制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法
【专利摘要】本发明涉及用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法。该设备包括：多台烧结用车；所述多台烧结用车能够沿移动路径移动并且所述多台烧结用车中填充有原料层；点火炉，点火炉安装在移动路径的一侧上方并且向烧结用车中的原料层喷射火焰；卸矿部，卸矿部安装在移动路径的另一侧上以将烧结完成的烧结矿排出；风箱，风箱设置在移动路径上在点火炉与卸矿部之间；以及热量控制器，热量控制器设置在移动路径的之上在点火炉与卸矿部之间，以向原料层供给热量和加湿空气，其中，原料层中的热量在烧结过程期间被均匀地控制，由此改善了烧结矿的品质和生产率。
【专利说明】
制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法
技术领域
[0001] 本公开涉及用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法，更具体地， 涉及下述的用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法:该设备能够在烧结过 程进行时控制原料层中的热量以改善烧结矿的品质和生产率。
【背景技术】
[0002] 在制造烧结矿的过程中，细矿粒被烧结以制造成具有适于在炉中使用的尺寸。在 该烧结过程中，矿粉、辅助原料和固体燃料(例如，碎焦、无烟煤等)被放入圆筒混合机中以 对矿粉、辅助原料和固体燃料进行混合和加湿从而使得烧结原料具有拟颗粒形状。另外，具 有拟颗粒形状的原料以预定高度供给在烧结用车上并且通过点火炉表面点火。随后，烧结 原料被塑化，同时从下侧强制吸入空气以制造烧结矿。所制造的烧结矿经由破碎机在冷却 器中冷却，随后被分选以获得有助于烧结矿的供给和反应的5_至50_的粒径。
[0003] 图1中示出了用于制造烧结矿的设备。
[0004] 储存在上部矿石料斗10中的上部矿石和储存在缓冲料斗20中的烧结原料被供给 到烧结用车中并随后被传输。随后，移动的烧结用车50穿过点火炉30的下部。在这里，从点 火炉30喷射的火焰（即，火苗）在容置在烧结用车50中的烧结原料的上部（即表面层上）点 燃。穿过点火炉30的烧结用车50通过传输装置40沿工艺前进方向传输。此时，烧结用车50穿 过沿工艺前进方向布置的多个风箱70的上侧。在穿过风箱70的上侧的烧结用车50中向下产 生吸力，因而，点燃的火焰通过抽吸的外部空气向下移动。而且，当烧结用车50到达位于工 艺前进终点处的风箱70时，火焰到达烧结用车50的底部，烧结完成。因而，可以通过多台烧 结用车50连续地进行彼此不同的操作。
[0005] 然而，当通过利用上述设备来制造烧结矿时，可能会在原料层的深度方向上产生 热量分布的差别。即，由于通过风箱70的吸力引入外部空气，因此在原料层的上层中热量可 能不足。此外，由于外部空气在穿过燃料层的燃烧区时温度升高并且被连续地供应至下层， 因此可能会发生热量被过度地供应到下层的现象。因而，在烧结过程完成之后，上层的表面 积可能会增大以制造具有优越还原性和低强度的烧结矿。另外，由于原料层熔化并随后在 下层中凝结，因此可能会制造出由于其光滑表面而具有优越强度但却具有低还原性的烧结 矿。
[0006] 如上所述，为了解决烧结矿在烧结用车的高度方向上的品质偏差方面的限制，使 用如下方法:其中，氧气、气体燃料和液体燃料在进行烧结过程时被供应至原料层的上层， 并且固体燃料的量在下层中被减少以均匀地控制整个原料上的热量，从而在原料层中形成 均匀的燃烧区。然而，当供应液体燃料时，可能会发生爆炸的危险。另外，当固体燃料的量减 少时，原料层在上层中可能不会适当地进行燃烧，从而更加剧了上层中热量的泄漏，并且还 导致中间层中热量的泄漏。另外，当氧气或气体燃料被供应到原料层的上层时，没有公开用 于在进行烧结过程时测量原料层内燃烧区的精确厚度或深度的方法。因而，由于没有建立 氧气或气体燃料的供应区，因此难以精确地控制形成在原料层中的燃烧区的厚度或深度。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本公开提供了用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法，其中，该 设备能够抑制原料中热量的泄漏及过剩的发生以均匀地控制整个原料上的热量。
[0009] 本公开提供了用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法，其中，该 设备能够减少固体燃料的用量，以降低生产成本。
[0010] 本公开提供了用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法，其中，该 设备能够改善烧结矿的品质和生产率。
[0011] 技术方案
[0012] 根据示例性实施方案，用于制造烧结矿的设备包括:多台烧结用车，所述多台烧结 用车能够沿着移动路径移动，并且所述多台烧结用车中被供给有原料层;点火炉，点火炉安 装在移动路径的一侧上方以向所述烧结用车中的每一台内的原料层喷射火焰；卸矿部，卸 矿部安装在移动路径的另一侧上以将烧结完成的烧结矿排出；风箱，风箱设置在移动路径 上在点火炉与卸矿部之间；以及热量控制器，热量控制器设置在移动路径之上在点火炉与 卸矿部之间，以向原料层供应热和加湿空气。
[0013] 热量控制器可以包括:供氧装置，该供氧装置配置为向原料层供应含氧气体;气体 燃料供应装置，该气体燃料供应装置设置在供氧装置的一侧上以向原料层供应气体燃料； 以及加湿空气供应装置，该加湿空气供应装置设置在气体燃料供应装置的一侧上以向原料 层供应加湿空气。
[0014] 供氧装置可以包括:氧气储存单元，该氧气储存单元配置为储存氧气；第一罩，该 第一罩设置成包围在移动路径的上方的烧结用车的上部，并且第一罩在其顶表面中具有通 孔；以及第一喷嘴，该第一喷嘴配置为将储存在氧气储存单元中的氧气供给到第一罩的内 部。
[0015] 气体燃料供应装置可以包括:气体燃料储存单元，该气体燃料储存单元配置为储 存气体燃料;第二罩，该第二罩设置成包围在移动路径的上方的烧结用车的上部，并且第二 罩在其顶表面中具有通孔；以及第二喷嘴，该第二喷嘴配置为将储存在气体燃料储存单元 中的氧气供给到第二罩的内部。
[0016] 第二罩可以布置成与第一罩间隔开。
[0017] 供氧装置、气体燃料供应装置和加湿空气供应装置可以沿烧结用车的移动方向相 继设置。
[0018] 气体燃料供应装置可以布置在对应于点火炉与卸矿部之间的移动路径的1/3的区 域上，以及供氧装置可以布置在对应于其上布置有气体燃料供应装置的区域的1/4至1/2的 区域上。
[0019] 第二罩的内部空间可以被沿烧结用车的宽度方向分割成多个空间，第二喷嘴可以 连接至第二罩的分割空间中的每一个。
[0020] 第二罩可以沿烧结用车的移动方向设置有多个，多个第二罩可以布置成彼此间隔 开。
[0021] 第二罩的长度可以为第二罩之间的距离的2倍至4倍。
[0022] 加湿空气供应装置可以包括:水分储存单元，该水分储存单元配置为储存水分;第 三罩，该第三罩设置成包围在移动路径的上方的烧结用车的上部，并且所述第三罩在其顶 表面中具有通孔；以及第三喷嘴，该第三喷嘴配置为将储存在水分储存单元中的水分供给 到第三罩的内部。
[0023] 加湿空气供应装置可以布置在卸矿部的相对于烧结用车的移动方向的后侧。
[0024] 根据另一示例性实施方案，用于制造烧结矿的方法包括:准备烧结原料;将烧结原 料供给到移动的烧结用车中以形成原料层;点燃燃料层；向燃料层供热；向通过烧结烧结原 料而制造的烧结矿供应加湿空气以对烧结矿进行冷却；以及排出烧结矿。
[0025]在烧结原料的准备中，烧结原料中所含的固体燃料的含量可以相对于烧结原料的 总重量为3.5wt%至4.5wt%。
[0026] 供热可以包括：向原料层供应含氧气体；以及向供应有含氧气体的原料层供应气 体燃料。
[0027] 氧气供应可以在原料层的点燃之后进行。
[0028]在氧气供应中，氧气可与外部空气混合并以21%至30%的浓度供应至原料层。
[0029] 氧气供应和气体燃料供应可以通过对烧结原料燃烧时产生的废气的温度和该废 气的氧气浓度进行测量而在燃烧进行到对应于距原料层的表面2/3的高度的区段中进行。
[0030] 可以进行氧气供应直到形成在原料层中的燃烧区的温度达到气体燃料的最低燃 烧温度为止。
[0031] 气体燃料供应可以包括供应气体燃料以使得气体燃料具有在燃烧区的温度下燃 烧的下限浓度。
[0032] 气体燃料供应可以包括交替并反复地供应气体燃料和外部空气。
[0033] 在气体燃料供应中，可供应气体燃料的区段大于供应外部空气的区段。
[0034] 气体燃料可以包括液化天然气（下文中被称为"LNG"）、焦炉煤气和炉气中的至少 一种。
[0035] 可以进行加湿空气供应直至烧结矿在布置在烧结用车的底部上的烧结原料的燃 烧完成之后被排出为止。
[0036] 有利效果
[0037] 在根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿 的方法中，可以抑制或防止当进行烧结操作时在原料层的深度方向上发生的不均匀热量的 出现。即，可以抑制或防止由于原料层的上部中发生的热量不足而导致的烧结矿的强度劣 化以及由于原料层的下部中的过多热量而导致的还原性降低，从而改善烧结矿的还原性和 强度以及改善烧结矿的生产率。因此，可以使利用烧结矿的操作例如炉操作在工艺效率和 生产率方面得到改善。
[0038] 另外，由于烧结原料的固体燃料的含量的减少，因此节约了资源并且还可以抑制 由于废气而导致的环境污染。
【附图说明】
[0039] 图1是根据示例性实施方案的用于制造烧结矿的设备的视图。
[0040] 图2是示出了图1中所示的用于制造烧结矿的设备的烧结区段中的主体部的视图。
[0041] 图3是示出了安装在图2中所示的烧结区段中的热量控制器的结构的示意图。
[0042] 图4是示出了通过测量用于制造烧结矿的通用设备中的烧结用车的侧表面的温度 而得到的结果的视图。
[0043] 图5是示出了用于制造烧结矿的通用设备的烧结区段中的通风阶段的废气的温 度、废气内的氧气的浓度以及烧结用车内的温度分布的曲线图。
[0044] 图6是示出了根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的设备的烧结区段中的 烧结用车内的原料层的温度变化的曲线图。
[0045] 图7是示出了烧结用车的侧表面的温度根据烧结区段中的氧气浓度而变化的曲线 图。
[0046] 图8是示出了烧结用车的侧表面的温度分布根据烧结区段中的气体燃料的供应的 视图。
[0047] 图9是示出了用于制造烧结矿的通用设备的烧结区段中的原料层内的在烧结方向 的宽度方向上的温度变化的曲线图。
[0048] 图10是示出了根据一个示例性实施方案，烧结用车的侧表面的温度根据在用于制 造烧结矿的设备的烧结区段中的氧气浓度而变化的曲线图。
[0049] 图11是示出了根据一个示例性实施方案，原料层内的温度根据在用于制造烧结矿 的设备的烧结区段中的气体燃料的供应而变化的视图。
[0050] 图12是依次示出了通过利用根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的方法 来制造烧结矿的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0051] 下文中，将对示例性实施方案进行详细描述。然而，本公开可以以不同的形式实施 并且不应被理解为限于本文中所述的实施方案。相反，提供这些实施方案以使得本公开将 是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。
[0052] 图1是根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的设备的视图，图2是示出了图 1中所示的用于制造烧结矿的设备的烧结区段中的主体部的视图，并且图3是示出了安装在 图2中所示的烧结区段中的热量控制器的结构的示意图。
[0053] 参照图1，用于制造烧结矿的设备包括：上部矿石料斗10,供给至烧结用车的底表 面的上部矿石储存在该上部矿石料斗10中；缓冲料斗20,供给至上部矿石的上部并用作铁 矿石的原料的焦炭与固体燃料混合之后制备的混合原料储存在该缓冲料斗20中；多台烧结 用车50,所述多台烧结用车50容置烧结原料并设置成能够沿一个方向移动;传输装置40,该 传输装置40使所述多台烧结用车50沿工艺前进方向传输;点火炉30,该点火炉30安装在传 输装置40的上方的、缓冲料斗20的一侧处以向烧结用车50内的烧结原料的表面层喷射火 焰；以及多个风箱70,所述多个风箱70安装在烧结用车50的移动路径上以对烧结用车50中 的每一个的内部进行抽吸。另外，用于制造烧结矿的设备可以包括用于对烧结用车50内的 烧结原料（即，原料层）内的热量进行控制的热量控制器100。另外，用于制造烧结矿的设备 包括用于对原料层燃烧时产生的废气的温度以及废气中的氧气的浓度进行测量的检测器 (未示出）、以及通过利用由检测器检测到的结果值来控制热量控制器100的操作的控制器。 [0054]此处，烧结用车50的移动路径可以形成闭合环以使得烧结用车50以履带方式进行 旋转。上部移动路径表示对烧结用车50内的烧结原料进行烧结的烧结区段，下部移动路径 表示已排出烧结矿的空的烧结用车50向上部移动路径移动的转动区段。此处，上部矿石料 斗10、缓冲料斗20和点火炉30设置在上部移动路径的上方，而风箱70设置在上部移动路径 的下方以对沿着上部移动路径移动的烧结用车50的内部进行抽吸。另外，在烧结用车50从 上部移动路径移动至下部移动路径时，在烧结用车中烧结的烧结矿被排出。此时，该区段被 称为卸矿部60,并且卸矿部60设置在与上部移动路径上的点火炉30相反的一侧处。
[0055]另外，由上部矿石料斗10提供的烧结原料被称为上部矿石以及由缓冲料斗20提供 的烧结原料被称为混合原料，并且随后在烧结原料被供给到烧结用车50中之后，烧结原料 被称为原料层。
[0056] 上部矿石料斗10设置在烧结用车50的上部移动路径的一侧之上。供给上部矿石以 防止烧结原料泄漏到设置在烧结用车50的底部上的炉篦条。上部矿石可以通过从已制造的 烧结矿分选出具有8mm至15mm的粒径的烧结矿来得到。
[0057]缓冲料斗20设置在上部矿石料斗10的前侧（即，相对于烧结用车的移动路径的前 侦D上以将用于制造烧结矿的烧结原料供给到烧结用车中。缓冲料斗20可以在烧结用车的 宽度方向上均匀地供给烧结原料而没有颗粒偏聚（即，颗粒离析），并且缓冲料斗20在烧结 用车的深度方向上供给烧结原料以使得烧结原料具有逐渐减小的粒径。
[0058]点火炉30设置在缓冲料斗20的前侧上以向通过将烧结原料供给到烧结用车50中 而提供的原料层的表面层供应火焰，从而将原料层的表面层点燃。
[0059]风箱70设置在移动路径、更具体地为烧结用车的上部移动路径的下方以对沿着上 部移动路径移动的烧结用车50的内部进行抽吸。风箱70可以设置在点火炉30与卸矿部60之 间。管道80连接至风体(wind body)70的端部，并且鼓风机84安装在管道80的端部上以在风 体70内产生负压，从而对烧结用车50的内部进行抽吸。另外，集尘器82安装在管道80中鼓风 机84的前侧处以对通过风箱70吸入的废气中的杂质进行过滤并通过烟囱86排出滤出的杂 质。风箱70可以将外部空气吸入以点燃烧结原料的表面层并允许烧结原料能够燃烧，从而 产生烧结矿。
[0060] 热量控制器100包括:供氧装置110,该供氧装置110相对于烧结用车的移动方向设 置在点火炉30的前侧上以向原料层供应氧气;气体燃料供应装置120,该气体燃料供应装置 120设置在供氧装置110的前侧上以向烧结用车内的烧结原料供应气体燃料；以及加湿空气 供应装置130,该加湿空气供应装置130设置在气体燃料供应装置120的前侧上以向烧结用 车内的烧结原料供应加湿空气。此处，供氧装置110和气体燃料供应装置120可以是用于控 制原料层的上层的热量的部件，并且加湿空气供应装置130可以是用于控制原料层的下层 的热量的部件。供氧装置110、气体燃料供应装置120和加湿空气供应装置130可以在烧结用 车的移动路径上沿烧结用车的移动方向相继设置。
[0061] 供氧装置110从点火炉的前侧向原料层供应氧气以使点火炉中点燃的热保持预定 时间，从而使原料层的温度升高。因此，由气体燃料供应装置120供应的气体燃料可以容易 地燃烧。
[0062] 供氧装置110可以包括储存氧气的氧气储存单元112、设置在移动路径的上方以包 围烧结用车的上部的第一罩114、以及将储存在氧气储存单元112中的氧气供应至第一罩 114内部的第一喷嘴116。
[0063] 气体燃料供应装置120向原料层供应气体燃料以向原料层中形成的燃烧区施加 热。此处，液化天然气(下文中，被称为"LNG"）、焦炉煤气和炉气中的至少之一可以用作气体 燃料。然而，鉴于热量、成本和安全性，优选的是，产生高的每单位成本热量且不产生C0气体 的LNG用作气体燃料。
[0064] 气体燃料供应装置120可以包括储存气体燃料的气体燃料储存单元122、设置在移 动路径的上方以包围烧结用车的上部的第二罩124、以及将储存在气体燃料储存单元122中 的气体燃料供应至第二罩124内部的第二喷嘴126。气体燃料供应装置120可以设置在点火 炉与卸矿部之间的移动路径上，即，对应于烧结区段的1/3的区域。换言之，气体燃料供应装 置120可以设置在对应于烧结用车的总长度的1/3的区域之上。另外，气体燃料供应装置120 可以设置在为设置有供氧装置110的区域的2倍至4倍大的区域上。这样做是因为气体燃料 供应装置120将热基本上供应至原料层的内部。因此，气体供应装置110可以设置在对应于 其上设置有气体燃料供应装置120的区域的1/4至1/2的区域上。
[0065] 第二罩124可以设置为多个，该多个第二罩设置成沿着烧结区段彼此间隔开。此 处，供氧装置110的第一罩114以及与第一罩114相邻的第二罩124可以安装成彼此间隔开。 这样做的原因在于烧结原料的固体燃料具有足够的燃烧时间。另外，所述多个第二罩124设 置成彼此间隔开的原因在于供应使通过第二罩124引入到原料层中的气体燃料燃烧所需的 氧气。即，气体燃料通过第二罩124来供应，而外部空气（即，氧气)通过第二罩124之间的空 间来供应以抑制气体燃料没有燃烧而由风箱的抽吸力排出的现象。此处，供应有气体燃料 的区域(第二罩124的长度)可以是供应有外部空气的区域(第二罩124之间的空间的长度） 的2倍至4倍大。由于外部空气和气体燃料通过上述结构反复地引入到原料层，因此气体燃 料可以是能够完全燃烧的，以充分保证使烧结原料燃烧所需的热量。
[0066] 另外，如图3中所示，分隔壁125可以沿烧结用车的宽度方向设置在第二罩124中。 因此，第二罩124的内部空间在烧结用车的宽度方向上可以分成多个空间。另外，第二喷嘴 126可以分别连接至第二罩124的分隔空间以用彼此不同的流量为各个区域供应气体燃料。 因此，可以抑制或阻止在烧结用车的宽度和深度方向上发生的原料层内的温度偏差。随后 将对此进行描述。
[0067] 加湿空气供应装置130可以安装在于烧结矿被排出到卸矿部之前将烧结矿冷却的 区段中。加湿空气供应装置130可以包括储存水分的水分储存单元132、设置在移动路径上 方以包围烧结用车的上部的第三罩134、以及将储存在水分储存单元132中的水分供应到第 三罩134内部的第三喷嘴136。
[0068] 如图3中所不，第一罩114、第二罩124和第三罩134的顶表面可以设置为形成有通 孔123的多孔板。因此，外部空气以及通过每个喷嘴供应的氧气、气体燃料和水分可以在每 个罩中彼此混合并且随后引入到原料层(尽管图3中仅示出了第二罩，但第一罩和第三罩的 顶表面中也可以形成有通孔）。
[0069] 根据包括上述结构的烧结设备，原料层中形成的燃烧区的热量在烧结期间可以均 匀地分布以提高烧结矿的品质和生产率。
[0070] 下文中，将对用于确定热量控制器（即，供氧装置、气体燃料供应装置和加湿空气 供应装置)的安装位置的方法进行描述。
[0071] 图4是示出了通过测量用于制造烧结矿的一般设备中的烧结用车的侧表面的温度 而得到的结果的视图，图5是示出了用于制造烧结矿的一般设备的烧结区段中的通风阶段 的废气的温度、废气内的氧气的浓度以及烧结用车内的温度分布的曲线图，并且图6是示出 了根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的设备的烧结区段中的烧结用车内的原料 层的温度变化的曲线图。此处，烧结用车内的原料层可以分为上层、中间层和下层。在原料 层的总深度中，从原料层的表面层沿向下方向至对应于1/3的位置的区域可以被定义为上 层，从上层沿向下方向至对应于2/3的位置的区域可以被定义为中间层，并且从中间层至烧 结用车的底表面的区域可以被定义为下层。
[0072] 参照图4,当原料层的表面层通过用于制造烧结矿的一般设备中的点火炉点燃时， 原料层的上层在点火炉的相对于烧结方向的前侧处由于点火炉的点燃热而保持在较高的 温度下。然而，可能存在温度相对较低的过渡区域直到固体燃料正常燃烧以保持较高温度 的区段。过渡区域可在燃料层的上层中产生而充当使上层中产生的烧结矿的品质劣化的因 素。如在根据现有技术的限制中提及的，由于原料层的上层容易通过由风箱的抽吸力引入 到烧结用车中的外部空气冷却，因此原料层的上层中的热量会是不足的。因此，由于烧结原 料的烧结没有适当地进行，原料层的上层中产生的烧结矿可能具有低的强度和低的生产 率。
[0073] 参照图5,示出了根据现有技术的用于制造烧结矿的设备中的烧结区段中的风箱 内的废气的温度变化。此处，烧结用车内的温度变化可以基于风箱内的废气的温度的变化 以及废气中所包含的氧气的浓度的变化来得到。
[0074] 首先，烧结区段中的废气的温度以及废气中的氧气的浓度可以通过使用安装在风 箱中的检测器（即，温度测量单元和氧气浓度测量单元)来测量以得到废气温度曲线（下文 中，被称为WTC)和氧气浓度曲线。
[0075] 由于固体燃料在点火炉中被点燃之后进行燃烧直到燃烧区到达烧结用车的底部 为止，因此氧气被消耗而降低了废气中的氧气的浓度，从而使氧气浓度保持为预定值。此 后，当燃烧完全进行直到烧结用车的底部时，废气中的氧气的浓度会显著增大，并且因此， 废气中的氧气的浓度与由风箱的抽吸力引入的外部空气中的氧气的浓度相同。
[0076] 另外，在点火之后，直到燃烧区到达烧结用车的底部为止，由于热供应于烘干以及 燃烧区下方的潮湿区被供应有水，因此废气的温度可以测量为小于l〇〇°C的较低温度。此 后，当燃烧完全进行直到烧结用车的底部时，燃烧之后，显热由于风箱的抽吸力而向下移动 从而使废气的温度显著升高，但通过刚好在卸矿部之前的冷却区段中外部空气的引入而使 废气的温度保持在预定温度，并且随后使废气的温度再次降低。
[0077] 如上所述，由于废气的温度以及废气中的氧气的浓度在烧结区段中根据预定模式 而改变，因此烧结用车内的温度分布可以通过利用上述属性来预测。
[0078] 即，在点火炉中点燃之后燃烧完全进行直到烧结用车的底部的燃烧触点（下文中， 被称为"BCP"）可以对应于废气中的氧气的浓度以及废气的温度显著升高的点。另外，在BCP 之后的原料层的燃烧在物理上完成的燃烧拐点（下文中，被称为"BIP"）可以对应于废气的 WTC中的作为废气中的氧气的浓度与外部空气中的氧气的浓度相同的点的拐点。在原料层 的燃烧彻底完成的BIP之后，废气的温度由于燃烧之后的显热而升高，从而到达废气的温度 最高的烧透点（下文中，被称为"BTFhBTP的位置可以是对烧结用车的速度进行控制的区 段，该区段正好形成在卸矿部之前以通过利用从BTP至卸矿部的外部空气来冷却烧结矿。
[0079] 如上所述，烧结用车内的温度通过利用测量到的废气中的温度的变化以及测量到 的氧气的浓度的变化来预测，以将燃烧区的温度范围限定至预定的温度范围例如1200°C以 上的范围。即，可以预测在烧结用车内的燃料层被点燃之后作为固体燃料的焦炭的燃烧开 始的前框线（下文中，被称为"FFL"）以及作为固体燃料的焦炭的燃烧完成并且因此焦炭开 始冷却的后框线（下文中，被称为"FBL"），以限定作为固体燃料的焦炭燃烧的燃烧区，从而 制造烧结矿。
[0080] FFL对应于连接作为点火起始点的点P1至作为BCP的位置的点P2的直线。另外，FBL 对应于连接作为点火起始点的点P1至处于BIP的烧结焦炭的区段上的热矿石距卸矿部的高 度h0的直线。燃烧区形成在FFL的上部与FBL的下部之间的区域上。在该区域中，可以发生烧 结反应，在该烧结反应中，烧结原料的矿石由于焦炭的燃烧而熔化并凝结。如图5中所示，可 以看出，燃烧区沿烧结用车的行进方向向下移动并且因此在宽度上扩大。
[0081] 参照图5,在烧结用车内的原料层的高度(从烧结用车的底部至原料层的表面层的 高度)为H的情况下，当基于烧结矿的品质和生产率得以提高的具有2/3H至1/3H的深度的中 间层中的燃烧区的宽度时，可以看出，具有H的深度至2/3H的深度的上层具有相对较窄宽度 的燃烧区，并且具有1/3H至0H的深度的下层具有相对较宽宽度的燃烧区域。因此，形成烧结 矿所需的热量在上层中由于具有室温的外部空气的直接引入而可能是不足的，并且在下层 中，热从上层和中间层不断地引入，从而导致过多的热量。因此，烧结矿的品质和生产率在 原料层的上层和下层中可能降低。一般而言，在制造烧结矿时，原料层中形成的燃烧区必须 保持大约150秒以得到高品质的烧结矿。此处，该位置可以对应于距原料层的表面2/3H的深 度。
[0082] 因此，在一个示例性实施方案中，原料层内的热量可以被控制成允许原料层中形 成的燃烧区在整个烧结区段上保持大约150秒。向出现过度区域的原料层的上层提供热以 增加燃烧区的保持时间，并且在下部中减少燃烧区的保持时间以在整个烧结区段上均匀地 控制燃烧区的保持时间。向原料层的上层供应热可以通过供应氧气和气体燃料来进行。另 外，当燃烧完全进行直到烧结用车的下部时，可以将加湿空气供应到烧结用车中以促进烧 结矿的冷却，从而减少在下层中过多的热量保持时间。即，在上层进行燃烧的初始烧结阶段 期间可以将氧气和气体燃料供应至原料层以使得上层的燃烧充分地进行。另外，在烧结完 成之后，可以将加湿空气供应至对烧结矿进行冷却的区段中的烧结矿以降低热量，从而抑 制下层中出现过多热量。
[0083] 根据一个示例性实施方案，如图6中所示，燃烧区形成在原料层的上层中的区段可 以被扩大以使得保持时间在整个烧结区段上均匀地形成，而在燃烧区形成在原料层的下层 中的区段中，燃烧区可以被减小以在整个烧结区段上均匀地控制燃烧区的保持时间。
[0084] 在使燃烧区形成在原料层的上层中的区段中可以供应氧气和气体燃料以使燃烧 区扩大，并且在燃烧区形成在原料层的下层中的区段中可以供应加湿空气以使热的烧结矿 冷却，从而减小燃烧区。此时，与作为固体燃料的焦炭的燃烧和冷却开始的线对应的FBL可 被改变以在整个烧结区段上均匀地形成燃烧区。
[0085]此处，燃烧区被扩大的区段可以与FFL和FBL之间的高温区段（即，从原料层的表面 层H至2/3H的深度、即中间层的燃烧开始的点E2的较短的且具有1200°C以上的温度的区段） 对应。该位置可以被称为热交换点（下文中，被称为"HIP"），并且该位置可以是燃烧区由于 热的供应而增大并且随后由于固体燃料的减少而减小的位置。即，HIP可以对应于最适当的 热量被供应于在烧结用车中制造烧结矿的点。
[0086] 在燃烧区形成在原料层的上层中的区段中，可以供应氧气和气体燃料以将热施加 至原料层的上层，并且因此使作为固体燃料的焦炭的燃烧完成的时间点延迟，从而使燃烧 区扩大。此时，由于可能发生气体燃料通过点火炉的火焰点燃的危险，因此优选的是，供应 氧气的时间点在与点火炉间隔开预定间隔的部分处进行。
[0087] 当原料层的表面层被点燃时，向烧结用车内的原料层供应氧气，并且随后，向原料 层供应气体燃料。如上所述，在供应氧气之后供应气体燃料的原因在于通过向点燃的原料 层供应氧气来促进待供应的气体燃料的燃烧，以促进原料层中所包含的固体燃料的燃烧。 即，气体燃料在用外部空气稀释的状态下以燃烧的下限浓度供应至原料层。此时，如果气体 燃料没有升高到气体燃料的燃烧所需的最低温度，气体燃料可在非燃烧状态下被风箱的抽 吸力排出。因此，可能需要下述工艺：向原料层供应氧气以促进固体燃料的燃烧并使固体燃 料的燃烧延迟，并且因此使原料层内的温度升高至气体燃料能够燃烧的最低温度。可以供 应氧气直到气体燃料能够在燃料层中以最低温度(最低燃烧温度)燃烧的点E1，随后可以供 应气体燃料以向原料层的上层提供热。
[0088]在图6中，当将气体燃料能够在燃料层中以最低温度燃烧的点E1连接至HIP时，理 想的后框线（下文中，被称为"IFBL"）可形成。当将由现有FBL形成的燃烧区与由根据示例性 实施方案的IFBL形成的燃烧区进行比较时，形成在HIP的上部中的区域S1可以表示由IFBL 形成的区域中的供应热的部分，并且由HIP的下部形成的区域S2可以表示热量减少的部分。
[0089] 在烧结期间，当向原料层的上层供应热时，原料层的中间层中会出现过多热量，另 外，过多热量在下层中的出现可被进一步加强。因此优选的是，使供给到烧结用车中的烧结 原料中的固体燃料(即，焦炭）的含量减少以减少热量。此处，固体燃料的减少量可以与向原 料层的上层供应的热量相同。当原料层中的固体燃料的含量减少时，热量可由于上述HIP而 降低。
[0090] WTC线可以通过废气的温度的测量结果来得到以确定BCP、BIP和BTP的位置以及作 为烧结用车内的烧结矿的热区距卸矿部的高度的测量值。因此，气体燃料供应区段和加 湿空气供应区段可以从式1至4得到。式1是用于得到废气温度曲线(WTC)的方程式，式2是用 于得到原料层内的FFL的方程式，式3是用于得到原料层内的FBL的方程式，式4是用于得到 原料内的IFBL的方程式。
[0099]在式1至4中，P，n，S和C是由烧结机的结构和操作状态确定的操作变量指数以及能 够使烧结机的纵向方向x上的废气温度分布T (x)数学化的内容。在P是BTP的温度确定系数 并具有15000至18000的值的情况下，n是BIP的位置确定系数并具有3.5至5的值，S是BIP的 位置确定系数并具有38至45的值，并且C表示第一风箱中的废气的温度（°C)。
[0100]当通过上述方法来确定供氧装置110、气体燃料供应装置120和加湿空气供应装置 130的位置时，供氧装置110、气体燃料供应装置120和加湿空气供应装置中的每一者均被安 装成根据工艺条件来供应氧气、气体燃料和加湿空气，从而进行烧结操作。
[0101] 在下文中，将对通过在烧结操作期间控制原料层内的热量而获得的效果进行描 述。
[0102] 图7是示出了烧结用车的侧表面的温度根据烧结区段中的氧气浓度而变化的曲线 图，图8是示出了烧结用车的侧表面的温度根据烧结区段中的气体燃料的供应的分布的视 图，图9是示出了用于制造烧结矿的通用设备的烧结区段中的原料层内的在烧结方向的宽 度方向上的温度变化的曲线图，图10是示出了根据一个示例性实施方案，烧结用车的侧表 面的温度根据用于制造烧结矿的设备的烧结区段中的氧气浓度而变化的曲线图，并且图11 是示出了根据一个示例性实施方案，原料层内的温度根据用于制造烧结矿的设备的烧结区 段中的气体燃料的供应而变化的视图。
[0103] 首先，图7示出了根据一个示例性实施方案，通过测量当仅外部空气被吸入通用烧 结设备时以及当氧气被供应到的原料层时原料层内的燃烧区的温度的变化而获得的结果， 以确认通过在烧结操作期间向原料层供应氧气而获得的效果。这里，由于外部空气（即空 气）中含21%的氧气，因此，外部空气中氧气的浓度表示为21%。另外，测量了当氧气的浓度 增大到30 %时，原料层内的燃烧区的温度的变化。
[0104] 在图7中，当仅外部空气被吸入时，最高温度是1200°C以下，或者当氧气浓度增大 到30%时，可以看出原料层内燃烧区的温度升高至1200°C以上。另外，可以看出，燃烧区的 温度升高的时间点与仅外部空气被吸入时相比快速增加。因而，可以看出，当氧气在烧结操 作期间被供应到原料层时，烧结原料内的固体燃料的燃烧更快，并且燃烧区的温度升高至 高温，即，烧结矿被平稳制造时所处的温度。因而，氧气可以被供应到具有相对较小的厚度 和相对较低的温度的上层，即，刚好在点火炉之前的部分，以扩大燃烧区。因此，可以使被供 应用于下一过程的气体燃料顺利燃烧。
[0105] 接着，图8至图11示出了通过测量当仅外部空气被吸入以进行烧结工艺和当烧结 工艺在供应气体燃料的同时被进行时烧结用车的侧表面的温度分布和原料层内的温度变 化而获得的结果，以检查通过供应气体燃料而获得的效果。
[0106] 图8示出了烧结用车的侧表面的温度分布，图9(a)和(b)示出了原料层的沿烧结方 向在烧结用车的宽度方向上的1 /2和1 /4的点处的温度分布。
[0107] 参照图8,在燃烧于气体燃料被注入之前通过点燃而开始的表面层与正常燃烧充 分进行的中间层之间的区域可能处于过度状态并且具有较低温度。
[0108] 另外，参照图9的(a)和(b)，在为烧结用车的宽度方向上的1/2的点的中央部分和 为烧结用车的宽度方向上的1/4的点的侧表面处测得的原料层的温度中，如果温度是在自 原料层的表面层开始的150mm和200mm的深度处在相同的位置测得的，则侧表面可能具有相 对较低的温度。特别地，可以看出，侧表面在150mm的深度中在最高温度到达位置处形成在 后端上。即，可以看出，烧结用车内的温度在烧结用车的宽度方向和行进方向上的偏差加 剧。烧结用车的宽度方向上的温度偏差发生的原因在于，风箱的吸力不同地作用在烧结用 车的中央部分和侧表面上。特别地，外部空气的引入和排出通过烧结用车的侧壁在烧结用 车的侧表面上并非平稳地进行，从而对固体燃料的燃烧产生不利影响。
[0109] 如图10中所示，当供应气体燃料时，可以看出，在原料层的表面层于点火炉中被点 燃之后进行正常燃烧的中间层之间的区域的温度相比于图8的情况升高。另外，可以看出， 在点火炉中被点燃的原料层的表面层的温度沿烧结用车的行进方向和烧结用车的向下方 向增大。
[0110] 图11示出了原料层的上层的温度根据气体燃料的流量的分布，图11的（a)示出了 供应具有大流量的气体燃料的情况，图11的(b)示出了供应具有小流量的气体燃料的情况。
[0111] 比较图8至图11，当供应气体燃料时，可以看出，与保持1200 °C以上的高温区域对 应的时间增长。另外，比较图11的(a)和图11的(b)，可以看出，所供应的气体燃料的流量增 加得越多，与保持1200°C以上的高温区域对应的时间就增加得越多，并且原料层的上层的 温度被持续地保持。
[0112] 因此，通过供应气体燃料而使烧结反应在原料层的上层中正常进行的燃烧区的区 域可以被扩大以改善待生产的烧结矿的品质和生产率。另外，在烧结用车的行进方向和向 下方向上发生的原料层的温度偏差可以通过控制气体燃料的流量和以受控流量供应气体 燃料而被减小。因而，当进行烧结工艺时，可以供应氧气和气体燃料以在初始的烧结时期中 向原料层的上层提供充足的热量并使上层中的烧结原料进行平稳地烧结。另外，可以对沿 烧结用车的宽度方向供应的气体燃料的流量进行控制以控制在烧结用车的宽度方向上发 生的原料层的温度偏差。
[0113] 另外，尽管图中未示出，但可以在烧结矿通过卸矿部排出之前向烧结矿供应加湿 空气以促进烧结矿的冷却并且抑制烧结矿因过多热量而品质下降的现象。
[0114] 在下文中，将描述一种根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的方法。
[0115] 图12是依次示出了利用根据示例性实施方案的用于制造烧结矿的方法来制造烧 结矿的工艺的流程图。
[0116] 根据一个示例性实施方案的用于制造烧结矿的方法包括准备烧结原料的过程 (S110)、将该烧结原料供给到烧结用车以形成原料层的过程(S112)、点燃原料层的表面层 的过程(S114)、向原料层供应氧气的过程(S116)、向原料层供应气体燃料的过程(S118)、沿 着烧结区段移动烧结用车以在制造烧结矿时向烧结矿供应加湿空气的过程(S120 )、以及排 出烧结矿的过程(S122)。
[0117] 可以准备上部矿石以供应到上部矿石料斗10中，并且可以准备包括有铁矿石和固 体原料的烧结原料以供应到缓冲料斗20中，用以准备用于制造烧结矿的原料。这里，当准备 烧结原料时，固体原料的含量与固体原料的现有含量相比可以减少大约50wt%至大约 60wt%。通常，如果固体原料的含量占据烧结原料的总重量的大约9wt%，则固体原料的含 量可以被减小至大约3.5wt%至大约4.5wt%，并且可以增加铁矿石的含量。如上所述，固体 原料的含量可以被减小以抑制原料层的中间层和下层中的过多热量，这种热量过多因在烧 结过程期间向原料层供应氧气和气体燃料而发生。另外，可以减少诸如一氧化碳之类的污 染物的排出，从而减小产生环境污染的可能性。
[0118] 此后，所述多台烧结用车50依次向下穿过上部矿石料斗10和缓冲料斗20,其将上 部矿石和烧结原料供给到所述多台烧结用车50中的每一台中，由此形成原料层。原料层的 表面层可以在所述多台烧结用车50中的每一台穿过点火炉30的下侧时被火焰点燃，并且所 述烧结用车50中的每一台可以通过传输装置40沿卸矿部60的方向移动。这里，所述烧结用 车50中的每一台可以依次穿过布置在烧结区段中的多个风箱70的上侧。
[0119] 当火焰在原料层的表面层上点燃时，氧气通过供氧装置110而被供应到原料层。这 里，氧气可以与外部空气在供氧装置110的第一罩114中混合成具有大约21%至大约30%的 浓度。如果氧气浓度小于所提出的范围，则难以使原料层的温度升高到所需的温度。即使氧 气浓度大于所提出的范围，原料层的温度的升高也会被限制。当氧气被供应到原料层时，表 面层上的火焰通过风箱70的吸力向下移动以使原料层内的固体燃料燃烧。因而，原料层内 的温度上升至待供应的气体燃料的最低燃烧温度。
[0120]此后，可以停止向原料层供应氧气，以供应气体燃料。这里，优选的是，确保停止氧 气供应之后不供应气体燃料但固体燃料通过氧气的供应充分燃烧所对应的时间。另外，气 体燃料可以通过第二喷嘴126以高浓度供应至第二罩124并且与引入到形成在第二罩124的 顶表面中的通孔123中的外部空气混合。结果，可以用外部空气将气体燃料稀释至等于或小 于大约0.8%至大约3%的下限浓度的浓度，随后供应气体燃料。因而，气体燃料可以通过风 箱的抽吸力而移动到原料层中以到达形成在原料层中的燃烧区并随后燃烧。
[0121] 气体燃料可以通过间隔地安装在烧结区段中的第二罩124而间歇地供应。因而，由 于气体燃料和外部空气被反复地供应，因此可以抑制伴随气体燃料的燃烧而燃烧固体燃料 所发生的氧气泄漏，从而防止未燃烧的气体燃料通过风箱排出。
[0122] 另外，当供应气体燃料时，气体燃料的流量在被沿烧结用车的宽度方向分成多个 空间的第二罩124中的所述多个空间中的每个空间中被控制，以抑制在烧结用车的宽度方 向上发生的温度偏差的出现。
[0123] 随后，当气体燃料的供应停止，并且烧结用车50向卸矿部60移动时，烧结用车50内 的原料层可以被烧结以制造烧结矿。
[0124] 当烧结矿被制成时，加湿空气通过刚好位于卸矿部60之前的位置的加湿空气供应 装置130被供应至烧结矿以对烧结矿进行冷却。这里，由于烧结矿的下层持续处于热态，因 此下层的烧结矿可能被过度烧结。因而，可以供应加湿空气以促进热的烧结矿的冷却。
[0125] 可以在固体燃料的燃烧在烧结用车的底部上完成之后进行加湿空气的供应直至 刚好在卸矿部之前的位置。
[0126] 尽管已经参照附图和前述实施方案对本发明进行了描述，但本发明不限于此，而 是同样受所附权利要求的限制。因而，对于本领域技术人员而言，明显的是，可以在本发明 的技术精神内做出各种改变和修改。
[0127] 工业应用性
[0128] 在用于制造烧结矿的设备和利用该设备制造烧结矿的方法中，当进行烧结过程 时，可以对原料层内的热量进行均匀地控制以改善烧结矿的品质和生产率。因而，可以使利 用烧结矿的操作例如炉内操作在工艺效率和生产率方面得到改善。
【主权项】
1. 一种用于制造烧结矿的设备，包括： 多台烧结用车，所述多台烧结用车能够沿着移动路径移动，所述多台烧结用车中被供 给有原料层； 点火炉，所述点火炉安装在所述移动路径的一侧上方以向所述烧结用车中的每一台内 的所述原料层喷射火焰； 卸矿部，所述卸矿部安装在所述移动路径的另一侧上以将烧结完成的所述烧结矿排 出； 风箱，所述风箱设置在所述移动路径上在所述点火炉与所述卸矿部之间；以及 热量控制器，所述热量控制器设置在所述移动路径上方在所述点火炉与所述卸矿部之 间，以向所述原料层供应热和加湿空气。2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述热量控制器包括： 供氧装置，所述供氧装置配置成向所述原料层供应含氧气体； 气体燃料供应装置，所述气体燃料供应装置设置在所述供氧装置的一侧上以向所述原 料层供应气体燃料;以及 加湿空气供应装置，所述加湿空气供应装置设置在所述气体燃料供应装置的一侧上以 向所述原料层供应加湿空气。3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述供氧装置包括： 氧气储存单元，所述氧气储存单元配置成储存氧气； 第一罩，所述第一罩设置成包围在所述移动路径上方的所述烧结用车的上部，所述第 一罩在其顶表面中具有通孔;以及 第一喷嘴，所述第一喷嘴配置为将储存在所述氧气储存单元中的所述氧气供应到所述 第一罩的内部。4. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述气体燃料供应装置包括： 气体燃料储存单元，所述气体燃料储存单元配置为储存气体燃料； 第二罩，所述第二罩设置成包围在所述移动路径上方的所述烧结用车的所述上部，所 述第二罩在其顶表面中具有通孔;以及 第二喷嘴，所述第二喷嘴配置为将储存在所述气体燃料储存单元中的氧气供应到所述 第二罩的内部。5. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述第二罩被设置成与所述第一罩间隔开。6. 根据权利要求4或5所述的设备，其中，所述供氧装置、所述气体燃料供应装置和所述 加湿空气供应装置沿所述烧结用车的移动方向相继设置。7. 根据权利要求6所述的设备，其中，所述气体燃料供应装置设置在对应于所述点火炉 与所述卸矿部之间的所述移动路径的1/3的区域上，以及 所述供氧装置设置在对应于其上设置有所述气体燃料供应装置的区域的1/4至1/2的 区域上。8. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述第二罩的内部空间沿所述烧结用车的宽度方 向被分隔成多个空间，以及 所述第二喷嘴连接至所述第二罩的分隔空间中的每一个。9. 根据权利要求8所述的设备，其中，所述第二罩沿所述烧结用车的所述移动方向设置 为多个，以及 所述多个第二罩被设置成彼此间隔开。10. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述第二罩的长度为所述第二罩之间的距离的2 ?首至4{首。11. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述加湿空气供应装置包括： 水分储存单元，所述水分储存单元配置为储存水分； 第三罩，所述第三罩设置成在所述移动路径的上方包围所述烧结用车的所述上部，所 述第三罩在其顶表面中具有通孔;以及 第三喷嘴，所述第三喷嘴配置为将储存在所述水分储存单元中的所述水分供应到所述 第三罩的内部。12. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述加湿空气供应装置设置在所述卸矿部的相 对于所述烧结用车的所述移动方向的后侧。13. -种用于制造烧结矿的方法，包括： 准备烧结原料； 将所述烧结原料供给到移动的烧结用车中以形成原料层； 点燃所述燃料层； 向所述燃料层供热； 向通过烧结所述烧结原料而制造的所述烧结矿供应加湿空气以冷却所述烧结矿；以及 排出所述烧结矿。14. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述准备烧结原料时，所述烧结原料中所含 的固体燃料的含量相对于所述烧结原料的总重量为3.5wt %至4.5wt %。15. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述供热包括： 向所述原料层供应含氧气体；以及 向供应有所述含氧气体的所述原料层供应气体燃料。16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述氧气的供应在点燃所述原料层之后进行。17. 根据权利要求16所述的方法，其中，在所述氧气的供应中，氧气与外部空气混合并 以21 %至30 %的浓度被供应至所述原料层。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，通过对所述烧结原料燃烧时产生的废气的温度 和所述废气的氧气浓度进行测量而在燃烧进行到对应于距所述原料层的表面2/3的高度的 区段中进行所述氧气的供应和所述气体燃料的供应。19. 根据权利要求18所述的方法，其中，进行所述氧气的供应直到形成在所述原料层中 的燃烧区的温度达到所述气体燃料的最低燃烧温度。20. 根据权利要求19所述的方法，其中，所述气体燃料的供应包括供应所述气体燃料以 使得所述气体燃料具有在所述燃烧区的温度下燃烧的下限浓度。21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述气体燃料的供应包括交替并反复地供应所 述气体燃料和所述外部空气。22. 根据权利要求21所述的方法，其中，在所述气体燃料的供应中，其中供应所述气体 燃料的区段大于其中供应所述外部空气的区段。23. 根据权利要求13至22中的任一项所述的方法，其中，所述气体燃料包括液化天然气 (下文中被称为"LNG"）、焦炉煤气和炉气中的至少一种。24.根据权利要求23所述的方法，其中，在设置于所述烧结用车的底部上的所述烧结原 料的燃烧完成之后进行所述加湿空气的供应直至所述烧结矿被排出为止。
【文档编号】C22B1/26GK105849491SQ201380081840
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2013年12月24日
【发明人】郑殷镐, 赵秉国, 丁海权, 崔万寿, 宋旻洙, 李相民
【申请人】株式会社Posco