EA011459B1

EA011459B1 - Способ термообработки железорудных окатышей

Info

Publication number: EA011459B1
Application number: EA200700793A
Authority: EA
Inventors: Алексей Анатольевич Буткарев; Анатолий Петрович Буткарев
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2009-04-28
Also published as: EA200700793A1

Abstract

Предлагаемый способ термообработки железорудных окатышей может быть использован при окусковании сыпучих материалов в черной, цветной металлургии, в производстве строительных материалов, химической и в других отраслях промышленности. Способ включает тепловую обработку и охлаждение окатышей, осуществляемые последовательно в процессе их перемещения посредством колосниковой решетки (1) в соответствующих зонах отопительного горна газообразным теплоносителем от сжигания топлива с возвращением тепла из зоны охлаждения в зоны тепловой обработки прямым перетоком. Поток теплоносителя, движущийся из зоны охлаждения, разделяют на границе перехода этой зоны в зону тепловой обработки посредством поперечной перегородки (8), смонтированной на основании (2) горна с образованием отверстия, расположенного между верхней кромкой перегородки (8), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и предназначенного для прохода указанного теплоносителя из одной зоны тепловой обработки в другую, а температуру в этих зонах регулируют путем подачи в них дополнительного газообразного теплоносителя через амбразуры (5) в боковых стенках горна. Способ отличается тем, что поток газообразного теплоносителя, подаваемый для тепловой обработки окатышей, дополнительно разделяют посредством одной или нескольких дополнительных поперечных перегородок (8'), при этом высота каждой из указанных перегородок (8, 8') превышает высоту расположения верхней кромки амбразур (5), размещенных в следующей за каждой из перегородок зоне тепловой обработки, в направлении перетока не менее чем на 0,05 диаметра амбразуры (5). Способ позволяет исключать снос факелов горелок вдоль горна и

Description

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья и может быть использовано в черной металлургии при термообработке железорудных окатышей на машинах конвейерного типа, а также при окусковании сыпучих материалов в цветной металлургии, в производстве строительных материалов, химической и в других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ термообработки окатышей, реализованный в отопительном горне обжиговых конвейерных машин (авт.св. СССР № 785626, опубл. 1980г.). Согласно известному способу высокотемпературный теплоноситель из зоны охлаждения подают в зоны нагрева, количество этого теплоносителя разделяют на границе перехода зоны рекуперации в зону обжига посредством одной поперечной перегородки, смонтированной на основании горна с образованием отверстия между верхней кромкой перегородки, боковыми стенками и сводом горна. Температуру в зонах горна повышают дополнительным газообразным теплоносителем, получаемым с помощью горелок, или понижают путем подачи более низкотемпературного теплоносителя через амбразуры, смонтированные в боковых стенках горна.

Разделение количества теплоносителя в известном способе осуществляют на границе только двух температурных зон (обжига и рекуперации), что не может обеспечить эффективное управление движением газовых потоков, движущихся вдоль горна из камеры охлаждения и поперек горна обжиговой машины - из горелок на протяжении всех технологических зон. Отсутствие такого управления не позволяет исключить снос факелов теплоносителя, выходящего из амбразур, теплоносителем, движущимся из камеры охлаждения в камеры нагрева прямым перетоком. Неупорядоченное движение газовых потоков приводит к неравномерности тепловой обработки слоя окатышей, отрицательно сказывается на качестве готовой продукции и ведет к повышению удельного расхода топлива.

Кроме того, в известном способе подачу теплоносителя осуществляют без учета конструктивных параметров горна, а именно площади отверстия, образованного верхней кромкой разделительной поперечной перегородки, боковыми стенками и сводом горна, выходного сечения амбразур для подачи дополнительного теплоносителя, площади основания температурных зон, через которые пропускают теплоноситель в слой окатышей. Это также приводит к повышению удельного расхода теплоносителя и, соответственно, топлива. Задача изобретения состоит в обеспечении снижения удельного расхода топлива и повышения качества готовой продукции путем устранения неравномерности тепловой обработки слоя за счет упорядочения движения газовых потоков.

Согласно изобретению способ термообработки железорудных окатышей включает их тепловую обработку и охлаждение, которые осуществляют последовательно в процессе перемещения окатышей посредством колосниковой решетки (1) в соответствующих зонах отопительного горна газообразным теплоносителем от сжигания топлива с возвращением тепла из зоны охлаждения в зоны тепловой обработки прямым перетоком. Причем поток теплоносителя, движущийся из зоны охлаждения, разделяют на границе перехода этой зоны в зону тепловой обработки посредством поперечной перегородки (8), смонтированной на основании (2) горна с образованием отверстия, расположенного между верхней кромкой перегородки (8), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и предназначенного для прохода указанного теплоносителя из одной зоны тепловой обработки в другую, а температуру в этих зонах регулируют путем подачи в них дополнительного газообразного теплоносителя через амбразуры (5) в боковых стенках горна. Способ отличается тем, что поток газообразного теплоносителя, подаваемый для тепловой обработки окатышей, дополнительно разделяют посредством одной или нескольких дополнительных поперечных (8') перегородок, при этом высота каждой из указанных перегородок (8, 8') превышает высоту расположения верхней кромки амбразур (5), размещенных в следующей за каждой из перегородок в зоне тепловой обработки, в направлении перетока не менее чем на 0,05 диаметра амбразуры (5). Этот прием позволяет разделять количество теплоносителя в пределах всех температурных зон, начиная от зоны охлаждения к зонам нагрева, исключая снос его факелов. При величине превышения координаты верхней кромки перегородки над координатой верхней кромки амбразур стенок горна следующей за перегородкой зоны менее чем на 0,05 диаметра этой амбразуры наблюдается хаотичное взаимодействие потоков теплоносителя из амбразур и перетоков из камеры охлаждения, поэтому экономичность и равномерность тепловой обработки ухудшаются.

Кроме того, разделенный таким образом теплоноситель, предназначенный для термообработки, соотнесен с количеством дополнительного газообразного теплоносителя, подаваемого через амбразуры для регулирования температуры в зонах горна. Для этого суммарный удельный расход теплоносителя, подаваемого через отверстие между верхней кромкой любой из перегородок (8, 8'), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и выходное сечение амбразур (5) всех следующих за каждой из этих перегородок (8, 8') зон, составляет 0,9-1,1 удельного расхода теплоносителя, пропускаемого через слой окатышей в этих зонах. Уменьшение удельного расхода теплоносителя менее 0,9 приводит к недопустимой величине подсосов атмосферного воздуха в горн, увеличение более 1,1 - к выбиванию газов из горна в цех. Этот прием направлен на достижение оптимального аэродинамического сопротивления тракта рециркуляции высокотемпературного теплоносителя из камеры охлаждения и организацию надежных перетоков теплоносителя внутри горна вне зависимости от высоты его свода без необходимости увеличения габаритов горна. Совокупность заявленных приемов нового способа позволяет осуществлять управление потоками тепло

- 1 011459 носителей, упорядочивая таким образом движение газовых потоков по длине и ширине горна.

Кроме того, заявленный способ предусматривает, что движение теплоносителя перекрывают посредством глухой поперечной перегородки (9), смонтированной на основании (2) горна до его свода (3), между смежными зонами тепловой обработки. В этом случае также суммарный удельный расход теплоносителя, подаваемого через отверстие между верхней кромкой каждой перегородки (8, 8'), не являющейся глухой перегородкой (9), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и выходное сечение амбразур (5) всех расположенных до глухой перегородки (9) зон, составляет 0,9-1,1 удельного расхода теплоносителя, пропускаемого через слой окатышей в этих зонах.

Показатели способа могут быть улучшены, если верхняя кромка каждой поперечной перегородки (8, 8') имеет горизонтальный козырек (11), направленный в сторону, противоположную перетоку, и имеющий длину 0,01-0,08 от протяженности зоны, расположенной перед этой перегородкой (8, 8').

В частном случае исполнения способа направление потока теплоносителя над каждой из зон тепловой обработки корректируют посредством вспомогательных перегородок (10), смонтированных на своде (3) горна, высота которых составляет 0,05-0,2 от высоты свода горна. При этом наблюдается лучшее взаимодействие продольного (переточного) и поперечного (из амбразур) потоков теплоносителей. При высоте перегородки меньше 0,05 эффективность перемешивания может быть недостаточной, увеличение же ее высоты более 0,2 от высоты горна может увеличить аэродинамическое сопротивление переточного тракта.

Способ может быть использован для модернизации уже эксплуатируемых обжиговых машин, не имеющих переточного коллектора, и для существующих и вновь проектируемых обжиговых машин, снабженных переточным коллектором, лимитирующим наращивание производительности обжиговых машин вследствие его ограниченной пропускной способности. В этом случае заявляемый способ позволяет часть высокотемпературного теплоносителя из зоны охлаждения направить непосредственно в зоны сушки, нагрева и обжига, минуя переточный коллектор, исключив его дорогостоящую и материалоемкую реконструкцию.

Способ иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 изображен отопительный горн для реализации способа с горизонтальной конфигурацией свода, на фиг. 2 - то же - с наклонной конфигурацией; на фиг. 3 - горн с глухой поперечной перегородкой; на фиг. 4 - горн с перегородками, оснащенными козырьками; на фиг. 5 - горн со вспомогательными перегородками на своде; на фиг. 6 - поперечный разрез горна.

Способ осуществляют на обжиговой машине с колосниковой решеткой 1 для перемещения окатышей и отопительным горном, который содержит основание 2, свод 3, боковые стенки 4, с амбразурами 5, горелками 6 для подвода воздуха и топлива от соответствующих коллекторов или индивидуально. На машинах с переточным коллектором к горелкам и амбразурам дополнительно подводится высоко- или низкотемпературный теплоноситель - разбавитель из камеры охлаждения (условно не показан). Под решеткой 1 размещены вакуум-камеры 7. Горн условно разделен на технологические температурные зоны: охлаждения, рекуперации, обжига, нагрева и сушки. Внутри горна на основании 2 на границе перехода одной температурной зоны в другую установлена поперечная перегородка 8, а также дополнительные поперечные перегородки 8'. Количество температурных зон, разделяемых перегородками, может быть меньше или равно количеству амбразур.

В приведенном примере первая поперечная перегородка установлена между зонами обжига и рекуперации, так как зона рекуперации не содержит горелок, возмущающих движение теплоносителя вдоль горна. В некоторых случаях первая поперечная перегородка может быть установлена между другими зонами, например, обжига и нагрева, нагрева и сушки и т. д. Высота каждой из перегородок превышает координату верхней кромки амбразур стенок горна следующей за перегородкой зоны на величину Ь, которая составляет не менее чем 0,05 от диаметра амбразуры.

Выполнение условия по соотношению суммарного удельного расхода теплоносителя, подаваемого для термообработки, и удельного расхода теплоносителя, пропускаемого через слой окатышей в этих зонах, обеспечивается соотношением высот перегородок. Высота перегородок выполняется в зависимости от конфигурации свода горна, которая может быть горизонтальной (фиг. 1) или наклонной (фиг. 2). При горизонтальном своде горна высота каждой последующей от зоны охлаждения к зонам нагрева поперечной перегородки увеличивается, а при наклонном своде, в зависимости от угла наклона свода горна к его основанию, перегородки могут быть выполненными либо увеличивающимися, либо одинаковыми (фиг. 2), либо уменьшающимися по высоте. Форма верхней кромки перегородок должна защищать раскрывающиеся факела теплоносителя, выходящего из амбразур, и предотвращать их снос теплоносителем, движущимся из камеры охлаждения в камеры нагрева прямым перетоком. По отношению к основанию горна форма верхней кромки перегородок может быть выполнена горизонтальной, выпуклой, вогнутой, либо наклонной.

Горн может быть выполнен с глухой перегородкой 9 (фиг. 3). В этом случае теплоноситель из зоны охлаждения в зоны нагрева внутри горна подается только до этой глухой перегородки. На своде горна можно также выполнить вспомогательные перегородки 10 (фиг. 5). Верхняя кромка каждой поперечной перегородки 8, 8' имеет горизонтальный козырек 11, (фиг. 4), направленный в сторону, противоположную перетоку.

- 2 011459

Нагретый до 700-1000°С теплоноситель из зоны охлаждения вначале поступает в зону рекуперации, где часть его просасывается через слой обрабатываемых окатышей, а оставшаяся часть перетекает между сводом горна, верхней кромкой первой и последующих поперечных перегородок в зоны обжига, нагрева и сушки. Из горелок 6, установленных в амбразурах 5, в горн поступают высокотемпературные продукты сгорания топлива, которые взаимодействуют и перемешиваются с опускающимся нагретым теплоносителем, а затем просасываются за счет разрежения, создаваемого в вакуум-камерах 7, через слой окатышей, лежащих на решетке 1. Исключение сноса факелов горелок вдоль горна и дозирование перетока по зонам термообработки обеспечивает снижение удельного расхода топлива на процесс, повышение качества продукции за счет более равномерного температурного поля в зонах горна.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ термообработки железорудных окатышей, включающий их тепловую обработку и охлаждение, которые осуществляют последовательно в процессе перемещения окатышей посредством колосниковой решетки (1) в соответствующих зонах отопительного горна газообразным теплоносителем от сжигания топлива с возвращением тепла из зоны охлаждения в зоны тепловой обработки прямым перетоком, причем поток теплоносителя, движущийся из зоны охлаждения, разделяют на границе перехода этой зоны в зону тепловой обработки посредством поперечной перегородки (8), смонтированной на основании (2) горна с образованием отверстия, расположенного между верхней кромкой перегородки (8), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и предназначенного для прохода указанного теплоносителя из одной зоны тепловой обработки в другую, а температуру в этих зонах регулируют путем подачи в них дополнительного газообразного теплоносителя через амбразуры (5) в боковых стенках горна, отличающийся тем, что поток газообразного теплоносителя, подаваемого для тепловой обработки окатышей, дополнительно разделяют посредством одной или нескольких дополнительных поперечных перегородок (8'), при этом высота каждой из указанных перегородок (8,8') превышает высоту расположения верхней кромки амбразур (5), размещенных в следующей за каждой из перегородок в зоне тепловой обработки, в направлении перетока не менее чем на 0,05 диаметра амбразуры (5).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарный удельный расход теплоносителя, подаваемого через отверстие между верхней кромкой любой из перегородок (8,8'), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и проходное сечение амбразур (5) всех следующих за каждой из этих перегородок (8,8') зон, составляет 0,9-1,1 удельного расхода теплоносителя, пропускаемого через слой окатышей в этих зонах.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что движение теплоносителя перекрывают посредством глухой поперечной перегородки (9), смонтированной на основании (2) горна до его свода (3), между смежными зонами тепловой обработки.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что суммарный удельный расход теплоносителя, подаваемого через отверстие между верхней кромкой каждой перегородки (8,8'), не являющейся глухой перегородкой (9), боковыми стенками (4) и сводом (3) горна и выходное сечение амбразур (5) всех расположенных до глухой перегородки (9) зон составляет 0,9-1,1 удельного расхода теплоносителя, пропускаемого через слой окатышей в этих зонах.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя кромка каждой поперечной перегородки (8,8') имеет горизонтальный козырек (11), направленный в сторону, противоположную перетоку, и имеющий длину 0,01-0,08 от протяженности зоны, расположенной перед этой перегородкой (8,8').
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что направление потока теплоносителя над каждой из зон тепловой обработки корректируют посредством вспомогательных перегородок (10), смонтированных на своде (3) горна, высота которых составляет 0,05-0,2 от высоты свода горна.

рация и