专利名称：一种球团矿竖炉焙烧方法
技术领域：
本发明属于球团技术领域，涉及一种球团矿的焙烧方法。
背景技术：
在现有技术中，球团矿焙烧方法有三种，即竖炉法、链篦机回转窑法和带式焙烧机法。关于竖炉法又有竖炉不带导风墙和带导风墙两种形式，这里，无论竖炉带不带导风墙，其工艺路线都是一样的，即热烟气连续从竖炉中部的火口通入炉内，冷却风连续从炉体下部通入炉内，生球在下降过程中完成干燥、预热、焙烧、均热和冷却过程。不过，本发明人从生产实际出发，发现竖炉法因需要同时连续而不间断地给竖炉提供冷、热气体，即一边注入热烟气，一边注入冷却风，注入的热烟气越强，则需要的冷却风就越大，致使加热和冷却相互影响，造成气流分布不均和焙烧温度不匀。而以往人们为了解决这些问题则都是在如何改进炉体结构或操作上做文章，并没有人从工艺路线本身想办法。尤其是，竖炉内因加热和冷却同时进行相互影响的弊端必然会使一部分冷、热气体相互抵消，而相互抵消的这部分能源实属无谓的消耗。如此看来，传统的竖炉法不仅仅在于对产成品的影响，同时它还造成了能源的巨大浪费。
发明内容
本发明的任务是，针对上述问题，提供一种球团矿竖炉焙烧方法，它利用现有竖炉，通过改变工艺路线，可收到能耗低，成品球质量好的效果。其技术解决方案是一种球团矿竖炉焙烧方法，球团在竖炉中完成焙烧，其特征在于，向竖炉内供应的冷、热气体是交替进行的。与现有技术相比，本发明变传统的同时连续而不间断地给竖炉供应冷、热气体为交替向竖炉内供应冷、热气体，这样一来①由于再无冷、热气体相互影响的现象发生，因此，保证了温度在炉子横断面上的均匀分布；②由于每一层面的温度是稳定而均匀的，因此从球团来看，处于同一层位的球团矿的焙烧温度也是稳定而均匀的，从而使成球质量有了可靠的保证；③由于冷、热气体交替供应，在供气时间比例上，供应热气体的时间小于供应冷气体时间，因此从冷、热气体的供应量来看，热气体的供应量远远小于冷气体的供应量。本发明的工作原理是，由于竖炉内的球团是连续下降的，即球团向下运动，气体向上运动，因此，当冷气体关闭热气体注入时，热气体直接对其入口及其以上部分的球团进行加热；而当热气体关闭冷气体注入时，冷气体就会被向下运行的热球团加热形成预热空气，并上升直接成为对其上部球团的热量供应，也就是说，本发明冷气体的通入已经不单单是焙烧后球团的冷却介质，它同时还是热传输介质，这也正是本发明为什么能够节能的原因所在。
进一步说明之，本发明的基本思路是采用利用时间分隔预热风和热烟气之手段，借以达到使温度在炉子断面均匀分布之目的。关于利用本方法能够实现温度在炉子断面的均匀分布这一点是明显的，故不赘述，下面主要描述炉子在竖直方向上的温度分布。根据热工理论，球团向下运动，气体向上运动属逆流换热过程，此时，如果两者的水当量相等，体积换热系数和换热空间足够大，那么，气体和球团温度就会相当接近。在本发明中，由于竖炉有足够的换热空间，球团的体积换热系数高达20-60KW.m-3.K-1(见“瑞典LKAB公司铁矿石球团焙烧过程的最佳化”《第三届国际造块会议论文选》《烧结球团》编辑部出版)，因此，球团和气体的温度相当接近。由此可见，本发明经过火口烟气直接加热的球团所达到的最高温度和不经火口烟气直接加热的球团所达到的最高温度之差不大于传统竖炉断面的温差。因此，本发明提供的方法在炉子竖直方向上的温度分布情况与传统的方法大体相当，甚至比传统的方法还要理想，因此它的球团成品质量是有保证的。本发明对现有技术的贡献突出表现在它的节能效果上。由于向炉内注入冷气体和热气体的时间决定由火口烟气直接加热球团层的厚度，影响经过火口加热的球团所达到的最高温度和不经过火口加热的球团所达到的最高温度之差，进而影响球团质量，因此，有必要通过选择参数和计算加以说明。欲达到或超过传统竖炉的球团质量，即温差不大于50K，如果选用竖炉高6m，体积换热系数取20KW.m-2.K-1，供应冷、热(高炉煤气)气体的时间比例为3∶1，操作气体量为0.82Kg/Kg球团，那么，通过采用迭代法计算，煤气的消耗约为93Nm3/t球团；而如果将上述条件改为体积换热系数取40KW.m-3.K-1，供应冷、热(高炉煤气)气体时间比例为7∶1，其他参数不变，那么，采用相同的计算方法得知，煤气的消耗约为47Nm3/t球团。而现有技术具有相同生产规模的传统竖炉，其煤气的消耗约为220Nm3/t球团。比较可知，本发明在保证球团质量的前提下，其煤气消耗只有传统竖炉的20％-40％左右，由此可见其经济效益十分显著。
图1是本发明一种实施方式的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细说明。
如图所示，本发明提供的球团矿竖炉焙烧方法，其球团在竖炉中完成焙烧，所说的竖炉其上端为进料口，下端为排料口，中部设有热气体进入口，下部设有冷气体进入口，其特征在于，向炉内供应的冷、热气体是交替进行的。即当热气体供应装置向炉体内供应热气体时，冷气体关闭，当冷气体供应装置向炉体内供应冷气体时，热气体关闭。本发明还可以组成球团矿竖炉焙烧系统操作模式，即采用如下方案热气体供应装置4和冷气体供应装置6分别通过热气体阀门5和冷气体阀门7轮流或同时为其中的一个或几个竖炉交替供应热气体和冷气体。这里由一个热气体供应装置4提供热气体(这里所说的热气体通常是燃料燃烧的产物)，由一个冷气体供应装置6提供冷却风，同时有多座竖炉分别通过各自的热气体阀门5和冷气体阀门7分别与热气体供应装置4和冷气体供应装置6相联接。实施该系统操作，热气体供应装置4和冷气体供应装置6可以根据系统需要分别轮流或同时向其中的一座或几座竖炉供应所需气体。采用系统操作模式的积极意义在于，通过充分利用冷、热气资源，减少资金投入，扩大生产规模，追求更高的经济效益。因为按传统模式，一座竖炉配备一套冷、热气体供应装置，而采用本发明后，由于一座竖炉的冷、热气体供应分时操作，因此造成冷、热气体供应装置间歇工作。这里如果采用系统操作模式，即一套冷、热气体供应装置同时供应几个竖炉气体，那么冷、热气体供应装置就可以连续而不间断地工作，从而充分发挥其应有的作用。这样一来，假设一套冷、热气体供应装置同时满足n个竖炉的气体供应，实际上就等于节省了(n-1)个竖炉的气体供应装置建造成本，也可以说是在一套冷、热气体供应装置的前提下扩大了球团矿焙烧的生产规模，仅这一项，就可以获得很高的经济效益。
权利要求
1.一种球团矿竖炉焙烧方法，球团在竖炉中完成焙烧，其特征在于，向炉内供应的冷、热气体是交替进行的。
2.根据权利要求1的球团矿竖炉焙烧方法，其特征在于竖炉上端为进料口，下端为排料口，中部设有热气体进入口，下部设有冷气体进入口，当热气体供应装置向炉体内供应热气体时，冷气体关闭，当冷气体供应装置向炉体内供应冷气体时，热气体关闭。
3.根据权利要求1或2的球团矿竖炉焙烧方法，其特征在于热气体供应装置(4)和冷气体供应装置(6)分别通过热气体阀门(5)和冷气体阀门(7)轮流或同时为其中的一个或几个竖炉交替供应热气体和冷气体。
全文摘要
本发明公开了一种球团矿竖炉焙烧方法，它是针对现有的竖炉耗能高的问题而发明的。采用此法，球团仍需在竖炉中完成焙烧，其特征在于，向炉内供应的冷、热气体是交替进行的。由于焙烧时，位于竖炉火口层位的球团矿和热烟气的温度相差很小，而球团矿运行到此后便开始需要降温，因此，本发明利用这里的余热，依靠来自下层球团矿的冷却风将这些热量上传给上部的球团矿，即被加热的冷却风上升成为焙烧段的供热介质，对上部球团矿进行加热。它可以在热烟气停止供应的情况下，也能保证位于焙烧段球团所需的焙烧温度，从而完成球团的焙烧。这样，就使位于竖炉火口层位的热量被全部回收利用，从而节省竖炉的能源供应。
文档编号C22B1/16GK1737169SQ20051001268
公开日2006年2月22日 申请日期2005年7月18日 优先权日2005年7月18日
发明者吴蔓洁 申请人:吴蔓洁