微波热风烧结点火技术及机理研究

论文摘要

烧结工序是钢铁行业中能耗大户之一,约占钢铁生产总能耗的8.3%,而点火热耗占烧结工序能耗的5%-10%。目前国内外铁矿石烧结点火均采用热值较高的混合煤气或焦炉煤气等,其煤气消耗量较大,并产生大量的废气,污染环境。微波热风点火器通过快速高效加热点火空气进行点火,实现节能无污染的目的,具有重要的经济意义与环保意义。本文通过建立微波热风烧结点火模型,结合宝钢原料条件,计算获得微波热风烧结点火最低点火温度为638.54℃,点火时间1.5min内最低热风供热为25625.00kJ/m2。当微波热风点火温度为800℃时,烧结饼表面下30mm处温度能够达到1252.88℃,与煤气点火的上层烧结饼温度相当。煤气点火气流中的氧气含量为8.95%,而微波热风点火气流中含有21.00%的氧气含量。点火气流中氧气含量对烧结矿指标的影响试验表明,随着氧气含量的增加,烧结矿的各项指标都呈明显上升的趋势。实验室微波热风点火Φ150×650mm烧结杯试验能够在点火温度760℃,点火时间1.5min,预热温度330℃,点火气流速度0.53m/s的试验条件下,获得的烧结矿指标良好,其垂直烧结速度为24.23mm/min,转鼓指数59.50%,成品率76.60%,利用系数1.833t/（m2·h）,与煤气点火烧结矿指标基本相当。而微波热风点火能耗大幅度降低,煤气点火所需要的点火能耗为185.13MJ/m2,而微波热风点火能耗仅为40.68MJ/m2。微波热风点火扩大试验结果表明,微波输出功率72kW,点火温度714℃,点火时间1.5min,保温5min,点火风量930Nm3/m2·h,点火负压1.2kPa,烧结负压4kPa的条件下能够成功点火,获得较好的烧结矿指标为:垂直烧结速度19.35 mm/min,转鼓强度69.4%。且微波热风点火扩大试验点火能耗为25.56 MJ/m2。微波热风点火气流中氧气含量高,烧结氧化气氛强,有利于烧结矿中赤铁矿晶形发展,因此微波热风点火烧结获得的上层烧结矿赤铁矿数量较多,磁铁矿数量较少,铁酸钙分布广泛且晶形发育良好,性能均优于煤气点火获得上层烧结矿。微波热风点火中下层烧结矿与煤气点火中下层烧结矿没有差异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 烧结点火的发展现状及趋势
• 1.1.1 烧结点火在烧结生产中的地位
• 1.1.2 国内外点火器类型及特点
• 1.1.3 降低点火能耗的措施
• 1.2 微波能的应用
• 1.2.1 微波加热的机理及特点
• 1.2.2 微波加热在冶金工业中的应用
• 1.3 本研究的内容与意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第二章 原料性能与试验方法
• 2.1 试验原料及性能
• 2.2 实验室试验研究方法
• 2.2.1 试验流程
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 试验设备
• 2.2.4 试验评价指标
• 2.2.5 烧结矿检测设备
• 2.3 扩大试验研究方法
• 2.3.1 试验流程
• 2.3.2 试验方法
• 2.3.3 试验设备
• 2.3.4 试验评价方法
• 2.3.5 烧结矿检测设备
• 第三章 微波热风烧结点火模型建立与分析
• 3.1 焦炭的燃烧与分析
• 3.1.1 焦炭燃烧动力学
• 3.1.2 焦炭的燃烧过程
• 3.1.3 着火与点火原理
• 3.2 微波热风烧结点火模型的组成与建立
• 3.3 微波热风最低点火温度与热量的计算
• 3.3.1 假设与方法
• 3.3.2 最低点火温度与热量的计算
• 3.4 表层烧结热量平衡计算与分析
• 3.4.1 计算方法
• 3.4.2 热量平衡计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 微波热风烧结点火技术研究
• 4.1 微波热风点火气流中氧气含量的影响
• 4.1.1 点火气流中氧气含量的计算
• 4.1.2 微波热风点火气流中氧气含量的影响
• 4.2 实验室微波热风点火烧结试验
• 4.2.1 点火温度的影响
• 4.2.2 点火时间的影响
• 4.2.3 点火气流预热温度的影响
• 4.2.4 点火气流速度的影响
• 4.3 φ150MM烧结杯煤气点火与微波热风点火对比试验
• 4.4 微波热风烧结点火扩大试验
• 4.4.1 点火温度的影响
• 4.4.2 点火风量的影响
• 4.4.3 保温时间的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 微波热风点火烧结矿的成矿机理研究
• 5.1 微波热风点火与煤气点火烧结矿的成矿机理对比
• 5.1.1 微波热风点火与煤气点火上层烧结矿的成矿机理对比
• 5.1.2 微波热风点火与煤气点火中下层烧结矿的成矿机理对比
• 5.2 微波热风点火不同氧气含量烧结矿的成矿机理研究
• 5.2.1 点火气流氧气含量8.40%烧结矿的成矿机理研究
• 5.2.2 点火气流氧气含量47.33%的烧结矿成矿机理研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录