CN103748429B - 用于块状或凝聚材料的热处理的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烧制机器（1）中的块状或凝聚材料的热处理，该烧制机器具有：移动炉篦（2），在所述移动炉篦上，所述材料被传送过所述烧制机器（1）；烧制室（4），所述烧制室用来产生所述热处理所需的温度；冷却区域（5），在所述冷却区域中，冷却气体穿过已热处理的材料；和回收管（7），已加热的冷却气体通过所述回收管再循环到所述烧制室（4）。在所述烧制室（4）的顶板（8）中设置多个开口（9），通过所述多个开口，来自所述回收管（7）的已加热的冷却气体可以进入所述烧制室（4）。

Description

用于块状或凝聚材料的热处理的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于烧制机器中的块状或凝聚材料（特别地用于铁球团）的热处理的设备，其具有：移动炉篦，在所述移动炉篦上，所述材料被传送过所述烧制机器；烧制室，所述烧制室用来产生所述热处理所需的温度；冷却区域，在所述冷却区域中，冷却气体穿过已热处理的材料；和回收管，已加热的冷却气体通过所述回收管再循环到所述烧制室。本发明的主题也是一种用于在这种烧制机器中的热处理的方法。

背景技术

球团的热处理，特别地铁矿石球团的烧制硬化，绝大部分在具有气体护罩的移动炉篦（称为硬化机器）上被实现。如沿运行方向看到的，球团烧制机器具有多种可能进一步细分的处理区域，特别地具有干燥区域、用来预热和烧制的热处理区域，和冷却区域。通过液体、气态或固体燃料的燃烧产生所需的过程热。为了优化能量利用，设置气体再循环系统。

例如，从EP0030396B1，已知一种用于球团的热处理的方法，其中未烧制的球团在移动炉篦上被传送并且通过再循环的工艺气体在压力干燥区域和抽吸干燥区域中被干燥。在加热区域和烧制区域中，已加热的冷却气体被抽吸通过球团层。所述气体从冷却区域通过回收导管和侧部供应管被供应到沿烧制区域的长度分布的38个烧制室，在那里通过38个油燃烧器被加热并且经由烧制室出口被供应到加热和烧制区域，在该加热和烧制区域中，燃烧布置在球团层的表面上的另外固体燃料。依赖于所用的燃料和燃烧器容量，很高的火焰温度可能出现，这导致耐火材料的应力并且增加氮氧化物（NOx）排放。由于经由供应管被供应到烧制室的空气从上方以90°的角度撞击烧制火焰，所述火焰偏转且接触烧制室的耐火材料加衬的壁，这可导致损坏。冷的一次空气的推动在这里太低而不能产生稳定火焰的旋转。在另一方面，在没有燃料消耗的不希望的增加的情况下，不能增加一次空气的量。此外，由于大的表面面积，相当大的热损失出现在用于烧制室的侧部供应管的壁处。

发明内容

因此，本发明的目的是减小烧制室处的耐火材料损坏并且减少排放。此外，应当通过减少热损失而节省能量。

在根据本发明的设备中，通过权利要求1的特征基本上解决这个目的，其中在烧制室的顶板中设置多个开口，已加热的冷却气体可以通过该多个开口从回收管进入烧制室。通过省略现有技术中使用的外部供应管并且通过将已加热的冷却气体作为次级空气直接引入布置在移动炉篦上方的烧制室，通过壁的热损失被最小化。同时，在设备中可以节省空间。根据本发明，热处理区域的护罩用作大的共同烧制室，而不是如现有技术中那样提供许多单个烧制室。结果，设备投资也显著减小。

根据本发明的发展，该开口是圆的或形成为四方砖切口。也可能的是，在烧制室的顶板中，形成一个或更多个长的狭缝，再循环的冷却气体通过该狭缝进入烧制室。

根据本发明的发展，烧制室的顶板是弓形的并且因此用作回收管和烧制室之间的自支撑分隔壁。

根据本发明的特别优选的方面，没有它们自身的烧制室的多个燃烧器被布置在该烧制室的侧壁中，该燃烧器根据本发明在顶板的方向上以20到60°的角度、特别地以30到50°的角度向上倾斜地指向，通过该顶板供应热的冷却气体。根据本创造性思想的发展，燃烧器的倾斜角是可调节的。由于热的烧制废气和再循环的已加热的冷却气体的交叉的逆流，因此实现气体的强烈混合，这导致短的距离上的快速且彻底的燃烧。由于射流分成许多单独的火焰，火焰中的温度峰值并且因此氮氧化物的形成减小。

替代现有技术中设置的大的烧制室，仅仅小的入口开口（燃烧器端口）必须被设置在该壁中以便插入燃烧器。结果，可以容易得多地、以更高的密度布置燃烧器，并且对应地具有较小的单个加热功率。由于喷嘴壁中的燃烧器的细小的栅格，在烧制室中可以实现均匀的温度分布。避免烧制室中的峰值温度，使得耐火衬里被保护并且氮氧化物排放可以减少。

根据本发明，该燃烧器各由空气管包围，通过该空气管供应一次空气。替代周围空气，也可以供应富氧空气或纯氧。根据本创造性思想的发展，该燃烧器包括用来产生旋转的挡板，以便实现燃料与一次空气的强烈混合。

根据本发明的发展，该燃烧器被组合成多个组，每一个组具有与它们关联的安全阀。结果，这些安全组的数量可以减少并且投资成本可以降低。

优选地，该燃烧器的至少一些形成为燃料喷枪，燃料通过该燃料喷枪被直接引入到烧制室中并且由于高的温度而在那里自发点燃。燃料喷枪不需要任何另外光学火焰检测器和点火器，替代地，根据本发明使用不出故障的热电偶。由于各个燃烧器的较低加热功率，因此可以降低火焰温度，使得热NOx的形成被减小并且氮氧化物排放和火焰长度可以因此减小到有限的程度。根据本发明，通过另外喷射水，优选地喷射软化水，可以实现火焰温度的进一步降低。通过对应地大数量的燃烧器，可以实现所需的总加热功率。

原则上，通过在高的烧制室温度下将燃料引入到热的废气和含氧气体流中，也可以在具有对应设计的烧制室中实现燃料的无火焰氧化。如DE10217913A1中描述的，无火焰氧化不依赖于稳定火焰的形成。因此，可以使用相对高的气体速度，燃料的氧化在入口和出口之间的较大距离上延伸。

本发明也涉及一种用于烧制机器中的块状或凝聚材料（特别地用于铁球团）的热处理的方法，其中，根据权利要求10，所述材料在移动炉篦上被传送过所述烧制机器，在该烧制机器中，所述材料在至少一个烧制室中被热处理，其中所述材料随后通过被引导过该材料的冷却气体被冷却，并且因此被加热的所述冷却气体至少部分地再循环通过回收管并且被引入到所述烧制室中，在所述烧制室中，通过燃料的燃烧产生所述热处理所需的温度。根据本发明，已加热的冷却气体从回收管通过烧制室的顶板中的开口被直接吸入到烧制室中。

从示例性实施例的以下描述和附图也可以得到本发明的另外的特征、优点和可能应用。描述且/或示出的所有特征自身或以任何组合形成本发明的主题，而与权利要求中的它们的包括或它们的回引无关。附图说明

在附图中：

图1示意性地示出穿过根据本发明的设备的截面，

图2以略微透视的视图示意性地示出沿线II-II穿过图1的设备的截面，

图3示出从烧制室的下方看的透视图，回收管布置在该烧制室上方，并且

图4示出燃烧器喷嘴的示意性透视图。

具体实施方式

在用于铁球团的热处理的燃烧器机器1（该燃烧器机器在图1中被示意性地示出）中，未烧制的球团在移动炉篦2上被传送并且在干燥区域3中被干燥（例如，通过再循环工艺气体）。沿箭头指示的方向，具有已干燥的球团的移动炉篦2随后穿过烧制室4，在该烧制室中，球团在大约1350℃的温度下被烧制。在穿过烧制室4之后，球团被供应到冷却区域5，在该冷却区域中，它们通过空气被冷却。在冷却区域5中，空气从布置在移动炉篦2下方的风箱6被向上抽吸通过球团层并且被热的已烧制的球团加热。因此被加热的冷却气体然后通过护罩形回收管7被再循环到烧制室，该护罩形回收管布置在烧制室4上方。

在其它工艺中，烧制温度可以是不同的。然而，ΝΟx的积极效果实际上随着较高的工艺温度而升高。然而，在其它产品的情况下，可想象在移动炉篦上的不同于球团的产品层。

如特别地从图2可以看到的，空气开口9的密集栅格布置在烧制室4的弓形顶板8中，该弓形顶板同时形成回收管7的底部，通过这些开口，热的工艺空气被引入到具有800到1100℃的温度的烧制室4中。由于布置在烧制室4下方的风箱10、11产生的负压力，空气被吸入到烧制室4中并且然后被抽吸通过球团层和移动炉篦2，并且因此作为次级空气用于烧制室4中的燃烧过程并且同时用来预热在移动炉篦2上被传送的球团。烧制室4通过划分堰12与冷却区域5分离。

下面将参考图2和3详细说明烧制室的构造。在烧制室4的弓形顶板8中设置开口9，该开口在图2中示出的实施例中被设计为圆的开口9a，并且在图3中示出的实施例中被设计为长圆形（oblong）狭缝9b。当然也可以为开口9提供其它形状（例如，作为砖瓦砌成的顶板8中的四方砖切口），或者组合不同形状。至于开口的数量和尺寸，根据移动炉篦2穿过烧制机器1的速度设计开口9的栅格，使得可以供应足够量的次级空气。

烧制室4的壁砖衬有耐火材料，其中在侧壁13的下部区域中设置燃烧器砖14，该燃烧器砖包括燃烧器端口15（可能地具有燃烧器凸缘）以便下面描述的燃烧器16引导穿过。在其下侧上，烧制室4被穿过该烧制室的移动炉篦2终止，球团布置在该移动炉篦上并且该移动炉篦在其炉篦支架侧壁17上以未示出的常规方式密封在侧壁13上。移动炉篦2以其轮19在烧制机器1的未示出的轨上滚动。

如图2中所示，燃烧器16布置成使得它们喷出火焰20，该火焰以20到60°、优选地大约35°的角度倾斜地指向顶部，其中移动炉篦具有大约4米的宽度。燃烧器16的倾斜角取决于移动炉篦2的传送宽度。燃烧器角度也可以是可调节的。液体、气态或固体雾化燃料（特别地，油或气体）通过中心燃料导管21被供应到燃烧器16，柔性燃烧器连接管路22从该中心燃料导管分支出来。例如，粉尘可以用作固体燃料煤，因为灰运输问题或灰沉积在球团上，该固体燃料煤仅仅以有限的量被添加。通过中心空气导管23（该中心空气导管通过柔性燃烧器连接管路24与各个燃烧器16连接），冷的一次空气、富氧空气或纯氧被供应到所述燃烧器。因此可以提高硬化效果。

此外，水可以通过第三导管27被供应到燃烧器喷枪16并且被喷射到烧制室16中以便火焰冷却，从而进一步减小ΝΟx值。为了这个目的，优选地使用软化水。

如从图4可以看到的，燃烧器16包括空气管25，该空气管围绕居中布置的燃料供应导管22。通过插入到燃烧器16中的燃料-空气混合装置（湍流器）26产生旋转，以便稳定该火焰。在混合装置26中，可以设置中心喷嘴28以便喷射通过水导管27供应的水。

烧制室4中的温度考虑到移动炉篦2的速度由燃烧器16的对应设计确定，使得实现大约1350℃的温度。燃烧器16的一部分可以由没有它们自己的点火机构的燃烧器喷枪取代。从燃烧器喷枪出现的燃料/空气混合物由于存在于烧制室中的高温而自发点燃，其容许大约750℃的温度（例如，参考EN746-2）。

在操作中，回收管7中的压力通常为大约1到2mbarg，而移动炉篦2下方的压力为大约-20到-30mbarg，即，明显的负压力。结果，从冷却区域5再循环的冷却气体通过烧制室4的顶板8中的开口9被吸入到烧制室中，并且随后通过存在于移动炉篦2上的球团层进入风箱10、11。由于从上方流入的次级空气和从燃烧器16倾斜向上指向的火焰，获得交叉的逆流，这导致强烈的混合并且因此导致烧制室的均匀加热。获得较好的能量分布和较低的火焰温度扩散。因此，热的引入可以以更好的方式被控制。由于冷却气体从布置在烧制室4上方的回收管7被直接吸入到烧制室4中，因此外壁区域尺寸减小，使得热损失显著减小。

原则上，本发明可以用于其中空气被再循环到具有高的温度（至少750℃）的过程中并且被抽吸通过移动炉篦的所有方法和材料（例如，也用在水泥或陶瓷生产中）。

附图标记清单：

1烧制机器

2移动炉篦

3干燥区域

4烧制室

5冷却区域

6风箱

7回收管

8顶板

9空气开口

9a圆的空气开口

9b狭缝

10、11风箱

12划分堰

13侧壁

14燃烧器砖

15燃烧器端口

16燃烧器/燃烧器喷枪

17炉篦支架侧壁

19轮

20火焰

21燃料导管

22燃烧器连接管路（燃料）

23空气导管

24柔性燃烧器连接管路（空气）

25空气管

26燃料-空气混合装置

27水导管

28喷嘴

Claims (10)

1.一种用于烧制机器(1)中的块状或凝聚材料的热处理的设备，其具有：移动炉篦(2)，在所述移动炉篦上，所述材料被传送过所述烧制机器(1)；烧制室(4)，所述烧制室用来产生所述热处理所需的温度；冷却区域(5)，在所述冷却区域中，冷却气体穿过已热处理的材料；和回收管(7)，已加热的冷却气体通过所述回收管再循环到所述烧制室(4)，其中，在所述烧制室(4)的顶板(8)中设置多个开口(9)，通过所述多个开口，来自所述回收管(7)的已加热的冷却气体能够进入所述烧制室(4)，在所述烧制室(4)的侧壁(13)中设置多个燃烧器(16)，并且所述燃烧器(16)向上倾斜地指向。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述开口(9)是圆的、四方的且/或狭缝形的。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述烧制室(4)的顶板(8)是弓形的。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述燃烧器(16)的倾斜角度是可调节的。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述燃烧器(16)以20°到60°的角度向上倾斜地指向。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述燃烧器(16)均被空气管(25)包围。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在所述燃烧器(16)中设置用来产生旋转的装置(26)。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述燃烧器(16)被组合成多个组，每组具有与它们关联的安全阀。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述燃烧器(16)的至少一部分形成为燃烧器喷枪。

10.一种用于烧制机器(1)中的块状或凝聚材料的热处理的方法，其中所述材料在移动炉篦(2)上被传送过所述烧制机器(1)，在该烧制机器中，所述材料在至少一个烧制室(4)中被热处理，其中所述材料随后通过穿过所述材料的冷却气体被冷却，并且因此被加热的所述冷却气体至少部分地再循环通过回收管(7)并且被引入到所述烧制室(4)中，在所述烧制室中，通过燃料的燃烧产生所述热处理所需的温度，其中，所述已加热的冷却气体通过所述烧制室(4)的顶板(8)中的开口(9)从所述回收管(7)被吸到所述烧制室(4)中，在所述烧制室(4)的侧壁(13)中设置多个燃烧器(16)，并且所述燃烧器(16)向上倾斜地指向。