烧结生产工艺完全版本(4)

2019-04-10 09:46

中部的位置上沿水平方向安装一排或多排。30~40mm钢管,称之为“透气棒”。钢管间距离为150~200mm,辅料时钢管被埋上,当台车离布料器时,那些透气棒原来所占的空间被腾空,料层形成一排排透气孔带,改善料层透气性。

在我国自1979年乌鲁木齐钢铁厂成功使用这一技术后,首钢、西林、梅山冶金公司、宝钢等烧结厂先后使用了水平松料器,均使料层升高,产量提高,能耗下降的良好效果。如西林钢铁厂,料高从250mm增加到320mm,利用系数从1.12提高到1.35/m22h,燃耗下降了5kg/t烧结矿。宝钢应用后,产量增加3.8%,转鼓强度了2.3%,粉降低1.04kg/t烧结矿。

1.2.9 烧结点火与保温

1.点火目的与要求

点火的目的是供给混合料表层以足够的热量,使其中的固体然料着火然烧,同时使表层混合料在点火器内的高温烟气作用下干燥、脱碳和烧结,并借助于抽风使烧结过程自上而下进行。点火好坏直影响结过程的正常进行和烧结矿质量。

为此,烧结点火应满足如下要求:有足够高的点火温度;有一定的点火时间;适宜的点火负压;点火烟气中氧含量充足;沿台车宽度方向点火要均匀。

2.影响点火过程的主要因素。

⑴点火时间与点火温度的影响;为了点燃混合料中的碳,必须将混合中的碳加热到其燃以上,因此点火火焰须向碳提供足够的热量。

Q= h · A(Tg—Ts)t

式中 Q—点火时间内,点火器传递给烧结料表层的热量,KJ; A—点火面积,m2; h—传热系数,kJ/m2 · min C; Tg— 火焰温度,C;

TS— 烧结混合料的原始温度,C; t — 点火时间,min。

(1-10)式可以看出,为了获得足够的点火热量,有两种途径:一是提高点火温度,二是延长点火时间。

1400 1200 点火温度,C 1000 点火界线 800 600 30 60 90

时间,s

图1-9点火度和点火时间的关系

O —烧结过程能进行的点火条件; X—烧结过程不能进行的点火条件

图1-9的点火温度与点火时间关曲线表明,点火温度一定时,相应的点火时间也有一个定值,才能确保表层烧结料有足够热量使烧结过程正常进行。延长点火时间,虽然可使烧结料得到更多热量,这对提高表层烧结矿的强度和成品率有利,但同时也会增加点火燃料消耗。这种办法对料层较薄时有一定积极作用,现在烧结料层高度有了很大提高,表层烧结所占整个烧料层的比例很小。因此,采用延长点火时间和增设保段来改善烧结质量的方法也就

不那么重要了

若提高点火温度,点火时间可相应缩短,目前国内外研制的许多新型点火器,都是采用集中火焰点火,可以有效地使表层混合料在较短时间内获得足够热量,还可以降低点火燃耗。

(2)点火强度的影响

所谓点火强度是指单位面积上的混合料在点火地这程中所需供给的热量或燃烧的煤气量。

Q J = (1-10) 602V2B 式中 J—点火强度, kJ/m2;

Q — 点火段的供热量,kJ/h;

V— 烧结台车的正常速度,m/min; B— 台车宽度,m。

点火强度主要与混合料的性质,通过料层风量和点火器热效率有关。日本普遍用低风箱压点火,点火强度J=4200KJ/m2,最低川崎公司J=27000kJ/m2,我国采用低风箱负压(1960Pa)J=3900KJ/m2。

料层表面所需热量由点火器供给。点火器的供热强度是指在正常的点火时间范围内,给单位点火面积所提供的热量,它与点火强度的关系式如(1—11)式所示。

J Q J。= — = kJ/m2 min; (1-11) t 60. V .B. t

根据测定的结果,点火深度基本上与点火器的供热泪盈眶强度成正比。点火供热强 度高,点火料层厚度大,高温区宽,表层烧结矿质量好。但烧结速度减慢。为了把有限的 点火热量集中在较窄的范围内,以提高料层表面的燃烧温度,点火器供热强度不宜太高, 通常以29000~58600KJ/m22min为宜。

(3)烟气含氧量的影响

烟气中含有足够的氧可保证混合料表层的固体燃料充分燃烧,这不但可以提高燃料利用率,而且也可提高表层烧结的质量。假若烟气中的含有氧量不足,固体燃料燃烧推迟,一方面会使表层供热不足,另一方会影响垂直烧结速度,产量下降。根据前苏联经验。当点火烟气中的氧量为13%时,固体燃料的利用率与混合料在大气中烧结时相同。在氧含量为3~13%时范围内,点火烟气增加1%的氧,烧结机利用系数提高0.5%,燃料消耗降低收入0.3㎏/t烧结矿。根据2卡帕林的计算不同固体燃料耗的条件下,碳完全燃烧所需的点火烟气中最低含量时表明,当燃料单耗40㎏/t烧结矿和成品率为67%时,最低氧含量为8.1%,当燃料单耗为67㎏/t烧结矿和成品率为60%时,点火烟气中的氧含量不应低于12.2%。

提高点火烟气中的氧含氧的主要措施是:

(1)增加燃烧时的过剩空气量,点火烟气中的含氧量与过剩空气量可用下式计算: 0.21(a—1) L。 Q2= ×100% Vn

式中 Q2——烟气中含氧量,%; a—过剩空气指数;

L。—理论燃烧所需空气量m3标/m3标; Vn—燃烧产物的体积,m3标/m3标;

!由(1-12)式中可看出,点火烟气中的含氧量随过剩空系数的增大而增加,图1-11为不同的点气体燃料的烟气含量与过剩空气系数的关系。这些曲线表明,提高过剩空气量使烟气中氧含量增加的办法,只适用于高热值的天然气或焦煤气,对低热值的市炉煤气或混合煤气,其过剩空掘量要大受限制。 3 4 15 1 2

10

6

5 5 1 2 3 a 图1-11 气体燃烧产物含量与过剩空气系数的关系

曲线1~3—天然气;曲线2~4焦炉煤气; 曲线5~6高炉煤气

(2)利预热空气助燃;利预热空气助燃不但可节省燃料,而且也是提高烟气氧浓度的方法。

(3)采用富氧空气点火无论对高温热值煤气或热值较低的煤气,富氧点火都是提高烟气含量的重要措施,点火烟气中含氧量增加到9~10%,氧消耗为3.5m3/t烧结矿生产率可提高2.5%~4.5%,固体燃耗可降低10kJ/t烧结矿。但是采用富氧空气费用,而且氧气供应困难。

2.点火技术的改进

我国采用厚料层烧结工艺,50年代所建的烧机点火器大都使用DW—Ⅲ环缝低压涡流烧嘴,已不能适应了。自70年代后期着手新型点火器研究,点火燃耗大幅度降低。每吨烧结矿点火从70年代中期每吨烧结矿耗的418.7MJ,到1985年全国重点企业已下降至242.8MJ,1990年为164MJ;武钢90m2烧结机的点火燃耗仅为56MJ。而国外的先进水平每吨烧结矿的燃料单耗已降至40MJ以下,日本千叶厂使用线式烧嘴后又创造了点火燃耗12.5MJ的先进水平。

近年来国内外烧结点火技术进步表现在:采用高效低燃耗的点火器、选择合理的点火参数、合理组织燃料燃烧。

高效低燃耗点火器的特点:①采用集中火焰直接点火技术,缩短点火器长度,降低点火强度,通常为29~5.86(MJ/m2·min);②使用高效的烧嘴,缩短火焰长度,降低炉膛高度(400~500mm),点火器容积缩小,热损失减少;③降低点火风箱的负压,避免冷气吸入,沿台车宽度方向的温度分布更加均匀。

1.2.10 烧结矿处理

从烧结机上卸下的烧结饼,都夹带有未烧好的矿粉,且烧结饼块度大,温度高

600~1000C,对运输、贮存及高炉生产都有不良的影响。因此,需进一步处理。

处理流程有热矿和冷矿两用人才种,如图1-13所示。热矿流程(a),已很少采用了。烧结厂大都采用冷矿流程(b),它包括:破碎、筛分、冷却和整粒。

1.2.10.1烧结矿的破碎筛分

生产实践证明,不设置破碎筛分作业时,大块烧结矿不仅堵塞矿槽,而且在冶炼过程中,在高炉的上、中部未能充分还原进入炉缸,破坏了炉缸的热工制度,造成焦比升高。若不筛除末,不仅仅影响烧结矿的冷却,粉末进入高炉内会恶化料柱透气性,引起煤气分布不均,炉况不顺,风压升高。悬料崩料,高炉产量下降。据统计烧结矿中的粉末每增加1%高炉产量下降6~8%,焦比升高,大量炉尘砍出会加速炉顶设备的磨损和恶化劳动条件。烧结矿—5㎜的粉末减少10%,可降低焦比1.6%,产量增加76%,因此,在烧结机尾设置破碎筛分作业,对烧结厂和炼冶厂都是十分必要的。

热烧结矿 热烧结矿

破碎 破碎

筛分 筛分

热返矿 成品 热返矿 冷却

高炉 筛分

(a) 二次返矿 成品

图 1-13 烧结矿处理流程 (b) 高炉 目前我国烧结厂普遍采用剪切式单辊破碎机,它具有如下优点:

①破碎过程中的粉化程度小,成品率高;②结构简单、可靠,使用维修方便;③破碎能耗低。

热烧结矿的筛分,国内多采用筛分效率高的热矿振动筛,这种设备能有效地减少成品烧结矿中粉尘,可降低冷却过程中的烧结矿层阻力和扬尘。同时所获得的热返矿可改善烧结混合料的粒度组成和预热混合料,对提高烧结矿的产质量有好处。但热矿筛也有缺点,因在高温下工作,振动筛事故多,降低工资烧结机作业率。因此,近年来设计投厂的大型烧结机取消了热矿筛,烧结矿自机尾经单辊破碎后直接进入冷却机冷却。

1.2.10.2 烧结矿的冷却

1.冷却意义; 将炽热的烧结矿(700~800oC)冷却至100~150oC,有如下好处; (1) 冷烧结矿便于整粒,为高炉冶炼提供粒度均匀的产品,可以强化高炉冶炼,降

低焦比,增加产量;

(2) 冷矿可用胶带机运输和上料,适应高炉大型化的要求; (3) 可提高高炉炉顶压力,延长烧结矿仑和高炉炉顶设备的使寿命; (4) 采用鼓风冷却时,有利于冷废气的余热利用; (5) 有利于改善烧结厂和冶炼厂的厂区环境

3.冷却方法;

烧结矿的冷却方式主要有鼓风冷却、抽风冷却和机上冷却几种。 抽风冷却采用薄料层(H <500㎜),所需风压相对要低(600~750pa),冷却机的密封回路简单,而且风机功率小,可以用大风量进行热交换,缩短冷却时间,一般经过20~30min,烧结矿可冷却到100oC左右。抽风冷却的缺点在天,风机在含尘量较大、气体温度较高的条件下工作,叶片寿命短,且所需冷却面积大,一般冷却面积与烧结面积比为1.25~1.50,不能适应烧结设备大型化的要求。另外,抽风冷却第一段废气温度较低(约150~200oC),不便于废热回收利用。

鼓风冷却采用厚料层(H=1500㎜),低转速,冷却时间长约60分钟,冷却面积相对较小,冷却面积与烧结面积双为09~12。冷却后热废气温度为300~400oC,较抽风冷却废气温度高,便于废气回收利用。鼓风冷却的缺点是所需风压较高,一般为2000~5000pa,因此必须选用密封性能好的密封存装置。

抽风冷却与鼓风冷却比较,各有优缺点,但总的看来,鼓风冷却优于抽风冷却,在新建的烧结厂中,抽风冷却已逐渐被取代。

带式冷却机和环式冷却机是比较成熟的冷却设备,在国外获得广泛的应用。它们都有较好的冷却效果,两者比较,环式冷却机具有占地面积小,厂房布置紧凑的优点。带式冷却机则在冷却过程中能同时起到运输作用,对于多于两台烧结机的厂房,工艺便于布置,而且布料较均匀,密封结构简单,冷却效果好。

机上冷却是将烧结机延长后,烧结矿直接在烧结机的后半部进行冷却的工艺,其优点是单辊破碎机工作温度低,不需热矿筛和单独的冷却机,可以提高设备作业率,降低设备维修费,便于冷却系统和环境的除尘。

目前,烧结冷却方式与设备的研究日趋深入,这一技术经过20多年的发展,取得显著的进步,新的冷却技术和设备不断涌现。但不管采用什么样的设备,除具有良好的冷却效果外,还应具备如下条件:冷却能耗低,且应为烧结生产式序耗的降低创造条件;有利于废热回收利用;环境污染要小;便于检修和操作,占地面积小。

4.影响烧结矿冷却的因素;影响烧结矿冷却比较显著的参数有:冷烧比、风量、风压、

料层厚度、烧结矿块度及冷却时间等。

1.2.10.3 烧结矿的整粒

随高炉的现代化,大型化和节能需要,对烧结矿的质量要求越来越高。烧结矿整粒技术就是随技术发展而逐步发展完善的一项技术,近年来国内新建的烧结厂大都设有整粒系统,一些老厂的改造也增设了较完善的整粒系统。设有整粒系统的烧结厂。一般烧结矿从冷却机卸出后要经过冷破碎,然后经2~4次筛分,分出—5mm粒级作返矿,10~20mm(或15~25mm)作辅低料,其余的为成品烧结矿,成品烧结矿的粒度上限一般不超过50mm经过整粒的烧结矿粒度均匀,粉末量少,有利于高炉冶炼指示的改善。如德国萨尔吉特公司高炉,使用整粒后的烧结矿入炉,高炉利用系数提高了18%,每吨生铁焦比降低20㎏,炉顶吹出粉尘减少,延长了炉顶设备的使用寿命。

烧结厂的整粒流程各异,大型烧结厂多采固定筛和单层振动筛作四段筛分的整粒流程,如图1-13为单层筛分三段整粒流程。


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