CN105688697A - 一种气体混合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体混合方法，其是利用气体混合器将两种气体充分进行混合；通过在气体混合器的混合圆筒中设置一个特定比例的导流体，并以两个进气管道和一个出气管道相适配，实现保证两股循环气体充分混合，减少两股气流阻力损失的效果。本发明所述气体混合方法可适用于工业生产领域各类烟气的混合过程，尤其适用于烧结烟气循环工艺中的烧结循环烟气和环冷循环热废气的混合、烧结循环烟气和空气的混合。

Description

一种气体混合方法

技术领域

本发明涉及一种气体混合方法，特别涉及一种烧结烟气循环工艺中的气体混合方法，属于气体混合技术领域。

背景技术

烧结烟气循环工艺，是指烧结生产过程中产生的一部分热烟气不排入大气，而是经过简单处理后返回烧结料面再次利用。所述烧结烟气循环工艺流程见图1。如图1所示，烧结烟气循环工艺主要包括的设施有：烧结循环风机、环冷循环风机、多管除尘器、烟气混合器、烟气分配器、循环烟气罩及连接设备之间的管路系统等。但现有烟气混合器存在以下问题：由于这两股烟气的压力、温度、流量、成分等的不同，烟道及其弯头的空间有限(如图2)，在两股气流混合过程中存在气流折冲涡旋、烟道磨损、积灰、混合效果差等问题，甚至会发生气流倒吸，导致烟气循环风机振动加剧、失速不稳等工况事故。

所以，为使整个烧结烟气循环工艺更好实现节能减排和增产降耗，有必要设计出一种能均化烟道烟气成分和烟气温度、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损、保护风机及附属烟道等设备的烟气混合方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体混合方法，其采用特定结构的气体混合器，无需转动部件和施加任何动力即可有效实现两股气体的充分混合。采用该方法能均化烧结烟气循环工艺中烟道烟气成分和烟气温度、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损、保护风机及附属烟道等设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气体混合方法，其是利用气体混合器将两种气体充分进行混合；

所述气体混合器，如图3所示，包括一混合圆筒，及位于混合圆筒内、与其同底面且同轴设置的导流体；在所述混合圆筒的侧壁上端设置出气管道；在所述混合圆筒的侧壁下端、以混合圆筒的底面圆心为对称点还对称设置两个进气管道，两个进气管道的进气口方向相对，以使各自气流围绕导流体按同一方向进行旋转；在所述混合圆筒的顶部设有挡流板，通过挡流板的阻挡，使混合气体从出气管道的出口处引出，如图4、图5所示。

本发明所述气体混合方法中，所述气体混合器的混合圆筒的长度Y和直径X成一定比例，最佳比例为Y＝(1.5～2)X；所述混合圆筒可以竖着使用，也可以平着使用，还可倾斜使用，摆放位置不影响混合效果。

本发明所述气体混合方法中，所述气体混合器的进气管道的直径a和b均由气体总量、流速共同决定，以保证两股气流进入混合圆筒后可按同一方向进行旋转；相应地，所述混合圆筒的直径X由a和b来决定；在本发明中，优选X＝n(a+b)，n为1.0～1.75；所述出气管道的直径c由混合气体总量和流速决定；在本发明中，优选0.5(a+b)≤c≤0.8(a+b)。

本发明所述气体混合方法中，所述气体混合器的导流体的底面直径Z与混合圆筒的直径X的比例关系为：Z＝(1/5-4/5)X，当比例为Z＝1/2X时效果更佳；所述导流体的母线与底面的角度为α，α最佳角度范围为α＝65°～85°。

本发明所述气体混合方法中，所述气体混合器的混合圆筒的顶部设有挡流板，通过挡流板的阻挡，使混合气体从出气管道的出口处引出。所述挡流板为无底面的正圆锥，其母线与混合圆筒底面所成角度为β，β最佳角度范围为β＝90°-α。

本发明所述气体混合方法中，只要能够使两种气体以特定流速进入混合圆筒内并围绕导流体螺旋流动，充分混合即可，对于所述混合圆筒的摆放位置不作特殊限定，可竖直放置或水平放置或倾斜放置。

本发明所述气体混合方法中，可依据两种气体混合难以程度选择所述导流体结构，对于混匀难度较大的两种气体，宜采用空心正圆锥结构，对于混匀难度相对较小的两种气体，宜采用空心正圆台结构，既大大减轻气体混合器的整体重量，又能有效降低成本。此外，根据生产实际需要，还可对所述出气管道数目进行调整，通常设置1-2个出气管道，如图7、图8所示。

本发明所述气体混合方法中，所述进气管与出气管的方向没有必然联系，可以是俯视平行、俯视垂直或俯视交叉，具体方向根据生产实际布局需要而定。

本发明所述气体混合方法中，所述气体混合器在使用时，两股气流因突然扩张而大幅度减速，经导流体的阻隔和导流，两股气流按同一方向进行旋转，碰撞后充分混合，并沿着导流体的底部向顶部旋转、混匀、攀升，直至混合圆筒顶部，在挡流板的干涉下充分混合后从出气管道引出。

本发明所述气体混合方法中，通过在混合圆筒中设置一个特定比例的导流体，并以两个进气管道和一个出气管道相适配，实现保证两股循环气体充分混合，减少两股气流阻力损失的效果。

本发明所述气体混合方法可适用于工业生产领域各类烟气的混合过程，尤其适用于烧结烟气循环工艺中的烧结循环烟气和环冷循环热废气的混合、烧结循环烟气和空气的混合。

本发明现针对所述气体混合方法用于烧结烟气循环工艺中的烧结循环烟气和环冷循环热废气的混合进行详细说明。所述气体混合方法包括如下步骤：

(1)将气体混合器接入烧结烟气循环工艺中环冷循环烟道、烧结循环烟道和烟气分配单元之间，如图9所示；

(2)打开气体混合器的进气管道的阀门，使烧结循环烟气与环冷循环热废气进入混合圆筒内，

(3)两股气流经过圆锥混合体的阻隔、导流后，从混合圆筒底部开始，围绕导流体按同一方向旋转，并从导流体底部向顶部不断的旋转、混匀、攀升，直至烟气混合器顶部；

(4)到达烟气混合器顶部的混合气体在挡流板的干涉下，混合后的烟气从出气管道引出。

上述气体混合方法中，所述烧结循环烟气、环冷循环热废气的适用流速范围为5m/s～35m/s；适用的流量范围为1500m³/min～60000m³/min；依据烧结循环烟气、环冷循环热废气的流量与流速计算出气体混合器的最佳适配尺寸。

作为本发明优选实施方式，用于烧结烟气循环工艺中时，所述气体混合方法具体包括如下步骤：

(1)确定气体混合器的尺寸：

依据实际生产要求，烧结循环烟气为8000m³/min，流速为16.7m/s，环冷循环热废气为8500m³/min，流速为16.7m/s；混合气体流速24m/s；

经计算烧结循环烟气的进气管道直径a＝3.2m，环冷循环热废气的进气管道直径b＝3.3m，整个烟气混合器的混合圆筒底部直径X＝8m，高度Y＝12m，导流体的底面直径Z＝4m，导流体的坡角α为75°，顶部挡流板的坡角β为15°，混合烟气的出气管道直径c＝3.8m；

(2)将符合尺寸的气体混合器接入烧结烟气循环工艺中环冷循环烟道、烧结循环烟道和烟气分配单元之间；

(3)打开气体混合器的进气管道的阀门，使烧结循环烟气与环冷循环热废气按照要求进入混合圆筒内；

(4)两股气流经过圆锥混合体的阻隔、导流后，从混合圆筒底部开始，围绕导流体按同一方向旋转，并从导流体底部向顶部不断的旋转、混匀、攀升，直至烟气混合器顶部；

(5)到达烟气混合器顶部的混合气体在挡流板的干涉下，混合后的烟气从出气管道引出。

在上述烧结烟气循环工艺的气体混合方法中，通过利用气体混合器可将烧结生产中大烟道内烟气和环冷机上热废气进行充分混合，能均化烟道烟气成分和烟气温度、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损、保护风机及附属烟道等设备的烟气混合器，为整个烧结烟气循环工艺最终发挥节能减排和增产降耗功效提供保障。

附图说明

图1为现有烧结烟气循环工艺流程图；其中，(1)内循环模式；(2)外循环模式。

图2为现有烟气混合器的结构示意图。

图3为本发明所述气体混合器的立面图。

图4为本发明所述气体混合器的进气管道平面图。

图5为本发明所述气体混合器的出气管道平面图。

图6为实施例2所述气体混合器的立面图。

图7为本发明所述的含有两个出气管道的气体混合器的立面图。

图8为本发明所述的含有两个出气管道的气体混合器的平面图。

图9为本发明所述气体混合器在烧结烟气循环系统中具体位置示意图。

图中：1、混合圆筒；2、导流体；3、挡流板；4、进气管道；5、进气管道；6、出气管道。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1一种气体混合器

本实施例提供一种气体混合器，包括一混合圆筒1，及位于混合圆筒内、与其同底面且同轴设置的导流体2；在所述混合圆筒的侧壁上端设置一个出气管道6；在所述混合圆筒的侧壁下端、以混合圆筒的底面圆心为对称点还对称设置两个进气管道4、5，两个进气管道的进气口方向相对。

所述混合圆筒的长度Y和直径X成一定比例，最佳比例为Y＝(1.5～2)X；所述混合圆筒可以竖着使用，也可以平着使用，还可倾斜使用，摆放位置不影响混合效果。

所述进气管道的直径a和b均由气体总量、流速共同决定，以保证两股气流进入混合圆筒后可按同一方向进行旋转；相应地，所述混合圆筒的直径X＝n(a+b)，n为1.0～1.75；所述出气管道的直径c由混合气体总量和流速决定；优选0.5(a+b)≤c≤0.8(a+b)。

所述导流体为空心结构的正圆锥，从而减轻混合器整体重量；所述导流体的底面直径Z与混合圆筒的直径X的比例关系为：Z＝(1/5-4/5)X，当比例为Z＝1/2X时效果更佳；所述导流体的母线与底面的角度为α，α最佳角度范围为α＝65°～85°。

所述混合圆筒的顶部设有挡流板，通过挡流板的阻挡，使混合气体从出气管道的出口处引出。所述挡流板为无底面的正圆锥，其母线与混合圆筒底面所成角度为β，β最佳角度范围为β＝90°-α。

所述导流体也可采用空心正圆台结构；此外，根据生产实际需要，还可将所述出气管道数目设置为2个。

实施例2一种烧结烟气循环工艺中气体混合的方法

本实施例提供将上述实施例1所述气体混合器用于烧结烟气循环工艺中用于气体混合的方法，具体包括如下步骤：

(1)确定气体混合器的尺寸：

依据实际生产要求，烧结循环烟气为8000m³/min，流速为16.7m/s，环冷循环热废气为8500m³/min，流速为16.7m/s；混合气体流速24m/s；

经计算烧结循环烟气的进气管道直径a＝3.2m，环冷循环热废气的进气管道直径b＝3.3m，整个烟气混合器的混合圆筒底部直径X＝8m，高度Y＝12m，导流体的底面直径Z＝4m，导流体的坡角α为75°，顶部挡流板的坡角β为15°，混合烟气的出气管道直径c＝3.8m；

(2)将符合尺寸的气体混合器接入烧结烟气循环工艺中环冷循环烟道、烧结循环烟道和烟气分配单元之间；

(3)打开气体混合器的进气管道4、5的阀门，使烧结循环烟气与环冷循环热废气按照要求进入混合圆筒1内；

(4)两股气流经过圆锥混合2的阻隔、导流后，从混合圆筒1底部开始，围绕导流体按同一方向旋转，并从导流体底部向顶部不断的旋转、混匀、攀升，直至烟气混合器顶部；

(5)到达烟气混合器顶部的混合气体在挡流板3的干涉下，混合后的烟气从出气管道6引出。如图6所示。

采用上述气体混合器用于烧结烟气循环工艺中的烧结循环烟气和环冷循环热废气的充分混合，可将烧结生产中大烟道内烟气和环冷机上热废气进行充分混合，能均化烟道烟气成分和烟气温度、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损、保护风机及附属烟道等设备的烟气混合器，为整个烧结烟气循环工艺最终发挥节能减排和增产降耗功效提供保障。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种气体混合方法，其特征在于，利用气体混合器将两种气体充分进行混合；

所述气体混合器，包括一混合圆筒，及位于混合圆筒内、与其同底面且同轴设置的导流体；在所述混合圆筒的侧壁上端设置出气管道；在所述混合圆筒的侧壁下端、以混合圆筒的底面圆心为对称点还对称设置两个进气管道，两个进气管道的进气口方向相对，以使各自气流围绕导流体按同一方向进行旋转；在所述混合圆筒的顶部设有挡流板，通过挡流板的阻挡，使混合气体从出气管道的出口处引出。

2.根据权利要求1所述的气体混合方法，其特征在于，所述混合圆筒的长度Y和直径X的比例为Y＝(1.5～2)X；

所述混合圆筒的直径X由两个进气管道直径决定；设进气管道直径为a和b，则X＝n(a+b)，n为1.0～1.75；

设所述出气管道的直径为c，则出气管道的直径为c取值范围为：0.5(a+b)≤c≤0.8(a+b)；

所述导流体的底面直径Z与混合圆筒的直径X的比例关系为：Z＝(1/5-4/5)X；所述导流体的母线与底面的角度为α，α最佳角度范围为α＝65°～85°。

3.根据权利要求1或2所述的气体混合方法，其特征在于，所述挡流板为无底面的正圆锥，其母线与混合圆筒底面所成角度为β，β最佳角度范围为β＝90°-α。

4.根据权利要求1或2所述的气体混合方法，其特征在于，所述导流体为正圆锥或正圆台。

5.根据权利要求1或2所述的气体混合方法，其特征在于，所述出气管道数目为一个或两个。

6.根据权利要求1-5中任一所述的气体混合方法，其特征在于，所述进气管道与出气管道的方向没有必然联系，其俯视角度看二者关系可为平行、垂直或交叉。

7.根据权利要求1-5任一所述的气体混合方法，其特征在于，将所述气体混合方法用于烧结烟气循环工艺中，包括如下步骤：

(1)将气体混合器接入烧结烟气循环工艺中环冷循环烟道、烧结循环烟道和烟气分配单元之间；

(2)打开气体混合器的进气管道的阀门，使烧结循环烟气与环冷循环热废气进入混合圆筒内；

(3)两股气流经过圆锥混合体的阻隔、导流后，从混合圆筒底部开始，围绕导流体按同一方向旋转，并从导流体底部向顶部不断的旋转、混匀、攀升，直至烟气混合器顶部；

(4)到达烟气混合器顶部的混合气体在挡流板的干涉下，混合后的烟气从出气管道引出。

8.根据权利要求6或7所述的气体混合方法，其特征在于，所述烧结循环烟气、环冷循环热废气的适用流速范围为5m/s～35m/s；适用的流量范围为1500m³/min～60000m³/min；并依据烧结循环烟气、环冷循环热废气的流量与流速计算出气体混合器的最佳适配尺寸。

9.根据权利要求1-5任一所述的气体混合方法，其特征在于，将所述气体混合方法用于烧结烟气循环工艺中，包括如下步骤：

(1)确定气体混合器的尺寸：

依据实际生产要求，烧结循环烟气为8000m³/min，流速为16.7m/s，环冷循环热废气为8500m³/min，流速为16.7m/s；混合气体流速24m/s；

经计算烧结循环烟气的进气管道直径a＝3.2m，环冷循环热废气的进气管道直径b＝3.3m，整个烟气混合器的混合圆筒底部直径X＝8m，高度Y＝12m，导流体的底面直径Z＝4m，导流体的坡角α为75°，顶部挡流板的坡角β为15°，混合烟气的出气管道直径c＝3.8m；

(2)将符合尺寸的气体混合器接入烧结烟气循环工艺中环冷循环烟道、烧结循环烟道和烟气分配单元之间；

(3)打开气体混合器的进气管道的阀门，使烧结循环烟气与环冷循环热废气按照要求进入混合圆筒内；

(4)两股气流经过圆锥混合体的阻隔、导流后，从混合圆筒底部开始，围绕导流体按同一方向旋转，并从导流体底部向顶部不断的旋转、混匀、攀升，直至烟气混合器顶部；

(5)到达烟气混合器顶部的混合气体在挡流板的干涉下，混合后的烟气从出气管道引出。