CN213183296U - 一种熔融还原炉水模型实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，涉及水模型模拟装置技术领域，包括熔融还原实验炉，熔融还原实验炉上设有灌装口和模拟烟道，熔融还原实验炉的炉顶上设有模拟热风喷枪，炉身上设有模拟固体料喷枪，模拟热风喷枪和模拟固体料喷枪共同连接有气力输送装置，熔融还原实验炉靠近底部的侧壁上还固接有与其相连通的模拟前置炉，熔融还原实验炉的下方还设有水箱，水箱分别与模拟前置炉以及熔融还原实验炉相连接。本实用新型解决了传统技术中通过在实际生产中改变不同的工艺参数条件确定最佳工艺参数，工作效率低，影响生产，同时造成不必要的经济损失的问题。

Description

一种熔融还原炉水模型实验模拟装置

技术领域

本实用新型涉及水模型模拟装置技术领域，具体涉及一种熔融还原炉水模型实验模拟装置。

背景技术

HIsmelt熔融还原冶炼工艺是目前世界范围内唯一实现了工业化的熔融还原炼铁新技术，原料适用性强，直接使用煤粉和铁矿进行熔炼，生产出高品质的洁净铁水，相比于高炉炼铁技术省去煤炭焦化、铁矿烧结等污染严重工序，具有超低排放的环保优势及低成本投资的效益优势，为钢铁行业转型升级提供了新思路，具备大规模推广条件。

HIsmelt熔融还原工艺作为冶金行业高新技术，研究物料进入熔融还原炉后熔池内物料的反应状态，研究熔融还原熔池区域涌泉效应，研究物料渣铁分布及前置炉溢铁情况等，从而使得熔融还原炉达到最佳的冶炼效果，充分发挥 HIsmelt熔融还原工艺的优势是非常有意义的工作。

现有技术中公开了一个申请号为201320306423.7的专利，该专利包括该测试装置泵壳组件、叶轮、导叶、吸入喇叭口、活塞环、叶轮前口环、叶轮螺母、叶轮后口环、中间板、泵盖、快装式机械密封组件、轴承悬架部件、泵轴、轴承悬架支架、紧固件、球轴承、双列向心推力球轴承组成。该装置能够完成效率试验、汽蚀试验以及各项水力性能试验，其产品水力部件选型和优化设计的重要技术依据。

该装置虽然可以用在锅炉中使用，但是无法应用于熔融还原工艺中使用，主要表现在以下问题；

现有技术中关于熔融还原工艺水力模型的装置只涉及简单的应用，一般是在实际生产中通过改变不同的工艺参数条件确定最佳工艺参数，工作效率低，影响生产，同时造成不必要的经济损失。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，用以解决传统技术中通过改变不同的工艺参数条件确定最佳工艺参数，工作效率低，影响生产，同时造成不必要的经济损失的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，包括熔融还原实验炉，所述熔融还原实验炉上设有灌装口和模拟烟道，所述熔融还原实验炉的炉顶上设有模拟热风喷枪，炉身上设有模拟固体料喷枪，所述模拟热风喷枪和所述模拟固体料喷枪共同连接有气力输送装置，所述熔融还原实验炉靠近底部的侧壁上还固接有与其相连通的模拟前置炉，所述熔融还原实验炉的下方还设有水箱，所述水箱分别与所述模拟前置炉以及所述熔融还原实验炉相连接。

作为一种优化的方案，所述模拟前置炉的上部设有溢流管，底部设有外排管，所述溢流管与所述外排管共同连接于所述水箱上。

作为一种优化的方案，所述熔融还原实验炉的炉身下部设有共同与所述水箱相连接的模拟渣口和炉渣外排口，且所述炉渣外排口位于所述模拟渣口的下方。

作为一种优化的方案，所述熔融还原实验炉设有用以固定所述模拟固体料喷枪的喷枪枪套，所述模拟固体料喷枪在所述喷枪枪套内作0-20°摆动调整。

作为一种优化的方案，所述模拟固体料喷枪包括若干个围设于所述熔融还原实验炉上的模拟煤喷枪和模拟含铁物料喷枪，且所述模拟煤喷枪和所述模拟含铁物料喷枪交替设置。

作为一种优化的方案，所述气力输送装置包括与气源装置连接的气力输送主管路，所述气力输送主管路上分别连接有与所述模拟热风喷枪相连接的热风输送管路以及与所述模拟固体料喷枪相连接的固体料喷枪输送管路。

作为一种优化的方案，所述气力输送主管路上设有压力调节阀，所述压力调节阀的两侧还分别设有主管路第一压力变送器和主管路第二压力变送器，所述主管路第一压力变送器与所述气源装置之间设有主管路第一止回阀，所述压力调节阀与所述主管路第二压力变送器之间设有主管路第二止回阀。

作为一种优化的方案，所述热风输送管路上沿输送方向依次设有热风输送管路切断阀、变径管路、热风输送管路手动球阀以及热风输送管路流量计。

作为一种优化的方案，所述固体料喷枪输送管路包括并联于所述气力输送主管路上的两个T形管路，所述T形管路的进口端设有固体料喷枪输送管路切断阀，所述T形管路还并列设有分支管路，所述分支管路上沿输送方向依次设有固体料喷枪输送管路手动球阀和固体料喷枪输送管路流量计。

作为一种优化的方案，所述熔融还原实验炉还设有位于煤气室区的第一观察窗，位于炉肩上的第二观察窗口，位于炉身顶部的第三观察窗口以及位于炉身底部的第四观察窗。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本装置熔融还原实验炉所有部件均按照相同比例进行缩小制作。

本装置熔融还原实验炉中装有按照铁水、渣密度搭配成的混合物料，水作为流动悬浮介质。

本装置固体料喷枪可以采用不同的规格，大大增加了实验的全面性。

本装置固体料喷枪角度可以进行0-20°的调整，能够模拟更多的工艺条件，从而确定最优工艺参数。

本装置模拟热风喷枪的规格可以进行灵活的调整，满足不同工艺条件需求。

本装置模拟前置炉上部设置溢流管，用于将从熔融还原实验炉中溢出的模拟铁水排出，防止模拟铁水溢出前置炉。

本装置模拟前置炉底部设置外排管，在模拟实验完成后，将熔融还原实验炉及模拟前置炉中水排出。

本装置设置多处观察窗，能够全方位多角度观察炉内熔池内物料的反应状态、涌泉效应状态、物料渣铁分布、前置炉溢铁情况。

本装置模拟渣口下方设置炉渣外排口，用于在模拟实验完成后，将炉内渣排出。

本装置设置水箱与模拟前置炉溢流管、模拟前置炉外排口、模拟渣口、渣口外排口连接，用于储存排出的模拟铁水和炉渣。

本装置气力输送主管路设置压力调节阀，用于调节管路中压力，压力调节阀前后设置压力变送器，用于实时监测主管路中的压力，压力调节阀前后设置止回阀，用于防止气流逆反。

本装置热风输送管路设置手动切断阀，用于切断调节气体的输送，管路末端进行变径，其管路上设置手动球阀，用于调整管路中的气体流量，调节阀后设置流量计，用于检测管路中的流量，变径管路通过橡胶软管与模拟固体料喷枪进行连接。

本装置固体料喷枪输送管路由两个并列水平放置的T形管路组成，每个T 型管路长臂段设置手动切断阀，用于切断调节气体的输送，设置流计，用于检测管路中的流量每个T型管路横臂段均匀设置4个分支管路，分支管路上设置手动球阀，用于调节管路中的气体流量，设置流量计，用于检测管路中的流量，每个分支管路通过橡胶软管与模拟固体料喷枪进行连接；

提高工作过程中的稳定性；部件少，工序简便，且故障率低；结构简单，使用寿命长；操作控制简便，易于大规模制造与安装，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1.熔融还原实验炉；2.模拟煤喷枪；3.模拟含铁物料喷枪；4.喷枪枪套；5.模拟烟道；6.模拟热风喷枪；7.模拟前置炉；8.加强肋板；9.溢流管；10.模拟前置炉外排口；11.灌装口；12.第一观察窗；13.第二观察窗；14. 第三观察窗；15.第四观察窗；16.模拟渣口；17.渣口外排口；18.水箱；19.气力输送主管路；20.压力调节阀；21.主管路第一压力变送器；22.主管路第二压力变送器；23.主管路第一止回阀；24.主管路第二止回阀；25.热风输送管路； 26.热风输送管路切断阀；27.变径管路；28.热风输送管路手动球阀；29.热风输送管路流量计；30.热风输送管路软管；31.固体料喷枪输送管路；32.固体料喷枪输送管路切断阀；33.固体料喷枪输送管路手动球阀；34.固体料喷枪输送管路流量计；35.空气压缩机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，熔融还原炉水模型实验模拟装置，包括熔融还原实验炉1，熔融还原实验炉1上设有灌装口11和模拟烟道5，熔融还原实验炉1的炉顶上设有模拟热风喷枪6，炉身上设有模拟固体料喷枪，模拟热风喷枪6和模拟固体料喷枪共同连接有气力输送装置，熔融还原实验炉1靠近底部的侧壁上还固接有与其相连通的模拟前置炉7，熔融还原实验炉1的下方还设有水箱18，水箱18 分别与模拟前置炉7以及熔融还原实验炉1相连接。

模拟前置炉7的上部设有溢流管9，底部设有外排管，溢流管9与外排管共同连接于水箱18上。

熔融还原实验炉1的炉身下部设有共同与水箱18相连接的模拟渣口16和炉渣外排口，且炉渣外排口位于模拟渣口16的下方。

熔融还原实验炉1设有用以固定模拟固体料喷枪的喷枪枪套4，模拟固体料喷枪在喷枪枪套作4作0-20°摆动调整。

模拟固体料喷枪包括若干个围设于熔融还原实验炉1上的模拟煤喷枪2和模拟含铁物料喷枪3，且模拟煤喷枪2和模拟含铁物料喷枪3交替设置。

气力输送装置包括与气源装置连接的气力输送主管路19，气力输送主管路 19上分别连接有与模拟热风喷枪6相连接的热风输送管路25以及与模拟固体料喷枪相连接的固体料喷枪输送管路31。

气力输送主管路19上设有压力调节阀20，压力调节阀20的两侧还分别设有主管路第一压力变送器21和主管路第二压力变送器22，主管路第一压力变送器21与气源装置之间设有主管路第一止回阀23，压力调节阀20与主管路第二压力变送器22之间设有主管路第二止回阀24。

热风输送管路25上沿输送方向依次设有热风输送管路切断阀26、变径管路 27、热风输送管路手动球阀28以及热风输送管路流量计29。

固体料喷枪输送管路31包括并联于气力输送主管路19上的两个T形管路，T形管路的进口端设有固体料喷枪输送管路切断阀32，T形管路还并列设有分支管路，分支管路上沿输送方向依次设有固体料喷枪输送管路手动球阀33和固体料喷枪输送管路流量计34。

两个T形管路分别用以连接模拟煤喷枪2和模拟含铁物料喷枪3。

熔融还原实验炉1还设有位于煤气室区的第一观察窗12，位于炉肩上的第二观察窗13口，位于炉身顶部的第三观察窗14口以及位于炉身底部的第四观察窗15。

熔融还原实验炉1本体为圆柱体结构，包括模拟固体料喷枪、模拟烟道5、模拟热风喷枪6、模拟前置炉7、灌装口11、观察窗、模拟渣口16、水箱18。

熔融还原实验炉1中装有按照铁水、渣密度搭配成的混合物料，水作为流动悬浮介质。

模拟固体料喷枪根据实验条件共设置2-16个，并自由控制喷枪开闭、压力、流量。

本方案中的以8个模拟固体料喷枪为例，其中4个规格为DN100-200模拟含铁物料喷枪3，长度为800-1000mm，

4个规格为DN50-100的模拟煤喷枪2，长度为800-1000mm，圆周均匀分布于熔融还原实验炉1炉身，

模拟含铁物料喷枪3与模拟煤喷枪2交替布置。

模拟固体料喷枪规格可根据不同的工艺条件和要求进行灵活的调整，以便于实验及确定最佳的工艺参数。

模拟固体料喷枪通过盲板法兰固定于熔融还原实验炉1固体料喷枪枪套4 中。

模拟固体料喷枪在枪套中能够在轴向进行0-20°的角度调整。

模拟烟道5位于熔融还原实验炉1顶部，用于将炉内产生的废气排出。

模拟热风喷枪6位于熔融还原实验炉1顶部，规格为DN100-150，长度为 1200-1400mm，用于模拟热风的喷入，模拟热风喷枪6的规格可以进行灵活的调整，满足不同工艺条件需求。

模拟前置炉7位于熔融还原实验炉1底部外侧，底部与熔融还原实验炉1 相连，设置加强肋板8固定模拟前置炉7。

模拟前置炉7上部设置溢流管9，用于将从熔融还原实验炉1中溢出的模拟铁水排出，防止模拟铁水溢出前置炉。

模拟前置炉7底部设置外排管，在模拟实验完成后，将熔融还原实验炉1 及模拟前置炉7中水排出。

灌装口11位于熔融还原实验炉1炉身上部，规格为DN20-30，用于在实验前将用于模拟铁水的水注入到炉中。

观察窗共设置四处，第一观察窗12处位于熔融还原实验炉1煤气室，为矩形耐高压透明玻璃，共设置2个，规格为300*170，用于观察煤气室中气流流动及炉渣喷溅情况。

第二观察窗13处位于熔融还原实验炉1炉肩，为扇形耐高压透明玻璃，共设置4个，规格为240*140，用于观察炉内反应情况。

第三观察窗14处位于熔融还原实验炉1炉身顶部，为矩形耐高压透明玻璃，共设置4个，规格为300*150，用于观察炉内熔池中物料的反应状态及涌泉效应状态。

第四观察窗15处位于熔融还原实验炉1炉缸底部，为矩形耐高压透明玻璃，共设置2个，规格为300*120，用于观察物料渣铁分布及前置炉溢铁情况。

模拟渣口16位于熔融还原实验炉1炉身下部，规格为DN25,用于模拟炉内炉渣的排出。

模拟渣口16下方设置炉渣外排口，用于在模拟实验完成后，将炉内渣排出。

水箱18位于熔融还原炉下方，为环形箱体，与模拟前置炉7溢流管9、模拟前置炉外排口10、模拟渣口16、渣口外排口17连接，用于储存排出的模拟铁水和炉渣。

气力输送装置用于将气源产生的气体进行分配调节后，通过管路输送至熔融还原实验炉1中，包括气力输送主管路19、热风输送管路25、固体料喷枪输送管路31、管路支架。

气力输送主管路19用于连接气源装置和热风分配调节输送管路、固体料喷枪分配调节输送管路，规格为DN50-100，采用无缝钢管材质，

管路上设置压力调节阀20，调节范围为0-100KPa。

压力调节阀20前后设置主管路第一压力变送器21和主管路第二压力变送器22，量程为0-100KPa，用于实时监测主管路中的压力。

压力调节阀20前后设置主管路第一止回阀23和主管路第二止回阀24，用于防止气流逆反。

热风输送管路25用于连接模拟热风喷枪6与气力输送主管路19。

热风输送管路25与气力输送主管路19采用无缝钢管连接，规格为 DN100-150，管路上设置手动切断阀，用于切断调节气体的输送。

管路末端进行变径，变径管路27规格为DN25-50,其管路上设置手动球阀，用于调整管路中的气体流量，调节阀后设置流量计，用于检测管路中的流量，量程为0-1000Nm3/h。

变径管路27通过热风输送管路软管30与模拟固体料喷枪进行连接，规格为DN25-50。

固体料喷枪输送管路31用于连接模拟固体料喷枪与气力输送主管路19。

固体料喷枪输送管路31与气力主送主管路连接部分由两个并列水平放置的T形管路组成，管路采用无缝钢管材质，规格为DN100-150,

每个T型管路长臂段设置固体料喷枪输送管路切断阀32，用于切断调节气体的输送，设置流计，用于检测管路中的流量，量程为0-500Nm3/h，

每个T型管路横臂段均匀设置4个分支管路，其中分支管路的数量与喷枪的个数相比配，规格为DN25-50，

分支管路上设置固体料喷枪输送管路手动球阀33，用于调节管路中的气体流量，设置固体料喷枪输送管路流量计34，用于检测管路中的流量，量程为 0-300Nm3/h。

每个分支管路通过橡胶软管与模拟固体料喷枪进行连接，规格为DN25-50。

管路支架用于固定热风输送管路25和固体料喷枪输送管路31。固定热风输送管路25与固体料喷枪输送管路31并列分布，采用DN80-100的无缝光管将其进行固定，便于气力的输送。

气源装置为空气压缩机35，驱动功率为130-200KW,排气量为 1000-2000Nm3/h，性能稳定，能够为熔融还原实验炉1提供足够的压缩空气。

具体使用方法为：

1、开机前检查各输气管路的连接是否正确，确保连接可靠，关闭所有输气管路阀门。

2、检查熔融还原实验炉内各物料的状态，确保水位为正常状态。

3、开启空气压缩机，输出压力调整在20KPa-100KPa范围内，检查是否能保持压力恒定，观察时间不小于3分钟。

4、开启两条含铁物料喷枪及煤喷枪，开启顶部热风喷枪，压力为50-60KPa, 观察炉内的反应状况，时间5-10分钟；然后将压力调整到80-100KPa，观察炉内的反应状况，时间5-10分钟。

5、开启两条含铁物料喷枪，开启顶部热风喷枪，压力为50-60KPa,观察炉内的反应状况，时间5-10分钟；然后将压力调整到80-100KPa，观察炉内的反应状况，时间5-10分钟。

6、通过不同的压力及物料喷枪，通过上部观察窗观察熔池内物料的反应状态及涌泉效应状态，记录实验数据。

7、通过底部观察窗，观察物料渣铁分布及前置炉溢铁情况，记录实验数据。

8、模拟实验完成后，所有设备处于停机关闭状态。通过调整气力输送主管路的压力调节阀、各个固体物料喷枪的手动球阀改变熔融还原实验炉中的压力、通过控制各个管路上的切断阀来控制喷枪的开启数量、通过调整热风喷枪管路的手动球阀来调整热风流量、通过调整各个物料喷枪的角度来控制其插入角度来模拟实际生产的不同工艺，根据模拟实验数据判定不同实验条件下熔池内物料的反应状态、涌泉效应状态、物料渣铁分布、前置炉溢铁情况等等，最终确定确定最佳工艺参数，提高生产效率，减少不必要的经济损失。如此，通过实验参数的变化来模拟实际生产的不同工艺条件，得到不同生产条件下的最佳熔融还原炉生产工艺参数，对生产有一定的指导意义。

其中涉及到的其他部件均采用日常所常见的，因不属于本方案的创新之处，所以在此不多做赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：包括熔融还原实验炉(1)，所述熔融还原实验炉(1)上设有灌装口(11)和模拟烟道(5)，所述熔融还原实验炉(1)的炉顶上设有模拟热风喷枪(6)，炉身上设有模拟固体料喷枪，所述模拟热风喷枪(6)和所述模拟固体料喷枪共同连接有气力输送装置，所述熔融还原实验炉(1)靠近底部的侧壁上还固接有与其相连通的模拟前置炉(7)，所述熔融还原实验炉(1)的下方还设有水箱(18)，所述水箱(18)分别与所述模拟前置炉(7)以及所述熔融还原实验炉(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述模拟前置炉(7)的上部设有溢流管(9)，底部设有外排管，所述溢流管(9)与所述外排管共同连接于所述水箱(18)上。

3.根据权利要求1所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述熔融还原实验炉(1)的炉身下部设有共同与所述水箱(18)相连接的模拟渣口(16)和炉渣外排口，且所述炉渣外排口位于所述模拟渣口(16)的下方。

4.根据权利要求1所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述熔融还原实验炉(1)设有用以固定所述模拟固体料喷枪的喷枪枪套(4)，所述模拟固体料喷枪在所述喷枪枪套(4)内作0-20°摆动调整。

5.根据权利要求1所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述模拟固体料喷枪包括若干个围设于所述熔融还原实验炉(1)上的模拟煤喷枪(2)和模拟含铁物料喷枪(3)，且所述模拟煤喷枪(2)和所述模拟含铁物料喷枪(3)交替设置。

6.根据权利要求5所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述气力输送装置包括与气源装置连接的气力输送主管路(19)，所述气力输送主管路(19)上分别连接有与所述模拟热风喷枪(6)相连接的热风输送管路(25)以及与所述模拟固体料喷枪相连接的固体料喷枪输送管路(31)。

7.根据权利要求6所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述气力输送主管路(19)上设有压力调节阀(20)，所述压力调节阀(20)的两侧还分别设有主管路第一压力变送器(21)和主管路第二压力变送器(22)，所述主管路第一压力变送器(21)与所述气源装置之间设有主管路第一止回阀(23)，所述压力调节阀(20)与所述主管路第二压力变送器(22)之间设有主管路第二止回阀(24)。

8.根据权利要求7所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述热风输送管路(25)上沿输送方向依次设有热风输送管路切断阀(26)、变径管路(27)、热风输送管路手动球阀(28)以及热风输送管路流量计(29)。

9.根据权利要求8所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述固体料喷枪输送管路(31)包括并联于所述气力输送主管路(19)上的两个T形管路，所述T形管路的进口端设有固体料喷枪输送管路切断阀(32)，所述T形管路还并列设有分支管路，所述分支管路上沿输送方向依次设有固体料喷枪输送管路手动球阀(33)和固体料喷枪输送管路流量计(34)。

10.根据权利要求1所述的一种熔融还原炉水模型实验模拟装置，其特征在于：所述熔融还原实验炉(1)还设有位于煤气室区的第一观察窗(12)，位于炉肩上的第二观察窗(13)口，位于炉身顶部的第三观察窗(14)口以及位于炉身底部的第四观察窗(15)。

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