钢铁冶金课件(1).ppt

在一般情况下传热前沿速度和燃烧前沿速度在数量上是不相同的。在配碳正常或稍高的情况下，碳的燃烧速度决定了烧结过程的总速度。“燃烧前沿”的移动速度往往落后于“传热前沿”的移动速度，这种烧结制度由于氧供应不足，即使焦粒已经加热到燃点也不会燃烧。应采用富氧加速燃烧，或用压力烧结促使燃烧前沿速度加快，从而使整个烧结过程加快。倘若配碳较低，剩余氧很大，在此情况下加热到燃点的焦粉剧烈燃烧，燃烧前沿移动速度大。因此烧结过程的总速度决定于传热前沿速度。例如烧结含硫矿石时，传热前沿移动速度慢于燃烧前沿速度，因此可提高气体热容量，改善透气性，增加气流速度，从而加速烧结过程。 使用焦粉或无烟煤作燃料，并且使用空气进行烧结生产时，料层中的传热和燃烧前沿速度大体上是协调的。但对不同的原料和操作条件还需要作具体的研究.并通过调整，使两种速度尽可能同步，从而得到最优操作参数。 4.3 水分在烧结过程中的作用与行为 4.3.1 烧结料中的水分的来源 a.物料原始含水; b.制粒添加的水; c.空气中带入的水; d.褐铁矿等的化合水; e.燃料中氢燃烧时生成的水。 4.3.2 水分在烧结过程中的作用 （1）制粒作用 烧结混合料加入适当的水分，由于水在混合料粒子间产生毛细力，在混合料的滚动过程中互相接触而靠紧，制成小球粒，以改善料层的透气性。 （2）导热作用 由于烧结料中有水分存在，改善了烧结料的导热性(水的导热系数为130～400kJ/㎡·h·℃，而矿石的导热系数为0.60kJ/㎡·h·℃)，料层中的热交换条件十分良好，这就有利于使燃烧带限制在较窄的范围内，减少了烧结过程中料层的阻力，同时保证了在燃料消耗较少的情况下获得必要的高温。 （3）润滑作用 水分子覆盖在矿粉颗粒表面，起类似润滑剂的作用，降低表面粗糙度，减少气流阻力。 （4）助燃作用 固体燃料在完全干燥的混合料中燃烧缓慢，因为根据CO和C的链式燃烧机理，要求火焰中有一定含量的H＋和OH－，所以混合料中适当加湿，在一切情况下都是必要的。（水煤气反应：C＋H2O=H2+CO） 4.3.3 水分的蒸发与冷凝 4.3.3.1 水分的蒸发 水分在烧结过程中的蒸发可以分为以下几个阶段： (1)预热阶段 当热气体与湿料接触时，在一段很短时间内，蒸发过程进行得较为缓慢，物料含水量没有多大变化，但物料温度却有了明显的升高，在这段期间内，热量主要消耗于预热混合料，直至传给物料的热量与用于汽化的热量之间达到平衡为止，这段时期通常称为“预热阶段”。 (2)等速干燥阶段 物料达到蒸发平衡的温度时，物料中的水分直线规律发生变化，水分以等速进行蒸发，这段时期通常称为“等速干燥阶段”，其特征在于物料表面上的蒸汽压可以认为等于纯液面上的蒸汽压，而与物料的湿度无关。这个阶段持续到物料达到所谓“临界湿度”为止。 (3)降速干燥阶段 在达到临界湿度以后就进入“降速干燥阶段”，干燥速度逐渐变小，而物料逐渐被加热，气体与物料温度差较小。当达到所谓“平衡湿度”时，即气体中蒸汽分压与物料表面水的饱和蒸汽压达到平衡时，干燥速度等于零。 图4－19 在稳定条件下 干燥特性曲线 图4－20 在稳定条件下 混合料含水率和温度的变化 4.3.3.2 水汽的冷凝 1.水汽的冷凝与过湿带的形成 从干燥带带下来的废气，其中含有较多的水汽，由于废气温度进一步降低，致使其水蒸气分压(Pc)大于物料表面上的饱和蒸汽压(Ps)；废气中的水汽再次返回到物料中，即在物料表面冷凝下来，导致烧结料层中部分物料超过原始水分，而形成所谓“过湿带”。 湿空气中的水汽开始在料面冷凝的温度称为“露点”，即水汽分压（Pc）的湿空气在露点温度下达到饱和状态(Ps)。烧结废气的露点约为60℃左右。 2.烧结过程中冷凝现象的试验测定 图4－21 烧结废气曲线 图4－22 料层中最初2min 温度变化曲线 3.防止烧结料层过湿的主要措施 （1）提高烧结混合料的原始温度； 预热混合料的方法有： a.热返矿预热混合料; b.蒸汽预热混合料; c.生石灰预热混合料 （2）提高烧结混合料的湿容量； （3）降低废气中的含水量。 4.4 固体物料的分解 固体物料的分解反应，可以以下式表示： AB固=A固+B气 其分解的难易程度，用反应的分解压表示，分解压越高，则固体物料越容易分解。分解反应是吸热反应，因此，温度越高，固体物料的分解压