專利名稱：用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
燒結(jié)生產(chǎn)的目的，就是將鐵礦粉變成高爐能夠使用的燒結(jié)礦。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將鐵礦粉、固體燃料與熔劑等混合料在高溫條件下焙燒，使其表面處于微熔狀態(tài)或形成一定的液相，從而發(fā)生結(jié)晶、再結(jié)晶以及復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度與性能的燒結(jié)礦產(chǎn)品。這一過程的必要條件是高溫(最佳溫度是1230-1270°C)與一定的高溫保持時(shí)間 (2-3分鐘)。因此，燒結(jié)料在臺(tái)車上的焙燒溫度越均勻，越有利于產(chǎn)量的提高與指標(biāo)的改但在現(xiàn)有的燒結(jié)生產(chǎn)過程中，料層表面存在著明顯的熱量不足的問題，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過程中的返礦量大、成品率低，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)難以保證，也使各種(煤、電、水等)能源消耗居高不下。我們知道，在燒結(jié)生產(chǎn)的整個(gè)工藝過程中，熱量的多少可以通過對(duì)燃料配比的調(diào)整加以控制；但料層表面熱量的不足，卻是現(xiàn)有工藝本身難以克服的弊端(即使通過對(duì)燃料配比多少的調(diào)整也難以改變這一局面)。根據(jù)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐分析后認(rèn)為，造成料層表面熱量不足的原因主要有四 一是表層直接暴露在大氣中，散熱太快；二是表層燃料燃燒所需的助燃空氣來自大氣，其溫度是沒有經(jīng)過任何預(yù)熱的常溫，而中下層燃料燃燒所需的助燃空氣，卻是通過上層熱燒結(jié)礦的預(yù)熱，具有一定的溫度(這就是專業(yè)上稱之為自動(dòng)蓄熱作用)；三是在布料過程中，由于燃料的偏析作用，總是使上層混合料中的燃料量偏少；四是表層的燃料經(jīng)過點(diǎn)火器短暫 (約30-40S)的點(diǎn)火后，雖然已經(jīng)被點(diǎn)燃，但又馬上離開點(diǎn)火器，暴露在常溫的大氣之中被冷卻，溫度迅速降低，使燃料剛開始燃燒時(shí)自身產(chǎn)生的熱量難以維持其繼續(xù)燃燒的溫度，從而導(dǎo)致表層的燃料難以完全燃燒。針對(duì)燒結(jié)機(jī)料面表層熱量不足的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中一般有兩種解決方案一是在點(diǎn)火器之后的臺(tái)車料面上，增設(shè)一段保溫罩，將帶冷機(jī)等處的熱廢氣引入該保溫罩。但因該熱廢氣的溫度太低(只有200-300°C )，而且溫度極不穩(wěn)定，另外，保溫罩也沒有相應(yīng)的密封措施，所以，根本達(dá)不到燃料燃燒的溫度，也就達(dá)不到應(yīng)有的工藝效果；二是延長原有的點(diǎn)火器罩子或增加一排點(diǎn)火燒嘴，其目的也是為了對(duì)料面進(jìn)行保溫，但因溫度低，高溫保持時(shí)間短，對(duì)料面的熱量補(bǔ)償作用微乎其微，根本不能滿足燒結(jié)工藝要求的高溫條件與高溫保持時(shí)間。就是因?yàn)檫@兩種方式都沒有實(shí)質(zhì)性效果，所以，迄今為止，在行業(yè)內(nèi)一直沒有納入正常應(yīng)用，也就使燒結(jié)機(jī)料面表層熱量不足的缺陷始終存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，它通過 對(duì)工藝過程的改變，彌補(bǔ)料層表面熱量不足的缺陷，使燒結(jié)生產(chǎn)達(dá)到高產(chǎn)低耗的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，它在點(diǎn)火器之后，設(shè)置一段封閉的隧道式空間；該隧道式空間分為上下兩個(gè)不同溫度的溫度場上部的高溫區(qū)確保滿足對(duì)料層表面熱量補(bǔ)償?shù)墓に囈?；下部的低溫區(qū)要確保使臺(tái)車的輪軸能得到正常潤滑與運(yùn)行，不受高溫的影響與破壞；在高溫區(qū)空間內(nèi)通入氣體燃料燃燒，高溫區(qū)空間通過采用過大的空氣過剩系數(shù)，用于調(diào)節(jié)該封閉空間內(nèi)的溫度，同時(shí)也作為混合料中燃料燃燒的助燃空氣。所述高溫區(qū)的溫度在500-1000°C之間調(diào)整，所述低溫區(qū)溫度< 120°C。所述高溫區(qū)的溫度在600_800°C之間。所述過大的空氣過剩系數(shù)為1. 5-5. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)。所述空氣過剩系數(shù)為3. 0-4. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)。所述臺(tái)車在隧道式空間內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間為3-4分鐘。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比，該方案的有益效果主要體現(xiàn)在三個(gè)方面1、增加具有外部熱源的高溫區(qū)就是在現(xiàn)有點(diǎn)火器之后，增加一段封閉的隧道式空間，通過氣體燃料的燃燒，形成一個(gè)均勻的高溫區(qū)，其溫度在500-1000°C之間可調(diào)，生產(chǎn)中可根據(jù)不同的工藝與原料條件進(jìn)行溫度調(diào)整。這樣一來，燒結(jié)機(jī)料面通過點(diǎn)火器點(diǎn)火后，隨即進(jìn)入這一高溫區(qū)，繼續(xù)進(jìn)行料層表面的保溫與燃料燃燒，以達(dá)到工藝要求的高溫條件與高溫保持時(shí)間。這一措施雖然增加了氣體燃料的消耗，但卻使燒結(jié)礦指標(biāo)明顯改善，可以獲得更大的節(jié)能效果。2、通過密封對(duì)高溫區(qū)的溫度場進(jìn)行控制該處的隧道式空間固定不動(dòng)，臺(tái)車卻是不斷移動(dòng)的，因此，保溫要根據(jù)該處臺(tái)車體的設(shè)備形狀與條件，采取相應(yīng)的措施。密封的方式是對(duì)隧道式加熱爐的多維空間(前后左右等)同時(shí)進(jìn)行，而且要與現(xiàn)場的不規(guī)則設(shè)備及其動(dòng)態(tài)特性相匹配；密封的目的，是為了保證高溫區(qū)溫度場的穩(wěn)定，同時(shí)減少熱量散失，提高加熱效果。溫度場的控制，是指通過密封，使隧道加熱爐分為上下兩個(gè)不同溫度的溫度場上部的高溫區(qū)確保滿足對(duì)料層表面熱量補(bǔ)償?shù)墓に囈?；下部的低溫區(qū)(< 120°C )要確保使臺(tái)車體的輪軸能得到正常潤滑與運(yùn)行，不受高溫的影響與破壞。3、合理選擇過高的空氣過剩系數(shù)在選擇隧道式空間(加熱爐燃燒器)的空氣過剩系數(shù)時(shí)，突破常規(guī)的1. 2-1. 5倍， 采用1. 5-5. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)(可根據(jù)現(xiàn)場工藝要求靈活調(diào)控)。過大的空氣過剩系數(shù)，一方面可以調(diào)整高溫區(qū)溫度，另一方面，過剩的空氣經(jīng)過加熱后，參與料層(包括表面及以下)中燃料的燃燒，既彌補(bǔ)了原有工藝中上層混合料中燃料燃燒無自動(dòng)蓄熱作用的缺陷，也解決了高溫區(qū)內(nèi)氧位偏低、影響料層表面及下部燃料燃燒的問題?？諝膺^剩系數(shù)優(yōu)選為3. 0-4. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)。該技術(shù)方案的實(shí)施，實(shí)際上是將原有的燒結(jié)機(jī)焙燒與隧道焙燒相復(fù)合，對(duì)現(xiàn)有工藝中存在的如上所述的四個(gè)方面的缺陷，都可以得到彌補(bǔ)與完善，從而使料層表面總的熱量滿足工藝要求。首先，上層燃料燃燒所需的助燃空氣，已在爐內(nèi)得到一定程度的加熱，可以彌補(bǔ)上層混合料中燃料燃燒所需的助燃空氣無自動(dòng)蓄熱作用的不足；其次，表層散熱量大的弊端，也通過隧道加熱爐這一封閉的高溫區(qū)得到改善與保溫；第三，料層上部的燃料出點(diǎn)火器后，繼續(xù)處于一定的高溫區(qū)，可以使混合料中的碳得到充分燃燒；第四，工藝中因偏析作用導(dǎo)致的上層燃料偏少、熱量不足的問題，可以通過隧道加熱爐的熱量加以補(bǔ)償。


圖1、現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的流程框圖；圖2、本發(fā)明實(shí)施后生產(chǎn)工藝的流程框圖；圖3、現(xiàn)有工藝的料層表面焙燒過程示意圖；圖4、本發(fā)明實(shí)施后的料層表面焙燒過程示意圖；圖4a、為圖4的A-A剖視圖；圖5、不同工藝條件下沿料層厚度方向的熱量分布示意圖。其中，1.點(diǎn)火器，2.臺(tái)車，3.隧道式空間，4.保溫層，5.密封裝置，6.隧道拱頂。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1、圖3是現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的流程框圖，圖2、圖4是本發(fā)明實(shí)施后的生產(chǎn)工藝流程框圖。兩相比較，本發(fā)明實(shí)施后，其關(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)，是在燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器之后，增加一段隧道式空間3。體現(xiàn)在設(shè)備的空間位置上，則如圖4、圖4a所示。其中點(diǎn)火器1與新增加的隧道式空間3是固定的，而燒結(jié)機(jī)臺(tái)車2則是按圖示的箭頭方向不斷運(yùn)動(dòng)的。圖3中，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的焙燒過程示意圖，燒結(jié)機(jī)料面在往前運(yùn)行的過程中，經(jīng)過點(diǎn)火器1的點(diǎn)火后，即暴露在大氣中，只能靠臺(tái)車2下部的現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)抽風(fēng)燒結(jié)。圖2、圖4中，一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，它在原有的點(diǎn)火器1之后，增加一段封閉的隧道式空間3，該隧道式空間3分為上下兩個(gè)不同溫度的溫度場上部的高溫區(qū)確保滿足對(duì)料層表面熱量補(bǔ)償?shù)墓に囈?；下部的低溫區(qū)要確保使臺(tái)車2的輪軸能得到正常潤滑與運(yùn)行，不受高溫的影響與破壞；隧道式空間3的側(cè)面為保溫層4，同時(shí)還設(shè)有與臺(tái)車2相密封的密封裝置5，隧道式空間3的頂部為隧道拱頂6 ；同時(shí)封閉的隧道式空間3通過采用過大的空氣過剩系數(shù)，用于調(diào)節(jié)爐內(nèi)的高溫區(qū)溫度，同時(shí)也作為混合料層中燃料燃燒的助燃空氣。 所述封閉的高溫區(qū)空間的溫度在500-1000°C之間可調(diào)，可按照不同的原料特性與其他工藝參數(shù)要求，進(jìn)行合理調(diào)整。所述低溫區(qū)溫度< 120°C。對(duì)高溫區(qū)的加熱方式，可以采用氣體燃料的燃燒，或可以采用液體燃料或固體燃料的燃燒，也可以將加熱到要求溫度 (500-1000°C之間可調(diào))的高溫?zé)犸L(fēng)直接通入其中。加熱溫度優(yōu)選600-800°C之間。本發(fā)明通過對(duì)燒結(jié)機(jī)料層表面進(jìn)行熱量補(bǔ)償，使表層混合料獲得更好的焙燒結(jié)塊效果。而實(shí)際熱量補(bǔ)償?shù)膬?nèi)容又包括兩個(gè)方面一方面是通過外部加熱，直接對(duì)料層表面進(jìn)行熱量補(bǔ)償；另一方面，是通過提高料層表面的溫度，創(chuàng)造條件使原來不能完全燃燒的燃料進(jìn)行更充分地燃燒，從而放出更多的熱量。我們知道，固體燃料的燃點(diǎn)是600°C左右，混合料合適的焙燒溫度范圍是1230-1270°C。選擇500-100(TC溫度范圍的依據(jù)，就是兼顧了燃料的燃點(diǎn)及混合料的焙燒溫度。就是說，如果料層表面混合料中燃料量較多時(shí)，通過該技術(shù)的激發(fā)后完全燃燒，可以達(dá)到焙燒要求的溫度范圍，我們可以選擇(500-1000°C范圍內(nèi))溫度的下限；如果料層表面混合料中燃料量較少，即使完全燃燒后也不足以達(dá)到工藝要求的 (1230-1270°C)的焙燒溫度時(shí)，我們就可以選擇溫度的上限；以此類推。另外，如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，絕大部分的企業(yè)都是對(duì)料層表面沒有采取任何措施，只是個(gè)別廠家某一階段曾經(jīng)將其它工藝環(huán)節(jié)的熱風(fēng)引入該(點(diǎn)火器之后)處料面，但無論其實(shí)際的效果還是公開發(fā)表的文字表述，其溫度范圍一般都是只有200-300°C。所 述過大的空氣過剩系數(shù)為1. 5-5. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)，除滿足氣體燃料自身燃燒所需的助燃空氣外，還可用于調(diào)整高溫區(qū)的溫度以及與其他工藝參數(shù)的相互匹配， 以滿足混合料層中固體燃料燃燒所需的空氣。按照本行業(yè)的規(guī)范要求，氣體燃料燃燒的空氣過剩系數(shù)一般選擇1. 2-1. 5倍；固體燃料燃燒所需的空氣是來自料面的大氣，空氣過剩系數(shù)沒有限制。本發(fā)明增加了一個(gè)封閉的隧道式空間3，選擇過大的空氣過剩系數(shù)，是考慮到兩個(gè)方面的內(nèi)容一方面，是要滿足新增加的氣體燃料燃燒所需的空氣；另一方面，就是把氣體燃料燃燒后多余的空氣量，提供給混合料中固體燃料的燃燒所用，以滿足該區(qū)間內(nèi)混合料中固體燃料燃燒所需的空氣量。上限要選擇5. 0倍，這是從工藝角度出發(fā)，根據(jù)新增的氣體燃料量、新增高溫段的長度以及該范圍內(nèi)混合料中固體燃料燃燒所需的空氣量等幾個(gè)方面的參數(shù)，經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算后確定的。由于工程上的問題比較復(fù)雜，往往涉及到多個(gè)方面的參數(shù)，而且各個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)也是錯(cuò)綜復(fù)雜。本發(fā)明對(duì)料層表面燃料燃燒所需的助燃空氣無自動(dòng)蓄熱作用進(jìn)行補(bǔ)償，就是說，把原來工藝中表面燃料燃燒所需的常溫的(來自大氣的)助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，彌補(bǔ)了原來工藝中料層表面燃料燃燒無自動(dòng)蓄熱作用的缺陷(下層燃料燃燒所需的助燃空氣，通過上部熱燒結(jié)礦的預(yù)熱，具有一定的溫度，這就是所謂的自動(dòng)蓄熱作用)。從工藝角度講，充分考慮各個(gè)方面的因素，進(jìn)行綜合平衡后，選擇相互匹配的溫度與空氣過剩系數(shù)，以滿足工藝要求，使生產(chǎn)指標(biāo)得到優(yōu)化。兩個(gè)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，還體現(xiàn)在此處的溫度越高，空氣過剩系數(shù)越小。在具體應(yīng)用中，一方面，過高的空氣過剩系數(shù)提供的風(fēng)量，要滿足氣體燃料自身燃燒的用量外，還要通過氣體燃料燃燒加熱后，提供給料層表面及中下層混合料中固體燃料燃燒所需；另一方面，當(dāng)氣體燃料量一定是，通過調(diào)整空氣過剩系數(shù)的大小，可以使高溫區(qū)的溫度相應(yīng)地變化。因此在500-1000°C之間時(shí)，空氣過剩系數(shù)為1. 5-5. 0倍，是配合效果最佳的選擇。本發(fā)明實(shí)施后，燒結(jié)機(jī)料面在往前運(yùn)行的過程中，經(jīng)過點(diǎn)火器1的點(diǎn)火后，隨即進(jìn)入新增設(shè)的隧道式高溫區(qū)(如圖4、圖4a)，可以彌補(bǔ)燒結(jié)機(jī)料層表面熱量不足的弊端，從而使料層上下部的熱量分布趨于均勻，促進(jìn)生產(chǎn)過程中成品率的提高，有利于節(jié)能降耗與指標(biāo)改善。本發(fā)明的臺(tái)車的運(yùn)行時(shí)間即臺(tái)車在高溫區(qū)停留的時(shí)間選定為3-4分鐘。這是因?yàn)榘凑展に囈?，混合料?230-1270°C高溫區(qū)的最佳焙燒時(shí)間為2_3分鐘，考慮到料層表面的特殊性以及生產(chǎn)中的其它因素，將時(shí)間適當(dāng)延長到3-4分鐘為宜。實(shí)際上，在現(xiàn)有工藝的實(shí)際生產(chǎn)中，各企業(yè)之間因條件與設(shè)備參數(shù)不同，其臺(tái)車的運(yùn)行速度也差別很大，一般為1. 1-2. Om/min。舉例說在實(shí)施該項(xiàng)目的過程中，可將隧道式高溫區(qū)的長度設(shè)計(jì)為5_6m，臺(tái)車速度設(shè)定為1. 5-1. 6m/min，則料層表面處于高溫區(qū)的時(shí)間約為3. 5-4分鐘。在具體生產(chǎn)中，很多參數(shù)是可以隨時(shí)調(diào)整的，如臺(tái)車速度、高溫區(qū)溫度等都屬此類。在操作過程中，就是根據(jù)各個(gè)方面的因素綜合平衡后進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，以獲得生產(chǎn)的最佳效果。圖5所示，為不同工藝條件下沿料層高度方向的熱量分布示意圖。其中a為理想狀態(tài)的熱量分布示意；b為現(xiàn)有工藝的熱量分布示意；c為本發(fā)明實(shí)施后的熱量分布示意。如前所述，燒結(jié)過程要求沿料層高度方向上下部之間的熱量分布越均勻，越有利于指標(biāo)的改善。也就是說，理想狀態(tài)的熱量分布應(yīng)該是如圖5中a所示的狀態(tài)；但由于現(xiàn)有工藝自身的缺陷，造成表層熱量供應(yīng)不足，沿料層高度方向的熱量分布實(shí)際情況如圖5中b 所示，由于上層的熱量不足，下部熱量又嚴(yán)重過剩，既不利于生產(chǎn)，又造成能源浪費(fèi)，必然帶來指標(biāo)下降；實(shí)施本發(fā)明后，新增的高溫區(qū)彌補(bǔ)了料層表面熱量不足的弊端，使熱量沿料層高度方向的分布如圖5中c所示，這樣一來，雖然難以(達(dá)到如圖5中a所示的理想狀態(tài)) 保證上下料層之間的熱量分布完全相同，但與(圖5中b所示的)現(xiàn)有工藝相比，上下料層之間的熱量分布卻得到明顯改善，從而獲得改善指標(biāo)的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，它在點(diǎn)火器之后，設(shè)置一段封閉的隧道式空間；該隧道式空間分為上下兩個(gè)不同溫度的溫度場上部的高溫區(qū)確保滿足對(duì)料層表面熱量補(bǔ)償?shù)墓に囈?；下部的低溫區(qū)要確保使臺(tái)車的輪軸能得到正常潤滑與運(yùn)行，不受高溫的影響與破壞；在高溫區(qū)空間內(nèi)通入氣體燃料燃燒，高溫區(qū)空間通過采用過大的空氣過剩系數(shù)，用于調(diào)節(jié)該封閉空間內(nèi)的溫度，同時(shí)也作為混合料中燃料燃燒的助燃空氣。
2.如權(quán)利要求1所述的用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，所述高溫區(qū)的溫度在500-1000°C之間調(diào)整，所述低溫區(qū)溫度< 120°C。
3.如權(quán)利要求2所述的用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，所述高溫區(qū)的溫度在600-800°C之間。
4.如權(quán)利要求1所述的用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，所述過大的空氣過剩系數(shù)為1. 5-5. O倍的超高空氣過剩系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，所述空氣過剩系數(shù)為3. 0-4. 0倍的超高空氣過剩系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法，其特征是，所述臺(tái)車在隧道式空間內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間為3-4分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冶金行業(yè)燒結(jié)機(jī)料面的熱量補(bǔ)償復(fù)合燒結(jié)方法。它在點(diǎn)火器之后，設(shè)置一段封閉的隧道式空間；該隧道式空間分為上下兩個(gè)不同溫度的溫度場上部的高溫區(qū)確保滿足對(duì)料層表面熱量補(bǔ)償?shù)墓に囈?；下部的低溫區(qū)要確保使臺(tái)車的輪軸能得到正常潤滑與運(yùn)行，不受高溫的影響與破壞；同時(shí)該隧道式空間采用過大的空氣過剩系數(shù)，用于調(diào)節(jié)該區(qū)間的溫度，也作為料層中燃料燃燒的助燃空氣。
文檔編號(hào)F27B21/00GK102288032SQ20111016082
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者代汝昌, 劉乃杰, 劉成偉, 孫艷紅, 尹雄風(fēng), 李振波, 李瑋, 李真明, 林建峰, 申愛民, 韓克峰, 韓士成 申請(qǐng)人:代汝昌