CN213362466U - 一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，涉及熔融还原工艺燃烧装置技术领域，包括移动设置的燃烧器，燃烧器的入口端中心上连接有中心风管路，及连接于燃烧器内腔的内煤气管路、外煤气管路和煤风管路，燃烧器沿其进料方向还依次设有与其内腔相连通的旋流风管路和轴流风管路，旋流风管路和轴流风管路还通过第一管道相连通，中心风管路通过第二管道连接于旋流风管路上。本实用新型解决了传统技术中火焰不集中，燃烧速度慢，燃烧温度低，火焰长度可调节性差，火焰形状不规则、扫窑皮，影响窑衬的使用寿命；以及现有装置燃烧不稳定，窑内工况稳定性差，煤气燃烧率低；且不方便运输移动的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及熔融还原工艺燃烧装置技术领域，具体涉及一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置。
背景技术
HIsmelt熔融还原工艺技术利用非焦煤煤粉及铁矿粉采取喷射冶金方式生产液态生铁，流程短，成本低，污染小，铁水质量好，是解决我国焦煤资源有限和环保问题的先进炼铁技术，该工艺采用两级回转窑的预热预还原系统对最大含水量为15％的铁矿粉进行预处理。通过该系统完成对物料的烘干预热、加热、还原的工艺过程，以满足物料出料温度达到750℃以上，最高不超过850℃的温度，且满足物料的还原度达到9-15％的要求。
SRV炉产生煤气及煤粉通过预热预还原系统中回转窑窑头燃烧装置燃烧，为矿粉的干燥预热及还原提供热量。因此为保证出料温度及还原度的稳定，煤气及煤粉的燃烧情况起到决定性的作用，所以需要一种能够保证煤气及煤粉稳定且充分燃烧的燃烧装置。
现有技术中公开了一个申请号为200480005006.2的专利，该方案煅烧被加入到回转窑中的石灰石，并且使用煤粉作为向加入到该回转窑中的石灰石供热的热源的燃料。本发明还提供了通过使用煤粉来生产生石灰的方法和设备。本发明可以利用煤粉，该粉末状矿物燃料是在焦炭加工和冷却过程中产生的，并且被集尘器所收集，以便用于生产优异的水合水平的生石灰，并同时降低了SOx(硫化物)和NOx(氮化物)的生成。
该套装置虽然可以实现高炉系统中进行使用，但是若应用于熔融还原工艺中使用，则直接的暴露出了该技术的问题,表现在以下方面：
第一，现有装置一次风量大，风量匹配不合理，煤耗高，电耗高。
第二，现有装置燃烧装置火焰不集中，燃烧速度慢，燃烧温度低，火焰长度可调节性差，火焰形状不规则、扫窑皮，影响窑衬的使用寿命。
第三，现有装置燃烧不稳定，窑内工况稳定性差，煤气燃烧率低；且不方便运输移动，给使用过程带来了影响。
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预热预还原系统窑头燃烧装置；用以解决传统技术中火焰不集中，燃烧速度慢，燃烧温度低，火焰长度可调节性差，火焰形状不规则、扫窑皮，影响窑衬的使用寿命；以及现有装置燃烧不稳定，窑内工况稳定性差，煤气燃烧率低；且不方便运输移动的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，包括移动设置的燃烧器，所述燃烧器的入口端中心上连接有中心风管路，及连接于所述燃烧器内腔的内煤气管路、外煤气管路和煤风管路，所述燃烧器沿其进料方向还依次设有与其内腔相连通的旋流风管路和所述轴流风管路，所述旋流风管路和所述轴流风管路还通过第一管道相连通，所述中心风管路通过第二管道连接于所述旋流风管路上。
作为一种改进的方案，所述煤气管路的入口连接有熔融还原炉输送管道，所述熔融还原炉输送管道上还连接有天然气管道。
作为一种改进的方案，所述还原炉输送管道上还沿其进料方向依次设有气动切断阀、电动调节阀、压力变送器以及流量计。
作为一种改进的方案，所述内煤气管路与所述外煤气管路沿所述燃烧器的轴向方向分居于所述煤风管路的两侧。
作为一种改进的方案，所述中心风管路、所述内煤气管路、所述煤风管路、所述外煤气管路、所述旋流风管路以及所述轴流风管路沿所述燃烧器的进料方向由内到外依次设置。
作为一种改进的方案，所述燃烧器处于所述旋流风管路与所述轴流风管路之间的部分设有第一金属波纹补偿器以及处于所述旋流风管路与所述外煤气管之间的部分设有第二金属波纹补偿器；所述第一管道上还设有金属波纹管。
作为一种改进的方案，所述燃烧器的出口端延伸至回转窑内，所述出口端上设有自动点火装置和火焰检测装置。
作为一种改进的方案，所述燃烧器支撑固定于行走小车上。
作为一种改进的方案，所述煤风管路上还连接有煤粉输送管道，所述煤风管路上还连接有煤风风机。
作为一种改进的方案，所述轴流风管路的入口连接有第一罗茨风机，所述旋流风管路的入口连接有第二罗茨风机。
作为一种改进的方案，所述燃烧器上沿其进料方向逆向依次设置有第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表以及第五压力表。
作为一种改进的方案，所述轴流风管路上设有第一蝶阀，所述旋流风管路上设有第二蝶阀，所述第二管道上设有第三蝶阀，所述第一管道上设有第四蝶阀；所述第二管道处于所述第三蝶阀和所述旋流风管路之间的部分还设有第五蝶阀。
作为一种改进的方案，所述第二管道上还连接有金属软管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本装置一次风量用量少，可低至6-8％；火焰集中，燃烧速度快，燃烧温度高，能够满足熔融还原工艺对矿粉温度及还原度的热量的需求；喷出火焰形状规则，不会对窑衬造成伤害；使用熔融还原煤气燃烧率高，可高达99.9％；能够灵活调整火焰长度；以烟气温度为目标，能够根据生产负荷变化需要，调节煤气和喷煤的供给量及助燃风量，保证燃烧器燃烧稳定与充分，确保窑内稳定工况；系统运行稳定，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-煤粉；2-熔融还原炉煤气；3-天然气管道；4-煤粉输送管道；5-熔融还原炉输送管道；6-天然气；7-煤风风机；8-第二金属软管；9-燃烧器；10-外煤气管路；11-内煤气管路；12-煤风管路；13-轴流风管路；14-旋流风管路；15-中心风管路；16-回转窑；17-第一管道；18-第四蝶阀；19-第二管道；20-第一金属软管；21-第五蝶阀；22-第一罗茨风机；23-第二罗茨风机；24-第一金属波纹补偿器；25-第二金属波纹补偿器；26-金属波纹管；27-燃烧器延伸段；28-流量计；29-电动调节阀；30-气动切断阀；31-压力变送器；32-第一压力表；33-第二压力表；34-第三压力表；35-第四压力表；36-第五压力表；37-自动点火装置；38-火焰检测装置；39-第一蝶阀；40-第二蝶阀；41-第三蝶阀；42-行走小车。
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，熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，包括移动设置的燃烧器9，燃烧器9的入口端中心上连接有中心风管路15，及连接于燃烧器9内腔的外煤气管路10、内煤气管路11和煤风管路12，燃烧器9沿其进料方向还依次设有与其内腔相连通的旋流风管路14和轴流风管路13，旋流风管路14和轴流风管路13还通过第一管道17相连通，中心风管路15通过第二管道19连接于旋流风管路14上。
燃烧器本体为圆形，分为六个管路，六个管路从中心管路由内而外分布。
煤气管路的入口连接有熔融还原炉输送管道5，熔融还原炉输送管道5上还连接有天然气管道3，用以输送天然气6
熔融还原炉输送管道5内有熔融还原炉煤气2。
还原炉输送管道上还沿其进料方向依次设有气动切断阀30、电动调节阀29、压力变送器31以及流量计28。
内煤气管路11与外煤气管路10沿燃烧器9的轴向方向分居于煤风管路12的两侧。
中心风管路15、内煤气管路11、煤风管路12、外煤气管路10、旋流风管路14以及轴流风管路13沿燃烧器9的进料方向由内向外依次设置。
燃烧器9处于旋流风管路14与轴流风管路13之间的部分设有第一金属波纹补偿器24以及处于旋流风管路14与外煤气管之间的部分设有第二金属波纹补偿器25；第一管道17上还设有金属波纹管26。
燃烧器9的出口端延伸至回转窑16内，出口端上设有自动点火装置37和火焰检测装置38。
燃烧器9支撑固定于行走小车42上。
煤风管路12上还连接有煤粉输送管道4用以输送煤粉1，煤风管路12上还连接有煤风风机7。
轴流风管路13的入口连接有第一罗茨风机22，旋流风管路14的入口连接有第二罗茨风机23。
燃烧器9上沿其进料方向逆向依次设置有第一压力表32、第二压力表33、第三压力表34、第四压力表35以及第五压力表36。
轴流风管路13上设有第一蝶阀39，旋流风管路14上设有第二蝶阀40，第二管道19上设有第三蝶阀41，第一管道17上设有第四蝶阀18；第二管道19处于第三蝶阀41和旋流风管路14之间的部分还设有第五蝶阀21。
第二管道19上还连接有第一金属软管20。
其中用以连接内煤气管路11、煤风管路12以及外煤气管路10的管道为柔质的第二金属软管8。
延伸器上还连接有燃烧器延伸段27，用以与回转窑16相连接。
为预热预还原系统每小时最大240吨矿粉的干燥预热及预还原提供充足的热量。具体方案为：
设计的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置具体包括燃料供应系统、燃烧器9本体系统、燃烧控制系统、行走小车42共四部分。
燃料供应系统是合格的煤粉1通过预热预还原系统煤喷吹系统送入燃烧器9；熔融还原炉煤气2经过输送管道，按照设定的流量进入燃烧器9；
天然气管道3与熔融还原炉煤气2输送管道相连，在没有熔融还原炉煤气2可用时，天然气通过煤气管道进入燃烧器9。
煤粉1采用烟煤由煤粉1制备系统制成，质量要求为：灰分≤14％，挥发分≥20％，灰熔点T1＞1350℃，热值≥5500kcal/kg，S≤0.6％，煤粉1粒度≤5mm，水分≤8％。
煤粉1喷吹系统由干煤仓、煤粉1计量器、煤粉1输送泵、风机组成，干煤仓中煤粉11经煤粉11计量器进行计量，计量后的煤粉1通过罗茨风机及输送泵送入燃烧器9中，能够实现0-12t/h的喷吹量，并可灵活调控。
熔融还原炉煤气2主要成分为CO：17-25％，H2:5-10％，CO2:18-22％，N2:43-48％，热值≥620kcal/kg，煤气压力：25±10Kpa，可调控，最大煤气量：30000m3/h。
煤粉1输送管线采用无缝钢管且所用转弯处采用陶瓷弯头，
熔融还原炉煤气2输送管道采用无缝钢管，
天然气管道3采用无缝钢管。
煤粉1及煤气输送管线均通过金属软管与燃烧器9相连。
燃烧器9系统为多通道煤气混烧燃烧器9，
熔融还原炉煤气2分别进入燃烧器9中内煤气管路11、外煤气管路10，煤粉1进入燃烧器9煤风管路12，煤粉11由气流携带从煤风管按一定的扩散角向外喷出，由旋流风管路14产生的风与喷出的煤粉1气流混合以高速度螺旋前进，与从轴流风管路13中高速射出的轴流风束相遇。
轴流风束的插入进一步增强了煤、风的混合，轴流风束可调节火的发散程度，能按需要调节火焰的长短、粗细，以达到需要的火焰形状。
经轴流风束充分混合后的煤风气通过喷嘴喷入回转窑16内燃烧，由中心风管路15产生的风的作用是促使中心部分的少量煤及CO燃烧，使燃烧更为充分，并起稳流的作用。
燃烧器9总长为12.0m，设计功率：14400*104Kcal/h，燃烧器9直径为2000mm，煤气燃烧效率可达到99.9％，煤粉11燃烧效率可达到95％。
轴流风管路13与旋流风管路14通过第一管道17相连，管道型号为DN450，管道设置第四蝶阀18。
旋流风管路14与中心风管路15通过第二管道19连接，管道型号为DN100，管道中间设置第一金属软管20及第五蝶阀21，便于控制及调整距离。
旋流风管路14与轴流风管路13采用两台罗茨风机供风，为对应的第二罗茨风机23和第一罗茨风机22。
罗茨风机为变频风机，风量150-160m3/min，风压为45-50kpa，可根据实际使用情况，灵活调控旋流风及轴流风的风量。
旋流风管路14、轴流风管路13与中心风管路15可通过调整其之间的蝶阀进行串气通风。
煤风管路12由一台煤风机供风，风量为60-65m3/min，风压为55-60kpa。
喷嘴由耐热钢加工而成，各个管道的喷出口面积可调，能够调节喷出的风速，从而保证了火焰形状的稳定性及可调性。
金属波纹补偿器起到密封和调节火焰形状的作用，能够在相连管道作轴向移动。
第一金属波纹补偿器24用于调节轴流风的出口面积及风速，长度为550-580mm，轴向允许移动量为±25mm。
第二金属波纹补偿器25用于调节旋流风的出口面积及风速，长度为490-520mm，轴向允许移动量为±20mm，金属波纹管2626用于连接轴流风管道和旋流风管道。
燃烧器9伸入回转窑16内的的部分设有保护层，保护燃烧器9不受高温火焰和物料的影响。其端部采用刚玉质浇注料，其余部分全部采用高铝质浇注料。
燃烧控制系统采用PLC控制，以烟气温度为目标，根据生产负荷的变化需要，调节煤气和喷煤的供给量以及助燃风量，保证燃烧器9燃烧稳定与充分。该系统由熔融还原炉煤气2控制系统、燃烧器9控制系统等组成，该系统的熔融还原炉煤气2功率调节范围为30-70％，煤粉1功率调节范围30-120％。
流量检测调节装置安装于输送管道上，包括流量计28用于检测熔融还原炉煤气2流量，量程为0-35000Nm3,
电动调节阀29用于调节流量大小，气动切断阀30用于快速切断煤气输送。
压力变送器31用于检测管道内煤气压力，量程为0-40kpa，异常报警器，当熔融还原炉煤气22压力超过35kpa时，发出声光报警。
自动点火装置37、火焰检测装置38、流量控制阀门等，用于控制回转窑16内火焰形状及温度稳定。
第一压力表32、第二压力表33、第三压力表34，量程为0-60Mpa，第四压力表35、第五压力表36，量程为0-1Mpa，用于显示燃烧器9内个管路的压力，便于各管路风速的控制，
点火装置由点火器、点火枪及屏蔽电缆组成，点火气源采用天然气3，能够实现燃烧器9的自动点火功能。
火焰检测装置38由处理器和UV探头两部分组成，该装置能够实现燃烧全过程连续监测，一旦没有检测到火焰，系统便会自动关闭煤气管路上的快速切断阀，并及时发出熄火报警。
流量控制阀门为手动蝶阀，用于调节风量。
燃烧器9共安装5个手动蝶阀，其中第一蝶阀39用于调整轴流风风量，
第二蝶阀40用于调节旋流风风量,
第三蝶阀41用于调节中心风风量,
第四蝶阀18用于调节旋流风与轴流风需要串气通风时的风量，
第五蝶阀21用于调节旋流风与中心风需要串气通风时的风量。
行走小车42用于燃烧器9固定及移动。行走小车的轨道长度根据工艺布置的要求进行配置，行走小车放置在轨道上，由小车上的减速电动机驱动，使小车前后移动。小车内设有燃烧器9角度可调装置，可调整燃烧器9上下左右角度。
行走小车轨道长度为5000mm，减速电机功率为2.2KW，移动速度为1.75m/min。在燃烧器9工作时，以回转窑16口为基点，燃烧器9可通过小车移动允许向前移动1070mm，此时，设在轨道上的限位开关动作，小车停止向前移动；再次起动时，小车仅允许向后移动。燃烧器9亦允许退出窑口200mm，在该位置设置了第二个开关，开关动作后小车停止移动再起动时，小车允许向前或向后移动。
燃烧器9角度调整可以上下左右调整燃烧器3°。
涉及到的其他结构属于日常所常见的，属于本领域技术人员所公知的，因此在此不多赘述。
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)
1.一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：包括移动设置的燃烧器(9)，所述燃烧器(9)的入口端中心上连接有中心风管路(15)，及连接于所述燃烧器(9)内腔的外煤气管路(10)、内煤气管路(11)和煤风管路(12)，所述燃烧器(9)沿其进料方向还依次设有与其内腔相连通的旋流风管路(14)和轴流风管路(13)，所述旋流风管路(14)和所述轴流风管路(13)还通过第一管道(17)相连通，所述中心风管路(15)通过第二管道(19)连接于所述旋流风管路(14)上。
2.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述煤气管路的入口连接有熔融还原炉输送管道(5)，所述熔融还原炉输送管道(5)上还连接有天然气管道(3)。
3.根据权利要求2所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述还原炉输送管道上还沿其进料方向依次设有气动切断阀(30)、电动调节阀(29)、压力变送器(31)以及流量计(28)。
4.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述内煤气管路(11)与所述外煤气管路(10)沿所述燃烧器(9)的轴向方向分居于所述煤风管路(12)的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述中心风管路(15)、所述内煤气管路(11)、所述煤风管路(12)、所述外煤气管路(10)、所述旋流风管路(14)以及所述轴流风管路(13)沿所述燃烧器(9)的进料方向由内向外依次设置。
6.根据权利要求4所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述燃烧器(9)处于所述旋流风管路(14)与所述轴流风管路(13)之间的部分设有第一金属波纹补偿器(24)以及处于所述旋流风管路(14)与所述外煤气管之间的部分设有第二金属波纹补偿器(25)；所述第一管道(17) 上还设有金属波纹管(26)。
7.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述燃烧器(9)的出口端延伸至回转窑(16)内，所述出口端上设有自动点火装置(37)和火焰检测装置(38)。
8.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述燃烧器(9)支撑固定于行走小车(42)上。
9.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述燃烧器(9)上沿其进料方向逆向依次设置有第一压力表(32)、第二压力表(33)、第三压力表(34)、第四压力表(35)以及第五压力表(36)。
10.根据权利要求1所述的一种熔融还原预热预还原系统窑头燃烧装置，其特征在于：所述轴流风管路(13)上设有第一蝶阀(39)，所述旋流风管路(14)上设有第二蝶阀(40)，所述第二管道(19)上设有第三蝶阀(41)，所述第一管道(17)上设有第四蝶阀(18)；所述第二管道(19)处于所述第三蝶阀(41)和所述旋流风管路(14)之间的部分还设有第五蝶阀(21)。
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