烧结矿预冷却技术及装备研究

为了对烧结矿的高品质余热进行充分回收利用,提升环冷机布料的均匀性和热量分布的合理性,进一步提高烧结矿显热回收效率,本文使用可实现烧结矿冷却和高品质余热回收的预冷却装置取代现有烧冷系统中的给料溜槽,并引入可提高换热效率和余热品位的气固逆流换热方式,形成烧结矿预冷却技术。同时,对预冷却装置进行结构设计,基于Fluent和EDEM仿真平台,对比分析两种不同结构方案装置内部的气流分布、料层阻力以及物料流动情况,并对装置的换热效果进行验证,从而获得最佳的预冷却装置结构方案和运行参数。烧结矿预冷却技术及装备在湘潭钢铁集团有限公司360 m^(2)烧结机1.5 a的实际运行经验表明,该技术可改善环冷机布料的平整度,将余热锅炉蒸汽产量由34 t/h提升至40 t/h左右,显著提高了烧结矿显热的回收效率。

高炉布袋灰预制粒对烧结过程的影响

针对烧结过程添加高炉布袋灰引起烧结矿过程和有害元素含量增加的问题,本文进行了高炉布袋灰预制粒和烧结参数变化对烧结过程和Zn、K及Na元素脱除率的影响规律的研究。结果表明,对高炉布袋灰进行预制粒获得的小球,能够满足烧结配料的基本要求。随着布袋灰小球配加量增加,烧结温度升高,烧结时间延长,垂直烧结速率下降,烧结矿转鼓指数和成品率先增加而后下降,Zn、K及Na元素脱除率先增加后逐渐降低。布袋灰小球与炉箅子距离的增加,对烧结矿的各项指标影响不大,但Zn元素的脱除率降低明显。布袋灰小球配碳量、碱度和烧结负压的变化对Zn、K及Na元素脱除率影响较小。布袋灰小球用于烧结的适宜工艺参数:碱度为1.93,尺寸为3.8 mm,小球配比为4%,在料层中位置距炉箅子100 mm,烧结负压为10 kPa。

500m^(2)烧结机强化混匀技术研究与应用

针对实际生产中,当混合机填充率无法达到设计水平以及混合料中配加难制粒物料时而导致的混匀制粒效果不理想,烧结矿转鼓指数差的问题,本文在500 m^(2)烧结机工艺中配加20%FMG粉矿的条件下,结合弗鲁德准数计算,对烧结机混料系统工艺进行了研究。结果表明,当一次混合机的设计转速低于合理转速(6.94 r/min)时,烧结混料系统混匀制粒效果较差,通过采取将一次混合机加水比例由80%降低至75%并后延加水位置3 m的技术措施,增强了一次混合机混合料的混匀水平,使混合料制粒效果由39.12%提高至48.98%,解决了配加20%的FMG粉矿之后出现的烧结混合料黏结团聚、制粒效果差的问题,消除了烧结矿断面不均匀现象,最终使得烧结矿转鼓指数由76.14%提高至78.44%。

烧结矿双级冷却工艺及装备技术研发与应用

烧结行业实践应用的余热回收方式主要是环冷机+余热锅炉与竖式冷却+余热锅炉,而将原烧结给料溜槽改为一级竖式冷却的双级冷却技术,可显著回收高品质余热。本文在介绍烧结双级冷却技术工艺及原理基础上,通过FLUENT流体仿真,对比了烧结双级冷却相对传统环冷机流场和温度场分布,并从冷却提效、余热回收增量、烧结矿增产和除尘增效4方面系统阐述了烧结双级冷却技术效果优势。结果表明,该技术可降低环冷机冷却风量约13%,提高过热蒸汽50℃,降低返矿率1%。该技术在湘潭钢铁新一烧360 m^(2)烧结机成功应用也表明,余热锅炉蒸汽产量可由吨矿约34 t/h增长到约40 t/h,增加发电量约为1200 kW·h年经济效益约为400万元。

烧结熔剂对钒钛磁铁矿液相高温行为的影响

为了改善钒钛磁铁矿的烧结液相行为,采用微型烧结方法研究了不同熔剂对钒钛磁铁矿液相高温行为的影响.结果表明:从钒钛磁铁矿的液相高温行为考虑,白云石适合做低钛型钒钛矿的烧结熔剂,石灰石适合做低钛型或中钛型钒钛矿的烧结熔剂;与高钛型钒钛矿相匹配的熔剂为高活性的生石灰,菱镁石并不适合做钒钛矿的烧结熔剂.因此,优化钒钛磁铁矿的液相高温行为应根据矿石中的钛含量,调节烧结熔剂中石灰石和高活性生石灰的配比,以及不同性能石灰石和高活性生石灰的使用量.

烧结机煤气消耗量预测模型的性能比较研究

针对钢铁企业烧结机煤气消耗量预测精度较低的问题,研究建立差分自回归移动平均模型(ARIMA)、长短期记忆网络模型(LSTM)和极端梯度提升模型(XGBoost),用于预测烧结机的高炉煤气消耗量,利用钢铁联合企业的实际数据对比验证了预测模型性能。结果表明,XGBoost模型的预测精度高于ARIMA模型和LSTM模型。XGBoost模型的MAPE为3.45%,RMSE为703.53 m^(3)/min,R^(2)为99.91%,鲁棒性和泛化能力较强。此外,为了强化预测模型与烧结机不同运行状态间的联系,对烧结机不同运行状态的煤气消耗量进行预测。LSTM模型在烧结机正常生产状态表现出最好的预测效果,XGBoost模型则在烧结机减产和增产状态预测效果最佳。

不同富氧阶段下烧结矿的矿相结构及软熔滴落性能

为了深入探究不同富氧阶段下烧结矿的矿物组成及冶金性能,本文采用SEM-EDS和荷重软化熔滴设备研究在烧结前、中、后期采用富氧喷吹时烧结矿的矿相结构和软熔性能的变化规律和影响机理。试验结果表明:烧结矿的矿物组成主要包括赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、镁尖晶石和硅酸盐液相等;SEM观察和面扫结果表明,随着烧结过程富氧阶段的后移,SFCA(复合铁酸钙)的形态由板条状、针状向熔蚀状转变,与硅酸盐液相交织更加紧密,孔隙率下降,矿物结晶聚集性更强;XRD精修结果表明,随着富氧阶段的后移,铁酸钙在含铁矿物中的占比由76.04%下降到69.77%;不同富氧阶段得到烧结矿的软化开始温度(T 10)均在1180℃以上,软化区间为99~103℃,熔融区间为212~218℃,烧结矿的滴落质量从75.5 g变化为73.0 g最终升高到78.6 g,滴落速度在后期达到最大值0.85 g/min,原因是高熔点物质的减少和低熔点物质的形成;在烧结过程后期进行富氧喷吹时渣铁分离度高,铁的聚集性强,导致炉料的滴落性变强。

马钢2×380m^(2)烧结机节能减排实践

为进一步适应烧结生产优质、降耗、减排的发展的需求,马钢2×380m^(2)烧结机采取了一系列提质降耗技术措施。通过持续优化厚料层烧结生产经济潜力;降低固体燃耗;点火炉升级改造、带冷机改环冷机、烧结机漏风治理、大型风机变频技术等多项节能新技术的应用以及创新管理,在烧结矿质量以及节能降耗方面取得了显著改善效果,工序能耗由55 kgce/t下降至47kgce/t水平。同时对当前2×380m^(2)烧结机烧结高效、低耗生产存在的问题提出了改进方向,以进一步促进节能减排工作的持续发展。

铁精矿粉烧结特性与优化配矿研究——评《钢铁冶金新技术丛书:流态化还原铁矿粉黏结机理及抑制技术》

作者:郭占成公旭中ISBN:9787030421883出版社:科学出版社出版时间:2015-01高炉炼铁是现代钢铁冶炼行业的重要工艺,可将铁从含铁原料、矿石等化合物中还原出来,制备出的生铁可用于锻造加工,制造其他机械零件或炼钢。铁精矿粉作为高炉炼铁的重要原料之一,其烧结特性会直接影响烧结矿的质量,进而影响高炉冶炼的生产运营。由郭占成、公旭中编写,科学出版社出版的《钢铁冶金新技术丛书:流态化还原铁矿粉黏结机理及抑制技术》,对铁精矿粉的烧结特性进行了分析,提出高炉冶炼优化配矿、提高烧结矿质量的可靠措施。

循环物料在烧结机的综合利用研究实践

钢铁行业中的烧结生产一方面是为高炉提供合格的含铁炉料,另一方面是利用烧结机处置炼铁、炼钢、轧钢等工序产生的副产品瓦斯灰、OG泥(炼钢除尘灰)、氧化铁皮等。本次实践主要是根据烧结机处置不锈钢酸泥生产过程中存在的问题,开展了烧结配矿研究、工艺设备改进、工艺参数优化等工作,最终达到了不锈钢酸泥等循环物料的经济利用和无害化处置目的。

烧结主抽风机出口烟道振动分析及控制措施

近年来,不少烧结厂主抽风机出口到脱硫入口之间的烟道出现了振动问题。针对此问题,本文分析了烧结机风箱支管不同的布置形式对大烟道中废气温度、压力及流量的影响,分析了主抽风机出口至脱硫入口之间烟道布置形式对烟道内气流的影响,分析了风机在其性能曲线的非稳定区运行对风流系统的影响,并结合某些烧结机现场调试数据进行了具体的分析及研究。结果表明,主抽风机与脱硫脱硝之间的烟道设计形式,高负压、低风量的烧结操作模式等均可造成主抽风机出口烟道振动。通过优化烟道设计形式、使烧结生产在合适的工况条件下进行可减轻或消除主抽风机出口烟道的振动。

基于机器视觉的烧结矿FeO含量在线感知

烧结矿FeO的含量是烧结生产的一项综合性指标,影响它的因素较多而且各因素间呈现一种非线性关系,导致对FeO含量的预测难度较大。针对烧结矿FeO含量难以预测的问题,本文提出一种基于机器视觉技术实现烧结矿FeO含量在线感知的系统。该系统通过在烧结台车机尾安装红外热成像设备来获取烧结断面的热成像图片信息并对图片信息特征进行提取和分析,提取的机尾断面图像特征作为Darknet-19算法的输入参数,建立基于改进的Darknet-19算法的烧结矿FeO含量预测模型,实现对烧结矿FeO含量的实时预测。现场实际使用表明,烧结矿FeO含量预测模型的预测值与实际值偏差±0.5时,准确率在82.5%,对稳定和优化烧结生产过程控制有积极作用。

超厚料层烧结过程固体燃料的分布规律

铁矿烧结以固体燃料作为主要热量来源,其热量高效利用对于烧结节能减排具有重要意义。本文聚焦超厚料层烧结条件下固体燃料在料层中的分布特性,系统解析其在泥辊宽度方向以及料层高度方向的分布规律。结果表明:沿泥辊宽度方向,整体混合料粒度中间偏细、两侧略粗,而含碳量则为中间偏高、两侧略低;布料之后,台车宽度方向混合料粒度组成和含碳量与泥辊对应位置处的混合料规律一致;在料层高度方向上,自上而下混合料粒度整体呈增大趋势,含碳量则逐渐减小,由于泥辊与九辊布料的偏析程度有限,在部分高度处粒度与含碳量会出现波动;利用台车高度方向混合料的粒度组成和泥辊下料处各粒级的含碳量计算出沿料层高度方向的燃料分布,与实际规律基本一致。研究结果可为超厚料层烧结过程固体燃料的优化分布提供指导。

基于知识与AW-ESN融合的烧结过程FeO含量预测

氧化亚铁(FeO)含量是衡量烧结矿强度和还原性的重要指标,烧结过程FeO含量的实时准确预测对于提升烧结质量、优化烧结工艺具有重要意义.然而烧结过程热状态参数缺失、过程参数波动频繁给FeO含量的高精度预测带来巨大的挑战,为此,提出一种基于知识与变权重回声状态网络融合(Fusion of data-knowledge and adaptive weight echo state network, DK-AWESN)的烧结过程FeO含量预测方法.首先,针对烧结过程热状态参数缺失的问题,建立烧结料层最高温度分布模型,实现基于料层温度分布特征的FeO含量等级划分;其次,针对烧结过程参数波动频繁的问题,提出基于核函数高维映射的多尺度数据配准方法,有效抑制离群点的影响,提升建模数据的质量;最后,针对烧结过程数据驱动模型缺乏机理认知致使模型预测精度不高的问题,将过程数据中提取得到的FeO含量等级知识与AW-ESN (Adaptive weight echo state network)结合,建立DK-AWESN模型,有效提升复杂工况下FeO含量的预测精度.现场工业数据试验表明,所提方法能实时准确地预测烧结过程FeO含量,为烧结过程的智能化调控提供实时有效的FeO含量反馈信息.

基于工况知识引导注意力时间卷积网络的烧结终点预测

烧结终点位置的实时准确预测对于优化烧结工艺具有重要的意义.针对烧结过程中强非线性和动态时变性造成烧结终点高精度预测难的问题,本文提出了一种基于工况知识引导注意力时间卷积网络(AM–TCN)模型.首先,构建堆叠的时间卷积模块用于充分提取烧结过程数据中深层次的非线性特征;其次,将历史工况知识引入注意力机制,引导模型在保留过程数据时序特征的同时区分不同特征的重要性;最后,构建预测模型用于烧结终点位置在线预测.工业数据实验表明,所提AM–TCN模型具有较好的烧结终点预测精度,对提升烧结过程热状态稳定性具有重要意义.

改善预热球团矿抗压强度的工艺优化

为了改善预热球团矿的抗压强度,结合生产实践经验,模拟链篦机-回转窑工艺制度,采用正交实验法分析了影响预热球团矿抗压强度的因素及工艺改进措施。结果表明,OA矿和OB矿粒度较细,-0.074 mm粒级含量大于85%,能满足造球粒度基本要求;90%OA矿搭配10%OB矿时,经过干燥、预热工艺段,球团矿FeO含量可以从26%降低到4%以下,氧化度大于85%;提高预热球团矿抗压强度的适宜链篦机热工参数为:鼓风干燥温度200℃、抽风干燥温度360℃、预热Ⅰ段温度720℃、预热Ⅱ段温度990℃,此条件下预热球团矿抗压强度可达1056 N/球;验证实验符合预期结果。

不锈钢酸洗污泥对烧结性能及烟气成分的影响

为探明不锈钢酸洗污泥对烧结性能及烟气成分的影响,本文在酸洗污泥基础性能分析前提下,首先开展配用酸洗污泥的烧结杯试验,掌握其烧结性能变化趋势,并对烧结矿的转鼓强度、矿相以及烟气成分进行了分析。研究表明,随着酸洗污泥配用量的增加,烧结利用系数和成品率呈下降趋势。当配用污泥质量分数为5%时,烧结矿强度降低4.01%,烟气成分SO_(2)质量浓度升高5.79倍。酸洗污泥中CaF_(2)与CaO、SiO_(2)形成枪晶石,对烧结强度有较大影响,而CaSO_(4)在烧结过程的弱氧化气氛下分解逸出大量SO_(2)。在试验基础上开展配用酸洗污泥的工业试验,结果显示烧结混匀料中酸洗污泥配比的质量分数不宜超过1%。

高配比磁铁精粉制粒和烧结性能优化

针对某内陆型钢铁厂进行高比例磁铁精矿(混匀矿中占比≥85%)烧结时出现的制粒效果差、烧结矿产、质量低和固体燃料消耗高等问题,为确定下一步工程技改方向,本文开展系统的烧结杯试验以揭示高配比磁铁精粉的烧结特性,探究精矿预润湿、生石灰用量、磁铁精粉配比、碱度、料层高度等因素对烧结性能及成品矿冶金性能的影响规律。结果表明:采用精矿预润湿技术和配加适量生石灰对于协同强化高配比铁精矿制粒具有促进作用,在相同制粒水分条件下,将混合铁精矿初始水分3.0%预润湿至7.8%,同时配加5.5%生石灰,制粒所得混合料的透气性指数(JPU)由14.1大幅提高到41.7;在混合料透气性得到保证的前提下,进一步提高碱度和料层厚度能显著改善烧结矿产、质量指标,且烧结矿各冶金性能指标均能满足高炉冶炼要求。本文研究成果将为现场技术改造和生产提供重要的理论依据和技术指导。

基于Unet网络的烧结混合料粒度检测模型

目前烧结生产中混合料粒度主要通过人工检测方式获取,该操作方式不连续,且准确度有待提高,难以确定粒度分布与烧结生产参数之间的定量关系。因此,本文提出一种烧结混合料粒度检测模型,该模型采用CCD工业相机和工业光源作为混合料图像的主要采集设备;在图像预处理过程中,使用加权平均法用于图像的灰度化处理;在粒度检测模型构建中,应用Unet网络对烧结混合料图像进行分割处理。结果表明:工业光源的使用提高了采集时的亮度,也能在最大程度上降低外界光线的影响,确保烧结混合料图像的稳定性;图像预处理有助于分辨烧结混合料的颗粒特征,在此基础上,使用中值滤波和直方图均衡化更适合表征图像中混合料颗粒的边缘,并将颗粒内部特征模糊化,对噪声及其他不利因素有很好的去除效果;训练好的Unet网络分割模型对烧结混合料的分割准确率达到91%以上,分割精度误差低于9%,对混合料图像的分割效果较好。该模型的应用可为烧结生产提供及时、准确的粒度分布数据,有助于提高烧结混合料粒度检测效率,帮助企业提升经济效益和社会效益。

烧结除尘系统90°弯管壁面冲蚀磨损规律

基于实验和CFD-DPM模型分析对烧结除尘系统中90°弯管管壁的冲蚀磨损进行研究,分析粉尘质量浓度、管道流速、颗粒直径、管道弯径比及管道直径对弯管冲蚀率的影响,将模拟结果与实验值进行验证,模拟结果与实验数据吻合良好,表明模拟结果基本可信。结果表明:弯管最大冲蚀速率随粉尘质量浓度的增加而线性增长,且粉尘质量浓度不同时,冲蚀率最大位置基本相同,主要集中在50°~70°;弯管最大冲蚀率随管道流速增加且表现为指数函数增长,当管道流速大于15 m/s时,冲蚀率增大趋势明显;随着粉尘粒径的增加,弯管的最大冲蚀率增大,但当颗粒直径大于150μm时,最大冲蚀率的增加速率随粒径增加而降低;冲蚀率随弯径比增大呈减小趋势,壁面冲蚀率随管径增大而减小。该研究结果可为弯管冲蚀耐磨研究和工程设计提供理论参考。