本发明属于烧结领域，尤其涉及一种超厚料层预烧结实验装置及其使用方法。
背景技术：
厚料层烧结是上世纪70年代开始发展的烧结技术，具有改善烧结矿强度，减少粉末量，改善还原性能，此外，对提高烧结矿成品率和节约固体燃料消耗也都有显著的效果。实现厚料层乃至超厚料层烧结已经成为烧结行业长期以来的追求目标。
厚料层及超厚料层烧结充分利用烧结过程自动蓄热的特点达到上述效果。当烧结混合料层表面点火并抽入空气后，烧结过程中的燃烧带从烧结开始沿料层高度逐渐往下进行，从而形成烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带五个层次。前苏联西哥夫曾经对烧结过程的蓄热作用进行定量研究，将正常配碳的混合料层按等高分割成薄层小单元，按单位面积计算每单元的热平衡，位于下面单元的热收入比位于其上的单元增加了两部分热量，即从上层热矿冷却过程带入的热量和上层反应热废气带入的热量。当料层高度为400mm时，其蓄热量可高达65％。由于烧结过程的自动蓄热作用，烧结料层温度随着料层高度下降逐步升高，这有利于各种物理化学反应的进行，使得各种矿物结晶充分，烧结矿结构得到改善。因此，随着料层的加高，烧结矿强度相应得到提高。虽然位于表层的烧结矿由于蓄热少，温度低而强度差，但是随着料层的增高，其表层部分所占比率相对变小，因此整个烧结矿强度得到提高，其平均粉末含量减少。同时由于厚料层作业蓄热多，这就有可能适当降低混合料配碳量以避免料层温度过高的不利影响。这样既可节约燃料消耗，也增强了料层的氧化气氛，有利于降低烧结矿中氧化亚铁(FeO)的含量和改善烧结矿的还原性能。但是随着料层的加厚，通过料层的气流阻力增大，烧结速度减慢，导致烧结生产率降低，这对细精矿粉烧结影响更大。因此，推行厚料层作业的同时，需采取改善料层透气性的相应措施，以避免产率下降。主要措施有：(1)改善烧结前物料的准备，强化混合制粒，以改变混合料的粒度组成，提高其透气性；(2)配加少量石灰以强化烧结过程；(3)将混合料预热使达到露点以上的温度，以偏析布料工艺和松料装置改善装料粒度分布及密实度，从而提高料层的透气性；(5)适当增大抽风机能力以克服由于加厚料层所增加的阻力，以免导致抽风量下降而减慢烧结速度。
目前，国内外烧结料层厚度通常在700mm上下，最高的烧结料层厚度也只在900mm左右，而达到更高的超厚料层烧结生产已经成为当下烧结行业的瓶颈。由于在超厚料层烧结中，烧结料层的进一步加厚，使得蓄热作用进一步加强，下层烧结矿强度更好，从而导致上下层烧结矿的差异性明显增大，烧结矿质量不均匀，因此制约了烧结料层厚度的进一步增加。
《一种铁矿石烧结实验装置》(CN200920014855.4)公开了该装置由烧结杯及其点火罩、煤气风机、助燃风机和抽风风机组成，点火罩位于烧结杯的顶端，通过煤气管道和助燃风管道分别与煤气风机和助燃风机相连，烧结杯的底端通过烧结尾气管道与抽风风机相连，烧结杯及其点火罩为2个以上，与各管道并联。采用本实用新型不仅可使实验工作在同一实验过程完成，而且明显提高铁矿石烧结实验的重现性、稳定性、可比性和模拟效果。该专利仅针对常规烧结工艺提出减少劳动强度和试验次数的方法，难以实现超厚料层烧结。
《一种用于超厚料层烧结试验的烧结杯》(CN200920076175.5)公开了该烧结杯包括杯体和底座，杯体为透明的石英管，并且杯体设于底座上，与底座连接固定。由于采用了透明的杯体，使人们能够利用肉眼监测烧结料层各带变化规律，进而掌握烧结料层内的热量分布和变化规律的效果。众所周知，由于受烧结过程中的边缘效应的影响，使用该装置会导致无法直观准确判断烧结过程，同时该装置无法实现自动监测料面高度，无法便捷精确的开展超厚料层预烧结试验研究。
《一种烧结杯装置》(CN201420323008.7)公开的烧结杯装置包括烧结杯内管和炉箅子，所述炉箅子设置于烧结杯内管中，所述烧结杯内管的内壁上设置有沿烧结杯内管轴向布置的导轨，所述炉箅子上具有与导轨相适配的限位部。这种烧结杯装置能够该装置能够有效地防止炉箅子在安装过程中发生倾斜现象，使炉箅子被快速、准确地安装到正确位置。该装置旨在克服炉箅子在安装过程中发生倾斜现象，无法进行超厚料层预烧结工艺研究。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种超厚料层预烧结实验装置及其使用方法，实现超厚料层烧结生产工艺的可行性，达到提高烧结矿成品率，改善烧结矿强度，增强超厚料层烧结烧结矿质量均匀稳定性，降低烧结固体燃耗，打破实现超厚料层烧结工艺瓶颈的同时实现降本增效的效果。
本发明的目的是这样实现的：
一种超厚料层预烧结装置，包括点火器和烧结杯主体，烧结杯主体外部设置测温热电偶，点火器固定于旋转升降连接装置，所述连接装置实现升降及旋转，所述烧结杯主体内置篦条，烧结杯一侧设置料位测试系统，所述料位测试系统包括阻旋式料位计及旋转升降装置8，旋转升降装置由升降杆和横梁组成，升降杆和横梁为倒L形，旋转升降装置的横梁悬挂阻旋式料位计，阻旋式料位计内悬于烧结杯主体中，升降杆上有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内篦条上端保持水平。
所述点火器为2个，1#点火1与2#点火器均固定于旋转升降连接装置。
所述点火器与烧结杯共用一套控制装置；所述控制装置，其包括数据处理器和PID控制器，通过PID信号与烧结杯主体及点火器相连接。
所述点火器包括1#点火器，2#点火器，1#与2#点火器连接装置，所述连接装置可升降及旋转；可实现首次及二次点火时使用不同点火器，提高生产效率并延长点火器使用寿命的目的。
所述烧结杯主体，其横截面为圆环形，其内径为300mm～400mm，高度为550mm～1700mm。
所述料位测试系统，包括阻旋式料位计及旋转升降装置8，所述阻旋式料位计采用机电位控原理，接触测量料位。所述旋转升降装置，可任意旋转并升降，升降杆上有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内置篦条上端保持水平；可以实现烧结杯主体内首次及二次布料烧结混合料料面高度的自动精准测量，提高生产效率。
一种超厚料层预烧结装置的使用方法，首先启动料位测试系统，刻度尺起始位置与烧结杯体内篦条上端保持水平，调节料位测试系统的旋转升降装置，使得旋转升降装置连接的阻旋式料位计的叶片下端达到预设定的首次布料料层高度，首次布料料层高度为500mm-900mm，向烧结杯主体内进行首次布料，待达到预定首次布料高度后，停止布料，切断阻旋式料位计的电源，并通过控制旋转升降装置将阻旋式料位计移出烧结杯主体，使用1#点火器或2#点火器对烧结杯进行点火烧结，点火至设定时间后调节旋转升降连接装置移开点火器；待首次点火结束≥8min后，进行二次布料，启动料位测试系统，通过料位测试系统的旋转升降装置，使得阻旋式料位计的叶片下端距离旋转升降装置刻度尺起始位置的高度与烧结混合料料层总高度相同，向烧结杯主体内进行二次布料，待达到预设定的料层总高度停止布料，烧结混合料料层总高度≥1000mm，使用2#点火器或1#点火器进行点火烧结，点火设定时间后调节旋转升降连接装置移开点火器，待烧结过程结束后倒出成品烧结矿。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供了一种超厚料层预烧结装置及其使用方法，可以开展超厚料层烧结技术研究，为提高烧结料层厚度、增加烧结矿产能、降低烧结固体燃耗等降本增效的手段提供了研究手段。
2、本发明实现了超厚料层烧结工艺，提高了厚料层烧结矿质量均匀性，改善了烧结矿强度及成品率。
附图说明
图1为本发明超厚料层预烧结装置结构示意图。
图中1为1#点火器，2为2#点火器，3为1#2#点火器旋转升降连接装置，4为阻旋式料位计，5为烧结杯主体，6为篦条，7为控制装置，8为旋转升降装置，9为测温热电偶，10为叶片，11为横梁；12为升降杆，13为刻度尺。
具体实施方式
如图1所示，一种超厚料层预烧结装置，包括点火器和烧结杯主体5，烧结杯主体5外部设置测温热电偶9，点火器为2个，1#点火器1与2#点火器2均固定于旋转升降连接装置3，所述连接装置可升降及旋转，所述烧结杯主体内置篦条6，烧结杯一侧设置料位测试系统，所述料位测试系统包括阻旋式料位计4及旋转升降装置8，旋转升降装置8由升降杆12和横梁11组成，升降杆12和横梁11为倒L形，旋转升降装置的横梁11悬挂阻旋式料位计4，阻旋式料位计4内悬于烧结杯主体中，升降杆12上有刻度尺13，刻度尺13起始位置与烧结杯体内篦条6上端保持水平。
所述点火器与烧结杯控制系统共用一套控制装置7；所述控制装置7，其包括数据处理器和PID控制器，通过PID信号与烧结杯主体及点火器相连接。
所述点火器包括1#点火器1，2#点火器2，1#与2#点火器连接装置3，所述连接装置3可升降及旋转；可实现首次及二次点火时使用不同点火器，提高生产效率并延长点火器使用寿命的目的。
所述烧结杯主体5，其横截面为圆环形，其内径为300mm～400mm，高度为550mm～1700mm。
所述料位测试系统，包括阻旋式料位计4及旋转升降装置8，所述阻旋式料位计4采用机电位控原理，接触测量料位。所述旋转升降装置8，可任意旋转并升降，升降杆12上有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内置篦条6上端保持水平；可以实现烧结杯主体内首次及二次布料烧结混合料料面高度的自动精准测量，提高生产效率。
一种超厚料层预烧结装置的使用方法，首先启动料位测试系统，刻度尺13起始位置与烧结杯体内篦条6上端保持水平，调节料位测试系统的旋转升降装置8，使得旋转升降装置8连接的阻旋式料位计的叶片10下端达到预设定的首次布料料层高度，首次布料料层高度为500mm-900mm，向烧结杯主体5内进行首次布料，待达到预定首次布料高度后，停止布料，切断阻旋式料位计4的电源，并通过控制旋转升降装置8将阻旋式料位计4移出烧结杯主体5，使用1#点火器1或2#点火器2对烧结杯进行点火烧结，点火至设定时间后调节旋转升降连接装置3移开点火器；待首次点火结束≥8min后，进行二次布料，启动料位测试系统，通过料位测试系统的旋转升降装置8，使得阻旋式料位计叶片10下端距离旋转升降装置8刻度尺起始位置的高度与烧结混合料料层总高度相同，向烧结杯主体5内进行二次布料，待达到预设定的料层总高度停止布料，烧结混合料料层总高度≥1000mm，使用2#点火器2或1#点火器1进行点火烧结，点火设定时间后调节旋转升降连接装置3移开点火器，待烧结过程结束后倒出成品烧结矿。
实施例1
一种超厚料层预烧结装置，如图1所示。烧结杯内直径为330mm，高度为1000mm，延其高度方向分布测温热电偶。设有料位测试系统，包括阻旋式料位计4，连接其旋转升降装置8标有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内篦条上端保持水平，可自动检测烧结杯体内烧结混合料料面高度。点火器包括1#点火器1，2#点火器2，1#2#点火器旋转升降连接装置3可任意旋转并升降，可实现首次及二次点火时使用不同点火器，提高生产效率并可延长点火器使用寿命。
一种超厚料层预烧结装置的使用方法，首先将料位测试系统通电，通过调节其旋转升降装置8，使得阻旋式料位计的叶片下端距离旋转升降装置8刻度尺起始位置650mm，经过配料—混匀—制粒—铺底料工艺，向烧结杯内进行首次布料，待达到预定首次布料高度停止布料，切断阻旋式料位计4电源，并将其移出烧结杯，使用1#点火器1对烧结杯进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面高度达到650mm。待首次点火结束8mins后，立即进行二次布料，待达到预定料层总高度停止布料，调节1#、2#点火器旋转升降连接装置3使用2#点火器2进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面总高度达到1000mm。观察测温热电偶温度变化情况，待烧结过程结束后倒出成品烧结矿，对烧结矿进行破碎，进行烧结矿检测分析，结果如表1所示。
表1烧结试验各项指标
由表1可知，经过本方法生产的成品烧结矿各项烧结指标较好，可以满足高炉生产对烧结矿的质量要求。
实施例2
一种超厚料层预烧结装置，如图1所示。烧结杯内径为烧结杯试验装置，烧结杯内直径为330mm，高度为1200mm，延其高度方向分布测温热电偶。设有料位测试系统，包括阻旋式料位计4，连接其旋转升降装置8标有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内篦条上端保持水平，可自动检测烧结杯体内烧结混合料料面高度。点火器包括1#点火器1，2#点火器2，1#2#点火器旋转升降连接装置3可任意旋转并升降，可实现首次及二次点火时使用不用点火器，提高生产效率并可延长点火器使用寿命。
一种超厚料层预烧结装置的使用方法，首先将料位测试系统通电，通过调节其旋转升降装置8，使得阻旋式料位计叶片下端距离旋转升降装置8刻度尺起始位置850mm，经过配料—混匀—制粒—铺底料工艺，向烧结杯内进行首次布料，待达到预定首次布料高度停止布料，切断阻旋式料位计4电源，并将其移出烧结杯，使用1#点火器1对烧结杯进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#、2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面高度达到850mm。待首次点火结束18mins后，立即进行二次布料，达到预定料层总高度停止布料，，调节1#2#点火器旋转升降连接装置3使用2#点火器2进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面总高度达到1200mm。观察测温热电偶温度变化情况，待烧结过程结束后倒出成品烧结矿，对烧结矿进行破碎，进行烧结矿检测分析，结果如表2所示。
表2烧结试验各项指标
由表2可知，经过本方法生产的成品烧结矿各项烧结指标优异，烧结固体燃耗较低，可以满足高炉生产对烧结矿的质量要求，同时降本增效效果显著。
实施例3
一种超厚料层预烧结装置，如图1所示。烧结杯内径为烧结杯试验装置，烧结杯内直径为330mm，高度为1600mm，延其高度方向分布测温热电偶。设有料位测试系统，包括阻旋式料位计4，连接其旋转升降装置8标有刻度尺，刻度尺起始位置与烧结杯体内篦条上端保持水平，可自动检测烧结杯体内烧结混合料料面高度。点火器包括1#点火器1，2#点火器2，1#2#点火器旋转升降连接装置3可任意旋转并升降，可实现首次及二次点火时使用不用点火器，提高生产效率并可延长点火器使用寿命。
一种超厚料层预烧结装置的使用方法，首先将料位测试系统通电，通过调节其旋转升降装置8，使得阻旋式料位计叶片下端距离旋转升降装置8刻度尺起始位置1200mm，经过配料—混匀—制粒—铺底料工艺，向烧结杯内进行首次布料，待达到预定首次布料高度停止布料，切断阻旋式料位计4电源，并将其移出烧结杯，使用1#点火器1对烧结杯进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面高度达到1200mm。待首次点火结束23mins后，立即进行二次布料，达到预定料层总高度停止布料，调节1#、2#点火器旋转升降连接装置3使用2#点火器2进行点火烧结1.5mins，点火结束后调节1#2#点火器旋转升降连接装置3移开点火器，此时烧结杯体内烧结混合料料面总高度达到1600mm。观察测温热电偶温度变化情况，待烧结过程结束后倒出成品烧结矿，对烧结矿进行破碎，进行烧结矿检测分析，结果如表3所示。
表3烧结试验各项指标
由表3可知，经过本方法生产的成品烧结矿各项烧结指标优异，烧结固体燃耗较低，可以满足高炉生产对烧结矿的质量要求，同时降本增效效果显著。