CN114058838B - 一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法，该试验系统包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统和信号采集及处理系统；给料系统包括原料仓、螺旋给料器和产品收集器，供气系统包括储气罐、螺杆空压机及流量计，冷态可视化悬浮焙烧炉本体包括第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器，除尘系统包括第一灰斗、除尘器、第二灰斗和烟囱。通过该试验系统可实现悬浮焙烧炉系统内核心区域压力、颗粒浓度及颗粒速度的同步测量，有利于深入理解悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节以及整个系统稳定运行和优化升级。

Description

一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验 方法

技术领域

本发明属于矿石加工技术领域，具体涉及一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法。

背景技术

近年来，我国钢铁工业的高速发展导致国产铁矿石远不能满足需求，对外依存度连续多年超过80％，已成为我国钢铁工业乃至国家经济运行的重大安全隐患。我国复杂难选铁矿资源(贫赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和含铁固废等)总储量超过200亿吨，但因技术及经济效益等原因尚未得到大规模开发利用。因此，加快研发创新技术与装备对实现难选铁资源的高效开发利用具有重要意义。

当前，磁化焙烧是处理难选铁矿资源最有效的技术之一，通过磁化焙烧将弱磁性铁矿物转化为较强磁性的磁铁矿，从而提高分选效率和选别指标。但现有的磁化焙烧技术及装备包括竖炉、沸腾炉和回转窑，因其原料适应性差、焙烧效率低、反应速率慢和能耗高等因素正逐步停产或淘汰。目前流态化焙烧因具有气固接触充分、传热传质效率高、产品质量均一等优势成为了研究的热点，其中NEUH系列悬浮磁化焙烧新型工业化装备及成套技术在难选铁矿资源预处理方面有较多成功的案例并实现了工程应用，例如授权公告号为CN201081545Y的实用新型专利公开了悬浮磁化焙烧炉，公开号为CN101122442A的专利申请公开了铁矿物悬浮磁化焙烧炉系统及焙烧工艺，公开号为CN107523685A的专利申请公开了一种含铁锰矿的悬浮焙烧综合利用系统及方法，公开号为CN107460307A的专利申请公开了一种高铁铝土矿悬浮焙烧综合利用系统及方法，公开号为CN109943710A的专利申请公开了一种铁矿粉多级悬浮态还原焙烧装置及方法，公开号为CN111455165A的专利申请公开了一种高铁氰化尾渣的悬浮磁化焙烧破氰-弱磁选提铁装置。此外，悬浮焙烧系统与装备也为石煤钒矿和含碳金矿等矿石的高效利用提供了创新性的悬浮氧化(破晶)焙烧技术，例如，公开号为CN111876616A的专利申请公开了一种石煤钒矿氧化破晶焙烧提钒综合利用系统，公开号为CN111500852A的专利申请公开了一种含碳金矿悬浮焙烧系统。

综上所述，尽管悬浮焙烧装备及成套技术在复杂矿石预处理方面取得了重大技术突破，实现了复杂难选铁矿石的高效综合利用，但该创新型装备在运行过程中仍存在产品质量不匀、排料不畅等问题，同时，针对核心反应器内颗粒流动特性的研究较为薄弱，缺乏系统的基础研究为上述问题提供理论解释；若能系统深入地研究悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节，开展悬浮焙烧炉内气固流动特性基础研究，对整个系统的稳定运行及优化升级，均有着重要的指导意义。但由于悬浮焙烧炉整个过程均为高温运行，现有的诸多检测手段难以适用实况环境，现阶段多数学者亦采用冷态实验方法对气固两相流动特性进行系统研究。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法，该系统是一种研究新型悬浮焙烧炉流化床内气固两相流动特性和机理的冷态可视化系统。本发明还提供上述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统的试验方法，通过其进行数据采集和处理，可实现悬浮焙烧炉系统内核心区域压力、颗粒浓度及颗粒速度的同步测量，进而深入地理解悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节，并从理论角度对运行过程中出现的问题进行解释，对整个系统的稳定运行及优化升级。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统、信号采集及处理系统；其中：

给料系统包括原料仓、螺旋给料器和产品收集器；

供气系统包括储气罐、螺杆空压机及流量计；

冷态可视化悬浮焙烧炉本体的材质为高透明的有机玻璃，包括第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器；

除尘系统包括第一灰斗、除尘器、第二灰斗和烟囱；

信号采集及处理系统包括压力表、电动调节阀、颗粒速度测试仪、NI数据采集卡和计算机；

其中，所述冷态可视化悬浮焙烧炉本体按照NEUH-3.0型悬浮焙烧炉等比例缩小2倍；

原料仓下方的出料口与螺旋给料器的进口相对，螺旋给料器出口与第二旋风分离器的进料口相配合，在高速气流作用下，物料被带入第二旋风分离器；第二旋风分离器底部的沉沙口与流动密封阀的进料口连通，流动密封阀的出料口与预氧化焙烧炉下部的进料口连通，流动密封阀的底部设有空气入口；预氧化焙烧炉的底部设有燃烧器和空气主进风通道，以模拟实验状态；预氧化焙烧炉顶部的出料口与第三旋风分离器的进料口连通，第三旋风分离器底部的沉沙口与蓄热焙烧炉的进料口连通；蓄热焙烧炉的底部设有松动风进口和流化风进口，分别与空气气源连通；蓄热焙烧炉的侧部设有出料口与冷却旋风分离器的进料口连通，冷却旋风分离器的出料与产品收集器，收集到物料及时返回原料仓进行重复利用；第一旋风分离器的进料口与第二旋风分离器顶部的出气口相连通，第一旋风分离器的沉沙口与第一灰斗入口相连；除尘器进气口与第一旋风分离器的出气口相配合，除尘器的沉沙口与第二灰斗的入口相连接，除尘器的出气口与烟囱相连接。

上述试验系统中，流动密封阀，预氧化焙烧炉，燃烧器和蓄热焙烧炉均由螺杆空压机提供气源，螺杆空压机出气口与4m³的储气罐相连，以保证供气压力稳定；通过各管路上的电动调节阀和流量计，进行流量调节。

上述试验系统中，流动密封阀和蓄热焙烧炉属同一系列，但不同规格的装置；其内部设有布风板，布风板上方为松动室和流化室，布风板下方为松动风室和流化风室，并分别与供气管路相连；上述布风板，为孔径3–15微米，开孔率8–15％的金属烧结网。

上述试验系统中，对悬浮焙烧炉系统内核心设备，预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉安装多种信号传感器。沿焙烧炉壁面从上到下，等距开设多个测压孔(内螺纹：M20×1.5)，且测压孔的轴线与炉体轴线垂直相交，每个测压孔与压力表相连，构成一个测压点；测压孔对面侧壁设置光纤探针的测量孔(无螺纹，

)。

上述试验系统中，压力表为扩散硅压力变送器(0–30kPa)，仪表精度0.075％，采用4–20mA协议；接收到压力信号经压力变送器和NI转换卡转换为4–20mA的标准电流信号，且电流信号与压力信号呈线性相关。

上述试验系统中，光纤探针为PV6M颗粒速度测试仪的激光探针，可实现0.1–30m/s范围内的颗粒运动速度测量。

上述试验系统中，所述第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器均采用无色透明的有机玻璃制备模型。

本发明提供上述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统进行试验的方法，按照以下步骤进行：

(1)向流动密封阀内加入物料，形成料封，防止气体从蓄热焙烧炉返窜；启动螺杆空压机，并调节进入流动密封阀，预氧化焙烧炉，燃烧器和蓄热焙烧炉的气量；

(2)通过调节转速，控制螺旋给料机放料速度；物料首先进入第二旋风分离器分选，通过沉沙口进入流动密封阀的松动室，而后物料通过水平通道进入流化室，在流化风作用下被带入预氧化焙烧炉，进而被向上的气流带出，进入第三旋风分离器进行气固分离，其中物料进入蓄热焙烧炉反应，气体进入第二旋风分离器；物料依次通过蓄热焙烧炉的松动室和流化室，再流入冷却旋风分离器，最后通过产品收集器进行物料收集，并及时返回原料仓进行循环利用；

(3)待系统进出料稳定后，且预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉内床层高度基本稳定，即判定系统稳定运行；

(4)启动计算机内的LabVIEW软件的电流信号采集模块，完成采样频率及样本量设置，数据储存和分析；床层内的压力信号经压力变送器转换为4–20mA的标准电流信号，再经NI转换卡转变为数字信号；

(5)启动PV6M颗粒速度测试仪进行颗粒运动速度的测量，颗粒通过探针前端的测量区域时将激光反射回光纤束尾端的光电检测器，转换为与物料浓度成比例的电压信号，并通过两光纤产生的相似波形在时间上的延迟分段进行互相关运算，得到了延迟时间，进而得出了颗粒的运动速度分布。

上述试验方法中，通过获得的不同位置的绝对压力值可进一步得到静压差；静压差是由两个测压点之间气固两相的重力及固体颗粒与炉体壁面的摩擦力造成的，由于固相浓度低，在忽略固相摩擦压降情况下，可以得到以下公式：

ΔP＝ρ_pε_sgΔH+ρ_g(1-ε_s)gΔH (1)

即：

式中：ΔP为测压点之间的静压差，Pa；

ρ_p为物料矿粉实际密度，kg/m³；

ρ_g为空气密度，kg/m³；

ε_s为物料的体积浓度，％；

ΔH为测压点之间的高差，m；

g为重力加速度，9.81m/s²。

上述试验方法中，通过所述螺杆空压机提供稳定的气源，电动阀门和流量计调节各管路气量，所述预氧化焙烧炉内风量为80–300m³/h，所述流动密封阀内松动风和流化风分别为1–3m³/h和2.5–5m³/h，所述蓄热焙烧炉内松动风和流化风分别为3.5–5.5m³/h和12–35m³/h。

上述试验方法中，所述物料的流率为30–1500kg/h。

上述试验方法中，所述压力变送器直连测压孔，压力信号的采样频率为100Hz，样本量为4096个。

上述试验方法中，所述颗粒运动速度的采样频率为50kHz，滤波频率为20kHz，样本量为524288个。

本发明的有益效果

与当前测量的现有系统相比，本发明系统为可视化悬浮焙烧炉的冷态模型系统，与工业系统结构相似性高，能够比较完整的模拟悬浮焙烧炉的冷态动力场，特别是矿石颗粒在常温下的流化特性，可以同时准确的测量悬浮焙烧系统内关键反应器每一位置的实时压力及颗粒运动速度和某一区域的表观颗粒浓度。同时，该系统采用模块化安装施工，结构设计合理，局部结构优化试验简单、方便，除上述全系统实验外，可单独进行蓄热焙烧炉内颗粒的流化特性实验：关闭预氧化焙烧炉和流动密封阀的通气管道，螺旋给料机将物料给入第二旋风分离器和第三旋风分离器之间的竖管，由于没有高速气流的作用，物料直接进入蓄热焙烧炉，待物料进出平衡后，即判定系统稳定运行；其它系统设置、数据的提取、储存和分析方法与全系统试验相同。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点会变得更显著：

图1为本发明中一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统示意图；附图标记如下：1–原料仓，2–螺旋给料器，3–第一旋风分离器，4–第二旋风分离器，5–第一灰斗，6–流动密封阀，7–除尘器，8–第二灰斗，9–烟囱，10–预氧化焙烧炉，11–燃烧器，12–第三旋风分离器，13–蓄热焙烧炉，14–冷却旋风分离器，15–储气罐，16–螺杆空压机，17–信号采集及处理系统，18–产品收集器。

图2为流动密封阀和蓄热焙烧炉内松动风和流化风的流向示意图。

图3为图1中预氧化焙烧炉中颗粒运动速度测试点径向分布的剖面图，其无因次半径(r/R)为0.00、0.25、0.50、0.75、1.00。

图4为实施例1中物料的X射线衍射图谱。

图5为实施例1中预氧化焙烧炉的相对压力实时变化曲线图；其中1–10分别为预氧化焙烧炉由下到上的10个测压点。

图6为实施例1中蓄热焙烧炉的相对压力实时变化曲线图；其中11–14、21–25分别为蓄热焙烧炉松动室、流化室上由下到上的几个测压点。

图7为实施例1中预氧化焙烧炉内颗粒体积分数沿轴向的变化曲线图。

图8为实施例1中预氧化焙烧炉内的颗粒运动速度变化曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中采用的扩散硅压力变送器为NCS-PT105IISG4H32M5、M20×1.5外螺纹，绝对压力量程范围0–30kPa、仪表精度0.075％、供电24V、输出信号4–20mA；压力变送器将压力信号转化为电信号，再经NI数据采集卡转换为与输入压力成线性相关的4–20mA标准电流输出信号。

以下实施例中采用的NI设备由DAQ9171、输入模块NI9208和附件NI9923构成NI数据采集卡，其性能参数如下：外接电源24V，32通道电流输入，采样频率1kS/s，24位分辨率，-40℃到70℃工作温度范围，50g抗震，5g防振动。

以下实施例中采用的LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

以下实施例中采用的PV6M颗粒速度测试仪整套设备由PV6M颗粒速度测试仪主机、光导纤维探针、信号电缆及应用软件组成；可实现颗粒粒径为0–2mm运动速度测量，测量范围为0.1–30m/s，适用环境：常压，温度不高于80℃。

以下实施例中，启动前，流动密封阀中松动室的料封高度为底部水平通道高度的两倍。

以下实施例中，以系统进出料稳定后，且预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉内床层高度基本稳定，判定系统稳定运行，而后进行信号采集工作；

以下实施例中，布风板为孔径3–15微米、开孔率8–15％的金属烧结网。

以下实施例中，螺旋给料机的物料流率是通过测量某一转速下60s排料质量计算，物料流率和转速成正比，当拟合线R>95％时，得到物料流率公式。

以下实施例中，通过螺杆空压机提供稳定的气源，并通过电动阀门和流量计调节各管路气量，根据物料的流化态参数，确定适宜的气量，以保持物料处于悬浮态，例如：赤铁矿粒度为d₅₀＝95μm，给矿量为80–1000kg/h时，其中预氧化焙烧炉内所需气体流量为100–240m³/h，流动密封阀内松动风和流化风分别为1–2.5m³/h和2.5–4m³/h，蓄热焙烧炉内松动风和流化风分别为3.5–5.0m³/h和12–32m³/h；

实际焙烧铁矿过程中，蓄热焙烧炉内需要保持还原气氛，因此松动风室通入N₂，而流化风室通入还原性气体CO或H₂，主要化学反应为：

3Fe₂O₃+CO＝2Fe₃O₄+CO₂ (3)

3Fe₂O₃+H₂＝2Fe₃O₄+H₂O (4)

根据本发明的原理，实际焙烧石煤钒和含碳金矿过程中，蓄热焙烧炉内主要发生C燃烧反应，其松动风室通入空气，而流化风室通入空气或氧气，主要化学反应为：

C+O₂＝CO₂ (5)

C+CO₂＝2CO (6)

本发明为了试验中便与观测悬浮焙烧炉中的流化状态，选用了窄级别分布的黑刚玉作为矿粉进行全流程试验，物料的X射线衍射图谱如图4所示，其物理性质如表1所示。

表1

平均粒径d<sub>50</sub>/μm	99.0
		真实密度/kg/m<sup>3</sup>	3476.56
堆积密度/kg/m<sup>3</sup>	1636.08
		固定床空隙率	52.93
摩擦角/°	30.5
		堆积角/°	50.1
球形度	0.88

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统如图1和2所示，其包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统、信号采集及处理系统；其中，给料系统包括原料仓1、螺旋给料器2和产品收集器18；供气系统包括储气罐15、螺杆空压机16及流量计；冷态可视化悬浮焙烧炉本体包括第一旋风分离器3、第二旋风分离器4、流动密封阀6、预氧化焙烧炉10、燃烧器11、第三旋风分离器12、蓄热焙烧炉13和冷却旋风分离器14等有机玻璃模型；除尘系统包括第一灰斗5、除尘器7、第二灰斗8和烟囱9等设备；信号采集及处理系统7包括压力表、电动调节阀、颗粒速度测试仪、NI数据采集卡和计算机；其中，冷态可视化悬浮焙烧炉本体按照NEUH-3.0型悬浮焙烧炉等比例缩小2倍；

布风板孔径为10微米、开孔率12％的金属烧结网；

预氧化焙烧炉10和蓄热焙烧炉13的炉体侧壁，沿壁面从上到下等距分别开设10个、9个测压孔(内螺纹：M20×1.5mm)，每个测压孔与压力变送器连接作为一个测压点；各测压孔的轴线与炉体轴线垂直相交，每个测压孔与压力表相连，构成一个测压点；测压孔对面侧壁设置光纤探针的测量孔(无螺纹，

)；

压力变送器为扩散硅压力变送器(0–30kPa)，仪表精度0.075％，采用4–20mA协议；接收到压力信号经压力变送器和NI转换卡转换为4–20mA的标准电流信号，且电流信号与压力信号呈线性相关；

颗粒速度测试仪为PV6M型，可实现颗粒粒径为0–2mm运动速度测量，测量范围为0.1–30m/s。

本发明的试验方法按照以下步骤进行：

向流动密封阀内加入物料，形成料封，防止气体从蓄热焙烧炉返窜；启动螺杆空压机，设定进入流动密封阀，预氧化焙烧炉，燃烧器和蓄热焙烧炉的气量；

通过调节转速，控制螺旋给料机物料流率(30–1500kg/h)；物料首先进入第二旋风分离器，通过沉沙口进入流动密封阀的松动室，而后物料通过水平通道进入流化室，在流化风作用下被带入预氧化焙烧炉，进而被向上的气流带出，进入第三旋风分离器进行气固分离，其中物料进入蓄热焙烧炉反应，气体进入第二旋风分离器；物料依次通过蓄热焙烧炉的松动室和流化室，再流入冷却旋风分离器，最后通过产品收集器进行物料收集，并及时返回原料仓进行循环利用；

待系统进出料稳定，且预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉内床层高度基本稳定，即判定系统稳定运行；

启动计算机内的LabVIEW软件，测量41s，完成压力数据的检测和存储；

通过获得的不同位置的绝对压力值求得静压差；在忽略固相摩擦压降情况下，按照上述公式(2)计算固体颗粒浓度；

启动PV6M颗粒速度测试仪，测量颗粒的运动速度分布，测量点分布如图3所示；

通过电动阀门和流量计调节各管路气量，选取的预氧化焙烧炉内所需气体流量为80–300m³/h，流动密封阀内松动风和流化风分别为1–3m³/h和2.5–5m³/h，蓄热焙烧炉内松动风和流化风分别为3.5–5.5m³/h和12–35m³/h。

上述方法中，标定螺旋给料机转速和物料流率的线性关系，并通过调节转速来调节物料流率，本发明中物料流率为30–1500kg/h。

在上述情况下，预氧化焙烧炉内的相对压力实时变化曲线图，如图5所示。

在上述情况下，蓄热焙烧炉中松动室、流化室内的相对压力实时变化曲线图，如图6所示。

在上述数据处理方法，将测得的压力值带入公式(2)，得到预氧化焙烧炉内颗粒体积分数沿轴向的变化曲线图，如图7所示。

在上述情况下，预氧化焙烧炉内的颗粒运动速度变化曲线图，如图8所示。

实施例2

系统结构同实施例1，不同点在于：蓄热焙烧炉布风板为孔径6微米、开孔率15％的金属烧结网。

实施例3

系统结构同实施例1，不同点在于：系统可局部运行，单独进行蓄热焙烧炉的流化特性实验。关闭预氧化焙烧炉和流动密封阀的通气管道；螺旋给料机将物料给入第二旋风分离器和第三旋风分离器之间的竖管，由于没有高速气流的作用，物料直接进入蓄热焙烧炉，待物料进出平衡后，即判定系统稳定运行；其它系统设置，数据的提取、储存和分析方法同实施例1。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。

Claims (10)

1.一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统和信号采集及处理系统；其中：

所述给料系统包括原料仓、螺旋给料器和产品收集器；

所述供气系统包括储气罐、螺杆空压机及流量计；

所述冷态可视化悬浮焙烧炉本体的材质为高透明有机玻璃，包括第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器，且所述冷态可视化悬浮焙烧炉本体按照NEUH-3.0型悬浮焙烧炉等比例缩小2倍；

所述除尘系统包括第一灰斗、除尘器、第二灰斗和烟囱；

所述信号采集及处理系统包括压力表、电动调节阀、颗粒速度测试仪、NI数据采集卡和计算机；

所述原料仓下方的出料口与所述螺旋给料器的进口相对，所述螺旋给料器出口与所述第二旋风分离器的进料口相配合，在高速气流作用下物料被带入所述第二旋风分离器；所述第二旋风分离器底部的沉沙口与所述流动密封阀的进料口连通，所述流动密封阀的出料口与所述预氧化焙烧炉下部的进料口连通，所述流动密封阀的底部设有空气入口；所述预氧化焙烧炉的底部设有所述燃烧器和空气主进风通道，以模拟实验状态；所述预氧化焙烧炉顶部的出料口与所述第三旋风分离器的进料口连通，所述第三旋风分离器底部的沉沙口与所述蓄热焙烧炉的进料口连通；所述蓄热焙烧炉的底部设有松动风进口和流化风进口，分别与空气气源连通；所述蓄热焙烧炉的侧部设有出料口与所述冷却旋风分离器的进料口连通，所述冷却旋风分离器的出料与产品收集器连通，收集到物料及时返回原料仓进行重复利用；所述第一旋风分离器的进料口与所述第二旋风分离器顶部的出气口相连通，所述第一旋风分离器的沉沙口与所述第一灰斗入口相连；所述除尘器的进气口与所述第一旋风分离器的出气口相配合，所述除尘器的沉沙口与所述第二灰斗的入口相连接，所述除尘器的出气口与烟囱相连接。

2.根据权利要求1所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，所述流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器和蓄热焙烧炉均由所述螺杆空压机提供气源，所述螺杆空压机的出气口与所述储气罐相连以保证供气压力稳定；通过各管路上电动调节阀和流量计进行流量调节。

3.根据权利要求1所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，流动密封阀和蓄热焙烧炉属同一系列和不同规格的装置，且内部均设有布风板，所述布风板为孔径3–15微米、开孔率8–15％的金属烧结网，上方为松动室和流化室、下方为松动风室和流化风室，分别与供气管路相连。

4.根据权利要求1所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，所述预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉安装有若干个信号传感器；沿所述预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉的壁面从上到下等距开设若干个带规格为M20×1.5内螺纹的测压孔，且测压孔的轴线与炉体轴线垂直相交，每个测压孔与压力表相连，构成一个测压点；测压孔对面侧壁设置光纤探针的测量孔，φ 4.2mm 。

5.根据权利要求1所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，所述压力表为量程为0–30kPa的扩散硅压力变送器，仪表精度为0.075％，采用4–20mA协议，接收到压力信号经扩散压力变送器和NI转换卡转换为4–20mA的标准电流信号，且电流信号与压力信号呈线性相关。

6.根据权利要求4所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，所述光纤探针为PV6M颗粒速度测试仪的激光探针，可实现0.1–30m/s范围内的颗粒运动速度测量。

7.根据权利要求1至6任一项所述的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，其特征在于，所述第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器均采用无色透明的有机玻璃材质。

8.权利要求1至7任一项所述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向流动密封阀内加入物料，形成料封，防止气体从蓄热焙烧炉返窜；启动螺杆空压机，并调节进入流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器和蓄热焙烧炉的气量；

(2)通过调节转速控制螺旋给料机放料速度；物料首先进入第二旋风分离器分选，通过沉沙口进入流动密封阀的松动室，而后物料通过水平通道进入流化室，在流化风作用下被带入预氧化焙烧炉，进而被向上的气流带出，进入第三旋风分离器进行气固分离，其中物料进入蓄热焙烧炉反应，气体进入第二旋风分离器；物料依次通过蓄热焙烧炉的松动室和流化室，再流入冷却旋风分离器，最后通过产品收集器进行物料收集并及时返回原料仓进行循环利用；

(3)待系统进出料稳定，且预氧化焙烧炉和蓄热焙烧炉内床层高度基本稳定，即判定系统稳定运行；

(4)启动计算机内LabVIEW软件的电流信号采集模块，完成采样频率及样本量设置，数据储存和分析；其中床层内的压力信号经压力变送器转换为4–20mA的标准电流信号，再经NI转换卡转变为数字信号；

(5)启动光纤探针进行颗粒运动速度的测量，颗粒通过探针前端的测量区域时将激光反射回光纤束尾端的光电检测器，转换为与物料浓度成比例的电压信号，并通过两光纤产生的相似波形在时间上的延迟分段进行互相关运算，得到延迟时间进而得出颗粒的运动速度分布。

9.根据权利要求8所述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统进行试验的方法，其特征在于，还包括通过获得不同位置的绝对压力值得到静压差的步骤；由两个测压点之间气固两相的重力及固体颗粒与炉体壁面的摩擦力造成静压差，在忽略固相摩擦压降情况下得到以下公式：

ΔP＝ρ_pε_sgΔH+ρ_g(1-ε_s)gΔH (1)

即：

式中：ΔP为测压点之间的静压差，Pa；

ρ_p为物料矿粉实际密度，kg/m³；

ρ_g为空气密度，kg/m³；

ε_s为物料的体积浓度，％；

ΔH为测压点之间的高差，m；

g为重力加速度，9.81m/s²。

10.根据权利要求8或9所述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统进行试验的方法，其特征在于，通过所述螺杆空压机提供稳定的气源，电动阀门和流量计调节各管路气量，所述预氧化焙烧炉内风量为80–300m³/h，所述流动密封阀内松动风和流化风分别为1–3m³/h和2.5–5m³/h，所述蓄热焙烧炉内松动风和流化风分别为3.5–5.5m³/h和12–35m³/h；

和/或所述物料的流率为30–1500kg/h；

和/或所述压力变送器直连测压孔，压力信号的采样频率为100Hz，样本量为4096个；

和/或所述颗粒运动速度的采样频率为50kHz，滤波频率为20kHz，样本量为524288个。

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