RU2652684C1 - Method and device for producing pellets - Google Patents
Method and device for producing pellets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652684C1 RU2652684C1 RU2017107861A RU2017107861A RU2652684C1 RU 2652684 C1 RU2652684 C1 RU 2652684C1 RU 2017107861 A RU2017107861 A RU 2017107861A RU 2017107861 A RU2017107861 A RU 2017107861A RU 2652684 C1 RU2652684 C1 RU 2652684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- section
- cooling
- pellets
- firing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
- F27B21/06—Endless-strand sintering machines
Abstract
Description
Изобретение относится к горно-металлургической отрасли производства окускованного железорудного сырья (окисленных окатышей) различного назначения (для доменных печей и установок по производству металлизованного продукта) на обжиговых машинах конвейерного типа. Тепловая схема и основные элементы патентуемой обжиговой машины представлены на фиг. 1.The invention relates to the mining and metallurgical industry for the production of agglomerated iron ore raw materials (oxidized pellets) for various purposes (for blast furnaces and plants for the production of a metallized product) on conveyor-type calciners. The thermal circuit and the main elements of a patented roasting machine are shown in FIG. one.
Обжиговая конвейерная машина включает подвижную колосниковую решетку (1), составленную из обжиговых тележек, транспортирующую загруженные на нее сырые окатыши через последовательные технологические зоны: сушки (2), нагрева (3), обжига (4), рекуперации (5) и охлаждения (6), организованные за счет установки над колосниковой решеткой в каждой зоне по всей длине машины футерованных газоплотных горнов (7), а под решеткой - газовоздушных камер (8) с продольными и поперечными уплотнениями, снижающими до минимума подсосы и выдувы технологических газов из зон обжиговой машины.The firing conveyor machine includes a moving grate (1) composed of firing trolleys, transporting the raw pellets loaded onto it through successive technological zones: drying (2), heating (3), firing (4), recovery (5) and cooling (6 ), organized by installing lined gas-tight furnaces over the grate in each zone along the entire length of the machine (7), and gas-air chambers (8) with longitudinal and transverse seals under the grate, minimizing the suction and blowing of process gases from zones of the roasting machine.
Современные обжиговые машины оборудованы развитыми газоходными системами, состоящими из сборных коллекторов (9), газоходов (10), газоочистного (11) и тяго-дутьевого оборудования (12), обеспечивающими температурно-фильтрационные режимы термообработки слоя окатышей в различных технологических зонах машины. В горнах высокотемпературных зон нагрева и обжига для обеспечения и регулирования температурного режима установлены горелочные устройства (14). Между технологическими зонами осуществляется рециркуляция горячих газов, нагретых при обжиге и охлаждении слоя окатышей, с целью вторичного использования тепла выходящих из слоя дымовых газов или теплоносителя и уменьшения количества сбросов дымовых газов в атмосферу. Транспортировка технологических газов на обжиговых машинах осуществляется как с использованием тяго-дутьевых установок (12), так и безвентиляторным способом через переточный коллектор (15), соединяющий первую секцию зоны охлаждения (6.1) с горнами технологических зон сушки, нагрева и обжига. В результате на современных машинах в атмосферу после очистки сбрасываются в основном газы из зоны сушки и нагрева, имеющие низкую температуру (обычно ниже 100°С) и высокое влагосодержание [1].Modern roasting machines are equipped with developed gas flue systems, consisting of prefabricated collectors (9), gas flues (10), gas purification (11) and draft and blowing equipment (12), which provide temperature-filtration regimes for heat treatment of a layer of pellets in various technological zones of the machine. In the furnaces of high-temperature heating and firing zones, burners are installed to ensure and control the temperature regime (14). Between the technological zones, the recirculation of hot gases heated during firing and cooling of the pellet layer is carried out in order to reuse the heat leaving the flue gas layer or coolant and reduce the amount of flue gas discharges into the atmosphere. Transportation of technological gases by roasting machines is carried out both using draft blowers (12), and a fanless way through a transfer manifold (15) connecting the first section of the cooling zone (6.1) with the hens of the technological zones of drying, heating and firing. As a result, on modern machines, mainly gases from the drying and heating zones are discharged into the atmosphere after purification, having a low temperature (usually below 100 ° C) and high moisture content [1].
Таким образом, в рамках единого теплового агрегата обрабатываемый материал (сырые окатыши) проходит три основные технологические стадии: сушка слоя сырых окатышей, высокотемпературный упрочняющий обжиг и охлаждение слоя обожженных окисленных окатышей. Каждая из стадий технологии сопровождается большим количеством взаимосвязанных физико-химических, структурообразующих и диффузионно-кинетических реакций, оптимизация которых осуществляется регулированием термических, тепломассообменных и газодинамических режимов и параметров работы технологических зон, газовоздушных потоков в газоходной системе и комплектующего теплоэнергетического и технологического оборудования обжиговой машины.Thus, within the framework of a single thermal unit, the processed material (raw pellets) goes through three main technological stages: drying a layer of raw pellets, high-temperature hardening roasting and cooling a layer of annealed oxidized pellets. Each of the stages of the technology is accompanied by a large number of interconnected physicochemical, structure-forming and diffusion-kinetic reactions, the optimization of which is carried out by regulating the thermal, heat and mass transfer and gas-dynamic modes and operation parameters of the process zones, gas-air flows in the gas duct system and the complementary heat and power and technological equipment of the roasting machine.
Для обеспечения высоких технико-экономических и теплоэнергетических показателей работы теплового агрегата, формирования оптимальных структурных характеристик слоя и заданных параметров качества и металлургических свойств обожженных окатышей наиболее значимой технологической стадией процесса термообработки является сушка слоя сырых окатышей. На большинстве эксплуатируемых в настоящее время обжиговых машинах была реализована классическая технология двухсекционной слоевой сушки окатышей с реверсом сушильного агента по схеме «продув-просос теплоносителя». В качестве теплоносителя при этом используются горячий воздух (или дымовые газы), транспортируемые по газоходной системе из других технологических зон обжиговой машины. Недостатком такой схемы является ограниченные возможности интенсификации тепло-массообменных процессов сушки, обусловленные формированием при слоевой сушке зон переувлажнения, приводящих к опасности разрушения и разупрочнения сырых окатышей различных горизонтов слоя, а также заметному снижению газопроницаемости слоя окатышей как в зоне сушки, так и в последующих высокотемпературных зонах нагрева и обжига [1, стр. 52-76].To ensure high technical, economic and heat energy indicators of the operation of the thermal unit, the formation of optimal structural characteristics of the layer and the specified quality parameters and metallurgical properties of the calcined pellets, the most significant technological stage of the heat treatment process is the drying of the raw pellet layer. On the majority of roasting machines currently in operation, the classical technology of two-section layer drying of pellets with reverse of the drying agent according to the “coolant blow-through” scheme was implemented. In this case, hot air (or flue gases), transported through the gas duct system from other technological zones of the roasting machine, is used as a heat carrier. The disadvantage of this scheme is the limited possibilities of intensification of heat and mass transfer drying processes due to the formation of wetting zones during layer drying, leading to the risk of destruction and softening of raw pellets of different layer horizons, as well as a noticeable decrease in the gas permeability of the pellet layer both in the drying zone and in subsequent high-temperature zones of heating and firing [1, p. 52-76].
Для ликвидации разрушения окатышей верха слоя и повышения интенсивности процесса сушки ООО «НПВП ТОРЭКС» был предложен усовершенствованный способ реверсивной сушки в трехсекционной зоне [2], который позволяет ликвидировать переувлажнение, либо значительно уменьшить его влияние на качество и структуру окатышей, структуру и газопроницаемость слоя (см. фиг.. 1, поз. 2.1-2.3). Промышленная реализация трехсекционной зоны сушки, выполненная авторами на обжиговых машинах Лебединского и Михайловского ГОКов, обеспечила увеличение производительности обжиговых машин на 15-20% при обеспечении высокого качества окатышей.To eliminate the destruction of the pellets of the top of the layer and increase the intensity of the drying process, NPVP TOREX LLC has proposed an improved method of reverse drying in a three-section zone [2], which eliminates overmoistening or significantly reduces its effect on the quality and structure of pellets, the structure and gas permeability of the layer ( see Fig. 1, items 2.1-2.3). The industrial implementation of the three-section drying zone, performed by the authors on the roasting machines of Lebedinsky and Mikhailovsky GOKs, provided an increase in the productivity of roasting machines by 15-20% while ensuring high quality pellets.
Другим высокоэффективным способом слоевой сушки сырых окатышей, использованным в тепловой схеме и конструкции обжиговой машины прототипа [3], является безреверсивный способ двухслойной сушки, предусматривающий раздельную загрузку и поочередную сушку каждого слоя толщиной до 200-250 мм. Однако при реализации такого способа были выявлены конструктивные недостатки узла загрузки первого (нижнего) слоя сырых окатышей, не позволившие обеспечить в достаточно степени работоспособность и ожидаемую эффективность способа.Another highly effective method of layer-by-layer drying of raw pellets used in the thermal design and construction of the prototype roasting machine [3] is the non-reversible method of double-layer drying, which provides for separate loading and alternate drying of each layer up to 200-250 mm thick. However, when implementing this method, the design flaws of the loading unit of the first (lower) layer of raw pellets were revealed, which did not allow to ensure a sufficient degree of working capacity and the expected effectiveness of the method.
Значительным достижением в тепловых схемах и конструкции обжиговых машин явилось использование переточного коллектора (15), обеспечивающего безвентиляторную передачу высокотемпературного воздуха из зоны охлаждения 1 (фиг. 1, поз. 6.1) в зоны нагрева и обжига тепловых агрегатов. Данное решение используется с 1973 года по настоящее время в тепловых схемах действующих обжиговых машин различной единичной мощности. Однако принципиально конструкции и схемы машин оставались неизменными. Только в патенте [3], который является наиболее близким аналогом и принят в качестве прототипа, схема машины претерпела некоторые изменения, но основные балансовые недостатки тепловой схемы агрегата не ликвидированы.A significant achievement in thermal circuits and the design of roasting machines was the use of an overflow manifold (15), which provides fanless transmission of high-temperature air from cooling zone 1 (Fig. 1, item 6.1) to the heating and calcining zones of thermal units. This solution has been used from 1973 to the present in thermal circuits of existing calcining machines of various unit capacities. However, in principle, the design and layout of the machines remained unchanged. Only in the patent [3], which is the closest analogue and adopted as a prototype, the machine circuit has undergone some changes, but the main balance sheet disadvantages of the thermal circuit of the unit have not been eliminated.
Существующие обжиговые машины большой единичной мощности с годовым объемом производства окатышей от 4,0 до 6,0 млн. тонн обладают одним общим недостатком, заключающимся в ограниченной возможности форсировать тепло-массообменные процессы в зоне нагрева. Это объясняется существенным снижением температуры и количества воздуха по длине единственного переточного коллектора, через который нагретый слоем окатышей в зоне охлаждения воздух передается в другие технологические зоны вследствие его большой длины. Снижение температуры воздуха по длине этого коллектора связано, во-первых, с заметными тепловыми потерями через его стенки. Во-вторых, единичный переточный коллектор таких машин имеет значительный диаметр (максимально от 7,0 до 11,0 м). Поэтому перемещение переточного воздуха в коллекторе происходит в основной своей массе в ламинарном газодинамическом режиме, что не обеспечивает интенсивного перемешивания и выравнивания его температуры по сечению. В результате в зону нагрева поступает воздух из верхней области коллектора с пониженной температурой, недостаточной для интенсивного протекания физико-химических реакций в слое, сопровождаемых тепловыделениями от внутренних источников тепла. Как следствие, возникает необходимость в установке технологических горелок по длине зоны нагрева. Это, в свою очередь, заметно снижает окислительный потенциал теплоносителя в зоне и повышает общий расход технологического топлива. В частности, даже в современных агрегатах фирмы Outotek с тепловой схемой Lurgi горелки установлены в том числе в зоне нагрева, что не обеспечивает необходимый окислительный потенциал теплоносителя для интенсивного тепловыделения от окисления магнетита при нагреве окатышей из магнетитовых концентратов. При производстве окатышей из гематитовых руд в шихту окатышей в качестве дополнительного источника тепла взамен окисления магнетита вводится твердое топливо. При этом тепловая схема с пониженным кислородным потенциалом теплоносителя в зоне нагрева ограничивает возможность интенсивного горения углерода твердого топлива в слое. Таким образом, наличие в тепловой схеме одиночного переточного коллектора вступает в противоречие при решении задачи повышения энергетической эффективности производства окатышей и ограничивает возможность создания агрегатов большой единичной мощности.Existing roasting machines of large unit capacity with annual pellet production from 4.0 to 6.0 million tons have one common drawback, which is the limited ability to force heat and mass transfer processes in the heating zone. This is due to a significant decrease in temperature and the amount of air along the length of a single transfer manifold, through which air heated by a layer of pellets in the cooling zone is transferred to other technological zones due to its large length. The decrease in air temperature along the length of this collector is associated, firstly, with noticeable heat loss through its walls. Secondly, a single transfer collector of such machines has a significant diameter (maximum from 7.0 to 11.0 m). Therefore, the movement of the overflow air in the collector occurs in its bulk in a laminar gas-dynamic mode, which does not provide intensive mixing and equalization of its temperature over the cross section. As a result, air enters the heating zone from the upper region of the collector with a lowered temperature, insufficient for intensive physical and chemical reactions in the layer, accompanied by heat from internal heat sources. As a result, it becomes necessary to install process burners along the length of the heating zone. This, in turn, significantly reduces the oxidizing potential of the coolant in the zone and increases the overall consumption of process fuel. In particular, even in modern Outotek units with a Lurgi thermal circuit, burners are also installed in the heating zone, which does not provide the necessary oxidizing potential of the heat carrier for intensive heat generation from magnetite oxidation when heating pellets from magnetite concentrates. In the production of pellets from hematite ores, solid fuel is introduced into the pellet mixture as an additional heat source in exchange for the oxidation of magnetite. In this case, a thermal circuit with a reduced oxygen potential of the coolant in the heating zone limits the possibility of intense combustion of carbon solid fuel in the layer. Thus, the presence of a single transfer collector in the thermal circuit contradicts the solution of the problem of increasing the energy efficiency of pellet production and limits the possibility of creating units of large unit capacity.
Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является устранение вышеперечисленных недостатков. Представленный технический результат достигается за счет того, что устройство (обжиговая конвейерная машина) (см. фиг. 1) для производства термоупрочненных окатышей, содержащая загрузочный и разгрузочный узлы и подвижную колосниковую решетку (поз. 1) для формирования слоя сырых окатышей и транспортировки его через технологические зоны, оборудованная трехсекционной реверсивной зоной сушки (поз. 2.1-2.3), высокотемпературными зонами нагрева, обжига и рекуперации (поз. 3, 4 и 5), и четырехсекционной (поз. 6.1-6.4) зоной охлаждения окатышей, а также переточной системой безвентиляторной транспортировки и селективного распределения горячего воздуха из зоны охлаждения по технологическим зонам. Переточная система состоит из центрального (поз. 15) и двух боковых (поз. 16.1, 16.2) переточных коллекторов, соединенных с горнами опускными патрубками (17) и форкамерами (18, 19). Первая по ходу движения окатышей секция (6.1) зоны охлаждения соединена с неотапливаемой (без установки горелок) зоной нагрева (3) центральным коллектором (15), выполненным с двухсторонними опускными патрубками (17), в каждом из которых размещены форкамеры (18) для равномерной подачи в горн высокотемпературного воздуха. Кроме того, часть высокотемпературного воздуха из первой секции зоны охлаждения за счет надслоевого перетока подается в слой зоны рекуперации (5). Вторая секция (6.2) зоны охлаждения соединена двумя боковыми переточными коллекторами (16.1, 16.2) с отапливаемой зоной обжига (4). Боковые переточные коллектора оборудованы опускными патрубками (17) и горизонтальными форкамерами (19), в которых установлены инжекционные горелки (14), обеспечивающие заданный температурный режим в горне зоны обжига.The technical result of the proposed group of inventions is the elimination of the above disadvantages. The presented technical result is achieved due to the fact that the device (roasting conveyor machine) (see Fig. 1) for the production of heat-strengthened pellets, containing loading and unloading units and a movable grate (pos. 1) for forming a layer of raw pellets and transporting it through technological zones equipped with a three-section reversible drying zone (pos. 2.1-2.3), high-temperature heating, firing and recovery zones (pos. 3, 4 and 5), and a four-section (pos. 6.1-6.4) pellet cooling zone, as well as a fanless internal transport system and the selective distribution of hot air from the cooling zone of technological areas. The overflow system consists of a central (pos. 15) and two side (pos. 16.1, 16.2) overflow manifolds connected to the horns by lower pipes (17) and prechambers (18, 19). The first cooling section (6.1) of the cooling zone is connected to an unheated (without installing burners) heating zone (3) by a central collector (15) made with double-sided lowering pipes (17), in each of which there are chamber (18) for uniform supply to the hearth of high temperature air. In addition, part of the high-temperature air from the first section of the cooling zone is supplied to the layer of the recovery zone due to the superlayer flow (5). The second section (6.2) of the cooling zone is connected by two lateral transfer manifolds (16.1, 16.2) with a heated firing zone (4). The lateral overflow manifolds are equipped with lowering pipes (17) and horizontal prechambers (19), in which injection burners (14) are installed, which provide the specified temperature regime in the furnace of the firing zone.
При этом для обеспечения оптимального теплового баланса в переточной системе соотношение площадей первой секции зоны охлаждения (6.1) и зоны рекуперации (5) составляет 2,0-1,4. Отношение площадей зоны обжига (4) и второй секции зоны охлаждения (6.2) составляет 1,35-1,6, соотношение расходов воздуха первой и второй секций зоны охлаждения, приведенных к нормальным условиям, составляет 1,15-1,25.Moreover, to ensure optimal heat balance in the transfer system, the ratio of the areas of the first section of the cooling zone (6.1) and the recovery zone (5) is 2.0-1.4. The ratio of the areas of the firing zone (4) and the second section of the cooling zone (6.2) is 1.35-1.6, the ratio of the air flow of the first and second sections of the cooling zone, reduced to normal conditions, is 1.15-1.25.
Площадь третьей секции зоны охлаждения (поз. 6.3) выбрана из условия обеспечения средней температуры воздуха на выходе из слоя в пределах 540-560°С. Горячий воздух с температурой 540-560°С перемещается из третьей секции зоны охлаждения, высокотемпературным дымососом Д7 (12) без разбавления.The area of the third section of the cooling zone (pos. 6.3) is selected from the condition of ensuring the average air temperature at the outlet of the layer within 540-560 ° C. Hot air with a temperature of 540-560 ° C moves from the third section of the cooling zone, high-temperature smoke exhaust D7 (12) without dilution.
Относительная площадь всей зоны охлаждения (поз. 6) составляет при этом не менее 40% от общей площади машины.The relative area of the entire cooling zone (item 6) is at least 40% of the total area of the machine.
Относительная площадь первой секции зоны сушки продувом (см. фиг.. 1 поз. 2.1) составляет от 5 до 11% от общей площади машины, в зависимости от влажности исходных окатышей и высоты слоя сырых окатышей, находящейся в пределах 250-400 мм.The relative area of the first section of the drying zone by blowing (see Fig. 1 pos. 2.1) is from 5 to 11% of the total area of the machine, depending on the moisture content of the original pellets and the height of the layer of raw pellets, which is in the range of 250-400 mm
Относительная площадь зоны рекуперации (поз. 5) составляет 8-12% от общей площади машины в зависимости от высоты слоя сырых окатышей в пределах 250-400 мм.The relative area of the recovery zone (item 5) is 8-12% of the total machine area, depending on the height of the layer of raw pellets in the range of 250-400 mm.
В способе производства термоупрочненных окатышей, осуществляемом в данном устройстве газы из сборного коллектора зоны обжига ((см. фиг. .1, поз. 9.3), объединяющего вакуум-камеры зон обжига и рекуперации, подают в первую секцию зоны сушки 2, а их избыток подают в дутьевой коллектор зоны охлаждения 1, и подмешивают к теплоносителю, подаваемому в секцию 1 зоны сушки продувом в регулируемых соотношениях. Тем самым обеспечивается полное использование отходящих из слоя горячих газов для повторного использования в технологии.In the method for the production of heat-strengthened pellets carried out in this device, gases from the pre-fired collector of the firing zone (see Fig. 1, item 9.3), which combines the vacuum chambers of the firing and recovery zones, are fed to the first section of the
Предлагаемые способ и устройство созданы на основе проведенных расчетных модельных исследований [4, 5], в результате которых найден способ максимальной интенсификации процесса окисления магнетита в неотапливаемой зоне нагрева с помощью передачи высоконагретого воздуха с максимальным кислородным потенциалом из первой секции зоны охлаждения (6.1) непосредственно в зону нагрева (3) через отдельный центральный переточный коллектор (15) без использования какого-либо побудителя расхода. При этом воздух из второй секции зоны охлаждения также безвентиляторным способом передается на инжекционные горелки зоны обжига через боковые переточные коллекторы.The proposed method and device was created on the basis of computational model studies [4, 5], which resulted in a method for maximizing the oxidation of magnetite in an unheated heating zone by transferring highly heated air with maximum oxygen potential from the first section of the cooling zone (6.1) directly to the heating zone (3) through a separate central transfer manifold (15) without the use of any flow stimulator. In this case, air from the second section of the cooling zone is also fanlessly transferred to the injection burners of the firing zone through the side transfer manifolds.
Повышенная температура и высокий кислородный потенциал способствуют ускорению экзотермических реакций окисления 2х-валентного железа в магнетитовых окатышах или углерода твердого топлива в окатышах из окисленных руд. Все это приводит к интенсификации прогрева слоя по всей его высоте, повышению производительности машины и пропорциональному снижению удельного расхода топлива.The increased temperature and high oxygen potential contribute to the acceleration of exothermic oxidation reactions of 2-valent iron in magnetite pellets or carbon solid fuel in pellets from oxidized ores. All this leads to an intensification of the heating of the layer over its entire height, an increase in the productivity of the machine and a proportional decrease in the specific fuel consumption.
Расчетные исследования выполнены с использованием разработанной сотрудниками НПВП ТОРЭКС» в период 2002-2012 гг. универсальной математической модели [4, 5]. Эти исследования показали, что предложенный способ обеспечения зоны нагрева высокотемпературным воздухом с повышенным кислородным потенциалом позволяет при сохранении требуемого качества окатышей снизить удельный расход топлива на 8-15% и увеличить производительность машины на 10-17% в зависимости от свойств исходных окатышей.Computational studies were performed using the TOREX developed by NSAIDs during the period 2002-2012. universal mathematical model [4, 5]. These studies showed that the proposed method for providing a heating zone with high-temperature air with increased oxygen potential, while maintaining the required quality of pellets, allows to reduce specific fuel consumption by 8-15% and increase machine productivity by 10-17% depending on the properties of the initial pellets.
Заметим, что тепловая схема машины в прототипе [3] с передачей высоконагретого воздуха из первой секции зоны охлаждения в зону обжига для снижения расхода газообразного топлива не может обеспечить столь значительного улучшения показателей работы машины. Это объясняется тем, что повышение температуры в горне зоны обжига может только немного снизить расход топлива, но на производительность машины не окажет заметного влияния, так как из-за высоких температур теплоносителя в горне зоны обжига и недостатка времени практически не увеличивает скорость прогрева низа слоя.Note that the thermal circuit of the machine in the prototype [3] with the transfer of highly heated air from the first section of the cooling zone to the firing zone to reduce the consumption of gaseous fuel cannot provide such a significant improvement in the performance of the machine. This is because an increase in the temperature in the furnace of the firing zone can only slightly reduce fuel consumption, but it will not have a noticeable effect on the performance of the machine, since due to the high temperatures of the coolant in the furnace of the firing zone and lack of time, it practically does not increase the heating rate of the bottom of the layer.
В нашем предложении (см. фиг.. 1) повышение температуры и кислородного потенциала газа в горне зоны нагрева (поз. 3) заметно интенсифицирует процесс окисления магнетита и существенно ускоряет прогрев слоя в этой зоне. В результате производительность машины возрастает и заметно снижается удельный расход топлива вследствие увеличения доли тепла от экзотермической реакции окисления магнетита окатышей в тепловом балансе источников тепла при термообработке слоя окатышей на обжиговой конвейерной машине. При организации деления потоков воздуха из зоны охлаждения через систему коллекторов большое значение приобретает фактор соотношения расходов воздуха в зоны нагрева и обжига. Отработка тепловой схемы машины с использованием математической модели показала, что в зависимости от свойств исходных окатышей (например, при основности окатышей в диапазоне от 0,1 до 0,8) оптимальное соотношение расходов воздуха в зону обжига через боковые коллекторы и в зону нагрева через центральный коллектор составляет от 1,15 до 1,25 в пересчете на нормальные условия (нм3).In our proposal (see Fig. 1), an increase in the temperature and oxygen potential of the gas in the hearth of the heating zone (item 3) noticeably intensifies the process of magnetite oxidation and significantly accelerates the heating of the layer in this zone. As a result, the productivity of the machine increases and specific fuel consumption decreases due to an increase in the fraction of heat from the exothermic oxidation reaction of magnetite pellets in the heat balance of heat sources during heat treatment of a layer of pellets on a firing conveyor machine. When organizing the division of air flows from the cooling zone through a system of collectors, the factor of the ratio of air flow to the heating and firing zones is of great importance. Testing the thermal circuit of the machine using a mathematical model showed that, depending on the properties of the initial pellets (for example, when the pellets are basic in the range from 0.1 to 0.8), the optimal ratio of air flow to the firing zone through the side collectors and to the heating zone through the central the collector is from 1.15 to 1.25 in terms of normal conditions (nm 3 ).
Подача горячего воздуха из первой секции зоны охлаждения (поз. 6.1) в неотапливаемую зону нагрева (поз. 3) через коллектор большого диаметра предъявляет особые требования к равномерности распределения воздуха по ширине горна и длине зоны нагрева. Как показали модельные расчеты и промышленные испытания на обжиговых машинах ОК-520 Михайловского ГОКа, этого можно добиться только способом предварительного перемешивания теплоносителя вне горна зоны и распределения воздуха по длине зоны нагрева с помощью двухсторонних форкамер (поз. 18), расположенных на боковых стенках горна зоны нагрева с определенным шагом по его длине.The supply of hot air from the first section of the cooling zone (pos. 6.1) to the unheated heating zone (pos. 3) through a large-diameter collector places special demands on the uniform distribution of air over the width of the hearth and the length of the heating zone. As model calculations and industrial tests on OK-520 firing machines of the Mikhailovsky GOK showed, this can only be achieved by pre-mixing the coolant outside the furnace zone and distributing air along the length of the heating zone using double-sided chambers (pos. 18) located on the side walls of the furnace zone heating with a certain step along its length.
Для обеспечения гибкости (расширения возможностей) управления тепловым режимом работы машины без организованных подсосов воздуха с целью уменьшения сбросов на трубу предлагается отходящие из слоя газы из убирающего коллектора зон обжига и рекуперации (поз. 9.2) направлять в регулируемом соотношении:In order to provide flexibility (expansion of capabilities) to control the thermal regime of the machine without organized air leaks in order to reduce discharges to the pipe, it is proposed to send the gases leaving the layer from the cleaning collector of the firing and recovery zones (item 9.2) in an adjustable ratio:
- в воздушный дутьевой коллектор первой секции зоны охлаждения (поз. 9.4) с целью повышения температуры воздуха на 100-250°С;- into the air blast collector of the first section of the cooling zone (pos. 9.4) in order to increase the air temperature by 100-250 ° C;
- в дутьевой коллектор (поз. 9.2) первой секции зоны сушки (поз. 2.1) с продувом теплоносителя для поддержания температуры в этом коллекторе на уровне 200-250°С;- into the blast collector (pos. 9.2) of the first section of the drying zone (pos. 2.1) with the coolant blowing to maintain the temperature in this collector at the level of 200-250 ° С;
- в горн второй секции зоны сушки (поз. 2.2) с прососом теплоносителя для поддержания его температуры не ниже 300°С;- in the hearth of the second section of the drying zone (pos. 2.2) with a coolant suction to maintain its temperature not lower than 300 ° С;
- в колпак первой секции зоны сушки (поз. 2.1) с продувом для повышения температуры сбросных газов на 50-70°С выше точки росы.- into the hood of the first section of the drying zone (pos. 2.1) with a purge to increase the temperature of the exhaust gases by 50-70 ° C above the dew point.
Повышение температуры на входе в первую секцию зоны охлаждения обеспечивает снижение скорости охлаждения окатышей донной постели и нижнего горизонта обжигаемого слоя, что предотвращает термическое разрушение окатышей в этой части слоя и обеспечивает повышение выхода годной продукции, а также снижение термических напряжений в металлоконструкциях обжиговых тележек, что заметно повышает срок их службы.An increase in the temperature at the inlet to the first section of the cooling zone ensures a decrease in the cooling rate of the pellets of the bottom bed and the lower horizon of the calcined layer, which prevents thermal destruction of the pellets in this part of the layer and provides an increase in the yield of products, as well as a decrease in thermal stresses in the metal structures of the calcining carts increases their service life.
В прототипе [3] весь воздух из зон охлаждения [см. 3, фиг. 1, поз. 16, 17] поступает в зону сушки 3 (поз. 14) и в зону нагрева, откуда из общего сборного коллектора с подсосами поступает в первую секцию зоны охлаждения (поз. 15). При отсутствии сбросов, исходя из соотношения площадей технологических зон, будет нарушен материальный баланс газопотоков, т.е. эта связь между зонами на практике работать не будет. На схеме прототипа имеется всего лишь один сброс газов в атмосферу, т.е. схема жестко завязана, так как обслуживается одним сбросным дымососом. Как следствие, отсутствует возможность регулирования фильтрационного режима в третьей секции зоны сушки при изменении параметров загружаемого материала и/или требований к конечному продукту.In the prototype [3] all the air from the cooling zones [see 3, FIG. 1, pos. 16, 17] enters the drying zone 3 (pos. 14) and into the heating zone, from where it enters the first section of the cooling zone (pos. 15) from the common collecting collector with suction. In the absence of discharges, based on the ratio of the areas of technological zones, the material balance of gas flows will be violated, i.e. this link between zones will not work in practice. In the prototype diagram there is only one discharge of gases into the atmosphere, i.e. the scheme is rigidly tied, as it is served by one exhaust smoke exhauster. As a result, there is no possibility of regulating the filtration mode in the third section of the drying zone when changing the parameters of the loaded material and / or requirements for the final product.
При наличии системы переточных коллекторов (фиг. 1, поз. 15 и 16.1-16.2) для подачи горячего воздуха в зоны нагрева и обжига, с целью минимизации организованных подсосов и сбросов на трубу, а также обеспечения температуры воздуха в третьей секции зоны сушки (поэ. 2.3) не ниже 500°С, в способе используется высокотемпературный вентилятор Д7 (поз. 12.7) для передачи воздуха из третьей секции зоны охлаждения (поз. 6.3) в третью секцию зоны сушки (поз. 2.3). Это решение позволяет обеспечить минимальный сброс технологических газов на трубу, определяемого количеством (расходом) воздуха на сушку окатышей. При этом снижение общего сброса газов в атмосферу после очистки составит с 2400-2800 нм3/т на действующих машинах до 1000-1400 нм3/т окатышей по способу.If there is a system of transfer manifolds (Fig. 1,
При осуществлении способа, обеспечивающего минимизацию сбросов отходящих газов на трубу, и, как следствие, минимизацию расхода топлива, определяющими факторами являются соотношение площадей отдельных технологических зон (обычно измеряемых в процентах от общей площади машины), большое значение приобретает устройство и параметры работы локальных узлов и систем тепловой схемы машины, которое становится одним из основных факторов, определяющих показатели удельного расхода топлива и производительности машины. При этом определяющими оптимизации параметров работы технологических зон являются температурно-фильтрационные режимы.When implementing a method that minimizes the discharge of exhaust gases to the pipe, and, as a result, minimizes fuel consumption, the determining factors are the ratio of the areas of individual technological zones (usually measured as a percentage of the total area of the machine), the device and the operation parameters of local units and thermal systems of the machine, which is becoming one of the main factors determining the specific fuel consumption and machine performance. In this case, the temperature-filtration modes are decisive for optimizing the parameters of the operation of technological zones.
В первую очередь это касается первой секции зоны сушки (поз. 2.1) с продувом теплоносителя. Площадь этой секции на большинстве существующих обжиговых машин составляет более 10% от общей площади. Результаты математического моделирования показали, что необходимая площадь первой секции сушки (Fc) имеет оптимум, которому соответствует наименьшая общая продолжительность процесса сушки. Этот оптимум зависит главным образом от высоты слоя и среднего диаметра окатышей. В пределах высоты слоя от 0,25 до 0,4 м и размера окатышей от 10 до 14 мм оптимальная площадь первой секции зоны сушки (Fc) составляет от 5 до 11% от общей площади машины. При этом Fc зависит от высоты слоя Нсл практически линейно, но обратно пропорционально с угловым коэффициентом 0,5. Так, например, при увеличении Нсл на 10% (отн.) оптимальное значение площади Fc следует уменьшать на 5% (отн.). Зависимость Fc от диаметра окатышей (dок) прямо пропорциональна в относительных величинах, т.е. при увеличении dок на 10% (отн.) величину Fc также следует увеличить на 10% (отн.). От остальных параметров процесса сушки оптимальная величина Fc зависит незначительно.First of all, this concerns the first section of the drying zone (pos. 2.1) with the coolant blowing. The area of this section on most existing roasting machines is more than 10% of the total area. The results of mathematical modeling showed that the required area of the first drying section (F c ) has an optimum, which corresponds to the shortest total duration of the drying process. This optimum depends mainly on the height of the layer and the average diameter of the pellets. Within the layer height from 0.25 to 0.4 m and the size of the pellets from 10 to 14 mm, the optimal area of the first section of the drying zone (F c ) is from 5 to 11% of the total area of the machine. Moreover, F c depends on the height of the layer H SL almost linearly, but inversely with an angular coefficient of 0.5. So, for example, with an increase in H SL by 10% (rel.), The optimal value of the area F c should be reduced by 5% (rel.). The dependence of F c on the diameter of the pellets (d ok ) is directly proportional to the relative values, i.e. as d ok increases by 10% (rel.), the value of F c should also be increased by 10% (rel.). From the other parameters of the drying process, the optimal value of F c depends slightly.
Зона рекуперации (поз. 5) является важным узлом управления тепловой схемы машины и выполняет две основные функции: снижение температуры газа на входе в слой до определенной величины в этой зоне, что позволяет экономить топливо без ущерба для прогрева слоя, а некоторое увеличение ее длины позволяет усилить прогрев низа слоя с соответствующим повышением прочности окатышей без затрат топлива. Результаты моделирования показали, что оптимальный размер площади этой зоны (Fpeк) зависит от высоты слоя (Нсл) и в пределах Нсл от 250 до 400 мм требует пропорционального увеличения Fрек от 8 до 12% (от общей площади машины).The recuperation zone (item 5) is an important control unit of the heat circuit of the machine and performs two main functions: reducing the gas temperature at the inlet to the bed to a certain value in this zone, which allows you to save fuel without compromising layer heating, and a slight increase in its length allows to enhance the heating of the bottom of the layer with a corresponding increase in the strength of the pellets without fuel consumption. The simulation results showed that the optimal size of the area of this zone (F pek ) depends on the height of the layer (N sl ) and within the limits of H sl from 250 to 400 mm it requires a proportional increase in F rivers from 8 to 12% (of the total area of the machine).
Зона охлаждения (поз. 6) должна выполнять как основную функцию снижения температуры окатышей на разгрузке с машины до допустимого уровня, так и решать задачу обеспечения теплом других технологических зон. На большинстве действующих обжиговых машин зона охлаждения составляет от 32 до 38% от общей площади машины. На обжиговых машинах конвейерного типа подача охлаждающего агента осуществляется продувом атмосферного воздуха вентиляторами через слой охлаждаемых обожженных окатышей. Однако предлагаемая тепловая схема машины с селективной передачей тепла из зоны охлаждения в другие технологические зоны, с учетом интенсификации прогрева слоя, требует расширения зоны охлаждения не менее, чем до 40% от общей площади машины. Это позволяет снизить скорости фильтрации подаваемого в слой в зоне охлаждения воздуха до уровня, надежно обеспечивающего газодинамическую устойчивость слоя окатышей, и гарантировать температуру окатышей на разгрузке не выше 120°С.The cooling zone (pos. 6) should perform both the main function of reducing the temperature of the pellets during unloading from the machine to an acceptable level, and solve the problem of providing heat to other technological zones. On most existing roasting machines, the cooling zone is 32 to 38% of the total machine area. On conveyor-type calciners, the supply of the cooling agent is carried out by blowing atmospheric air with fans through a layer of cooled calcined pellets. However, the proposed thermal scheme of the machine with selective heat transfer from the cooling zone to other technological zones, taking into account the intensification of the heating of the layer, requires the expansion of the cooling zone to not less than 40% of the total area of the machine. This allows to reduce the filtration rate of the air supplied to the layer in the cooling zone to a level that reliably provides gas-dynamic stability of the pellet layer, and to guarantee the temperature of the pellets at unloading not higher than 120 ° C.
Первая секция зоны охлаждения (поз. 6.1) обеспечивает теплоносителем зону нагрева и для поддержания требуемой для окисления окатышей температуры в этой зоне площадь первой секции зоны охлаждения должна быть согласована с площадью зоны рекуперации. Отработка на математической модели предлагаемой тепловой схемы машины показала, что оптимальное соотношение площади первой секции зоны охлаждения и площади зоны рекуперации (поз. 5) составляет от 2,0 до 1,4 в зависимости от требуемых прочности окатышей и температуры газа на входе в слой в первой секции зоны охлаждения в пределах от 100 до 250°С.The first section of the cooling zone (item 6.1) provides the heating medium with the coolant and to maintain the temperature required for the oxidation of the pellets in this zone, the area of the first section of the cooling zone must be consistent with the area of the recovery zone. Testing on a mathematical model of the proposed thermal circuit of the machine showed that the optimal ratio of the area of the first section of the cooling zone and the area of the recovery zone (item 5) is from 2.0 to 1.4, depending on the required strength of the pellets and the gas temperature at the inlet to the layer in the first section of the cooling zone in the range from 100 to 250 ° C.
Вторая секция зоны охлаждения (поз. 6.2) служит источником теплоносителя для зоны обжига (поз. 4) с инжекционными горелками и площади этих зон должны быть согласованы. Отработка предлагаемой тепловой схемы машины показала, что площадь второй секции зоны охлаждения должна составлять от 0,62 до 0,74 по отношению к площади зоны обжига в зависимости от требуемой температуры в зоне обжига.The second section of the cooling zone (pos. 6.2) serves as a coolant source for the firing zone (pos. 4) with injection burners and the areas of these zones must be coordinated. Testing the proposed thermal circuit of the machine showed that the area of the second section of the cooling zone should be from 0.62 to 0.74 with respect to the area of the firing zone, depending on the required temperature in the firing zone.
Площадь третьей секции зоны охлаждения (поз. 6.3) определяется требуемой температурой в третьей секции зоны сушки (поз. 2.3). Для обеспечения целостности окатышей при их сушке эта температура должна составлять 500-550°С, чем и определяется площадь третьей секции зоны охлаждения. Расчетная оценка показала, что эта площадь обеспечивает достаточное количество теплоносителя для третьей секции зоны сушки.The area of the third section of the cooling zone (pos. 6.3) is determined by the required temperature in the third section of the drying zone (pos. 2.3). To ensure the integrity of the pellets during their drying, this temperature should be 500-550 ° C, which determines the area of the third section of the cooling zone. A calculated estimate showed that this area provides a sufficient amount of coolant for the third section of the drying zone.
Выполнение перечисленных выше условий позволит минимизировать сбросы газов на трубу, а следовательно, и расход топлива. Предложенный способ интенсификации работы зоны нагрева обеспечит существенное повышение производительности машины и дополнительное снижение расхода технологического топлива.Fulfillment of the above conditions will minimize gas discharges to the pipe, and consequently, fuel consumption. The proposed method of intensifying the operation of the heating zone will provide a significant increase in machine performance and an additional reduction in the consumption of process fuel.
Источники информацииInformation sources
1. Тепловая работа обжиговых конвейерных машин. В.М. Абзалов, С.Н. Евстюгин, В.И. Клейн. Екатеринбург, УрО РАН, 2012, 248 с.1. Thermal work of firing conveyor machines. V.M. Abzalov, S.N. Evstyugin, V.I. Klein. Yekaterinburg, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2012, 248 p.
2. В.М. Абзалов, С.Н. Евстюгин, В.И. Клейн, В.Н. Неволин, А.А. Солодухин. Способ трехстадийной сушки окатышей на обжиговой конвейерной машине. Патент RU 2350664 С1, Патентообладатель ООО «НПВП ТОРЭКС». Бюллетень №9, 27.03.2009.2. V.M. Abzalov, S.N. Evstyugin, V.I. Klein, V.N. Nevolin, A.A. Solodukhin. The method of three-stage drying of pellets on a firing conveyor machine. Patent RU 2350664 C1, Patentee of LLC NPVP TOREX. Bulletin No. 9, 03/27/2009.
3. Патент RU 2149331 С1 (прототип).3. Patent RU 2149331 C1 (prototype).
4. Универсальная математическая модель тепло-массообмена в слое при обжиге окатышей на конвейерной машине. Б.А. Боковиков, В.М. Малкин, Г.М. Майзель, B.В. Брагин. Сталь, 2002, №4, с. 29-34.4. A universal mathematical model of heat and mass transfer in a layer during firing of pellets on a conveyor machine. B.A. Bokovikov, V.M. Malkin, G.M. Meisel, B.V. Bragin. Steel, 2002, No. 4, p. 29-34.
5. Теплофизические закономерности термообработки железорудных окатышей на конвейерной машине (математическое моделирование). Б.А. Боковиков, В.В. Брагин, C.Н. Евстюгин и др., Екатеринбург, ООО «НПВП ТОРЭКС», 2013, 200 с.5. Thermophysical laws of heat treatment of iron ore pellets on a conveyor machine (mathematical modeling). B.A. Bokovikov, V.V. Bragin, C.N. Evstyugin et al., Yekaterinburg, NPVP TOREX LLC, 2013, 200 p.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107861A RU2652684C1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Method and device for producing pellets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107861A RU2652684C1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Method and device for producing pellets |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652684C1 true RU2652684C1 (en) | 2018-04-28 |
Family
ID=62105612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017107861A RU2652684C1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | Method and device for producing pellets |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652684C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030396A1 (en) * | 1979-12-08 | 1981-06-17 | Metallgesellschaft Ag | Process for the thermal treatment of pellets |
| RU2149331C1 (en) * | 1995-04-10 | 2000-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Plant for production of pellets |
| EA011459B1 (en) * | 2007-03-28 | 2009-04-28 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Металлургической Теплотехники" Оао "Вниимт" | Method for thermal treatment of iron ore pellets |
| RU137292U1 (en) * | 2012-04-10 | 2014-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | FIRING UNIT WITH A PRELIMINARY COOLING AREA |
-
2017
- 2017-03-10 RU RU2017107861A patent/RU2652684C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030396A1 (en) * | 1979-12-08 | 1981-06-17 | Metallgesellschaft Ag | Process for the thermal treatment of pellets |
| RU2149331C1 (en) * | 1995-04-10 | 2000-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Plant for production of pellets |
| EA011459B1 (en) * | 2007-03-28 | 2009-04-28 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Металлургической Теплотехники" Оао "Вниимт" | Method for thermal treatment of iron ore pellets |
| RU137292U1 (en) * | 2012-04-10 | 2014-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | FIRING UNIT WITH A PRELIMINARY COOLING AREA |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8961650B2 (en) | Partially-reduced iron producing method and partially-reduced iron producing apparatus | |
| CA2768098C (en) | Method and strand sintering equipment for continuous sintering of pelletized mineral material | |
| US8974571B2 (en) | Partially-reduced iron producing apparatus and partially-reduced iron producing method | |
| EA025386B1 (en) | Apparatus and method for the thermal treatment of lump or agglomerated material | |
| CN102001837A (en) | Method and device for calcining materials by using low calorific value fuel | |
| CN1279191C (en) | Shaft furnace internal heat control method and internal-combustion pelletizing shaft furnace realizing same | |
| US3854865A (en) | Kiln for ceramic products | |
| CN113604662A (en) | Pellet roasting system and method based on sintering machine | |
| RU2652684C1 (en) | Method and device for producing pellets | |
| CN2854475Y (en) | Energy-saving large envenronoment protection type oxidation pelletizing roasting shaft furnace | |
| CN218435886U (en) | Device for producing pellet ore by using low-calorific-value fuel | |
| JP5648808B2 (en) | Sintering machine | |
| CN2802400Y (en) | Vertical internal combustion pelletizing shaft furnace | |
| CN110057192A (en) | A kind of large scale push plate nitrogen atmosphere protection sintering furnace | |
| CN202329065U (en) | Roasting vertical furnace | |
| RU2274665C1 (en) | Method of the thermal treatment of the pellets | |
| KR900004504B1 (en) | Consecutive cokes furnace | |
| Ugarov et al. | Energy-Efficient Indurating Machine of the Fourth Generation MOK-1-592M | |
| CN216668313U (en) | Pellet roasting system based on sintering machine | |
| CN211823775U (en) | Chain grate-rotary kiln-circular cooler with ultralow emission | |
| SU1759919A1 (en) | Conveyor-type annealing machine | |
| GB902674A (en) | System for baking carbonaceous products or the like | |
| RU2390570C1 (en) | Method of pellet heat treatment | |
| Butkarev | A methodology for integrated study and optimization of the heating systems in conveyer roasting machines | |
| US3254986A (en) | Integrated charring and ore reduction methods and apparatus |