本發(fā)明涉及鐵礦燒結(jié)點(diǎn)火保溫裝置及其方法，具體涉及一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置及其方法，屬于燒結(jié)。

背景技術(shù)：

1、在燒結(jié)工序中，點(diǎn)火是通過高溫火焰或高溫氣氛，將燒結(jié)機(jī)臺(tái)車料面混合料內(nèi)的焦粉點(diǎn)燃，使其形成一條高溫、均勻的紅熱燃燒帶，在下部大煙道的抽風(fēng)負(fù)壓作用下，燃燒帶會(huì)緩慢下移，逐步完成各高度單元燒結(jié)混合料的燒結(jié)行為。最終，燃燒帶下移至料層最底部時(shí)，該臺(tái)車承載的料層燒結(jié)完成。這時(shí)臺(tái)車也已移動(dòng)至燒結(jié)機(jī)尾部，從尾部卸出燒結(jié)成品礦，去往下一道冷卻環(huán)節(jié)。點(diǎn)火是燒結(jié)機(jī)的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，點(diǎn)火是否均勻、形成的燃燒帶是否合格、點(diǎn)火爐壽命是否夠長，都決定著整個(gè)燒結(jié)工序的質(zhì)量指標(biāo)、能耗指標(biāo)和作業(yè)率指標(biāo)。

2、現(xiàn)有的鐵礦燒結(jié)點(diǎn)火保溫爐裝置簡圖如圖1、圖2所示：燒結(jié)機(jī)臺(tái)車在通過九輥布料器盛滿燒結(jié)混合料后，緩慢進(jìn)入點(diǎn)火爐爐膛內(nèi)部，首先進(jìn)入點(diǎn)火爐點(diǎn)火段，被點(diǎn)火段兩排燃?xì)恻c(diǎn)火燒嘴形成的高溫火焰烘烤，混合料中的焦粉逐漸被點(diǎn)燃形成紅熱燃燒帶；隨后進(jìn)入點(diǎn)火爐保溫段，被保溫段一排保溫?zé)煨纬傻闹袦鼗鹧婧婵?，目的是為了給剛剛燒結(jié)完成的高溫?zé)Y(jié)礦保溫，避免其因冷卻過快導(dǎo)致的冷脆粉礦生成。

3、點(diǎn)火爐燃?xì)鉄祉敳恳欢诉B接煤氣管道，所用煤氣一般為工業(yè)冶金副產(chǎn)物煤氣，如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、高轉(zhuǎn)混合煤氣、高焦混合煤氣等，少部分用天然氣；另一端則連接空氣管道，將助燃鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣引入，與煤氣混合后形成燃燒火焰。

4、點(diǎn)火爐一般平行與燒結(jié)機(jī)臺(tái)車安裝，位于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車欄板上方100-200mm左右，由三條梁(前端梁、中部隔墻梁、后端梁)、兩個(gè)爐頂(點(diǎn)火段爐頂、保溫段爐頂)和四個(gè)側(cè)墻(兩個(gè)點(diǎn)火段側(cè)墻、兩個(gè)保溫段側(cè)墻)組成，總長度一般為7-9米，其中點(diǎn)火段3-4米，保溫段4-5米。

5、隨著我國雙碳戰(zhàn)略的提出，鋼鐵行業(yè)碳排放減量已成為未來鋼鐵淘汰剩余產(chǎn)能的標(biāo)準(zhǔn)之一。燒結(jié)作為鋼鐵流程中的關(guān)鍵工序，減碳責(zé)任重大。目前，燒結(jié)的點(diǎn)火環(huán)節(jié)還是采用傳統(tǒng)煤氣點(diǎn)火，存在以下三大缺陷。

6、1、碳排放量高：由于采用的是煤氣點(diǎn)火，煤氣中的co、ch4等含碳可燃物在燃燒后會(huì)生成co2，被抽入大煙道后排出，使得燒結(jié)工序的碳排放指標(biāo)居高不下。

7、2、點(diǎn)火不均勻：由于采用的是煤氣點(diǎn)火，存在明顯的柱狀火焰，外焰、內(nèi)焰、焰心的溫度各不相同，且有火焰和沒有火焰的地方溫度也相差較大，所以極易造成鐵礦燒結(jié)料面的點(diǎn)火不均勻，經(jīng)常發(fā)生料面局部過熔或過生的現(xiàn)象，從而造成燒結(jié)整體能耗升高，碳排放變多。

8、3、點(diǎn)火爐爐襯壽命短：由于采用的是煤氣點(diǎn)火，局部高溫區(qū)和局部低溫區(qū)位置相對恒定，長期被高溫區(qū)火焰沖刷的爐襯易開裂、剝落，從而造成整個(gè)點(diǎn)火爐爐襯的壽命較短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明通過改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)與結(jié)構(gòu)形式，研發(fā)出一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置及其方法。在本發(fā)明的方案中，將傳統(tǒng)點(diǎn)火保溫爐的燃?xì)鉄烊∠?，增設(shè)自驅(qū)式螺旋槳葉裝置，該裝置通過電熱槳葉在點(diǎn)火保溫爐內(nèi)的升降為燒結(jié)料面提供高溫氣氛進(jìn)行均勻電熱點(diǎn)火，點(diǎn)火過程中不需要額外消耗煤氣等化石能源，即實(shí)現(xiàn)了清潔綠色的零碳點(diǎn)火，碳排放較現(xiàn)有技術(shù)明顯降低；而且，電熱點(diǎn)火更加均勻，點(diǎn)火爐爐襯壽命也得到有效延長。

2、本發(fā)明的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置還包括吸風(fēng)槳葉，吸風(fēng)槳葉能夠?qū)Ⅻc(diǎn)火保溫爐外的空氣吸入爐內(nèi)，并通過電熱槳葉對吸入空氣進(jìn)行加熱，從而達(dá)到空氣進(jìn)入爐內(nèi)實(shí)施熱風(fēng)點(diǎn)火的目的，即在電熱槳葉對燒結(jié)料面進(jìn)行電熱點(diǎn)火的基礎(chǔ)上引入熱風(fēng)點(diǎn)火，進(jìn)一步加強(qiáng)料面點(diǎn)火的均勻性。

3、本發(fā)明還在現(xiàn)有燒結(jié)混合料布料器的下游增設(shè)生物質(zhì)固體燃料布料器，通過該布料器將生物質(zhì)固體燃料噴加在燒結(jié)混合料的料面上，從而顯著降低燒結(jié)料面的點(diǎn)火溫度。

4、本發(fā)明還增設(shè)純氧噴吹裝置，通過該裝置向點(diǎn)火保溫爐爐膛內(nèi)鼓入純氧，純氧與爐膛內(nèi)空氣混合后形成富氧氛圍，從而進(jìn)一步降低燒結(jié)料面生物質(zhì)固體燃料或焦粉被點(diǎn)燃形成燃燒帶的溫度，強(qiáng)化點(diǎn)火燒結(jié)的效果。

5、本發(fā)明將電熱點(diǎn)火、富氧點(diǎn)火、生物質(zhì)料面噴加點(diǎn)火方式相結(jié)合，無需額外消耗煤氣等化石能源進(jìn)行點(diǎn)火，因而鐵礦燒結(jié)點(diǎn)火環(huán)節(jié)的耗碳量近乎為零，真正意義上實(shí)現(xiàn)了零碳點(diǎn)火生產(chǎn)，碳排放較現(xiàn)有技術(shù)大幅降低。

6、根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方案，提供一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置。

7、一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置，該裝置包括燒結(jié)臺(tái)車、設(shè)置在燒結(jié)臺(tái)車上方的點(diǎn)火保溫爐、設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐上的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置。所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置包括升降旋轉(zhuǎn)桿、承力器、電熱槳葉、升降電機(jī)。其中，承力器設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐的爐頂上部。升降旋轉(zhuǎn)桿設(shè)置在承力器上并穿過承力器與點(diǎn)火保溫爐的爐頂。電熱槳葉設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐內(nèi)，并與升降旋轉(zhuǎn)桿相連接。升降電機(jī)與承力器連接，并通過承力器驅(qū)動(dòng)升降旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)電熱槳葉上下移動(dòng)。

8、在本發(fā)明中，所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置還包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)與承力器連接，并通過承力器驅(qū)動(dòng)升降旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)電熱槳葉旋轉(zhuǎn)。

9、作為優(yōu)選，所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置還包括吸風(fēng)槳葉。所述吸風(fēng)槳葉設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐內(nèi)，并與升降旋轉(zhuǎn)桿相連接。

10、在本發(fā)明中，沿著燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行方向，該裝置還包括依次設(shè)置在燒結(jié)臺(tái)車上方、位于點(diǎn)火保溫爐上游的燒結(jié)混合料布料器和生物質(zhì)固體燃料布料器。

11、作為優(yōu)選，所述燒結(jié)混合料布料器和生物質(zhì)固體燃料布料器均為九輥布料器。

12、在本發(fā)明中，該裝置還包括設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐上的純氧噴吹裝置。所述純氧噴吹裝置包括純氧管道和純氧噴口。其中，純氧管道位于點(diǎn)火保溫爐的外側(cè)。純氧噴口的一端連接純氧管道，另一端穿過點(diǎn)火保溫爐的側(cè)墻伸入點(diǎn)火保溫爐內(nèi)。

13、作為優(yōu)選，點(diǎn)火保溫爐上設(shè)有多個(gè)純氧噴吹裝置。多個(gè)所述純氧噴吹裝置沿著燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行方向均勻分布。

14、以圖4為例進(jìn)行說明，純氧噴吹裝置優(yōu)選設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐的兩側(cè)(同燒結(jié)臺(tái)車的兩側(cè))，其中，純氧管道位于點(diǎn)火保溫爐兩側(cè)的外部，純氧噴口的一端連接純氧管道，另一端穿過點(diǎn)火保溫爐的側(cè)墻伸入點(diǎn)火保溫爐內(nèi)。當(dāng)純氧噴吹裝置的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，為使得各純氧噴吹裝置所噴入點(diǎn)火保溫爐內(nèi)的純氧與爐膛內(nèi)的空氣均勻混合，因而將多個(gè)純氧噴吹裝置沿著燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行方向均勻排布，如圖3所示。

15、在本發(fā)明中，所述電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉分別與升降旋轉(zhuǎn)桿的下端連接，并平行于燒結(jié)臺(tái)車設(shè)置。優(yōu)選，電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉兩者設(shè)置在同一水平面上。

16、在本發(fā)明中，所述電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉分別包括多片槳葉，多片所述槳葉圍繞升降旋轉(zhuǎn)桿均勻分布。

17、作為優(yōu)選，電熱槳葉的多片槳葉和吸風(fēng)槳葉的多片槳葉彼此間隔交錯(cuò)排布。

18、在本發(fā)明中，點(diǎn)火保溫爐上設(shè)有多個(gè)自驅(qū)式螺旋槳葉裝置。多個(gè)所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置分別沿著燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行方向和寬度方向均勻分布。

19、以圖3和圖4為例進(jìn)行說明，為使得點(diǎn)火保溫爐上各位置的吸風(fēng)更加充分以及后續(xù)的熱風(fēng)點(diǎn)火更加均勻，本發(fā)明將多個(gè)所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置沿著燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行方向均勻設(shè)置為3排，同時(shí)，將多個(gè)所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置沿著燒結(jié)臺(tái)車的寬度方向均勻設(shè)置為2排。該設(shè)置方案只是本技術(shù)中自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的布置方案之一，實(shí)際上自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的數(shù)量以及布置方式可根據(jù)現(xiàn)場工況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

20、在本發(fā)明中，該裝置還包括控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)與電熱槳葉、升降電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、生物質(zhì)固體燃料布料器、純氧噴吹裝置連接，并控制電熱槳葉、升降電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、生物質(zhì)固體燃料布料器、純氧噴吹裝置的操作。

21、根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方案，提供一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫方法。

22、一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫方法或使用第一種實(shí)施方案中所述裝置的點(diǎn)火保溫方法，該方法包括以下步驟：

23、1)將燒結(jié)混合料均勻布置在燒結(jié)臺(tái)車上。

24、2)布料完成后，采用自驅(qū)式螺旋槳葉裝置對燒結(jié)料面進(jìn)行點(diǎn)火燒結(jié)。

25、在本發(fā)明中，步驟2)中還包括噴加生物質(zhì)固體燃料的步驟，具體為：在燒結(jié)混合料布料完成后，采用生物質(zhì)固體燃料布料器將生物質(zhì)制成的固體燃料噴加在燒結(jié)混合料的料面上，使得燒結(jié)混合料的料面被一層生物質(zhì)固體燃料覆蓋，然后對燒結(jié)料面進(jìn)行點(diǎn)火燒結(jié)。

26、在本發(fā)明中，步驟2)中還包括噴吹純氧的步驟，具體為：在對燒結(jié)料面進(jìn)行點(diǎn)火燒結(jié)的過程中，同步采用純氧噴吹裝置向點(diǎn)火保溫爐的爐膛內(nèi)鼓入純氧，純氧與爐膛內(nèi)的空氣混合后形成富氧氛圍，強(qiáng)化點(diǎn)火燒結(jié)的效果。

27、在本發(fā)明中，在步驟2)中，檢測燒結(jié)混合料的平均粒度δ、燒結(jié)混合料中的鐵含量ε、燒結(jié)混合料中的固體燃料配加量β、燒結(jié)混合料中的水分含量w，計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)火作業(yè)的點(diǎn)火系數(shù)ω點(diǎn)火和保溫系數(shù)ω保溫。具體為：

28、

29、式中：點(diǎn)火保溫爐包括點(diǎn)火段和保溫段，其中，l點(diǎn)火為點(diǎn)火保溫爐的點(diǎn)火段長度，l保溫為點(diǎn)火保溫爐的保溫段長度。τ為燒結(jié)點(diǎn)火保溫強(qiáng)度比系數(shù)，τ的取值范圍為0.5-1。a、b均為調(diào)節(jié)系數(shù)，a的取值范圍為1-10，b的取值范圍為1-5。

30、需要說明的是，點(diǎn)火保溫爐具有兩個(gè)關(guān)鍵系數(shù)，即點(diǎn)火系數(shù)和保溫系數(shù)，這兩個(gè)系數(shù)直接影響燒結(jié)的點(diǎn)火強(qiáng)度負(fù)荷和保溫強(qiáng)度負(fù)荷。而在常規(guī)設(shè)計(jì)中，點(diǎn)火保溫爐的單元點(diǎn)火系數(shù)(即點(diǎn)火系數(shù)除以點(diǎn)火段長度)與單元保溫系數(shù)(即保溫系數(shù)除以保溫段長度)之間是常數(shù)比值關(guān)系，這個(gè)常數(shù)就是燒結(jié)點(diǎn)火保溫強(qiáng)度比系數(shù)，一般來說，燒結(jié)機(jī)的礦種條件不變，這個(gè)系數(shù)不會(huì)發(fā)生變化。

31、根據(jù)計(jì)算得到的點(diǎn)火作業(yè)的點(diǎn)火系數(shù)與保溫系數(shù)，推算點(diǎn)火段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ點(diǎn)火、點(diǎn)火段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u點(diǎn)火、點(diǎn)火保溫爐內(nèi)的富氧率α、燒結(jié)料面的生物質(zhì)噴加率λ。并根據(jù)保溫系數(shù)，推算保溫段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ保溫、保溫段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u保溫。其中：

32、

33、式中：ζ為電熱置換系數(shù)，ζ的取值范圍為0-1。c混合料為燒結(jié)混合料的比熱容。t點(diǎn)火為點(diǎn)火目標(biāo)溫度。t環(huán)境為當(dāng)前環(huán)境溫度。v點(diǎn)火爐膛為點(diǎn)火段的爐膛體積。v臺(tái)車為燒結(jié)臺(tái)車的運(yùn)行速度。n點(diǎn)火為點(diǎn)火段內(nèi)吸風(fēng)槳葉的個(gè)數(shù)(即點(diǎn)火段所設(shè)置的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的個(gè)數(shù))。d槳葉為吸風(fēng)槳葉的長度。t保溫為保溫目標(biāo)溫度。v保溫爐膛為保溫段的爐膛體積。n保溫為保溫段內(nèi)吸風(fēng)槳葉的個(gè)數(shù)(即保溫段所設(shè)置的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的個(gè)數(shù))。c、d、e、f均為調(diào)節(jié)系數(shù)，c的取值范圍為1-2，d的取值范圍為0-1，e的取值范圍為0-1，f的取值范圍為1-2。

34、控制系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)點(diǎn)火段與保溫段的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的電熱槳葉輸出功率，并控制相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)吸風(fēng)槳葉旋轉(zhuǎn)的速度，同時(shí)，調(diào)節(jié)純氧噴吹裝置噴吹的純氧量和生物質(zhì)固體燃料布料器噴加的生物質(zhì)固體燃料量，使得當(dāng)前點(diǎn)火作業(yè)的工況值達(dá)到計(jì)算目標(biāo)值ψ點(diǎn)火、u點(diǎn)火、α、λ、ψ保溫、u保溫。

35、針對現(xiàn)有技術(shù)中燒結(jié)點(diǎn)火環(huán)節(jié)采用傳統(tǒng)煤氣點(diǎn)火存在的碳排放量高、點(diǎn)火不均勻、點(diǎn)火爐爐襯壽命短的問題，本發(fā)明通過改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)與結(jié)構(gòu)形式，研發(fā)出一種自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置。本發(fā)明將傳統(tǒng)點(diǎn)火保溫爐的燃?xì)鉄烊∠?，替代為自?qū)式螺旋槳葉裝置，該裝置包括升降旋轉(zhuǎn)桿、承力器、電熱槳葉、升降電機(jī)。其中，承力器安裝在點(diǎn)火保溫爐的爐頂上部，升降旋轉(zhuǎn)桿與承力器相連并通過承力器內(nèi)部的傳動(dòng)裝置(例如齒輪傳動(dòng)裝置、渦輪蝸桿傳動(dòng)裝置等)實(shí)現(xiàn)自由上下移動(dòng)，電熱槳葉設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐內(nèi)，并與升降旋轉(zhuǎn)桿緊密相連，升降電機(jī)與承力器連接，并通過承力器內(nèi)設(shè)的傳動(dòng)裝置為升降旋轉(zhuǎn)桿的上下移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力。由此，在升降電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，升降旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)電熱槳葉可完成自由上下運(yùn)動(dòng)，從而自由調(diào)節(jié)電熱槳葉與燒結(jié)臺(tái)車上燒結(jié)料面的垂直距離，即所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置能夠根據(jù)現(xiàn)場工況在合適的距離或位置為燒結(jié)料面提供高溫氣氛進(jìn)行電熱點(diǎn)火。本發(fā)明采用自驅(qū)式螺旋槳葉裝置進(jìn)行電熱點(diǎn)火，燒結(jié)機(jī)不需要額外消耗煤氣等化石能源，實(shí)現(xiàn)了清潔綠色的零碳點(diǎn)火，碳排放較現(xiàn)有技術(shù)明顯降低；而且，電熱點(diǎn)火沒有傳統(tǒng)煤氣點(diǎn)火中的柱狀火焰存在，因而傳統(tǒng)點(diǎn)火保溫爐爐膛中的高溫、中溫、低溫區(qū)也不復(fù)存在，料面點(diǎn)火更加均勻，質(zhì)量更有保障；同理，由于柱狀火焰消失，避免了點(diǎn)火保溫爐爐襯局部長期受高溫火焰和煙氣沖刷的惡劣工況，所以點(diǎn)火保溫爐的爐襯壽命也得到了有效延長。

36、作為優(yōu)選，所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置還包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)與承力器連接，在轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，升降旋轉(zhuǎn)桿帶動(dòng)電熱槳葉可完成自由旋轉(zhuǎn)，從而自由調(diào)節(jié)電熱槳葉在燒結(jié)料面上方的水平位置，使得料面點(diǎn)火更加均勻，點(diǎn)火質(zhì)量更有保障。

37、更優(yōu)選的是，本發(fā)明所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置還包括吸風(fēng)槳葉，吸風(fēng)槳葉同樣設(shè)置在點(diǎn)火保溫爐內(nèi)，并與升降旋轉(zhuǎn)桿連接，即在升降電機(jī)與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，升降旋轉(zhuǎn)桿同樣可帶動(dòng)吸風(fēng)槳葉進(jìn)行上下移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。吸風(fēng)槳葉的設(shè)置，能夠?qū)Ⅻc(diǎn)火保溫爐爐頂外部的空氣強(qiáng)行吸入爐內(nèi)，這樣空氣在被吸入爐內(nèi)的同時(shí)即被電熱槳葉加熱，最終達(dá)到空氣進(jìn)入爐內(nèi)實(shí)施點(diǎn)火的目的，從而在電熱槳葉對燒結(jié)料面進(jìn)行電熱點(diǎn)火的基礎(chǔ)上引入熱風(fēng)點(diǎn)火，進(jìn)一步加強(qiáng)燒結(jié)料面的點(diǎn)火均勻性。

38、為使得料面點(diǎn)火更加均勻，本發(fā)明將電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉分別與燒結(jié)臺(tái)車(或燒結(jié)料面)平行設(shè)置，并將電熱槳葉與吸風(fēng)槳葉兩者設(shè)置在同一水平面上。同時(shí)，所述電熱槳葉與吸風(fēng)槳葉分別與升降旋轉(zhuǎn)桿的下端連接，如此設(shè)置，即在點(diǎn)火過程中使得電熱槳葉與吸風(fēng)槳葉能夠更加靠近燒結(jié)料面的位置，以達(dá)到強(qiáng)化電熱點(diǎn)火與熱風(fēng)點(diǎn)火的效果。電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉分別包括多片槳葉，為便于電熱槳葉與吸風(fēng)槳葉對燒結(jié)料面進(jìn)行點(diǎn)火，同時(shí)不影響點(diǎn)火均勻性，本發(fā)明將電熱槳葉和吸風(fēng)槳葉各自的多片槳葉圍繞升降旋轉(zhuǎn)桿均勻分布，更進(jìn)一步地，將電熱槳葉的多片槳葉和吸風(fēng)槳葉的多片槳葉彼此間隔交錯(cuò)排布。此處所述的間隔交錯(cuò)排布是指，在圍繞升降旋轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)的圓周方向上，電熱槳葉的各槳葉與吸風(fēng)槳葉的各槳葉間隔交錯(cuò)排布，具體如圖7(或圖8)所示，即在圍繞升降旋轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)的圓周方向上，電熱槳葉的多片槳葉間隔均勻排布，而吸風(fēng)槳葉的多片槳葉則分別對應(yīng)電熱槳葉的相鄰槳葉間隙進(jìn)行設(shè)置。其中，電熱槳葉的槳葉形狀及其結(jié)構(gòu)形式不做限定，能夠?qū)崿F(xiàn)電熱槳葉對燒結(jié)料面的均勻點(diǎn)火即可，電熱槳葉的各槳葉內(nèi)設(shè)有均勻分布的電阻發(fā)熱元件，在工作過程中，電熱槳葉接通電源實(shí)現(xiàn)電熱點(diǎn)火。例如，電熱槳葉的各槳葉可以是條形、環(huán)形等形狀，其結(jié)構(gòu)分布可以是圖7或圖8所述形式或除此之外的任何形式。

39、本發(fā)明還在現(xiàn)有燒結(jié)混合料布料器的下游增設(shè)生物質(zhì)固體燃料布料器(例如九輥布料器)，通過該布料器將生物質(zhì)(例如玉米秸稈、甘蔗渣、稻殼等)制成的顆粒狀固體燃料(例如玉米秸稈炭等)噴加在燒結(jié)混合料的料面上，使得燒結(jié)料面被一層生物質(zhì)固體燃料覆蓋，這樣做的目的是可顯著降低燒結(jié)料面的點(diǎn)火溫度。通過生物質(zhì)固體燃料的覆蓋包裹，燒結(jié)料面焦粉被點(diǎn)燃形成燃燒帶的溫度顯著降低，例如可從原來的1150℃降低至800℃甚至更低(例如700℃、600℃或500℃等)。

40、在本發(fā)明中，將生物質(zhì)燃料噴加在燒結(jié)混合料的料面上方，形成自下而上的燒結(jié)料層與生物質(zhì)層。其中，生物質(zhì)層的厚度在燒結(jié)臺(tái)車的寬度方向上呈梯級分布。

41、作為優(yōu)選，在燒結(jié)臺(tái)車的寬度方向上，生物質(zhì)層的厚度呈中間厚、邊緣薄的分布態(tài)勢。其中，臺(tái)車中心位置的生物質(zhì)層厚度最大，靠近臺(tái)車欄板位置的生物質(zhì)層厚度最小。

42、在本發(fā)明中，生物質(zhì)燃料的厚度在燒結(jié)臺(tái)車的寬度方向上呈梯級布設(shè)(優(yōu)選為中間厚、邊緣薄的分布態(tài)勢)，在布料完成后對生物質(zhì)燃料進(jìn)行點(diǎn)火，開始燒結(jié)。采用本發(fā)明在燒結(jié)料層表面梯級布設(shè)生物質(zhì)層進(jìn)行點(diǎn)火的技術(shù)方案，可以有效利用生物質(zhì)燃料所具有的著火點(diǎn)低、熱化學(xué)反應(yīng)活性高、燃燒速度快、燃燒強(qiáng)度高等特點(diǎn)，使得鋪設(shè)厚生物質(zhì)層的臺(tái)車中間位置相較于鋪設(shè)薄生物質(zhì)層的臺(tái)車邊緣位置，能夠更加快速地在燒結(jié)料面燃燒形成紅熱燃燒帶，從而使得臺(tái)車中間位置的燃燒速度快于臺(tái)車邊緣位置的燃燒速度，而在燒結(jié)過程中由于邊緣效應(yīng)又會(huì)導(dǎo)致臺(tái)車邊緣燒結(jié)料的垂直燒結(jié)速度高于中間位置，最終兩者相抵消即實(shí)現(xiàn)臺(tái)車邊緣位置與中間位置的均速燒結(jié)(如圖11所示)，即本發(fā)明能夠有效緩解邊緣效應(yīng)對燒結(jié)礦的不利影響，全面提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，提升燒結(jié)礦的整體性能。

43、進(jìn)一步優(yōu)選，所述生物質(zhì)層在燒結(jié)料面上的鋪設(shè)厚度為：

44、h＝h0-δh；

45、其中：

46、δh＝h0×k1×x；

47、即得：

48、h＝h0-h0×k1×x；

49、式中：h表示燒結(jié)臺(tái)車上任一位置的生物質(zhì)層厚度，mm；h0為燒結(jié)臺(tái)車寬度方向上臺(tái)車中心位置的生物質(zhì)層厚度，mm；δh為前述任一位置生物質(zhì)層厚度與臺(tái)車中心位置生物質(zhì)層厚度的差，mm；x表示前述任一位置在燒結(jié)臺(tái)車寬度方向上與臺(tái)車中心位置的距離，m；k1為調(diào)節(jié)系數(shù)，k1的取值范圍為0.1-0.5m-1，可根據(jù)現(xiàn)場工況變化進(jìn)行調(diào)整。

50、而在燒結(jié)臺(tái)車寬度方向上，所述臺(tái)車中心位置的生物質(zhì)層厚度h0為：

51、

52、式中：ρ燒為燒結(jié)混合料的密度，kg/m3；h燒為燒結(jié)料層的厚度，mm；cp燒為燒結(jié)混合料的定壓比熱容，kj/(kg·℃)；t0為未鋪設(shè)生物質(zhì)燃料時(shí)的常規(guī)燒結(jié)點(diǎn)火溫度，℃；ρ生為生物質(zhì)燃料的密度，kg/m3；cp生為生物質(zhì)燃料的定壓比熱容，kj/(kg·℃)；t1為鋪設(shè)生物質(zhì)燃料后的低溫點(diǎn)火溫度，℃；k2為調(diào)節(jié)系數(shù)，k2的取值范圍為10-30，可根據(jù)現(xiàn)場工況變化進(jìn)行調(diào)整。

53、對于前述生物質(zhì)層的鋪設(shè)采取中間厚、邊緣薄的梯級布設(shè)，本發(fā)明根據(jù)實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用給出了上述具體的生物質(zhì)層厚度計(jì)算公式，根據(jù)相應(yīng)公式即能計(jì)算得出燒結(jié)臺(tái)車任意位置需要鋪設(shè)的生物質(zhì)層厚度。對燒結(jié)臺(tái)車上各位置的生物質(zhì)層厚度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使得鋪設(shè)較厚生物質(zhì)層的臺(tái)車中間位置相較于鋪設(shè)較薄生物質(zhì)層的臺(tái)車邊緣位置，能夠更加快速地在燒結(jié)料面燃燒形成紅熱燃燒帶，從而使得臺(tái)車中間位置的燃燒速度快于臺(tái)車邊緣位置的燃燒速度，進(jìn)而最大限度地避免燒結(jié)過程中的邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)均速燒結(jié)，提升燒結(jié)礦的整體性能。此外，對燒結(jié)臺(tái)車上各位置的生物質(zhì)層厚度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，還能確保生物質(zhì)層僅在點(diǎn)火環(huán)節(jié)發(fā)生作用，當(dāng)燒結(jié)臺(tái)車離開點(diǎn)火段，此時(shí)生物質(zhì)層即燃燒完畢，而不參與后續(xù)燒結(jié)料層的燒結(jié)過程，從而避免其對后續(xù)燒結(jié)工序產(chǎn)生影響。

54、進(jìn)一步地，本發(fā)明取消了原有燒結(jié)機(jī)的爐頂空氣管道系統(tǒng)，替代為純氧噴吹裝置。所述純氧噴吹裝置由純氧管道和純氧噴口組成，其中，純氧管道位于點(diǎn)火保溫爐的外側(cè)，純氧噴口的一端與純氧管道緊密相連，純氧噴口的另一端伸入點(diǎn)火保溫爐內(nèi)，如此設(shè)置即可通過純氧管道和純氧噴口向點(diǎn)火保溫爐爐膛內(nèi)鼓入純氧，純氧與爐膛內(nèi)空氣混合后形成富氧氛圍，從而進(jìn)一步降低燒結(jié)料面生物質(zhì)固體燃料或焦粉被點(diǎn)燃形成燃燒帶的溫度，例如可從800℃降低至650℃左右，或從700℃降低至570℃左右，或從600℃降低至480℃左右，或從500℃降低至430℃左右等。

55、本發(fā)明通過改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)與結(jié)構(gòu)形式，將電熱點(diǎn)火、熱風(fēng)點(diǎn)火、富氧點(diǎn)火、生物質(zhì)料面噴加點(diǎn)火方式相結(jié)合，研發(fā)出一種鐵礦燒結(jié)用電基點(diǎn)火保溫裝置，點(diǎn)火過程中燒結(jié)機(jī)不需要額外消耗煤氣等化石能源，點(diǎn)火環(huán)節(jié)的耗碳量近乎為零，真正意義上實(shí)現(xiàn)了清潔綠色的零碳點(diǎn)火生產(chǎn)，碳排放較現(xiàn)有技術(shù)大幅降低。

56、針對電熱、純氧、生物質(zhì)等多種控制因素，本發(fā)明還開發(fā)了與上述自吸風(fēng)式鐵礦燒結(jié)零碳點(diǎn)火保溫裝置相適配的控制系統(tǒng)。在本發(fā)明中，點(diǎn)火保溫爐包括點(diǎn)火段和保溫段，點(diǎn)火段和保溫段上均設(shè)有所述自驅(qū)式螺旋槳葉裝置。采用本發(fā)明新技術(shù)開展燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火生產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)將首先檢測收集燒結(jié)混合料的平均粒度δ、燒結(jié)混合料中的鐵含量ε、燒結(jié)混合料中的固體燃料配加量β、燒結(jié)混合料中的水分含量w，根據(jù)公式(1)推算出本次點(diǎn)火作業(yè)的點(diǎn)火系數(shù)ω點(diǎn)火，并根據(jù)公式(2)推算出本次點(diǎn)火作業(yè)的保溫系數(shù)ω保溫。相應(yīng)的公式分別如下：

57、

58、在上述公式中，a、b均為工況調(diào)節(jié)系數(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場工況變化進(jìn)行調(diào)整。

59、在得到點(diǎn)火作業(yè)的點(diǎn)火系數(shù)和保溫系數(shù)后，系統(tǒng)將以此為依據(jù)，進(jìn)一步根據(jù)公式(3)-(6)推算點(diǎn)火段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ點(diǎn)火、點(diǎn)火段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u點(diǎn)火、點(diǎn)火保溫爐內(nèi)的富氧率α、燒結(jié)料面的生物質(zhì)噴加率λ。并根據(jù)保溫系數(shù)，通過公式(7)-(8)推算保溫段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ保溫、保溫段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u保溫。相應(yīng)的公式分別如下：

60、

61、在上述公式中，c、d、e、f均為工況調(diào)節(jié)系數(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場工況變化進(jìn)行調(diào)整。

62、在計(jì)算得到點(diǎn)火段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ點(diǎn)火、點(diǎn)火段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u點(diǎn)火，點(diǎn)火保溫爐內(nèi)的富氧率α，燒結(jié)料面的生物質(zhì)噴加率λ，保溫段所有電熱槳葉的總電熱負(fù)荷ψ保溫、保溫段各吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速u保溫后，系統(tǒng)將以此為目標(biāo)值，自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火段與保溫段的自驅(qū)式螺旋槳葉裝置的電熱槳葉輸出功率，并控制相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)吸風(fēng)槳葉旋轉(zhuǎn)的速度，同時(shí)，調(diào)節(jié)純氧噴吹裝置噴吹的純氧量和生物質(zhì)固體燃料布料器噴加的生物質(zhì)固體燃料量，直至此次點(diǎn)火作業(yè)的工況值達(dá)到上述計(jì)算目標(biāo)值ψ點(diǎn)火、u點(diǎn)火、α、λ、ψ保溫、u保溫為止。

63、到此，本次操作結(jié)束，系統(tǒng)將根據(jù)推算值智能實(shí)施優(yōu)化的電-氧-生零碳燒結(jié)點(diǎn)火生產(chǎn)。

64、鑒于本發(fā)明在電熱點(diǎn)火的基礎(chǔ)上引入了熱風(fēng)點(diǎn)火，而熱風(fēng)點(diǎn)火相較于其他點(diǎn)火方式更為均勻，因而上述控制步驟中根據(jù)實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用對吸風(fēng)槳葉的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了具體擬合的精準(zhǔn)調(diào)控，而沒有涉及電熱槳葉與燒結(jié)料面距離的精準(zhǔn)控制，當(dāng)然，升降旋轉(zhuǎn)桿能夠帶動(dòng)電熱槳葉上下移動(dòng)，因此，電熱槳葉仍然能夠通過上下移動(dòng)來為燒結(jié)料面提供合適的高溫氣氛進(jìn)行電熱點(diǎn)火，即電熱槳葉與燒結(jié)料面的距離也能夠根據(jù)工況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。此外，電熱槳葉與燒結(jié)料面距離的調(diào)控還可用于因工況條件改變而導(dǎo)致燒結(jié)料面抬高或降低的局面。

65、需要說明的是，本發(fā)明中所有的公式均為發(fā)明人根據(jù)實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用后擬合所得，所有的計(jì)算均為按照給定的單位換算后的數(shù)值，將換算單位后的數(shù)值代入公式計(jì)算獲得(換算單位后，僅將數(shù)值代入公式計(jì)算，不代入單位，單位僅用于調(diào)整數(shù)值的大小)?；蛘撸梢岳斫鉃?，公式中的系數(shù)，一方面起到根據(jù)工況適應(yīng)性調(diào)整的作用，同時(shí)(通過適應(yīng)性地賦予相應(yīng)的單位)起到平衡等式兩邊單位的作用。

66、在申請中，燒結(jié)臺(tái)車的寬度為0.1-50m，優(yōu)選為0.2-30m，更優(yōu)選為0.3-20m，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5-10m。燒結(jié)臺(tái)車的長度為0.1-30m，優(yōu)選為0.2-20m，更優(yōu)選為0.3-10m，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5-8m。

67、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

68、1、碳排放量低：由于本發(fā)明采用電熱點(diǎn)火、富氧點(diǎn)火和生物質(zhì)料面噴加相結(jié)合的點(diǎn)火方式，點(diǎn)火過程中燒結(jié)機(jī)不需要額外消耗煤氣等化石能源，即鐵礦燒結(jié)點(diǎn)火環(huán)節(jié)的耗碳量近乎為零，實(shí)現(xiàn)了清潔綠色的零碳點(diǎn)火，碳排放較現(xiàn)有技術(shù)明顯降低。

69、2、點(diǎn)火均勻：本發(fā)明采用自驅(qū)式螺旋槳葉裝置對燒結(jié)料面進(jìn)行點(diǎn)火，升降旋轉(zhuǎn)桿能夠帶動(dòng)電熱槳葉與吸風(fēng)槳葉自由升降或旋轉(zhuǎn)，其中，電熱槳葉能夠根據(jù)現(xiàn)場工況在合適的距離或位置為燒結(jié)料面提供高溫氣氛進(jìn)行電熱點(diǎn)火，吸風(fēng)槳葉則能夠?qū)Ⅻc(diǎn)火保溫爐爐頂外部的空氣吸入爐內(nèi)，空氣在被吸入爐內(nèi)的同時(shí)即被電熱槳葉加熱，最終達(dá)到空氣進(jìn)入爐內(nèi)實(shí)施點(diǎn)火的目的，即在電熱槳葉對燒結(jié)料面進(jìn)行電熱點(diǎn)火的基礎(chǔ)上引入熱風(fēng)點(diǎn)火，進(jìn)一步加強(qiáng)燒結(jié)料面的點(diǎn)火均勻性。

70、而且，由于本發(fā)明采用電熱點(diǎn)火，沒有傳統(tǒng)煤氣點(diǎn)火中的柱狀火焰存在，因而傳統(tǒng)點(diǎn)火保溫爐爐膛中的高溫、中溫、低溫區(qū)也不復(fù)存在，料面點(diǎn)火更加均勻，質(zhì)量更有保障。

71、3、點(diǎn)火爐爐襯壽命長：同理，由于柱狀火焰消失，避免了點(diǎn)火保溫爐爐襯局部長期受高溫火焰和煙氣沖刷的惡劣工況，所以點(diǎn)火爐爐襯壽命也得到了有效延長。

72、4、點(diǎn)火環(huán)節(jié)精準(zhǔn)控制：針對生物質(zhì)、純氧、電熱等多種控制因素，本發(fā)明開發(fā)了相應(yīng)的新裝置及全套點(diǎn)火保溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在點(diǎn)火環(huán)節(jié)對多種因素進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的電-氧-生零碳燒結(jié)點(diǎn)火生產(chǎn)，提高燒結(jié)工序的質(zhì)量指標(biāo)、能耗指標(biāo)和作業(yè)率指標(biāo)。

73、綜上所述，本發(fā)明在沒有帶來其余負(fù)面影響的前提下有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，且投資和運(yùn)行成本低廉，可以預(yù)計(jì)在未來市場有很高的應(yīng)用價(jià)值。