宝钢烧结气流偏析布料的研究和实践(可编辑)
宝钢烧结气流偏析布料的研究和实践
宝钢烧结气流偏析布料的研究和实践
王跃飞
宝钢股份宝钢分公司炼铁厂
摘 要 通过系列的气流布料试验，摸索不同喷吹位置，不同喷吹倾角、不同气流速度对混合料粒度偏析和焦粉偏
析的规律并碍出最佳组合方式，通过烧结杯试验证实气流偏析布料技术对提高烧结产量和降低固体燃料消耗的显
著作用，最终应用于烧结生产(
关键词气流偏析布料技术烧结
1 概述
厚料层烧结可以改善烧结矿质量和节能降耗，实施厚料层烧结必须强化偏析布料，改善料层透气性，因
而偏析布料技术成为烧结行业的重点研究方向。目前国内外烧结混合料偏析布料方法可分为四大类:反射
板类偏析布料、磁辊偏析布料、筛子型布料及双层布料，但都存在一定的局限性，实际效果并不令人十分满
意。宝钢目前使用的布料装置是圆辊+反射板，这种装置的优点是在恶劣条件下能可靠而有效的运行，其主
要缺点是在厚料层烧结时粒度及焦粉偏析效果不显著，混合料从圆辊表面落下时不均匀，影响烧结矿的产、
质量。如果应用气流布料技术可使烧结混合料的粒度及焦粉含量达到更为
理想的分布状态，就能够有效的
提高烧结矿产量和降低烧结工序能耗，因此，宝钢技术人员进行烧结气流偏析布料的研究和实践。
2气流偏析布料的原理
当黏性流体绕过物体流动时，流体作用在物体上的应力合成为升力和
阻力，阻力又可分为摩擦阻力和压
差阻力。摩擦阻力是流体作用在物体表面的切应力在来流方向上的投影总和，是流体黏性直接作用的结果;
压差阻力是流体作用在物体表面上的压强在来流方向上的投影的总和，是黏性间接作用的结果。
假设一个球形颗粒放在静止流体中，颗粒的初速度为零，研究物体的受力状态及运动过程 如图1 。
1 颗粒最初只受:
重力W一詈d如，g
浮力FB 詈d劲，g
此时重力大于浮力，颗粒作加速运动。
2 当颗粒开始下降，受到向上的阻力，令u为颗粒与流体的相对运动速度，则:
阻力
F。 C。×丢兀d2×12P。u2
阻力逐渐增大，最后三个力达到平衡，颗粒达到最大速度uf，此速度为沉降速度或终端速度。通过计算
可以得出:
一 ?赛学 V2
将1 Re 103时阻力系数CD代人上式，得:
“，一 努黟? 2门以
】30
式中:d，为颗粒直径，pp为颗粒密度，p5为气体密度。可以看出:颗粒的直径及密度越小，则颗粒下落
速度越慢;下落速度还与粘度弘有关，粘度越大下落速度越慢。此外，下
落速度还与颗粒形状有关，颗粒的
形状偏离球形越大，其阻力系数越大，下落速度越慢。
3气流偏析布料试验
结合烧结生产实际及宝钢当前的混合料布料工艺，
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
和制造了烧结混合料气流布料装置，该装置由上
料小车、装料漏斗、圆辊、反射板、台车及气流喷吹装置组成。
? ? 气流偏析布料后的取样方法及偏析评价指标。取样
l 产日 下 ，-D 点为混合料堆尖中心线右侧30ram。混合料沿高度方向
审 审 茎糍嚣淼滁曩磊鬣翥耋篓銮
I „ l 度组成，其筛子尺寸从上到下分别为8cm、5cm、3cm、
”
V V
含量，平均粒度及每一料层碳的百分含量。
图1球形颗粒自由沉降过程受力示意图 3(1 不同喷吹位置对偏析效果的影响
为了选择最佳的喷吹位置，在喷吹点1、喷吹点2、喷吹点3三个位置 如
图2 ，统一气流速度为32m,s，
喷吹倾角为10。对混合料进行偏析布料试验。
试验结果显示:喷吹点1，随气体流速增大，物料不
同料层的平均粒度及+3ram粒级的百分含量都没有明显
的变化，分析其原因是由于在喷吹点1，物料由圆辊落下
后虽然受到了气流流场的作用，但是经过气流喷吹后又
沿反射板落下。也就是说物料经过气流后即使产生了偏
析，但被气流吹回反射板又和下落的料流混合在一起，被
料流夹带，一起落入台车中，受下落料流的扰动作用，削
弱了气流对细粒物料的上浮作用，因此达不到气流喷吹
对物料的偏析作用。在喷吹点2，物料的粒度偏析效果最
明显。在喷吹点3，物料的粒度偏析效果居中。可以认
图2喷吹位置示意图
为:喷吹点2是最优的喷吹位置。
3(2不同喷吹倾角对偏析效果的影响
在喷吹点2，研究了喷吹倾角对物料粒度偏析效果的影响。试验结果如图3、图4所示。
第l层第2层第3层第4层第5层第6层第l层第2层第3层第4层第5层第6层
图3 v 28m,s时喷吹点2的倾角对物料粒度偏析效果的影响
131
50
45
4O
35
3O
25
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袋,氍突淆,蒜髻葛E+
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第1层第2层第3层第4层第5层第6层第1层第2层第3层第4层第5层第6层
图4 v 34m,s时喷吹点2的倾角对物料粒度偏析效果的影响
在喷吹点2的位置，喷嘴倾角不宜过大，否则物料受到气流作用后又会经由反射板下落而不是直接布
到台车上 类似于喷吹点1的情况 ，会影响偏析效果。由于气流对物料有水平和竖直两个方向的作用，当
喷嘴的倾角增大，气流竖直方向的分速度增大，气流对物料的阻力增大，因此在竖直方向上提高物料的偏析
效果;而水平方向的分速度减小，进而削弱物料在水平方向的偏析效果。由于喷吹角度以此种方式影响气流
在水平和垂直方向上的速度分配，进而影响物料在两个方向的受力状况，从而影响物料在气流流场中的运动
状态。从试验结果明显可以看出，在不同的速度条件下，当喷嘴倾角为10。
时，物料的粒度偏析效果最优。
3(3不同气流流速对偏析效果的影响
，在喷吹点2，喷吹倾角为10。，气流速度选择34,58m,s，间隔8m,s，进行系列的偏析布料效果的试验。
试验结果如图5所示。
第【层第猩第j层第堰第层第堰
图5 喷吹点2、气流速度对物料偏析效果的影响
量，曲线都整体上偏下，没有产生明显的偏析效果。当v一42m,s,58m,s时，经过气流喷吹所得的料层上部
的平均粒度均低于基准值，料层底部的平均粒度均高于基准值。-F3mm粒级百分含量有与之相应的规律，
58,s的速度范围内，气流均能对物料的粒度偏析起到有效作用，但随着气流速度的增大偏析效果逐渐增强，
在此原料条件下及气流速度范围内v一58m,s，物料的粒度偏析效果最好。
3(4不同气流流速对焦粉偏析的影响
在喷吹点2，未制粒的条件下，34,50m,s的气流速度范围内随着速度的增加焦粉偏析效果逐渐变好;
132
的范围内随气流速度的增加焦粉偏析效果逐渐增大;但到58m,s时，发生焦粉损失现象 如图6 。
50
48
46
44
42
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28
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图6喷吹点2、制粒时气流速度对混合料燃料偏析效果的影响
在同一喷吹点，原料经过制粒及未制粒两种条件下，试验结果有所差异是因为混和料经过制粒后，物料
的黏附作用更好，细粒级物料更多的粘附在粗颗粒表面，而不像未经过制粒作用时物料更分散，气流更容易
促进其偏析。因此相对于未经过制粒的物料，制粒后的混合料要产生相同的焦粉偏析效果，所需要的气流速
度
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