷吹孔20303。两侧冷凝槽20302上均设有冷凝孔20304。
实施例4
重复实施例3，只是所述蒸汽腔20301在水平位置高的一端与蒸汽支管202连接。冷凝槽20302在水平位置低的一端与冷凝水收集管204连接。所述喷吹孔20303设置在蒸汽腔20301的上部。
实施例5
重复实施例4，只是所述蒸汽总管201水平设置在烧结机台车1的上方，蒸汽总管201上连接有多根蒸汽支管202。多根蒸汽支管202沿竖直方向设置成2排。同一排蒸汽支管202的长度相同，同一排蒸汽支管202的尾端设置在同一水平位置。下一排蒸汽支管202的长度大于上一排蒸汽支管202的长度。所述多根蒸汽支管202上下交错排布，上一排蒸汽支管202对应下一排蒸汽支管202中相邻两根蒸汽支管202之间的间隙设置。
实施例6
重复实施例5，只是每根蒸汽支管202的尾端分别连接一根蒸汽喷洒管203。多根蒸汽喷洒管203沿竖直方向设置成2排。所述多根蒸汽喷洒管203上下交错排布，上一排蒸汽喷洒管203对应下一排蒸汽喷洒管203中相邻两根蒸汽喷洒管203之间的间隙设置。所述多根蒸汽喷洒管203均与冷凝水收集管204连接。
实施例7
重复实施例6，只是该装置还包括点火炉3。所述点火炉3设置在烧结机台车1的上部。所述蒸汽喷洒装置2位于点火炉3的下游。
实施例8
如图7所示，重复实施例7，只是该装置还包括设置在蒸汽总管201上的总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6，及设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8。所述总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6位于蒸汽支管202与蒸汽总管201连接位置的上游。所述冷凝管流量计7、冷凝管温度计8位于蒸汽喷洒管203与冷凝水收集管204连接位置的下游。
实施例9
如图8所示，重复实施例8，只是该装置还包括控制系统9。所述控制系统9与总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6、冷凝管流量计7、冷凝管温度计8连接，并控制总管流量阀4、总管流量计5、总管温度计6、冷凝管流量计7、冷凝管温度计8的操作。
实施例10
如图10所示，一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法，使用实施例9中的装置，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行，蒸汽喷洒装置2向烧结机台车1上的烧结料面喷洒蒸汽。
2)获取烧结机上料量Q上料＝800t/h和烧结成品率k成品＝0.78，根据所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理：
Q理＝k成品·Q上料·q理＝1934kg/h............(1)；
其中：q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理＝3.1g/kg-s。
3)根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理＝1934kg/h，获得相适配的初始蒸汽温度T0＝187℃和预估蒸汽利用率n0＝82％。
4)根据初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0，计算蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V总，即有：
Figure BDA0002886029040000131
Figure BDA0002886029040000141
由式(2)和(3)，即得：
Figure BDA0002886029040000142
其中：Q总为蒸汽总管201内的理论蒸汽量；ρ(T0)为水蒸汽在T0温度下的密度，ρ(T0)＝0.48kg/m3。
5)控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置2所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总=T0。
6)控制系统9分别通过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷＝0.435m3/h和冷凝水温度T冷＝70℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实：
Q实＝V′总·ρ(T总)-V冷·ρ(T冷)＝1934kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度，T总＝T0，即ρ(T总)＝ρ(T0)；ρ(T冷)为水在T冷温度下的密度，ρ(T冷)＝977kg/m3。
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实＝Q理，计算实际蒸汽利用率n：
Figure BDA0002886029040000143
8)比较实际蒸汽利用率n与目标蒸汽利用率nmin，其中，nmin＝78％，此时n＞nnin，该控制程序结束。
实施例11
一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法，使用实施例9中的装置，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行，蒸汽喷洒装置2向烧结机台车1上的烧结料面喷洒蒸汽。
2)获取烧结机上料量Q上料＝800t/h和烧结成品率k成品＝0.78，根据所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理：
Q理＝k成品·Q上料·q理＝1934kg/h............(1)；
其中：q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理＝3.1g/kg-s。
3)根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，获得相适配的初始蒸汽温度T0＝187℃和预估蒸汽利用率n0＝82％。
4)根据初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0，计算蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V总，即有：
Figure BDA0002886029040000151
Figure BDA0002886029040000152
由式(2)和(3)，即得：
Figure BDA0002886029040000153
其中：Q总为蒸汽总管201内的理论蒸汽量；ρ(T0)为水蒸汽在T0温度下的密度，ρ(T0)＝0.48kg/m3。
5)控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置2所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总＝T0。
6)控制系统9分别通过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷＝0.558m3/h和冷凝水温度T冷＝70℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实：
Q实＝V′总·ρ(T总)-V冷·ρ(T冷)＝1814kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度；ρ(T冷)为水在T冷温度下的密度，ρ(T冷)＝977kg/m3。
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实≠Q理，根据实际的冷凝水量对蒸汽总管201内的理论蒸汽流量进行修正，修正后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″总为：
Figure BDA0002886029040000161
控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，便得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的修正后的蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V″总相符，即V′总＝V″总；返回步骤6)。
6)控制系统9分别通过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷′＝0.558m3/h和冷凝水温度T冷′＝70℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实′：
Q实′＝V′总·ρ(T总)-V冷′·ρ(T冷′)＝1934kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度；ρ(T冷′)为水在T冷′温度下的密度，ρ(T冷′)＝977kg/m3；
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实′与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实′＝Q理，计算实际蒸汽利用率n′：
Figure BDA0002886029040000162
8)比较实际蒸汽利用率n′与目标蒸汽利用率nmin，其中，nmin＝78％，此时n′＝nmin，该控制程序结束。
实施例12
一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法，使用实施例9中的装置，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行，蒸汽喷洒装置2向烧结机台车1上的烧结料面喷洒蒸汽。
2)获取烧结机上料量Q上料＝400t/h和烧结成品率k成品＝0.78，根据所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理：
Q理＝k成品·Q上料·q理＝967kg/h...........(1)；
其中：q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理＝3.1g/kg-s。
3)根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，获得相适配的初始蒸汽温度T0＝207℃和预估蒸汽利用率n0＝77％。
4)根据初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0，计算蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V总，即有：
Figure BDA0002886029040000171
Figure BDA0002886029040000172
由式(2)和(3)，即得：
Figure BDA0002886029040000173
其中：Q总为蒸汽总管201内的理论蒸汽量；ρ(T0)为水蒸汽在T0温度下的密度，ρ(T0)＝0.46kg/m3。
5)控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置2所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总＝T0。
6)控制系统9分别通过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷＝0.296m3/h和冷凝水温度T冷＝70℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实：
Q实＝V′总·ρ(T总)-V冷·ρ(T冷)＝967kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度；ρ(T冷)为水在T冷温度下的密度，ρ(T冷)＝977kg/m3。
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实＝Q理，计算实际蒸汽利用率n：
Figure BDA0002886029040000181
8)比较实际蒸汽利用率n与目标蒸汽利用率nmin，其中，nmin＝78％，此时n＜nmin，则提高蒸汽喷洒装置2所喷洒蒸汽的温度，根据调整后的蒸汽总管201内的蒸汽温度T′总＝217℃，获取与之对应的蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V″′总：
Figure BDA0002886029040000182
其中：ρ(T′总)为水蒸气在T′总温度下的密度，ρ(T′总)＝0.45kg/m3；
控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的调整后的蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V″′总相符，即V′总＝V″′总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置2所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽温度T总与调整后的蒸汽总管201内的蒸汽温度T′总相符，即T总＝T′总；返回步骤6)。
6)控制系统9分别通过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷′＝0.26m3/h和冷凝水温度T冷′＝75℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实′：
Q实′＝V′总·ρ(T总)-V冷′·ρ(T冷′)＝1003kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度，ρ(T总)＝ρ(T′总)＝0.45kg/m3；ρ(T冷′)为水在T冷′温度下的密度，ρ(T冷′)＝973kg/m3；
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实′与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实′≠Q理，则根据实际的冷凝水量对蒸汽总管201内的理论蒸汽流量进行修正，修正后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″总为：
Figure BDA0002886029040000183
控制系统9控制调节蒸汽总管201上的总管流量阀4，使得蒸汽总管201内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的修正后的蒸汽总管201内的理论蒸汽流量V″总相符，即V′总＝V″总；返回步骤6)。
6)控制系统9分别迪过设置在冷凝水收集管204上的冷凝管流量计7、冷凝管温度计8获取冷凝收集管204内的冷凝水流量V冷″＝0.26m3/h和冷凝水温度T冷″＝75℃，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实″：
Q实″＝V′总·ρ(T总)-V冷″·ρ(T冷″)＝967kg/h............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度，ρ(T总)＝ρ(T′总)＝0.45kg/m3；ρ(T冷″)为水在T冷″温度下的密度，ρ(T冷″)＝973kg/m3；
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实″与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，此时Q实″＝Q理，计算实际蒸汽利用率n′：
Figure BDA0002886029040000191
8)比较实际蒸汽利用率n′与目标蒸汽利用率nmin，其中，nmin＝78％，此时n′＞nmin，该控制程序结束。

Claims (10)

1.一种烧结料面喷洒水蒸气的装置，该装置包括烧结机台车(1)和设置在烧结机台车(1)上部的蒸汽喷洒装置(2)；所述蒸汽喷洒装置(2)包括蒸汽总管(201)、蒸汽支管(202)、蒸汽喷洒管(203)和冷凝水收集管(204)；蒸汽总管(201)设置在烧结机台车(1)的上方；蒸汽喷洒管(203)设置在蒸汽总管(201)的下方；蒸汽支管(202)的一端与蒸汽总管(201)连接，蒸汽支管(202)的另一端与蒸汽喷洒管(203)连接；蒸汽喷洒管(203)上还连接有冷凝水收集管(204)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述蒸汽喷洒管(203)倾斜设置；其中，蒸汽喷洒管(203)与蒸汽支管(202)连接的一端所在的水平位置高，蒸汽喷洒管(203)与冷凝水收集管(204)连接的一端所在的水平位置低；
优选的是，所述蒸汽喷洒管(203)包括蒸汽腔(20301)和与蒸汽腔(20301)下部两侧连接的冷凝槽(20302)；所述蒸汽腔(20301)和下部两侧的冷凝槽(20302)构成水滴状流线型的蒸汽喷洒管(203)；蒸汽腔(20301)与蒸汽支管(202)连接，两侧冷凝槽(20302)合并后与冷凝水收集管(204)连接；蒸汽腔(20301)上设有喷吹孔(20303)；两侧冷凝槽(20302)上均设有冷凝孔(20304)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述蒸汽腔(20301)在水平位置高的一端与蒸汽支管(202)连接；冷凝槽(20302)在水平位置低的一端与冷凝水收集管(204)连接；作为优选，所述喷吹孔(20303)设置在蒸汽腔(20301)的上部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：所述蒸汽总管(201)水平设置在烧结机台车(1)的上方，蒸汽总管(201)上连接有多根蒸汽支管(202)；作为优选，多根蒸汽支管(202)沿竖直方向设置成多排；
优选的是，同一排蒸汽支管(202)的长度相同，同一排蒸汽支管(202)的尾端设置在同一水平位置；下一排蒸汽支管(202)的长度大于上一排蒸汽支管(202)的长度；作为优选，所述多根蒸汽支管(202)上下交错排布，上一排蒸汽支管(202)对应下一排蒸汽支管(202)中相邻两根蒸汽支管(202)之间的间隙设置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：每根蒸汽支管(202)的尾端分别连接一根蒸汽喷洒管(203)；多根蒸汽喷洒管(203)沿竖直方向设置成多排；所述多根蒸汽喷洒管(203)上下交错排布，上一排蒸汽喷洒管(203)对应下一排蒸汽喷洒管(203)中相邻两根蒸汽喷洒管(203)之间的间隙设置；所述多根蒸汽喷洒管(203)均与冷凝水收集管(204)连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括点火炉(3)；所述点火炉(3)设置在烧结机台车(1)的上部；所述蒸汽喷洒装置(2)位于点火炉(3)的下游；和/或
该装置还包括设置在蒸汽总管(201)上的总管流量阀(4)、总管流量计(5)、总管温度计(6)，及设置在冷凝水收集管(204)上的冷凝管流量计(7)、冷凝管温度计(8)；所述总管流量阀(4)、总管流量计(5)、总管温度计(6)位于蒸汽支管(202)与蒸汽总管(201)连接位置的上游；所述冷凝管流量计(7)、冷凝管温度计(8)位于蒸汽喷洒管(203)与冷凝水收集管(204)连接位置的下游。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括控制系统(9)；所述控制系统(9)与总管流量阀(4)、总管流量计(5)、总管温度计(6)、冷凝管流量计(7)、冷凝管温度计(8)连接，并控制总管流量阀(4)、总管流量计(5)、总管温度计(6)、冷凝管流量计(7)、冷凝管温度计(8)的操作。
8.一种烧结料面喷洒水蒸气的控制方法或使用权利要求1-7中任一项所述装置来控制烧结料面喷洒水蒸气的方法，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行，蒸汽喷洒装置(2)向烧结机台车(1)上的烧结料面喷洒蒸汽；
2)获取烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，根据所述烧结机上料量Q上料和烧结成品率k成品，计算进入烧结料面的理论蒸汽量Q理：
Q理＝k成品·Q上料·q理............(1)；
其中：q理为单位烧结成品矿的水蒸气喷洒量，q理的取值范围为3.0～3.2g/kg-s；
3)根据计算得到的进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，获得相适配的初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0；
4)根据初始蒸汽温度T0和预估蒸汽利用率n0，计算蒸汽总管(201)内的理论蒸汽流量V总，即有：
Figure FDA0002886029030000021
Figure FDA0002886029030000022
由式(2)和(3)，即得：
Figure FDA0002886029030000023
其中：Q总为蒸汽总管(201)内的理论蒸汽量；ρ(T0)为水蒸汽在T0温度下的密度；
5)控制系统(9)控制调节蒸汽总管(201)上的总管流量阀(4)，使得蒸汽总管(201)内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的理论蒸汽流量V总相符，即V′总＝V总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置(2)所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管(201)内的实际蒸汽温度T总与初始蒸汽温度T0相符，即T总＝T0；
6)控制系统(9)分别通过设置在冷凝水收集管(204)上的冷凝管流量计(7)、冷凝管温度计(8)获取冷凝收集管(204)内的冷凝水流量V冷和冷凝水温度T冷，计算进入烧结料面的实际蒸汽量Q实：
Q实＝V′总·ρ(T总)-V冷·ρ(T冷)............(5)；
其中：ρ(T总)为水蒸气在T总温度下的密度；ρ(T冷)为水在T冷温度下的密度；
7)比较进入烧结料面的实际蒸汽量Q实与进入烧结料面的理论蒸汽量Q理，若Q实＝Q理，则计算实际蒸汽利用率n：
Figure FDA0002886029030000031
8)比较实际蒸汽利用率n与目标蒸汽利用率nmin，其中，目标蒸汽利用率nmin的取值范围为30％～90％；若n≥nmin，该控制程序结束。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在步骤7)中，若Q实≠Q理，则根据实际的冷凝水量对蒸汽总管(201)内的理论蒸汽流量进行修正，修正后的蒸汽总管内的理论蒸汽流量V″总为：
Figure FDA0002886029030000032
控制系统(9)控制调节蒸汽总管(201)上的总管流量阀(4)，使得蒸汽总管(201)内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的修正后的蒸汽总管(201)内的理论蒸汽流量V″总相符，即V′总＝V″总；重复步骤6)-8)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：在步骤8)中，若n＜nmin，则提高蒸汽喷洒装置(2)所喷洒蒸汽的温度，根据调整后的蒸汽总管(201)内的蒸汽温度T′总获取与之对应的蒸汽总管(201)内的理论蒸汽流量V″′总：
Figure FDA0002886029030000041
其中：ρ(T′总)为水蒸气在T′总温度下的密度；
控制系统(9)控制调节蒸汽总管(201)上的总管流量阀(4)，使得蒸汽总管(201)内的实际蒸汽流量V′总与计算得到的调整后的蒸汽总管(201)内的理论蒸汽流量V″′总相符，即V′总＝V″′总；同时，控制调节蒸汽喷洒装置(2)所喷洒蒸汽的温度，使得蒸汽总管(201)内的实际蒸汽温度T总与调整后的蒸汽总管(201)内的蒸汽温度T′总相符，即T总＝T′总；重复步骤6)-8)。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203785450U (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 中冶北方（大连）工程技术有限公司 防过湿抽风烧结蒸汽喷吹装置
CN106521144A (zh) * 2016-11-08 2017-03-22 首钢总公司 一种降低烧结废气中co和氮氧化物含量的方法及系统
CN108120297A (zh) * 2017-06-29 2018-06-05 中冶长天国际工程有限责任公司 一种燃气喷吹装置及燃气喷吹方法
CN108458593A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 山东钢铁股份有限公司 一种带式烧结机料层喷气加湿装置和加湿方法
CN110484716A (zh) * 2019-09-18 2019-11-22 四川省达州钢铁集团有限责任公司 一种增强空气与烧结料层之间热交换的方法及装置
CN111455167A (zh) * 2020-05-23 2020-07-28 山东泰山钢铁集团有限公司 一种烧结机用喷水促进燃烧的烧结方法
CN211575868U (zh) * 2019-12-19 2020-09-25 云南曲靖呈钢钢铁（集团）有限公司 一种烧结机料层的喷汽加湿装置
CN112048616A (zh) * 2020-09-08 2020-12-08 中南大学 一种液气两相介质耦合移动喷吹烧结方法及喷吹装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203785450U (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 中冶北方（大连）工程技术有限公司 防过湿抽风烧结蒸汽喷吹装置
CN106521144A (zh) * 2016-11-08 2017-03-22 首钢总公司 一种降低烧结废气中co和氮氧化物含量的方法及系统
CN108120297A (zh) * 2017-06-29 2018-06-05 中冶长天国际工程有限责任公司 一种燃气喷吹装置及燃气喷吹方法
CN108458593A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 山东钢铁股份有限公司 一种带式烧结机料层喷气加湿装置和加湿方法
CN110484716A (zh) * 2019-09-18 2019-11-22 四川省达州钢铁集团有限责任公司 一种增强空气与烧结料层之间热交换的方法及装置
CN211575868U (zh) * 2019-12-19 2020-09-25 云南曲靖呈钢钢铁（集团）有限公司 一种烧结机料层的喷汽加湿装置
CN111455167A (zh) * 2020-05-23 2020-07-28 山东泰山钢铁集团有限公司 一种烧结机用喷水促进燃烧的烧结方法
CN112048616A (zh) * 2020-09-08 2020-12-08 中南大学 一种液气两相介质耦合移动喷吹烧结方法及喷吹装置

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