探索蓄热铁矿石均热烧结基础与技术

论文导读：降低我国钢铁生产综合能耗,节约生产成本,提升企业竞争力具有重要作用。在烧结工序能耗中,固体燃料消耗占75%-80%。本论文以降低烧结固体燃耗的目的出发,以宝钢股份公司含铁原料、燃料及烧结工艺为对象,通过气体运动和传热规律的探讨,揭示了烧结料层的蓄热规律;开发了利用蓄热实现均热烧结的新技术—分层布料和气流辅助布料均
摘要：随着我国钢铁工业的持续快速进展,钢铁生产的能源消耗总量持续上升。在整个钢铁生产系统中,烧结工序能耗约占15%。探讨降低烧结工序能耗的基础论述与新技术对降低我国钢铁生产综合能耗,节约生产成本,提升企业竞争力具有重要作用。在烧结工序能耗中,固体燃料消耗占75%-80%。本论文以降低烧结固体燃耗的目的出发,以宝钢股份公司含铁原料、燃料及烧结工艺为对象,通过气体运动和传热规律的探讨,揭示了烧结料层的蓄热规律;开发了利用蓄热实现均热烧结的新技术—分层布料和气流辅助布料均热烧结技术,达到显著降低燃料消耗的目的,其中气流辅助布料均热烧结技术在宝钢实现了工业运用。对烧结蓄热现象进行的探讨发现,烧结历程中料层蓄热量自上而下不断升高。若将料高为700mm的宝钢烧结料层平均分为七个单元,获得第二至第七单元料层的总蓄热率依次为40.37%、54.07%、61-39%、66.60%、70.30%、72.99%。由于烧结饼离开烧结机时自上而下各单元热状态不同,依据总蓄热量还无法确定料层合理的燃料分布,本探讨首次提出了可利用的蓄热量概念。可利用蓄热量是以总蓄热量中扣除烧结饼所带走的物理热后的蓄热量,是利用蓄热实现均热节能烧结的依据。通过探讨烧结饼各单元的热状态和物理热的计算,获得了第二至第七单元可利用蓄热率依次为38.18%、50.80%、56.84%、60.33%、60.92%、58.39%,以而为均热烧结新技术的开发提供了可靠依据。在论述探讨的基础上,首先开发了分层布料均热烧结技术。采取分层布料技术,能够在不降低烧结矿产、质量指标的前提下显著降低固体燃耗。烧结试验表明,若将混合料分为三层,上层焦粉用量为4.9%,中层焦粉用量为4.3%,下层焦粉用量为3.4%,混合料平均焦粉用量为4.2%,所得烧结矿转鼓强度62.13%,成品率80.02%,利用系数1.85t/(m2·h),固体燃耗53.85kg/t-s。分层布料均热烧结比普通烧结可节约固体燃耗3.69kg/t-s。鉴于分层布料烧结技术的生产实施受现有厂房布局的限制,本论文进一步探讨开发了气流辅助布料均热烧结技术。通过探讨烧结混合料在气体流场中的运动规律,查明了不同颗粒在气体流场中运动轨迹的差别性,建立了气流辅助布料实现与原料粒度和燃料分布偏析的论述依据。结合现行烧结生产工艺,在实验室中设计和制造了烧结混和料气流辅助布料试验装置,利用该布料装置,查明了气体流速、喷嘴结构、喷吹位置和倾角等对混合料粒度和燃料分布的影响,获得了优化的偏析布料工艺参数,开发出实现粒度和燃料分布合理偏析的气流辅助布料均热烧结新技术。以宝钢原料为对象,采取气流辅助烧结技术在实验室进行的烧结试验可将混合料燃料配比降低约8.7%(由4.6%降低至4.2%)此外,烧结矿的成品率由73.26%提升到78.26%,利用系数由1.40t-(m2·h)-1提升到1.46t·(m2·h)-1。试验结果充分表明气流布料烧结技术能实现烧结料层蓄热的高效利用,不仅显著降低了固体燃料消耗,而且显著提升了烧结矿产量和质量。本探讨为降低烧结工序能耗提供了新的策略和技术。气流布料均热烧结技术已在我国宝钢烧结厂实现工业运用,单台烧结机每年效益达602.85万元。关键词：铁矿石论文均热烧结论文节能论文蓄热论文偏析布料论文
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ABSTRACT6-11
第一章 文献综述11-24

1.1 铁矿石烧结进展概述11-15

1.1 烧结设备与生产进展11-12

1.2 烧结科学技术进展12-13

1.3 铁矿烧结面对的机遇和挑战13-15

1.2 铁矿石烧结节能技术的探讨与运用近况15-22

1.2.1 降低烧结固体燃耗的技术16-21

1.2.2 降低烧结电耗的技术21

1.2.3 降低烧结点火煤气消耗的技术21-22

1.2.4 烧结余热的回收利用22

1.3 本论文的探讨目的和作用22-24

第二章 原料性能与探讨策略24-30

2.1 原料性能24-26

2.2 探讨策略26-29

2.1 烧结料层蓄热探讨策略26-27

2.2 烧结试验策略27-29

2.3论文导读：主要探讨成果124-125上一页12

烧结矿冶金性能检测29

2.4 烧结矿矿相鉴定29-30

第三章 铁矿石烧结料层蓄热规律探讨30-57

3.1 烧结历程物料平衡计算31-40

3.

1.1 生产1吨烧结矿所需烧结原料量31

3.

1.2 物料平衡计算31-40

3.2 烧结历程热平衡计算40-45
3.

2.1 烧结历程热量收入40-43

3.

2.2 烧结历程热量支出43-45

3.3 烧结料层蓄热的计算与探讨45-57

3.1 计算依据与假定45-48

3.2 计算历程与结果48-55

3.3 浅析与讨论55-57

第四章 分层布料均热烧结策略探讨57-72

4.1 烧结基准试验57-59

4.

1.1 混合料水分的影响57-58

4.

1.2 焦粉用量的影响58-59

4.2 分层布料均热烧结试验59-71
4.

2.1 焦粉论述配比条件下的烧结试验59-60

4.

2.2 不同料层焦粉配比对烧结的影响60-64

4.

2.3 均热烧结产品的性能64-71

4.3 本章小结71-72
第五章 气流辅助布料均热烧结技术探讨72-112

5.1 引言72

5.2 气流偏析布料的力学原理72-79

5.

2.1 流体作用在物体上的力72

5.

2.2 气体流场中作用在固体颗粒上的力72-73

5.

2.3 气体流场中圆球的阻力及阻力计算公式73-74

5.

2.4 球形颗粒的自由沉降74-75

5.

2.5 气流场中烧结料粒的受力及运动状态浅析75-79

5.3 气流喷吹布料装置的设计及制造79-84

5.4 气流辅助偏析布料试验探讨策略84-86

5.

4.1 试验流程84-86

5.

4.2 主要评价指标86

5.5 气流喷吹对铁矿粉粒度偏析效果的影响86-97

5.1 气流喷吹条件的影响87-97

5.6 气流喷吹对烧结混合料布料偏析效果的影响97-110

5.6.1 气流喷吹速度对粒度偏析的影响97-104

5.6.2 物料水分对粒度偏析的影响104-106

5.6.3 喷吹气流型式对粒度偏析的影响106-107

5.6.4 气流速度对混合料燃料偏析效果的影响107-110

5.7 气流辅助偏析布料的烧结杯模拟试验110

5.8 气流辅助布料均热烧结技术的工业实施110-111

5.9 本章小结111-112

第六章 结论112-114
参考文献114-122
致谢122-124
攻读博士学位期间主要探讨成果124-125