多功能高效烧结杯实验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金中的烧结工艺，特别涉及一种多功能高效烧结杯实验装置和方法。
【背景技术】
[0002]烧结技术是目前国内外钢铁企业最广泛采用的含铁原料造块方法。粉矿和各种含铁固废经过烧结以后可成为满足高炉炼铁要求(品位高，有害杂质少，还原性好，高温性能优良，强度好，粒度适宜，化学成分稳定均匀)的含铁原料。为了研究和掌握铁矿粉烧结的原理和方法，优化烧结工艺，需要在实验室进行大量的烧结实验。通过大量烧结杯实验来研究原料种类、燃料配加量、烧结矿碱度、烧结负压等工艺参数对烧结矿的产质量的影响，为优化烧结生产工艺和配矿以及提高烧结矿产质量提供依据。
[0003]现有的烧结杯实验设备主要由筛分装置101、落下装置102、落下筛分系统103、轨道104、烧结矿运送小车105、称量装置106、破碎装置107、烧结杯回转装置108、布料装置109、烧结杯110、点火装置111、排烟管路系统112、流量计113、除尘器114、排烟风机115、调节阀116和烟囱117组成，参见附图1。其实验过程为:按烧结杯体积配好试样量，再经混料系统混匀制粒以后，由布料装置109布到烧结杯110里，然后经点火装置111点火烧结，烧结过程产生的烧结烟气通过排烟管路系统112经除尘器114除尘后由排烟风机115排放到烟囱116中。当烧结完成后，让热烧结矿继续在烧结杯110中抽风冷却到低于100°C，再用烧结杯回转装置108将烧结矿倒入破碎装置107中进行破碎，破碎好的烧结矿在称量装置106称重后用运送小车105沿轨道104运到自动落下筛分系统103，在自动落下筛分系统103中分别装有落下装置102和筛分装置101可对烧结矿先后进行落下和筛分处理。
[0004]上述现有烧结杯实验技术存在一定局限，只能进行常规烧结实验，实验时间长，且只能得到烧结的最终结果，对烧结过程参数(如料层温度、烟气成分等)不能进行在线检测，无法深入研究烧结过程对烧结结果的影响，也不具备进行热风烧结或模拟烧结烟气循环烧结的条件。此外，由于只有一个烧结杯，在做平行实验时重现性较低。而做两次实验各自单独进行配料和混合制粒，容易导致进行烧结的混合料粒度波动大，影响实验结果。为保证实验结果可靠性，要进行多次平行实验，这样实验量较大，实验效率低，既浪费了人力物力，实验结果的可比性也较差。
[0005]中国专利CN201285389Y公开了一种铁矿粉烧结杯实验装置，包括烧结杯、控制装置和显示仪表，该装置是在烧结杯的上方，配合设置布料器和点火器，设置在旋转轴上的布料器和点火器围绕旋转轴旋转和上下移动；烧结杯下部设置开口与抽风管道的一端连通，抽风管道的另一端经除尘器与烧结风机连通。中国专利CN201443955U公开了一种铁矿石烧结实验装置，该装置由烧结杯及其点火罩、煤气风机、助燃风机和抽风机组成，点火罩位于烧结杯的顶端，通过煤气管道和助燃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机相连，烧结杯及其点火罩为2个以上，与各管道并联。上述专利在提高烧结实验自动化程度和稳定性上有一定进步，但也都不具备进行烧结实验过程参数(如料层温度、烟气成分等)在线检测以及进行热风或模拟烟气循环烧结的条件，且没有涉及对烧结实验中产生的粉尘的处理，无法在低粉尘排放条件下高效精确的模拟各种烧结生产工艺。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种多功能高效烧结杯实验装置及方法。本发明不仅可以显著提高烧结实验效率和烧结实验的稳定性、精确性、可比性和模拟性，还可以满足不同实验要求和明显减少烧结实验的粉尘排放量。
[0007]为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案:
一种多功能高效烧结杯实验装置，包括混料系统、筛分装置、落下装置、落下筛分系统、轨道、烧结矿运送小车、称量装置、破碎装置、烧结杯回转装置、布料装置、烧结杯、点火装置、排烟管路系统、除尘器、排烟风机和烟囱；
所述实验装置还包括分样器、鼓风冷却装置；烧结杯回转装置、布料装置、烧结杯、点火装置、排烟管路系统、除尘器、排烟风机为二套，分别为:第一点火装置、第一烧结杯回转装置、第一烧结杯和第一布料装置组成第一工位烧结器，第一工位烧结器接第一排烟管路系统、第一除尘器、第一冷却器和第一排烟风机，第二点火装置、第二烧结杯回转装置、第二烧结杯、第二布料装置组成第二工位烧结器，第二工位烧结器接第二排烟管路系统、第二除尘器、第二冷却器和第二排烟风机，最后汇总输出至烟@ ;第一、第二工位烧结器分别位于破碎装置两侧，破碎装置连接称量装置，破碎装置位于烧结矿运送小车上方，烧结矿运送小车能沿轨道移动到鼓风冷却装置和落下筛分系统；
所述分样器前连接混料系统，后连接第一布料装置和第二布料装置；
在破碎装置与落下筛分系统之间设置鼓风冷却装置，鼓风冷却装置经除尘管路系统接除尘器和除尘风机后接烟@ ;所述除尘管路系统输入端还接入落下筛分系统，落下筛分系统包括筛分装置和落下装置；
所述第一、第二点火装置下部安装热电偶，第一、第二烧结杯基座处安装热电偶，第一、第二烧结杯沿高度方向的测温孔中插入热电偶，第一、第二排烟管路系统上设置流量计及压差变送器和若干个烟气成分测量孔，烟气成分测量孔插入烟气分析仪，所述多个热电偶、流量计及压差变送器和烟气分析仪输出接PLC，PLC连接第一、第二点火装置和第一、第二排烟风机，通过PLC实现点火温度、烧结负压、料层温度、烟气温度流量成分工艺参数的自动控制和检测记录。
[0008]所述第一、第二烧结杯直径有300mm、200mm和100mm,高度在400-1000mm之间无级调整，沿高度方向设置3-9个测温孔。
[0009]所述第一、第二点火装置为既能进行烧结点火又能提供100_30(TC热风或模拟烟气。
[0010]所述第一、第二排烟管路系统上分别设置调节阀，所述调节阀受PLC控制。
[0011]所述除尘管路系统上设置两路调节阀，一路调节阀接入鼓风冷却装置输入除尘管路系统端，另一路调节阀接入落下筛分系统输入除尘管路系统端，所述调节阀受PLC控制。
[0012]所述烟气成分测量孔开设在第一、第二排烟管路系统的第一、第二除尘器前和后。
[0013]一种多功能高效烧结杯实验方法，其步骤是: 第一，将烧结原料在混料系统混匀制粒以后，经分样器均匀分成二份，进行平行试验，二份混合料分别由第一布料装置和第二布料装置布到第一烧结杯和第二烧结杯内；
第二，通过PLC控制第一点火装置和第二点火装置点火温度和时间，使第一点火装置和第二点火装置相隔若干时间对混合料进行点火烧结，第一点火装置对混合料烧结过程产生的烧结烟气通过第一排烟管路系统经第一除尘器除尘和第一冷却器冷却后由第一排烟风机排放到烟@中，第二点火装置对混合料烧结过程产生的烧结烟气通过第二排烟管路系统经第二除尘器除尘和第二冷却器冷却后由第二排烟风机排放到烟@中，与此同时对料层温度和烧结烟气温度、流量和成分进行在线检测记录，并输入至PLC中；
第三，当先点火的第一烧结杯中烧结过程结束后用第一烧结杯回转装置将热烧结矿倒入破碎装置中进行破碎，将烧结矿运送小车置于破碎装置下方，破碎好的热烧结矿全部落入烧结矿运送小车后用称量装置对热烧结矿进行称重并记录；
第四，将装有热烧结矿的运送小车沿轨道移到鼓风冷却系统处进行鼓风冷却，冷却风被除尘管路系统收集，并经除尘器除尘后排放到烟囱中；
第五，当烧结矿温度低于100°C时，将烧结矿运到自动落下筛分系统，在自动落下筛分系统中分别装有落下装置和筛分装置对烧结矿先后进行落下和筛分处理；
第六，烧结矿运送小车又回到破碎装置下方运送后点火的第二烧结杯中的热烧结矿，再依次进行称量、冷却、落下和筛分。
[0014]在除尘管路系统上设置两路调节阀，调节阀受PLC控制以增强除尘系统的除尘效果；当鼓风冷却装置处于开启状态而落下筛分系统未启用时，只打开接入鼓风冷却装置的调节阀，同时关闭接入落下筛分系统的调节阀；
当落下筛分系统处于开启状态而鼓风冷却装置未启用时，只打开接入落下筛分系统的调节阀而关闭接入鼓风冷却装置的调节阀；
当落下筛分系统和鼓风冷却装置同时启用时，调节两个调节阀的开度来满足除尘需要。
[0015]本发明通过设立双工位烧结杯，可同时进行平行实验，提升实验重现性和效率；采用PLC能实现点火温度、烧结负压、料层温度、烟气温度流量成分等工艺参数的自动精确控制和检测记录，提高烧结实验的稳定性和精确性；采用鼓风冷却装置对烧结矿进行冷却，提高实验的效率和模拟性；采用既能进行烧结点火又能提供100-30(TC热风或模拟烟气的点火装置，从而既可进行常规烧结又可进行热风或模拟烟气循环烧结。
[0016]本发明与现有技术相比，其有益效果为:
(1)不仅可以满足不同常规实验要求，也可满足热风或循环烧结实验要求，具