[发明专利]工业冶金动态模型

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金工程的教学设备，特别是涉及一种用于模拟工业冶金现场设备的动态模型。

 

背景技术

工业冶金包括焦化、烧结、炼铁、转炉炼钢、连铸和轧钢等工艺步骤。

焦化是以煤为原料，在隔绝空气的条件下，加热到950℃左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油的工艺过程。现场焦化设备主要包括焦炉、装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车，其中，焦炉主要由炭化室、燃烧室、蓄热室、炉顶和烟道组成，炭化室和燃烧室交替设置，炭化室的开口处设置有能够取下的活动门；装煤车设置在焦炉炉顶的轨道上，用于承受煤塔漏嘴放下的煤粉，并且装煤车能够沿焦炉炉顶的轨道运行，同时通过炭化室顶部的装煤孔将煤粉放入炭化室中；焦炉的两侧均设置有轨道，推焦车设置在焦炉一侧的轨道上，拦焦车设置在焦炉一侧的轨道上，并且推焦车和拦焦车均能够在各自所在的轨道上运动；推焦车上具有在炭化室的活动门被取下时将炭化室内生成的焦炭推到拦焦车上的推焦杆，拦焦车能够将生产得到的焦炭转移到熄焦车上进行冷却。工作时，经过蓄热室预热后的煤气和空气在燃烧室内进行燃烧，燃烧产生的热量侧向传递到炭化室内，使炭化室内的煤粉炭化，在炭化室内的煤粉炭化得到焦炭时，首先通过取门机构将炭化室的活动门取下，然后使推焦车上的推焦杆动作将炭化室的焦炭推到拦焦车上，最后拦焦车再将焦炭转移到熄焦车内进行冷却。

烧结是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料（如焦粉）和溶剂（如生石灰或石灰石等），经过加水混合制成球状后，放在烧结设备上烧结成块的工艺过程。烧结设备主要由配料仓、皮带机、第一圆筒混料机、第二圆筒混料机、布料器、点火器、带式台车等组成，工作时，首先将要求比例的原料装入配料仓，然后通过皮带机将原料输送至第一圆筒混料机，第一圆筒混料机将原料混合均匀后，再通过皮带机将原料输送至第二圆筒混料机，第二圆筒混料机将混合料继续混匀，并将混合料制成粒径为3-8mm的球形颗粒（以提高烧结过程中的透气性），混料完成后，再通过皮带机将混合料输送至布料器，布料器具有底料布料仓和混合料布料仓，在进行布料时，首先打开底料布料仓下方的阀门，使底料布料仓的底料平铺在带式台车上（铺底料的目的是为了保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机使用寿命，减少或消除炉箅粘料），然后按工艺要求调节混合料布料仓下方阀门的开启度，使混合料布料仓内的混合料通过反射板平铺在底料上，布料完成后，再通过点火器将带式台车上的混合料点燃，使混合料中的燃料燃烧，产生高温，从而使混合料中的易融物质融化产生液相，然后液相冷却将周围的难融物质粘接成块（带式台车内设置有若干个抽风机，在混合料在带式台车的输送带上进行燃烧时，抽风机工作向下抽风，将燃烧产生的气体抽出），烧结完毕后，经破碎机将烧结料破碎，再经过冷却机进行冷却，冷却完毕后，再经过振动筛进行筛分、整粒后直接进入成品仓，最后再通过皮带机输送至高炉进行炼铁。

炼铁是铁矿石在一定温度条件下通过与还原物质发生反应而得到生铁的工艺过程。由于高炉炼铁具有经济指标良好、工艺简单、生产量大、劳动生产率高、能耗低等优点，因此目前炼铁普遍采用高炉炼铁。高炉炼铁是从高炉炉顶装入铁矿石、焦炭和造渣用溶剂（如石灰石等），从高炉下部吹入经预热后的空气，在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳与吹入空气中的氧燃烧生成一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到生铁，铁矿石中不还原的杂质和石灰石等溶剂结合生成炉渣，炉渣从炉渣口排出，产生的煤气从炉顶导出，经除尘处理后作为工业燃料。高炉炼铁设备主要由槽下配料系统、炉顶上料系统、炉顶旋转布料器、高炉、冷却塔、热风炉系统、喷煤系统、除尘系统和出铁场等组成，原料在槽下配料系统中经过筛分、称重按工艺要求配比后，通过输送皮带输送到炉顶上料系统中，然后再通过炉顶旋转布料器输送到高炉中，同时燃烧气体通过热风炉系统进行预热后，再通过热风管输送到高炉中，并且煤粉等辅助燃料通过喷煤系统喷入高炉中，由于燃料在高炉中燃烧会产生煤气，煤气通过高炉顶部的煤炉气管导出，再经过除尘系统进行除尘处理后，输出用作工业燃料，高炉中产生的铁通过高炉下部的出铁口排出进入出铁场，然后再通过铁水罐车运送到不同的加工和处理地点，另外，由于高炉在进行炼铁后温度较高，冷却塔用于对高炉进行冷却。