多功能高效燒結杯實驗裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼鐵冶金中的燒結工藝，特別涉及一種多功能高效燒結杯實驗裝置和方法。
【背景技術】
[0002]燒結技術是目前國內外鋼鐵企業最廣泛采用的含鐵原料造塊方法。粉礦和各種含鐵固廢經過燒結以后可成為滿足高爐煉鐵要求(品位高，有害雜質少，還原性好，高溫性能優良，強度好，粒度適宜，化學成分穩定均勻)的含鐵原料。為了研究和掌握鐵礦粉燒結的原理和方法，優化燒結工藝，需要在實驗室進行大量的燒結實驗。通過大量燒結杯實驗來研究原料種類、燃料配加量、燒結礦堿度、燒結負壓等工藝參數對燒結礦的產質量的影響，為優化燒結生產工藝和配礦以及提高燒結礦產質量提供依據。
[0003]現有的燒結杯實驗設備主要由篩分裝置101、落下裝置102、落下篩分系統103、軌道104、燒結礦運送小車105、稱量裝置106、破碎裝置107、燒結杯回轉裝置108、布料裝置109、燒結杯110、點火裝置111、排煙管路系統112、流量計113、除塵器114、排煙風機115、調節閥116和煙囪117組成，參見附圖1。其實驗過程為:按燒結杯體積配好試樣量，再經混料系統混勻制粒以后，由布料裝置109布到燒結杯110里，然后經點火裝置111點火燒結，燒結過程產生的燒結煙氣通過排煙管路系統112經除塵器114除塵后由排煙風機115排放到煙囪116中。當燒結完成后，讓熱燒結礦繼續在燒結杯110中抽風冷卻到低于100°C，再用燒結杯回轉裝置108將燒結礦倒入破碎裝置107中進行破碎，破碎好的燒結礦在稱量裝置106稱重后用運送小車105沿軌道104運到自動落下篩分系統103，在自動落下篩分系統103中分別裝有落下裝置102和篩分裝置101可對燒結礦先后進行落下和篩分處理。
[0004]上述現有燒結杯實驗技術存在一定局限，只能進行常規燒結實驗，實驗時間長，且只能得到燒結的最終結果，對燒結過程參數(如料層溫度、煙氣成分等)不能進行在線檢測，無法深入研究燒結過程對燒結結果的影響，也不具備進行熱風燒結或模擬燒結煙氣循環燒結的條件。此外，由于只有一個燒結杯，在做平行實驗時重現性較低。而做兩次實驗各自單獨進行配料和混合制粒，容易導致進行燒結的混合料粒度波動大，影響實驗結果。為保證實驗結果可靠性，要進行多次平行實驗，這樣實驗量較大，實驗效率低，既浪費了人力物力，實驗結果的可比性也較差。
[0005]中國專利CN201285389Y公開了一種鐵礦粉燒結杯實驗裝置，包括燒結杯、控制裝置和顯示儀表，該裝置是在燒結杯的上方，配合設置布料器和點火器，設置在旋轉軸上的布料器和點火器圍繞旋轉軸旋轉和上下移動；燒結杯下部設置開口與抽風管道的一端連通，抽風管道的另一端經除塵器與燒結風機連通。中國專利CN201443955U公開了一種鐵礦石燒結實驗裝置，該裝置由燒結杯及其點火罩、煤氣風機、助燃風機和抽風機組成，點火罩位于燒結杯的頂端，通過煤氣管道和助燃管道分別與煤氣風機和助燃風機相連，燒結杯的底端通過燒結尾氣管道與抽風機相連，燒結杯及其點火罩為2個以上，與各管道并聯。上述專利在提高燒結實驗自動化程度和穩定性上有一定進步，但也都不具備進行燒結實驗過程參數(如料層溫度、煙氣成分等)在線檢測以及進行熱風或模擬煙氣循環燒結的條件，且沒有涉及對燒結實驗中產生的粉塵的處理，無法在低粉塵排放條件下高效精確的模擬各種燒結生產工藝。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種多功能高效燒結杯實驗裝置及方法。本發明不僅可以顯著提高燒結實驗效率和燒結實驗的穩定性、精確性、可比性和模擬性，還可以滿足不同實驗要求和明顯減少燒結實驗的粉塵排放量。
[0007]為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案:
一種多功能高效燒結杯實驗裝置，包括混料系統、篩分裝置、落下裝置、落下篩分系統、軌道、燒結礦運送小車、稱量裝置、破碎裝置、燒結杯回轉裝置、布料裝置、燒結杯、點火裝置、排煙管路系統、除塵器、排煙風機和煙囪；
所述實驗裝置還包括分樣器、鼓風冷卻裝置；燒結杯回轉裝置、布料裝置、燒結杯、點火裝置、排煙管路系統、除塵器、排煙風機為二套，分別為:第一點火裝置、第一燒結杯回轉裝置、第一燒結杯和第一布料裝置組成第一工位燒結器，第一工位燒結器接第一排煙管路系統、第一除塵器、第一冷卻器和第一排煙風機，第二點火裝置、第二燒結杯回轉裝置、第二燒結杯、第二布料裝置組成第二工位燒結器，第二工位燒結器接第二排煙管路系統、第二除塵器、第二冷卻器和第二排煙風機，最后匯總輸出至煙@ ;第一、第二工位燒結器分別位于破碎裝置兩側，破碎裝置連接稱量裝置，破碎裝置位于燒結礦運送小車上方，燒結礦運送小車能沿軌道移動到鼓風冷卻裝置和落下篩分系統；
所述分樣器前連接混料系統，后連接第一布料裝置和第二布料裝置；
在破碎裝置與落下篩分系統之間設置鼓風冷卻裝置，鼓風冷卻裝置經除塵管路系統接除塵器和除塵風機后接煙@ ;所述除塵管路系統輸入端還接入落下篩分系統，落下篩分系統包括篩分裝置和落下裝置；
所述第一、第二點火裝置下部安裝熱電偶，第一、第二燒結杯基座處安裝熱電偶，第一、第二燒結杯沿高度方向的測溫孔中插入熱電偶，第一、第二排煙管路系統上設置流量計及壓差變送器和若干個煙氣成分測量孔，煙氣成分測量孔插入煙氣分析儀，所述多個熱電偶、流量計及壓差變送器和煙氣分析儀輸出接PLC，PLC連接第一、第二點火裝置和第一、第二排煙風機，通過PLC實現點火溫度、燒結負壓、料層溫度、煙氣溫度流量成分工藝參數的自動控制和檢測記錄。
[0008]所述第一、第二燒結杯直徑有300mm、200mm和100mm,高度在400-1000mm之間無級調整，沿高度方向設置3-9個測溫孔。
[0009]所述第一、第二點火裝置為既能進行燒結點火又能提供100_30(TC熱風或模擬煙氣。
[0010]所述第一、第二排煙管路系統上分別設置調節閥，所述調節閥受PLC控制。
[0011]所述除塵管路系統上設置兩路調節閥，一路調節閥接入鼓風冷卻裝置輸入除塵管路系統端，另一路調節閥接入落下篩分系統輸入除塵管路系統端，所述調節閥受PLC控制。
[0012]所述煙氣成分測量孔開設在第一、第二排煙管路系統的第一、第二除塵器前和后。
[0013]一種多功能高效燒結杯實驗方法，其步驟是: 第一，將燒結原料在混料系統混勻制粒以后，經分樣器均勻分成二份，進行平行試驗，二份混合料分別由第一布料裝置和第二布料裝置布到第一燒結杯和第二燒結杯內；
第二，通過PLC控制第一點火裝置和第二點火裝置點火溫度和時間，使第一點火裝置和第二點火裝置相隔若干時間對混合料進行點火燒結，第一點火裝置對混合料燒結過程產生的燒結煙氣通過第一排煙管路系統經第一除塵器除塵和第一冷卻器冷卻后由第一排煙風機排放到煙@中，第二點火裝置對混合料燒結過程產生的燒結煙氣通過第二排煙管路系統經第二除塵器除塵和第二冷卻器冷卻后由第二排煙風機排放到煙@中，與此同時對料層溫度和燒結煙氣溫度、流量和成分進行在線檢測記錄，并輸入至PLC中；
第三，當先點火的第一燒結杯中燒結過程結束后用第一燒結杯回轉裝置將熱燒結礦倒入破碎裝置中進行破碎，將燒結礦運送小車置于破碎裝置下方，破碎好的熱燒結礦全部落入燒結礦運送小車后用稱量裝置對熱燒結礦進行稱重并記錄；
第四，將裝有熱燒結礦的運送小車沿軌道移到鼓風冷卻系統處進行鼓風冷卻，冷卻風被除塵管路系統收集，并經除塵器除塵后排放到煙囪中；
第五，當燒結礦溫度低于100°C時，將燒結礦運到自動落下篩分系統，在自動落下篩分系統中分別裝有落下裝置和篩分裝置對燒結礦先后進行落下和篩分處理；
第六，燒結礦運送小車又回到破碎裝置下方運送后點火的第二燒結杯中的熱燒結礦，再依次進行稱量、冷卻、落下和篩分。
[0014]在除塵管路系統上設置兩路調節閥，調節閥受PLC控制以增強除塵系統的除塵效果；當鼓風冷卻裝置處于開啟狀態而落下篩分系統未啟用時，只打開接入鼓風冷卻裝置的調節閥，同時關閉接入落下篩分系統的調節閥；
當落下篩分系統處于開啟狀態而鼓風冷卻裝置未啟用時，只打開接入落下篩分系統的調節閥而關閉接入鼓風冷卻裝置的調節閥；
當落下篩分系統和鼓風冷卻裝置同時啟用時，調節兩個調節閥的開度來滿足除塵需要。
[0015]本發明通過設立雙工位燒結杯，可同時進行平行實驗，提升實驗重現性和效率；采用PLC能實現點火溫度、燒結負壓、料層溫度、煙氣溫度流量成分等工藝參數的自動精確控制和檢測記錄，提高燒結實驗的穩定性和精確性；采用鼓風冷卻裝置對燒結礦進行冷卻，提高實驗的效率和模擬性；采用既能進行燒結點火又能提供100-30(TC熱風或模擬煙氣的點火裝置，從而既可進行常規燒結又可進行熱風或模擬煙氣循環燒結。
[0016]本發明與現有技術相比，其有益效果為:
(1)不僅可以滿足不同常規實驗要求，也可滿足熱風或循環燒結實驗要求，具