燒結(jié)過(guò)程的氣體力學(xué)

         燒結(jié)料層是由礦石、熔劑和燃料等的顆粒組成的，它屬于散料料層。燒結(jié)過(guò)程必須要向料層送風(fēng)，燃料燃燒提供熱量，才能確保燒結(jié)的順利進(jìn)行。燒結(jié)時(shí)，氣體自料層通過(guò)，經(jīng)類(lèi)似平行但又互相聯(lián)通的、形狀曲折復(fù)雜的氣體管道。

氣流阻力—?dú)W根方程

式中  ρ、μ——?dú)怏w的密度和（動(dòng)力）粘度系數(shù)

          v0——空爐速度；           S0——顆粒的比表面積；

          d0——顆粒的平均直徑；ε——料層的孔隙度；

           ￠——形狀系數(shù)。

氣流阻力—沃依斯公式

 Q—通過(guò)料層的風(fēng)量，m3／min，

      A—爐箅面積，m‘'      h—料層高度，m

     ?p—料層阻力，Pa   9.8—mmH2O與Pa的換算系數(shù)；

      n—系數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)確定，它與燒結(jié)料粒度大小及燒結(jié)過(guò)程有關(guān)，一般其平均值為0.6。

燒結(jié)過(guò)程的氣體力學(xué)
氣流阻力—沃依斯公式

?沃依斯公式可以分析燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程，例如提高料層透氣性以提高抽風(fēng)量、提高負(fù)壓等可以提高燒結(jié)礦產(chǎn)量；如果不改變料層透氣性和負(fù)壓，料層高度的增加將降低產(chǎn)量。

?沃依斯公式的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算方便，易于分析各工藝參數(shù)的相互關(guān)系，但沒(méi)有明確透氣性指數(shù)P的內(nèi)容，看不出其影響因素。

 氣流阻力

         料層的透氣性指數(shù)主要決定于料層孔隙度ε和混合料的顆粒大小d0。料層孔隙度和混合料粒度的均勻性有很大關(guān)系，為使燒結(jié)作用充分發(fā)揮和提高料層的透氣性，應(yīng)強(qiáng)化制粒，加水造球的辦法使它們成為3 ～8mm的小球?？刂坪梅档V平衡和增加鋪底料或在精礦粉燒結(jié)中配入部分天然礦都將改善料層的透氣性指數(shù)，從而提高燒結(jié)的產(chǎn)質(zhì)量。

 料層阻力

燒結(jié)過(guò)程的傳熱和蓄熱

     在燒結(jié)過(guò)程中進(jìn)行著一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，而這些變化的依據(jù)是一定的溫度條件和必要的熱量。燒結(jié)料層要求的溫度和熱量是由燃燒產(chǎn)生的廢氣提供，而由傳熱和蓄熱決定的。

燒結(jié)料和廢氣流可建立以下熱平衡方程

點(diǎn)火制度的控制

?點(diǎn)火的目的和要求：

1）點(diǎn)火起著將混合料中燃料點(diǎn)著開(kāi)始燃燒，借助于抽風(fēng)，使得燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行的作用。

2）起著給表層混合料補(bǔ)足熱量的作用，確保一定的表層燒結(jié)礦質(zhì)量。

點(diǎn)火制度的控制

?點(diǎn)火的目的和要求：

?有足夠的點(diǎn)火溫度；

?有一定的點(diǎn)火時(shí)間；

?適宜的點(diǎn)火負(fù)壓；

?一定的煙氣含氧量；

?沿臺(tái)車(chē)方向均勻。

?傳統(tǒng)的點(diǎn)火工藝中，點(diǎn)火主要作用是不僅是點(diǎn)燃燃料，同時(shí)給表層混合料補(bǔ)足熱量的作用，以使表層能產(chǎn)生一定的液相而熔結(jié)，由于燒結(jié)過(guò)程中液相產(chǎn)生的溫度均在1100～1300℃之間，所以規(guī)定點(diǎn)火溫度為1200—1250℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5～  2.0min。這樣點(diǎn)火消耗很多熱量每噸燒結(jié)礦達(dá)到300～400MJ／t，而表層以玻璃體為主要粘結(jié)相的燒結(jié)礦在機(jī)尾粉碎而篩除，成為返礦，并沒(méi)有提高成品率。

?在采用厚料層燒結(jié)后，點(diǎn)火的目的只限于將混合料中的燃料點(diǎn)著，一般燃料在700～800℃燃點(diǎn)，所以在改進(jìn)點(diǎn)火器構(gòu)造后，廠家的點(diǎn)火溫度控制在1000～1100℃，點(diǎn)火消耗的熱量大幅度下降(廠家降到45MJ／t，一般也可降到100～150MJ／t)。這時(shí)，雖然由于沒(méi)有足夠溫度和熱量產(chǎn)生液相的表層，并沒(méi)有燒結(jié)，而只是經(jīng)歷了焙燒的混合料，在機(jī)尾被篩除，同樣進(jìn)入返礦。對(duì)返礦平衡和燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量無(wú)多大影響，相反大大節(jié)約了燒結(jié)礦的能耗。

點(diǎn)火參數(shù)

?點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火時(shí)間

          點(diǎn)火溫度要將混合料中的炭點(diǎn)燃，溫度必須在炭的燃點(diǎn)以上。

          點(diǎn)火時(shí)間是在一定的點(diǎn)火溫度條件下，提供點(diǎn)火所需要全部熱量所需要的時(shí)間。

點(diǎn)火溫度與時(shí)間是相互關(guān)聯(lián)的。

Q=h x A （Tg-Ts） t

Q—點(diǎn)火熱量；h—傳熱系數(shù)；A—點(diǎn)火面積；

Tg點(diǎn)火火焰溫度；Ts混合料原始溫度；t—點(diǎn)火時(shí)間

 ?點(diǎn)火強(qiáng)度：

J=Q/ （60 x V x B ）

          單位面積上的燒結(jié)混合料在點(diǎn)火過(guò)程中所需要供給的熱量或燃燒的煤氣量。

J—點(diǎn)火強(qiáng)度；

V—臺(tái)車(chē)速度；

B—臺(tái)車(chē)寬度。

點(diǎn)火影響因素與控制

?合理的點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火時(shí)間

          根據(jù)點(diǎn)火的要求，根據(jù)料層高度的情況確定適宜的溫度和點(diǎn)火時(shí)間。延長(zhǎng)點(diǎn)火時(shí)間雖然對(duì)提高表面質(zhì)量有利，但增加點(diǎn)火熱耗。對(duì)厚料層燒結(jié)作用不大，可以相應(yīng)增加保溫段或熱風(fēng)燒結(jié)。

          適宜的點(diǎn)火溫度應(yīng)低于物料的熔化溫度，接近軟化溫度。

          提高點(diǎn)火溫度，縮短點(diǎn)火時(shí)間，采用集中火焰點(diǎn)火，使得混合料在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠熱量，降低點(diǎn)火燃耗——新型點(diǎn)火器。

?控制一定的煙氣氧含量

           煙氣中含有一定的氧含量可以保障混合料表層的炭充分燃燒，提高燃料燃燒利用率，同時(shí)提高表層燒結(jié)礦質(zhì)量。

          煙氣含氧量的不足，使得燃料燃燒速度下降，表面熱量不足。同時(shí)燃燒時(shí)間的延長(zhǎng)，造成垂直燒結(jié)速度下降，影響燒結(jié)礦產(chǎn)量。

         煙氣含氧量13%左右。根據(jù)蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)，在3—13%范圍，煙氣含氧增加1%，利用系數(shù)增加0.5%

?提高含氧量的措施

1）增加燃燒時(shí)空氣的過(guò)剩系數(shù)。但對(duì)于低熱值的高爐煤氣作用不大。

2）借助于空氣或煤氣的預(yù)熱技術(shù)，不僅僅可以降低點(diǎn)火熱耗，同時(shí)有利于增加煙氣含氧量。

3）富氧點(diǎn)火無(wú)論是高熱值還是低熱值煤氣，富氧點(diǎn)火都是提高煙氣含氧量的有效措施。

?點(diǎn)火負(fù)壓的控制

?過(guò)高的點(diǎn)火負(fù)壓將使得冷空氣自點(diǎn)火器下部大量進(jìn)入點(diǎn)火爐而降低點(diǎn)火溫度，同時(shí)使得料面點(diǎn)火不勻。另一方面高的負(fù)壓將使得松散料面壓緊，降低料層透氣性。

?過(guò)低的負(fù)壓，不能確保點(diǎn)火器的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入料層，熱量利用變差。

?點(diǎn)火爐膛壓力

          確保零壓力或微正壓，目的是防止臺(tái)車(chē)兩側(cè)滲入冷空氣，影響點(diǎn)火質(zhì)量。

措施：加強(qiáng)密封； 爐內(nèi)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

 ?新型點(diǎn)火器

           合理的點(diǎn)火工藝還要有新型的點(diǎn)火器

?國(guó)內(nèi)外的點(diǎn)火技術(shù)表現(xiàn)在：高效低燃耗的點(diǎn)火器；合理的點(diǎn)火參數(shù)；合理的組織燃料燃燒。

?點(diǎn)火器的特點(diǎn)：

1）采用集中火焰直接點(diǎn)火技術(shù)，縮短點(diǎn)火器程度，降低點(diǎn)火強(qiáng)度；

2）采用高效燒嘴，縮短火焰長(zhǎng)度，降低點(diǎn)火爐高度，減小容積，降低熱損失；

3）降低點(diǎn)火負(fù)壓，避免冷空氣進(jìn)入，點(diǎn)火沿臺(tái)車(chē)均勻。