RU2430168C1

RU2430168C1 - Pellet heat treatment method

Info

Publication number: RU2430168C1
Application number: RU2010107716/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Павловец (RU); Виктор Михайлович Павловец
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method involves pelletisation of charge so that conditioned wet pellets are obtained, laying on conveyor belt of trough-shaped cross section, which is located in heat insulated furnace, and partial drying in working space of the furnace. Partial drying of wet pellets is performed with air with temperature of 20-300°C, which is supplied through blast duct equipped with nozzle surface in the form of jets oriented towards the layer of pellets and in the form of the flow blown with the fan installed at the furnace outlet, with suction of waste air with ID fan installed at the furnace inlet. Pellets are laid on grating of roasting machine and finally treated. Prior to partial drying the layer of wet pellets is profiled with dividing plough installed with a gap above conveyor belt and trough-shaped cross section of constant thickness of the above layer is formed by means of it. At that, lower contact surface of dividing plough and nozzle surface of the blast duct is made as per the shape of cross section of conveyor belt.

EFFECT: reduction of fuel consumption for heat treatment of pellets.

2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относят к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to the production of iron ore pellets.

Известен способ термообработки окатышей, включающий окомкование шихты на окомкователе с получением влажных кондиционных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту, транспортирование влажных окатышей к обжиговой машине, укладку окатышей на колосниковую решетку обжиговой машины и термообработку, включающую просос горновых газов через слой и удаление обработанных горновых газов в атмосферу через дымоход и дымовую трубу (см. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М.: Металлургия, 1984, с.234-240, 246-256). Недостатком способа является высокий расход топлива и тепловой энергии на термообработку окатышей.A known method of heat treatment of pellets, including pelletizing the mixture on a pelletizer to produce wet conditioner pellets, dispensing them from the pelletizer and laying them on a conveyor belt, transporting the wet pellets to the roasting machine, laying pellets on the grate of the roasting machine and heat treatment through a gas treatment layer including gas treatment, and the removal of treated furnace gases into the atmosphere through a chimney and chimney (see Wegman EF. Oskusovanie ores and concentrates. M: Metallurgy, 1984, p.234-240, 246-256). The disadvantage of this method is the high consumption of fuel and thermal energy for heat treatment of pellets.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термообработки окатышей, включающий окомкование шихты на окомкователе с получением кондиционных влажных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту корытообразного сечения, расположенную в теплоизоляционном горне, в рабочем пространстве которого осуществляют частичную сушку влажных окатышей воздухом с температурой 20-300°С, подаваемым через дутьевой короб, снабженный сопловой поверхностью, в виде струй, ориентированных на слой окатышей, и в виде потока, нагнетаемого вентилятором, установленным на выходе из горна, с отсосом отработанного воздуха дымососом, установленным на входе в горн, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, и их окончательную обработку, включающую просос дымовых газов через слой, удаление отработанных газов через дымоход, содержащий рекуперативный теплообменник, предназначенный для нагрева воздуха, подаваемого в горн для сушки влажных окатышей (см. Патент РФ №2318884, заявл. 5.10.05, опубл. 10.03.08, бюлл. №7). Недостатком способа является высокий расход топлива и тепловой энергии на термообработку окатышей. Недостаток способа обусловлен значительной и неравномерной по сечению высотой слоя окатышей, уложенного на транспортерную ленту свободным засыпанием окатышей из окомкователя. В результате свободной укладки окатышей на транспортерную ленту на ее оси слой имеет максимальную высоту (150-200 мм), а на периферии ленты слой имеет минимальную высоту (50-70 мм). При продувке высокого слоя окатышей струями воздуха на оси ленты нижние горизонты слоя сушатся с минимальной интенсивностью из-за высокого аэродинамического сопротивления слоя окатышей. Низкая эффективность сушки ограничивает интенсивность окончательной тепловой обработки слоя окатышей на обжиговой машине и приводит к перерасходу топлива. Резервом способа термообработки окатышей является формирование профилированного слоя влажных окатышей постоянной толщины с низким и равномерным аэродинамическим сопротивлением слоя.The closest in technical essence and the achieved result is a method of heat treatment of pellets, including pelletizing the charge on a pelletizer to produce wet pellets, dispensing them from the pelletizer and laying them on a conveyor belt of a trough-shaped cross-section located in a heat-insulating furnace, in the working space of which partial drying is carried out pellets with air with a temperature of 20-300 ° C, supplied through a blast box equipped with a nozzle surface, in the form of jets oriented on a layer of pellets, and in the form of a stream pumped by a fan installed at the exit of the furnace, with a suction exhaust fan installed at the entrance to the furnace, laying pellets with a layer on the grate of the roasting machine, and their final processing, including the passage of flue gases through the layer removal of exhaust gases through a chimney containing a recuperative heat exchanger designed to heat the air supplied to the furnace for drying wet pellets (see RF patent No. 2318884, declared. 5.10.05, publ. 03/10/08, bull. No. 7). The disadvantage of this method is the high consumption of fuel and thermal energy for heat treatment of pellets. The disadvantage of this method is due to the significant and uneven cross-sectional height of the layer of pellets laid on the conveyor belt by free falling asleep of pellets from the pelletizer. As a result of free laying of pellets on a conveyor belt, the layer has a maximum height (150-200 mm) on its axis, and the layer has a minimum height on the periphery of the tape (50-70 mm). When blowing a high layer of pellets with air jets on the axis of the belt, the lower horizons of the layer are dried with minimal intensity due to the high aerodynamic resistance of the layer of pellets. Low drying efficiency limits the intensity of the final heat treatment of the layer of pellets on the roasting machine and leads to excessive consumption of fuel. The reserve of the method for heat treatment of pellets is the formation of a profiled layer of wet pellets of constant thickness with a low and uniform aerodynamic resistance of the layer.

Задачей изобретения является снижение расхода топлива на термообработку окатышей.The objective of the invention is to reduce fuel consumption for heat treatment of pellets.

Для достижения указанного технического результата в способе термообработки окатышей, включающем окомкование шихты на окомкователе с получением кондиционных влажных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту корытообразного сечения, расположенную в теплоизоляционном горне, в рабочем пространстве которого осуществляют частичную сушку влажных окатышей воздухом с температурой 20-300°С, подаваемым через дутьевой короб, снабженный сопловой поверхностью, в виде струй, ориентированных на слой окатышей, и в виде потока, нагнетаемого вентилятором, установленным на выходе из горна, с отсосом отработанного воздуха дымососом, установленным на входе в горн, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, и их окончательную обработку, включающую просос дымовых газов через слой, удаление отработанных газов через дымоход, содержащий рекуперативный теплообменник, предназначенный для нагрева воздуха, подаваемого в горн для сушки влажных окатышей, перед частичной сушкой слой влажных окатышей профилируют плужковым делителем, установленным с зазором над транспортерной лентой, и формируют с его помощью у вышеупомянутого слоя корытообразное сечение постоянной толщины, причем нижнюю контактную поверхность делителя и сопловую поверхность дутьевого короба выполняют по форме сечения транспортерной ленты.To achieve the specified technical result in the method of heat treatment of pellets, including pelletizing the mixture on a pelletizer to obtain wet pellets, dispensing them from the pelletizer and laying them on a conveyor belt of a trough-shaped cross-section, located in a heat-insulating furnace, in the working space of which partial drying of moist pellets is carried out temperature of 20-300 ° C, supplied through a blast box equipped with a nozzle surface, in the form of jets oriented to a layer of pellets, and in e the flow pumped by the fan installed at the outlet of the furnace with the exhaust air exhaust installed on the entrance to the furnace, laying pellets with a layer on the grate of the roasting machine, and their final processing, including the passage of flue gases through the layer, removal of exhaust gases through the chimney containing a recuperative heat exchanger designed to heat the air supplied to the furnace for drying wet pellets, before partial drying, a layer of wet pellets is shaped by a plow divider, nnym with clearance above the conveyor belt and is formed with it from the aforementioned trough-shaped section layer of constant thickness, wherein the lower contact surface and the nozzle surface of the divider blow boxes operate shaped cross section of the conveyor belt.

Сущность изобретения заключается в следующем. Перед продувкой слоя влажных окатышей струями горячего воздуха слой профилируют, т.е. его сечению придают корытообразную форму специальным плужковым делителем. Делитель имеет боковую контактную поверхность плужкового типа и нижнюю контактную поверхность корытообразной формы, аналогичную форме сечения транспортерной ленты. Плужковый делитель корытообразной формы выполнен из эластичных материалов (резины, пластмассы) и установлен неподвижно относительно транспортерной ленты на высоте 70-100 мм от ее поверхности. После загрузки окатышей на ленту слой набегает на плужковый делитель и происходит его профилирование, связанное с приданием слою корытообразного сечения постоянной толщины. Боковая поверхность делителя выполнена из двух симметрично составленных плужков для облегчения усилий профилирования и уменьшения деформации влажных окатышей. После профилирования слой окатышей имеет постоянную толщину и корытообразную форму, аналогичную профилю сечения транспортерной ленты. Слой окатышей такого сечения имеет постоянную толщину и равномерное аэродинамическое сопротивление. Чтобы обеспечить частичную сушку этого слоя окатышей на ленте необходимо, чтобы сопловая поверхность дутьевого короба находилась на минимальном расстоянии от поверхности окатышей. Для этого сопловая поверхность дутьевого короба выполнена корытообразной, аналогично нижней контактной поверхности делителя, т.е. соответствовала конфигурации верхней образующей слоя окатышей и профилю сечения транспортерной ленты. В процессе движения транспортерной ленты слой окатышей профилируется с формированием корытообразного сечения, в котором образуется полость. В ней после делителя располагается дутьевой короб, сопловая поверхность которого устанавливается на минимальном (5-30 мм) расстоянии от поверхности слоя окатышей. Сопловая поверхность дутьевого короба корытообразной формы имеет более высокую (на 20-50%) площадь, на которой располагаются воздушные сопла, по сравнению с прямой горизонтальной поверхностью. Это позволяет подвести к слою постоянной толщины большее количество горячего воздуха и тем самым интенсифицировать процесс частичной сушки. В результате существенно повышается равномерность сушки окатышей как по высоте, так и по ширине слоя окатышей. Достоинством предложенного способа получения окатышей является стабилизация слоя окатышей в корытообразном состоянии после его профилирования плужковым делителем. Постоянная толщина слоя окатышей обеспечивается жесткой сопловой поверхностью дутьевого короба и напором струй воздуха, истекающих из сопел под давлением. Движущийся слой влажных окатышей не рассыпается и не разрушается сопловой поверхностью, в результате чего формируется равномерный зазор между сопловой поверхностью и слоем окатышей, равный 5-30 мм. После профилирования корытообразный слой окатышей обладает более высокой (на 20-50%) тепловоспринимающей поверхностью. При этом ширина слоя на транспортной ленте остается постоянной. Это увеличивает количество теплоносителя и существенно интенсифицирует теплообмен и сушку окатышей. В слое окатышей при профилировании формируется полость, в которой располагается дутьевой короб, что позволяет снизить габариты теплоизоляционного горна. Высота, на которой располагается горн, снижается на 150-200 мм.The invention consists in the following. Before purging the wet pellet layer with jets of hot air, the layer is profiled, i.e. its section is given a trough-like shape with a special plow divider. The divider has a lateral contact surface of the plow type and a lower contact surface of a trough-like shape similar to the sectional shape of the conveyor belt. The trough-shaped plow divider is made of elastic materials (rubber, plastic) and is mounted motionless relative to the conveyor belt at a height of 70-100 mm from its surface. After loading the pellets onto the tape, the layer runs onto the plow divider and its profiling occurs, which is associated with giving the layer a trough-like section of constant thickness. The side surface of the divider is made of two symmetrically composed plows to facilitate profiling efforts and reduce the deformation of wet pellets. After profiling, the pellet layer has a constant thickness and a trough-like shape, similar to the profile of the cross-section of the conveyor belt. The layer of pellets of this cross section has a constant thickness and uniform aerodynamic drag. To ensure partial drying of this layer of pellets on the tape, it is necessary that the nozzle surface of the blast box is at a minimum distance from the surface of the pellets. For this, the nozzle surface of the blast duct is made trough-like, similar to the lower contact surface of the divider, i.e. corresponded to the configuration of the upper forming layer of the pellets and the profile of the cross-section of the conveyor belt. During the movement of the conveyor belt, a layer of pellets is profiled with the formation of a trough-like section in which a cavity is formed. In it, after the divider, there is a blast box, the nozzle surface of which is installed at a minimum (5-30 mm) distance from the surface of the pellet layer. The nozzle surface of the trough-shaped blast duct has a higher (20-50%) area on which the air nozzles are located, compared with a straight horizontal surface. This allows you to bring to the layer of constant thickness a larger amount of hot air and thereby intensify the process of partial drying. As a result, the drying uniformity of the pellets is substantially increased both in height and in the width of the layer of pellets. The advantage of the proposed method for producing pellets is the stabilization of the layer of pellets in a trough-like state after profiling it with a plow divider. The constant thickness of the pellet layer is ensured by the rigid nozzle surface of the blast box and the pressure of the air jets flowing from the nozzles under pressure. The moving layer of wet pellets does not crumble and is not destroyed by the nozzle surface, resulting in a uniform gap between the nozzle surface and the layer of pellets equal to 5-30 mm. After profiling, the trough-like layer of pellets has a higher (20-50%) heat-absorbing surface. The width of the layer on the transport tape remains constant. This increases the amount of coolant and significantly intensifies the heat transfer and drying of the pellets. During profiling, a cavity is formed in the layer of pellets in which the blast box is located, which allows reducing the dimensions of the heat-insulating hearth. The height at which the horn is located is reduced by 150-200 mm.

Предлагаемое техническое решение формирует новые положительные свойства: создание аэродинамически благоприятной структуры слоя влажных окатышей; стабилизация корытообразного сечения слоя окатышей постоянной толщины после профилирования струями воздуха и сопловой поверхностью дутьевого короба; значительное увеличение тепловоспринимающей поверхности профилированного слоя и площади сопловой поверхности дутьевого короба на постоянной ширине транспортной ленты; увеличение расхода теплоносителя через дутьевой короб. Указанные положительные свойства предлагаемого решения, сформированные отличительными признаками изобретения, приводят к интенсификации теплообмена, сушки окатышей и снижению расхода топлива на термообработку. На основании изложенного считаем, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.The proposed technical solution forms new positive properties: the creation of an aerodynamically favorable layer structure of wet pellets; stabilization of the trough-like section of a layer of pellets of constant thickness after profiling by air jets and the nozzle surface of the blast box; a significant increase in the heat-absorbing surface of the profiled layer and the area of the nozzle surface of the blast duct at a constant width of the transport tape; increase in coolant flow through the blast box. These positive properties of the proposed solution, formed by the distinguishing features of the invention, lead to intensification of heat transfer, drying of the pellets and lower fuel consumption for heat treatment. Based on the foregoing, we believe that the proposed technical solution meets the criteria of novelty, industrial applicability and corresponds to an inventive step.

Способ термообработки окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фиг.1. Схема термообработки слоя окатышей на транспортной ленте (поперечной разрез) показана на фиг.2.The method of heat treatment of pellets is implemented using the device shown in figure 1. The heat treatment diagram of a layer of pellets on a transport belt (cross section) is shown in FIG.

Устройство содержит окомкователь 1, на котором получают влажные кондиционные окатыши. Для транспортирования слоя окатышей предназначена транспортерная лента 2 корытообразного сечения. Для профилирования слоя окатышей над лентой установлен плужковый делитель 3. Делитель составлен из двух контактных поверхностей: боковой плужкового типа и нижней корытообразного сечения. Непосредственно после делителя над слоем окатышей установлен дутьевой короб 4. Дутьевой короб снабжен воздуховодом горячего дутья 5, в который горячий воздух поступает из рекуперативного теплообменника, установленного на дымовом тракте обжиговой машины (не обозначены). Нижняя часть дутьевого короба снабжена сопловой поверхностью 6 с соплами 7 (фиг.2), ориентированными на слой сырых окатышей. Сопла формируют воздушные струи 8 (фиг.2). Транспортерная лента с установленным над ней с зазором плужковым делителем слоя и дутьевым коробом располагаются внутри теплоизоляционного горна 9. На своде горна выполнен загрузочный узел 10. В торцевой части горна выполнено разгрузочное окно 11, снабженное герметичной заслонкой. Для нагнетания горячего воздуха в горн предназначен вентилятор 12, а для отсасывания отработанного воздуха служит дымосос 13 (фиг.1). На схеме устройства показан слой влажных окатышей 14. Способ термообработки окатышей осуществляется следующим образом. Влажная шихта комкуется на окомкователе 1 с получением влажных кондиционных окатышей и через загрузочное окно 10 укладывается на движущуюся транспортерную ленту 2 слоем 14. Движущийся слой окатышей набегает на неподвижный плужковый делитель 3. Нижняя контактная поверхность делителя 3 имеет сечение корытообразной формы, аналогичной форме сечения транспортерной ленты. Делитель с помощью боковой контактной поверхности плужкового типа профилирует влажный слой окатышей и формирует его постоянную высоту. Над слоем на минимальном расстоянии (5-30 мм) от его поверхности располагается дутьевой короб 4, имеющий сопловую поверхность по форме сечения транспортерной ленты, в который подается горячий воздух через воздуховод 5. Воздух нагревается в рекуперативном теплообменнике, установленном на дымовом тракте обжиговой машины. Горячий воздух ориентируется сопловой поверхностью 6 дутьевого короба 4 к слою 12. Через сопла 7 струи 8 подают теплоноситель в слой влажных окатышей и осуществляют первичную сушку окатышей. Делитель слоя и дутьевой короб вместе с транспортерной лентой расположены в теплоизоляционном горне 9. В горн дополнительно подают горячий воздух вентилятором 12 и удаляют из него отработанный теплоноситель с помощью дымососа 13. Горн 9 предназначен для организации температурного и аэродинамического режимов сушки и организованного движения теплоносителя на поверхности слоя 14. Окатыши выдаются из горна 9 через разгрузочное окно 11 и направляются на окончательную сушку.The device comprises a pelletizer 1, on which wet conditioner pellets are obtained. For transporting a layer of pellets, a conveyor belt 2 of a trough-shaped section is intended. For profiling a layer of pellets, a plow divider 3 is installed above the tape. The divider is composed of two contact surfaces: a side plow type and a lower trough-shaped section. Directly after the divider, a blast box 4 is installed above the layer of pellets. The blast box is equipped with a hot blast duct 5, into which hot air comes from a recuperative heat exchanger installed on the flue duct of the roasting machine (not indicated). The lower part of the blast box is equipped with a nozzle surface 6 with nozzles 7 (figure 2), oriented to a layer of crude pellets. Nozzles form air jets 8 (figure 2). A conveyor belt with a plow layer divider installed above it and with a gap and a blast box are located inside the heat-insulating hearth 9. A loading unit is made on the hearth vault 10. An unloading window 11 is provided in the end part of the hearth, equipped with a sealed shutter. A fan 12 is used to pump hot air into the hearth, and a smoke exhauster 13 serves to suck off the exhaust air (Fig. 1). The device diagram shows a layer of wet pellets 14. The method of heat treatment of pellets is as follows. The wet charge is crumpled on pelletizer 1 to produce wet conditioner pellets and, through the loading window 10, it is laid on the moving conveyor belt 2 by layer 14. The moving layer of pellets runs on a stationary plow divider 3. The lower contact surface of the divider 3 has a trough-shaped cross section similar to that of the conveyor belt . Using the lateral contact surface of the plow type, the divider profiles the wet layer of pellets and forms its constant height. Above the layer, at a minimum distance (5-30 mm) from its surface, there is a blast box 4 having a nozzle surface in the shape of a section of the conveyor belt into which hot air is supplied through duct 5. The air is heated in a recuperative heat exchanger installed on the flue duct of the roasting machine. Hot air is oriented by the nozzle surface 6 of the blast box 4 to the layer 12. Through the nozzles 7 of the jet 8, the coolant is fed into the layer of wet pellets and the pellets are first dried. The layer divider and the blower duct together with the conveyor belt are located in the heat-insulating furnace 9. The furnace is additionally supplied with hot air by the fan 12 and the waste heat carrier is removed from it with the help of a smoke exhauster 13. The furnace 9 is designed to organize temperature and aerodynamic drying modes and organized movement of the heat carrier on the surface layer 14. Pellets are discharged from the hearth 9 through the unloading window 11 and sent to the final drying.

Пример 1. Отработку способа термообработки окатышей вели на слое влажных окатышей, расположенным на транспортерной ленте шириной 500 мм, сечение которого было профилировано до корытообразного состояния делителем согласно технологической схеме, представленной на фиг.2. Длительность продувки в режиме частичной сушки составляла 30 с. Температура воздуха, подаваемого через воздухораспределительный короб и нагнетаемого вентилятором, составляла 200°С. После частичной сушки слой разбирали, определяли влажность и прочность окатышей. Длительность общей сушки и расход топлива рассчитывали. В ходе экспериментов меняли высоту профилированного слоя окатышей и температуру воздуха. Результаты лабораторных экспериментов представлены в таблице 1.Example 1. The development of the method of heat treatment of pellets was carried out on a layer of wet pellets located on a conveyor belt 500 mm wide, the cross section of which was profiled to a trough-like state by a divider according to the technological scheme shown in figure 2. The duration of the purge in the partial drying mode was 30 s. The temperature of the air supplied through the air distribution box and pumped by the fan was 200 ° C. After partial drying, the layer was disassembled, the moisture and strength of the pellets were determined. The duration of the overall drying and fuel consumption were calculated. During the experiments, the height of the profiled layer of pellets and the air temperature were changed. The results of laboratory experiments are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 №No. Температура воздуха, °СAir temperature ° C Высота слоя окатышей, ммThe height of the layer of pellets, mm Расход топлива (отн.), %Fuel consumption (rel.),% 1one 50fifty 50fifty 98,198.1 22 50fifty 100one hundred 98,598.5 33 100one hundred 50fifty 96,396.3 4four 100one hundred 100one hundred 97,197.1 55 200200 50fifty 95,395.3 66 200200 100one hundred 96,896.8 Данные прототипаPrototype Data 77 200200 150150 100% (18,0 м³/т)100% (18.0 m ³ / t)

Как видно, снижение расхода топлива в способе термообработки окатышей получено в пределах 1,5-4,7% (отн.) за счет профилирования плужовым делителем слоя окатышей до корытообразного сечения постоянной толщины и установки сопловой поверхности дутьевого короба по форме сечения транспортерной ленты.As can be seen, the reduction in fuel consumption in the method of heat treatment of pellets was obtained in the range of 1.5-4.7% (rel.) Due to profiling by the plow divider of the layer of pellets to a trough-like section of constant thickness and the installation of the nozzle surface of the blast box in the shape of the section of the conveyor belt.

Claims

A method of heat treatment of pellets, including pelletizing the charge on a pelletizer to produce wet pellets, dispensing them from the pelletizer and laying them on a conveyor belt of a trough-like cross-section, located in a heat-insulating furnace, in the working space of which wet pellets are partially dried with air at a temperature of 20-300 ° C supplied through a blast box provided with a nozzle surface, in the form of jets oriented to a layer of pellets, and in the form of a stream pumped by a fan mounted on exit from the furnace, with an exhaust air exhaust installed on the furnace entrance, laying pellets with a layer on the grate of the roasting machine, and their final processing, including flue gas exhaust through the layer, exhaust gas removal through a chimney containing a regenerative heat exchanger designed for heating air supplied to the hearth for partial drying of wet pellets, characterized in that before the partial drying, a layer of wet pellets is profiled with a plow divider installed with a clearance above with a conveyor belt, and a trough-like cross section of constant thickness is formed at the aforementioned layer with the help of the aforementioned layer, the lower contact surface of the divider and the nozzle surface of the blast duct being formed in the form of a section of the conveyor belt.