阅读说明：本技术 一种预还原烧结杯试验装置及试验方法 (Pre-reduction sintering cup test device and test method ) 是由 刘杰 周明顺 朱建伟 宫作岩 翟立委 张辉 徐礼兵 李建军 马贤国 董刚 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种预还原烧结杯试验装置及试验方法,所述预还原烧结杯杯体和点火器通过螺旋扣互相配合密封连接,所述点火器由升降旋转机构驱动；所述点火器顶部密封,通过顶部设置的旋转轴连通进气管；所述进气管连接还原气进气管道和配气加热系统；所述配气加热系统包括主管道,空气由主管道进入,所述主管道按气体流动方向还依次连接氧气进气管道、氮气进气管道、气体混合器和气体加热炉。(The invention discloses a pre-reduction sintering cup test device and a test method, wherein a pre-reduction sintering cup body and an igniter are mutually matched and hermetically connected through a turnbuckle, and the igniter is driven by a lifting rotating mechanism; the top of the igniter is sealed and is communicated with the air inlet pipe through a rotating shaft arranged at the top; the gas inlet pipe is connected with a reducing gas inlet pipeline and a gas distribution heating system; the distribution heating system comprises a main pipeline, air enters from the main pipeline, and the main pipeline is sequentially connected with an oxygen inlet pipeline, a nitrogen inlet pipeline, a gas mixer and a gas heating furnace according to the gas flowing direction.)

一种预还原烧结杯试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及到预还原的试验方法，特别是涉及到一种预还原烧结杯试验装置及试验方法。

背景技术

在钢铁行业中，炼铁的能耗占钢铁生产总能耗的50％以上，如何有效的降低高炉的能源消耗，成为企业和社会的重要任务。随着高炉大型化的发展，高炉生产线对于炼铁整个系统就是生命线，如何保证生命线安全，正常，有序发展的同时，降低其庞大的能源消耗，越来越成为所有炼铁工作者的一致追求。如何降低作为占高炉总能耗75％左右，占总燃耗85％左右的焦比和燃料比，在节能降耗中就尤其显得重要。

目前在世界范围内，预还原烧结的研究刚刚起步，未见有相类似的研究见诸于报端。预还原烧结有别于直接还原，其目的在于分担高炉的部分压力，将原本存在于高炉中发生的原料还原过程提前一步在烧结过程中部分实现。其作用在于提高原料入炉品位，缩短高炉生产周期，提高高炉顺行的同时，探讨用其它普通煤种在烧结过程中代替焦碳，从而降低高炉焦碳的用量的可行性。

由于预还原技术缺乏相应的基础研究手段，一般的烧结杯试验系统，无法解决预还原烧结矿的再氧化和过熔粘结，以及预还原烧结对气体性质、温度、压力等的系列要求，这严重制约了预还原烧结矿的研究和发展，急需建设一套具有可操作行和可推广性的预还原烧结试验装置及操作方法，从而推动国内预还原烧结基础研究的发展。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是预还原烧结对钢铁行业的节能减排工作有着重要的意义，是未来钢铁发展的重要技术。但是由于预还原烧结技术的特点，目前国内外都处于实验室的摸索阶段，由于预还原烧结时，主要为还原气氛，目前传统的烧结杯试验系统主要为氧化性气氛，无法满足预还原烧结技术的要求，国内外目前也没有成熟的基础研究手段。本发明完全按照预还原烧结技术的要求而设计，从气体成分、压力和温度可调，点火器与烧结杯完全密封，氮气保护，计算机智能控制等多方面完全解决了预还原烧结试验时的关键问题，最大程度上降低了烧结矿的再氧化问题，预还原烧结时的防爆问题等等，为预还原烧结的研究和探索提供了最先进的研究手段。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种预还原烧结杯试验装置，包括预还原烧结杯杯体、点火器、显示测量仪表和计算机采集控制系统，其特征在于：所述预还原烧结杯杯体和点火器通过螺旋扣互相配合密封连接，所述点火器由升降旋转机构驱动；所述点火器顶部密封，通过顶部设置的旋转轴连通进气管；所述进气管连接还原气进气管道和配气加热系统；所述配气加热系统包括主管道，空气由主管道进入，所述主管道按气体流动方向还依次连接氧气进气管道、氮气进气管道、气体混合器和气体加热炉。

所述还原气进气管道上设有测量控制仪。

所述配气加热系统的主管道设有电磁开关、压力测量仪和空气流量测量控制器。

所述氧气进气管道和氮气进气管道分别设有氧气调节及控制器和氮气调节及控制器。

所述还原烧结杯杯体设有包含上、中、下且不少于3个的测温点、气体成分测定点和气体压力测定点，实时在线测定温度、压力、成分，数据反馈到计算机采集控制系统中并形成系列图表。

一种预还原烧结杯试验方法，其特征在于：将烧结混合料布入预还原烧结杯杯体后，通过计算机采集控制系统和显示测量仪表控制电磁开关和压力测量仪以及空气流量测量控制器将空气引入气体混合器中，再被气体加热炉加热到100-800℃后，通入点火器中，与通过测量控制仪控制通入的还原气进行混合点火，点火后，先关闭还原气，再关闭配气加热系统；然后，点火器通过升降旋转机构下降并与预还原烧结杯杯体实现全密封连接，再通入还原气，同时通过氮气调节及控制器，氧气调节及控制器，分别将氮气和氧气引入气体混合器中，根据设定的气体成分，通过计算机采集控制系统和显示测量仪表进行自动配气，配好的气体再经过气体加热炉加热到100-800℃后，通入点火器中进行预还原烧结，烧结结束后，关闭还原气，关闭气体加热炉，关闭氧气和氧气调节及控制器，通过氮气调节及控制器保证氮气按照试验需要的流量通入，通过设置在杯体的测温点检测到烧结矿整体温度下降到100℃以下后，控制升降旋转机构使点火器与预还原烧结杯杯体分开，并关闭氮气调节及控制器和氮气，预还原烧结试验结束。

本发明有益的效果：采用本发明可以实现烧结过程各种气体成分的自动调节，根据不同的原料条件和试验要求摸索出最佳的氧分压，从而探索出最佳的气氛控制范围，而且在烧结结束后，控制氮气含量，从而实现了预烧结矿不被再氧；而通过设置加热炉，可以实现预还原热风烧结，进一步提高预还原烧结矿的质量。气体的压力可调，可以实现高压烧结，进一步提高预还原烧结的生产率。点火器和烧结杯体的旋转式密封联结，可以彻底的隔绝漏风对烧结的影响，而通过计算机的大数据智能控制，可以将人为因素的影响降到最低。

附图说明

图1是一种预还原烧结杯试验装置示意图；

图中，1空气，2电磁开关，3压力测量仪，4空气流量测量控制器，5氮气调节及控制器，6氮气，7氧气，8氧气调节及控制器，9气体混合器，10气体加热炉，11还原气，12测量控制仪，13升降旋转机构，14点火器，15预还原烧结杯杯体，16显示测量仪表，17计算机采集控制系统，18旋转轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

一种预还原烧结杯试验装置，包括预还原烧结杯杯体15、点火器14、显示测量仪表16和计算机采集控制系统17，所述预还原烧结杯杯体15和点火器14通过螺旋扣互相配合密封连接，所述点火器14由升降旋转机构13驱动；所述点火器14顶部密封，通过顶部设置的旋转轴18连通进气管；所述进气管连接还原气进气管道和配气加热系统；所述配气加热系统包括主管道，空气由主管道进入，所述主管道按气体流动方向依次连接氧气进气管道、氮气进气管道、气体混合器9和气体加热炉10。

所述还原气进气管道上设有测量控制仪12。

所述配气加热系统的主管道设有电磁开关2、压力测量仪3和空气流量测量控制器4。

所述氧气进气管道和氮气进气管道分别设有氧气调节及控制器8和氮气调节及控制器5。

所述还原烧结杯杯体15设有包含上、中、下且不少于3个的测温点、气体成分测定点和气体压力测定点，实时在线测定温度、压力、成分，数据反馈到计算机采集控制系统17中并形成系列图表。

实施例1

在进行预还原烧结试验时，将烧结混合料布入直径200mm，高700mm的预还原烧结杯杯体15后，通过计算机采集控制系统17和显示测量仪表16控制电磁开关2和压力测量仪3以及空气流量测量控制器4将自然温度的空气1引入气体混合器9中，再被气体加热炉10加热到200℃后，通入点火器14中，与通过测量控制仪12控制通入的液化气11进行混合点火，点火温度1000℃，点火后，通过测量控制仪12关闭液化气11，然后通过空气流量测量控制器4关闭空气1，并关闭气体加热炉10。然后，点火器14通过升降旋转机构13下降并与预还原烧结杯杯体15实现全密封连接，再通过测量控制仪12通入液化气11，通过氮气调节及控制器5，氧气调节及控制器8，分别将氮气6和氧气7引入气体混合器9中，根据设定的气体成分，将供气压力设定为高压状态，通过计算机采集控制系统17和显示测量仪表16进行自动配气，配好的气体再经过气体加热炉10加热到200℃后，通入点火器14中进行预还原烧结，烧结过程中，在烧结杯体15的上中下三个位置的温度、压力和气体成分反馈到计算机采集控制系统17中作为分析数据，烧结结束后，关闭液化气11，关闭气体加热炉10，关闭氧气7和氧气调节及控制器8，通过氮气调节及控制器5保证氮气6按照试验需要的流量通入，通过设置在杯体的测温点检测到烧结矿整体温度下降到100℃以下后，控制升降旋转机构13使点火器14与预还原烧结杯杯体15分开，并关闭氮气调节及控制器5和氮气6，预还原烧结试验结束。

实施例2

在进行预还原烧结试验时，将烧结混合料布入直径300mm，高1000mm的预还原烧结杯杯体15后，通过计算机采集控制系统17和显示测量仪表16控制电磁开关2和压力测量仪3以及空气流量测量控制器4将自然温度的空气1引入气体混合器9中，再被气体加热炉10加热到600℃后，通入点火器14中，与通过测量控制仪12控制通入的煤气11进行混合点火，点火温度1100℃，点火后，通过测量控制仪12关闭煤气11，然后通过空气流量测量控制器4关闭空气1，并关闭气体加热炉10。然后，点火器14通过升降旋转机构13下降并与预还原烧结杯杯体15实现全密封连接，再通过测量控制仪12通入煤气11，通过氮气调节及控制器5，氧气调节及控制器8，分别将氮气6和氧气7引入气体混合器9中，根据设定的气体成分，将供气压力设定为高压状态，通过计算机采集控制系统17和显示测量仪表16进行自动配气，配好的气体再经过气体加热炉10加热到300℃后，通入点火器14中进行预还原烧结，烧结过程中，在烧结杯体15的距离相等的5个位置的温度、压力和气体成分反馈到计算机采集控制系统17中作为分析数据，烧结结束后，关闭煤气11，关闭气体加热炉10，关闭氧气7和氧气调节及控制器8，通过氮气调节及控制器5保证氮气6按照试验需要的流量通入，通过设置在杯体的测温点检测到烧结矿整体温度下降到50℃以下后，控制升降旋转机构13使点火器14与预还原烧结杯杯体15分开，并关闭氮气调节及控制器5和氮气6，预还原烧结试验结束。