一种燃气蒸汽耦合的烧结机的制作方法

1.本发明涉及烧结的技术领域，特别涉及一种燃气蒸汽耦合的烧结机。


背景技术：

2.烧结是我国钢铁冶炼主要的原料加工工艺，75％以上的高炉原料来源于烧结矿。
3.目前的，烧结机头部设置有点火炉，点火炉内安装有点火烧嘴，烧结机台车首尾相连安装在烧结机上，烧结机台车的车轮安装在烧结机轨道上，烧结机台车沿烧结机轨道运行。烧结机轨道下方安装有底部风箱，风箱上部对应台车底部，风箱下部连烧结大烟道。该装置的烧结主要利用煤粉燃烧产生大量的热，使得能耗较高、排放污染较重。
4.鉴于上述技术问题，提出了燃气喷吹和蒸汽喷吹强化烧结技术，这两种技术是现阶段较先进的烧结绿色化改造技术。
5.具体的，与常规烧结机相比，燃气喷吹强化烧结技术是在点火炉后方的烧结机台车上部增设了燃气喷吹罩，燃气喷吹罩内设置有燃气喷吹管。燃气喷吹技术是通过在点火炉后往烧结料层表面喷入低于燃气爆炸浓度下限的燃气的方式用来代替烧结添加的部分焦粉，使燃气从料层表面进入烧结料层并在燃烧带上部附近燃烧。该技术可以有效降低整个生产工序中焦粉的使用量和污染物的排放量。此外，该技术还可有效避免烧结峰值温度过高，延长烧结高温保持时间，提高烧结矿质量。
6.此外，与常规烧结机相比，蒸汽喷吹烧结技术是在点火炉后方的烧结机台车上部设置了蒸汽喷吹管。蒸汽喷吹技术是在烧结料层表面喷入蒸汽，使得水蒸气穿过上部烧成矿后碰到燃烧带的焦粉而反应，利用水煤气反应起到强化焦粉燃烧的作用，使得燃烧更完全，提高了燃烧效率和烧结矿质量，减少了焦粉的使用量。
7.但是，燃气喷吹技术喷出的未燃态燃气遇到料面局部高温点会着火，影响生产安全和烧结效果；而蒸汽喷吹技术喷出的蒸汽通过水煤气反应吸热，过早喷入影响燃烧带的形成和烧结效果。
8.因此，如何提供一种燃气蒸汽耦合的烧结机，在实现节能减排提质的同时保证烧结效果，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃气蒸汽耦合的烧结机，保证烧结效果。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.一种燃气蒸汽耦合的烧结机，包括沿烧结方向运行的烧结台车和设置在所述烧结台车上方的点火炉装置，其特征在于，还包括：设置在所述烧结台车上方且位于所述点火炉装置沿所述烧结方向后方的燃气蒸汽耦合装置；
12.所述燃气蒸汽耦合装置沿烧结方向依次包括相互隔离的燃气喷吹单元、燃气蒸汽耦合喷吹单元和蒸汽喷吹单元。
13.优选的，上述的烧结机中，所述燃气蒸汽耦合装置还包括：耦合喷吹罩，所述耦合
喷吹罩内部通过隔板沿烧结方向依次分割为第一腔、第二腔和第三腔；所述燃气喷吹单元设置在靠近所述点火炉装置的所述第一腔内，所述蒸汽喷吹单元设置在远离所述点火炉装置的所述第三腔内，燃气蒸汽耦合喷吹单元设置在所述第二腔内。
14.优选的，上述的烧结机中，所述燃气喷吹单元包括：
15.与燃气总管路连接的燃气管路；
16.设置在所述燃气管路上用于控制燃气管路开口大小的燃气自动球阀；
17.设置在所述燃气管路上用于监测流过的燃气流量的燃气流量计；
18.用于将经过所述燃气自动球阀的燃气喷出的燃气喷嘴，所述燃气喷嘴安装在所述第一腔内。
19.优选的，上述的烧结机中，所述燃气管路内以及所述燃气喷嘴与烧结料之间均设置有用于对燃气分布进行导向的燃气导向件。
20.优选的，上述的烧结机中，所述蒸汽喷吹单元包括：
21.与蒸汽总管路连接的蒸汽管路；
22.设置在所述蒸汽管路上用于控制燃气管路开口大小的蒸汽自动球阀；
23.设置在所述蒸汽管路上用于监测流过的蒸汽流量的蒸汽流量计；
24.用于将经过所述蒸汽自动球阀的蒸汽喷出的蒸汽喷嘴，所述蒸汽喷嘴安装在所述第三腔内。
25.优选的，上述的烧结机中，所述蒸汽管路内以及所述蒸汽喷嘴与烧结料之间均设置有用于对蒸汽分布进行导向的蒸汽导向件。
26.优选的，上述的烧结机中，所述燃气蒸汽耦合喷吹单元包括：
27.与燃气总管路连接的燃气耦合管路和与蒸汽总管路连接的蒸汽耦合管路；
28.计量配比装置，所述燃气耦合管路和所述蒸汽耦合管路分别与对应的所述计量配比装置连接；
29.混合装置，所述混合装置将经过所述计量配比装置的燃气和蒸汽混合并输入燃气蒸汽耦合管路；
30.混合喷嘴，将所述混合装置混合后的气体喷出的混合喷嘴，所述混合喷嘴安装在所述第二腔内。
31.优选的，上述的烧结机中，所述燃气蒸汽耦合喷吹单元还包括：设置在所述混合喷嘴之后管路内以及所述混合喷嘴与烧结料之间的混合导流件。
32.优选的，上述的烧结机中，所述燃气蒸汽耦合喷吹单元包括：
33.相互独立的所述燃气喷吹单元和所述蒸汽喷吹单元；
34.所述燃气喷吹单元的燃气喷嘴到烧结料面的高度小于所述蒸汽喷吹单元的蒸汽喷嘴到烧结料面的高度。
35.优选的，上述的烧结机中，所述计量配比装置包括：
36.设置在所述燃气耦合管路上的燃气球阀和燃气流量计量器；
37.设置在所述蒸汽耦合管路上的蒸汽球阀和蒸汽流量计量器。
38.优选的，上述的烧结机中，还包括气体分析装置，所述气体分析装置包括：
39.设置在燃气管路上用于获取燃气温度的燃气温度计和用于获取热值数据的燃气热值分析仪；
40.设置在所述蒸汽管路上用于获取蒸汽温度的蒸汽温度计。
41.优选的，上述的烧结机中，还包括用于对燃气管路内的燃气进行过滤的脱除装置。
42.由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种燃气蒸汽耦合的烧结机，本技术通过燃气喷吹对最需要补热的上层物料区域进行补热。料层在整体减碳后，燃气喷入起始时间合理，上层物料及时得到了燃气补热，使得上层物料烧结矿次品率下降，整体燃气喷吹强化烧结效果显著，有利于烧结。即燃气喷吹可以对蒸汽产生的温降进行补热，而蒸汽又可对燃气产生的局部高温进行降温，从而可消除燃气温降和燃气局部高温带来的影响，保证了烧结效果。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例中公开的燃气蒸汽耦合的烧结机的第一种结构示意图；
45.图2为本发明实施例中公开的第一种燃气蒸汽耦合气路图；
46.图3为本发明实施例中公开的燃气蒸汽耦合的烧结机的第二种结构示意图；
47.图4为本发明实施例中公开的第二种燃气蒸汽耦合气路图。
具体实施方式
48.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种燃气蒸汽耦合的烧结机，保证烧结效果。
49.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
50.如图1-图4所示，本发明公开了一种燃气蒸汽耦合的烧结机，包括沿烧结方向运行的烧结台车3和设置在烧结台车3上方的点火炉装置，该点火炉装置包括点火炉罩1和设置在点火炉罩内的点火烧嘴2。烧结机台车3首尾相连安装在烧结机上，烧结机台车3的车轮安装在烧结机轨道6上，烧结机台车3沿烧结机轨道6运行。烧结机轨道6下方安装有风箱4，风箱4上部对应烧结机台车3底部，风箱4下部连烧结大烟道5。在此基础上，本技术中的烧结机还包括设置在烧结台车3上方且位于点火炉装置沿烧结方向的后方的燃气蒸汽耦合装置，且该燃气蒸汽耦合装置沿烧结方向依次包括相互隔离的燃气喷吹单元05、燃气蒸汽耦合喷吹单元03和蒸汽喷吹单元04。
51.其中，图3中燃气喷吹单元05形成图1和图2中的燃气喷吹管8；蒸汽喷吹单元04形成蒸汽喷吹管10；图3中燃气蒸汽耦合喷吹单元03形成图2中的耦合喷吹管9。本技术中公开的烧结机，将燃气喷吹和蒸汽喷吹耦合在一个烧结机上，使该烧结机同时具有燃气喷吹的优点和蒸汽喷吹的优点。
52.此外，本技术通过燃气喷吹对最需要补热的上层物料区域进行补热。烧结矿整体减碳后，通过燃气喷吹对最需要补热的上层物料区域进行补热。燃气喷入起始时间合理，上层物料及时得到了燃气补热，使得上层成品烧结矿质量提高，整体燃气喷吹强化烧结效果显著，有利于烧结。即燃气喷吹可以对蒸汽产生的温降进行补热，而蒸汽又可对燃气产生的
局部高温进行降温，从而可消除蒸汽温降和燃气局部高温带来的影响，保证了烧结效果。
53.此外，由于燃气喷吹和蒸汽喷吹的喷吹起始点不同，并且两者各自延续的时间也不同，因此，仅将两者重合的地方进行耦合。
54.具体的实施例中，上述的燃气蒸汽耦合装置还包括耦合喷吹罩7。具体的，该耦合喷吹罩7内部通过隔板11沿烧结方向依次分割为第一腔(图1和图3中a)、第二腔(图1和图3中b)和第三腔(图1和图3中c)。其中，燃气喷吹单元05设置在靠近点火炉装置的第一腔内，蒸汽喷吹单元04设置在远离点火炉装置的第三腔内，而燃气蒸汽耦合喷吹单元03设置在第二腔内。对于耦合喷吹罩7的形状尺寸等在此不做具体限定。
55.燃气喷吹起点为烧结第4～5min，蒸汽喷吹起点为烧结第8～9min，在这两个时间点之间为燃气喷吹段，即此段对应燃气喷吹单元05来实现。在燃气喷吹段内，从燃气喷吹起点开始存在一段燃气喷吹起始段。燃气喷吹持续时间为8～9min，蒸汽喷吹持续时间为6～7min，燃气喷吹终点为烧结第13～14min，蒸汽喷吹终点为烧结第15～16min。蒸汽喷吹起点到燃气喷吹终点之间为耦合喷吹段，即此段对应的是燃气蒸汽耦合喷吹单元03。在耦合喷吹段内，从蒸汽喷吹起点开始存在一段蒸汽喷吹起始段。燃气喷吹终点到蒸汽喷吹终点为蒸汽喷吹段，即对应的是蒸汽喷吹单元05来实现。具体的，燃气蒸汽耦合喷吹单元03在需要燃气蒸汽耦合喷吹的料面区域使用，蒸汽喷吹单元04在只需要蒸汽喷吹的料面区域使用，燃气喷吹单元05在只需要燃气喷吹的料面区域使用。此部分涉及到了该装置在使用时的具体要求。
56.具体的实施例中，上述的燃气喷吹单元05包括：燃气管路、燃气自动球阀051、燃气流量计052和燃气喷嘴054。其中，燃气管路与燃气总管路连接，燃气自动球阀051设置在燃气管路上用于控制燃气管路开口大小；燃气流量计052设置在燃气管路上用于监测流过的燃气流量，以计算是否达到所需的燃气流量要求；燃气喷嘴054用于将经过燃气自动球阀051的燃气喷出，即实现燃气喷吹，优选的，该燃气喷嘴054安装在第一腔内。此处仅公开了一种燃气喷吹单元05的具体结构，在实际中可根据不同的需要在燃气管路上添加对应的结构。
57.在上述技术方案的基础上，在本技术中的燃气管路内以及燃气喷嘴054与烧结料之间均设置了用于对燃气分布进行导向的燃气导向件。具体包括设置在燃气管路内的第一燃气导向件053和设置在燃气喷嘴054与燃气烧结料056之间的第二燃气导向件055，通过设置燃气导向件保证燃气喷吹的喷吹均匀性和准确性。对于燃气导向件的结构可根据不同的需要进行设置，且均在保护范围内。
58.本技术中的蒸汽喷吹单元04包括：蒸汽管路、蒸汽自动球阀041、蒸汽流量计042和蒸汽喷嘴044。其中，蒸汽管路与蒸汽总管路连接，蒸汽自动球阀041设置在蒸汽管路上用于控制蒸汽管路开口大小；蒸汽流量计042设置在蒸汽管路上用于监测流过的蒸汽流量，以计算是否达到所需的蒸汽流量要求；蒸汽喷嘴044用于将经过蒸汽自动球阀041的蒸汽喷出，即实现蒸汽喷吹，优选的，该蒸汽喷嘴044安装在第三腔内。此处仅公开了一种蒸汽喷吹单元04的具体结构，在实际中可根据不同的需要在蒸汽管路上添加对应的结构。
59.在上述技术方案的基础上，在本技术中的蒸汽管路内以及蒸汽喷嘴044与烧结料之间均设置了用于对蒸汽分布进行导向的蒸汽导向件。具体包括设置在蒸汽管路内的第一蒸汽导向件043和设置在蒸汽喷嘴044与蒸汽烧结料046之间的第二蒸汽导向件045，通过设
置蒸汽导向件保证蒸汽喷吹的喷吹均匀性和准确性。对于蒸汽导向件的结构可根据不同的需要进行设置，且均在保护范围内。
60.本技术中公开的燃气蒸汽耦合喷吹单03包括：蒸汽耦合管路、燃气耦合管路、燃气蒸汽耦合管路、计量配比装置031、混合装置032和混合喷嘴034。其中，蒸汽耦合管路与蒸汽总管路连接用于提供蒸汽，燃气耦合管路与燃气总管路连接用于提供燃气；计量配比装置031与燃气耦合管路和蒸汽耦合管路均连接，以分别对燃气和蒸汽进行计量；混合装置032与计量配比装置031的输出端相连，将经过计量配比装置031的燃气和蒸汽混合后并输入燃气蒸汽耦合管路；混合喷嘴034将混合装置032混合后的气体喷出，混合喷嘴034安装在第二腔内。通过计量配比装置031能够精准调节燃气和蒸汽配比，使得喷入烧结料的燃气量和蒸汽量更加精准，提高了喷吹效率，减少了燃气和蒸汽消耗量以及燃气逃逸风险。由于燃气和蒸汽不发生反应，因此，可采用此实施例中将燃气和蒸汽混合后再通过同一喷嘴喷出。
61.为了提高了混合后管内流动的均匀性，减少对弯管的冲击，在混合装置032之后的管路内以及混合喷嘴034与烧结料之间的混合导流件。具体的，混合导流件包括设置在混合装置032之后管路内的第一导流件033和设置在混合喷嘴034和混合段烧结料036之间的第二导流件035。该导流件与上述设置在燃气管路内的燃气导流件和设置在蒸汽管路内的蒸汽导流件结构相同。此外，喷嘴与烧结料之间的导流件为根据均匀喷吹原理计算设计后的导流板，以提高了喷入料面混合气的均匀性和精准度。
62.上述的计量配比装置031根据蒸汽流动方向，上游设置为蒸汽球阀0311，下游为蒸汽流量计量器0312，根据燃气流动方向，上游为燃气球阀0313，下游为燃气流量计量器0314，配比后的蒸汽和燃气再进入混合装置032混合。
63.本技术中提到的混合装置032为管道静态混合器。
64.在实际中，还提供了一种燃气蒸汽耦合喷吹单元03，具体的为在第二腔内相互独立布置的蒸汽喷吹单元04和燃气喷吹单元05。对于燃气蒸汽耦合喷吹单元03中的蒸汽喷吹单元04和燃气喷吹单元05的具体结构与上述实施例中公开的位于第三腔内的蒸汽喷吹单元04和位于第一腔内的燃气喷吹单元05的结构相同。工作时，蒸汽流经第二腔内的蒸汽喷吹单元后流经第三腔内的蒸汽喷吹单元；燃气流经第一腔内的燃气喷吹单元后流经第二腔内的燃气喷吹单元。
65.此处公开的燃气蒸汽耦合喷吹单元03与上述实施例中的燃气蒸汽耦合喷吹单元03的区别在于，燃气和蒸汽不混合，仅是在第二腔内同时设置燃气喷嘴和蒸汽喷嘴。并且燃气喷嘴位于蒸汽喷嘴下方，以保证上方喷出密度较大的蒸汽能够防止下方密度较小的燃气逃逸，并裹挟燃气进入烧结料。对于燃气喷嘴和蒸汽喷嘴可根据不同的需要进行布置，例如采用上下交错布置。
66.更进一步的实施例中，该烧结机还包括气体分析装置02，该气体分析装置02包括：设置在燃气管路上用于获取燃气温度的燃气温度计022和用于获取热值数据的燃气热值分析仪021；设置在蒸汽管路上用于获取蒸汽温度的蒸汽温度计023。气体分析装置02根据蒸汽流动方向，从蒸汽总管输送来的蒸汽先进入蒸汽总管温度计023，再与计量配比装置031中的蒸汽球阀0311连接。根据燃气流动方向，从脱除装置01出来的燃气先经过燃气热值分析仪021，再经过燃气总管温度计，再与计量配比装置031中的燃气球阀0313连接。如此设置可便于对燃气和蒸汽的流量进行调节。
67.本技术中的喷嘴是一种运用气流倍增技术能提高进入料面氧气量、喷吹均匀性和精准性的高效喷吹喷嘴。本技术提到的燃气包括但不限于焦炉煤气、天然气，燃气中杂质包括但不限于煤焦油、固体颗粒物。
68.在具体使用过程中，可将燃气喷吹浓度设置为0.25％-1.6％，蒸气喷吹浓度设置为0.25～0.47％，焦粉配比为4.92～5.02％。特别的，沿烧结机运行方向，燃气喷吹浓度和燃气喷吹浓度可以采用同一种也可以采用不同浓度；更优选的，可以采用不同浓度；最优选的，沿烧结机运行方向，燃气采用衰减梯度配比，蒸汽采用递增梯度配比。对于具体的数值可根据不同的需要进行限定，且均在保护范围内。
69.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
70.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。