CN101254861A - 熔融还原炉粉煤浓相输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及熔融还原炉粉煤浓相输送系统。该系统由粉煤仓，设置在粉煤仓出口下方的流态化喷吹罐和设置在炉前的浓相煤粉分配器组成。各装置之间通过粉煤管道相连通，管道上设有煤粉流量监控器和氮气压力流量计及其流量控制装置。关键的设计在于每个独立系统至少包括两个并联设置的流态化喷吹罐，从每个独立的喷吹罐中引出至少一条吸入管分别与配套的输煤总管相连通，分别独立的至少两条输煤总管分别与配套浓相煤粉分配器相连接，借助分配器分流支管和管理电路的管理将粉煤从熔融还原炉上相应的喷口送入。

Description

熔融还原炉粉煤浓相输送系统

技术领域

本发明涉及一种粉、粒状物料气相传输技术，特别适用于现代大型工业炉窑如熔融还原炉粉煤浓相输送系统

背景技术

粉煤浓相输送系统是与现代化、大型工业炉窑配套的高效率、低能耗的能源支持系统。涉及到粉、粒状物料的流态化处理技术和气相物料的高效率、连续的输送和准确的分配技术。粒度越大、或浓度越大系统的设计难度就越高。主要的应用行业是冶金和热电，特别是冶金行业。

Corex熔融还原炉炼铁工艺，是现代一种全新的炼铁工艺。可以直接用非炼焦煤、天然块矿和球团矿作原燃料，大规模直接生产高炉铁水。因省却了传统的炼焦和烧结而大大减少了对环境的污染，而且节约了世界各国越来越短缺的焦煤资源，是我国和世界各国炼铁工艺的发展方向，目前世界上只有少数几个国家采用Corex熔融还原炼铁工艺。中国第一座Corex熔融还原炉已经建成。

熔融还原炼铁工艺技术开发是一项系统工程，该工艺集成了若干个关键单元技术，其中包括浓相粉煤输送技术。熔融还原法所用的燃煤是粒度20-30mm的块煤。所伴随产生大量粉煤，正是Corex熔融还原炼铁工艺中必须的另一种能源补充形式。

根据高炉炼铁工艺的经验，喷吹粉煤不仅有利于改善熔融气化炉冶炼过程，提高其技术经济指标，而且是解决粉煤出路的最佳途径，从而避免粉煤外运，减少运输费用。喷吹粉煤可以减少块煤消耗，降低生铁成本。进一步实现对冶炼过程的质量控制。应用、摸索、积累和研究开发Corex工艺向着直接喷吹粉煤，包括煤粉、粒煤，技术是熔融还原创新流程的主要方向之一。问题的关键在于目前为止真正实现浓相输送的设备和系统国内还不多见，适合于Corex熔融还原炉需要的高浓度喷送设备和配套工艺急需进一步的改进和设计。

关于喷吹粉煤的粒度选择：向Corex熔融还原炉喷吹粉煤的粒度选择有两种方案：之一，高炉煤粉即目前通常高炉喷吹煤粉的粒度范围；之二，粒煤喷吹：其粒度100％小于5mm。根据高炉喷吹粒煤的经验，粒煤喷吹通常需要较高的含氧率，以利于粒煤的燃烧。由于熔融气化炉所鼓入的气体为氧气，为粒煤完全汽化提供了良好的条件，不担心粒煤气化受影响。喷吹粒煤可以降低煤粉制备的能源消耗，从而降低喷煤成本。向Corex熔融还原炉喷吹粒煤应当是一个更好的选择，同时增加了单位时间粉煤输送量，达每小时几十吨；对输送系统的能力、系统稳定性具有更高的要求

喷吹罐是粉煤浓相输系统中送的关键设备之一，如何对现有喷吹罐进行改进，以满足熔融还原炉对粉煤输送的要求是一个急需解决的课题。

Corex熔融还原炉主要由还原竖炉和熔融气化炉组成。Corex熔融还原炉粉煤喷吹经由熔融气化炉的风口喷入实现的。

粉煤浓相输送技术是中国长期没有解决的难题，为此国家组织了技术攻关和技术引进，并取得了成效，目前浓相输送正在积极推广中，稀相输送正在被淘汰。

河北省石家庄钢铁厂原2#高炉喷煤工艺引进了德国KOSTE煤粉浓相输送技术，已经实现了煤粉浓相输送，这点是无疑的，但是，该技术为多支管浓相输送，投资高，维护量大，维护费用高，根本无法适应目前Corex熔融还原炉的需要和基本节能和环保的要求。

发明内容

本发明的目的在设计一个能与熔融还原炉配套的连续化作业、高效率的粉煤浓相输送系统。

本发明的基本构思是建立在本发明人所发明的《工业炉窑多路煤粉传输系统》(专利号：ZL00131848.9国际专利主分类号：F23K 3/02)的基础上，并吸收了本发明人所设计的实用新型《多路传输新型仓式泵》(专利号：ZL00257609.0)、《新型流态化装置》(专利号：ZL00257611.2)、《浓相煤粉分配器》(专利号：ZL200320111261.8)相关技术，结合熔融还原炉对粉煤输送的要求，加以改进而形成的。

本发明的基本设计思想是设计一个能与Corex熔融还原炉需求配套的粉煤浓相输送系统。该系统由粉煤仓，设置在粉煤仓出口下方的流态化喷吹罐和设置在炉前的浓相粉煤分配器组成。各装置之间通过粉煤管道相连通，管道上设有煤粉流量监控器和氮气压力流量计及其流量控制装置。关键的设计在于每个独立系统至少包括两个并联设置的流态化喷吹罐，从每个独立的喷吹罐中引出至少一条吸入管分别与配套的输煤总管相连通。分别独立的至少两条输煤总管分别与配套浓相煤粉分配器相连接，借助分配器分流和管理电路管理将粉煤从熔融还原炉上相应的喷口送入。

本发明所采用的是罐内浓相流态化、上出料、粉煤浓相输送。

稀相输送和浓相输送，由于其系统稳定性高，故在喷煤工艺中得到了广泛应用。但稀相输送耗气量大，能耗高，管道磨损快，故已经进入被淘汰阶段。粉煤浓相输送其技术关键是粉煤的良好流态化和上出料，它的技术特点是系统稳定性高，粉煤浓相输送。

本发明的改进之处体现在以下方面内容：

本发明改进为至少两罐并联，下面的实施例所给出的是采用三罐并联，可以进一步提高系统的可靠性、保证处于工作过程的熔融还原炉的连续供给。

对吸入管的结构作出配套设计。流态化喷吹罐采用至少一条吸入管，下面给出的实施例采用两条吸入管，引出管体后与两条输煤总管连通的方案。每个流态化喷吹罐所引出的两条吸入管分别与通往两个浓相煤粉分配器的输煤总管相连通，按管理电路决定的工艺程序三个流态化喷吹罐的吸入管按照时序与通往两个浓相煤粉分配器的输煤总管相连通，借助管理电路和管路上的流量截止阀实现各个吸入管路与熔融还原炉上的喷口的连通分管路实施切换，从而保证输送粉煤的连续性。

下面结合附图和具体的实施例，进一步说明本发明的目的是如何实现的。

附图说明

图1流态化喷吹罐结构和外联系统示意图

图2本实用新型专用补气装置结构示意图。

图3是浓相煤粉分配器的结构示意图

图4是本发明所设计的熔融还原炉粉煤浓相输送系统结构示意图

其中1是流态化喷吹罐的罐体，2是位于罐体1下部的流化床，2A是流化床下面的气室，3是吸入管，4是与吸入管连通的输煤总管，5代表输煤总管和高炉之间的煤粉分配器，6是罐体的进料口，7代表补气装置，7A代表套管式环形补气装置的法兰盘，7B代表内套管，7C代表外套管，7D代表补气口，7E代表气动球阀，7G代表调节阀，7F代表流量计，8代表Corex熔融还原炉，9是粉煤落料的松动装置，9A，9B代表上、下铯料位计，10为加压进气口。11代表粉煤仓，12是从浓相分配器上引出的通向喷煤口的支管。13是浓相分配器的主管路管口，14是连接输煤总管的法兰，15是分流锥，16是分流仓外壁。

下面结合附图和对进一步该改进的实施范例进一步说明。

具体实施方式

从附图中可以清楚看出，本系统由粉煤仓11，设置在粉煤仓11出口下方的流态化喷吹罐1和设置在炉前的浓相煤粉分配器5组成。各装置之间通过粉煤管道相连通，管道上设有煤粉流量监控器和氮气压力流量计及其流量控制装置。关键的设计在于每个独立系统至少包括两个并联设置的流态化喷吹罐，从每个独立的喷吹罐1中引出至少一条吸入管3分别与配套的输煤总管4相连通，分别独立的至少两条输煤总管4分别与配套浓相煤粉分配器5相连接，借助分配器分流支管12和管理电路的管理将粉煤从熔融还原炉8上相应的喷口送入。

实现本发明目的具体方案中最佳选择是以上所说的并联设置的流态化喷吹罐1是三个，每个流态化喷吹罐1设置在与其配套的粉煤仓11出口下方。以上所说的三个流态化喷吹罐一个是处于工作态，一个是作好一切准备工作处于待切换的备用状态，另一个处在检修和装罐状态，这样可以有效的保证连续工作的进行。

以上所说的并联设置的每个流态化喷吹罐1引出两条吸入管3分别与配套的输煤总管相连通。以上的结构，可以保证一个吸入管出现故障时不会产生立即中断粉煤的的喷吹，为检修或切换留下充足的时间操控。

为了进一步提高流态化的效果和保证输送过程中状态的稳定性以上所说的并联设置的流态化喷吹罐1上部为圆筒状罐体，下部圆锥面收缩为短圆柱形流化气室2A，流化气室2A上面设有一个整体床面的流化床2，在流化床2上方设置有直径相同的吸入管，吸入管引出流态化喷吹罐1罐体之外，并通过配套的输煤总管4接至熔融还原炉8前的浓相煤粉分配器5上，再借助浓相煤粉分配器上引出的支管12与熔融还原炉的各个粉煤喷口相连接。设置在罐体外的补气装置有利于快速的检修和更换部件，有利于提高工作效率和保证浓相指标的需求。

考虑到熔融还原炉粉煤对粒煤的需要，本浓相输送系统要求适应的固相几何尺寸变化较大。所使用的流态化喷吹罐罐内的流化床2设计为一个整体床面，流化床由非金属材料如石英砂、陶瓷渣等制成，每个床面上方设有两条直径相同的吸入管3，每条吸入管的罐外延伸部分设置补气装置7。在以上的特点之外流化床2制作所使用的非金属材料如石英砂、陶瓷渣等的粒度等级与实际应用场合固相物料的几何尺寸相匹配，以适应该应用场合下对粉煤流态化的设计要求。

进一步的改进在于与吸入管3所配套的补气装置7具有一个两端固定在法兰盘7A上的中空套管式结构，内套管7B管壁采用微孔结构并借助法兰盘7A实现与吸入管3和煤粉输送总管4连通，补气装置7的外套管7C中间部位设置有与压缩气总管连接的补气球阀7E连通的补气口7D。

以上所述补气装置7在罐体外进行补气，并通过与各吸入管路补气球阀7E串联配套设置的气体流量计7F、薄膜调节阀7G对进入该球阀的补气量进行调控，控制每条吸入管的补气量相同。

为了实现对熔融还原炉各个喷口定点和定时的输送粉煤以上所说的熔融还原炉的浓相煤粉分配器5是一个由分配器主体、导流锥体15和分流仓外壁16组成的倒锥腔状分流通道，主管路管口13连接输煤总管，分支管12穿过分配器主体均匀分布在分配器的上端面上与倒锥腔状分流通道连通，分支管12借助截流阀与熔融还原炉8上的配套喷煤口连通。

以上所说的浓相煤粉分配器内的各支路12是至少两段管路所形成的折线状通道。以上结构的改进，主要是保证从输煤总管中分流及通过各个支路12中的通道没有死角，平滑传输以减少阻塞。

Claims (10)

1、熔融还原炉粉煤浓相输送系统，该系统由粉煤仓(11)，设置在粉煤仓(11)出口下方的流态化喷吹罐(1)和设置在炉前的浓相煤粉分配器(5)组成，各装置之间通过粉煤管道相连通，管道上设有煤粉流量监控器和氮气压力流量计及其流量控制装置，其特征在于每个独立系统至少包括两个并联设置的流态化喷吹罐，从每个独立的喷吹罐(1)中引出至少一条吸入管(3)分别与配套的输煤总管(4)相连通，分别独立的至少两条输煤总管(4)分别与配套浓相煤粉分配器(5)相连接，借助分配器分流支管(12)和管理电路的管理将粉煤从熔融还原炉(8)上相应的喷口送入。

2、根据权利要求1所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于所说的并联设置的流态化喷吹罐(1)是三个，每个流态化喷吹罐设置在与其配套的粉煤仓(11)出口下方。

3、根据权利要求2所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于所说的并联设置的每个流态化喷吹罐(1)引出两条吸入管(3)分别与配套的输煤总管相连通。

4、根据权利要求1所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系，其特征在于所说的并联设置的流态化喷吹罐(1)上部为圆筒状罐体，下部圆锥面收缩为短圆柱形流化气室(2A)，流化气室(2A)上面设有一个整体床面的流化床(2)，在流化床(2)上方设置有直径相同的吸入管，吸入管引出流态化喷吹罐(1)罐体之外，并通过配套的输煤总管接至熔融还原炉(8)前的浓相煤粉分配器上，再借助浓相煤粉分配器上引出的支管(12)与熔融还原炉的各个粉煤喷口相连接。

5、根据权利要求4所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于流态化喷吹罐罐内的流化床(2)为一个整体床面，流化床由非金属材料如石英砂、陶瓷渣等制成，每个床面上方设有两条直径相同的吸入管(3)，每条吸入管的罐外延伸部分设置补气装置(7)。

6、根据权利要求5所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于流化床(2)制作所使用的非金属材料如石英砂、陶瓷渣等的粒度等级与实际应用场合固相物料的几何尺寸相匹配，以适应该应用场合下对粉煤流态化的设计要求。

7、根据权利要求5所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于与吸入管(3)所配套的补气装置(7)具有一个两端固定在法兰盘(7A)上的中空套管式结构，内套管(7B)管壁采用微孔结构并借助法兰盘(7A)实现与吸入管(3)和煤粉输送总管(4)连通，补气装置(7)的外套管(7C)中间部位设置有与压缩气总管连接的补气球阀(7E)连通的补气口(7D)。

8、根据权利要求7所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于上述结构的补气装置(7)在罐体外进行补气，并通过与各吸入管路补气球阀(7E)串联配套设置的气体流量计(7F)、薄膜调节阀(7G)对进入该球阀的补气量进行调控，控制每条吸入管的补气量相同。

9、根据权利要求1所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于浓相煤粉分配器(5)是一个由分配器主体、导流锥体(15)和分流仓外壁(16)组成的倒锥腔状分流通道，主管路管口(13)连接输煤总管，分支管(12)穿过分配器主体均匀分布在分配器的上端面上与倒锥腔状分流通道连通，分支管(12)借助截流阀与熔融还原炉(8)上的配套喷煤口连通。

10、根据权利要求9所说的熔融还原炉粉煤浓相输送系统，其特征在于浓相煤粉分配器内的各支路(12)是至少两段管路所形成的折线状通道。

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