CN113652542A - 一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统，该系统包括第一试验罐、第二试验罐、第一供热装置、第二供热装置、第一风机、第二风机。本发明采用两套热风系统和两套试验罐，第一试验罐作为预准备试验罐，第二试验罐作为正式试验罐，在第二试验罐与其中一套热风系统进行上阶段试验的过程中，第一试验罐和另一套热风系统即提前准备好下阶段试验所要求的热风气氛、温度、流量，从而在改变试验阶段时，能够实现零时差热风切换，避免了传统试验装置热风参数波动大、调整期周期长、操作不便的问题。

Description

一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及氧化球团焙烧工艺，具体涉及一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统及试验方法，属于氧化球团生产试验设备技术领域。

背景技术

随着钢铁工业的发展，可供直接入炉的富块矿却愈来愈少，贫矿须细磨精选后造块才能入炉冶炼，球团工艺是较为理想的细粒精矿造块方法。球团矿具有高品位、高强度、易还原、粒度均匀、微气孔多等良好的冶金性能，酸性球团与高碱度烧结矿搭配构成了我国的高炉炉料结构。欧美国家先进高炉炉料结构中球团矿配比可达80％，而我国球团矿得使用占比仅为20％左右，尚存在上亿吨的发展空间。而且球团矿生产工序能耗较烧结工序低1/3污染物排放量少50％以上。因此，大力发展球团矿生产、提高球团矿入炉占比对我国钢铁工艺实现节能减排具有重要意义。氧化球团矿生产主要有带式焙烧机、链篦机-回转窑和竖炉三种，其中带式焙烧机集干燥、预热、焙烧及冷却于一体，工艺过程简单，工程量少，占地面积小，所需设备吨位轻，热系统管路短，能较好的实现焙烧气体的循环利用，有利于降低热耗以及电耗，并能满足实行大型化的要求，其最大规模可达800万吨/年。因此，带式焙烧机成为世界上主流的氧化球团生产工艺，在我国也得到了大力发展。

在现有技术中，带式焙烧机工艺流程如图1所示，分为七个阶段：鼓风干燥段、抽风干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段、二冷段，其中，鼓风干燥段、一冷段、二冷段均采用鼓风模式，抽风干燥段、预热段、焙烧段和均热段则均采用抽风模式。为了充分利用能耗，一冷段的一部分高温热风作为均热段热源，另一部分高温热风作为焙烧段和预热段的二次风，预热段和焙烧段不足的热量则由外加烧嘴燃烧气体燃料来提供，预热段和焙烧段产生的抽风热废气又循环作为抽风干燥段热源，二冷段产生的低温热风则循环作为鼓风干燥段热源。由于焙烧的全过程(包括干燥、预热、焙烧、冷却等阶段)均在同一个设备上进行，靠调整机速来改变球团在各阶段的停留时间是不可能的。如要改变，除非改变上部炉罩的分段和风箱的配置，这将是十分麻烦的。对于不同含铁原料，又对各段所停留的时间和热风温度有不同的要求，每个特定的带式焙烧机球团工程在设计前均需进行物理模拟试验，以便确定带式焙烧机总长度、各段长度分配比例等设备参数和风流系统压力、风温、气氛等工艺参数。

目前，带式焙烧机氧化球团焙烧物理模拟试验是在一个底部装有篦条的罐子内通过改变热风风流方向来实现的，称之为篦式罐，高温风由热风炉内燃烧气体燃料来提供，风温的控制是由控制热风炉气体燃料供应量来实现的，风量的控制是由控制热风炉空燃比来实现的。主要存在以下问题：1)模拟上述各段过程中存在间断性，例如预热段即将结束焙烧段即将开始时，是人为通过调整热风炉气体燃料量和一次风量来实现下一阶段预期风温和风量的，需要很长时间的调整期，不光操作不便，还会导致球团过烧、欠烧，甚至试验失败；2)未考虑气氛组成对球团焙烧过程的影响，例如在模拟抽干段过程时，忽略了实际工程中预热段和焙烧段废气中水蒸气含量对抽风干燥的影响，又例如在模拟焙烧段过程时，忽略了实际工程中热风中氧含量对铁矿原料氧化固结的影响；3)在控制风量和风温的同时，无法控制热风炉产生的热风气氛；4)由于热风炉和篦式罐之间的管路热损失较大，在模拟焙烧段过程时，很难保证1300℃以上的焙烧温度；5)罐内壁在试验过程中存在气流边缘效应，热风不能全部有效穿过料层。

发明内容

针对现有带式焙烧机氧化球团焙烧物理模拟试验装置存在的问题和不足，本发明开发了一种新型的氧化球团焙烧物理模拟试验系统及试验方法。该系统采用两套热风装置和两套焙烧试验装置，在其中一套装置进行上阶段试验的过程中，另一套装置则提前准备好下阶段试验所要求的热风，进而在改变试验阶段时能够实现零时差热风切换，避免了传统试验装置热风参数波动大、调整周期长对试验结果的不利影响。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统。

一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统，该系统包括第一试验罐、第二试验罐、第一供热装置、第二供热装置、第一风机、第二风机。第一试验罐包括自上而下设置的第一上杯、第一中杯、第一下杯。第二试验罐包括自上而下设置的第二上杯、第二中杯、第二下杯。

其中，从第一供热装置引出的第一管道连接至第一试验罐的第一下杯。第一试验罐的第一上杯经由第二管道连接至第一风机。从第一管道上分出的第三管道连接至第二试验罐的第二下杯。第二试验罐的第二上杯经由第四管道连接至第二风机。从第二供热装置引出的第五管道连接至第一试验罐的第一上杯。第一试验罐的第一下杯经由第六管道连接至第一风机。从第五管道上分出的第七管道连接至第二试验罐的第二上杯。第二试验罐的第二下杯经由第八管道连接至第二风机。从第一管道上分出的第九管道连接至第一试验罐的第一上杯。从第九管道分出的第十管道连接至第二试验罐的第二上杯。

在本发明中，该系统还包括冷却介质输送管道。所述冷却介质输送管道连接至第二试验罐的第二下杯。

优选的是，该系统还包括第一混气室。第一混气室设置在第一管道上，且位于第一管道分出第三管道和第九管道位置的上游。

优选的是，该系统还包括第二混气室。第二混气室设置在第五管道上，且位于第五管道分出第七管道位置的上游。

作为优选，该系统还包括水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置。所述水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置分别通过管道连接至第一混气室和/或第二混气室。

作为优选，所述水蒸气发生装置的气体出口位置、氧气装置的气体出口位置、氮气装置的气体出口位置分别设有流量计。

在本发明中，该系统还包括设置在第七管道上的外部热源供给装置。优选，所述外部热源供给装置为微波供热装置。

在本发明中，第二试验罐的第二上杯上还设有烧嘴装置。所述烧嘴装置上设有燃料入口和一次风入口。优选，所述烧嘴装置设置在第二上杯的侧壁上。

在本发明中，该系统还包括检测装置。第一试验罐的第一上杯、第一中杯、第一下杯内各自独立地设有检测装置。第二试验罐的第二上杯、第二中杯、第二下杯内各自独立地设有检测装置。

在本发明中，第一管道上设有第一阀门，且第一阀门位于第一管道分出第三管道和第九管道位置的下游。第二管道上设有第二阀门。第三管道上设有第三阀门。第四管道上设有第四阀门。第五管道上设有第五阀门，且第五阀门位于第五管道分出第七管道位置的下游。第六管道上设有第六阀门。第七管道上设有第七阀门。第八管道上设有第八阀门。第九管道上设有第九阀门，且第九阀门位于第九管道分出第十管道位置的下游。第十管道上设有第十阀门。冷却介质输送管道上设有第十一阀门。

在本发明中，所述第二管道和第六管道两者在合并之后经由第十一管道连接至第一风机。第十一管道上设有第一降温装置。

在本发明中，所述第四管道和第八管道两者在合并之后经由第十二管道连接至第二风机。第十二管道上设有第二降温装置。作为优选，第十二管道上还设有除尘装置。优选，所述第二降温装置位于除尘装置的上游。

作为优选，该系统还包括烟气净化装置和排气筒。第一风机和/或第二风机通过管道连接至烟气净化装置，烟气净化装置通过管道连接至排气筒。

作为优选，第一试验罐和第二试验罐均为篦式罐。第一供热装置和第二供热装置均为热风炉。

优选的是，第一试验罐的第一中杯的内壁和第二试验罐的第二中杯的内壁均设置为波纹状结构。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法。

一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法或使用第一种实施方案中所述系统进行氧化球团焙烧物理模拟试验的方法，该方法包括以下步骤：

1)装料：在第一试验罐的第一中杯内装填已焙烧完成的熟球，在第二试验罐的第二中杯内装填待焙烧的生球。

2)试验预准备及正式试验：第一供热装置或第二供热装置为第一试验罐提供热风，通过设置在第一试验罐内的检测装置检测该热风的参数，调整第一供热装置或第二供热装置的燃料量和一次风量，同时调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足相应试验阶段正式试验的要求。将上述预先准备好的热风输送至第二试验罐进行相应阶段的正式试验。重复上述试验过程，依次完成鼓风干燥段试验、抽风干燥段试验、预热段试验、焙烧段及均热段试验。

3)冷却段试验：关闭第一供热装置和第二供热装置，冷却介质输送管道向第二试验罐的第二下杯输送冷却介质，冷却介质向上穿过第二中杯对焙烧完成的氧化球团进行冷却，与球团换热后的冷却介质经降温除尘及净化处理后排放。

4)取料：冷却完成后，将球团从第二试验罐的第二中杯内取出，即获得成品氧化球团。

优选的是，该方法还包括：在步骤2)的正式试验过程中，通过设置在第二试验罐内的检测装置检测获得相应试验阶段的各项参数。

优选的是，该方法还包括：在步骤3)的试验过程中，通过设置在第二上杯和第二中杯内的检测装置检测获得冷却阶段的各项参数。

优选的是，该方法还包括：在步骤4)中，对所获得的成品氧化球团取样进行冶金性能检测。

在本发明中，步骤2)中所述试验预准备及正式试验具体包括以下子步骤：

①鼓风干燥段试验预准备：第一供热装置提供的热风鼓入第一试验罐的第一下杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一上杯进入第二管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一下杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数，随即调整第一供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足鼓风干燥试验的要求。

②鼓风干燥段试验及抽风干燥段试验预准备：将子步骤①中准备好的满足鼓风干燥试验要求的热风鼓入第二试验罐的第二下杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二上杯进入第四管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二上杯和第二中杯内的检测装置检测获得鼓风干燥阶段的各项参数。

在鼓风干燥试验的同时，第二供热装置提供的热风抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数，随即调整第二供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足抽风干燥试验的要求。

③抽风干燥段试验及预热段试验预准备：将子步骤②中准备好的满足抽风干燥试验要求的热风抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得抽风干燥阶段的各项参数。

在抽风干燥试验的同时，第一供热装置提供的热风抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数，随即调整第一供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足预热试验的要求。

④预热段试验及焙烧段试验预准备：将子步骤③中准备好的满足预热试验要求的热风抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得预热阶段的各项参数。

在预热试验的同时，第二供热装置提供的热风抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数，随即调整第二供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足焙烧试验的要求。

⑤焙烧段及均热段试验：将子步骤④中准备好的满足焙烧试验要求的热风抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得焙烧均热阶段的各项参数。

作为优选，在子步骤⑤中，首先开启设置在第七管道上的微波供热装置，微波供热装置将子步骤④中准备好的热风加热至焙烧及均热试验所需求的温度后，再将加热后的热风抽入第二试验罐的第二上杯。

作为优选，在子步骤⑤中，将子步骤④中准备好的热风抽入第二试验罐的第二上杯，并通过位于第二上杯上的烧嘴装置对进入第二上杯的热风进行补热，使得加热后的热风温度满足焙烧及均热试验所需求的温度。

针对现有技术中带式焙烧机氧化球团焙烧物理模拟试验装置在模拟各阶段过程中存在间断性、调整周期长的问题，本发明提出一种新型的氧化球团焙烧物理模拟试验系统。该系统采用两套热风系统和两套焙烧系统，具体包括第一试验罐、第二试验罐、第一供热装置、第二供热装置、第一风机和第二风机。所述第一试验罐包括自上而下设置的第一上杯、第一中杯、第一下杯，第二试验罐包括自上而下设置的第二上杯、第二中杯、第二下杯。在本发明中，第一供热装置的热介质出口经由第一管道连接至第一试验罐的底部(即第一下杯)，第一试验罐的顶部(即第一上杯)经由第二管道连接至第一风机的气体入口。从第一管道上分出的第三管道连接至第二试验罐的底部(即第二下杯)，第二试验罐的顶部(即第二上杯)经由第四管道连接至第二风机。从第二供热装置的热介质出口引出的第五管道连接至第一试验罐的顶部(即第一上杯)，第一试验罐的底部(即第一下杯)经由第六管道连接至第一风机。从第五管道上分出的第七管道连接至第二试验罐的顶部(即第二上杯)，第二试验罐的底部(即第二下杯)经由第八管道连接至第二风机。从第一管道分出的第九管道连接至第一试验罐的顶部(即第一上杯)。从第九管道分出的第十管道连接至第二试验罐的顶部(即第二上杯)。此外，冷却介质输送管道连接至第二试验罐的第二下杯。

需要说明的是，第一试验罐的第一上杯、第一下杯及第二试验罐的第二上杯、第二下杯上各自分别设有气体入口和气体出口，例如第一试验罐的第一上杯顶部分别设有气体入口和气体出口，第一下杯的底部分别设有气体入口和气体出口，第二试验罐的第二上杯顶部分别设有气体入口和气体出口，第二下杯的底部分别设有气体入口和气体出口。且同一部件上的气体入口与气体出口可以各自独立地设置，也可以是气体入口与气体出口位置重合设置，例如第一上杯上的气体入口和气体出口可以是分开设置的两个供气体流通的通道，也可以是相互重合的一个气体流通的通道。

基于此，上述气体管道连接至试验罐的底部，即热风通过气体管道从试验罐底部的气体入口输送至试验罐内，进入试验罐的热风自下而上地穿过试验罐的下杯、中杯和上杯，然后从上杯上的气体出口排出，从而完成鼓风模式阶段的试验。而上述气体管道连接至试验罐的顶部，即热风通过气体管道从试验罐顶部的气体入口输送至试验罐内，进而试验罐的热风自上而下地穿过试验罐的上杯、中杯和下杯，然后从下杯上的气体出口排出，从而完成抽风模式阶段的试验。由此，本发明采用两套热风系统、两套试验罐，及多管路系统，即可实现球团焙烧全过程中适用鼓风模式或抽风模式的各阶段的试验。在本发明中，第一试验罐作为球团焙烧模拟试验的预准备试验罐，内部装存熟料，第二试验罐作为正式试验罐，内部装存待试验的生料。在第二试验罐与其中一个供热装置进行上阶段试验(例如鼓风干燥段试验)的过程中，即通过第一试验罐和另一供热装置提前准备好下阶段试验(例如抽风干燥段试验)所要求的热风气氛、温度、流量，从而在改变试验阶段时，即可实现零时差热风切换，避免了传统试验装置在改变试验阶段时通过人为调整来满足下一阶段的预期风温和风量而带来的热风参数波动大、调整周期长、操作不便等问题。为更好地实现热风在试验阶段改变过程中的零时差切换，本发明还设置有多组阀门，通过相关阀门的开闭来实现鼓风和抽风之间的切换及各试验阶段的改变，多组阀门及多管路系统的设置，即实现气氛、温度可调且能即时灵活切换，系统内气体流场稳定，进而避免气体管道之间出现窜风，从而能够更加真实地模拟各试验阶段的系统风量和风机性能，以确保试验过程的准确可靠。

作为优选方案，本发明还设置有第一混气室、第二混气室、水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置。其中，第一混气室设置在第一管道上，与第一供热装置连接。第二混气室设置在第五管道上，与第二供热装置连接。所述水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置分别通过管道与第一混气室和第二混气室连接。所述水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置即构成了新增气源供给装置，水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置能够根据球团焙烧模拟试验的各个阶段的需求提供适量的水蒸气、氧气及氮气，所述水蒸气、氧气及氮气根据试验进程而进入第一混气室或第二混气室内，与第一供热装置或第二供热装置提供的热风充分混合，混合后的气体进入试验罐内参与球团焙烧试验。水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置的设置，可以对参与焙烧的热风的气体含量进行补充完善，按需调整参与试验的热风气氛，以满足焙烧试验对气氛的要求，因而本发明能够更加真实地模拟球团焙烧试验的各个阶段。需要说明的是，本发明中所供给的新增气源可以不只是水蒸气、氧气和氮气，具体气源种类和气源量的补充可以按需进行调整，例如，所述新增气源供给装置还可以包括二氧化碳发生装置等。

在本发明中，考虑到第二供热装置与第二试验罐之间的气体管道可能存在较大温度损失，而球团的焙烧段试验及均热段试验的温度需求高达1300℃，基于此，本发明提出采用微波补热的方式来弥补气体管道可能出现的温度损失。本发明将微波供热装置设置在第七管道上，当进行焙烧段及均热段试验时，即开启微波供热装置为通过第七管道的热风进行加热，以保证热风温度。采用微波补热的方式不会影响预先准备好的热风气氛的组成和流量，且升温响应快速，使得热风温度能够迅速达到试验要求。

此外，针对上述第二供热装置与第二试验罐之间的气体管道可能存在较大温度损失而影响球团焙烧段及均热段试验的问题，本发明还提出了另一种有效补热方案。该方案在第二试验罐的第二上杯的侧壁增设烧嘴装置，进入第二试验罐内的热风需要的补热温度通过烧嘴装置的燃料入口和一次风入口的流量控制来实现。需要说明的是，由于烧嘴装置内的燃烧会影响最终通往第二试验罐的第二中杯内的气氛，因此需要预测烧嘴装置的燃料供应量和一次风量，进而预测烧嘴燃烧产生的热风气氛组成，再通过水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置提前补充受影响的气体含量，从而满足焙烧试验对气氛的要求。

在本发明中，所述氧化球团焙烧物理模拟试验系统还包括检测装置。第一试验罐的第一上杯、第一中杯、第一下杯内各自独立地设有检测装置。第二试验罐的第二上杯、第二中杯、第二下杯内各自独立地设有检测装置。所述检测装置用于测量相应位置的气体温度、气氛组成、压力等。其中，在第一试验罐的第一中杯及第二试验罐的第二中杯内均设有多个检测装置，作为优选，所述多个检测装置自上而下均匀分布在第一中杯或第二中杯内，以便于通过设置在各位置的检测装置来获得各个试验阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量等。此外，在第一中杯底部的篦条位置及第二中杯底部的篦条位置也分别设有检测装置，进而能够对各个试验阶段篦条的温度进行实时检测。

考虑到通过第一试验罐进行试验预准备后排出的热风温度较高，同样通过第二试验罐进行正式试验后排出的热风温度也较高，因而本发明在第一风机或第二风机的上游还设有第一降温装置或第二降温装置。试验预准备后排出的热风及正式试验后排出的热风分别经过降温处理后再经过烟气净化处理后排放。第二试验罐作为正式试验罐，内部装存的是待试验的生料，生料在焙烧试验过程中可能会产生一定量的粉尘，基于此，本发明将正式试验后排出的热风进行降温处理后优选还需进行除尘处理，所述除尘处理能够减少后续工序中第二风机及烟气净化装置的磨损，进而延长后续工序中第二风机及烟气净化装置的使用寿命。由于第一供热装置或第二供热装置所提供的热风温度较高，因此本发明中在供热装置(包括第一供热装置与第二供热装置)与降温装置(包括第一降温装置与第二降温装置)之间的所有气体管道的内衬均由耐火材料浇筑而成。

在本发明中，所述第一试验罐和第二试验罐的具体结构不做限制，能够满足球团焙烧模拟试验的要求即可，例如第一试验罐和第二试验罐均为篦式罐。同样的，所述第一供热装置和第二供热装置的具体结构也不做限制，能够满足为试验罐提供符合要求的热风即可，例如第一供热装置和第二供热装置均为热风炉。

在本发明中，所述试验罐可以为篦式罐。篦式罐由上杯、中杯和下杯构成，各杯之间(即上杯与中杯之间、中杯与下杯之间)通过密封材料进行密封。其中，上杯和下杯的内衬由耐火材料筑造而成，中杯的内部设计则考虑到气流边缘效应的问题，因而将中杯的内部设计为波纹状，例如中杯的内部为带有波纹的陶瓷管，有利于使热风均匀穿过料层。上杯、中杯、下杯的外壳均为钢壳，中杯内部带有波纹的陶瓷管和外部的钢壳之间填充保温材料，另外中杯的底部设有篦条。中杯的侧壁外部还设有转臂，在篦式罐装料或卸料时，即可通过转臂将中杯移出，以便于完成装料或卸料。

基于上述氧化球团焙烧物理模拟试验系统，本发明还提出一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法。该方法具体包括以下步骤：

1)装料：转动转臂，分别将第一试验罐的第一中杯和第二试验罐的第二中杯移出。在第一试验罐的第一中杯内装填已焙烧完成的熟球(即成品氧化球团)，在第二试验罐的第二中杯内装填待焙烧的生球。再次转动转臂，分别将第一试验罐的第一中杯和第二试验罐的第二中杯回归工作位，并利用密封材料将第一试验罐的第一上杯、第一中杯、第一下杯之间的缝隙密封好，同样将第二试验罐的第二上杯、第二中杯、第二下杯之间的缝隙密封好。

2)试验预准备及正式试验：

①鼓风干燥段试验预准备：打开第一阀门和第二阀门，开启第一供热装置和第一风机，热风经第一混气室后鼓入第一试验罐的第一下杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一上杯进入第二管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一下杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数(包括热风的气氛、温度、流量等参数)，随即调整第一供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足鼓风干燥试验的要求。

②鼓风干燥段试验及抽风干燥段试验预准备：关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门和第四阀门，开启第二风机，将子步骤①中准备好的满足鼓风干燥试验要求的热风鼓入第二试验罐的第二下杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二上杯进入第四管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二上杯和第二中杯内的检测装置检测获得鼓风干燥阶段的各项参数，所述各项参数包括鼓风干燥阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在鼓风干燥试验的同时，打开第五阀门和第六阀门，开启第二供热装置，热风经第二混气室后抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数(包括热风的气氛、温度、流量等参数)，随即调整第二供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足抽风干燥试验的要求。

③抽风干燥段试验及预热段试验预准备：关闭第三阀门、第四阀门和第五阀门，打开第七阀门和第八阀门，将子步骤②中准备好的满足抽风干燥试验要求的热风抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得抽风干燥阶段的各项参数，所述各项参数包括抽风干燥阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在抽风干燥试验的同时，打开第九阀门，第六阀门保持打开不变，第一供热装置提供的热风经第一混气室后抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数(包括热风的气氛、温度、流量等参数)，随即调整第一供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足预热试验的要求。

④预热段试验及焙烧段试验预准备：关闭第七阀门、第九阀门，打开第十阀门，第八阀门保持打开不变，将子步骤③中准备好的满足预热试验要求的热风抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得预热阶段的各项参数，所述各项参数包括预热阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在预热试验的同时，打开第五阀门，第六阀门保持打开不变，第二供热装置提供的热风经第二混气室后抽入第一试验罐的第一上杯，热风穿过第一中杯内的熟球后再由第一下杯进入第六管道经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯内的检测装置检测进入第一试验罐的热风的参数(包括热风的气氛、温度、流量等参数)，随即调整第二供热装置的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置、氧气装置、氮气装置各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足焙烧试验的要求。

⑤焙烧段及均热段试验：在焙烧段球团的化学反应已基本完成，气氛对球团最终的化学组成影响不大，且温度一致，因此利用子步骤④中准备好的满足焙烧试验要求的热风一次性完成焙烧段及均热段试验。关闭第一供热装置和第一风机，关闭第五阀门、第六阀门、第十阀门，打开第七阀门，第八阀门保持打开不变，焙烧段及均热段温度需求高达1300℃，第二混气室与第二试验罐之间的气体管道存在温度损失，单纯依靠第二供热装置很难保证热风温度。开启微波供热装置，将子步骤④中准备好的热风先经过微波供热装置加热至焙烧段及均热段试验所需求的温度后，抽入第二试验罐的第二上杯，热风穿过第二中杯内的生球后再由第二下杯进入第八管道经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯和第二下杯内的检测装置检测获得焙烧均热阶段的各项参数，所述各项参数包括焙烧及均热阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

3)冷却段试验：关闭第二供热装置和微波供热装置，关闭第七阀门、第八阀门，打开第十一阀门、第四阀门，冷却介质输送管道向第二试验罐的第二下杯输送冷却介质(例如所述冷却介质为自然风)，冷却介质向上穿过第二中杯对焙烧完成的氧化球团进行冷却，与球团换热后的冷却介质经降温除尘及净化处理后排放。在冷却试验过程中，通过设置在第二上杯和第二中杯内的检测装置检测获得冷却阶段的各项参数，所述各项参数包括冷却阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

4)取料：直到球团温度冷却至120℃以下时，关闭第十一阀门、第四阀门，关闭第二风机，转动转臂，将第二试验罐的第二中杯移出，并将球团从第二试验罐的第二中杯内取出，即获得成品氧化球团。对所获得的成品氧化球团取样进行冶金性能检测。试验结束。

此外，在上述子步骤⑤中，也可以不采用微波补热的方式，而通过开启第二试验罐的第二上杯侧壁上的烧嘴装置来进行补热，具体为：将子步骤④中准备好的热风抽入第二试验罐的第二上杯，并通过位于第二上杯上的烧嘴装置对进入第二上杯的热风进行补热，使得加热后的热风温度满足焙烧及均热试验所需求的温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

1、本发明采用两套热风系统和两套试验罐，在第二试验罐与其中一套热风系统进行上阶段试验的过程中，第一试验罐和另一套热风系统即提前准备好下阶段试验所要求的热风气氛、温度、流量，从而在改变试验阶段时，能够实现零时差热风切换，避免了传统试验装置热风参数波动大、调整期周期长、操作不便的问题。

2、本发明设置多管路系统及多组阀门，通过相关阀门的开闭来实现鼓风和抽风之间的切换及各试验阶段的改变，气体流场稳定，进而避免气体管道之间出现窜风，从而能够更加真实地模拟各试验阶段的系统风量和风机性能，以确保试验过程的准确可靠。

3、本发明综合考虑了氧含量和湿度等气源对球团焙烧试验进程的影响，通过新增气源和混气装置对热风炉提供的热风气氛进行调整。

4、本发明考虑到焙烧段及均热段的试验温度需求高达1300℃，而第二供热装置与第二试验罐之间的管道可能存在较大温度损失，因而提出采用微波补热的方式来弥补管道热量损失，一方面不影响试验预准备的热风气氛组成和流量，且升温响应快速。

5、本发明将试样罐的中杯内壁均设置为波纹状结构，可有效减少气流边缘效应，使热风均匀穿过料层。

附图说明

图1为现有技术中带式焙烧机的工艺流程图；

图2为本发明一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统的结构示意图；

图3为本发明中第二试验罐内设有检测装置的结构示意图；

图4为本发明中第二试验罐上设有烧嘴装置的结构示意图。

附图标记：

1：第一试验罐；101：第一上杯；102：第一中杯；103：第一下杯；2：第二试验罐；201：第二上杯；20101：烧嘴装置；20102：燃料入口；20103：一次风入口；202：第二中杯；203：第二下杯；301：第一供热装置；302：第二供热装置；401：第一风机；402：第二风机；501：第一混气室；502：第二混气室；601：水蒸气发生装置；602：氧气装置；603：氮气装置；7：流量计；8：外部热源供给装置；9：检测装置；1001：第一降温装置；1002：第二降温装置；11：除尘装置；12：烟气净化装置；13：排气筒；

K1：第一阀门；K2：第二阀门；K3：第三阀门；K4：第四阀门；K5：第五阀门；K6：第六阀门；K7：第七阀门；K8：第八阀门；K9：第九阀门；K10：第十阀门；K11：第十一阀门；

L0：冷却介质输送管道；L1：第一管道；L2：第二管道；L3：第三管道；L4：第四管道；L5：第五管道；L6：第六管道；L7：第七管道；L8：第八管道；L9：第九管道；L10：第十管道；L11：第十一管道；L12：第十二管道。

具体实施方式

根据本发明的第一种实施方案，提供一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统。

一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统，该系统包括第一试验罐1、第二试验罐2、第一供热装置301、第二供热装置302、第一风机401、第二风机402。第一试验罐1包括自上而下设置的第一上杯101、第一中杯102、第一下杯103。第二试验罐2包括自上而下设置的第二上杯201、第二中杯202、第二下杯203。

其中，从第一供热装置301引出的第一管道L1连接至第一试验罐1的第一下杯103。第一试验罐1的第一上杯101经由第二管道L2连接至第一风机401。从第一管道L1上分出的第三管道L3连接至第二试验罐2的第二下杯203。第二试验罐2的第二上杯201经由第四管道L4连接至第二风机402。从第二供热装置302引出的第五管道L5连接至第一试验罐1的第一上杯101。第一试验罐1的第一下杯103经由第六管道L6连接至第一风机401。从第五管道L5上分出的第七管道L7连接至第二试验罐2的第二上杯201。第二试验罐2的第二下杯203经由第八管道L8连接至第二风机402。从第一管道L1上分出的第九管道L9连接至第一试验罐1的第一上杯101。从第九管道L9分出的第十管道L10连接至第二试验罐2的第二上杯201。

在本发明中，该系统还包括冷却介质输送管道L0。所述冷却介质输送管道L0连接至第二试验罐2的第二下杯203。

优选的是，该系统还包括第一混气室501。第一混气室501设置在第一管道L1上，且位于第一管道L1分出第三管道L3和第九管道L9位置的上游。

优选的是，该系统还包括第二混气室502。第二混气室502设置在第五管道L5上，且位于第五管道L5分出第七管道L7位置的上游。

作为优选，该系统还包括水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603。所述水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603分别通过管道连接至第一混气室501和/或第二混气室502。

作为优选，所述水蒸气发生装置601的气体出口位置、氧气装置602的气体出口位置、氮气装置603的气体出口位置分别设有流量计7。

在本发明中，该系统还包括设置在第七管道L7上的外部热源供给装置8。优选，所述外部热源供给装置8为微波供热装置。

在本发明中，第二试验罐2的第二上杯201上还设有烧嘴装置20101。所述烧嘴装置20101上设有燃料入口20102和一次风入口20103。优选，所述烧嘴装置20101设置在第二上杯201的侧壁上。

在本发明中，该系统还包括检测装置9。第一试验罐1的第一上杯101、第一中杯102、第一下杯103内各自独立地设有检测装置9。第二试验罐2的第二上杯201、第二中杯202、第二下杯203内各自独立地设有检测装置9。

在本发明中，第一管道L1上设有第一阀门K1，且第一阀门K1位于第一管道L1分出第三管道L3和第九管道L9位置的下游。第二管道L2上设有第二阀门K2。第三管道L3上设有第三阀门K3。第四管道L4上设有第四阀门K4。第五管道L5上设有第五阀门K5，且第五阀门K5位于第五管道L5分出第七管道L7位置的下游。第六管道L6上设有第六阀门K6。第七管道L7上设有第七阀门K7。第八管道L8上设有第八阀门K8。第九管道L9上设有第九阀门K9，且第九阀门K9位于第九管道L9分出第十管道L10位置的下游。第十管道L10上设有第十阀门K10。冷却介质输送管道L0上设有第十一阀门K11。

在本发明中，所述第二管道L2和第六管道L6两者在合并之后经由第十一管道L11连接至第一风机401。第十一管道L11上设有第一降温装置1001。

在本发明中，所述第四管道L4和第八管道L8两者在合并之后经由第十二管道L12连接至第二风机402。第十二管道L12上设有第二降温装置1002。作为优选，第十二管道L12上还设有除尘装置11。优选，所述第二降温装置1002位于除尘装置11的上游。

作为优选，该系统还包括烟气净化装置12和排气筒13。第一风机401和/或第二风机402通过管道连接至烟气净化装置12，烟气净化装置12通过管道连接至排气筒13。

作为优选，第一试验罐1和第二试验罐2均为篦式罐。第一供热装置301和第二供热装置302均为热风炉。

优选的是，第一试验罐1的第一中杯102的内壁和第二试验罐2的第二中杯202的内壁均设置为波纹状结构。

实施例1

如图2所示，一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统，该系统包括第一试验罐1、第二试验罐2、第一供热装置301、第二供热装置302、第一风机401、第二风机402。第一试验罐1包括自上而下设置的第一上杯101、第一中杯102、第一下杯103。第二试验罐2包括自上而下设置的第二上杯201、第二中杯202、第二下杯203。

从第一供热装置301引出的第一管道L1连接至第一试验罐1的第一下杯103。第一试验罐1的第一上杯101经由第二管道L2连接至第一风机401。从第一管道L1上分出的第三管道L3连接至第二试验罐2的第二下杯203。第二试验罐2的第二上杯201经由第四管道L4连接至第二风机402。从第二供热装置302引出的第五管道L5连接至第一试验罐1的第一上杯101。第一试验罐1的第一下杯103经由第六管道L6连接至第一风机401。从第五管道L5上分出的第七管道L7连接至第二试验罐2的第二上杯201。第二试验罐2的第二下杯203经由第八管道L8连接至第二风机402。从第一管道L1上分出的第九管道L9连接至第一试验罐1的第一上杯101。从第九管道L9分出的第十管道L10连接至第二试验罐2的第二上杯201。

其中，第一试验罐1和第二试验罐2均为篦式罐。第一供热装置301和第二供热装置302均为热风炉。

实施例2

重复实施例1，只是该系统还包括冷却介质输送管道L0。所述冷却介质输送管道L0连接至第二试验罐2的第二下杯203。

实施例3

重复实施例2，只是该系统还包括第一混气室501。第一混气室501设置在第一管道L1上，且位于第一管道L1分出第三管道L3和第九管道L9位置的上游。

该系统还包括第二混气室502。第二混气室502设置在第五管道L5上，且位于第五管道L5分出第七管道L7位置的上游。

实施例4

重复实施例3，只是该系统还包括水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603。所述水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603分别通过管道连接至第一混气室501和第二混气室502。

实施例5

重复实施例4，只是所述水蒸气发生装置601的气体出口位置、氧气装置602的气体出口位置、氮气装置603的气体出口位置分别设有流量计7。

实施例6

重复实施例5，只是该系统还包括设置在第七管道L7上的外部热源供给装置8。所述外部热源供给装置8为微波供热装置。

实施例7

如图4所示，重复实施例5，只是第二试验罐2的第二上杯201上还设有烧嘴装置20101。所述烧嘴装置20101上设有燃料入口20102和一次风入口20103。所述烧嘴装置20101设置在第二上杯201的侧壁上。

实施例8

如图3所示，重复实施例6，只是该系统还包括检测装置9。第一试验罐1的第一上杯101、第一中杯102、第一下杯103内各自独立地设有检测装置9。第二试验罐2的第二上杯201、第二中杯202、第二下杯203内各自独立地设有检测装置9。

实施例9

重复实施例8，只是第一管道L1上设有第一阀门K1，且第一阀门K1位于第一管道L1分出第三管道L3和第九管道L9位置的下游。第二管道L2上设有第二阀门K2。第三管道L3上设有第三阀门K3。第四管道L4上设有第四阀门K4。第五管道L5上设有第五阀门K5，且第五阀门K5位于第五管道L5分出第七管道L7位置的下游。第六管道L6上设有第六阀门K6。第七管道L7上设有第七阀门K7。第八管道L8上设有第八阀门K8。第九管道L9上设有第九阀门K9，且第九阀门K9位于第九管道L9分出第十管道L10位置的下游。第十管道L10上设有第十阀门K10。冷却介质输送管道L0上设有第十一阀门K11。

实施例10

重复实施例9，只是所述第二管道L2和第六管道L6两者在合并之后经由第十一管道L11连接至第一风机401。第十一管道L11上设有第一降温装置1001。

实施例11

重复实施例10，只是所述第四管道L4和第八管道L8两者在合并之后经由第十二管道L12连接至第二风机402。第十二管道L12上设有第二降温装置1002。

实施例12

重复实施例11，只是第十二管道L12上还设有除尘装置11。所述第二降温装置1002位于除尘装置11的上游。

实施例13

重复实施例12，只是该系统还包括烟气净化装置12和排气筒13。第一风机401和第二风机402分别通过管道连接至烟气净化装置12，烟气净化装置12通过管道连接至排气筒13。

实施例14

重复实施例13，只是第一试验罐1的第一中杯102的内壁和第二试验罐2的第二中杯202的内壁均设置为波纹状结构，具体为带有波纹的陶瓷管。

实施例15

一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法，使用实施例14中的系统，该方法包括以下步骤：

1)装料：在第一试验罐1的第一中杯102内装填已焙烧完成的熟球，在第二试验罐2的第二中杯202内装填待焙烧的生球。

2)试验预准备及正式试验：第一供热装置301或第二供热装置302为第一试验罐1提供热风，通过设置在第一试验罐1内的检测装置9检测该热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数调整第一供热装置301或第二供热装置302的燃料量和一次风量，同时调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足相应试验阶段正式试验的要求。将上述预先准备好的热风输送至第二试验罐2进行相应阶段的正式试验。重复上述试验过程，依次完成鼓风干燥段试验、抽风干燥段试验、预热段试验、焙烧段及均热段试验。

3)冷却段试验：关闭第一供热装置301和第二供热装置302，冷却介质输送管道L0向第二试验罐2的第二下杯203输送冷却介质，冷却介质向上穿过第二中杯202对焙烧完成的氧化球团进行冷却，与球团换热后的冷却介质经降温除尘及净化处理后排放。

4)取料：冷却完成后，将球团从第二试验罐2的第二中杯202内取出，即获得成品氧化球团。

实施例16

一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法，使用实施例14中的系统，该方法包括以下步骤：

1)装料：在第一试验罐1的第一中杯102内装填已焙烧完成的熟球，在第二试验罐2的第二中杯202内装填待焙烧的生球。

2)试验预准备及正式试验：第一供热装置301或第二供热装置302为第一试验罐1提供热风，通过设置在第一试验罐1内的检测装置9检测该热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数调整第一供热装置301或第二供热装置302的燃料量和一次风量，同时调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足相应试验阶段正式试验的要求。将上述预先准备好的热风输送至第二试验罐2进行相应阶段的正式试验，通过设置在第二试验罐2内的检测装置9检测获得相应试验阶段的各项参数，所述各项参数包括该阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。重复上述试验过程，依次完成鼓风干燥段试验、抽风干燥段试验、预热段试验、焙烧段及均热段试验。

3)冷却段试验：关闭第一供热装置301和第二供热装置302，冷却介质输送管道L0向第二试验罐2的第二下杯203输送冷却介质，冷却介质向上穿过第二中杯202对焙烧完成的氧化球团进行冷却，与球团换热后的冷却介质经降温除尘及净化处理后排放。球团冷却过程中，通过设置在第二上杯201和第二中杯202内的检测装置9检测获得冷却阶段的各项参数，所述各项参数包括冷却阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

4)取料：冷却完成后，将球团从第二试验罐2的第二中杯202内取出，即获得成品氧化球团。对所获得的成品氧化球团取样进行冶金性能检测。

实施例17

重复实施例16，只是步骤2)中所述试验预准备及正式试验具体包括以下子步骤：

①鼓风干燥段试验预准备：第一供热装置301提供的热风鼓入第一试验罐1的第一下杯103，热风穿过第一中杯102内的熟球后再由第一上杯101进入第二管道L2经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一下杯103内的检测装置9检测进入第一试验罐1的热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数随即调整第一供热装置301的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足鼓风干燥试验的要求。

②鼓风干燥段试验及抽风干燥段试验预准备：将子步骤①中准备好的满足鼓风干燥试验要求的热风鼓入第二试验罐2的第二下杯203，热风穿过第二中杯202内的生球后再由第二上杯201进入第四管道L4经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二上杯201和第二中杯202内的检测装置9检测获得鼓风干燥阶段的各项参数，所述各项参数包括鼓风干燥阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在鼓风干燥试验的同时，第二供热装置302提供的热风抽入第一试验罐1的第一上杯101，热风穿过第一中杯102内的熟球后再由第一下杯103进入第六管道L6经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯101内的检测装置9检测进入第一试验罐1的热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数随即调整第二供热装置302的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足抽风干燥试验的要求。

③抽风干燥段试验及预热段试验预准备：将子步骤②中准备好的满足抽风干燥试验要求的热风抽入第二试验罐2的第二上杯201，热风穿过第二中杯202内的生球后再由第二下杯203进入第八管道L8经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯202和第二下杯203内的检测装置9检测获得抽风干燥阶段的各项参数，所述各项参数包括抽风干燥阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在抽风干燥试验的同时，第一供热装置301提供的热风抽入第一试验罐1的第一上杯101，热风穿过第一中杯102内的熟球后再由第一下杯103进入第六管道L6经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯101内的检测装置9检测进入第一试验罐1的热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数随即调整第一供热装置301的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足预热试验的要求。

④预热段试验及焙烧段试验预准备：将子步骤③中准备好的满足预热试验要求的热风抽入第二试验罐2的第二上杯201，热风穿过第二中杯202内的生球后再由第二下杯203进入第八管道L8经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯202和第二下杯203内的检测装置9检测获得预热阶段的各项参数，所述各项参数包括预热阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

在预热试验的同时，第二供热装置302提供的热风抽入第一试验罐1的第一上杯101，热风穿过第一中杯102内的熟球后再由第一下杯103进入第六管道L6经降温及净化处理后排放。同时，设置在第一上杯101内的检测装置9检测进入第一试验罐1的热风的气氛、温度、流量参数，根据所检测到的热风参数随即调整第二供热装置302的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置601、氧气装置602、氮气装置603各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足焙烧试验的要求。

⑤焙烧段及均热段试验：将子步骤④中准备好的满足焙烧试验要求的热风抽入第二试验罐2的第二上杯201，热风穿过第二中杯202内的生球后再由第二下杯203进入第八管道L8经降温除尘及净化处理后排放。同时，设置在第二中杯202和第二下杯203内的检测装置9检测获得焙烧均热阶段的各项参数，所述各项参数包括焙烧均热阶段料层高度方向的料温，气体温度、气氛流量，篦条温度。

实施例18

重复实施例17，只是在子步骤⑤中，首先开启设置在第七管道L7上的微波供热装置，微波供热装置将子步骤④中准备好的热风加热至焙烧及均热试验所需求的温度后，再将加热后的热风抽入第二试验罐2的第二上杯201。

实施例19

重复实施例17，只是在子步骤⑤中，将子步骤④中准备好的热风抽入第二试验罐2的第二上杯201，并通过位于第二上杯201上的烧嘴装置20101对进入第二上杯202的热风进行补热，使得加热后的热风温度满足焙烧及均热试验所需求的温度。

Claims (13)

1.一种氧化球团焙烧物理模拟试验系统，该系统包括第一试验罐(1)、第二试验罐(2)、第一供热装置(301)、第二供热装置(302)、第一风机(401)、第二风机(402)；第一试验罐(1)包括自上而下设置的第一上杯(101)、第一中杯(102)、第一下杯(103)；第二试验罐(2)包括自上而下设置的第二上杯(201)、第二中杯(202)、第二下杯(203)；

其中，从第一供热装置(301)引出的第一管道(L1)连接至第一试验罐(1)的第一下杯(103)；第一试验罐(1)的第一上杯(101)经由第二管道(L2)连接至第一风机(401)；从第一管道(L1)上分出的第三管道(L3)连接至第二试验罐(2)的第二下杯(203)；第二试验罐(2)的第二上杯(201)经由第四管道(L4)连接至第二风机(402)；从第二供热装置(302)引出的第五管道(L5)连接至第一试验罐(1)的第一上杯(101)；第一试验罐(1)的第一下杯(103)经由第六管道(L6)连接至第一风机(401)；从第五管道(L5)上分出的第七管道(L7)连接至第二试验罐(2)的第二上杯(201)；第二试验罐(2)的第二下杯(203)经由第八管道(L8)连接至第二风机(402)；从第一管道(L1)上分出的第九管道(L9)连接至第一试验罐(1)的第一上杯(101)；从第九管道(L9)分出的第十管道(L10)连接至第二试验罐(2)的第二上杯(201)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括冷却介质输送管道(L0)；所述冷却介质输送管道(L0)连接至第二试验罐(2)的第二下杯(203)。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：该系统还包括第一混气室(501)；第一混气室(501)设置在第一管道(L1)上，且位于第一管道(L1)分出第三管道(L3)和第九管道(L9)位置的上游；和/或

该系统还包括第二混气室(502)；第二混气室(502)设置在第五管道(L5)上，且位于第五管道(L5)分出第七管道(L7)位置的上游。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：该系统还包括水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)；所述水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)分别通过管道连接至第一混气室(501)和/或第二混气室(502)；

作为优选，所述水蒸气发生装置(601)的气体出口位置、氧气装置(602)的气体出口位置、氮气装置(603)的气体出口位置分别设有流量计(7)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括设置在第七管道(L7)上的外部热源供给装置(8)；优选，所述外部热源供给装置(8)为微波供热装置；和/或

第二试验罐(2)的第二上杯(201)上还设有烧嘴装置(20101)；所述烧嘴装置(20101)上设有燃料入口(20102)和一次风入口(20103)；优选，所述烧嘴装置(20101)设置在第二上杯(201)的侧壁上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括检测装置(9)；第一试验罐(1)的第一上杯(101)、第一中杯(102)、第一下杯(103)内各自独立地设有检测装置(9)；第二试验罐(2)的第二上杯(201)、第二中杯(202)、第二下杯(203)内各自独立地设有检测装置(9)。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的系统，其特征在于：第一管道(L1)上设有第一阀门(K1)，且第一阀门(K1)位于第一管道(L1)分出第三管道(L3)和第九管道(L9)位置的下游；第二管道(L2)上设有第二阀门(K2)；第三管道(L3)上设有第三阀门(K3)；第四管道(L4)上设有第四阀门(K4)；第五管道(L5)上设有第五阀门(K5)，且第五阀门(K5)位于第五管道(L5)分出第七管道(L7)位置的下游；第六管道(L6)上设有第六阀门(K6)；第七管道(L7)上设有第七阀门(K7)；第八管道(L8)上设有第八阀门(K8)；第九管道(L9)上设有第九阀门(K9)，且第九阀门(K9)位于第九管道(L9)分出第十管道(L10)位置的下游；第十管道(L10)上设有第十阀门(K10)；冷却介质输送管道(L0)上设有第十一阀门(K11)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于：所述第二管道(L2)和第六管道(L6)两者在合并之后经由第十一管道(L11)连接至第一风机(401)；第十一管道(L11)上设有第一降温装置(1001)；和/或

所述第四管道(L4)和第八管道(L8)两者在合并之后经由第十二管道(L12)连接至第二风机(402)；第十二管道(L12)上设有第二降温装置(1002)；作为优选，第十二管道(L12)上还设有除尘装置(11)；优选，所述第二降温装置(1002)位于除尘装置(11)的上游。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括烟气净化装置(12)和排气筒(13)；第一风机(401)和/或第二风机(402)通过管道连接至烟气净化装置(12)，烟气净化装置(12)通过管道连接至排气筒(13)；和/或

第一试验罐(1)和第二试验罐(2)均为篦式罐；第一供热装置(301)和第二供热装置(302)均为热风炉；

优选的是，第一试验罐(1)的第一中杯(102)的内壁和第二试验罐(2)的第二中杯(202)的内壁均设置为波纹状结构。

10.一种氧化球团焙烧物理模拟试验方法或使用权利要求1-9中任一项所述系统进行氧化球团焙烧物理模拟试验的方法，该方法包括以下步骤：

1)装料：在第一试验罐(1)的第一中杯(102)内装填已焙烧完成的熟球，在第二试验罐(2)的第二中杯(202)内装填待焙烧的生球；

2)试验预准备及正式试验：第一供热装置(301)或第二供热装置(302)为第一试验罐(1)提供热风，通过设置在第一试验罐(1)内的检测装置(9)检测该热风的参数，调整第一供热装置(301)或第二供热装置(302)的燃料量和一次风量，同时调整水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足相应试验阶段正式试验的要求；将上述预先准备好的热风输送至第二试验罐(2)进行相应阶段的正式试验；重复上述试验过程，依次完成鼓风干燥段试验、抽风干燥段试验、预热段试验、焙烧段及均热段试验；

3)冷却段试验：关闭第一供热装置(301)和第二供热装置(302)，冷却介质输送管道(L0)向第二试验罐(2)的第二下杯(203)输送冷却介质，冷却介质向上穿过第二中杯(202)对焙烧完成的氧化球团进行冷却，与球团换热后的冷却介质经降温除尘及净化处理后排放；

4)取料：冷却完成后，将球团从第二试验罐(2)的第二中杯(202)内取出，即获得成品氧化球团。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：该方法还包括：在步骤2)的正式试验过程中，通过设置在第二试验罐(2)内的检测装置(9)检测获得相应试验阶段的各项参数；和/或

在步骤3)的试验过程中，通过设置在第二上杯(201)和第二中杯(202)内的检测装置(9)检测获得冷却阶段的各项参数；和/或

在步骤4)中，对所获得的成品氧化球团取样进行冶金性能检测。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述试验预准备及正式试验具体包括以下子步骤：

①鼓风干燥段试验预准备：第一供热装置(301)提供的热风鼓入第一试验罐(1)的第一下杯(103)，热风穿过第一中杯(102)内的熟球后再由第一上杯(101)进入第二管道(L2)经降温及净化处理后排放；同时，设置在第一下杯(103)内的检测装置(9)检测进入第一试验罐(1)的热风的参数，随即调整第一供热装置(301)的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足鼓风干燥试验的要求；

②鼓风干燥段试验及抽风干燥段试验预准备：将子步骤①中准备好的满足鼓风干燥试验要求的热风鼓入第二试验罐(2)的第二下杯(203)，热风穿过第二中杯(202)内的生球后再由第二上杯(201)进入第四管道(L4)经降温除尘及净化处理后排放；同时，设置在第二上杯(201)和第二中杯(202)内的检测装置(9)检测获得鼓风干燥阶段的各项参数；

在鼓风干燥试验的同时，第二供热装置(302)提供的热风抽入第一试验罐(1)的第一上杯(101)，热风穿过第一中杯(102)内的熟球后再由第一下杯(103)进入第六管道(L6)经降温及净化处理后排放；同时，设置在第一上杯(101)内的检测装置(9)检测进入第一试验罐(1)的热风的参数，随即调整第二供热装置(302)的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足抽风干燥试验的要求；

③抽风干燥段试验及预热段试验预准备：将子步骤②中准备好的满足抽风干燥试验要求的热风抽入第二试验罐(2)的第二上杯(201)，热风穿过第二中杯(202)内的生球后再由第二下杯(203)进入第八管道(L8)经降温除尘及净化处理后排放；同时，设置在第二中杯(202)和第二下杯(203)内的检测装置(9)检测获得抽风干燥阶段的各项参数；

在抽风干燥试验的同时，第一供热装置(301)提供的热风抽入第一试验罐(1)的第一上杯(101)，热风穿过第一中杯(102)内的熟球后再由第一下杯(103)进入第六管道(L6)经降温及净化处理后排放；同时，设置在第一上杯(101)内的检测装置(9)检测进入第一试验罐(1)的热风的参数，随即调整第一供热装置(301)的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足预热试验的要求；

④预热段试验及焙烧段试验预准备：将子步骤③中准备好的满足预热试验要求的热风抽入第二试验罐(2)的第二上杯(201)，热风穿过第二中杯(202)内的生球后再由第二下杯(203)进入第八管道(L8)经降温除尘及净化处理后排放；同时，设置在第二中杯(202)和第二下杯(203)内的检测装置(9)检测获得预热阶段的各项参数；

在预热试验的同时，第二供热装置(302)提供的热风抽入第一试验罐(1)的第一上杯(101)，热风穿过第一中杯(102)内的熟球后再由第一下杯(103)进入第六管道(L6)经降温及净化处理后排放；同时，设置在第一上杯(101)内的检测装置(9)检测进入第一试验罐(1)的热风的参数，随即调整第二供热装置(302)的燃料量和一次风量，并调整水蒸气发生装置(601)、氧气装置(602)、氮气装置(603)各自输送的气体流量，直至所述热风参数满足焙烧试验的要求；

⑤焙烧段及均热段试验：将子步骤④中准备好的满足焙烧试验要求的热风抽入第二试验罐(2)的第二上杯(201)，热风穿过第二中杯(202)内的生球后再由第二下杯(203)进入第八管道(L8)经降温除尘及净化处理后排放；同时，设置在第二中杯(202)和第二下杯(203)内的检测装置(9)检测获得焙烧均热阶段的各项参数。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：在子步骤⑤中，首先开启设置在第七管道(L7)上的微波供热装置，微波供热装置将子步骤④中准备好的热风加热至焙烧及均热试验所需求的温度后，再将加热后的热风抽入第二试验罐(2)的第二上杯(201)；或

在子步骤⑤中，将子步骤④中准备好的热风抽入第二试验罐(2)的第二上杯(201)，并通过位于第二上杯(201)上的烧嘴装置(20101)对进入第二上杯(202)的热风进行补热，使得加热后的热风温度满足焙烧及均热试验所需求的温度。

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