[发明专利]一种基于可燃气体喷吹的均热烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于可燃气体喷吹的均热烧结工艺，特别涉及一种基于可燃气体喷吹的均热烧结装置及其使用方法，属于烧结领域。

背景技术

随着现代工业的发展，钢铁行业日趋饱和，产能也有所过剩，目前大部分钢铁公司都在亏损。在此情况下，降低成本，节能减排就显得迫在眉睫，特别是如何针对现有烧结技术进行改进来实现这一目的。

烧结工艺是炼铁流程中的一个关键环节，其原理是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块，从而送往高炉进行下一步工序。

为了降低高炉炼铁的焦比和冶炼成本，高炉对烧结矿的要求往往是高强度和高还原性。烧结工序中，一般要求烧结矿具有较高的强度、高成品率、较低的返矿率，以及较低的燃料消耗。高强度和高还原性的烧结矿在高炉冶炼过程中消耗较少的焦炭，从而降低二氧化碳的排放。从长远角度考虑，二氧化碳减排要求将成为制约钢铁工业发展的瓶颈之一。据相关资料介绍，烧结与高炉工序二氧化碳排放量约占工业排放总量的60％。因此，无论从企业降低成本考虑还是从环境保护角度考虑，减少烧结固体燃料消耗比例与降低高炉炉料的燃料比成为炼铁技术的迫切之需。在烧结过程中，控制烧结料层的最高温度及合适的温度区间对烧结生产和烧结矿质量至关重要。料层温度高于1200℃，会促进复合铁酸钙的形成，超过1400℃，复合铁酸钙又会分解成为玻璃相硅酸盐。保持1200～1400℃的时间可以有效控制复合铁酸钙的形成，提高烧结矿的强度和还原性。为了延长料层中1200℃以上的持续时间，传统方法是增加焦粉比例，但是由于料层的自动蓄热作用，导致料层下部过热，温度就会超过1400℃，进而影响了烧结矿的质量。

为了降低料层下部最高温度，同时又保证料层上部的热量，以往采用固体燃料分加，下部燃料的配比减少，上部增加，利用自动蓄热方式补充下部料层固体燃料的不足，该理论被广泛接受，但实际工业应用比较少，原因是投资大、且操作难以实现。实际也有烧结厂尝试减少固体燃料，但经常由于热量不足，烧结矿烧不透，成品率减少，返矿增多，实际的固体燃耗反而增大。

现有技术中，烧结机的保温点火炉存在以下缺陷：1、焦比太高：由于烧结机在生产时风 流是从上而下穿过料层，故在燃烧带到达烧结料层底部之前，底部烧结料是处于蓄热过程。这样我们就可以分析出：越接近底部，烧结料所需要配入的焦炭比例就越少(因为蓄热量足够)。换句话说，烧结料中合理的焦炭配比应该是从上而下逐渐减少。而在实际生产中，由于缺乏可行的偏析布焦手段和装置，故不得不将上下料层内的焦炭布成一样配比，这样不但浪费了焦炭量，增大了无谓的能耗，而且底部料层的烧结料也会由于温度过高而质量变差。2、CO₂排放量大：由于现有技术下配入的焦炭量远大于实际合理生产时需要的焦炭量，故在生产中燃烧产生的CO₂量也大幅增加。3、烧结矿质量得不到有效保证：由于烧结料层底部配入焦炭量远大于实际合理生产时所需焦炭量，故导致其在生产时温度过高，生成了对烧结矿质量有害的玻璃相硅酸盐，对成品烧结矿的转股强度、还原度和低温还原粉化率都有负面影响。

在此大环境下，日本JFE公司开发的“烧结料面气体燃料喷吹技术”应运而生，其原理是通过在点火炉后一段距离的烧结料面上方喷吹稀释到可燃浓度下限以下的气体燃料，使其在烧结料层内燃烧供热，从而降低烧结矿生产中的固体碳用量以及CO₂排放量。同时，由于气体燃料的燃烧加宽了烧结料层在生产时的高温带宽度，所以使得1200～1400℃的烧结矿温度时间得到延长，从而使得烧结矿的强度以及5～10mm孔隙率得到有效加强。目前看来该技术具有较好的节能减排提质效果。

现有技术中的设有喷吹装置烧结机存在以下不足：

1.自由度不高：装置在高度、长度(沿烧结机运行方向)方向上均为固定结构，且无法改变装置的安装位置(距离点火炉尾端距离)，倘若工况改变，无法实现自由调节；

2.适应性差：由于自由度不高，故喷吹装置只能适应单一工况条件，而无法适应某些更换料种频繁或是机速变动频繁的烧结厂企业。

3.使用寿命短：由于喷吹装置无法改变高度，而料面高度是根据工况因素变化而实时变化的，故在实际生产时，装置喷吹管下沿距离料面上沿的距离很难保证在合理范围内，一旦出现距离过近的情况，则极易引起喷吹管被高温料面烧坏。