СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ОКАТЫШЕЙ
PELLET HEAT TREATMENT METHOD

Изобретение относят к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей.
Известен способ термообработки окатышей, включающий окомкование шихты на окомкователе с получением влажных кондиционных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту, транспортирование влажных окатышей к обжиговой машине, укладку окатышей на колосниковую решетку обжиговой машины и термообработку, включающую просос горновых газов через слой и удаление обработанных горновых газов в атмосферу через дымоход и дымовую трубу (см. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М.: Металлургия, 1984, с.234-240, 246-256). Недостатком способа является высокий расход топлива и тепловой энергии на термообработку окатышей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термообработки окатышей, включающий окомкование шихты на окомкователе с получением кондиционных влажных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту корытообразного сечения, расположенную в теплоизоляционном горне, в рабочем пространстве которого осуществляют частичную сушку влажных окатышей воздухом с температурой 20-300°С, подаваемым через дутьевой короб, снабженный сопловой поверхностью, в виде струй, ориентированных на слой окатышей, и в виде потока, нагнетаемого вентилятором, установленным на выходе из горна, с отсосом отработанного воздуха дымососом, установленным на входе в горн, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, и их окончательную обработку, включающую просос дымовых газов через слой, удаление отработанных газов через дымоход, содержащий рекуперативный теплообменник, предназначенный для нагрева воздуха, подаваемого в горн для сушки влажных окатышей (см. Патент РФ №2318884, заявл. 5.10.05, опубл. 10.03.08, бюлл. №7). Недостатком способа является высокий расход топлива и тепловой энергии на термообработку окатышей. Недостаток способа обусловлен значительной и неравномерной по сечению высотой слоя окатышей, уложенного на транспортерную ленту свободным засыпанием окатышей из окомкователя. В результате свободной укладки окатышей на транспортерную ленту на ее оси слой имеет максимальную высоту (150-200 мм), а на периферии ленты слой имеет минимальную высоту (50-70 мм). При продувке высокого слоя окатышей струями воздуха на оси ленты нижние горизонты слоя сушатся с минимальной интенсивностью из-за высокого аэродинамического сопротивления слоя окатышей. Низкая эффективность сушки ограничивает интенсивность окончательной тепловой обработки слоя окатышей на обжиговой машине и приводит к перерасходу топлива. Резервом способа термообработки окатышей является формирование профилированного слоя влажных окатышей постоянной толщины с низким и равномерным аэродинамическим сопротивлением слоя.
Задачей изобретения является снижение расхода топлива на термообработку окатышей.
Для достижения указанного технического результата в способе термообработки окатышей, включающем окомкование шихты на окомкователе с получением кондиционных влажных окатышей, выдачу их из окомкователя и укладку слоем на транспортерную ленту корытообразного сечения, расположенную в теплоизоляционном горне, в рабочем пространстве которого осуществляют частичную сушку влажных окатышей воздухом с температурой 20-300°С, подаваемым через дутьевой короб, снабженный сопловой поверхностью, в виде струй, ориентированных на слой окатышей, и в виде потока, нагнетаемого вентилятором, установленным на выходе из горна, с отсосом отработанного воздуха дымососом, установленным на входе в горн, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, и их окончательную обработку, включающую просос дымовых газов через слой, удаление отработанных газов через дымоход, содержащий рекуперативный теплообменник, предназначенный для нагрева воздуха, подаваемого в горн для сушки влажных окатышей, перед частичной сушкой слой влажных окатышей профилируют плужковым делителем, установленным с зазором над транспортерной лентой, и формируют с его помощью у вышеупомянутого слоя корытообразное сечение постоянной толщины, причем нижнюю контактную поверхность делителя и сопловую поверхность дутьевого короба выполняют по форме сечения транспортерной ленты.
Сущность изобретения заключается в следующем. Перед продувкой слоя влажных окатышей струями горячего воздуха слой профилируют, т.е. его сечению придают корытообразную форму специальным плужковым делителем. Делитель имеет боковую контактную поверхность плужкового типа и нижнюю контактную поверхность корытообразной формы, аналогичную форме сечения транспортерной ленты. Плужковый делитель корытообразной формы выполнен из эластичных материалов (резины, пластмассы) и установлен неподвижно относительно транспортерной ленты на высоте 70-100 мм от ее поверхности. После загрузки окатышей на ленту слой набегает на плужковый делитель и происходит его профилирование, связанное с приданием слою корытообразного сечения постоянной толщины. Боковая поверхность делителя выполнена из двух симметрично составленных плужков для облегчения усилий профилирования и уменьшения деформации влажных окатышей. После профилирования слой окатышей имеет постоянную толщину и корытообразную форму, аналогичную профилю сечения транспортерной ленты. Слой окатышей такого сечения имеет постоянную толщину и равномерное аэродинамическое сопротивление. Чтобы обеспечить частичную сушку этого слоя окатышей на ленте необходимо, чтобы сопловая поверхность дутьевого короба находилась на минимальном расстоянии от поверхности окатышей. Для этого сопловая поверхность дутьевого короба выполнена корытообразной, аналогично нижней контактной поверхности делителя, т.е. соответствовала конфигурации верхней образующей слоя окатышей и профилю сечения транспортерной ленты. В процессе движения транспортерной ленты слой окатышей профилируется с формированием корытообразного сечения, в котором образуется полость. В ней после делителя располагается дутьевой короб, сопловая поверхность которого устанавливается на минимальном (5-30 мм) расстоянии от поверхности слоя окатышей. Сопловая поверхность дутьевого короба корытообразной формы имеет более высокую (на 20-50%) площадь, на которой располагаются воздушные сопла, по сравнению с прямой горизонтальной поверхностью. Это позволяет подвести к слою постоянной толщины большее количество горячего воздуха и тем самым интенсифицировать процесс частичной сушки. В результате существенно повышается равномерность сушки окатышей как по высоте, так и по ширине слоя окатышей. Достоинством предложенного способа получения окатышей является стабилизация слоя окатышей в корытообразном состоянии после его профилирования плужковым делителем. Постоянная толщина слоя окатышей обеспечивается жесткой сопловой поверхностью дутьевого короба и напором струй воздуха, истекающих из сопел под давлением. Движущийся слой влажных окатышей не рассыпается и не разрушается сопловой поверхностью, в результате чего формируется равномерный зазор между сопловой поверхностью и слоем окатышей, равный 5-30 мм. После профилирования корытообразный слой окатышей обладает более высокой (на 20-50%) тепловоспринимающей поверхностью. При этом ширина слоя на транспортной ленте остается постоянной. Это увеличивает количество теплоносителя и существенно интенсифицирует теплообмен и сушку окатышей. В слое окатышей при профилировании формируется полость, в которой располагается дутьевой короб, что позволяет снизить габариты теплоизоляционного горна. Высота, на которой располагается горн, снижается на 150-200 мм.
Предлагаемое техническое решение формирует новые положительные свойства: создание аэродинамически благоприятной структуры слоя влажных окатышей; стабилизация корытообразного сечения слоя окатышей постоянной толщины после профилирования струями воздуха и сопловой поверхностью дутьевого короба; значительное увеличение тепловоспринимающей поверхности профилированного слоя и площади сопловой поверхности дутьевого короба на постоянной ширине транспортной ленты; увеличение расхода теплоносителя через дутьевой короб. Указанные положительные свойства предлагаемого решения, сформированные отличительными признаками изобретения, приводят к интенсификации теплообмена, сушки окатышей и снижению расхода топлива на термообработку. На основании изложенного считаем, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.
Способ термообработки окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фиг.1. Схема термообработки слоя окатышей на транспортной ленте (поперечной разрез) показана на фиг.2.
Устройство содержит окомкователь 1, на котором получают влажные кондиционные окатыши. Для транспортирования слоя окатышей предназначена транспортерная лента 2 корытообразного сечения. Для профилирования слоя окатышей над лентой установлен плужковый делитель 3. Делитель составлен из двух контактных поверхностей: боковой плужкового типа и нижней корытообразного сечения. Непосредственно после делителя над слоем окатышей установлен дутьевой короб 4. Дутьевой короб снабжен воздуховодом горячего дутья 5, в который горячий воздух поступает из рекуперативного теплообменника, установленного на дымовом тракте обжиговой машины (не обозначены). Нижняя часть дутьевого короба снабжена сопловой поверхностью 6 с соплами 7 (фиг.2), ориентированными на слой сырых окатышей. Сопла формируют воздушные струи 8 (фиг.2). Транспортерная лента с установленным над ней с зазором плужковым делителем слоя и дутьевым коробом располагаются внутри теплоизоляционного горна 9. На своде горна выполнен загрузочный узел 10. В торцевой части горна выполнено разгрузочное окно 11, снабженное герметичной заслонкой. Для нагнетания горячего воздуха в горн предназначен вентилятор 12, а для отсасывания отработанного воздуха служит дымосос 13 (фиг.1). На схеме устройства показан слой влажных окатышей 14. Способ термообработки окатышей осуществляется следующим образом. Влажная шихта комкуется на окомкователе 1 с получением влажных кондиционных окатышей и через загрузочное окно 10 укладывается на движущуюся транспортерную ленту 2 слоем 14. Движущийся слой окатышей набегает на неподвижный плужковый делитель 3. Нижняя контактная поверхность делителя 3 имеет сечение корытообразной формы, аналогичной форме сечения транспортерной ленты. Делитель с помощью боковой контактной поверхности плужкового типа профилирует влажный слой окатышей и формирует его постоянную высоту. Над слоем на минимальном расстоянии (5-30 мм) от его поверхности располагается дутьевой короб 4, имеющий сопловую поверхность по форме сечения транспортерной ленты, в который подается горячий воздух через воздуховод 5. Воздух нагревается в рекуперативном теплообменнике, установленном на дымовом тракте обжиговой машины. Горячий воздух ориентируется сопловой поверхностью 6 дутьевого короба 4 к слою 12. Через сопла 7 струи 8 подают теплоноситель в слой влажных окатышей и осуществляют первичную сушку окатышей. Делитель слоя и дутьевой короб вместе с транспортерной лентой расположены в теплоизоляционном горне 9. В горн дополнительно подают горячий воздух вентилятором 12 и удаляют из него отработанный теплоноситель с помощью дымососа 13. Горн 9 предназначен для организации температурного и аэродинамического режимов сушки и организованного движения теплоносителя на поверхности слоя 14. Окатыши выдаются из горна 9 через разгрузочное окно 11 и направляются на окончательную сушку.
Пример 1. Отработку способа термообработки окатышей вели на слое влажных окатышей, расположенным на транспортерной ленте шириной 500 мм, сечение которого было профилировано до корытообразного состояния делителем согласно технологической схеме, представленной на фиг.2. Длительность продувки в режиме частичной сушки составляла 30 с. Температура воздуха, подаваемого через воздухораспределительный короб и нагнетаемого вентилятором, составляла 200°С. После частичной сушки слой разбирали, определяли влажность и прочность окатышей. Длительность общей сушки и расход топлива рассчитывали. В ходе экспериментов меняли высоту профилированного слоя окатышей и температуру воздуха. Результаты лабораторных экспериментов представлены в таблице 1.
Таблица 1
№
Температура воздуха, °С
Высота слоя окатышей, мм
Расход топлива (отн.), %
1
50
50
98,1
2
50
100
98,5
3
100
50
96,3
4
100
100
97,1
5
200
50
95,3
6
200
100
96,8
Данные прототипа
7
200
150
100% (18,0 м<sup>3</sup>/т)
Как видно, снижение расхода топлива в способе термообработки окатышей получено в пределах 1,5-4,7% (отн.) за счет профилирования плужовым делителем слоя окатышей до корытообразного сечения постоянной толщины и установки сопловой поверхности дутьевого короба по форме сечения транспортерной ленты.