SU1673615A1

SU1673615A1 - Method of control of heat treatment of pellets on conveying machines

Info

Publication number: SU1673615A1
Application number: SU894754308A
Authority: SU
Inventors: Рудольф Федорович Кузнецов; Наталия Георгиевна Машир
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к области подготовки железорудного сырь в черной металлургии, а именно к производству окатышей. Целью изобретени вл етс снижение расхода топлива и улучшение качества продукции. При термообработке окатышей на конвейерной машине с завершением процесса при сжигании топлива в слое управлени процессом заключаетс в регулировании расхода сжигаемого в слое топлива в зависимости от величины концентрации кислорода в рециркул ционных газах, поддерживаемой в пределах 5,3 - 13,9%, и температуры отход щих из последней вакуумной камеры зоны рекуперации газов, устанавливаемой равной 250 - 700°С. При увеличении (уменьшении) температуры отход щих газов на каждые 25°С от исходной уменьшают (увеличивают) расход сжигаемого топлива в слое на 0,04 - 0,10 м³/м³ рециркул ционных газов, что в них дополнительно ввод т (вывод т) воздух в количестве 0,1 - 0,3 м³/м³ рециркул ционных газов. При увеличении (уменьшении) концентрации кислорода в рециркул ционных газах на каждый процент от исходного увеличивают (уменьшают) расход сжигаемого в слое топлива на 0,01 - 0,03 м³/м³ рециркул ционных газов. При этом оптимизируетс концентраци углерода в горючей смеси по величине температурного и кислородного потенциала на подходе к фронту воспламенени топлива.This invention relates to the preparation of iron ore in ferrous metallurgy, namely the production of pellets. The aim of the invention is to reduce fuel consumption and improve product quality. During heat treatment of pellets on a conveyor machine with the completion of the process during fuel combustion in the process control layer, it is necessary to regulate the consumption of fuel burned in the layer depending on the oxygen concentration in the recirculation gases maintained within 5.3 - 13.9% and temperature gases from the last vacuum chamber, the recovery zone of gases, set equal to 250 - 700 ° C. With an increase (decrease) in the temperature of the exhaust gases, for every 25 ° C from the initial one, the consumption of combusted fuel in the layer is reduced (increase) by 0.04-0.10 m ³ / m ^{3 of} recirculation gases, which are additionally introduced into them (output t) air in the amount of 0.1 - 0.3 m ³ / m ^{3 of} recirculation gases. With an increase (decrease) in the oxygen concentration in the recirculation gases, for each percent of the initial gas, the consumption of fuel burned in the fuel layer increases (decreases) by 0.01-0.03 m ³ / m ³ recirculation gases. At the same time, the carbon concentration in the combustible mixture is optimized by the magnitude of the temperature and oxygen potential at the approach to the ignition front of the fuel.

Description

Изобретение относитс к подготовке железорудного сырь в черной металлургии, а именно к производству окатышей.The invention relates to the preparation of iron ore in ferrous metallurgy, namely the production of pellets.

Цель изобретени - снижение расхода топлива и улучшение качества продукции.The purpose of the invention is to reduce fuel consumption and improve product quality.

Окислительный (восстановительный) обжи( железорудных окатышей с использованием метода сжигани топлива непосредственно в обрабатываемом слое, вл етс самым действенным и экономичным способом упофеблени теплоты окислени углерода на заданных горизонтах СЛОРOxidizing (reducing) burning (iron ore pellets using the method of burning fuel directly in the treated layer is the most efficient and economical way to stop the heat of carbon oxidation at given levels of SLOR

окатышей (гаранти высокого качества готовой продукции при минимальном расходе топлива). Однако организаци управл емого процесса сжигани топлива в слое по сравнению с его традиционным сжиганием в свободном объеме требует создани стабильного фронта воспламенени горючей смеги на заданном горизонте сло и подготовки хорошо перемешанной горючей смеси с заданной концентрацией кислорода и минимально допустимым содержанием в смгси топлива. Решение данной задачи треоpellets (guaranteed high quality finished products with minimal fuel consumption). However, the organization of a controlled combustion process in the bed compared to its traditional free-volume combustion requires the creation of a stable ignition front for combustible smaga on a given layer horizon and preparing a well-mixed combustible mixture with a given oxygen concentration and the minimum allowable content in smgsi fuel. Solving this task

vj СОvj WITH

оabout

I- О1I- O1

-,«1 -,"one

бует оптимизации соотношени температура окатышей при подходе к фронту воспламенени топлива - концентраци кислорода в горючей смеси - содержание углерода в горючей смеси. Способ управлени сжиганием топлива в слое окатышей путем оптимизации концентрации углерода в горючей смеси по величине температурного и кислородного потенциала на подходе соответственно окатышей и горючей смеси к фронту воспламенени топлива имеет следующие отличительные особенности,The optimization of the ratio of the temperature of the pellets at the approach to the front of ignition of the fuel — the oxygen concentration in the combustible mixture — the carbon content in the combustible mixture. The method of controlling the combustion of fuel in the pellet layer by optimizing the concentration of carbon in the combustible mixture according to the temperature and oxygen potential at the approach, respectively, of the pellets and combustible mixture to the ignition front of the fuel has the following distinctive features,

Стабильное воспламенение горючей Смеси происходит при температуре предварительного разогрева сло 650-850°С и концентрации кислорода в смеси 13,9-5,3%. причем минимальна требуема температура разогрева сло (650°С) соответствует максимальной концентрации кислорода в смеси (13.9%), а максимальна температура (850°С) - минимальной концентрации кислорода (5,3%). При температурах разогрева сло и концентрации кислорода в смеси ниже соответственно 650°С и 5.3% воспламенение топлива имеет нестабильный характер и становитс возможным прекращение горени газа в слое. Концентраци кислорода в смеси выше 13,9% приводит к по влению свободного кислорода в обрабатываемом слое, неуправл емому вторичному окислению железорудных окатышей, т,е, к ухудшению их качества. Разогрев сло к фронту воспламенени до температур выше 850°С приводит без улучшени качества готовой продукции к дополнительным затратам тепла на предварительной разогрев сло .Stable ignition of the combustible mixture occurs at the temperature of preliminary heating of the bed 650-850 ° С and the oxygen concentration in the mixture is 13.9-5.3%. moreover, the minimum required temperature of the layer heating (650 ° C) corresponds to the maximum oxygen concentration in the mixture (13.9%), and the maximum temperature (850 ° C) - to the minimum oxygen concentration (5.3%). At the layer heating temperatures and the oxygen concentration in the mixture below 650 ° C and 5.3% respectively, the ignition of the fuel is unstable and it becomes possible to stop the burning of gas in the layer. The concentration of oxygen in the mixture above 13.9% leads to the appearance of free oxygen in the treated layer, uncontrolled by the secondary oxidation of iron ore pellets, i.e., to a deterioration in their quality. Heating the layer to the ignition front to temperatures above 850 ° C leads to additional heat costs for the preliminary heating of the layer without improving the quality of the finished product.

Состав горючей смеси следует формировать в зависимости от содержани кислорода в рециркул ционных газах, вход щих в состав горючей смеси в качестве окислительного или слабоокислительного газа. При увеличении (уменьшении) содержани кислорода в рециркул ционных газах на каждый процент от исходного (здесь и далее исходна величина - конкретна рабоча величина дл данного процесса) увеличивают (уменьшают) расход сжигаемого в слое топлива на 0,01-0,03 м /м рециркул ционных газов. При изменении расхода топлива в горючей смеси на каждый процент изменени концентрации кислорода в рециркул ционных газах на величину, меньшую 0,01 м /м рециркул ционных газов, без улучшени качества готовой продукции возрастает расход топлива на процесс (в случае понижени концентрации кислорода в рециркул ционных газах) либо в слое присутствует свободный кислород и качество готовой продукции ухудшаетс (в случае повышени концентрации кислорода в рециркул ционных газах). При изменении расхода топлива в горючей смеси на каждый процент изменени концентрации кислорода в рециркул ционных газах на величину 0.03м /м рециркул ционных газов воспламенение топлива становитс нестабильным и происходит разладка процесса (в случае понижени концентрации кислорода в ре0 циркул ционных газах) либо в слое по вл етс свободный кислород и ухудшаетс качество готовой продукции.The composition of the combustible mixture should be formed depending on the oxygen content in the recirculation gases, which are part of the combustible mixture as an oxidizing or weakly oxidizing gas. With an increase (decrease) in the oxygen content in the recirculation gases for each percent of the initial (hereinafter, the initial value is a specific working value for this process), the consumption of fuel burned in the fuel layer is increased (reduced) by 0.01-0.03 m / m recirculation gases. When the fuel consumption in the combustible mixture changes, for each percent change in the oxygen concentration in the recirculation gases by an amount less than 0.01 m / m recirculation gases, without improving the quality of the finished product, the fuel consumption per process will increase (if the oxygen concentration in the recirculation gas decreases) gases) or free oxygen is present in the layer and the quality of the finished product deteriorates (in the case of an increase in the oxygen concentration in the recirculation gases). When changing the fuel consumption in the combustible mixture for each percent change in the oxygen concentration in the recirculation gases by the value of 0.03 m / m of recirculation gases, the fuel ignition becomes unstable and the process becomes disordered (in the case of a decrease in the oxygen concentration in the recirculation gases) or in the layer is free oxygen and the quality of the finished product is deteriorating.

Состав горючей смеси следует корректировать также в зависимости от температу5 ры отход щих из последней вакуумной камеры зоны рекуперации газов. Эта температура дл формировани температур сло перед фронтом воспламенени на уровне 650 850°С должна находитьс в пределахThe composition of the combustible mixture should also be adjusted depending on the temperature of the gases recovering from the last vacuum chamber of the recovery zone. This temperature for forming the layer temperature ahead of the ignition front at 650 850 ° C should be within

0 250-700°С. При увеличении (уменьшении) температуры отход щих газов на каждые 25° от исходной уменьшают (увеличивают) расход сжигаемого в слое топлива на 0,04- 0,10 м /м рециркул ционных газов либо в0 250-700 ° C. With an increase (decrease) in the temperature of the exhaust gases, for every 25 ° from the initial one, the consumption of the recirculated gases burned in the layer of fuel is reduced (increase) by 0.04-0.10 m / m

5 них дополнительно ввод т (вывод т) воздух в количестве 0,1-0.3 м /м рециркул ционных газов. При изменении расхода топлива в горючей смеси на каждые 25°С изменени температуры отход щих газов на величину,5 of them additionally introduce (output) air in an amount of 0.1-0.3 m / m of recirculation gases. When the fuel consumption in the combustible mixture changes for every 25 ° C, the temperature of the exhaust gases changes by

0 меньшую 0.0 м /м рециркул ционных газов , в обрабатываемом слое по вл етс свободный кислород и ухудшаетс качество готовой продукции (в случае понижени температуры отход щих глзов) либо воспла5 менение топлива в слое становитс нестабильным и происходит разладка процесса. При изменении расхода топлива в горючей смеси на каждые 25°С изменени температуры отход щих из зоны рекуперации газов0 less than 0.0 m / m of recirculated gases, free oxygen appears in the treated layer and the quality of the finished product deteriorates (if the waste eye temperature decreases) or the fuel ignites in the layer becomes unstable and the process becomes disordered. When the fuel consumption in the combustible mixture changes for every 25 ° C, the temperature of the gases leaving the recovery zone changes

0 на величину, большую 0,10 м /м рециркул ционных газов, в слое по вл етс свободный кислород и ухудшаетс качество готовой продукции (в случае повышени температуры отход щих газов) либо проис5 ходит разладка процесса ввиду нестабильного воспламенени топлива.0 by an amount greater than 0.10 m / m of recirculation gases, free oxygen appears in the bed and the quality of the finished product deteriorates (if the temperature of the exhaust gases rises) or the process becomes unbalanced due to the unstable ignition of the fuel.

В случае невозможности изменени расхода топлива в горючую смесь (по технологическим требовани м процесса) дл со0 здани стабильного фронта воспламенени топлива в рециркул ционные газы дополнительно ввод т в качестве окислител воздух. При изменении величины добавки воздуха в рециркул ционные газы на каждые 25°С из5 менени температуры отход щих газов на величину, меньшую 0,1 м /м рециркул ционных газов, происходит разладка процесса ввиду нестабильного воспламенени топлива (в случае недостатка окислител в газе} либо в слое по вл етс свободный киблородIf it is impossible to change the fuel consumption in the combustible mixture (according to the technological requirements of the process), air is additionally introduced as an oxidizer to create a stable ignition front of the fuel in the recirculation gases. When the amount of air added to the recirculation gases changes for every 25 ° C from 5 changes in the temperature of the exhaust gases to a value less than 0.1 m / m of recirculation gases, the process is disordered due to the unstable ignition of the fuel (in the case of a lack of oxidizing agent in the gas) in the layer appears free cybride

и ухудшаетс качество готовой продукции, При изменении величины добавки воздуха в рециркул ционные газы на каждые 25°С изменени температуры отход щих газов на величину, большую 0,3 м /м рециркул ционных газов, без улучшени качества готовой продукции возрастает расход топлива на процесс либо в слое присутствует свободный кислород и качество обожженных окатышей ухудшаетс (в случае избытка окислител в газе).and the quality of the finished product deteriorates. When the amount of air added to the recirculation gases is changed for every 25 ° C change in the temperature of the exhaust gases by an amount greater than 0.3 m / m of recirculation gases, without improving the quality of the finished product, the fuel consumption per process or free oxygen is present in the bed and the quality of the calcined pellets is deteriorated (in case of excess oxidant in the gas).

Сущность способа заключаетс в регулировании процесса сжигани топлива в слое окатышей путем оптимизации концентрации углерода по величине температурного и кислородного потенциала на подходе соответственно окатышей и горючей смеси к фронту воспламенени топлива.The essence of the method is to regulate the combustion process of the fuel in the pellet layer by optimizing the carbon concentration in terms of the temperature and oxygen potential at the approach of the pellets and the combustible mixture respectively to the ignition front of the fuel.

Пример. Железорудные окатыши подвергают упрочн ющему обжигу на конвейерных машинах Сушку, подогрев и предварительный обжиг(верхних и средних горизонтов сло ) окатышей производ т традиционными способами. На завершающей стадии предварительного обжига окатышей (в зоне рекуперации) термообработку ведут при прососе теплоносител сверху вниз. Измен величину топлива, расходуемого на предварительный обжиг окатышей, температуру отход щих газов в последней вакуумной камере зоны рекуперации устанавливают равной 570°С При этом к концу зоны рекуперации температура окатышей на границе слой постель, т.е. перед фронтом воспламенени , устанавливаетс равной 750°С. После зоны рекуперации процесс ведут со сжиганием топлива непосредственно в слое окатышей. Дл этого дутьева камера из зоны сжигани газа в слое выполнена с коллекторами раздачи топлива (природного газа по сечению камеры . Снизу в дутьевую камеру подают рециркул ционный газ с содержанием кислорода 10%, смешивают его с топливом и полученную горючую смесь через колосниковую решетку вдувают в слой окатышей На границе слой-постель под воздействием температур 750°С происходит воспламенение горючей смеси, и нижние горизонты сло окатышей обжигаютс при заданных по технологии температурах (1220-1280°С). В рециркул ционные газы при необходимости включают атмосферный воздух. Отработанные газы из зоны слоевого сжигани газа отвод т обычно через переточный коллектор и используют дл отоплени предыдущих технологических зон. Управление процессом обжига окаты- щей при сжигании топлива в слое.Example. Iron ore pellets are subjected to strengthening firing on conveyor machines. Drying, heating and pre-firing (upper and middle layers of the layer) of the pellets are made by traditional methods. At the final stage of the preliminary calcination of pellets (in the recovery zone), heat treatment is carried out when the coolant is thrown from top to bottom. Changing the amount of fuel consumed for pre-calcination of pellets, the temperature of exhaust gases in the last vacuum chamber of the recovery zone is set to 570 ° С. At the end of the recovery zone, the temperature of the pellets at the boundary of the bed, i.e. before the ignition front, is set to 750 ° C. After the recovery zone, the process is carried out with the combustion of fuel directly in the layer of pellets. For this blast chamber, the gas combustion zone in the layer is made with fuel distribution manifolds (natural gas across the chamber section. A recirculation gas with an oxygen content of 10% is fed into the blast chamber. It is mixed with the fuel and the resulting combustible mixture is blown through the grate pellets At the boundary of the bed-bed, under the influence of temperatures of 750 ° C, the combustible mixture ignites, and the lower horizons of the layer of pellets are roasted at the temperatures set by the technology (1220-1280 ° C). Odds include atmospheric air. Exhaust gases from the zone of layer combustion of gas are usually discharged through the overflow collector and are used to heat the previous technological zones.Control the firing process in the surrounding area during the combustion of fuel in the layer.

По величине содержани кислорода в рециркул ционных газах регулируют содержание топлива в горючей смеси. При 10% кислорода в рециркул ционных газах содержание топлива в горючей смеси устанавливают равным 0,07 м3/м3 рециркул ционных газов. Понижение концентрации кислорода в рециркул ционных газах до 8% сопровождают понижением расхода топлива в горючей смеси на величинуThe amount of oxygen in the recirculation gases regulates the content of fuel in the combustible mixture. At 10% oxygen in the recirculation gases, the fuel content in the combustible mixture is set to 0.07 m3 / m3 of recirculation gases. A decrease in the oxygen concentration in the recirculation gases to 8% is accompanied by a decrease in the fuel consumption in the combustible mixture by

0,015 (10-8) 0,03 м3/м3 рециркул ционных газов,0.015 (10-8) 0.03 m3 / m3 recycle gases,

1 Т1 T

где 0,015 м /м - изменение количества топ- лива в горючей смеси на каждый процент изменени содержани кислорода в рециркул ционных газах.where 0.015 m / m is the change in the amount of fuel in the combustible mixture for each percent change in the oxygen content in the recirculation gases.

Понижение температуры отход щих газов в последней камере зоны рекуперации с 570 до 530°С сопровождают повышением расхода топлива в горючую смесь на величинуThe decrease in the temperature of the exhaust gases in the last chamber of the recovery zone from 570 to 530 ° С is accompanied by an increase in fuel consumption in the combustible mixture by

0,014 (-УС.:i530 } s Q07 мз/мз0.014 (-US.: I530} s Q07 мз / мз

гдеО. /м - изменение количества топлива в горючей смеси на каждые 25°С отклонени температуры отход щих газов от исходной.where / m is the change in the amount of fuel in the combustible mixture for every 25 ° C deviations of the temperature of exhaust gases from the initial one.

В случае необходимости сохранени If necessary, save

расхода топлива в горючую смесь на прежнем уровне в рециркул ционные газы в качестве окислител дополнительно включают воздух Например, повышение температурыfuel consumption in the combustible mixture at the same level as the oxidizer in the recirculation gases additionally includes air. For example, an increase in temperature

отход щих газов в последней камере зоны рекуперации с 570 до 530°С сопровождают включением в рециркул ционные газы воздуха в количествеflue gases in the last chamber of the recovery zone from 570 to 530 ° C are accompanied by the inclusion of air in the amount of

570 -530570 -530

.3/..3.3 / .. 3

О 2 ( 5.- ) 0.32 м3/м3 рециркул ционных газов.O 2 (5.-) 0.32 m3 / m3 of recirculation gas.

где 0,2 м /м - изменение количества до- бавл емого в рециркул ционные газы воздуха на каждые 25°С отклонени температуры отход щих газов от исходной .where 0.2 m / m is the change in the amount of air added to the recirculation gases for every 25 ° C deviation of the temperature of the exhaust gases from the original one.

Управление может быть осуществлено в автоматическом режиме. Дл этого на машине устанавливают датчики температуры отход щих из зоны рекуперации газов и концентрации кислорода в рециркул ционных газах, регул торы и исполнительные ме- ханизмы датчиков расхода топлива и воздуха з горючую смесь. После замера контролируемого параметра (температура, концентраци кислорода) поступает сигнал на регул тор и от него на исполнительные механизмы датчиков топлива и воздуха в сиетеме и восстановление требуемых параметров режима сжигани топлива в слое.Management can be carried out in automatic mode. To do this, the machine is equipped with temperature sensors for exhaust gases from the recovery zone and oxygen concentration in the recirculation gases, controllers and executive mechanisms for the fuel and air flow sensors for the combustible mixture. After measuring the monitored parameter (temperature, oxygen concentration), a signal is sent to the controller and from it to the executive mechanisms of the fuel and air sensors in the sietem and restoration of the required parameters of the fuel burning mode in the bed.

После обжига окатыши охлаждают и отправл ют на склад готовой продукции.After firing, the pellets are cooled and sent to the finished product warehouse.

Применение изобретени обеспечивает понижение удельного расхода тепла на процесс на 2-4%, увеличение производительности на 3-7% и возможность регулировани содержани FeO в готовом продукте до 14%.The application of the invention provides a reduction in the specific heat consumption for the process by 2-4%, an increase in productivity by 3-7% and the ability to control the FeO content in the finished product to 14%.

Claims

Formula for Gaining A method of controlling the heat treatment of pellets on conveyor machines with the completion of the process of burning fuel in a layer, including controlling the consumption of fuel burned in a layer depending on the oxygen concentration in the recirculation gases maintained within 5.3-13.9% and the temperature of waste gases from the last vacuum chamber of the gas recovery zone, set equal to 250-700 ° С. characterized in that with

in order to reduce fuel consumption and improve product quality, increasing (decreasing) the oxygen concentration in the recirculation gases for each percent of the initial increase (decrease)

the consumption of fuel in the layer of fuel burned by 0.01-0.03 m / m of recirculation gases, and with increasing (decreasing) temperature of exhaust gases for every 25 ° С from the initial gas, the consumption of fuel burned in the layer of fuel is reduced (increase) by 0.04-0.10 m3 / m3 of recirculation gases, or additional air is introduced into them (output) in an amount of 0.1-0.3 m / m of recirculation gases.