Способ обжига окатышей на конвейерных машинах Советский патент 1981 года по МПК C22B1/16 

1

1 Изобретение относится к подготовке металлургического сырья в черной металлургии.

Известны способы отопления горных обжиговых конвейерных машин с комбинированной системой сжигания газообразного топлива, включающие раздельную подачу газообразного топлива и воздуха горения, из смешение, сжигание в горном пространстве и непосредственно в слое окатышей. По этим способам интенсификацию процессов тепло- и массообмена в слое осуществляют посредством ликвидации на части зоны обжига факельного сжигания газа, ввода всего потока газовоздушной смеси вслой окатышей и сжигания этой смеси в зоне слоевого горения топлива на средних и нижних, горизонтах слоя l .

Недостатками данных способов являются: необходимость организации специальной зоны тушения поверхности слоя окатышей (путем подачи холодного воздуха) перед зоной слоевого горения топлива для устранения возможности загорания топлива над слоем, в результате чего увеличивается протяженность обжиговых конвейерных машин; необходимость расположения

устройства для сжигания газа в слое непосредственно в горновом пространстве машин, что обусловливает существенное снижение их механической стойкости; наличие на обжиговых машинах разнотипного топливосжигающего оборудования, что усложняет его эксплуатацию; необходимость использования в процессе природного газа и отсутст10вие возможности применения недефицитных дешевых видов твердого топлива. Таким образом, применение этих способов существенно усложняет конструкцию обжигового оборудования и обусловли15вает уменьшение удельной производительности обжиговых машин. Перечисленные недостатки устраняются при одног временном сжигании газообразного (над слоем) и твердого (в слое окаты20шей) топлив.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ отопления обжиговых конвейерных машин с комбинированной системой сжига25ния различных видов газообразного и твердого топлива, включающий раздельную подачу газообразного и твердого топлива и воздуха горения, их смешение,сжигание в гдрновом простран30стве газообразиого топлива, а сжигание твердого топлива непосредственно в слое окатышей.Согласно этому способу в горне сжигают смесь газообразного топлива и воздуха, а твердое топливо подают на обжиговые тележки (последовательнослой угля, слой рудоугольных гранул) методом послойной укладки материала. Таким образом ввысокотемпературных зонах осуществляется одновременное сжигание топлива над слоем и в слое материала 2. Недостатками этого способа являются: послойная укладка материала, осуществление которой в настоящее время на серийном оборудовании затруднитель 1 но, так как требует наличия специального тракта для подачи твердого топлива; необходимость разделения твердого топлива на два потока: самостоятельный поток топлива и топливо, зака тываемое в гранулы, в результате чего существенно усложняется система подго товки шихты, повышенные требования к степени измельчения угля, закатываемого в гранулы; невозможность увеличения и регулирования скоростей реакции тепло- и массообмена на всех гори зонтах слоя материала/ невозможность работы горна обжиговых машин на смеси различных (включая твердое) видов топлива. Цель изобретения - интенсификация процесса тепло- и массообмена в слое и уменьшение расхода дефицитных видов топлива. Постайленная цель достигается тем что согласно способу через нечетные и четные ряды противоположных топливосжигающих устройств вводят и сжигают в горне смесь твердого и газообразного топлива в соотношении по теплу соответственно 1:(1,4-2,7) и 1:(2,0-3,5), при том 10-50% твердого топлива сжигают в горне, а 5090% - непосредственно в слое окатышей, время.пребывания материала между соседними нечетными рядами топливосжигакядих устройств 2-4 мин. Использование при производстве окатышей дешевых видов твердого топлива является важнейшей народнохозяй ственной задачей. Вместе с тем решение этой задачи должно сопрово кдаться улучшением процесса обжига окатышей, В предлагаемом решении использование дешевых видов твердого топлива сочетается с повышением производительности обжигаемого оборудования и улучшением качества готовой продукции.Для этог твердое топливо через специальны сопла топливосжигаю цих устройств вду вается Б горн обжиговой маииины, частично сжигается в горне в состоянии газовзвесиВ смеси с природным газом и дожигается (за счет недогоревших крупных частиц топлива) непосред ственно в слое материала , Горящие частицы топлива поступают в слой материала вместе с горячим потоком газа-теплоносителя. Горение мелких частиц твердого топлива (крупностью до 0,3 мм) завершается в горновом пространстве машины за счет кислорода горновых газов. Более крупные частицы загораются в горне, с потоком газа-теплоносителя попадают в слой окатышей и дожигаются в нем. Установлено, что при изменении режима сжигания топлива в горне от горелки к горелке, т.е. при создании пульсирующего режима горения топлива по длине машины, все процессы тепло-и массопереноса интенсифицируются. Для этого режим сжигания топлива нечетных и четных рядов горелок устанавливается отличным друг от друга. При этом суммарное количество топлива по теплу в каждый ряд горелок устанавливается одинаковым (т.е. распределение тепла по длине машины соответствует технологической карте), но в нечетные ряды (первые по ходу материала) газообразное топливо подают в несколько меньшем количестве (для увеличения доли твердого топлива, подаваемого в слой в начале процесса) чем в четные ряды горелок. Вместе с тем изменение от ряда к ряду соотношения различных видов топлива приводит к изменению параметров его горения как в горне обжиговой машины, так и в слое окатышей. В результате по длине машины имеют место регулируемые пульсации горящего факела и пульсации режима термообработки отдельных горизонтов слоя окатышей, т.е. осуществляется управляемая интенсификация процессов тепло- и массопереноса в слое окатышей. Наиболее эффективным пульсационный режим термообработки окатышей становится при соотношении по теплу твердого и газообразного топлива в нечетных и четных рядах горелок соответственно 1:1,42,7 и 1:2,0-3,0. Подача в нечетные ряды горелок газообразного топлива в количестве, меньшем 1,4 от количества твердого топлива, ухудшает процесс воспламенения теплововоздушной смеси, что нежелательно. Подача в нечетные ряды горелок газообразного топлива в количестве, большем 2,7 от количества твердого топлива, уменьшает амплитуду колебаний (пульсаций) процесса термообработки слоя окатышей и интенсификация процесса обжига окатышей оказывается малоэффективной. Подача в четные ряды горелок газообразного топлива в количестве, меньшем 2,0 от количества твердого топлива, также снижает амплитуду пульсаций процесса термообработки слоя окатышей и является нежелательной. Подача в четные ряды горелок газообразного топлива в количестве,большем 3,5 от количества твердого топлива, приводит к понижению твердого топлива, сгораемого в слое шихты, и, следовательно, к недообжигу нижних горизонтов окатышей.

Введение в слой окатышей требуемого количества твердого топлива обеспечивается регулированием его крупности по фракциям 0,3- и +0,3 мм По технологии обжига над слоем шихты необходимо сжигать 10-50% твердого |топлива (для этого содержание в нем фракции +0,3 мм должно составлять 95-60%К Сжигание над слоем шихты менее10% твердого топлива по существу невозможно вследствие естественного Наличия в топливе (после мельницы) класса фракции - 0,3 мм и частичного сгорания в шихте горна более крупных частиц топлива. Сжигание над слоем шихты более 50% твердого топлива нецелесообразно, т,е, в противном случае количество топлива, сгораемого в слое шихты, оказывается недостаточным, и нижние горизонты слоя недообжигаются.

При сжигании над слоем окатышей 10-50% твердого топлива в слое догорает 50-90% от его суммарного количества. Эти пределы определяются количеством топлива, сгоревшего над слоем по указанным причинам,

Пульсадия режима термообработки окатыыей по длине машины определяются не только амплитудой пульсаций, но и их частотой, В данном случае частота пульсаций определяется временем пребывания окатышей между соседними нечет:ными (четными) рядами топливосжигающих устройств. Опытные данные показали, что это время должно составлять 2-4 мин. При меньшем времени пребывания окатышей между соседними нечетными рядами горелок (менее 2 мин) уменьшается эффективность интенсификации процессов теплои массообмена в слое, что нежелательно. При большем времени пребывания окатышей (более 4 мин) между горелKciMH могут образовываться участки с пониженной температурой поверхности слоя, что недопустимо.

Сущность изобретения заключается Б создании по длине обжиговой конвейерной машины пульсирующего режима термообработки слоя окатышей с заданными амплитудой и частотой пульсации. При этом амплитуда пульсаций задается различным соотношением газообразного и твердого топлива, подаваемого в горелки, а частота - временем .пребывания окатьшей между соседними нечетными (четными), рядгкми горелок.

Пример, Сырые железорудные окатыши загружают на обжиговую конвейерную мсшшну и последовательно подвергают сушке, подогреву и высокотемпературному обжигу, В горн стапливаемых зон обжиговых машин

через комбинированные топливосжигаю-( щие устройства (предусматривающие одновременную подачу газообразного и твердого в виде газовзвеси топлив) подают газообразное и твердое топливо, а также воздух горения раздельными потоками. Образовавшаяся смесь частично сгорает в горне, потоком газа-теплоносителя просасывается через слой окатышей, догорает в нем и обеспечивает требуемый по те нологии температурный режим обжига, В нечетные ряды горелок подгиот смесь твердого и газообразного топлива в соотношении 1:1,4-2,7, Например, при соотношении 1:2 и производительности горелок по теплу 2,5 млн. ккал/ч в горелку подают твердого топлива

178 кг/ч (f 47o|- Я - теплотворная способность топлива, ккал-кг а природного газа - 196 (при теплотворной, способности газа. 8500 ).В четные ряды горелок подают смесь твердого и газообразног топлива в соотношении 1:2 ,0-3,5 .Например, при соотношении 1:3 при указанных параметрах в горелку подают твердого топлива 133 кг/ч, природног газа - 220 . Расход природного газа и топлива устанавливают посредством регулирующей аппаратуры (дроссельных заслонок, вентилей и т,п,),. контролируют по стандартным весоизмерителям и регулируют дозирующими устройствами,

В горне обжиговых машин сжигают 10-50% твердого топлива, а остальное его количество (50-90%) дожигают в слое окатышей. Для сжигания в горне 10% твердого топлива количество его фракций класса +0,3 мм устанавливают равным 95% (абс,). При увеличении доли сжигаемого в горне твердого топлива ( задаваемой по технологии процесса) количество крупных фракций в топливе постепенно увеличивают,Для сжигания в горне 50% твердого топлива количество его фракций класса +0,3 мм устанавливают равным 60%. Стпень измельчения твердого топлива (соотношение в нем крупных и мелких фракций) регулируют режимом работы размольных мельниц и контролируют рассевками топлива перед горелками.

При указанных параметрах время пребывания материала между соседними нечетными рядами горелок {частоту пульсаций) устанавливают равным 3,t) мин (это время в зависимости от режима обжига может изменяться от 2 до 4 мин), Частоту пульсаций регулируют скоростью перемещения обжиговых тележек и контролируют по стационарным КИП.

После высокотемпературного обжига окатыши охлаждают и отправляют на склад готовой продукции,

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительност обжиговых машин конвейерного типа на 5-7%, улучши ь качество готовой продукции и обеспечить возможность частичной замены природного газа не дефицитным твердым топливом. Эконом ческий эффект при таком улучшении ,параметров процесса составляет 90 тыс.р. на 1 млн. т окатышей. Формула изобретения Способ обжига окатышей на конвейерных машинах, включающий раздельную подачу газообразного, твердого топлив и воздуха горения/ их смешение, сжигание в пространстве газооб разного и частично твердого топлива дожигание твердого топлива непосрэд ственно в слое окатышей, о т л и ч ающи и.с я тем, что, с целью интенсификации процессов тепло- и м сообмена в слое и уменьшения расхода дефицитных видов топлива, через нечетные и четные ряды противоположных топливосжигакицих устройств вводят и сжигают в горне смесь твердого и газообразного топлива в соотношении по теплу соответственно ltd,4-2,7) и 1:(2,0-3,5), при этом 10-50% твердого топлива сжигают в горне, 50-90% непосредственно в слое окатышей, время пребывания материала между соседними нечетными рядами топливосжигающих устройств 2-4 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Буткарев А.П. и др. Окускование железных руд и коцентратов.-Сб. института Уралмеханобр, Металлургия, 1978, 5 . 2.Патент OilA 3383199, кл. 75-4, 1967.