CN219689754U - 一种高炉喷煤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高炉喷煤装置，喷煤总管(1)、煤粉分配器(2)、多个喷煤支管(3)和多个壅塞喷管(4)，喷煤总管(1)通过煤粉分配器(2)与各所述喷煤支管(3)连接，煤粉分配器(2)用于从喷煤总管(1)向各喷煤支管(3)均匀分配，多个喷煤支管(3)一一对应连接至高炉的风口，壅塞喷管(4)一一对应设置在喷煤支管(3)的入口端，所述壅塞喷管(4)的口径沿着气流方向呈先缩小再放大的趋势，各喷煤支管(3)的壅塞喷管(4)结构相同。本申请可使流经每个喷煤支管的煤粉流动速度和质量流量保持等量、恒定，且不会因各喷管的后续管路条件的不同而发生改变，从而可以达到均匀分配进入高炉各风口煤粉流量的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高炉喷煤装置。
背景技术
高炉喷煤是炼铁工艺中为降低冶炼成本而普遍使用的重要技术手段之一，高炉喷煤喷吹系统通常由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成，在喷吹罐组内充氮气，再自混合器引入二次氮气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉，为了满足高炉顺行的要求，普遍入炉前使用煤粉分配器来均匀分配输送到各风口的煤粉流量。但由于从煤粉分配器到各风口间的煤粉输送支管长度不同，支管沿程阻力损失会不同，从而造成各风口喷入高炉内的煤粉流量不均匀，导致炉内径向的热负荷不均，引发炉况不顺且调节困难等问题。
研究发现，当满足一定条件时，气粉两相流通过喷管具有壅塞流动现象(气粉流动速度和质量流量保持等量、恒定，不因喷吹管路长短改变)，通过推导可以计算出满足壅塞原理的喉管直径方程，将控制方程导入“喉型喷管”控制系统，可根据煤量的大小使气固两相流在各喷管内发生壅塞流动，使流经每个支管的煤粉流动速度和质量流量保持等量、恒定，且不会因各喷管的后续管路条件的不同而发生改变，从而达到均匀分配进入高炉各风口煤粉流量的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高炉喷煤装置，用于实现从多个喷煤支管向高炉内均匀的喷洒煤粉。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种高炉喷煤装置，喷煤总管、煤粉分配器、多个喷煤支管和多个壅塞喷管，所述喷煤总管通过所述煤粉分配器与各所述喷煤支管连接，所述煤粉分配器用于从喷煤总管向各喷煤支管均匀分配，多个所述喷煤支管一一对应连接至高炉的风口，所述壅塞喷管一一对应设置在所述喷煤支管的入口端，所述壅塞喷管的口径沿着气流方向呈先缩小再放大的趋势，各喷煤支管的所述壅塞喷管结构相同使各喷煤支管的流量保持一致。
作为本申请的优选实施方式之一，各喷煤支管包括互相连通的直管段和弧形段，所述壅塞喷管设置所述直管段，所述弧形段包绕在高炉外周，各喷煤支管的直管段互相平行、弧形段所在的圆周互相同心。
此设置的目的是尽量减小因高炉上风口位置的不同，喷煤支管延伸方式的差别带给各风口处煤粉流量的差异，采用该结构的喷煤支管可以尽可能减小喷煤支管延伸方式对煤粉流量的影响，进一步确保各风口位置的均匀性。
作为本申请的优选实施方式之一，多个所述风口沿高炉的水平截面均匀布置，即使多个风口处于同一高度，以此满足高炉顺行的要求，减小炉内热负荷的不均。
作为本申请的优选实施方式之一，所述壅塞喷管包括两端的接管和中间的喉管，所述壅塞喷管通过两端的所述接管接在所述喷煤支管上。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本申请的喷煤装置可使流经每个喷煤支管的煤粉流动速度和质量流量保持等量、恒定，且不会因各喷管的后续管路条件的不同而发生改变，从而可以达到均匀分配进入高炉各风口煤粉流量的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例中喷煤装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中壅塞喷管的截面示意图；
图3为本实用新型实施例中喷煤装置的系统控制图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图的描述，不应理解为是对本实用新型保护范围的限制。
如图1所示，本实施例的高炉喷煤装置，包括喷煤总管1、煤粉分配器2、七条喷煤支管3和七个壅塞喷管4，喷煤总管1通过煤粉分配器2与各喷煤支管3连接，煤粉分配器2用于从喷煤总管1向各喷煤支管3均匀分配各喷煤支管3的煤粉流量。壅塞喷管4一一对应设置在喷煤支管3和煤粉分配器2之间。高炉在一个圆周截面上设置7个风口，喷煤支管一一对应连接至风口。
壅塞喷管4包括两端的接管401和中间的喉管402，壅塞喷管通过两端的接管401对接煤粉分配器2和喷煤支管3。如图2所示，喉管402的管径沿着气流方向呈先缩小再放大的趋势，各喷煤支管3的壅塞喷管4的结构相同使各喷煤支管的流量保持一致。
喷煤支管3包括互相连通的直管段和弧形段，壅塞喷管4对接直管段，各喷煤支管3的弧形段绕在高炉外周，喷煤支管的直管段互相平行、弧形段所在的圆周互相同心。
通过推导计算出满足壅塞原理的喉管直径方程，将方程编入系统然后根据高炉喷煤量变化状态系统实时计算出发生壅塞条件应满足的喉管喉口处的直径D1，控制系统再通过调节喉管直径以达到均匀喷吹的目的。根据壅塞流动原理，由气体和煤粉组成的气粉两相流将从喷管喉口以一定速度流过时，其质量流量也将达到壅塞流动时的最大值，而且该数值不会因后续喷煤支管的长短而改变，由于同组壅塞喷管具有相同的几何尺寸，故可使流过每条喷煤支管内的气粉两相流的质量流量保持相等，也即达到了均匀各风口的煤粉流量的目的。喷管直径方程的计算如下。
根据第一计算公式计算临界压强比与气固比关系，所述第一计算公式为：
式中Pout为喷管出口处的压强，Pin为壅塞喷管入口处的临界滞止压强，n为为煤粉与气体的质量流量之比值或固气比。
根据第二计算公式计算实际表观音速，所述第二计算公式为：
其中G为单支管路煤粉流量，ρ1为气粉两相流的混合密度，A为支管截面积。
根据第三计算公式计算喷管直径，所述第三计算公式为：
其中D1为喷管直径，ρ为煤粉密度，R为喷吹气体的气体常数，T为喷管处混合物的绝对温度，P为喷管入口处压强。
通过上述公式可以计算出不同煤量和固气比条件下喷管直径，根据高炉喷煤量变化系统实时自动计算出发生壅塞条件应满足的喉口处直径，控制系统再自动调节喉管直径，这样可使流经每个支管的煤粉流动速度和质量流量保持等量、恒定，且不会因各喷管的后续管路条件的不同而发生改变，从而可以达到均匀分配进入高炉各风口煤粉流量的目的。
除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高炉喷煤装置，其特征在于：喷煤总管(1)、煤粉分配器(2)、多个喷煤支管(3)和多个壅塞喷管(4)，所述喷煤总管(1)通过所述煤粉分配器(2)与各所述喷煤支管(3)连接，所述煤粉分配器(2)用于从喷煤总管(1)向各喷煤支管(3)均匀分配，多个所述喷煤支管(3)一一对应连接至高炉的风口，所述壅塞喷管(4)一一对应设置在所述喷煤支管(3)的入口端，所述壅塞喷管(4)的口径沿着气流方向呈先缩小再放大的趋势，各喷煤支管(3)的所述壅塞喷管(4)结构相同使各喷煤支管(3)的流量保持一致。
2.根据权利要求1所述的高炉喷煤装置，其特征在于：各喷煤支管(3)包括互相连通的直管段和弧形段，所述壅塞喷管(4)设置所述直管段，所述弧形段包绕在高炉外周，各喷煤支管(3)的直管段互相平行、弧形段所在的圆周互相同心。
3.根据权利要求1所述的高炉喷煤装置，其特征在于：多个所述风口沿高炉的水平截面均匀布置。
4.根据权利要求1所述的高炉喷煤装置，其特征在于：所述壅塞喷管(4)包括两端的接管(401)和中间的喉管(402)，所述壅塞喷管通过两端的所述接管(401)接在所述喷煤支管(3)上。
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