1、Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing 烧结烧结在混合料中的燃料燃烧产生高温和一系列在混合料中的燃料燃烧产生高温和一系列的的物理化学变化物理化学变化的作用下，部分混合料颗粒的作用下，部分混合料颗粒表明发生表明发生软化和熔化软化和熔化，产生一定，产生一定液相液相，并润，并润湿其它未被熔化的矿石颗粒，冷却后，液相湿其它未被熔化的矿石颗粒，冷却后，液相将矿粉颗粒将矿粉颗粒粘结成块粘结成块的过程。的过程。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizingWuhan Insti
2、tute of TechnologySintering and pelletizingWuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.铁矿烧结基础理论4.1烧结过程燃料燃烧与传热规律烧结过程燃料燃烧与传热规律4.2 烧结过程物理化学原理烧结过程物理化学原理4.3 烧结料层的气体力学烧结料层的气体力学Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1烧结过程燃料燃烧与传热规律烧结过程燃料燃烧与传热规律4.1.1 燃料燃烧基本原理燃料燃烧基本原理4.1.2 燃烧带的特性分
3、析燃烧带的特性分析4.1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响固体燃料特性及用量对烧结过程的影响4.1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热烧结料层中的温度分布及蓄热4.1.5 烧结过程传热规律及应用烧结过程传热规律及应用Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing 4.1.1烧结料层燃料燃烧基本原理烧结料层燃料燃烧基本原理烧结过程中，混合料中固体燃料燃烧所烧结过程中，混合料中固体燃料燃烧所提供的热量占烧结总需热量的提供的热量占烧结总需热量的90%左右。左右。Wuhan Institute of TechnologySintering
4、 and pelletizing固体炭在温度达固体炭在温度达700以上即着火燃烧，发生如下反应：以上即着火燃烧，发生如下反应：碳的不完全燃烧反应：碳的不完全燃烧反应：2CO22CO G0223426175.31T J 碳的完全燃烧反应：碳的完全燃烧反应：CO2CO2 G0 3941330.84T JCO的燃烧反应：的燃烧反应：2COO22CO 2 G0 564840173.64T J布都尔反应（歧化反应、碳素沉积反应）：布都尔反应（歧化反应、碳素沉积反应）：CO 2C2CO G0 170707174.47T J 4.1.1.1 固体燃料燃烧热力学固体燃料燃烧热力学Wuhan Institute
5、 of TechnologySintering and pelletizing 05001000150020002500-700000-600000-500000-400000-300000-200000-100000978kCO 2+C=2CO2CO+O 2=2CO 2C+O 2=CO 22C+O 2=2COG0,J温度，K Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing燃料所处状态：燃料所处状态：燃料群燃料群燃烧前沿有燃烧前沿有C C 生成生成CO 单颗粒单颗粒燃烧前沿有燃烧前沿有O O2 2生成生成CO2在烧结料层中可能进行的
6、反应在烧结料层中可能进行的反应:高温高温CO2稳定；稳定；CO稳定，稳定，低温低温 氧过剩生成氧过剩生成碳过剩生成碳过剩生成CO2,CO；对于烧结料层，碳完全燃烧的可能性大，但在高对于烧结料层，碳完全燃烧的可能性大，但在高温燃烧带，或者当燃料太多时，也可能生成温燃烧带，或者当燃料太多时，也可能生成CO。烧结料层中，烧结料层中，总体是氧化气氛，局部存在还原气氛总体是氧化气氛，局部存在还原气氛。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.1.2 固体燃料燃烧动力学固体燃料燃烧动力学在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，燃
7、烧在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，燃烧规律介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间，固体碳的燃烧规律介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间，固体碳的燃烧属属非均相反应非均相反应。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing由五个步骤组成由五个步骤组成：限制性环节限制性环节（1、3两步的速率最小）：两步的速率最小）：氧向含碳表面的扩散；氧向含碳表面的扩散；相界面上的化学反应。相界面上的化学反应。(1)(1)氧由气流本体通过界面层氧由气流本体通过界面层扩散扩散到固体碳的表面到固体碳的表面；(2)(2)氧在碳粒表面上氧在碳粒表面上吸附吸附
8、；(3)(3)吸附的氧与碳发生化学吸附的氧与碳发生化学反应反应；(4)(4)反应产物的反应产物的解吸解吸；(5)(5)反应产物由碳粒表面通过界面层向气相反应产物由碳粒表面通过界面层向气相扩散扩散。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing)(22sOODDCCnsORRC)(222222)(ORDDsOsORsOODCCCCC碳粒燃烧速度碳粒燃烧速度:当扩散速度与化学反应速度同步，当扩散速度与化学反应速度同步，D=R，整个整个反应稳定进行反应稳定进行:Wuhan Institute of TechnologySintering
9、and pelletizingD氧气向固体炭表面扩散迁移速率；氧气向固体炭表面扩散迁移速率；R相界面化学反应速率；相界面化学反应速率；CO2气流本体中氧的浓度；气流本体中氧的浓度；CO2S碳粒表面上氧的浓度；碳粒表面上氧的浓度；D界面层内传质系数；界面层内传质系数；R化学反应速率常数；化学反应速率常数；n反应级数。反应级数。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing碳粒燃烧的总速度碳粒燃烧的总速度Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing称为化学反应阻力称为扩散阻
10、力称为反应的总阻力或者令：RDRDRDRDkkkkkkkkkkk111111化学反应阻力扩散阻力反应的总阻力Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing在低温下，化学反应速度很慢，在低温下，化学反应速度很慢，过程的总速度取过程的总速度取决于决于化学反应速度化学反应速度，称为，称为“动力学燃烧区动力学燃烧区”。燃烧速。燃烧速度主要受温度的影响，次之为氧气的浓度。度主要受温度的影响，次之为氧气的浓度。氧气浓度氧气浓度 气流速度气流速度 燃料粒度燃料粒度 燃烧温度燃烧温度在高温下，化学反应速度很快，氧的扩散速度相在高温下，化学反应速度很
11、快，氧的扩散速度相对很慢，对很慢，过程的总速度取决于氧的过程的总速度取决于氧的扩散速度扩散速度，称为，称为“扩散燃烧区扩散燃烧区”。燃烧速度主要受气流速度，燃料的粒度等因素。燃烧速度主要受气流速度，燃料的粒度等因素。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing 氧气浓度氧气浓度 气流速度气流速度 燃料粒度燃料粒度 燃烧温度燃烧温度在在“动力学燃烧区动力学燃烧区”与与“扩散燃烧区扩散燃烧区”存在一个存在一个过渡燃烧区过渡燃烧区。不同反应由不同反应由动力学区动力学区进入进入扩散区扩散区的温度不同：的温度不同：C和和O2的反应于的反应于
12、800左右开始转入；左右开始转入；C和和CO2的反应则在的反应则在1200时才转入。时才转入。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing在点火后不到在点火后不到1min，料层温度升高到，料层温度升高到12001350,烧结过程影响燃烧速度的因素：烧结过程影响燃烧速度的因素：烧结过程燃烧反应基本上是在烧结过程燃烧反应基本上是在扩散区扩散区内进行。内进行。一切能够增加一切能够增加扩散速度扩散速度的因素，都能提高燃烧反的因素，都能提高燃烧反应速度，强化烧结过程：应速度，强化烧结过程：u减小燃料粒度；减小燃料粒度；u增加气流速度（改善料
13、层透气性、增大风机风量等）；增加气流速度（改善料层透气性、增大风机风量等）；u气流中的氧含量气流中的氧含量；Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结过程固体碳燃烧的特点烧结过程固体碳燃烧的特点:1、料层中碳含量少，粒度细，分布稀疏，需较大、料层中碳含量少，粒度细，分布稀疏，需较大的空气过剩系数。的空气过剩系数。2、燃烧速度快，燃烧层薄，在、燃烧速度快，燃烧层薄，在1550mm之间。之间。3、料层中既有氧化气氛，也有还原气氛，总的是、料层中既有氧化气氛，也有还原气氛，总的是氧化气氛。氧化气氛。4、燃烧反应处于扩散速度范围。、
14、燃烧反应处于扩散速度范围。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.2 烧结料层中烧结料层中燃烧带燃烧带Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing 烧结过程中燃烧带的特性分析烧结过程中燃烧带的特性分析;燃烧带特性与燃烧废气组成燃烧带特性与燃烧废气组成;Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing研究烧结过程中碳粒燃烧速度的目的研究烧结过程中碳粒燃烧速度的目的:研究研究燃燃烧带的厚度和燃烧带的移
15、动速度烧带的厚度和燃烧带的移动速度。4.1.2.1 烧结过程中燃烧带的特性分析烧结过程中燃烧带的特性分析假定烧结料是由惰性物料与燃料组成，并不发假定烧结料是由惰性物料与燃料组成，并不发生任何化学反应，同时燃料的燃烧反应以扩散为主。生任何化学反应，同时燃料的燃烧反应以扩散为主。在推算中考虑到燃料颗粒相对表面积的作用及在推算中考虑到燃料颗粒相对表面积的作用及影响燃烧速度的化学反应速度的因素。影响燃烧速度的化学反应速度的因素。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing)11)()1(26)/ln(2100barctgbaamCCnwd
16、utIffHOu燃烧带的移动速度燃烧带的移动速度;t0碳粒完全燃烧时间碳粒完全燃烧时间.燃烧带的宽度燃烧带的宽度I0由燃料颗粒的直径由燃料颗粒的直径d，空气流，空气流速速w，原始气体中的氧的浓度，原始气体中的氧的浓度CH，料层的透气性质料层的透气性质m及及n以及系数以及系数b来决定。来决定。系数系数b取决于燃料比表面积取决于燃料比表面积aT、其他混合料比表面积、其他混合料比表面积am、以及混合料中燃料体积、以及混合料中燃料体积V。b VVaabTm1Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.2.2 燃烧带特性与燃烧废气组
17、成燃烧带特性与燃烧废气组成u 燃料分散于烧结料中燃料分散于烧结料中,碳含量少、粒度细而分散，燃料只碳含量少、粒度细而分散，燃料只占总料重的占总料重的35%，按体积计不到总料体积的，按体积计不到总料体积的10；u 烧结过程中的燃烧是介于单颗粒与燃料群的典型的固定床烧结过程中的燃烧是介于单颗粒与燃料群的典型的固定床燃烧。燃烧。u 烧结料层中的热交换十分有利，固体碳颗粒燃烧迅速，在烧结料层中的热交换十分有利，固体碳颗粒燃烧迅速，在一个厚度不大一个厚度不大(一般为一般为3040mm)的高温区内进行。燃烧在的高温区内进行。燃烧在“扩扩散燃烧区散燃烧区”进行。进行。u 空气过剩系数较高空气过剩系数较高(常
18、为常为1.41.5)，故废气中均含一定数量，故废气中均含一定数量的氧。烧结过程的氧。烧结过程整体是氧过剩，局部碳过剩。整体是氧过剩，局部碳过剩。燃烧带特性燃烧带特性Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizingn 计算氧平衡时，考虑计算氧平衡时，考虑碳酸盐的分解碳酸盐的分解、铁氧化物的氧化铁氧化物的氧化或或还还原原，废气中（，废气中（CO2+1/2CO+O2）与空气和单一碳的燃烧反应的）与空气和单一碳的燃烧反应的平衡组成不同。平衡组成不同。n 空气供给氧、某些氧化物供给氧空气供给氧、某些氧化物供给氧;通过废气中通过废气中O2、CO、
19、CO2中的总氧来佐证：某些氧化物供给氧中的总氧来佐证：某些氧化物供给氧 无无MeCO3分解、无氧化物还原、无漏风时：废气中分解、无氧化物还原、无漏风时：废气中CO2 +0.5CO+O2 接近接近21%;烧结赤铁矿时：废气中烧结赤铁矿时：废气中CO2 +0.5CO+O2 为为2223%;烧结软锰矿时：废气中烧结软锰矿时：废气中CO2 +0.5CO+O2 达到达到23.5%;烧结磁铁矿时：废气中烧结磁铁矿时：废气中CO2 +0.5CO+O2 降到降到18.520%燃烧废气组成燃烧废气组成Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizingWu
20、han Institute of TechnologySintering and pelletizing燃烧带的特征是一种燃烧带的特征是一种“嵌晶嵌晶”结构结构碳粒燃烧是在周围碳粒燃烧是在周围没有含碳的惰性物料包围下进行的。没有含碳的惰性物料包围下进行的。特特 点点在靠近燃料颗粒附近，高温度和还原性气氛占优势，氧气在靠近燃料颗粒附近，高温度和还原性气氛占优势，氧气不足。特别是在烧结块形成时，燃料被熔融物包裹时氧更不足。特别是在烧结块形成时，燃料被熔融物包裹时氧更显得不足。显得不足。空气抽过邻近不含碳的区域，温度低得多，明显的氧化气氛空气抽过邻近不含碳的区域，温度低得多，明显的氧化气氛Wuhan
21、 Institute of TechnologySintering and pelletizing特特 点点烧结料层中燃料燃烧除空气供给氧外，混合料中某些氧化物烧结料层中燃料燃烧除空气供给氧外，混合料中某些氧化物所含的氧，也往往是燃料活泼的氧化剂。所含的氧，也往往是燃料活泼的氧化剂。燃烧产物除中除燃烧产物除中除O2外，还包括外，还包括CO、CO2的的O2。理想状态：理想状态：CO2+0.5CO+O2接近接近21%；赤铁矿：赤铁矿：22-23%，软锰矿：，软锰矿：23.5%;磁铁矿：磁铁矿：18.5-20%。Wuhan Institute of TechnologySintering and p
22、elletizingWuhan Institute of TechnologySintering and pelletizingn燃烧比燃烧比:CO(CO十十CO2)n衡量烧结过程中碳的化学能的利用程度。衡量烧结过程中碳的化学能的利用程度。a）燃烧比大则碳素）燃烧比大则碳素利用差，气氛还原利用差，气氛还原性较强；性较强；b）反之碳素利用好，）反之碳素利用好，氧化气氛较强。氧化气氛较强。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing影响燃烧比的因素影响燃烧比的因素:c）烧结负压）烧结负压增大，燃烧比增大（燃烧产生的增大，燃烧比增大（燃
23、烧产生的COCO来不及燃烧）来不及燃烧）a）燃料粒度）燃料粒度变细，燃烧比增大（变细，燃烧比增大（COCO2 2+C=2CO+C=2CO）b）混合料中燃料含量）混合料中燃料含量增加，燃烧比增大（增加，燃烧比增大（COCO2 2+C=+C=2 2CO CO）e）返矿量）返矿量减少减少,燃烧比增大（燃料分布密度增大、烧结时间燃烧比增大（燃料分布密度增大、烧结时间延长和烧结温度提高）延长和烧结温度提高）d）料层高度提高）料层高度提高,燃烧比增大（烧结时间延长和烧结温度燃烧比增大（烧结时间延长和烧结温度提高）提高）Wuhan Institute of TechnologySintering and p
24、elletizing4.1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响固体燃料特性及用量对烧结过程的影响固体燃料的粒度固体燃料的粒度固体燃料的种类固体燃料的种类固体燃料的用量固体燃料的用量Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.3.1 固体燃料的粒度固体燃料的粒度燃料的粒度过大燃料的粒度过大:a.燃烧带变宽，烧结料层透气性变坏；燃烧带变宽，烧结料层透气性变坏；b.燃料在料层中分布不均匀，在大颗粒燃料的周围熔化得燃料在料层中分布不均匀，在大颗粒燃料的周围熔化得厉害，离燃料颗粒较远的地方的物料不能很好地烧结；厉害，离燃料颗粒较
25、远的地方的物料不能很好地烧结；c.粗粒燃料周围，还原性气氛较强，没有燃料地方空气得粗粒燃料周围，还原性气氛较强，没有燃料地方空气得不到利用；不到利用；d.布料时，易产生燃料偏析现象，大颗粒燃料集中在料层布料时，易产生燃料偏析现象，大颗粒燃料集中在料层的下部，加上烧结料层下部的蓄热作用，使烧结料层的温度差的下部，加上烧结料层下部的蓄热作用，使烧结料层的温度差异更大，造成上层烧结矿的强度差，下层过熔异更大，造成上层烧结矿的强度差，下层过熔FeO含量偏高。含量偏高。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing燃料的粒度过小：燃料的粒度过
26、小：b.小的燃料颗粒（小于小的燃料颗粒（小于0.5毫米）使烧结料层的透气性变坏，毫米）使烧结料层的透气性变坏，并有可能被气流带走。并有可能被气流带走。a.烧结速度快，燃烧所产生的热量难以使烧结料烧结速度快，燃烧所产生的热量难以使烧结料达到所需的高温，从而使烧结矿的强度下降达到所需的高温，从而使烧结矿的强度下降燃料最适宜的粒度为燃料最适宜的粒度为0.53毫米，日本规定燃料粒度毫米，日本规定燃料粒度下限为下限为0.25毫米，毫米，我国一般烧结厂只要求控制在我国一般烧结厂只要求控制在30毫米范围内。毫米范围内。Wuhan Institute of TechnologySintering and pe
27、lletizing固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性有关固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性有关:u烧结粒度为烧结粒度为-8mm的铁矿粉时，粒度为的铁矿粉时，粒度为12mm的的焦粉最适宜，这样的粒度有能力在周围建立焦粉最适宜，这样的粒度有能力在周围建立1820mm烧结矿块。烧结矿块。u当烧结当烧结80毫米粉矿时，燃料粒度稍大时对烧结毫米粉矿时，燃料粒度稍大时对烧结过程影响不大，而当减少燃料粒度时，烧结质量则过程影响不大，而当减少燃料粒度时，烧结质量则明显地下降。明显地下降。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing铁精矿由
28、于粒度细，当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大，铁精矿由于粒度细，当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大，而当其粒度稍有增大时，成品烧结矿的产率和强度显著下降而当其粒度稍有增大时，成品烧结矿的产率和强度显著下降在烧结精矿时在烧结精矿时(-lmm，其中，其中-0.074mm占占30)，焦粉粒度，焦粉粒度0.53mm最好；最好；Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.3.2 固体燃料的种类固体燃料的种类碎焦粉粉末和无烟煤
29、；碎焦粉粉末和无烟煤；焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物;碎焦粉末是高炉用的焦碳的筛下物，粒度一般小于碎焦粉末是高炉用的焦碳的筛下物，粒度一般小于25毫米毫米.Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing衡量焦碳的质量衡量焦碳的质量化学成分、物理机械性能、物理化学性质。化学成分、物理机械性能、物理化学性质。化学成分工业分析（固定炭、灰分、挥发分和含硫量）化学成分工业分析（固定炭、灰分、挥发分和含硫量）物理机械性能机械强度物理机械性能机械强度（如耐磨性和抗冲击强度、抗压强度）及筛分粒
30、度组成（如耐磨性和抗冲击强度、抗压强度）及筛分粒度组成 物理化学性质燃烧性和反应性。物理化学性质燃烧性和反应性。燃烧反应速度越快，燃烧反应性越高，燃烧反应速度越快，燃烧反应性越高，反应性好的焦碳燃烧性也好。反应性好的焦碳燃烧性也好。焦焦 粉粉Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差别是很大的。随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差别是很大的。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃料无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃
31、料。要求无烟煤的发热量大于要求无烟煤的发热量大于6000千卡千卡/公斤，挥发分小于公斤，挥发分小于10%，灰分小于灰分小于15%，硫小于，硫小于2.5%，进厂的粒度小于，进厂的粒度小于40毫米。毫米。无烟煤无烟煤Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing无烟煤孔隙率小，无烟煤孔隙率小，反应性较差反应性较差，导致垂直烧结速度下降和，导致垂直烧结速度下降和烧结矿质量恶化。烧结矿质量恶化。无烟煤的着火温度为无烟煤的着火温度为750-770，挥发物的分解挥发，挥发物的分解挥发温度为温度为380400无烟煤无烟煤挥发物不可能燃烧而进入废气
32、，与废气起进入抽风除尘挥发物不可能燃烧而进入废气，与废气起进入抽风除尘系统，而在管道壁、排灰阀、除尘器，以及抽风机的内壁系统，而在管道壁、排灰阀、除尘器，以及抽风机的内壁和转子的叶片上沉积下来，危及和妨害整个抽风系统的正和转子的叶片上沉积下来，危及和妨害整个抽风系统的正常工作。常工作。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing燃料选择原则燃料选择原则:1）尽量使用焦粉）尽量使用焦粉;2）当焦粉供不应求时，可考虑使用无烟煤）当焦粉供不应求时，可考虑使用无烟煤;3）不能使用高发挥份的烟煤不能使用高发挥份的烟煤。焦粉和无烟煤中的挥发分
33、含量，不应超过焦粉和无烟煤中的挥发分含量，不应超过5。燃料的灰分尽可能低些燃料的灰分尽可能低些。燃料中灰分含量增多必然引起烧结燃料中灰分含量增多必然引起烧结料含铁量降低和酸性氧化物增多（灰分中料含铁量降低和酸性氧化物增多（灰分中SiO2的数量高达的数量高达50%以上）因而必然相应需要增加熔剂的消耗量以上）因而必然相应需要增加熔剂的消耗量。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.3.3 固体燃料的用量固体燃料的用量燃料用量高时：燃料用量高时：1 1）烧结温度高，有利烧结液相的发展，烧结矿强度高；）烧结温度高，有利烧结液相
34、的发展，烧结矿强度高；2 2）还原性气氛强，不利于铁酸钙体系的发展，烧结矿）还原性气氛强，不利于铁酸钙体系的发展，烧结矿FeOFeO含含量高，强度低，还原性差。量高，强度低，还原性差。最适宜的燃料用量应保证所获得的烧结矿具有足够的强度和最适宜的燃料用量应保证所获得的烧结矿具有足够的强度和良好的还原性。（由试验确定）良好的还原性。（由试验确定）Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing1 1）磁铁矿烧结过程中，由于）磁铁矿烧结过程中，由于Fe3O4氧化放热，燃料用量小；氧化放热，燃料用量小；2 2）赤铁矿缺乏磁铁矿氧化的热收入，燃
35、料用量高；）赤铁矿缺乏磁铁矿氧化的热收入，燃料用量高；3 3）菱铁矿和褐铁矿则因为碳酸盐和氢氧化物的分解需要消）菱铁矿和褐铁矿则因为碳酸盐和氢氧化物的分解需要消耗热量，般则要求更高的燃料用量。耗热量，般则要求更高的燃料用量。目前一般烧结的燃料用量为目前一般烧结的燃料用量为5 56 6%不同铁矿石类型原料用量不同铁矿石类型原料用量Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing4.1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热烧结料层中的温度分布及蓄热Wuhan Institute of TechnologySintering and pellet
36、izing4.1.4.1 烧结料层中的温度分布特点烧结料层中的温度分布特点 u当热风达到某一料层时，假定料层为室温的含水料层，当热风达到某一料层时，假定料层为室温的含水料层，料温逐渐上升至料温逐渐上升至露点露点温度，水分蒸发，温度不变；温度，水分蒸发，温度不变；u由于料温与热风温度差的减少，渣化反应、熔化的吸热，由于料温与热风温度差的减少，渣化反应、熔化的吸热，温度上升速度降低，料温缓慢升高达到温度上升速度降低，料温缓慢升高达到最高温度最高温度。u水分蒸发完后，料温继续上升，由于烧结料的热容量较水分蒸发完后，料温继续上升，由于烧结料的热容量较小，温度上升很快，到小，温度上升很快，到700左右，
37、燃料着火，料温迅速升高。左右，燃料着火，料温迅速升高。u燃烧结束，料层温度开始燃烧结束，料层温度开始降低降低，冷却之初，温差较大，冷却之初，温差较大，降温较快，随着温差的减小，降温速度慢慢降低。降温较快，随着温差的减小，降温速度慢慢降低。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing实验室烧结过程实验室烧结过程废气废气温度的变化温度的变化 烧结料层温度分布特点烧结料层温度分布特点（1）燃烧层向下移动，温度越来越高）燃烧层向下移动，温度越来越高（自动蓄热）；（自动蓄热）；（2）不是等温变化；）不是等温变化；Wuhan Institut
38、e of TechnologySintering and pelletizing烧结过程示意图烧结过程示意图Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结料层中的区域分布烧结料层中的区域分布（1）烧结矿（即成矿层）烧结矿（即成矿层）：液相凝固、矿物析晶，预：液相凝固、矿物析晶，预热空气。热空气。表层受冷空气剧冷作用，温度低，矿物来不及析晶，表层受冷空气剧冷作用，温度低，矿物来不及析晶，故表层故表层 强度较差强度较差。气孔度高，气孔率大，阻力损失最小。气孔度高，气孔率大，阻力损失最小.（2）燃烧层：）燃烧层：主要反应是燃料燃烧，温
39、度可达主要反应是燃料燃烧，温度可达11001500，混合料在固相反应条件下形成低熔点矿物在高温，混合料在固相反应条件下形成低熔点矿物在高温下软化，进一步发展为液相。阻力损失较大。下软化，进一步发展为液相。阻力损失较大。它对烧结矿的产量、质量影响很大，过厚影响料层透气它对烧结矿的产量、质量影响很大，过厚影响料层透气性导致产量降低，过薄烧结温度低液相数量不足，烧结矿固性导致产量降低，过薄烧结温度低液相数量不足，烧结矿固结不好。结不好。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结料层中的区域分布烧结料层中的区域分布（3）预热层：）预
40、热层：混合料被燃烧层的热废气干燥和预热，特点是混合料被燃烧层的热废气干燥和预热，特点是热交换迅速剧烈热交换迅速剧烈,废气温度很快从废气温度很快从11001500 降低至降低至6070 。此层主要反应是水分蒸发、结晶水及碳酸盐分解，矿石的此层主要反应是水分蒸发、结晶水及碳酸盐分解，矿石的氧化还原和固相反应。氧化还原和固相反应。（4）干燥层：）干燥层：同预热层交界处温度约预热层交界处温度约120150，烧结料中的，烧结料中的游离水在此大量蒸发，使料干燥。同时料中热稳定性差的一些游离水在此大量蒸发，使料干燥。同时料中热稳定性差的一些球形颗粒可能破裂，使料层透气性变坏。球形颗粒可能破裂，使料层透气性变
41、坏。由于温度太快，干燥层和预热层很难分开，有时统称干燥由于温度太快，干燥层和预热层很难分开，有时统称干燥预热层，厚度预热层，厚度20-40mmWuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing（5）过湿层（冷料层）过湿层（冷料层）：上层废气中带入较多的水分，进：上层废气中带入较多的水分，进入本层时，温度降低到入本层时，温度降低到露点露点以下而冷凝析出，形成料层过湿。以下而冷凝析出，形成料层过湿。过湿的最大值一般出现在点火后过湿的最大值一般出现在点火后2min，其数量高出原始，其数量高出原始水分水分1520%，一直持续到干燥层移到炉箅上才
42、结束。，一直持续到干燥层移到炉箅上才结束。危害危害：过湿出现的重力水破坏已造好的混合料小球，降：过湿出现的重力水破坏已造好的混合料小球，降低料层透气性低料层透气性，使料层阻力增加，甚至使下层料变为稀泥状而，使料层阻力增加，甚至使下层料变为稀泥状而恶化烧结条件。恶化烧结条件。表示湿度的方法：绝对湿度、相对湿度、露点。表示湿度的方法：绝对湿度、相对湿度、露点。露点温度：湿空气在水蒸气压力露点温度：湿空气在水蒸气压力Ps不变时，冷却至饱和不变时，冷却至饱和时的温度。露点即相应于水蒸气分压力时的温度。露点即相应于水蒸气分压力Ps的饱和温度。的饱和温度。Wuhan Institute of Techno
43、logySintering and pelletizing点火刚刚结束点火刚刚结束:Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing点火后点火后12分钟分钟 1、燃烧带；、燃烧带；2、预热干燥带；、预热干燥带；3、水分冷凝带；、水分冷凝带；4铺底料；铺底料；5、烧结矿带、烧结矿带Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结烧结8l0分钟后分钟后Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结结束前烧结结束
44、前 Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing沿料层高度的温度分布沿料层高度的温度分布 最高温度在燃烧带。最高温度在燃烧带。干燥、预热带温度的迅速降低，干燥、预热带温度的迅速降低，即干燥、预热带的热交换迅速，即干燥、预热带的热交换迅速，它的高度般小于它的高度般小于50mm，气，气体可以自体可以自14001500迅速冷迅速冷却到却到5060。燃烧带下移时，最高温度的升燃烧带下移时，最高温度的升高，高温保持时间延长，这是高，高温保持时间延长，这是由于料层的自动蓄热作用的结由于料层的自动蓄热作用的结果。果。Wuhan Institut
45、e of TechnologySintering and pelletizingWuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing高温区对烧结过程的影响高温区对烧结过程的影响:（1）高温区的移动速度（垂直烧结速度）高温区的移动速度（垂直烧结速度）高温区的移动速度是指燃烧层中温度最高点的移高温区的移动速度是指燃烧层中温度最高点的移动速度，一般称为动速度，一般称为垂直烧结速度垂直烧结速度。垂直烧结速度是决定烧结矿产量的重要因素，产垂直烧结速度是决定烧结矿产量的重要因素，产量与其基本成正比例关系。量与其基本成正比例关系。一定条件下提高垂直烧结
46、速度，烧结产量增加；一定条件下提高垂直烧结速度，烧结产量增加；垂直烧结速度过高，将导致烧结矿强度和成品率垂直烧结速度过高，将导致烧结矿强度和成品率下降，抵消了产量增长的因素，使烧结矿质量变坏。下降，抵消了产量增长的因素，使烧结矿质量变坏。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing（2）高温区温度）高温区温度高温区的温度对烧结矿的强度影响很大。高温区的温度对烧结矿的强度影响很大。高温区温度高，生成液相多，可以提高烧结矿的强高温区温度高，生成液相多，可以提高烧结矿的强度，但温度过高又会出现过熔现象，恶化了烧结料层度，但温度过高又会出
47、现过熔现象，恶化了烧结料层的透气性，气流阻力大，影响产量，烧结矿的还原性的透气性，气流阻力大，影响产量，烧结矿的还原性变差。变差。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing（3）高温区厚度）高温区厚度高温区的厚度过大会增加气流阻力，也易造成烧结高温区的厚度过大会增加气流阻力，也易造成烧结矿过熔。但厚度过小则不能保证各种高温反应所必矿过熔。但厚度过小则不能保证各种高温反应所必须的时间，也会影响烧结矿的质量。须的时间，也会影响烧结矿的质量。因此，获得适合的高温区，是改善烧结生产的重要因此，获得适合的高温区，是改善烧结生产的重要问题。
48、如何控制呢？问题。如何控制呢？Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing影响高温区的因素：影响高温区的因素：（1）影响高温区移动速度的因素）影响高温区移动速度的因素高温区移动速度和风速成高温区移动速度和风速成0.771.05次方关系。因次方关系。因此，凡能增加风速的因素都可以增加高温移动速度。此，凡能增加风速的因素都可以增加高温移动速度。Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing（2）影响高温区温度和厚度的因素）影响高温区温度和厚度的因素高温区的温度和厚度，取决于
49、高温区的热平衡，高温区的温度和厚度，取决于高温区的热平衡，具体是燃料用量、燃料粒度、熔剂用量、返矿用量等。具体是燃料用量、燃料粒度、熔剂用量、返矿用量等。高温区的热平衡为：高温区的热平衡为：QQTQ1Q2Q3Q 而而 Q2mCt高高 所以所以 由公式知：凡增加料层中的放热反应，及减少吸由公式知：凡增加料层中的放热反应，及减少吸热反应的一切措施，均有利于提高高温区的温度水平。热反应的一切措施，均有利于提高高温区的温度水平。mCQQQQQmCQtT）（）（高3212Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing式中式中:QQ外部总的供热
50、量；外部总的供热量；Q Q1 1滞留在上部热交换滞留在上部热交换区的热量；区的热量；Q Q2 2用于加热高温区的用于加热高温区的热量；热量；Q Q3 3用于高温区下层的用于高温区下层的热量；热量；Q QT T上部所含固体燃料上部所含固体燃料燃烧的总热量燃烧的总热量烧结料层热平衡烧结料层热平衡Wuhan Institute of TechnologySintering and pelletizing烧结热平衡：烧结热平衡：料层的热收入包括：点火供热、燃料燃烧料层的热收入包括：点火供热、燃料燃烧发热、铁氧化物氧化放热和矿物生成热等；发热、铁氧化物氧化放热和矿物生成热等；热支出有石灰石分解、水的蒸发
