CN221028507U - 一种高炉煤粉高效预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高炉煤粉高效预热装置，包括壳体、高温气源进口和高温气源出口，还包括位于壳体内部且与煤粉总管连接的煤粉分配装置、与煤粉支管连接且用于将煤粉助吹的氮气分配装置，煤粉分配装置的放射状弧形管、膜式壁结构喷吹支管以及煤粉支管穿过壳体与高炉连接。煤粉分配装置将煤粉进行分散以均匀喷吹，同时在支管中进行换热增加受热面积。本实用新型预热喷吹支管的同时，还预热部分煤粉主管和煤粉分配装置，增加了煤粉的受热面积，提高传热效率；提高了助吹氮气的温度。最终提高煤粉喷吹温度，促进煤粉在喷出喷枪后快速完全燃烧，有利喷煤量的提高，有利于焦比的降低，并降低吨铁冶炼能耗，减少碳排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶金行业炼铁高炉节能减碳技术领域，具体涉及一种高炉煤粉高效预热装置。
背景技术
高炉喷吹煤粉已成为钢铁企业节焦增产和改进冶炼工艺最有效的措施。随着喷吹量的提高，喷煤比增加到一定限度后，因喷入的煤粉在风口前未能完全燃烧，使得焦比降低的幅度大大减小；提高煤粉温度，是促进煤粉在喷出喷枪后快速完全燃烧的重要手段之一。
在现行中国实用新型专利中有一些针对高炉喷吹煤粉进行预加热的技术，例如：授权公告号为CN113786921A的发明专利，在喷煤车间内，利用磨煤机一次高温热风对输煤主管进行预热；授权公告号为CN216738404U的实用新型专利中，利用高温烟气和电热丝相结合方式对输煤主管中的煤粉进行预热。这些预热方式虽然会提高煤粉温度，但是采用的是预热煤粉喷吹主管的方式，相比煤粉支管，主管管径大、流量大，即使使用电和烟气相结合方式，煤粉在管道内的单位受热面积相对偏小，传热效率并不高，煤粉温度难以得到提高，或煤粉温度大幅提高的成本较高；同时随着喷吹管线输送煤粉至高炉风口，沿程散热损耗和低温氮气助吹下，预热后的煤粉温度会进一步降低，导致预热后喷吹效果并不理想。
因此，提出一种增加了煤粉的受热面积，提高传热效率的高炉煤粉高效预热装置，已是一个值得研究的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种增加了煤粉的受热面积，提高传热效率，减少喷吹热损耗的高炉煤粉高效预热装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种高炉煤粉高效预热装置，包括壳体、位于壳体顶部和底部且使高温气源进入壳体和排出壳体的高温气源进口和高温气源出口，还包括位于壳体内部且与煤粉总管连接的煤粉分配装置、与煤粉分配装置连接且用于将煤粉助吹的氮气分配装置，煤粉分配装置的顶端穿过壳体将检修法兰露出便于分配装置检修维护，煤粉分配装置将煤粉进行分散并形成膜式壁结构以增加受热面积提高换热效率。
所述煤粉分配装置包括与煤粉总管连接的管道和连接的放射状弧形管、与放射状弧形管的连接的膜式壁结构喷吹支管束、与膜式壁结构喷吹支管连接的煤粉支管，煤粉支管穿过壳体与高炉风口喷枪连接将加热后煤粉送入高炉内燃烧，煤粉从煤粉总管依次经过煤粉分配装置、放射状弧形管、膜式壁结构喷吹支管和煤粉支管进行热交换后通过连接口与高炉煤粉支管连接。
所述氮气分配装置包括与氮气的气源总管连接的氮气环管、与氮气环管连接的若干氮气支管，氮气支管与煤粉分配装置连接用于将煤粉助吹进入高炉。
所述高温气源的流动方向与煤粉分配装置内煤粉的输送方向相反，所述高温气源的流动方向呈现旋转风，且内部风由下自上，气体中含有的粉尘会因为惯性和重力聚集后下落，所述煤粉的输送方向与氮气的输送方向相同。
所述壳体的下部以及侧面设有卸灰孔和清灰孔。
所述壳体外部设有保温隔热层。
积极有益效果：本实用新型同时预热煤粉主管和煤粉分配装置，增加了煤粉的受热面积，提高传热效率；提高了助吹氮气的温度；同等条件下，“气气”传热效率高于“气固”传热效率，助吹氮气可进一步提高煤粉温度；采用废气余热、除阀门驱动外无需消耗其他能源，设备换热成本低；工艺简单，操作简便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中的1-1向结构示意图的剖面图；
图3为本实用新型煤粉分配器和氮气分配器的结构示意图；
图4为本实用新型使用时的结构示意图；
图中为：壳体1、高温气源进口2、高温气源出口3、煤粉总管4、氮气分配器5、煤粉分配器6、清灰孔7、隔热层8、高炉9、换热翅片10、氮气环管51、氮气支管52、放射状弧形管61、连接口62、膜式壁结构喷吹支管63、煤粉支管64。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，一种高炉煤粉高效预热装置，包括壳体1、位于壳体1侧面和底部且使高温气源进入壳体和排出壳体的高温气源进口2和高温气源出口3，所述壳体1的隔热层8，所述壳体1的侧面与下面设有清灰孔7，还包括位于壳体1内部且与煤粉总管4连接的煤粉分配装置6、与煤粉支管64连接且用于将煤粉助吹的氮气分配装置5，煤粉分配装置6连接放射状弧形管61，并逐渐形成膜式壁结构喷吹支管63，最后放射状分散成煤粉支管64穿过壳体1，通过连接口62与高炉9连接。煤粉分配装置6及放射状弧形管61与膜式壁结构喷吹支管62将煤粉进行分散以增加受热面积，煤粉总管4的上部和煤粉分配装置6同时位于壳体1内，即同时预热煤粉主管、煤粉分配装置6、放射状弧形管61和膜式壁结构喷吹支管63，增加了煤粉的受热面积，提高传热效率；氮气分配装置提高了助吹氮气的温度；同等条件下，“气气”传热效率高于“气固”传热效率，助吹氮气可进一步提高煤粉温度；除阀门外，无需消耗其他能源，回收成本低；工艺简单，操作简便。
所述煤粉分配装置6包括与煤粉总管4连接的放射状弧形管61、与放射状弧形管61连接的膜式壁结构喷吹支管63、与膜式壁结构喷吹支管63连接的煤粉支管64、与煤粉支管64连接的连接口62，煤粉支管64穿过壳体1通过连接口62与高炉9连接将加热后煤粉送入高炉9内燃烧，煤粉从煤粉总管4依次经过放射状弧形管61、膜式壁结构喷吹支管63和煤粉支管64进行预热并受热后，通过连接口62进入高炉燃烧，提高燃烧的效率，放射状弧形管61、膜式壁结构喷吹支管63和煤粉支管64将煤粉分散并增大了煤粉的受热面积，且煤粉分配装置6外侧连接有换热翅片10提高与高温气源热交换面积，预热效果好。煤粉分配装置6包括但不限于锥式、瓶式、球式、盘式等结构形式。更进一步的，可将煤粉分配装置6置于换热装置壳体1之外，保留膜式壁结构喷吹支管63于壳体内进行换热。且膜式壁结构喷吹支管63的管与管之间可留间隙作为热源气流的对流通道。
所述氮气分配装置5包括与氮气的气源总管连接的氮气环管51环绕预热装置锥段四周预热、与氮气环管51连接的若干氮气支管52，氮气支管52与煤粉支管64连接用于将煤粉助吹进入高炉9，氮气经过氮气环管51和氮气支管52，高温气源对氮气进行加热，提高了氮气的温度，即助吹氮气可进一步提高煤粉的温度、或不过多吸收煤粉热量。所述氮气支管52也可多圈盘绕于换热装置壳体1的内侧或外侧进行换热。
所述高温气源的流动方在预热装置内呈旋流状并上下往外后通过内腔引出，所述煤粉的输送方向，所述预热装置椎体部分下方可收集高温气源中的烟尘。高温烟气气源可采用附近高温烟气，包括但不限于出铁场出口除尘高温废烟气、热风炉烟气、燃烧炉烟气、蒸汽等；温降后的高温烟气等，可采用附近排气装置，包括但不限于出铁场除尘烟囱等。更进一步的，采用所述的煤粉分配装置可以舍弃装置壳体结构，保留煤粉分配器6、放射状弧形管61、膜式壁结构喷吹支管63和煤粉支管64，对膜式壁结构喷吹支管63进行外包电伴热的形式进行加热。
所述的高温烟气进入壳体后不限于采用旋流方式上升往返与煤粉支管进行热交换，也可采用气流分布孔板均布后自然上升进行热交换，或者采用上进下出的方式进行热交换。
所述高效煤粉换热装置不限于对高炉喷吹的煤粉进行高效预热，也可用于对高炉喷吹的熔剂、矿粉、或混合粉等进行高效预热。
如图4所示，使用时，首先将煤粉通过煤粉总管4依次进入经过煤粉分配器6、放射状弧形管61、膜式壁结构喷吹支管63和煤粉支管64，此时从高温气源进口2通入高温气源，同时从氮气总管通入氮气，氮气依次经过氮气环管51和氮气支管51并进入煤粉支管64，煤粉和氮气经过高温气源的预热并受热后，煤粉的温度升高，受热后的煤粉通过支管喷吹进入高炉燃烧，提高燃烧效率。
本实用新型同时预热煤粉主管和煤粉分配装置，增加了煤粉的受热面积，提高传热效率；提高了助吹氮气的温度；同等条件下，“气气”传热效率高于“气固”传热效率，助吹氮气/空气也可通过预热装置升温，进一步提高煤粉喷吹温度；预热装置工艺简单，操作简便，适用于现有喷吹装置的改造和新建喷吹预热装置。
Claims (6)
1.一种高炉煤粉高效预热装置，包括壳体、位于壳体顶部和底部且使高温气源进入壳体和排出壳体的高温气源进口和高温气源出口，其特征在于：还包括位于壳体内部且与煤粉总管连接的煤粉分配装置、与煤粉分配装置连接且用于将煤粉助吹的氮气分配装置，煤粉分配装置穿过壳体与高炉连接，煤粉分配装置将煤粉进行均匀分散至各支管并形成膜式壁结构使煤粉与高温气源换热后喷吹入高炉。
2.根据权利要求1所述的高炉煤粉高效预热装置，其特征在于：所述煤粉分配装置包括与煤粉总管连接的放射状弧形管、与放射状弧形管连接的膜式壁结构喷吹支管以及与膜式壁结构喷吹支管连接的煤粉支管，煤粉支管穿过壳体与高炉风口喷枪连接将加热后煤粉送入高炉风口内燃烧，煤粉从煤粉总管依次经过分配器、放射状弧形管、膜式壁结构喷吹支管进行受热。
3.根据权利要求1所述的高炉煤粉高效预热装置，其特征在于：所述氮气分配装置包括与氮气的气源总管连接的氮气环管、与氮气环管连接的若干氮气支管，氮气支管与煤粉分配装置连接用于将煤粉助吹进入高炉。
4.根据权利要求1所述的高炉煤粉高效预热装置，其特征在于：所述高温气源的流动方向呈旋风状类似旋风除尘器内部气流，所述高温气源通过导热使氮气分配装置内氮气的温度提升。
5.根据权利要求1所述的高炉煤粉高效预热装置，其特征在于：所述壳体的下部以及侧面设有卸灰孔、清灰孔。
6.根据权利要求1所述的高炉煤粉高效预热装置，其特征在于：所述壳体外设保温隔热层。
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