Способ обжига железорудных окатышей Советский патент 1983 года по МПК C22B1/20 

4 СО 4i 4:: Изобретение относится к производ ству железорудного сьфья в черной металлургии, а именно к производств окускованного сырья. Известны способы сжигания топлива в слое железорудных окатышей при их термообработке на обжиговых маши нах конвейерного типа, включающие контролирование коэффициента расход воздуха горения, предварительное пе ремешивание топлива и воздуха в гор не обжиговой машины, фильтрацию сме си через слой, турбулизацию, дробление, подогрев и, микрофакельное сжигание 1. i Однако способы характеризуются случайными скоростью и направлением движения фронта горения топлива в слое и уровнем развиваемых температур. Это обстоятельство объясняется сжиганием топлива в слое окатыше без учета особенностей структ ы. слоя - его физических характеристик таких как порозность, средняя крупность. В результате становится воз.можным образование узкого фронта го топлива с температурами, прёвы шаклцими 14.00 С и способствующими спе кообразованию окатышей, сжигание на значительном удалении от нижних горизонтов слоя и, следовательно, недообжиг окатышей; приближение фронта горения к поверхности слоя и загорание топлива над слоем окатышей. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обжига железорудных окатышей, включающий сушку, нагрев с последующим охлаждением верхнего горизонта материала, обжиг путем подачи газовоздушной смеси в слой и сжигание ее в средних и нижних горизонтах слоя 2 Недостатками известного способа являются формирование фронта горения со случайным уровнем температур определяемым степенью подогрева топливовоздушной смеси перед ее загоранием. Степень нагрева смеси в свою очередь во многом зависит от аэродинамического сопротивления слоя окаты шей, количества топливовоздушной сме си и теплового потенциала верхних горизонтов слоя, в результате становится возможным как развитие в слое окатышей температур, превышающих 1400 С и способствующих образованию в нем спеков, так и недообжиг нижних горизонтов окатышей вследствие недостаточного высокого уровня температур в слое. Кроме того спо соб характеризуется отсутствием меходов и рекомендаций по сжиганию газа с. высокими коэффициентами расхода воздуха, что является возможным при высокой степени нагрева топливовоздушной смеси перед ее загоранием. Цель изобретения - снижение расхода и повышение качества готовой продукции. Поставленная цель достигается согласно способу обжига железорудных окатышей, включакяцему сушку, нагрев с последующим охлаждением -верхнего горизонта материала, обжиг путем подачи газовоздушной смеси в слой и сжигание ее в средних и нижних/горизонтах слоя, при порозности слоя сырых окатышей 0,29-0,34 и высоте, равной 8-25 средних калибров куска, устанавливают коэффициент расхода воздуха горения 3,3-3,7 и удельный расход тепла 100-170 ккал/(), при повышении порозности слоя с 0,34 на каждые 5% уменьшают коэффициент расхода воздуха с 3,3 на 4-7%, а при увеличении высоты слоя сырых окатышей с 25 средних калиброр куска на каждые 10% удельный раоход тепла повышают с 170 ккал/() на 6-9%. Практика эксплуатации обжиговых конвейерных машин оборудованных устройством для сжигания газа в слое (ГГУ), показана, что на них равномерность обжига окатышей по высоте рлоя значительно.выше, чем на машинах, оборудованных обычными топливосжигающими устройствами. Кроме того, на обжиговых машинах с ГГУ сокращение количества и врамени сжигаемого газа в горновом пространстве позволяет сократить потери тепла в окружающую среду. Нагрев газовоздушной смеси при ее прохождении через горизонты раскаленного слоя окатышей до 700-800°С позволяет при высоких коэффициентах расхода воздуха (2,8 и выше) получать на фронте горения газа температуры не ниже 13001350с. Эти обстоятельства способствуют снижению удельного расхода топлива на процесс. При сжигании газа в средних и нижних горизонтах слоя материала происходит охлаждение верхних, что позволяет значительно сократить размеры зоны охлаждения и снизить температуру окатышей на разгрузке с машины. Особенностью слоевого сжигания газа является наличие в слое многочисленных турбулизуквдих факторов, способствующих интенсивному перемешиванию toпливa и воздуха. Запас тепла предварительно нагретого слоя служит источником энергии, передаваемой топливовоздушной смеси и, тем самым, повышающий ее энергетический уровень, необходимый для развит.ия реакции горения. Топливовоздушная смесь, проходя через слой кусковых материалов, дробится на мелкие факелы, из которых в объеме межкусковых пространств образуйтся горящие микроФакелы, определяющие особенности развития процесса сжигания газа в слое В свою очередь количество, форма И протяженность микрофакелов определяются структурой обжигаемого слоя ока тышей и, в первую очередь, порозностью слоя и упаковкой окатышей на нижнем горизонте слоя, определяемой давлением вьаиерасположениых слоев. Поэтому при обжиге окатышей со сжиганием газа в слое изменение его физической характеристики (порозности, высоты) необходимо сопровождать изменением входных граничных условий образования микрофакелов в межкусковых объемах окатышей. Полученные данные показали, что получение стабильной структуры микрофакелов и ее регулировка обеспечиваются оптимизацией коэффициента расхода воздуха и удельного количества тепла, подаваемого на единицу поверхности слоя для каждой конкретной структурыобжигаемо го слоя дкатышей. Опыты показали, что при порозности и высоте слоя сырых ок.атышей, рав ным 0,29-0,34 и 8-25 средних калибров куска, коэффициент расхода воздуха и количество тепла должны составлять 3,3-3,7 и 100-170 ккал/ (). При меньшем коэффициенте рас хода воздуха на участках слоя, образующих фронт горения, возможно образование локальных температур, превы(шаквдих 1400°С, а при большем - нижние гориз,онты слоя окатышей не разог реваются до требуемых по технологии температур и качество готовой продук ции ухудшается. При меньшей подаче топлива (по теплу) на единицу поверх ности слоя практически весь объем топлива сгорает на верхних и средних горизонтах слоя, температура на границе слой-постель устанавливается ниже и окатыши нижних горизонтов слоя недообжигаются. При боль шей подаче тепла на единицу поверхности слоя ФРОНТ горения чрезмерно приближа ется к колосникам обжиговых тележек и существенно возрастает температура в вакуум-камерах. Приведенные параметры образующих микрофакелы тепловых потоков справедливы при следующих физических характеристиках слоя сырых окатышей: порозноети слоя 0,29-0,34 и высоте слоя 8-25 средних калибров куска. Порозность слоя ниже 0,29 м /м для окатышей относительно равномерного гранулометрического состава и при отсутствии разрушения окатышей в пр цессе обжига невозможна.Увеличение порозности слоя вьние 0,34 уже требует корректировки величины коэф фициента расхода воздуха.Термическа обработка железорудных окатышей высотой ниже 8 средних калибров куска даже на колосниковых решетках, входящих в систему комбинированных установок решетка-трубчатая печь эконсг мически нецелесообразна и поэтому в предлагаемом способе не рассматривается. Высота слоя окатьоией свыше 25 средних калибров куска при их обжиге на конвейерных машинах требует повышенной подачи тепла на единицу поверхности слоя. Б последнее время намечается тенденция перевода обжиговых конвейерных машин на работу с высоким слоем. Вместе с тем, увеличение высоты слоя српровождается повышением его аэродинамического сопротивления. Для компенсации такого повышения на нагрузке устанавливаются специальные укладчики сырых окатышей и 1 ислители уже уложенного слоя, рббспе.чивающие повышение порозности слоя сырнх окатышей до 0,45 и выше. С другой стороны увеличение порозности слоя приводит к увеличению размеров отдельных пор слоя. В более крупных . порах становится возможным сжигание топлива в более жестком микрофакеле при значительно меньших коэффициентах расхода воздуха и тем самым повышение степени использования тепла топлива в процессе. Увеличение разг Мера пор в слое приводит к существенному уменьшению критического коэффициента расхода воздуха, т.е. коэффициента, при котором обеспечивается устойчивое и управляемое микрофакельное сжигание топлива. При увеличении порозности слоя с 0,34 на каждые 5% следует понижать коэффициент расхода воздуха с 3,3 на 4-7%. При меньшем снижении коэффициента расхода воздуха его величина значительно выше критического коэффициента расхода воздуха, что обусловливает понижение степени использования тепла топлива в процессе. При большем снижении коэффициента расхода воздухй возможно образова,ние фронта горения топлива с темпе|ратурами, превышакяцими . Увеличение слой на обжиговых тележках требует, с одноА сто-. роны, расширения фронта горения топлива при относительно невысоких коэффициентах расхода воздуха для по|Вышения равномерности обжига средних и нижних горизонтов слоя окатышей, с другой стороны, увеличения подачи тепла к поверхности слоя обжигаемых окатышей. Поэтому на единицу поверхности обрабатываемого слоя при повышении его высоты следует подавать увеличенное количество тепла. Как показали опыты, увеличение высоты слоя сырых окатышей с 25 средних калибров куска на каждые 10% следуют сопровождать увеличением удельного количества подводимого к поверхности слоя тепла 170 ккал/() на 6-9% Меньшее увеличение количества подводимого к поверхности слоя тепла при водит к недообжигу нижних горизонто слоя,, а большее - к росту удельного расхода тепла на процесс. Сущность способа заключается в осуществлении микрофакельного сжигания топлива непосредственно в слое окатышей в зависимости от его физических характеристик (порозности, высоты), управлении этим процессом и оптимизации удельного расхода топлива на процесс для каждой конкретной упаковки слоя. При этом стабильная структура микрофакелов и ее регулировка обеспечиваются оптимизацией коэффициента расхода воздуха горения и количества тепла, подаваемого на единицу поверхности слоя. Способ осуществляют следукяцим образом. Пример. На обжиговой маши не, например типа ОК-108, с площадью зоны обжига, занятой устройством дл сжигания газа в слое, равной 20 м , производят окислительный обжиг, желе зорудных окатышей со средней крупностью куска 12,5 мм в слое высотой 30t мм. Таким образом,высота слоя сырых окатышей, обжигаемых на машин ОК-108, составляет 300:12,5-24 от средн го калибра куска. Загрузку сырых окатышей производят серийным роликовым укладчиком, обёспечиваимим, упаковку слоя с порозностью 0,32 MV Среднюю крупность сьлрых окатышей контролируют по рассевам на стандарт ных ситах и регулируют изменением режима работы окомкователей. Высоту слоя контролируют сёрийЕ1ыми уровнемерами и вторичными приборами КИП и регулируют изменением скорости движе ния обжиговых тележек. Порозность слоя определяется системой укладки и типом окатышей и в процессе эксплуатации практически не меняется, поэтому ее измеряют эпизодически. Сырые окатыши, расположенные на обжиговых тележках, последовательно подвергают сушке, подготовке к высо. котемпературному обжигу, упрочняющему обжигу верхних горизонтов слоя пр надслоевом сжигании топлива в горне обжиговой машины и упрочняющему обжигу средних и нижних горизонтов сло при сжигании топлива непосредственно в слое окатышей. При этом на первой стадии обжига (стадии надслоевого сжигания газа) средние горизонты сло pasorpeBaijT до температуры не менее ТОО-вООс, что является достаточным для стабильного образования фронта горения топлива на этих горизонтах слоя и постепенного перемещения его сверху вниз. На стадии слоевого сжиганий, газа на 1 м поверхности слоя подают тепло, в количестве тепло, 170 ккал/() , т.е. 17058500 0,02 м газа (мЯс), где 8500 ккал/м - теплотворная способность природного газа. Всего природного газа в зону обжига, оборудованную ГГУ, подают 0,02- 203600 1450 м /ч. Коэффициент расхода воздуха горения в зоне обжига с ГГУ устанавливают равным 3,4. Тогда количество воздуха, подаваемого в зону обжига с ГГУ, составляет 1450-10,2 3,4 , где 10,2 - теоретический расход воздуха. Количество природного газа и воздуха контролируют по стационарным расходомерам и регулируют дросселирующими заслонками и вентилями. После зоны обжига окатыши последовательно проходят зоны рекуперации и охлаждения и поступают на склад готовой продукции. Пример2. На обжиговой машине Toto же типа окислительный обжиг окатышей со средней крупностью 12,5 мм производят в слое высотой 500 мм (40 калибров от среднего калибра куска). Загрузку сырых окатышей производят укладчиком, оборудованным рыхлителем трапециедальной волнорезной формы, обеспечивающем упаковку слоя с порозностью 0,38 м /м. При таких изменениях физической, характеристики слоя в режим работы зоны обжига со слоевым сжиганием топлива вносят следующие коррективы. На второй стадии зоны обжига на 1 м поверхности шихты топлива подают в количестве170+0,06 lyYis ° 230 ккал/(м.с), де 0,06 - степень повышения количества подводимого к поверхности слоя тепла на каждые 10% (0,1 25) повышения высоты слоя. Таким образом, в зону обжига с ГГУ подают природный газ в количестве 20-3600 1950 . Коэффициент расхода воздуха горения в зоне обжига с ГГУ устанавливают равным т -э п nt; 0,38-0,34 3,3 2,9, 3,3-0,05 где 0,05 - степень снижения коэффициента расхода воздуха на каждые .5% повышения порозности слоя. .Количество воздуха, подаваемого в зону обжига, оборудованную устройством для сжигания газа в слое, устанавливают равным 1950 10,2-2,9 57500 .

710149448

Остальные операции предлагаемого ние проиээодительности обжигового способа оставляют без изменения. оборудования на 27-30% и существенное

Применение изобретения рбеспечи- Экономический эффект составит : вает снижение удельного расхода топ- 140 тыс. руб. на 1 млн. т окислилива на процесс на 10-12%, повыше- тельных окатышей.

улучшение качества готовой продукции.

СПОСОБ ОБЖИГА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАФЬИИЕЙ, включающий cyg-ку, нагрев с последующим охлаждением верхнего горизонта материала, обжиг путем подачи газовозд тиной смеси в слой и сжигание ее в средних и нижних горизонтах слоя, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения качества готовой продукции, при порозности слоя сырых окатышей 0,29-0,34 и его высоте, равной 8-25 средних калибров куска, устанавливают коэффициент расхода воздуха горения 3-3-3,7 и удельный расход тепла 100-170 ккал/Ы -с), при повышении порозности слоя с 0,34 на каждые 5% уменьшают коэффициент расхода воздуха с 3,3 на 4-7%, а при увеличении высоты слоя сырых окатышей с 25 средних калибров Ф куска на каждые 10% удельный расход тепла повышают 170 ккал/(м. с) на 6-9%.