高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置的製作方法

2023-05-25 03:48:36

專利名稱：高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域的高爐熱風爐系統，特別涉及一種高爐熱風爐系統的高焦爐
煤氣混合送風裝置。
背景技術：
冶煉領域中，高爐熱風爐是一個重要的系統，其主要工作原理將可燃氣體通過管道送進熱風爐中，利用可燃氣體燃燒加熱爐內的格子磚，格子磚加熱完成後，將燃燒系統關閉並送進冷風，利用格子磚對冷風進行加熱，使冷風加熱後的風溫達到115(TC再送入高爐。目前的可燃氣體主要是採用可燃成分為C0，發熱值在3000kJ/m3左右的高爐煤氣，由於高爐煤氣發熱值偏低，致使送入高爐的平均風溫多在105(TC以下，直接影響著高爐生產的技術經濟指標。而冶煉領域中產生的焦爐煤氣主要可燃成分為H2，發熱值在17000kJ/m3左右，在發熱值偏低的高爐煤氣中摻混發熱值較高的焦爐煤氣，可提高可燃氣體的發熱值，滿足高爐生產的技術經濟指標。但是高爐煤氣和焦爐煤氣的壓力是不同的，通常高爐煤氣壓力為10 12kPa，焦爐煤氣壓力為4 6kPa，高爐煤氣作為熱風爐主要的可燃氣體，要將低壓的焦爐煤氣摻混到高壓的高爐煤氣的管道中，需要解決防止高爐煤氣向焦爐煤氣管道倒灌的問題。目前解決防止高爐煤氣向焦爐煤氣倒灌的技術通常為兩種方案，一種是對低壓的焦爐煤氣進行加壓，這就需要修建加壓站，基建投入和設備投入大，維護費用高，場地佔地面積大，工作人員增多，這些都直接導致生產成本增加，而且這種通過增壓的方式因多種客觀因素存在壓力不穩定，不利於熱風爐的穩定燒爐，並且焦爐煤氣中各種有機物含量較高，用加壓風機對焦爐煤氣加壓，會加速加壓風機的損壞，經常性的維護和更換風機零部件造成使用費用增加；另一種是在通過一個引射器來混合高爐煤氣和焦爐煤氣，如公開號為CN200986189Y的《煤氣引射混合器》，將高壓煤氣輸送管和低壓煤氣輸送管直接與引射器連接，利用高壓煤氣經過引射器時流速增加產生的負壓吸入低壓煤氣參與混合，這種方式雖然可以防止高壓煤氣倒灌，但卻存在混合煤氣壓力下限偏低，通常混合煤氣壓力下限僅有4. 5kPa，同樣不利於熱風爐的燒爐。分析其原因主要有兩點，一是採用直插管道分流和回流導致阻力損失增大；二是依靠引射器改變高壓煤氣流速來降低壓力，以接近低壓煤氣壓力，必然導致混合可燃氣的壓力降低，同時，利用引射器兩端的壓力來控制引射比例，由於引射量不易控制，容易造成混合煤氣壓力波動，同樣不利於熱風爐的穩定燒爐。怎樣解決高低壓煤氣混合而不倒灌，同時又能將混合煤氣壓力下限提高，而且又能節約生產成本，一直是高爐熱風爐領域的技術人員研究的難題。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術不足，提供一種高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，它通過在高爐煤氣輸送主管設置用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管，在旁路管上設置引射器連接焦爐煤氣輸入管，在高爐煤氣輸送主管上和焦爐煤氣輸入管上分別設置煤氣流量電動調節閥，通過從高爐煤氣輸送主管分流到旁路管的高爐煤氣量來改變引射比例，使混合煤氣的壓力波動最小化，既能提高混合煤氣的壓力下限值，又能提高混合煤氣的發熱值，有利於熱風爐的穩定燃燒，以優化高爐生產技術經濟指標。 本發明的目的是這樣實現的包括高爐煤氣輸送主管、焦爐煤氣輸送管、引射器，所述高爐煤氣輸送主管通過高爐煤氣流量電動調節閥與下遊的混合煤氣輸送總管連接，一用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管連通高爐煤氣輸送主管和混合煤氣輸送總管，旁路管的直徑小於高爐煤氣輸送主管的直徑，所述旁路管由高爐煤氣支管、引射器和混合煤氣支管組成，高爐煤氣支管連接高爐煤氣輸送主管，混合煤氣支管連接混合煤氣輸送總管，所述引射器通過第一電動切斷閥連接高爐煤氣支管，通過第二電動切斷閥連接混合煤氣支管，通過焦爐煤氣流量電動調節閥連接第三電動切斷閥，第三電動切斷閥與焦爐煤氣輸送管連接，所述高爐煤氣流量電動調節閥、焦爐煤氣流量電動調節閥，以及第一、第二、第三電動切斷閥與中心控制器電連接。 所述引射器包括高爐煤氣噴射管、焦爐煤氣引射罩、煤氣混合管和焦爐煤氣輸入
管，所述高爐煤氣噴射管的直徑小於焦爐煤氣引射罩的直徑，高爐煤氣噴射管伸入焦爐煤
氣引射罩中，高爐煤氣噴射管與焦爐煤氣引射罩之間留有焦爐煤氣通過的間隙，高爐煤氣
噴射管的上遊端與第一電動切斷閥連接，焦爐煤氣引射罩上設置焦爐煤氣輸入管，焦爐煤
氣輸入管的上遊端連接焦爐煤氣流量電動調節閥，焦爐煤氣引射罩的下遊端連接煤氣混合
管，煤氣混合管的下遊端設為管徑逐漸增大的擴散管，擴散管連接第二電動切斷閥。 所述焦爐煤氣引射罩設有錐形收縮的引射段，高爐煤氣噴射管設有錐形縮口噴嘴
位於焦爐煤氣引射罩的錐形收縮的引射段中。 所述焦爐煤氣引射罩的錐形收縮引射段的喉口直徑與高爐煤氣噴射管的錐形縮口噴嘴的噴射口直徑的比值為2到3之間。 所述錐形收縮引射段和錐形縮口噴嘴的錐度為20 35。。 高爐煤氣支管的上遊端與高爐煤氣輸送主管呈斜向連接，混合煤氣支管的下遊端與混合煤氣輸送總管呈斜向連接，斜向連接形成的夾角均為30 50° 。
所述高爐煤氣支管上和焦爐煤氣輸送管上設有流量表。 由於採用上述技術方案，將高爐煤氣輸送主管通過高爐煤氣流量電動調節閥與下遊的混合煤氣輸送總管連接，一用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管連通高爐煤氣輸送主管和混合煤氣輸送總管，旁路管的直徑小於高爐煤氣輸送主管的直徑，將引射器設置在用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管上，引射器與焦爐煤氣輸送管之間設置焦爐煤氣流量電動調節閥。這樣可以通過高爐煤氣流量電動調節閥控制高爐煤氣進入混合煤氣輸送總管的流量，通過焦爐煤氣流量電動調節閥控制焦爐煤氣進入引射器的流量，同時從高爐煤氣輸送主管中分流一部分高爐煤氣進入用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管中參與同焦爐煤氣的混合，高、焦爐煤氣混合後的混合煤氣再從旁路管進入混合煤氣輸送總管，與從高爐煤氣流量電動調節閥通過的另一部分高爐煤氣再次混合後送入使用終端。這種將高爐煤氣量分流一部分在旁路管中與焦爐煤氣流量電動調節閥控制下的焦爐煤氣量進行混合，與現有技術相比較，改變了高爐煤氣量與焦爐煤氣量在引射器中的引射比例，使高爐煤氣、焦爐煤氣的引射量能夠得到控制，從而使高爐煤氣、焦爐煤氣的混合比例能夠得到有效控制，通過調節高爐煤氣和焦爐煤氣的流量來保證混合煤氣的壓力波動最小化，有利於熱風爐的穩定燃燒。除了控制高爐煤氣和焦爐煤氣的流量外，所述引射器通過第一電動切斷閥連接高爐煤氣支管，通過第二電動切斷閥連接混合煤氣支管，通過第三電動切斷閥與焦爐煤氣輸送管連接，第一、第二、第三電動切斷閥與中心控制器電連接。這樣可以根據所需要的混合煤氣壓力進行人工調節設置，在中心控制器設定高爐煤氣的壓力下限、焦爐煤氣的壓力下限和混合煤氣的壓力下限，一旦某種煤氣的壓力低於設定的壓力下限時，控制該煤氣的電動切斷閥自動關閉，而調節控制高爐煤氣流量的電動調節閥，或調節控制焦爐煤氣流量的電動調節閥也隨之作相應的流量調節，以保證進入使用終端的煤氣流量穩定和煤氣壓力的穩定，由此保證煤氣的壓力波動最小化。 所述引射器包括高爐煤氣噴射管、焦爐煤氣引射罩、煤氣混合管和焦爐煤氣輸入管，高爐煤氣噴射管伸入焦爐煤氣引射罩中，高爐煤氣噴射管與焦爐煤氣引射罩之間留有焦爐煤氣通過的間隙，焦爐煤氣引射罩的下遊端連接煤氣混合管，煤氣混合管的下遊端設為管徑逐漸增大的擴散管，使從高爐煤氣噴射管噴射出的高爐煤氣和從焦爐煤氣引射罩引射出的焦爐煤氣能夠在煤氣混合管中混合，並擴散使之混勻。而所述焦爐煤氣引射罩設有錐形收縮引射段，高爐煤氣噴射管設有錐形縮口噴嘴位於焦爐煤氣引射罩的錐形收縮引射段中，使壓力較高的高爐煤氣在經過錐形縮口噴嘴流速加快，壓力減小，並將焦爐煤氣引射罩中的焦爐煤氣從錐形收縮引射段吸巻到煤氣混合管中混合，這樣使經過旁路管的壓力較高的高爐煤氣在壓力減小後能夠與焦爐煤氣混合，避免產生倒灌現象，從而保證有足夠量的焦爐煤氣參與混合，提高煤氣混合氣的發熱值。 所述錐形收縮引射段和錐形縮口噴嘴的錐度為20 35° ，形成較好的射流角度，有利於高爐煤氣形成的高速氣流，將焦爐煤氣吸巻到煤氣混合管中混合。其錐形收縮引射段的喉口直徑與錐形縮口噴嘴的噴射口直徑的比值為2到3之間，形成引射器的最佳截面比，有利於通過控制高爐煤氣壓力完成對弓I射比的調節。 所述高爐煤氣支管的上遊端與高爐煤氣輸送主管呈斜向連接，混合煤氣支管的下遊端與混合煤氣輸送總管呈斜向連接，斜向連接形成的夾角均為30 50。。這樣可以減小從高爐煤氣輸送主管分流出的部分高爐煤氣進入旁路管的阻損，和減小從旁路管進入混合煤氣輸送總管的阻損，有利於穩定混合煤氣壓力和穩定燃燒；又能夠使旁路管能夠安裝在現有場地的有限空間內。 本結構的爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置在實際應用中能產生以下經濟效益 1.以管道結構為主構成，結構簡單，設置安裝方便，維護成本低，而且在運行過程中不需耗能，與現有的將焦爐煤氣加壓混合的裝置相比較，經濟成本更低，大約只有現有裝置的八分之一。 2.每當混入焦爐煤氣1%左右，可以提高風溫25"左右，對於高爐生產而言可以節約6 7kg/TFe，產生的直接經濟效益約6 7元/TFe。同時可以提高大約20kg/TFe的煤粉噴吹量而降低焦比，按照焦炭1400元/t、煤粉700元/t計算，考慮0. 8的置換比，大約可以降低成本8元左右。


附圖為本發明的結構示意圖。 附圖中，1為高爐煤氣輸送主管，la為高爐煤氣支管，2為高爐煤氣流量電動調節閥，3為旁路管，4為第一電動切斷閥，5為第二電動切斷閥，6為高爐煤氣噴射管，6a為錐形縮口噴嘴，7為引射器，8為焦爐煤氣輸送管，9為焦爐煤氣引射罩，9a為錐形收縮引射段，10為焦爐煤氣輸入管，11為煤氣混合管，lla為擴散管，12為混合煤氣輸送總管，12a為混合煤氣支管，13a、13b為流量表，14為第三電動切斷閥，15為焦爐煤氣流量電動調節閥。
具體實施例方式
參照附圖，高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置包括高爐煤氣輸送主管1、焦爐煤氣輸送管8、引射器7等，所述高爐煤氣輸送主管1通過高爐煤氣流量電動調節閥2與下遊的混合煤氣輸送總管12連接， 一旁路管3連通高爐煤氣輸送主管1和混合煤氣輸送總管12，旁路管3用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合。旁路管3的直徑小於高爐煤氣輸送主管1的直徑。旁路管3由高爐煤氣支管la、引射器7和混合煤氣支管12a組成，高爐煤氣支管la連接高爐煤氣輸送主管l，高爐煤氣支管la上設有流量表13a，計量高爐煤氣支管la中高爐煤氣的流量，混合煤氣支管12a連接混合煤氣輸送總管12。本實施例所述高爐煤氣支管la的上遊端彎曲與高爐煤氣輸送主管1呈斜向連接，混合煤氣支管12a的下遊端彎曲與混合煤氣輸送總管12呈斜向連接，斜向連接形成的夾角均為30 50。，而以採用45。夾角效果為佳，可以減小高爐煤氣從高爐煤氣輸送主管分流進入旁路管的阻損，和減小從混合煤氣從旁路管進入混合煤氣輸送總管的阻損。 所述引射器7設於高爐煤氣支管la和混合煤氣支管12a之間，引射器7通過第一電動切斷閥4連接高爐煤氣支管la，引射器7通過第二電動切斷閥5連接混合煤氣支管12a，引射器7通過焦爐煤氣流量電動調節閥15連接第三電動切斷閥14，第三電動切斷閥14與焦爐煤氣輸送管8連接，焦爐煤氣輸送管8上設有流量表13b，計量焦爐煤氣輸送管8中焦爐煤氣的流量。其中，所述引射器7包括高爐煤氣噴射管6、焦爐煤氣引射罩9、煤氣混合管11和焦爐煤氣輸入管IO，高爐煤氣噴射管6的直徑小於焦爐煤氣引射罩9的直徑，高爐煤氣噴射管6的上遊端與第一電動切斷閥4連接，高爐煤氣噴射管6下遊段伸入焦爐煤氣引射罩9中，高爐煤氣噴射管6與焦爐煤氣引射罩9之間留有焦爐煤氣通過的間隙。焦爐煤氣引射罩9上設置焦爐煤氣輸入管IO，焦爐煤氣輸入管10的上遊端連接焦爐煤氣流量電動調節閥15，焦爐煤氣引射罩9的下遊端連接煤氣混合管ll，煤氣混合管11的下遊端設為擴散管lla，擴散管lla管徑逐漸增大，擴散管lla連接第二電動切斷閥5。
所述焦爐煤氣引射罩9設有錐形收縮引射段9a，高爐煤氣噴射管6設有錐形縮口噴嘴6a，錐形縮口噴嘴6a位於所述錐形收縮引射段9a中，錐形收縮引射段9a和錐形縮口噴嘴6a的錐度均為20 35。，形成較好的射流角度。所述焦爐煤氣引射罩9的錐形收縮引射段9a的喉口直徑與高爐煤氣噴射管6的錐形縮口噴嘴6a的噴射口直徑的比值為2到3之間，由此形成引射器的較理想的截面比，通常在亞臨界壓力下引射器的最佳截面比值取2. 493。 本裝置的管道與管道之間的連接採用焊接，各電動切斷閥和流量電動調節閥與管道的連接採用法蘭連接。所述高爐煤氣流量電動調節閥2、焦爐煤氣流量電動調節閥15，以及第一電動切斷閥4、第二電動切斷閥5、第三電動切斷閥14與中心控制器電連接。
為保證本發明高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置獲得的混合煤氣能夠保證熱風爐燃燒的技術要求，針對該煤氣混合送風裝置如何平衡高爐煤氣壓力、焦爐煤氣壓力、混合煤氣壓力和引射比u的關係，選用以下的特徵方程來考查四個變量的相互作用，並最終確定出適合生產的工藝參數
P — PD77 「2 A r il
~^~~^ = ~H---Hk!(1 + u) (1 + us) —k7-u2 .s^ 式中，為高爐煤氣壓力，kPa ; P2為焦爐煤氣壓力，kPa ; P4為引射器出口混合煤氣壓力，kPa; u為質量引射比； ①為引射器最佳截面比； A為由於本實施例是亞臨界壓力狀態下，A = 1 ; &為混合管與擴散管阻力係數，取1. 5 ; K2為吸入管阻力係數，取0. 8 ; D為與引射氣流壓力工況有關的係數； n為噴嘴效率，取0.8。 根據上述特徵方程，以高爐煤氣流量41000mVh，焦爐煤氣的配入量0 5%，工作的基本條件是高爐煤氣壓力不低於7. 5kPa，焦爐煤氣的壓力不低於2. 5kPa，這樣可以將混合煤氣的下限提高到6kPa，可以保證進入使用終端的煤氣流量穩定和煤氣壓力的穩定，由此保證煤氣的壓力波動最小化。
權利要求
一種高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，包括高爐煤氣輸送主管、焦爐煤氣輸送管、引射器，其特徵在於所述高爐煤氣輸送主管通過高爐煤氣流量電動調節閥與下遊的混合煤氣輸送總管連接，一用於高爐煤氣與焦爐煤氣混合的旁路管連通高爐煤氣輸送主管和混合煤氣輸送總管，旁路管的直徑小於高爐煤氣輸送主管的直徑，所述旁路管由高爐煤氣支管、引射器和混合煤氣支管組成，高爐煤氣支管連接高爐煤氣輸送主管，混合煤氣支管連接混合煤氣輸送總管，所述引射器通過第一電動切斷閥連接高爐煤氣支管，通過第二電動切斷閥連接混合煤氣支管，通過焦爐煤氣流量電動調節閥連接第三電動切斷閥，第三電動切斷閥與焦爐煤氣輸送管連接，所述高爐煤氣流量電動調節閥、焦爐煤氣流量電動調節閥，以及第一、第二、第三電動切斷閥與中心控制器電連接。
2.根據權利要求1所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於所 述引射器包括高爐煤氣噴射管、焦爐煤氣引射罩、煤氣混合管和焦爐煤氣輸入管，所述高爐 煤氣噴射管的直徑小於焦爐煤氣引射罩的直徑，高爐煤氣噴射管伸入焦爐煤氣引射罩中， 高爐煤氣噴射管與焦爐煤氣引射罩之間留有焦爐煤氣通過的間隙，高爐煤氣噴射管的上遊 端與第一電動切斷閥連接，焦爐煤氣引射罩上設置焦爐煤氣輸入管，焦爐煤氣輸入管的上 遊端連接焦爐煤氣流量電動調節閥，焦爐煤氣引射罩的下遊端連接煤氣混合管，煤氣混合 管的下遊端設為管徑逐漸增大的擴散管，擴散管連接第二電動切斷閥。
3. 根據權利要求2所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於所述焦爐煤氣引射罩設有錐形收縮引射段，高爐煤氣噴射管設有錐形縮口噴嘴位於焦爐煤氣 引射罩的錐形收縮引射段中。
4. 根據權利要求2或3所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於 所述焦爐煤氣引射罩的錐形收縮引射段的喉口直徑與高爐煤氣噴射管的錐形縮口噴嘴的噴射口直徑的比值為2到3之間。
5. 根據權利要求3所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於所述錐形收縮引射段和錐形縮口噴嘴的錐度為20 35。。
6. 根據權利要求1所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於所述高爐煤氣支管的上遊端與高爐煤氣輸送主管呈斜向連接，混合煤氣支管的下遊端與混合煤氣輸送總管呈斜向連接，斜向連接形成的夾角均為30 50° 。
7. 根據權利要求1所述的高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，其特徵在於所述高爐煤氣支管上和焦爐煤氣輸送管上設有流量表。
全文摘要
本發明涉及一種高爐熱風系統的高焦爐煤氣混合送風裝置，高爐煤氣輸送主管通過流量電動調節閥與混合煤氣輸送總管連接，一旁路管連通高爐煤氣輸送主管和混合煤氣輸送總管，旁路管由高爐煤氣支管、引射器和混合煤氣支管連接組成，引射器通過第一電動切斷閥連接高爐煤氣支管，通過第二電動切斷閥連接混合煤氣支管，通過焦爐煤氣流量電動調節閥連接第三電動切斷閥，兩個流量電動調節閥和三個電動切斷閥與中心控制器電連接。本發明通過從高爐煤氣輸送主管分流到旁路管的高爐煤氣量來改變引射比例，使混合煤氣的壓力波動最小化，既能提高混合煤氣的壓力下限值，又能提高混合煤氣的發熱值，有利於熱風爐的穩定燃燒，以優化高爐生產技術經濟指標。
文檔編號C21B9/10GK101709346SQ200910250998
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者萬新, 朱虹, 杜長坤, 柳浩 , 袁曉麗, 雷亞 申請人:重慶科技學院