20. Оптимальная высота слоя при сушке

ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники - ВНИИМТ»
Данный документ содержит один из печатных трудов известного
ученого в области подготовки металлургического сырья
Буткарева Анатолия Петровича, прошедшего путь от первых
обжиговых конвейерных машин для термообработки
железорудных окатышей Соколовско-Сарбайского ГОКа (АО
«С С ГП О ») до современных обжиговых конвейерных машин
Михайловского и Костомукшского ГОКа, разработанных и
введенных в эксплуатацию при его непосредственном участии.
С полным списком публикаций и работ Буткарева Анатолия
Петровича - одного из старейших работников научноисследовательского института металлургической теплотехники ВНИИМТ, кандидата технических наук, Почетного металлурга,
заведующего лабораторией теплотехники подготовки
металлургического сырья можно ознакомиться на сайте
http://www.vniimt.ru/rus/about/pellets/
http://www.vniimt.ru/eng/_id/6/
- for English
По вопросам сотрудничества обращайтесь по следующим
координатам:
ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники»
(ОАО «ВНИИМТ»)
620137, Российская Федерация, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, д. 16
Заведующий лабораторией теплотехники подготовки металлургического сырья
Буткарев Алексей Анатольевич
T el: +7 343 383 75 81
Email: butkarev@yandex.ru
Skype: Butkarev Alexey
www.vniimt.ru
ИЛИ
Генеральный директор
Зайнуллин Лик Анварович
Тел. +7 (343) 374-03-80
Email: aup@vniimt.ru
www.vniimt.ru
Ключевые слова: Traveling grate pelletizing plant. Effective technologies o f heat treatment of
iron ore pellets. Обжиговая конвейерная машина, железорудные окатыши, математическая
модель, оптимизация, энергоэффективность, АСУ ТП, Iron ore pellets, traveling grate,
pelletizing plant, Straight grate pelletizing plant, VNIIMT, traveling grate furnace, traveling
grate machine for iron ore pellets heat treatment, traveling grate furnace
ОАО «ВНИИМТ», 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16.
Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru
Пролетарии всех стран, соединяйтесь!
ЦЕНТРАЛЬНОГО
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА ИНФОРМАЦИИ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
10 (678)
1972
ОПТИМАЛЬНАЯ ВЫСОТА СЛОЯ ПРИ СУШ КЕ ОКАТЫШЕЙ НА ОБЖИГОВЫХ
КОНВЕЙЕРНЫХ М А Ш И Н А Х
И. П. БУТКАРЕВ. Я .7 5 ПЛ О Ц П Р К О В С КИП. Г М. V.A m f . J b .
л Е. ОН И ШЕИ КО. .7 С. ГР л Б КО Р Ф К У ~ Ч * ! Т Ъ п
иаучно-исследоватсльским институтом метал­
В сесоюзным
лургической теплотехники и предприятием «Уралэпергочермет» на фабрике окомкования Соколовско-Сарба>*;.кого
горно-обогатительного комбината проведено эксперимен­
тальное определение влияния толщины слоя окатышей на
показатели работы зоны сушки обжиговых машин конвейер­
ного типа с целью выбора оптимальной высоты слоя окаты­
шей, обрабатываемых на обжиговых машинах (с точки зре­
ния экономичности процесса, увеличения производительно­
сти обжиговых машин и получения продукции высокого
качества).
Освоение обжига окатышей на машинах конвейерного
типа ССГОК сопровождалось постепенным снижением тол­
щины обрабатываемого слоя — по проекту она должна
была составлять 300 мм, а фактически была в пределах
180—200 мм.
При анализе экспериментальных данных использовали
следующие соотношения. Производительность . обжиговой
машины по сырым.окатышам (Gc), выраженная через па­
раметры зоны сушки, может быть представлена в виде
Qc
( 60U cLecYc)
»*V
Яс m /ч,
.; )
1С
где
L — рабочая длина обжиговой машины. м\
В с и И с — ширина и толщина слоя сырых окатышей, м\
е с — площадь зоны сушки, отнесенная к общей рабо­
чей площади машины, мЧм2\
Yc — насыпной вес сырых окатышей, г/лг*;
тс — продолжительность пребывания окатышей в зоне
сушки, мин.
Произведение 60B cL ecYc является величиной, практически
постоянной для конкретной обжиговой машины, вследствие
чего производительность машины оказывается прямо про­
порциональной отношению (H ch c)y представляющему со­
бой вертикальную скорость сушки (или приведенную "про­
изводительность машины), которая зависит от режима суш­
ки (температура и скорость движения теплоносителя, потен­
циал сушки, барометрическое давление) и толщины слоя
сырых окатышей. Таким образом
Е. Р б , ш , Н с) ,
(2)
г,- — температура теплоносителя. ° С;
%- и . — Гм — потении,-,.: сушки, °С;
Гм— температура мокрого термометра, °С;
Рг, — барометрическое давление, мм от. ст.:
■л; — скорость фильтрации теплоносителя, м /ceic.
С увеличением параметров, характеризующих режим
сушки, а также с ростом толщины слоя сырых окатышей
вертикальная скорость сушки, а следовательно, и произво­
дительность обжиговой машины увеличиваются.
Изменением температуры теплоносителя практически не­
возможно влиять на отношение Я с/тс, так как она нахо­
дится на верхнем пределе (400—450° С) и определяется
термостойкостью окатышей. Потенциал сушки и барометри­
ческое давление в процессе работы изменяются в незначи­
тельных пределах. Толщина слоя и скорость фильтрации
являются зависимыми переменными и соотношение их пред­
ставляет собой аэродинамическое сопротивление слоя в зоне
сушки и последующего тракта (Л/г).
Учитывая, что в пределах изменения производительности
тягодут&евых средств, используемых для удаления газов из
зоны сушки, давление, создаваемое ими, изменяется в узких
пределах' (до 1.0% от среднего), принимают A /i=const.
гЪ:у результатам испытаний
промышленных обжиговых
■:шин, пренебрегая изменением средней температуры газов
*ь ;-лое при изменении его толщины, можно принять:
где
— = = = = = =
У ЮН Ч- i
нм*1мг-сек,
•
( 3)
откуда видно, что с увеличением толщины слоя скорость
фильтр аций у мен ьш ается.
Анализ показал, что, чем выше скорость фильтрации теп­
лоносителя, тем выше вертикальная скорость сушки и, сле­
довательно, производительность агрегата. Однако увеличе­
ние скорости фильтрации возможно только вследствие
уменьшения толщины слоя или увеличения диаметра ока­
тышей, что обусловливает снижение завершенности процес­
сов тепло- и массопереноса и, следовательно, производи­
тельности машины.
На рис. 1 представлена, экспериментальная зависимость
относительной производительности машины от толщины об­
рабатываемого слоя, причем скорость фильтрации слоя
,
Удельный расход тепла ккал/т сырых окатышей*?02
c,
Относительная приизЬооительностг.■
оошговай. машины кс fz м/ми*-'
Рис 2. З ави си мость эфф екти вности сушки от удельного р а с ­
хода тепла на с у ш к у и толщины
слоя сыр ых ока тыш ей
(циф ры у кр ивы х — то лшин а слоя, м)
г и с. i. з а в и с и м о с т ь относи тельной п р о и з в о д и •
гелыгости обж игово й маши ны (/; т г ) от то.:шины о о р а б а т ы ь а е м о г о слоя при нали чии дон
ной постели толщиной 100 мм (п унктирны е линии) и Оез не( «сплошные л инии;. Ц иф ры v
кривых -- эфф ект ннн ост г cyujkh.
определялась по соотношению и ;
Из данных рис. 1 мож­
но заключить, что практически для всех значений эффек­
тивности сушки толщин.': слои сырых окатышей не должна
быть меньше 150 мм. Увеличение толщины слоя свыше оп­
ределенной величины в некоторых случаях также приводит
ч некотором) уменьшению производительности. Поэтому
увеличение толщины слоя выше 250 мм (например, для ус­
ловий ССГОК) нецелесообразно во всем диапазоне измене­
н и и эффективности с у ш к и
Таким образом, особенности работы зоны сушки с просо­
сом теплоносителя регламентируют толщину обрабатывае­
мого слоя в пределах 150—250 мм. Наличие донной постели
не отражается на
характере
зависимости
влияет на аосолютную величину вертикальном скорости
. К аждые 50 мм толщины донном постели эквивалент­
ны потере производительности до К '\( . Поэтому толщин.,
донной постели должна поддерживаться минимально необ­
ходимой для обеспечения приемлемой стойкости обжиговых
тележек и колосиико»..
Отрицательное влияние пониженной толщины слоя видно
1ь рис. 2. где показан."- зависимость эффективности сушки
от удельного расхода тепла на с у ш к у и толщины слоя. При
заданном удельном расходе тепла уменьшение толщины
стоя влечет за собой недоиспользование тепла газов вслед­
ствие уменьшения времени контакта между газом и слоем.
В этом случае можно ожидать, что доля подсушенной части
слоя будет увеличиваться и имеете с тем увеличиваться
температура слоя ь целом на выходе из зоны сушки.
С увеличением толщины слоя удельный расход тепла сни­
жается.
Но учитывая особенностей аэродинамики сети зоны сушки
(слоя и тракта). след\ет отметить влияние скорости филь­
трации при различной толщине слоя на продолжительность
с у ш к и (т. е. производительность машины) при ее эффектив­
ности 90% (рис. 3). По данным, приведенным На рис. 3,
можно определить например, необходимую скорость филь­
трации в зоне суш;
если задана толшина слоя и регламен­
тирована продолж, . 'ьность сушки.
Скорость фильтрации, м/сек
ho
с у ш к и
* Более точно скорость .
ьтрации для различных толщин слоя
м ожет быть определена совмещением характеристик сети и тяго­
дутьевой машины
Рис. 3. Зави си мос ть
между
скоростью
фи л ьт рац и и,
толщиной
об ра ба ты ва е м ого
слоя (циф ры у кривых — м) и п р о д о л ж и ­
тельностью сушки при эфф ективности ее
90%
(н а ч а л ь н а я
вл а ж но с т ь
окатыш ей
10,8%: ди ам ет р ока тышей 13 мм: т е м п е р а ­
тура тепло носи тел я 300“ С)
Исследование особенностей процессов сушки окатышей
на обжиговых машинах для "условий Соколовско-Сарбай
ского горно-обогатительного комбината показало, что в слу­
чае прососа теплоносителя толщина слоя должна быть в
пределах 150—250 мм.
Работа при большей толщине слоя увеличивает тепловую
экономичность процесса сушки, но приводит к снижению
производительности зоны. Чрезмерное уменьшение толщины
слоя приводит к снижению как производительности, так
и экономичности процесса сушки.
Толщина донной постели должна поддерживаться мини­
мально необходимой для обеспечения приемлемой стойко­
сти обжиговых тележек и колосников. Каждые 50 мм тол­
щины донной постели эквивалентны потере производитель­
ности до 10%.
Поступило 7 октября 1971 г.
29