CN202430239U - 一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置。所述实验装置包括送风机、流量计、一次风管、二次风管、空气电加热器、螺旋给煤机、热电偶、一次风嘴、二次风嘴、高温炉温控仪、高温燃烧炉、气体收集器、真空泵、红外气体分析仪、重力除尘器、引风机、惯性分离器、计算机数据线和计算机。本实用新型实验装置可使煤粉在实验输送过程中更均匀、更连续，实验结果更准确、可靠，可以对比不同工况下的煤粉燃烧率，不仅可以得到单种煤、混合煤粉的燃烧率，而且可以得到预热煤粉的燃烧率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，属于高炉炼铁技术领域。
背景技术
煤粉气化燃烧后才能发挥代替焦炭提供还原剂和热能的作用，所以高炉要求煤粉的燃烧性能要好。煤粉在高炉风口区的燃烧率，直接关系到喷吹煤粉量的多少和置换比。煤粉燃烧率的大小，表明了煤粉在高炉风口的气化的完全程度。如果煤粉燃烧率较低，煤粉燃烧不完全，不仅会降低煤粉在高炉内的利用率，还会影响炉料的透气性和炉渣黏度，从而影响高炉生产。因此，对高炉喷煤来说，煤粉燃烧率是衡量煤粉性能忧劣和评价高炉风口燃烧状况好坏的一个重要指标，强化煤粉在风口的燃烧是高炉进行大喷吹的一个最基本的前提。
但在研究煤粉燃烧率的方法，目前还没有国家标准。输送系统是实验装置中的关键组成部分之一，保证给料的均匀性、连续性是保证实验可靠性、精度和重现性的关键，在现有煤粉燃烧率测定装置的携带流反应器中，采用较多的是流化床加料形式，但这种给料装置存在易堵、给料不均匀等特点，实验结果偏差较大。
发明内容
本实用新型针对现有煤粉燃烧率测定装置存在的上述不足，提供一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置包括送风机，所述送风机处连接有第一流量计和第二流量计，所述第一流量计上连接有一次风管，所述第二流量计上连接有二次风管，所述一次风管通过第一空气电加热器连接在高温燃烧炉的顶部上，所述二次风管通过第二空气电加热器连接在高温燃烧炉的顶部上，所述第一空气电加热器上连接有螺旋给煤机，所述高温燃烧炉的顶部中间部位安装有一次风嘴，所述一次风嘴的四周安装有二次风嘴，所述一次风嘴和二次风嘴上各安装有一热电偶，所述高温燃烧炉的侧壁上插入一个高温炉温控仪，所述高温燃烧炉通过气体收集器相连和真空泵的左侧相连，所述真空泵的右侧通过红外气体分析仪和计算机相连，所述高温燃烧炉的底部连接有惯性分离器，所述重力除尘器的左侧连接在高温燃烧炉和惯性分离器之间，所述重力除尘器的右侧和引风机相连，所述一次风管、二次风管、一次风嘴和二次风嘴均连接在计算机上。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述第一空气电加热器连接在一次风管和一次风嘴之间，所述第二空气电加热器连接在二次风管和二次风嘴之间。
进一步，所述送风机通过不锈钢管与第一流量计之间螺纹连接，所述送风机通过不锈钢管与第二流量计之间螺纹连接。
进一步，所述一次风管通过不锈钢管焊接导通第一空气电加热器，所述二次风管通过不锈钢管焊接导通第二空气电加热器。
进一步，所述螺旋给煤机的下料口与一次风管通过不锈钢管焊接导通。
进一步，所述高温燃烧炉通过不锈钢管和气体收集器螺纹连接，所述真空泵通过不锈钢管螺纹连接在气体收集器和红外气体分析仪之间，所述高炉燃烧炉和惯性分离器之间通过不锈钢管螺纹连接，所述重力除尘器的左侧与高温燃烧炉的下部通过不锈钢管焊接导通，所述重力除尘器的右侧与引风机之间通过不锈钢管螺纹连接。
进一步，所述一次风管、二次风管、一次风嘴、二次风嘴和红外气体分析仪均通过计算机数据线和计算机相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置操作方便，调节灵活，运行稳定，可以对比不同工况下的煤粉燃烧率，不仅可以更加准确地得到单种煤、混合煤粉的燃烧率，煤粉不同粒度组成的燃烧率、煤粉含添加剂的燃烧率，而且可以得到预热煤粉的燃烧率，；还可使煤粉在输送过程中更均匀、更连续，弥补了现有煤粉燃烧实验无法调整喷吹煤粉温度的不足，丰富了高炉喷吹煤粉燃烧实验室的研究内容，完善了实验室研究手段。
附图说明
图1为本实用新型用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，所述用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置包括送风机1，所述送风机1处连接有第一流量计20和第二流量计2，所述第一流量计20上连接有一次风管3，所述第二流量计上连接有二次风管4，所述一次风管3通过第一空气电加热器21连接在高温燃烧炉11的顶部上，所述二次风管4通过第二空气电加热器5连接在高温燃烧炉11的顶部上，所述第一空气电加热器21上连接有螺旋给煤机6，所述高温燃烧炉11的顶部中间部位安装有一次风嘴8，所述一次风嘴8的四周安装有二次风嘴9，所述一次风嘴8和二次风嘴9上各安装有一热电偶7，所述高温燃烧炉11的侧壁上插入一个高温炉温控仪10，所述高温燃烧炉11通过气体收集器12相连和真空泵13的左侧相连，所述真空泵13的右侧通过红外气体分析仪14和计算机19相连，所述高温燃烧炉11的底部连接有惯性分离器17，所述重力除尘器15的左侧连接在高温燃烧炉11和惯性分离器17之间，所述重力除尘器15的右侧和引风机16相连，所述一次风管3、二次风管4、一次风嘴8和二次风嘴4均连接在计算机19上。所述高温炉温控仪10用于测定高温燃烧炉11炉膛的温度。
所述第一空气电加热器21连接在一次风管3和一次风嘴8之间，所述第二空气电加热器5连接在二次风管4和二次风嘴9之间。所述送风机1通过不锈钢管与第一流量计20之间螺纹连接，所述送风机1通过不锈钢管与第二流量计2之间螺纹连接。所述一次风管3通过不锈钢管焊接导通第一空气电加热器21，所述二次风管4通过不锈钢管焊接导通第二空气电加热器5。所述螺旋给煤机6的下料口与一次风管3通过不锈钢管焊接导通。所述高温燃烧炉11通过不锈钢管和气体收集器12螺纹连接，所述真空泵13通过不锈钢管螺纹连接在气体收集器12和红外气体分析仪14之间，所述高炉燃烧炉11和惯性分离器17之间通过不锈钢管螺纹连接，所述重力除尘器15的左侧与高温燃烧炉11的下部通过不锈钢管焊接导通，所述重力除尘器15的右侧与引风机16之间通过不锈钢管螺纹连接。所述一次风管3、二次风管4、一次风嘴8、二次风嘴4和红外气体分析仪14均通过计算机数据线18和计算机19相连。
高温燃烧炉11本体从内到外依次为燃烧反应区(刚玉管)、发热元件、保温层、钢外套，主体设备的高温燃烧炉采用硅钼棒发热体为加热元件，炉膛温度可加热至1300～1600℃，模拟高炉风口，使煤粉与热风混合燃烧。两个流量计可以根据不同工况需要，可以调整一次风和二次风的进风流量。两个空气电加热器采用铁铬铝加热，温度最高可达1200℃，起到加热气体的作用，可以将气体加热至高炉热风的温度。其中一次风管模拟喷煤枪喷吹煤粉，二次风管模拟高炉风口提供热风。一、二次风管的热电偶材质选用单铂铑，高温炉温控仪的材质为双铂铑。螺旋给煤机的下料管与一次风管相连，携带煤粉颗粒的一次风通过一次风嘴喷射进炉膛，该喷嘴布置在炉膛顶部中间部位。经空气电加热器加热的二次风通过二次风嘴喷射进炉膛，该喷嘴布置在一次风嘴四周，能调节火焰温度和氧气浓度，且对一维的火焰影响较小。煤粉气流与二次风混合在高温燃烧炉炉膛内完成，混合气流在高温燃烧炉内受到强烈的加热作用而燃烧。利用真空泵产生的负压，把烟气从炉膛引出，进入红外气体分析仪。该气体分析仪可分析烟气中O2、CO、NO、SO2等的浓度。该装置配有控制盘和数据采集系统。数据采集系统的数据来源主要有：温度、压力和烟气成分。计算机系统根据设定程序可以计算出煤粉燃烧率。燃烧产生的废气经重力除尘器除尘，经引风机排出实验室，产生的灰渣汇集在惯性分离器，惯性分离器要定期清理。
本实用新型采用螺旋加料方式可使煤粉在实验输送过程中更均匀、更连续，燃烧实验结果更准确，该装置一次风管前端安装了空气电加热器，可对喷吹煤粉加热至所需温度，可以进行预热煤粉的燃烧实验
本实用新型实验装置采用了螺旋加料方式，克服了原有给料装置易堵，给料不均等特点，在输料量1O～40g／min范围内，可使料量的均匀性、连续性得到保证。螺旋加料机通过1：40的变速箱与调速电机相连。通过调节调速电机的转速，实现不同的输料速率。螺旋加料器的下料管与一次风管相连，把煤粉输送到燃烧器的一次风嘴。另外，实验工况可以调整，满足变浓度煤粉燃烧的需要，实验参数如压力、温度、流量、燃烧产物(气体)成分等工艺参数可以实时检测，通过自动数据采集记录系统，便于对实验结果进行分析。另外，该装置一次风管前端安装了一个空气电加热器，可以将煤粉加热至300℃，因此该装置可以进行煤粉预热燃烧的实验。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，包括送风机(1)，所述送风机(1)处连接有第一流量计(20)和第二流量计(2)，所述第一流量计(20)上连接有一次风管(3)，所述第二流量计上连接有二次风管(4)，所述一次风管(3)通过第一空气电加热器(21)连接在高温燃烧炉(11)的顶部上，所述二次风管(4)通过第二空气电加热器(5)连接在高温燃烧炉(11)的顶部上，所述第一空气电加热器(21)上连接有螺旋给煤机(6)，所述高温燃烧炉(11)的顶部中间部位安装有一次风嘴(8)，所述一次风嘴(8)的四周安装有二次风嘴(9)，所述一次风嘴(8)和二次风嘴(9)上各安装有一热电偶(7)，所述高温燃烧炉(11)的侧壁上插入一个高温炉温控仪(10)，所述高温燃烧炉(11)通过气体收集器(12)相连和真空泵(13)的左侧相连，所述真空泵(13)的右侧通过红外气体分析仪(14)和计算机(19)相连，所述高温燃烧炉(11)的底部连接有惯性分离器(17)，所述重力除尘器(15)的左侧连接在高温燃烧炉(11)和惯性分离器(17)之间，所述重力除尘器(15)的右侧和引风机(16)相连，所述一次风管(3)、二次风管(4)、一次风嘴(8)和二次风嘴(4)均连接在计算机(19)上。
2.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述第一空气电加热器(21)连接在一次风管(3)和一次风嘴(8)之间，所述第二空气电加热器(5)连接在二次风管(4)和二次风嘴(9)之间。
3.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述送风机(1)通过不锈钢管与第一流量计(20)之间螺纹连接，所述送风机(1)通过不锈钢管与第二流量计(2)之间螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述一次风管(3)通过不锈钢管焊接导通第一空气电加热器(21)，所述二次风管(4) 通过不锈钢管焊接导通第二空气电加热器(5)。
5.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述螺旋给煤机(6)的下料口与一次风管(3)通过不锈钢管焊接导通。
6.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述高温燃烧炉(11)通过不锈钢管和气体收集器(12)螺纹连接，所述真空泵(13)通过不锈钢管螺纹连接在气体收集器(12)和红外气体分析仪(14)之间，所述高炉燃烧炉(11)和惯性分离器(17)之间通过不锈钢管螺纹连接，所述重力除尘器(15)的左侧与高温燃烧炉(11)的下部通过不锈钢管焊接导通，所述重力除尘器(15)的右侧与引风机（16）之间通过不锈钢管螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的用于模拟高炉喷吹煤粉燃烧的实验装置，其特征在于，所述一次风管(3)、二次风管(4)、一次风嘴(8)、二次风嘴(4)和红外气体分析仪(14)均通过计算机数据线(18)和计算机(19)相连。
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