Способ обжига железорудных окатышей

 

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%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц Ю

РЕСПУБЛИН

3(51) С 22 В 1 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И GlHPblTPM (21) 3266275/22-02

{22) 31.03.81 (46) 30.04.83. Бюл. Р 16 (72) В.М. Абзалов, В.И. Клейн, Р.Ф. Кузнецов и В.И. Лобанов

{71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники и Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 669.1:622.78(088.8) (56) 1. Бережной Н.Н. и др. Окомкование теплоизмельченных. концентратов железных руд. М., Недра, 1971, с. 81.

2. Авторское свидетельство СССР

М 594196, кл. С 22 В 1/02, 1976. (54)(57) СПОСОБ ОБЖИГА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

OKKTbKtlEA, включающий сук ку, нагрев с последующим охлаждением верхнего го„.SU„„1014 А ризонта материала, обжиг путем подачи газовоздушной смеси в.слой и сжигание ее в средних и нижних горизон.тах слоя, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения качества готовой продукции, при порозности слоя сырых окатышей 0,29-0,34 м /м 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/(м :c), при повышении порозности слоя с

0,34 м /м на каждые 5% уменьшают коэффициент расхода воздуха с 3,3 на

4-7%, а при увеличении высоты слоя сырых окатышей с 25 средних калибров Е

Ф куска на каждые 10% удельный расход тепла повышают 170 ккал/(м с) на

6-9Ъ.

1014944

Изобретение относится к производству железорудного сырья в черной металлургии, а именно к производству окускованного сырья.

Известны способы сжигания топлива в слое железорудных окатышей при их термообработке на обжиговых машинах конвейерного типа, включающие контролирование коэффициента расхода воздуха горения, предварительное перемешивание топлива и воздуха в гор- 10 не обжиговой машины, фильтрацию смеси через слой, турбулизацию, дробление, подогрев и микрофакельное сжигание (,1).

Однако способы характеризуются (5 случайными скоростью и направлением движения фронта горения топлива в слое и Уровнем развиваемых температур. Это обстоятельство объясняется сжиганием топлива в слое окатышей.gp .беэ учета особенностей структуры слоя - его физических характеристик, таких как порозность, средняя крупность. В результате становится возможным образование узкого фронта ro- 25 рения топлива с температурами, превышающими 1400 С и способствующими спе. кообраэованию окатышей, сжигание на значительном удалении от нижних го.ризонтов слоя и, следовательно, не- Зр дообжиг 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 гаэовоэдушной смеси в слой и сжигание ее в . 40 средних и нижних горизонтах слоя (21.

Недостатками известного способа являются формирование фронта гореHNR co слу айным уРовнем температур, 45 определяемым степенью подогрева топливовоэдушной смеси перед ее загоранием. Степень нагрева смеси в свою очередь во многом зависит от аэродинамического сопротивления слоя окаты- 50 шей, количества топливовоздушной смеси и теплового потенциала верхних горизонтов слоя. В результате становится возможным как развитие в слое окатышей температур, превышающих

1400 С и способствующих обраэоваНИЮ В НЕм сПеков, так и недообжиг нижних горизонтов окатышей вследствие недостаточного высокого уровня температур в слое. Кроме того способ характеризуется отсутствием ме- 60 тодов и рекомендаций по сжиганию газа с. высокими коэффициентами расхода воздуха, что является возможным при высокой степени нагрева топливо-, воэдушной смеси перед ее загоранием., 65

Цель изобретения — снижение расхода и повышение качества готовой продукции.

Поставленная цель достигается согласно способу обжига железорудных окатышей, включающему 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 пороэности слоя сырых окатышей 0,29-0,34 м /м и высоте, равной 8-25 средних калибров куска, устанавливают коэффициент рас. хода воздуха горения 3,3-3,7 и удельный расход тепла 100-170 ккал/(м с), при повышении порозности слоя с

0,34 м /м на каждые 5Ъ уменьшают коэффициент расхода воздуха с 3,3 на

4-7Ъ, а при увеличении высоты слоя сырых окатышей с 25 средних калибров куска на каждые 10% удельный ðàoход тепла повышают с 170 ккал/(м c) на б- 9Ъ.

Практика эксплуатации обжиговых конвейерных машин оборудованных устройством для сжигания газа в слое (ГГУ), показана, что на них равномерность обжига окатышей по высоте слоя значительно выше, чем на маши нах, оборудованных обычными топливосжигающими устройствами. Кроме того, на обжиговых машинах с ГГУ сокращение количества и времени 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 13001350 С. Эти обстоятельства способо ствуют снижению удельного расхода топлива на процесс. При сжигании газа в средних и нижних горизонтах слоя материала происходит охлажде" ние 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 турбулиэующих факторов, способствующих интенсивному перемешиванию топлива и воздуха. Запас тепла предварительно нагретого слоя служит источником энергии, передаваемой топливовоэдушной смеси и, тем самым, повышающий ее энергетический уровень, необходимый для развития реакции горения. Топливовоэдушная смесь, проходя через слой кусковых материалов, дробится на мелкие факелы, иэ которых в объеме межкусковых пространств образуются горящие микрофакелы, определяющие особенности раз 1014944 ности слоя практически весь объем топлива сгорает на верхних и средних горизонтах слоя, температура на границе слой-постель устанавливается ниже 1100 С и окатыши нижних горизонтов слоя недообжигаются. При бол . шей подаче тепла на единицу поверхности слоя фронт горения черезмерно приближается 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: порозности слоя 0,29-0,34 м /мэ 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 окатыаей в процессе обжига невозможна. увеличение порозности слоя выше 0,34 мЗ/м3 уже требует корректировки величины коэффициента расхода воздуха. Термическая обработка железорудных окатышей высотой ниже 8 средних калибров куска даже на колосниковых решетках, входящих в систему комбинированных ус40

65 вития процесса сжигания газа в слое.

В свою очередь количество, форма и протяженность микрофакелов определяются структурой обжигаемого слоя окатышей и, в первую очередь,. порозностью слоя и упаковкой окатышей на нижнем горизонте слоя, определяемой давлением вышерасположенных слоев.

Поэтому при обжиге окатышей .со сжиганием газа в слое изменение его физической характеристики (пороэности, 10 высоты) необходимо сопровождать изменением входных граничных условий образования микрофакелов в межкусковых объемах окатышей. Полученные данные показали, что получение ста- 5 бильной структуры микрофакелов и ее регулировка обеспечиваются оптимизацией коэффициента расхода воздуха и удельного количества тепла, подаваемого на единицу поверхности слоя, -20 для каждой конкретной структуры об-жигаемого слоя окатышей.

Опыты показали, что при порозности и высоте слоя сырых окатышей, равным 0,29-0,34 м /м > и 8-25 средних калибров куска,. коэффициент расхода воздуха и количество тепла должны составлять 3,3-3,7 и 100-170 ккал/ (м с) ° При меньшем коэффициенте расхода воздуха на участках слоя, обра-. зующих фронт горения, возможно образование локальных температур, превы(шающих 1400 С, а при большем — нижние горизонты слоя окатышей не -разов. реваются до требуемых по технологии температур и качество готовой продук- 35 ции ухудшается. При меньшей подаче топлива (по теплу) на единицу поверхтановок решетка-трубчатая печь эконо мически нецелесообразна и поэтому в предлагаемом способе не рассматривается. Высота слоя окатышей свыше

25 средних калибров куска при их обжиге на конвейерных машинах требует повышенной подачи тепла на единицу поверхности слоя. В последнее время намечается тенденция перевода обжиговых конвейерных машин на работу с высоким слоем.

Вместе с тем, увеличение высоты слоя сопровождается повышением его аэродинамического сопротивления. Для компенсации такого повышения на нагрузке устанавливаются специальные укладчики сырых окатышей и рыхлители уже уложенного слоя, обеспечивающие повышение порозности слоя сырых окатышей до 0,45 м /мз 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 размера 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 мз/м 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 воздуха возможно образова,ние фронта горения топлива с темпе ратурамн, превышающими 1400 С.

Увеличение высоты слоя на обжиговых тележках требует, с одной c1o-. роны, расширения фронта горения топлива при относительно невысоких коэффициентах расхода воздуха для по|вышения равномерности обжига сред" них и нижних горизонтов слоя окаты« шей, 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/(м с) на 6-9%

Меньшее увеличение количества подво1014944 димого к поверхности слоя тепла приводит к недообжигу нижних горизонтов слоя,. а большее — к росту удельного расхода тепла на процесс.

Сущность способа заключается в осуществлении микрофакельного сжигания топлива непосредствейно в слое окатышей в зависимости от его физических характеристик (пороэности, высоты), управгении этим процессом и оптимизации удельного расхода топли- 10 ва на процесс для каждой конкретной упаковки слоя. При этом стабильная структура микрофакелов и ее регулировка обеспечиваются оптимизацией коэффициента расхода воздуха горения 15 и количества тепла, подаваемого на единицу поверхности слоя.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. На обжиговой машине, например типа ОК-108, с площадью эоны обжига, занятой устройством для сжигания газа в слое, равной 20 м, производят окислительный обжиг желеэорудных окатышей со средней крупностью куска 12,5 мм в слое высотой

300 мм. Таким образом, высота слоя сырых окатышей, обжигаемых на машине

ОК-108, составляет 300:12,5-24 от среднего калибра куска. Загрузку сы30 рых окатышей производят серийным роликовым укладчиком, обеспечивающим упаковку слоя с порозностью 0,32 м /м.

3 реднюю крупность сырых окатышей онтролируют по Рассевам на стандарт-35 ных ситах и регулируют изменением режима работы окомкователей. Высоту слоя контролируют серийными уровнемерами и вторичными приборами КИП и регулируют изменением скорости движения обжиговых тележек. Порозность . 40 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 .отемпературному обжигу, упрочняющему обжигу верхних .горизонтов слоя при надслоевом сжигании топлива в горне обжиговой машины и. Упрочняющему обжигу средних и нижних горизонтов слоя при сжигании топлива непосредственно в слое окатышей. При этом на первой стадии обжига (стадии надслоевого сжигания газа) средние горизонты слоя разогреваьт до температуры не менее

700-800 С, что является достаточным для стабильного образования фронта горения топлива на этих горизонтах 60 слоя и постепенного перемещения его сверху вниз. На стадии слоевого сжигания газа на 1 м поверхности слоя подают тепло, в количестве

170 ккал/(м с), т.е. 170."8500

0,02 м газа (м . с), где

8500 ккал/м — теплотворная способность природного газа. Всего природного газа в зону обжига, оборудованную ГГУ, подают 0,02 ° 20 3600

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 = 58 000 м "/ч, 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.

40-25

170+0,06 ------ . 170

0,1. 25 — 230 ккал/(м . с), где 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 гаэ в количестве

20 3600 = 1950 м /ч.

230 3

8500

Коэффициент расхода воздуха горения в зоне обжига с ГГУ устанавливают равным.

3,3-0,05

0 38-0 34

0 05 0,34

3,3 = 2,9, где О, 05 — степень снижения коэффициента расхода воздуха на каждые 5% повышения пороэности слоя.

Количество воздуха, подаваемого в зону обжига, оборудованную устройством для сжигания газа в слое, устанавливают равным 1950 10,2.2,9

= 57500 м3/ч.

Пример 2. На обжиговой машине то1о 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 эоны обжига со слоевым сжиганием топлива вносят следующие коррективы. На второй стадии зоны обжига на 1 м поверхности шихты топлива подают в количестве

1014944

Составитель A. Близнюков

Редактор С. Юско Техред N.Tenep Корректор М. Шароши

Заказ 3139/24 Тираж б27 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Остальные операции предлагаемого способа оотавляют без изменения.

Применение иэббретения обеспечивает снижение удельного расхода Tollлива на процесс на 10-12%, повышение производительности обжигового оборудования на 27-ЗОВ и существенное улучшение качества готовой цродукции.

Зкономический эффект составит

140 тыс. руб. на 1 млн. т окислительных окатышей.