Способ зажигания агломерационной шихты
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ1054435
3(5D С 22 В 1/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ч " М
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1тадии спекание ш хп ьi
1,Р
> 0,9 ф î8 Ъ ф 0,7 0,6 с l «05 ъ « 04 ) ю э 3 Q3 ," «а
02
0 ОИУ 0Ю f15 ЮО ggj ОЛ0 ЮЛ 0
0тносапепьная Вина агтмашинь/ (21) 3266055/22-02 (22) 25.03.81 (46) 15.11.83. Бюл. V 42 (72) В.А. Шурхал, В.П. Якубовский, В.Д. Вижанский, В.Ф. Подлубный, В.Г. Власов, П.Е. Нахаев, В.В. Греков, С.Л. Зевин и А.M. Баранов (71) Институт газа АН УССР (53) 669.1:622 785(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ,й 414306, кл. С 22 В 1/10, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
И 546657, кл. С 22 В l/10, 1976.
Cmuo u Ьеанещ нагреЖ
Ю (54)(57) СПОСОБ ЗАЖИГАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЦ, включающий многостадийный внешний нагрев, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью
:увеличения производительности и ,уменьшения расхода твердого топлива, интенсивность внешнего нагрева на второй и третьей стадиях поддержива ют равной соответственно 1,0-0,65 и 0,65-0,45, а на четвертой и последующей стадиях 0,45-0,25 интенсивности Нагрева на первой стадии, величину которой поддерживают равной 0,5;1,0 NBT/„2.
1 10544
Изобретение относится к предвари. тельной обработке руд, а именно к агломерации, и может быть использовано в металлургической и химической промышленности и в промышленности строительных материалов.
Известен способ зажигания агломерационной шихты, в котором периферийные участки поверхности шихты подвергают дополнительной тепловой 10 обработке, причем после зажигания тепловую йагрузку на периферийные зоны автоматически повышают íà 15, 204 по отношению к температуре поверхности средней зоны, равной 800900 С Cl ).
Недостаток данного способа заключается в том, что тепловая нагрузка, т.е. количество тепла, подводимого к шихте от внешнего источника (зажигательного горна), не согласуетсл с изменением газопроницаемости слоя по длине агломашины, т.е. по ходу процесса спекания шихты. В результате шихте сообщается недостаточное количество тепла от внешнего источника.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трехстадий- З0 ный способ зажигания агломерационной шихты, включающий внешний нагрев путем сжигания газа над слоем, в котором теплотворную способность сжигаемого, газа повышают от 4187-7536 до
8374-26008 кДж/нм по длине зон зажигания, при этом содержание кислорода в продуктах сгорания поддерживают в пределах 4-183, а их температуру по длине зон соответственно от 400900 до 1250-1330 С с последующим снио 40 жением до 600-800 С (2).
Увеличение теплотворной способности газового топлива с 41877536 кДж/нм в первой зоне до 837436008 кДж/нм при одновременном по- 45 вышении температуры горнового газа с 400-900 С до 1250-1330 С соответст. вует увеличению интенсивности внешнего нагрева шихты во второй зоне по сравнению с первой зоной в 1,32,3 раза, при этом интенсивность на- грева в первой зоне равна 1500027000 кДж/(м мин).
Этому способу присущи те же недостатки, только выражены они в большей55 мере, причем вследствие низкой интен.сивности нагрева в первой зоне и увеличения ее в последующих зонах умень35 2 шается производительность машины и увеличивается расход твердого топлива на процесс спекания шихты, Цель изобретения - увеличение про. изводительности машины и уменьшение расхода твердого топлива путем интенсификации внешнего нагрева спекаемого материала.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу зажигания агломерационной шихты, включающему многостадийный внешний нагрев, интенсивность внешнего нагрева на второй и третьей стадиях поддерживают равной соответственно 1,0-0,65 и 0,650,45, а на четвертой и последующих стадиях 0,45-0,25 интенсивности нагрева на первой стадии, причем интенсивность нагрева на первой стадии поддерживают равной 0,5-1,0 ИВт/м .
Количество тепла q получаемого спекаемой шихтой от внешнего источника (зажигательный горн) за время нагрева, т.е. удельный расход тепла внешнего источника является функцией интенсивности внешнего нагрева
3 и продолжительности внешнего нагрева t.н, и описывается уравнением
3 t H кДж/HM
В свою очередь интенсивность внешнего нагрева 3, характеризующая тепловой поток (поток тепловой энергии ), на входе в слой спекаемой шихты, включающий тепловую энергию, излучаемую кладкой свода и стенок зажигательного горна, .и тепловую энергию горновых- газов,. зависит от скорости потока горновых газов Ч z на входе в слой спекаемой шихты и их теплосодержания iгг и равно произведению количества горнового газа проходящего через единицу площади зоны нагрева в единицу времени, на теплосодержание 1 нм ropHoaoro газа.
Характер распределения по высоте слоя спекаемой шихты тепловой энергии, подводимой от внешнего источника, существенно влияет на удельный расход твердого топлива и количество получаемого агломерата. Зависит он от завершенности теплообмена между потоком горнового газа и спекаемой шихтой.. В свою очередь завершенность теплообмена зависит от параметров внешнего нагрева (скорость потока и температура горновых газов, продолжительность внешнего нагрева). На- . иболее существенное влияние на глу35
Ю
3 1 бину проникновения тепловой волны и завершенности теплообмена оказывает скорость потока горнового газа, что видно из следующего уравнения множественной регрессии, полученного по результатам экспериментальных исследований, аппроксимирующего зависимость отношения Тжд„ .», (ха-, рактеризует завершенность теплообмена) от параметров внешнего нагрева на горизонте слоя, удаленном на
10 мм от его поверхности:
Тммкс:Ти = 0 4300t н 0,1428 Ти +
+ 0,6890 » Ч где Тмс,кс - мак мальная температура материала на рассматриваемом горизонте слоя;
Y T„ и „ — масштабированные параметры внешнего нагрева соответственно условная скорость потока горновых газов, их температура и продолжительность нагрева.
Для более интенсивного нагрева материала верхних пластов слоя необходимо повышать скорость потока горновых газов через слой. Однако скорость фильтрации горновых газов через слой спекаемого материала определяется газопроницаемостью слоя, которая, будучи максимальной в начале процесса, затем уменьшается в 23 раза. Соответственно изменяется и скорость потока горновых газов.
На чертеже приведено изменение по длине агломашины скорости потока гор-новых газов (под зажигательным горном) и воздуха (за пределами горна), 1 выраженной в относительных единицах.
На графике видны четыре участка с различной скоростью прососа горнового газа через слой спекаемого материа- . ла, соответствующие четырем стадиям внешнего нагрева. Скорость прососа горнового газа на первом участке в 2,4 раза выше, чем на четвертом участке.
С целью достижения интенсивности внешнего нагрева на первой стадии в пределах 0,5-1,0 ИВт/м теипературу нагрева (температура горновых газов) поддерживают на максимально допустимом для нормального ведения процесса спекания уровне (1525-1600К); на таком же уровне поддерживают температуру и на второй стадии нагрева, а на третьей и четвертой стадиях наМ
054435 4 грева снижают до 1275" 1375:К и до
1100-.1200 К соответственно. Этим достигается щадящий режим нагрева, предотвращающий переплавление и возникновение термических напряжений в аглоспеке верхних пластов пирога.
Проведены промышленные испытания предлагаемого способа внешнего нагрева на агломерационной машине Н 3
Новолипецкого металлургического завода. Ившина с площадью спекания 312 м (длина 1.с = 78 „ ) оборудована четырехсекционнйм зажигательным горном, общей длиной 1 = 16,2 м (отношение
0,21). ПОскОльку HB аглОмашине не бйло возможности применить для внешнего нагрева в зонах горна газовое топливо с различной теплотворной способностью, интенсивность внешнего нагрева по стадиям поддерживали пу-. тем установления соответствующего расхода газового топлива на отдельные секции зажигательного горна. О качестве нагрева слоя шихты по длине агломашины судили по разности давлений горновых газов и воздуха в окружающей атмосфере, т.е. по избыточному давлению горновых газов в отдельных секциях горна, а также по
Зо изменению концентрации кислорода в горновом газе по длине и ширине горна. Визуальными наблюдениями определяли степень пропекания шихты и оплавленности аглоспека на расстоянии 5-6 и от задней стенки горна.
Для внешнего нагрева испольэовали смесь доменного и коксового газов с теплотворной способностью 7400 кДж/нм .
Во всех опытах высоту слоя шихты поддерживали равной 296 мм.
Полученные данные приведены в
;таблице ..
° Il р и м е р 1.(по прототипу).
Интенсивность внешнего нагрева на первой стадии поддерживали равной
3„ = 0,47 ИВт/м. при продолжительности нагрева йН „ = 0,29 мин; на вто. рой стадии 22 = 0,76 МВтlм и н2
1,14 мин; на третьей стадии 3
= 0,43 ИВт/м и t < = 0,72 мин; на з четвертой стадии Э вЂ” — О и t > = О.
При высоте слоя шихты Н = 296 мм продолжительность спекания шихты по всей высоте слоя t „ = 14,3 мин, а вертикальная скорость спекания шихты Чся = 0,0207 м/мин. Таким образом, в примере 1 3z: 3„ = 1,6; 3з.3„= 0,9;
+ 0 006 0,024
tg = ц,001 с„, н, = О.
10544
Пример 2. Интенсивнрст ь внешнего нагрева на первой стадии поддерживали равной 2„ = 0,84 ИВт/м, а продолжительность нагрева
0,54 мин; на второй стадии 3g = 5
0 92 Ивт/e t 0 54 мин; на третьей стадии 3 = 0,59 МВтlм, t = 0,54 мин; на четвертой стадии
2, = 0,42 МВт/м, t „ 0,54 мин..
Продолжи тел ьност ь спе кания составила 13,6 мин, а вертикальная скорость спекания шихты Ч п=0,0128 м/мин.
Следовательно, в примере 2 2 .3 =
= 1,1 J> .3„= 0,7; 34 .3„ = 0,5;
tH:=tÍ = t H = 0,012 Veen
Пример 3. 2 = 0,87 МВт/м
З : З„= 1,00; З,:У„= 0,65; Э+.. „=
45; t „=t И 4 O 0012 Чсп °
Пример 4..3.;= 0,53 МВТ/м2;
3g.3g= 0,80; 3g .Х,= 0,60;34 .3)=0,«0; 20
tg) = 0 009 V „; .и = 0,015 Чся
-4. I. Нз = 0, 015 Чсп М4 = 0 «009 ЧСп-.
Пример 5. 3„= 0,47 ИВтlм с 2
0,70; 3> . = 0,50; 34 . 31 =
0,30; н „= н = 0„012 Чс п т и — — л
009 V
Пример 6. Э = 0,90 ИВт/м
2, g>.ý„= 0,75; з.3„= 0,55; эц .Э.1 =
0,36; t.g 0,015 Чсл t иг
009 Чс " н = н4 = 0 012 Чся 30
Пример 7. 34 = 0,96 МВтlм
a2: „= o,65; а .э„= o,45; v+ .э„=
35 d — 0 25i н . = t И2 0,012 VcII t.нэ
48
g2 . = 0,65) 3g . Э„= 0,45; 34
= 0,009 Ч 1"3 t>4- 0,012 Ч,„.
Пример 9. 4 = 0 82 МЦт/мг;
: 2. Х = 0,60; 2 . Р = 0,40 4: 1= = 0 015 чсп t g4 = 0,",09 чс .
Удельная пройзводительность агломашины P вычисляется по формуле
P = 0,0006 Чсп 7ш насК /ь, т/(м г ч где V и - вертйкальная скорость спекания шихты, мм/мин; у;„ „ — насыпная масса шихты, т/м
К вЂ” выход аглоспека из шихты, т/т;
- выход годного аглоспека,3 а.Поскольку при проведении опытов ц,„ „ц, К и р не определяли, то принимаем их постоянными (хотя улучшение качества нагрева положительно сказывается на выходе годного агломерата) равными ш н с= 1,92 т/м ; К =
0,85 т/r; p = 721. Тогда формула для расчета P принимает вид Р— 0,0705 V „. Значения удельной производительности, подсчитанные по этой формуле, как и другие результаты, приведенные в таблице.
105М35 сО
CD л
CD О
О О О С3 л
1 1 I
О
О о ю
° о о
СЧ CV о
° °
Ю о
М\ О
LA LA
СЧ
° P ю о О
Ю л о о м
Ю с3 о СО (У1
Ю
Ю о
CV
CD
CV LA ю о
О О и а
-1 . CV
° °
CD CD
1 I 1 I
СМ
Ю
LA л
LA СГ\
LA М о о
CD
Ol
Л СО a CD
Ъ
С!1 " ОЪ OO
CV
Ю
CV LA о ю
Ф Ю о о
О1
CD о
Ю л
CD л
Ю о ш м
° Ф о о.М .СЛ О Дм м - м
CV Р4 CV С" \
I l I
Ю
О о
Ю
CD о о О 1 о о
CO
A о м
LA о О Л
Ф л
LA М - М (I 1 1,СЧ
CD
С4 СМ о о о.
CD
Ю
Ю о а е О
Ю л о о л
CO
Ю со о О 1о
СЧ
CV СV
CD О о о
C4 CV
Ю CD
A Ю о о
CD а а ю о
М Ю Ю о о О м сО
Ю о !
С л
ОЪ о
С3 а О
° ° ° в со л
1 I I
3Е 3- Y
- о
2l Э
Z X l0XL3
6) Z з
>к о о
0 3- Ctt
Ф О 0 аи х ецио
C a!0
К IZ
X X ч
3tt tg
I- 3О О г
Z
="!
О С3
Z Г 3
C о
) г х и
LA (Q с
Z О
Cl о
L о а
1 3
1 1
I 1
1 CA I ! I
1 I
1 1
I 1
3 3
1 3
1 1
1 I
1 1
1 I
I СО ! I
1 (! — 1
1 I
I I
I I
1 Л 1
I I
1 1
I 1
11
1 1
1 1
1 1
I 1
1 1
1 1
1. Я) 1
1 1
I 1 ! I
31
1 3 ! I ! I
1 1
1 I
1 1
1 LA 1 ! 1
1 1
I !
» — «-3
I ! I ! I ! 3
3З 1 1
C 1 1
О 1 !
3 1
1 1 а 1
Э
I I
X 1 1 а 1 м I
I 1
I. I — -1
I I
1 I
I .
1 1
t. 1
1 СЧ ! 1
I 1
1 I ! 3
1 I
1 3
1 1
I 1
1 1
1 1
I 1
1 - l
1 3
I
1
1 !
1
I !
I
1
I
1
I
I
1
1
I
1 !
1
l
1 !
I
I
I
1
1
1 °
1
I
I
I
1
1
1 !
1
1
I
I
I
I
t
l
1
I
I
1
1
1
1
3
1 t
1 1
1 1
I 1
I I
1 I
1 I
1 I
I 3
1 Д 1 а
I !» I
1 Э
1 Е 1
1 Ctt 1 а
3 ttt I
l t: ! l т1
1 I
О О С3
3 С 4 CO л . В о о о о о а. л ю со
Ф о о о
r г
Г С
3Сй
Сс3 ч3
r7 rl
Г
С3 LA 0Ъ о о о л А о о ю
СЛ Ch С3 о о о о о о о а а CA ь о о о а в о о о
- Т О1
33 Ь о .о
Ю В о о о с с
f4 333 3. и и и
Э
X Я
Z t=
Э с
Ф Э
Ф 33
Ч 333
Ctt о ос
I Х зоч
0ttt е о 1з zo а а в о
L о э а m
О 333 ! t о
) о Э 0 сс х .х а
Ч Ф о а 36 а
O .:Ctt а ч
О ttt ч
CD >) О
О1 О сО
Ф
CV СЧ CV сО м Р!
С4 С4 С 1 со м 31
С4 СМ М О сО а м сО со N сч
Ю м
-Ф; iо CD в с Ю м см N
Л е !С3
iD сО О1 (> д I
«, I
% ) 1 I
0 \ 1
1 1, — il
СО
Ю (О
00 (\ с о с х Р>Е Э
Э IФхОЭ о. С о.о Ф х с с о
z x
Р 9 >S
С(.9
emv
s m а ц о со
=с о с
LA
CV
3 Ф
Ф 1 о
Ц со о с
9 >Х ах е э э о
С= С Ф о л (л аэ
3- О С
xto «;
s m
3 О>с
М
v 9 (« осо с о>х оээ
czar!
I !
I
i
Q.
2 (О. а
1
X р У
3- о о з
53
3E s с х о Ф йх Y о э а с с= v ( э 1
9 1
% о
«С
1
1
1
1 !
I
I
1
I !
I !
I
1
3
3 !
1
1 !
1
1
t
I !
1
1
I
t
1 !
1
1 !
1
I !
l o
I 1
t . 1 ! 3 (3 — 4
1 1
1 (1
t 1.
1 1
1 1 (!
3 1
3 — -Ч ! I
1 1
I 1
I 1
t м
3 1
1 !
1 1
I ! !
I о (1 1
1 EA 1
O. I
Ж а 1 (1 3
t
1 i
1 .. 1
I i
1 I (1
t
1 I
3
) с> ъ 1
° 1 ! 1
1 I
1
I (Ч ! !
3» -Л
I, 1
i
1 I х s си о m
Ф
3 О
Π1-—
am s ! ° р СМ (« I e о х ow
Р Xl» р э а (Х Э 2l
° > 1- х
F 05!3 35
Ф д
903(I- 9 о Фа с
Ц, ) (О Я
Д ) с х л
C Х Э Э Iоэотэ э g Ф s
cLФ а ц (« о.о («1с s p
30 (Х 1О а э 9 ххt-sЙ ; оехэо
О (- .(0
CV.ЗФС1= э о ((.оФа (oe o
m g ц, )
C c оо>
Щ е
rsv
S 1- 30, v
s z ахом
Э Э < 9
1- (9 ñ мэхо
emxo аеас, (0 С Э хо9е!
1
I
1
1
I !
I (I
t о
3 э
Б э . х
1 Ф
1 ! р
1 о . о (хх р m (ЭО
1- в s
I >х (co
О 13 аа O9 а 63 с 3I э х р s
v >s о е
1 х р.
Ф 3s 9
u a
Х 1(э
1 х >s
s o
O. о
t Ф
3->
I >s
«о л> Ф
;«о. э
tI V
T о
3 z
» Ф
I э
1 3.> (-! о
I е, I 9
1 Ф, n
-о в> > о
1 (v
I » (0
НФ
1 э
17) а
1
„ II0 (.) х
1 °, 1 9
s
1 (I0
I y
1 э
1
1
1, а
12
1054435.
Составитель Л. Шашенков
Редактор H. Швыдкая Техред Т.Фанта . Корректор О. Тигор
Заказ 9041/34
Тираж 627 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .
113035, Москва, M-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
При ведении зажигания агломерационной шихты по примеру 1 вследствие малой интенсивности внешнего нагрева на первой стадии наблюдали от" рицательное избыточное давление горновых газов, что приводило к passeтию подсосов воздуха в горн возле бортов паллет и неравномерному распределению по ширине горна концент-, рации кислорода в горновом газе. В результате у бортов паллет шихта верхнего пласта практически не спекалась и переходила в возврат.
"ри 2 1 1 10 3 1
Э .З.1= 0,50 (пример 2) получали равномерное распределение концентрации кислорода по ширине горНа (следствие положительного избыточного давления горнового .газа), однако спек поверхностного пласта был переоплавлен по всей площади паллет.
При Qg.Э„= 1,0-0,65; 3g .3 = 0,65"
0,45; 3y:Ý = 0,45-0,25 и >y = 0,53"
1,0 МВт/м (примеры 3, 4, 6 и 7) получали спек, нормально оплавленный по всей площади паллеты, Только в, опыте 3 слабо оплавленный спек получался у бортов паллет. Плохо спекалась шихта поверхностного пласта по всей площади паллеты при Э =
0,47 МВтlм в опыте 5. Переоплав.ленный спек, по всей площади паллеты полУчен в опыте 8 пРи, „,= 1 06 МВт/Д5 Слабо оправленный спек (особенно у бортов паллеты) получен в опыте
9 при 2у. 3q = 0,60; Эз . Л, = 0,40 и 3+ . 3< = 0,20.
По результатам опытов выбраны следующие параметры зажигания спекаемого материала на агломерационной машине:
Э . Э„= 1,00-0,65; З : Э„= 0,650,45;, . 4= 0,45-0,25 при
15 = 0,50-1,00 ИВт/м и продолжитель-, ности стадий внешнего нагрева, (0,009-0 015) Чсп.
При опытно-промышленной проверке предлагаемого способа зажигания спе20 каемого материала на агломашине получено увеличение производства агломерата с 420 до 432,2 т/ч, т.е. на
2,93, и сокращение удельного расхода, твердого топлива с 65,0 до 63,7 кг, т.е. на 1,3 кг на 1 т агломерата.
При этом уменьшилась концентрация окиси -углерода в отходящем агломерационном газе, а следовательно, и выбросы ее в окружающую среду.
