CN114317950A - 一种环保型烧结系统及烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型烧结系统，包括烧结机和环冷机，还包括用于向烧结机内连续提供生物质燃料球的供料装置，所述供料装置包括依次连接的秸秆切割机、搓球机和喷料器，秸秆切割机的出口端与搓球机的进料端相连通，搓球机的出料端连接喷料器的进料端，所述喷料器设置在烧结台车上方，且喷料器的喷料管呈向下倾斜状，喷料器的末端为生物质燃料球的出料口。本发明还提供了一种烧结方法。本发明使生物质燃料球均匀喷布在烧结料层中，其本身生物质纤维的立体透气性极大地改善了料层的密实度、增加了其透气性，且生物质燃料球具有较高的燃烧值，可替代部分焦粉使用。

Description

一种环保型烧结系统及烧结方法

技术领域

本发明涉及炼铁技术领域，特别涉及一种环保型烧结系统及烧结方法。

背景技术

烧结，是目前钢铁企业中应用最广泛的含铁原料造块方法之一。将粉铁矿、各类助熔剂及细焦炭经混拌、造粒后，经布料系统有序铺到烧结机台车上，烧结料表面点火后，在下部风箱强制抽风作用下，料层内燃料自上而下燃烧并放热；高温作用下烧结料中的部分组份软化和熔化，发生化学反应生成一定数量的液相，冷却时相互粘结成块最终固结成烧结矿。烧结矿经单辊破碎、环冷机冷却、进一步筛分后得到烧结矿成品，作为冶炼铁水的主要原料送往炼铁厂高炉使用。

影响烧结过程的因素很多，主要影响因素是烧结过程透气性，烧结过程透气性差，就会导致烧结速度慢、烧结终点滞后、成品率低、产量低、烧结能耗高，同时，透气性差还会使主抽废气温度降低，对电除尘及风机影响较大，造成电除尘不能正常工作，风机转子挂泥等现象，影响设备的正常运行。因此，往往在烧结过程中加入松料器，来改善烧结透气性，空气经松料器中的气孔进入混合料层中，气流先汇聚再进行发散，而改善烧结抽风过程中的气流分布，提高料层透气性。但是，松料器只能通过气流的大小来调节透气性，当烧结料的细度发生变化时，可能无法及时调整气流大小，而造成烧结情况的不可控；由于燃烧不彻底会产生一氧化碳等有毒气体，会带来较高的环保压力。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种烧结料层透气性好、清洁环保的烧结系统及烧结方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种环保型烧结系统，包括烧结机和环冷机，还包括用于向烧结机内连续提供生物质燃料球的供料装置，所述供料装置包括依次连接的秸秆切割机、搓球机和喷料器，秸秆切割机的出口端与搓球机的进料端相连通，搓球机的出料端连接喷料器的进料端，所述喷料器设置在烧结台车上方，且喷料器的喷料管呈向下倾斜状，喷料器的末端为生物质燃料球的出料口。

本发明的进一步改进在于：所述秸秆切割机的出口端与搓球机的进料端之间设置有上料皮带，上料皮带的出料端设置在搓球机进料口的上方。

本发明的进一步改进在于：所述搓球机的出料端还连接有用于分离生物质燃料球的布袋除尘器，所述布袋除尘器的固态出口端通过输送机连接至用于暂存生物质燃料球的喷吹罐，喷吹罐与喷料器的进料端通过管道进行连接。

本发明的进一步改进在于：所述搓球机包括机壳，在机壳内部设置有进料机构、以及同轴地固定在进料机构下方的搓球机构，所述搓球机构下方对应设置两个烘干仓，每个烘干仓底部连接有向上鼓风的送风机构，所述每个烘干仓的侧壁上部都焊接一根向上倾斜的出料管；

所述进料机构包括设置在机壳顶部中央的的进料斗；所述搓球机构包括同轴布置的固定铸铁套和转动锥轮，所述固定铸铁套通过支撑梁固定在机壳内部，在固定铸铁套内部设置有可自由转动的转动锥轮，固定铸铁套的内壁与转动锥轮的外壁之间形成搓球腔；

所述送风机构包括与热风输送总管相连接的热风管，热风管的上方开设有若干根竖直的、与烘干仓相连接的热风支管。

本发明的进一步改进在于：所述转动锥轮所连接的主轴向下贯穿机壳后固定连接锥形小齿轮，所述机壳的外壁上还固定设置一旋转电机，旋转电机的传动轴通过万向传动轴与锥形大齿轮传动连接，所述锥形大齿轮与锥形小齿轮垂直啮合连接。

本发明的进一步改进在于：所述固定铸铁套的内壁为光滑内壁，所述转动锥轮的外壁上均布开设有若干条倾斜度为45°的打磨槽。

本发明的进一步改进在于：所述环冷机上方沿烧结料的出料运行方向依次设置有高温气回收装置和低温气回收装置。

本发明的进一步改进在于：所述高温气回收装置、低温气回收装置均包括集热罩、热风收集支管、热风收集总管和鼓风机；所述高温回收装置的热风收集总管与余热锅炉相连接，所述低温回收装置的热风收集总管通过热风输送总管与搓球机的送风机构相连接。

一种基于环保型烧结系统的烧结方法，包括以下步骤：

S1、秸秆收割后进行收集，通过秸秆切割机将其切割成长度30mm~ 50mm的秸秆颗粒；

S2、切割后的秸秆颗粒通过上料皮带送入搓球机中，在搓球机中成型并干燥，经布袋除尘器后，得到含水率15%~20%、粒径5mm~8mm的生物质燃料球；生物质燃料球被送入喷吹罐中密封储存；

S3、铺底料仓先向烧结台车上铺底料，然后在生料仓下料的同时，生物质燃料球在压缩空气带动下、经耐压管道进入喷料器，同步喷入料层中；

S4、喷料结束后，使用点火器对混合料层点火，进行烧结；

S5、烧结结束后，高温烧结矿经破碎后进入环冷机冷却，即得烧结矿成品。

所述步骤S3中，铺底料采用粒度为10mm~20mm的成品烧结矿，铺底料厚度为20mm~40mm；所述生物质燃料球与生料的投料比为0.03:1。

所述步骤S4中，混合料层的点火深度控制在30mm~40mm，点火段的抽风负压控制在-13Kpa~-10Kpa，点火温度1050℃±50℃。

所述步骤S5中，在环冷机上方对高温烧结矿散发的热量进行回收，对环冷机上游回收的500℃~600℃的高温余热送入余热锅炉，对环冷机下游回收的200℃~300℃的低温余热送回搓球机做烘干用风使用。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供了一种环保型烧结系统，向烧结机中持续喷送生物质燃料球，使生物质燃料球均匀喷布在烧结料层中，其本身生物质纤维的立体透气性极大地改善了料层的密实度、增加了其透气性，同时，生物质燃料球易燃、并具有较好的燃烧值，不影响烧结过程的正常进行；有效改善了烧结成功率、降低了烧结能耗，同时烧结尾气经过净化后外排，清洁环保。

本发明的供料装置包括秸秆切割机和搓球机，生物质秸秆收割后，直接切割成颗粒，经上料皮带送至搓球机中干燥成型，所得生物质燃料球即可直接送入喷料器中，过程简单快速，可实现生物质燃料球的持续产出和供料；用于搓球机的干燥热风为来自环冷机的低温气回收装置，实现了热能的充分利用。

在烧结料下料过程中，生物质燃料球通过喷料器同步喷出，使生物质燃料球均匀铺设在烧结料层中，有效增强了烧结料层的透气性。所述喷料器的喷料管为上下双层设置，进一步提高了烧结料层在高度方向上的透气效果。

本发明所使用的搓球机，可将生物质秸秆颗粒的快速干燥和挤压搓球同步进行，烘干搓球速度快、处理量大，可以满足生物质秸秆颗粒的快速处理，产出生物质燃料球供给烧结机使用。

本发明生物质燃料搓球机采用转动锥轮和固定铸铁套的相对转动实现搓球，可降低生物质秸秆颗粒的破碎率，确保生物质燃料球具有良好的孔隙率，提高燃烧时空气的流通效果和燃烧情况。同时，本发明的转动锥轮在转动的同时还沿竖直方向做上下往复运动，将搓球动作由二维动作转为三维动作，生物质秸秆颗粒从三个方向均匀受力，进一步减少了颗粒破碎率，同时也增加了生物质燃料球的圆度和均匀度，提高了生物质燃料球的整体燃烧效果。

本发明生物质燃料搓球机的送风机构包括两路送风，分别由上至下、由下至上对冲送风，极大地增加了生物质秸秆颗粒的干燥效率和干燥速度，同时在搓球过程中使秸秆颗粒在风力吹动下产生一定的浮动，缓和了搓球过程中生物质秸秆颗粒与转动锥轮的硬接触，减少硬性碰撞对秸秆颗粒的破碎，进一步确保生物质燃料球的孔隙率。

本发明同时提供了一种基于环保型烧结系统的烧结方法，通过生物质燃料球的粒径、投料量等参数的详细限定，使生物质燃料球均匀的埋设于混合料层中，即有效疏松了物料、改善了混合料层的透气性，又增加了燃料量，更便于点火燃烧。生物质燃料球本身的纤维素具有立体架构性，其燃烧碳化后仍保留了立体的纤维素骨架，增加了空气的穿透量，有利于料层燃烧下移，对提高烧结矿的成品质量和台时产量作用很大，烧结矿成品的转鼓强度有显著提高。

通过生物质燃料球的加入，增加了混合料层的透气性，混合料层在燃烧过程中能够与氧气充分接触、完全燃烧，显著降低了不完全燃烧所产生的有毒尾气的排放量，从而降低了尾气后处理的压力。

本发明对环冷机散发的热量进行了有效分类回收，对于环冷机上游回收的500℃~600℃的高温余热，送去余热锅炉制备蒸汽，再通过蒸汽进行发电；对于环冷机下游回收的200℃~300℃的低温余热送回搓球机做烘干用风使用，充分回收了烧结矿散发的热量，即有效解决了高温热排放造成的环保问题，改善了作业场所的作业环境，同时还能副产电资源、提供搓球机的烘干风，有效降低了烧结过程的整体能耗量，符合清洁环保的生产要求。

经实验证明，采用生物质燃料球之后，焦粉的用量可以相应进行减量，大概比例是，每2Kg生物质燃料球可以代替1Kg焦粉，进一步减少了化石资源的使用量，降低了烧结成本，减轻了环保压力。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意图；

图2为本发明搓球机的整体结构示意图；

图3为搓球机转动锥轮的传动部分结构示意图；

图4为本发明烧结机备料段的结构示意图；

图5为本发明喷料器的结构示意图；

图6为本发明环冷机的俯视结构示意图，图中的弧形箭头为烧结料的运行方向。

图中，Ⅰ、烧结机，Ⅱ、环冷机，Ⅲ、秸秆切割机，Ⅳ、搓球机，Ⅴ、布袋除尘器，Ⅵ、喷吹罐，Ⅶ、喷料器，Ⅷ、高温气回收装置，Ⅸ、低温气回收装置；

1、机壳，2、进料斗，3、钟型料阀，4、固定铸铁套，5、转动锥轮，6、搓球腔，7、出料管，8、接料部，9、主轴，10、锥形小齿轮，11、锥形大齿轮，12、旋转电机，13、万向传动轴，14、齿轮传动箱，15、往复电机，16、曲轴，17、曲轴箱，18、偏心轮，19、耳板，20、限位板，21、热风管，22、热风支管，23、送风环管，24、送风头，25、烘干仓；26、集热罩，27、热风收集支管，28、热风收集总管，29、鼓风机；30、烧结台车，31、台车轨道，32、铺底料仓，33、生料仓，34、下料机，35、点火器，36、负压风室，37、主抽管道，38、水封卸灰槽，39、喷料支架，40、悬挂梁，41、喷料管，42、支撑弹簧，43、固定杆。

具体实施方式

下面通过参考附图来详细说明本发明。

一种环保型烧结系统，如图1~图6所示，包括烧结机Ⅰ和环冷机Ⅱ，还包括用于向烧结机Ⅰ内连续提供生物质燃料球的供料装置，所述供料装置包括秸秆切割机Ⅲ、搓球机Ⅳ、布袋除尘器Ⅴ和喷料器Ⅶ。所述秸秆切割机Ⅲ的出口端与搓球机Ⅳ的进料端相连通，搓球机Ⅳ的出料端连接布袋除尘器Ⅴ，所述布袋除尘器Ⅴ的固态出口端通过输送机连接连接喷料器Ⅶ的进料端，所述喷料器Ⅶ设置在烧结台车30上方，且喷料器Ⅶ的喷料管41呈向下倾斜状，喷料器Ⅶ的末端为生物质燃料球的出料口。生物质秸秆经切割、搓球、干燥后，经喷料器Ⅶ喷入烧结台车30中，与烧结生料同时下料，实现混合。

进一步的，所述所述秸秆切割机Ⅲ的出口端与搓球机Ⅳ的进料端之间通过上料皮带进行连接，上料皮带的进料端设置在秸秆切割机Ⅲ的出口下方、上料皮带的出料端设置在搓球机Ⅳ进料口的上方；切碎的秸秆颗粒直接经上料皮带运输至搓球机Ⅳ中进行投料。

进一步的，所述布袋除尘器Ⅴ的固态出口端通过输送机连接至喷吹罐Ⅵ，喷吹罐Ⅵ实现生物质燃料球的暂存、确保其稳定连续输出。所述喷吹罐Ⅵ为并联设置的多个密封罐，每个喷吹罐Ⅵ的进料端均通过输送机与布袋除尘器Ⅴ的固态出口端相连接，每个喷吹罐Ⅵ的出料端均通过耐压管道与喷料器Ⅶ的进料端连通。

所述喷吹罐Ⅵ上还设置有压缩空气管路，罐内的生物质燃料球在压缩空气的带动下，沿耐压管道进入喷料管、进入料层。一般来说，为了确保生物质燃料球的均匀持续下料，进料操作和下料操作在不同的喷吹罐Ⅵ进行；当一个喷吹罐Ⅵ装满之后，立刻进行密封，避免生物质燃料球吸潮。

如图2~图3所示，所述搓球机，包括机壳1，所述机壳1内部设置有进料机构、搓球机构，且搓球机构同轴地固定在进料机构下方；进料机构用于生物质燃料的均匀进料，搓球机构实现燃料的挤压搓球。所述搓球机构下方对应设置两个烘干仓25，两个烘干仓25底部均连接有向上鼓风的送风机构，且所述两个烘干仓25的侧壁上部都焊接有一根向上倾斜的出料管7。

所述进料机构设置在机壳1顶部，包括同轴设置的进料斗2和钟型料阀3。所述进料斗2为上大下小的锥形斗，便于填装进料；所述进料斗2的底部设置一钟型料阀3，确保生物质秸秆颗粒沿周向均匀下料；所述钟型料阀3通过一气动杆实现阀体的开合控制，将生物质秸秆颗粒送入下方的搓球机构中。

所述进料斗2底部还环绕设置送风环管23，送风环管23的进气端与热风输送总管相连接，送风环管23的底部周向均布设置有若干送风头24。进料的同时，通过送风头24向下持续送风，对进料端的物料进行吹风干燥，并与由下向上的热风对流，增强物料的干燥效果。

所述搓球机构包括固定铸铁套4和转动锥轮5，固定铸铁套4、转动锥轮5、进料斗2、钟型料阀3均为同轴设置。所述固定铸铁套4通过支撑梁固定在机壳1内部，在固定铸铁套4的内部设置有上小下大、并可自由转动的转动锥轮5，固定铸铁套4的内壁与转动锥轮5的外壁之间形成搓球腔6，所述搓球腔6的底部开口分别对应两个烘干仓25的入口，烘干仓25底部连接有向上鼓风的送风机构，所述连接烘干仓25的出料管7与引风机相连接。生物质秸秆颗粒由钟型料阀3均匀落至搓球腔6中，在固定铸铁套4和转动锥轮5的转动挤压下，实现颗粒的团合、搓球成型；成型后落入烘干仓25中，在鼓风作用下悬浮于烘干仓25中实现干燥；在引风机所形成的负压下，生物质燃料球与热风一起被抽出、再经固气分离，得到生物质燃料球成品。

所述固定铸铁套4的内壁设置为与转动锥轮5外壁相一致的锥形面，且固定铸铁套4的内壁与转动锥轮5外壁之间的夹角为10°~15°，优选为10°。

为了增加摩擦力、提高搓球效率，所述固定铸铁套4的内壁为光滑内壁，所述转动锥轮5的外壁上均布开设有若干条倾斜角为45°的打磨槽，所述打磨槽的槽深不超过5mm，避免生物质秸秆颗粒嵌入槽内造成吃料，影响搓球效果。

进一步的，所述固定铸铁套4的上部设置有接料部8，所述接料部8为上大下小的倒锥形，将钟型料阀3的出料端进行环绕包覆；生物质秸秆颗粒从钟型料阀3流出后、沿接料部8的内壁流向转动锥轮5的中央，再沿周向均匀流入搓球腔6，增加了一次进料分配，提高了进入搓球腔6的原料均一性，确保在转动锥轮5旋转搓球过程中，锥轮表面均匀受力，提高生物质燃料球的大小均匀度。

所述转动锥轮5底部中央连接主轴9，所述主轴9向下竖直贯穿机壳1后固定连接一锥形小齿轮10；所述机壳1的外壁上还固定设置一旋转电机12，旋转电机12的传动轴通过万向传动轴13与锥形大齿轮11传动连接，所述锥形大齿轮11与锥形小齿轮10垂直啮合传动。旋转电机12的动力经万向传动轴13、锥形大齿轮11、锥形小齿轮10传递至主轴9，转动锥轮5随主轴9实现水平向旋转。

所述生物质燃料搓球机还包括用于驱动转动锥轮5上下往复运动的往复驱动机构，所述往复驱动机构设置在机壳1的下方。所述往复驱动机构是一种将旋转运动转化为直线运动的执行机构，可选用蜗轮蜗杆机构、齿轮齿条机构、凸轮机构等，优选为图1、图2所示的凸轮机构。

如图2、图3所示，所述往复驱动机构包括齿轮传动箱14、往复电机15、曲轴、曲轴箱17和偏心轮18。所述齿轮传动箱14与主轴9、万向传动轴13固定连接，用于罩护相互啮合的锥形大齿轮11、锥形小齿轮10，确保在上下往复运动时水平旋转运动稳定持续进行。

所述曲轴箱17设置在齿轮传动箱14下方，弓形的曲轴16设置的曲轴箱17内，其一端贯穿曲轴箱17壁后、与往复电机15的主轴9传动连接，另一端安装在曲轴箱17侧壁的轴承内，使弓形的曲轴16可在往复电机15的驱动下、在曲轴箱17内转动。所述曲轴16与齿轮传动箱14之间通过偏心轮18实现连接，所述偏心轮18的一端与齿轮传动箱14底部铰接、另一端与曲轴16的弯曲部铰接；当曲轴16转动时，通过偏心轮18的传动，带动齿轮传动箱14上下往复运动。

进一步的，所述齿轮传动箱14的顶部设置两块竖直耳板19，偏心轮18的顶端销接在两块耳板19之间。

进一步的，所述齿轮传动箱14与主轴9、万向传动轴13的固定连接方式可以多种，例如，在主轴9或万向传动轴13的外壁上焊接法兰盘，在齿轮传动箱14的相应位置开设通孔，通过螺栓或固定销将法兰盘与齿轮传动箱14的箱体进行固定；或者，将主轴9、万向传动轴13通过管箍与齿轮传动箱14的内壁进行连接，等等。只要能实现固定连接、且两者之间不发生滑动，均可以使用，在此不再穷举。

进一步的，所述机壳1与主轴9的连接处设置固定导向套，用于确保转动锥轮5上下运动时主轴9的竖直度。当转动锥轮5的上下往复运动幅度为5mm时，所述固定导向套的厚度不小于100mm。

进一步的，所述齿轮传动箱14的两侧还设置有限位板20，齿轮传动箱14与两侧的限位板20间隙配合，确保转动锥轮5上下运动时齿轮传动箱14的竖直度。

进一步的，所述旋转电机12通过连接在机壳1外壁上的安装座进行固定，当旋转锥轮上下往复移动时，旋转电机12端保持不动，依靠万向传动轴13的转向实现持续传动。

进一步的，所述万向传动轴13为十字轴式万向接轴，结构简单、传动效率高、传递转矩大，可确保齿轮传动箱14上下运动过程时旋转电机12的有效传动。

所述送风机构包括水平向的热风管21，热风管21的进口端与热风输送总管相连接，热风管21的上方开设有若干根竖直的热风支管22与烘干仓25相连接。热风经热风输送总管、热风管21和热风支管22由机壳1底部进入烘干仓25内，由下向上对生物质燃料球进行吹风干燥。

如图4、图5所示，所述喷料器Ⅶ包括喷料支架39、悬挂梁40和喷料管41。所述喷料支架39为跨设在台车轨道31两侧的门型支架，所述悬挂梁40为U型梁，悬挂梁40的顶部与喷料支架39的顶梁固定连接，在悬挂梁40的中部还设置有固定杆43；

所述喷料管41为并排设置的两层，高层喷料管41通过支撑弹簧42与固定杆43固定连接、低层喷料管41通过支撑弹簧42与悬挂梁40的底部横梁固定连接，通过支撑弹簧42可实现喷料管41喷料角度和喷料高度的微调。所述两层喷料管41沿烧结台车30的宽度方向交错布置，实现宽度和高度方向的均匀布料。所述喷料管41呈向下倾斜状，且其末端开口为倾斜口，压缩空气喷吹时将料层吹出窝状，生物质燃料球嵌入料窝中，均匀布料。

在实际生产中，根据烧结料层厚度的不同，可以将喷料管41设置为多层，沿高度方向均匀布置；一般来说，每层喷料管41之间的间距不小于30mm。

如图6所示，所述环冷机Ⅱ上方沿烧结料的出料运行方向依次设置有高温气回收装置Ⅷ和低温气回收装置Ⅸ。

所述高温气回收装置Ⅷ、低温气回收装置Ⅸ均包括集热罩26、热风收集支管27、热风收集总管28和鼓风机29；所述高温回收装置的热风收集总管28与余热锅炉相连接，余热锅炉的蒸汽出口通过管道与蒸汽发电设备想连接；所述低温回收装置的热风收集总管28通过热风输送总管与搓球机Ⅳ的送风机构、送风环管23相连接，做烘干用风对生物质燃料球进行干燥。

一种基于所述环保型烧结系统的烧结方法，包括以下步骤：

S1、秸秆收割后进行收集，通过秸秆切割机将其切割成长度30mm~ 50mm的秸秆颗粒；

S2、切割后的秸秆颗粒通过上料皮带送入搓球机中，在搓球机中成型并干燥，经布袋除尘器气固分离后，得到含水率15%~20%、粒径5mm~ 8mm的生物质燃料球；生物质燃料球被送入喷吹罐中密封储存；

S3、铺底料仓先向烧结台车上下铺底料，然后在生料仓下料的同时，将生物质燃料球在压缩空气带动下、经耐压管道进入喷料器，同步喷入料层中；

S4、喷料结束后，使用点火器对混合料层点火，进行烧结；

S5、烧结结束后，高温烧结矿经破碎后进入环冷机进行冷却，即得烧结矿成品。

所述步骤S1中，北方常用的秸秆为小麦秸秆和玉米秸秆，可以采用单独一种秸秆进行切割、搓球，也可以将两种秸秆以任意比例混合后、再进行切割搓球。一般来说，小麦秸秆和玉米秸秆的含水率不同，小麦秸秆收割时的含水率为45%左右，玉米秸秆收割时的含水率为60%左右。

当采用单一秸秆切割时，将其切割成长度30mm~ 50mm的秸秆颗粒。

当采用两种秸秆混合切割、搓球时，最好将两种秸秆分别进行切割，含水率较低的小麦秸秆的切割长度为40mm~50mm，含水率较高的玉米秸秆的切割长度为30mm~40mm，以确保搓球烘干过程中，生物质燃料球各部位的干燥程度均一。

所述步骤S2中，生物质秸秆颗粒由顶部的进料斗进料，经钟型料阀分料后下落至搓球腔内。在转动锥轮的旋转和上下往复运动下，生物质秸秆颗粒被转动锥轮和固定铸铁套挤压、搓球成型；成型的生物质燃料球向下落入烘干仓内，受由下鼓入的热风实现悬浮干燥。干燥后的生物质燃料球在负压作用下被抽吸至出料管，经气固分离后，得到生物质燃料球成品，洁净尾气直接外排。

转动锥轮的周向和轴向往复双向运动，能够有效避免秸秆颗粒在搓球过程中再次应力破碎，确保生物质燃料球具有更好的圆度、更立体疏松的骨架结构。

经过200℃~300℃环冷机低温余热的烘干，所得生物质燃料球成品的含水率控制在15%~20%，有轻微粘软性、非脆性，能确保经过喷吹投料后仍保持较好的圆度，输送过程不发生脆裂。

所述生物质燃料球成品的粒径控制在5mm~8mm，既能稳定控制其含水率，又对点燃烧结具有更好的疏松效果。生物质燃料球的粒径过小，其在混合料层中起到的疏松效果有限，透气性改善不明显；生物质燃料球的粒径过大，烘干过程所需时间长，疏松喷吹所需的动力大，能耗显著增加。

所述步骤S3中，

采用厚料层烧结，烧结台车上的料层总厚度1000mm，要求料层横向厚度均匀。

所述铺底料采用粒度为10mm~20mm的成品烧结矿，铺底料厚度为20mm ~40mm。铺底料可以将混合料层与炉篦分开，防止烧结时燃烧带与炉篦直接接触，即可增加料层的透气性，也可以保护炉篦，延长使用寿命，提高作业率。

所述烧结生料与生物质燃料球混合料的厚度960mm~980mm。所述生物质燃料球与生料的投料比为0.03:1，用于喷吹生物质燃料球的压缩空气压力为0.3MPa。生物质燃料球在铺底料上150mm处以上喷吹进料，每层生物质燃料球的间隔高度不小于30mm。喷料管为长喷嘴，通过长喷嘴喷出压缩空气起到疏松混合物料的作用，同时把秸秆球更均匀地喷入混合料压缩气体吹出的缝隙当中，用于疏松物料和增加燃料的目的。

所述步骤S4中，

一般来说，烧结过程包括过滤带、干燥带、燃烧带和熔融烧结矿带。混合料层上面点火深度控制在30mm~40mm，点火段的抽风负压控制在-13Kpa~-10Kpa，点火温度1050℃±50℃。通过点火器提供热量、将混合料层表面的焦粉点燃，在抽风负压的作用下燃烧产生高温，引燃混合料中早已被高温烟气干燥好的生物质燃料球。混合料中进入的助燃空气中氧气含量达13%以上，燃烧带的燃烧温度达到1300℃~1500℃，燃烧层厚度50毫米左右。

在高温作用下，烧结料中产生液相熔融物，将增加了空气穿透阻力，不利于燃烧。但是，由于秸秆球的燃烧碳化后的纤维骨架仍存在，留有一定的空间缝隙，增加了空气的穿透量，有利于料层燃烧下移，对提高烧结矿的成品质量和台时产量作用很大。点火段1#-3#风箱温度120℃左右，到烧结机成品矿段120#风箱440℃左右，烧结机速度2.4米/分钟。

所述步骤S5中，在环冷机上方对高温烧结矿散发的热量进行回收，对环冷机上游回收的500℃~600℃的高温余热副产蒸汽、进行发电，对环冷机下游回收的200℃~300℃的低温余热送回搓球机做烘干用风使用。

本发明方案已经在工厂进行了实际生产，每吨烧结矿成品需要喷吹生物质燃料球35Kg，生物质燃料球的低位发热量为10MJ/Kg，经测算，每吨烧结矿成品可以节省约10Kg标准煤，按照2000元/吨标煤售价，每吨烧结矿的成本降低20元，经济效益十分显著。

经实验证明，采用生物质燃料球之后，焦粉的用量可以相应进行减量，大概比例是，每2Kg生物质燃料球可以代替1Kg焦粉投料，从而进一步减少了化石资源的使用量，降低了烧结成本，减轻了环保压力。

由于烧结车烧结料层透气性增加，提高了烧结矿铁酸钙的生成，烧结成品矿转鼓强度提高约0.3%，转鼓强度稳定在76%左右；同时，烧结成品矿的硫元素含量降低，减轻高炉冶炼铁水硫负荷，质量效益显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种环保型烧结系统，包括烧结机(Ⅰ)和环冷机(Ⅱ)，其特征在于：还包括用于向烧结机(Ⅰ)内连续提供生物质燃料球的供料装置，所述供料装置包括依次连接的秸秆切割机(Ⅲ)、搓球机(Ⅳ)和喷料器(Ⅶ)，秸秆切割机(Ⅲ)的出口端与搓球机(Ⅳ)的进料端相连通，搓球机(Ⅳ)的出料端连接喷料器(Ⅶ)的进料端，所述喷料器(Ⅶ)设置在烧结台车(30)上方，且喷料器(Ⅶ)的喷料管(41)呈向下倾斜状，喷料器(Ⅶ)的末端为生物质燃料球的出料口；

所述搓球机(Ⅳ)的出料端还连接有用于分离生物质燃料球的布袋除尘器(Ⅴ)，所述布袋除尘器(Ⅴ)的固态出口端通过输送机连接至用于暂存生物质燃料球的喷吹罐(Ⅵ)，喷吹罐(Ⅵ)与喷料器(Ⅶ)的进料端之间通过耐压管道进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种环保型烧结系统，其特征在于：所述秸秆切割机(Ⅲ)的出口端与搓球机(Ⅳ)的进料端之间设置有上料皮带，上料皮带的出料端设置在搓球机(Ⅳ)进料口的上方。

3.根据权利要求1所述的一种环保型烧结系统，其特征在于：所述搓球机(Ⅳ)包括机壳(1)，在机壳(1)内部设置有进料机构、以及同轴地固定在进料机构下方的搓球机(Ⅳ)构，所述搓球机(Ⅳ)构下方对应设置两个烘干仓(25)，每个烘干仓(25)底部连接有向上鼓风的送风机构，所述每个烘干仓(25)的侧壁上部都焊接一根向上倾斜的出料管(7)；

所述进料机构包括设置在机壳(1)顶部中央的的进料斗(2)；所述搓球机(Ⅳ)构包括同轴布置的固定铸铁套(4)和转动锥轮(5)，所述固定铸铁套(4)通过支撑梁固定在机壳(1)内部，在固定铸铁套(4)内部设置有可自由转动的转动锥轮(5)，固定铸铁套(4)的内壁与转动锥轮(5)的外壁之间形成搓球腔(6)；

所述送风机构包括与热风输送总管相连接的热风管(21)，热风管(21)的上方开设有若干根竖直的、与烘干仓(25)相连接的热风支管(22)。

4.根据权利要求3所述的一种环保型烧结系统，其特征在于：所述转动锥轮(5)所连接的主轴(9)向下贯穿机壳(1)后固定连接锥形小齿轮(10)，所述机壳(1)的外壁上还固定设置一旋转电机(12)，旋转电机(12)的传动轴通过万向传动轴(13)与锥形大齿轮(11)传动连接，所述锥形大齿轮(11)与锥形小齿轮(10)垂直啮合连接。

5.根据权利要求1所述的一种环保型烧结系统，其特征在于：所述环冷机(Ⅱ)上方沿烧结料的出料运行方向依次设置有高温气回收装置(Ⅷ)和低温气回收装置(Ⅸ)。

6.根据权利要求5所述的一种环保型烧结系统，其特征在于：所述高温气回收装置(Ⅷ)、低温气回收装置(Ⅸ)均包括集热罩(26)、热风收集支管(27)、热风收集总管(28)和鼓风机(29)；所述高温回收装置的热风收集总管(28)与余热锅炉相连接，所述低温回收装置的热风收集总管(28)通过热风输送总管与搓球机(Ⅳ)的送风机构相连接。

7.基于权利要求1~6所述的一种环保型烧结系统的烧结方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、秸秆收割后进行收集，通过秸秆切割机将其切割成长度30mm~ 50mm的秸秆颗粒；

S2、切割后的秸秆颗粒通过上料皮带送入搓球机中，在搓球机中成型并干燥，经布袋除尘器后，得到含水率15%~20%、粒径5mm~8mm的生物质燃料球；生物质燃料球被送入喷吹罐中密封储存；

S3、铺底料仓先向烧结台车上铺底料，然后在生料仓下料的同时，生物质燃料球在压缩空气带动下、经耐压管道进入喷料器，同步喷入料层中；

S4、喷料结束后，使用点火器对混合料层点火，进行烧结；

S5、烧结结束后，高温烧结矿经破碎后进入环冷机冷却，即得烧结矿成品。

8.根据权利要求7所述的烧结方法，其特征在于：所述步骤S3中，铺底料采用粒度为10mm~20mm的成品烧结矿，铺底料厚度为20mm~ 40mm；所述生物质燃料球与生料的投料比为0.03:1。

9.根据权利要求7所述的烧结方法，其特征在于：所述步骤S4中，混合料层的点火深度控制在30mm~40mm，点火段的抽风负压控制在-13Kpa~-10Kpa，点火温度1050℃±50℃。

10.根据权利要求7所述的烧结方法，其特征在于：所述步骤S5中，在环冷机上方对高温烧结矿散发的热量进行回收，对环冷机上游回收的500℃~600℃的高温余热送入余热锅炉副产蒸汽，对环冷机下游回收的200℃~300℃的低温余热送回搓球机做烘干用风使用。

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