烧结装置及钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法
【专利摘要】本申请提供了一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置，在其双烟道尾部第二风箱和第三风箱之间布置一个第一换热器，在第四风箱和第五风箱之间再布置一个第二换热器。本申请提供了一种利于烟气余热回收的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，采用上文所述烧结装置，将钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料等原料进行碎料、配料、混料和制粒；所述钒钛磁铁矿和普通铁矿的铁品位分别为50％～60％、45％～60％；将制粒得到的球状混合料进行布料、点火烧结和破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和烟气。采用所述烧结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，烧结矿质量合格，且利用换热技术，能降低烟道烟气温度，可对高温烟气的余热进行更好回收，也利于烟气脱硫。
【专利说明】利于烟气余热回收的260m2烧结装置及钒钛磁铁矿烧结矿 的制备方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及烧结矿【技术领域】，尤其涉及一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置 及钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法。
【背景技术】
[0002] 烧结矿是目前高炉冶炼钢铁的主要原料，其中，钒钛磁铁矿烧结矿是以钒钛磁铁 矿为铁矿原料，在燃料和熔剂等作用下，在烧结装置上经过烧结作业，将矿粉颗粒黏结成块 所得到的烧结矿。
[0003] 参见图1，图1为钒钛磁铁矿烧结矿的现有烧结工艺生产流程图。现有烧结工艺中 的配料和混料主要包括：首先将原料进行碎料，所述原料包括钒钛磁铁矿、燃料和熔剂等； 然后将破碎后的原料进行配料，也就是将原料按一定比例混合在一起；再进行混料，形成理 化性能比较稳定的混合料；最后将所述混合料进行制粒，也就是利用熔剂等的粘接力，使铁 矿和燃料等物料形成具有一定强度的小球。在配料和混料之后，现有烧结工艺将球状混合 料进行烧结作业。所述烧结作业是整个生产工艺中的中心环节，主要包括布料和点火烧结， 形成理化性能稳定、具有一定机械强度的饼状物质，经破碎，得到具有一定粒级的颗粒，即 烧结矿。所述烧结矿依次经过冷却和筛分后，即可送入高炉，从而根据高炉冶炼的要求和工 艺进行后续生产。
[0004] 上述烧结作业采用烧结装置进行，有效烧结面积为260m2的烧结装置属于大型烧 结装置，其主要包括烧结台车及烟道，所述烧结台车配备有若干个风箱，所述风箱由风机送 风，提供烧结风量；所述风箱与烟道相通。烧结作业时，钒钛磁铁矿混合料在所述烧结台车 上进行点火烧结，得到烧结矿和烟气，所述烟气汇集在烟道中。对于现有的260m 2烧结装置， 其采用的是双烟道模式，单个烟道如图2所示，图2为现有烧结装置的单个烟道结构示意 图，其中，1为烟道。由于大型烧结装置漏风较少，同时烧结终点温度较高，在400°C?450°C 之间，烟道尾部的烟气温度为350°C?450°C。
[0005] 为了对高温烟气进行降温，以利于进行烟气脱硫，现有技术采用增设兑冷风装置 和增设喷淋降温装置等措施来降低烟气温度。烟气温度高的情况得到一定的改善，其温度 在180°C左右，但未能根本解决，仅能抵消由于增压风机压缩空气造成的温升。由于后续玻 钢材质的烟气脱硫装置的温度极限为200°C，对所述烟气进行脱硫处理时，烟气脱硫装置等 仍长期处于温度上限运行，严重威胁设备安全及使用寿命。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本申请提供一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置及钒钛磁铁矿烧 结矿的制备方法，采用本申请提供的烧结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，能降低烟道烟气的 温度，利于烟气脱硫和余热回收等。
[0007] 本申请提供一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置，包括：
[0008] 烧结台车，所述烧结台车尾部依次配备有第一风箱至第五风箱，所述风箱由风机 送风，且用于收集烟气；
[0009] 及与所述第一至第五风箱均相通的两个烟道，所述两个烟道上均设置有第一换热 器，所述第一换热器位于第二风箱和第三风箱之间，且所述两个烟道上均设置有第二换热 器，所述第二换热器位于第四风箱和第五风箱之间。
[0010] 优选的，所述第一换热器和第二换热器均为热管换热器。
[0011] 优选的，所述风机全压头工况效率为0.8,机械传动效率为0.96,轴功率为 3566.82kW。
[0012] 本申请提供一种利于烟气余热回收的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，包括以下步 骤：
[0013] 1)采用上文所述的烧结装置，将原料依次进行碎料、配料、混料和制粒，得到球 状混合料；所述原料包括钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料，所述钒钛磁铁矿的铁品位为 50%?60%，所述普通铁矿的铁品位为45%?60% ;
[0014] 2)将所述球状混合料依次进行布料、点火烧结和破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和 烟气。
[0015] 优选的，所述步骤2)中布料时，料层的厚度为720mm。
[0016] 优选的，所述步骤2)中点火烧结时，烧结台车的运行速度为2. Om/min?2. Im/ min〇
[0017] 优选的，所述步骤1)中所述燃料为焦粉，所述燃料的单耗为52kg/t (烧结矿）? 64kg/t (烧结矿）。
[0018] 优选的，所述步骤1)中碎料后，粒径大于0且小于3mm的原料颗粒的质量分数 彡 78%。
[0019] 优选的，所述步骤1)中所述熔剂为生石灰和白云石。
[0020] 优选的，所述步骤1)中所述原料还包括除尘灰。
[0021] 与现有技术相比，本申请提供了一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置，采用内 置组合式余热锅炉对烧结机大烟道后五个风箱的高温烟气进行余热回收，即在双烟道尾部 第二风箱和第三风箱之间布置一个第一换热器，在双烟道尾部第四风箱和第五风箱之间再 布置一个第二换热器。在本申请中，400°C?450°C的高温烟气在通过第一换热器的过程中， 烟气的温度可下降约150°C，流速可降至5m/s?6m/s，烟气温度及流速的降低可有效地减 少烟尘对换热器的磨损；然后所述烟气再通过第二换热器，其温度与流速进一步降低，温度 可达到主抽风机烟气进口的温度IKTC，流速为3m/s?4m/s。因此，采用本申请提供的烧 结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，利用换热技术，能降低烟道烟气温度，可对高温烟气的余热 进行更好回收，也对烟气脱硫工序设备和生产安全等有较大的正面影响。并且，能生产出质 量合格的烧结矿。
[0022] 本申请提供了一种利于烟气余热回收的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，该方法采 用上文所述的烧结装置，将钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料等原料依次进行配料和混 料，然后进行烧结作业，经破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和烟气。本申请采用上文所述的烧 结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，同时所产生的烟气的温度较低，这样在后续对烟气进行脱 硫处理时比较有利，并且能对高温烟气的余热进行回收，更加节能环保。
[0023] 进一步的，本申请降低配料结构中的燃料配加量，实施"厚料层，慢机速"的生产组 织模式，通过调整配料结构，优化工艺，可最大限度地降低烟道温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 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，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。
[0025] 图1为钒钛磁铁矿烧结矿的现有烧结工艺生产流程图；
[0026] 图2为现有烧结装置的单个烟道结构示意图；
[0027] 图3为本申请实施例提供的烧结装置的双烟道结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029] 本申请提供了一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置，包括：
[0030] 烧结台车，所述烧结台车尾部依次配备有第一风箱至第五风箱，所述风箱由风机 送风，且用于收集烟气；
[0031] 及与所述第一至第五风箱均相通的两个烟道，所述两个烟道上均设置有第一换热 器，所述第一换热器位于第二风箱和第三风箱之间，且所述两个烟道上均设置有第二换热 器，所述第二换热器位于第四风箱和第五风箱之间。
[0032] 针对烧结机大烟道废气温度高的问题，本申请提供的烧结装置包括改造后的大烟 道，采用安装换热器，降低了大烟道废气温度，能实现大烟道废气温度降低、烧结矿质量合 格和产生蒸汽自用等多重效果，具有显著的经济效益。
[0033] 参见图3,图3为本申请实施例提供的烧结装置的双烟道结构示意图。图3中，1 为烟道，2为第一人孔门，3为第二人孔门，4为第一热管换热器，5为第二热管换热器。
[0034] 本申请提供的烧结装置包括烧结台车，其是烧结机主要运行部件，在所述烧结台 车上部水平段，接受烧结混合物料，经点火烧结等，达到烧结物料的目的。所述烧结台车为 本领域技术人员熟知的烧结装置部件，本申请对其没有特殊限制。在本申请中，所述烧结台 车尾部依次配备有第一风箱至第五风箱，所述风箱由风机送风，且用于收集烟气。本申请对 所述风箱的结构和布局等没有特殊限制，所述风箱位置处相应地包括降尘管。在本申请的 一个实施例中，所述烧结装置配有两台功率为4400kW的风机，可计抽风量为13000m 3/min/ 台，实际抽风量为ll〇〇〇m3/min/台?12000m3/min/台。
[0035] 所述烧结装置包括两个烟道1，其均与所述第一风箱至第五风箱相通，所述风箱收 集的烟气汇集在两个烟道中。两个烟道1上均配备有第一人孔门2和第二人孔门3,本申请 对人孔门的位置和结构等没有特殊限制。在本申请中，在所述第二风箱和第三风箱之间，两 个烟道1上均设置有第一换热器；并且，在所述第四风箱和第五风箱之间，两个烟道1上均 设置有第二换热器。在本申请的一个实施例中，所述第一换热器为第一热管换热器4 ;所述 第二换热器为第二热管换热器5。本申请对热管换热器的结构没有特殊限制，可以采用翅片 管或圆管结构的热管换热器。
[0036] 在本申请的实施例中，400°C?450°C的高温烟气在通过第一热管换热器4的过程 中，烟气的温度可下降约150°C，流速可降至5m/s?6m/s，烟气温度及流速的降低可有效地 减少烟尘对换热器的磨损；然后所述烟气再通过第二热管换热器5,其温度与流速进一步 降低，温度可达到主抽风机烟气进口的温度ll〇°C，流速为3m/s?4m/s。因此，采用本申请 提供的烧结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，利用热管换热技术，能降低烟道烟气温度，可对高 温烟气的余热进行更好回收，也对烟气脱硫工序设备和生产安全等有较大的正面影响。
[0037] 另外，烟气温度降低后，通过优化风机工作条件，风机能耗会有所下降。当烟气 温度T = 150°C，压强P = 96.032kPa，体积V(150°C ) = 13000m3/min，烧结装置的压损为 (12900+330) Pa,风压备用系数为L 15,全压为16000Pa，风机全压工况效率831，将其 取为0. 838,机械传动效率取为0. 985,则风机选型温度下核算轴功率为3987. 76kW。
[0038] 根据偏离选型温度下估算原则，烧结装置需求风量在标况下不变，风机在偏离全 压下的效率降至〇. 8,机械传动效率降至0. 96。增设换热器锅炉后，阻力增加200Pa，即装置 压损为（12900+330+200)Pa。在烟气温度T = IKTC的工况下，风压备用系数也按1. 15考 虑，全压为14707Pa，相同标况风量下，风机相关效率略有降低情况下，即风机全压头工况效 率取为〇. 8,机械传动效率取为0. 96,则风机轴功率为3566. 82kW，节电率约10%。
[0039] 但是如果工况偏离过大，可能效率大幅度降低，节能将不明显。节电原理类似于高 炉鼓风脱湿，相当于气体被压缩，相同功率下，有效风量增加，或是理解为相同标况风量下， 功率降低。
[0040] 采用本申请提供的烧结装置制备钒钛磁铁矿烧结矿，能降低烟道烟气的温度，利 于烟气脱硫和余热回收等。
[0041] 相应的，本申请提供了一种利于烟气余热回收的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法， 包括以下步骤：
[0042] 1)采用上文所述的烧结装置，将原料依次进行碎料、配料、混料和制粒，得到球 状混合料；所述原料包括钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料，所述钒钛磁铁矿的铁品位为 50%?60%，所述普通铁矿的铁品位为45%?60% ;
[0043] 2)将所述球状混合料依次进行布料、点火烧结和破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和 烟气。
[0044] 本申请实施例以钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料等为原料，在上文所述的烧结 装置中，依次进行碎料、配料、混料和制粒，得到球状混合料。
[0045] 在本申请中，所述原料包括钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料。本申请实施例将 所述原料回厂及装仓，备用，其中，所述钒钛磁铁矿的铁品位为50 %?60 %，所述普通铁矿 的铁品位为45%?60%，二者可混成混匀矿，作为铁矿原料。本申请优选将50重量份?80 重量份的钒钛磁铁矿和10重量份?30重量份的普通铁矿混合，得到混匀矿。在本申请中， 所述钒钛磁铁矿的重量份数更优选为60份?75份。在本申请中，所述钒钛磁铁矿的铁品 位优选为52 %?58 %，更优选为54 %?56 %。本申请优选通过控制钒钛磁铁矿的用量，使 制得的钒钛磁铁矿烧结矿具有较高的强度；而且本申请采用钒钛磁铁矿制备烧结矿，这种 烧结矿的成本较低。在本申请中，所述f凡钛磁铁矿优选为粉末状f凡钛磁铁矿。所述粉末状 钥;钛磁铁矿的粒度优选< 5mm，更优选为Imm?3mm，最优选为2mm。本申请对所述f凡钛磁铁 矿的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的钒钛磁铁矿即可，如钒钛精矿，可由 市场购买获得。
[0046] 以所述钒钛磁铁矿的重量份数为基准，所述普通铁矿的重量份数更优选为15 份?25份。在申请中，所述普通铁矿的铁品位优选为50%?58%，更优选为54%?56%。 在本申请中，所述普通铁矿优选为粉末状普通铁矿。所述粉末状普通铁矿的粒度优选 < 5mm，更优选为Imm?3mm，最优选为2mm。本发明对所述普通铁矿的来源没有特殊的限 制，采用本领域技术人员熟知的上述铁品位的铁矿即可，可由市场购买获得。
[0047] 除了铁矿外，所述原料包括燃料。在本申请中，所述燃料优选为焦粉和无烟煤中的 至少一种，其粒度可在5mm以下。本申请对所述燃料的来源没有特殊的限制，采用本领域技 术人员熟知的上述种类的燃料即可，可由市场购买获得，如无烟煤的主要成分可为 ：13wt% 的 Si02、0. 92wt% 的 Ca0、0. 8wt% 的 Mg0、2. 8wt% 的 Α1203、1· 2wt% 的 S，Ig(烧损）为 86。在 本申请中，所述燃料的单耗优选为52kg/t (烧结矿）?64kg/t(烧结矿），更优选为52. 4kg/ t(烧结矿）?63. 4kg/t(烧结矿）。通过工艺优化，本申请烧结矿使用燃料单耗下降，能保 证烧结矿产量与质量稳定，同时利于降低烟道温度。
[0048] 在本申请中，所述原料包括熔剂，优选包括粉末状熔剂，其粒度可在5_以下。所 述熔剂优选为生石灰和白云石；当所述熔剂为生石灰和白云石时，所述生石灰和白云石的 质量比优选为（2?6): 1，更优选为（2.5?4): 1。在本申请中，所述熔剂的用量优选为 130kg/t(烧结矿）?180kg/t(烧结矿）。本申请对所述熔剂的来源没有特殊的限制，采用 本领域技术人员熟知的上述种类的熔剂即可，可由市场购买获得。
[0049] 在本申请中，所述原料优选还包括除尘灰。所述除尘灰的主要成分是铁和碳，将其 作为烧结原料，可达到节能减排，综合利用资源的目的。本申请对所述除尘灰没有特殊限 制，采用本领域常用的即可，其用量可为30kg/t (烧结矿）。
[0050] 本申请将上述原料进行碎料，所述碎料为本领域技术人员熟知的技术手段。作为 优选，所述碎料后，粒径大于〇且小于3mm的原料颗粒的质量分数> 78%，更优选> 80%。
[0051] 对上述原料进行破碎后，本申请实施例将得到的原料颗粒依次进行配料和混料， 也就是将原料颗粒按一定比例混合在一起，形成理化性能较为稳定的混合料。所述配料和 混料为本领域技术人员熟知的技术手段，本申请对此没有特殊限制。
[0052] 得到混合料后，本申请实施例将其进行制粒，得到球状混合料。所述制粒为本领域 技术人员熟知的技术手段，本申请优选以返矿原料为核心，利用熔剂的作用，如生石灰消化 后的粘接力，将铁矿石和燃料粘糊在所述返矿四周，形成具有一定强度的小球，即球状混合 料。
[0053] 得到球状混合料后，本申请实施例将其在上文所述的烧结装置上依次进行布料和 点火烧结，经破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和烟气。
[0054] 本申请实施例将得到的球状混合料铺在所述烧结装置的烧结台车上，要求混合料 平整、无拉勾、不缺料，完成布料工序，所述布料为本领域技术人员熟知的技术手段。在本申 请布料时，料层的厚度优选为720mm，采用这样的厚料层，对降低烟道温度比较有利。
[0055] 布料结束后，本申请实施例对混合料进行点火烧结。在本申请中，通过煤气燃烧提 供热量，将表层混合料中的燃料着火燃烧，使混合料在点火炉中高温烟气和燃料燃烧的作 用下进行烧结，形成理化性能稳定、具有一定机械强度的饼状物质，同时产生烟气，其先收 集于风箱中，而后汇集在烟道中。在本申请中，将点火烧结后的饼状物质再破碎成具有一定 粒级的颗粒，即为烧结矿。
[0056] 在本申请点火烧结时，关于点火的工艺条件，所述点火的温度优选为1130°C? 1170°C，更优选为1140°C?1160°C，最优选为1150°C。所述点火的时间优选为40秒?150 秒，更优选为120秒?140秒。所述点火的负压优选为5kPa?20kPa，更优选为13kPa? 16kPa。所述点火的深度优选为IOmm?20mm，更优选为12mm?18mm，最优选为14mm?16mm。
[0057] 在本申请点火烧结时，烧结台车的运行速度优选为2. Om/min?2. lm/min，采用这 样的慢机速，对降低烟道温度比较有利。
[0058] 本申请降低配料结构中的燃料配加量，实施"厚料层，慢机速"的生产组织模式，通 过调整配料结构，优化工艺，可最大限度地降低烟道及烟气的温度。
[0059] 得到钒钛磁铁矿烧结矿和烟气后，本申请按照YB/T-006-91《我国优质铁烧结矿的 技术指标》的标准对所述烧结矿进行检测。检测结果表明，本申请提供的方法成功实现了钒 钛磁铁矿的烧结，生产出了合格的符合炼铁使用要求的烧结矿。所述烧结矿经过冷却，将其 温度降低到一定温度以下，再将烧结矿按粒级进行分类和筛选，即可送入高炉，根据高炉冶 炼的要求和工艺进行后续生产。
[0060] 同时，通过大烟道换热技术的应用，烧结装置大烟道及烟气的温度最终能下降至 110°c，对脱硫工序设备和生产安全产生较大的正面影响，对脱硫工序脱硫效果也十分有 利。
[0061] 而对大烟道余热进行回收利用，能产生12. 5t (烧结矿）/h的饱和蒸汽，若用于发 电，根据饱和蒸汽发电行业经验，设备运行时间按8000小时计算的话，预计经济效益在561 万元/年左右。
[0062]为了进一步说明本申请，下面结合实施例对本申请提供的利于烟气余热回收的烧 结装置及钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本申请保 护范围的限定。
[0063] 以下实施例中，所用原料的主要成分和性能参见表1，表1为本发明实施例所用原 料的主要成分和性能。
[0064] 表1本发明实施例所用原料的主要成分和性能
[0065]
【权利要求】
1. 一种利于烟气余热回收的260m2烧结装置，包括： 烧结台车，所述烧结台车尾部依次配备有第一风箱至第五风箱，所述风箱由风机送风， 且用于收集烟气； 及与所述第一至第五风箱均相通的两个烟道，所述两个烟道上均设置有第一换热器， 所述第一换热器位于第二风箱和第三风箱之间，且所述两个烟道上均设置有第二换热器， 所述第二换热器位于第四风箱和第五风箱之间。
2. 根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器均为 热管换热器。
3. 根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述风机全压头工况效率为0. 8,机 械传动效率为〇? 96,轴功率为3566. 82kW。
4. 一种利于烟气余热回收的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，包括以下步骤： 1) 采用权利要求1至3任一项所述的烧结装置，将原料依次进行碎料、配料、混料和制 粒，得到球状混合料；所述原料包括钒钛磁铁矿、普通铁矿、熔剂和燃料，所述钒钛磁铁矿的 铁品位为50%?60%，所述普通铁矿的铁品位为45%?60% ; 2) 将所述球状混合料依次进行布料、点火烧结和破碎，得到钒钛磁铁矿烧结矿和烟气。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中布料时，料层的厚度为 720mm〇
6. 根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中点火烧结时，烧结 台车的运行速度为2. Om/min?2. lm/min。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述燃料为焦粉，所述 燃料的单耗为52kg/t (烧结矿）?64kg/t (烧结矿）。
8. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中碎料后，粒径大于0且 小于3mm的原料颗粒的质量分数> 78%。
9. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述熔剂为生石灰和 白云石。
10. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述原料还包括除尘 灰。
【文档编号】C22B1/22GK104328277SQ201410510453
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】向成功, 麦吉昌, 廖远峰, 张成立, 杨百顺, 刘龙海, 童敏, 冉国强, 鄢钢 申请人:四川德胜集团钒钛有限公司