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20世纪90年代以来,钢铁冶金操作工艺逐渐完善,高炉向大型化发展,各钢铁厂纷纷建成了现代化大高炉。在这种背景下,作为高炉冶炼主要原料的烧结矿的产量,已不能满足大高炉生产的要求。国内外有些烧结厂采取了对原有烧结机进行扩容改造的实践,不同的烧结厂采用了不同的扩容方式和扩容幅度,获得了较为理想的效果。
烧结过程中,料层中气体的动力学行为是至关重要的。本文采用物理模拟的研究方法,研究了烧结机横向扩容后料层中气体的分布特点,分析了合理的烧结机扩容幅度,并以热态烧结杯试验做出了验证,同时探讨了料层厚度及抽风负压对气体分布特点的影响。
根据相似原理设计了烧结台车模型,进行了多组试验。分别考察了扩容幅度、抽风负压、料层厚度对料层中气体分布行为的影响。结果表明,扩容幅度为7.5%时,边缘效应减弱,气流分布均匀;扩容幅度达到15%,在小范围内出现烧结死区,该区内气流分布不均;扩容幅度达到22.5%时,台车内存在较大范围的烧结死区,料层内气体分布很不均匀,烧结死区过分发展。台车扩容后,增加料层厚度有利于料层内气流稳定和均匀。
通过热态烧结杯试验对冷态试验进行了验证。试验表明,扩容15%时烧结死区会对烧结矿质量带来一定影响,烧结矿的平均转鼓强度有所降低,但可以满足高炉炼铁的要求。综合考虑扩容对产量提高的效果,台车横向扩容15%对烧结生产是有利的。在该条件下,适当增加料层厚度可以提高热量利用效果,对烧结生产有利。
综合以上试验结果,烧结机扩容7.5%时,有利于抑制边缘效应,提高生产效率。扩容15%时,会出现烧结死区,但死区范围较小。综合考虑提高烧结矿产量的效果,烧结台车横向扩容的适宜幅度为15%,且料层可适当增厚。