高炉煤粉预热喷吹系统的制作方法

本实用新型涉及高炉炼铁
技术领域：
，特别是涉及一种高炉煤粉预热喷吹系统。
背景技术：
：煤粉喷吹是高炉生产中提高冶炼强度、降低生产成本最重要的手段之一。一般情况下，煤粉自煤粉喷枪喷出后进入高炉的风口，通过与高速热风气流混合、对流和辐射，在直吹管和风口内完成被加热、气化及燃烧。尽管煤粉在该区域停留时间很短(不足5ms)，但该区域是煤粉燃烧最有效和最重要的区域。随着高温气流的快速推进，由于挥发份的快速析出和提前燃烧，使煤粉颗粒周围的氧浓度迅速降低，煤粉的燃烧受到抑制，沿风口水平方向向炉中心深处，煤粉的燃烧率增加幅度呈下降趋势。当煤比超过一定限度时，因为首先燃烧的大量的煤粉消耗大量的氧气，在回旋区内来不及燃烧就随煤气流进入料柱。在煤比较低时，喷入风口的煤粉颗粒都有充分的被加热时间和氧含量，煤粉的温度较低对煤粉的利用率没有太大影响。但当煤比超过一定限度(现有高炉的冶炼工况下一般为170kg/t)时，一部分煤粉颗粒在燃烧区因为没有足够的飞行距离而无法燃尽，在离开燃烧区后，因为温度降低、氧含量更低，便很少有机会参加反应，只能成为炉尘进入焦炭及烧结矿的孔隙中或随煤气排出成为高炉瓦斯灰。高炉、重力除尘器除尘灰中的含碳量较低时，碳的来源主要是焦炭粉，焦炭碳的含量较稳定，未燃尽的煤粉仅占1％左右，这种情况下煤粉的利用率很高，高炉的透气性较好。高炉生产实践证明：当煤比超过170kg/t时，某大型高炉重力除尘灰中的含碳量大量增加，增加的部分是未燃尽的煤粉，并且在重力除尘灰中的碳含量增加之前，进入焦炭和矿石中的煤粉颗粒有较大的增加。所以，当重力除尘灰中的碳含量大于2％时，煤粉的燃烧率已经有很大的降低了。煤粉燃烧率降低的危害不仅仅是浪费大量的燃料，还降低了高炉料柱的透气性，使高炉的生产指标下降。技术实现要素：基于此，本实用新型提供一种高炉煤粉预热喷吹系统，可以对进入高炉中的煤粉进行预热，提高煤粉的燃烧率，降低焦比，可提高高炉料柱的透气性，从而提高高炉的生产指标。为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种高炉煤粉预热喷吹系统，包括高炉煤粉喷吹装置，以及设于所述高炉煤粉喷吹装置上的煤粉预热装置；所述高炉煤粉喷吹装置包括喷吹罐，与所述喷吹罐连通的输粉管道，与所述输粉管道连通的煤粉喷枪，以及与所述煤粉喷枪连通的高炉结构；所述煤粉预热装置包括设于所述输粉管道上的电磁感应加热结构；所述电磁感应加热结构包括绕设于所述输粉管道上的电磁感应加热线圈，以及与所述电磁感应加热线圈电连接的电磁感应加热控制器。可选地，所述输粉管道包括与所述喷吹罐连通的输粉主管，与所述输粉主管连通的煤粉分配器，以及与所述煤粉分配器连通的至少一根输粉支管，所述输粉支管与所述煤粉喷枪连通；所述煤粉预热装置包括设于所述输粉主管或/和所述输粉支管上的所述电磁感应加热结构。可选地，所述煤粉预热装置包括设于所述输粉主管上的第一电磁感应加热结构；所述第一电磁感应加热结构包括绕设于所述输粉主管上的第一电磁感应加热线圈，以及与所述第一电磁感应加热线圈电连接的第一电磁感应加热控制器。可选地，所述煤粉预热装置包括设于所述输粉支管上的第二电磁感应加热结构；所述第二电磁感应加热结构包括绕设于所述输粉支管上的第二电磁感应加热线圈，以及与所述第二电磁感应加热线圈电连接的第二电磁感应加热控制器。可选地，所述煤粉预热装置包括设于所述输粉主管上的第一保温层，所述第一电磁感应加热线圈绕设于所述第一保温层外；所述煤粉预热装置包括设于所述输粉支管上的第二保温层，所述第二电磁感应加热线圈绕设于所述第二保温层外。可选地，所述煤粉预热装置还包括设于所述输粉主管或/和所述输粉支管上的温度检测装置，所述温度检测装置与所述电磁感应加热控制器连接。可选地，所述温度检测装置包括与所述输粉管道外壁接触的测温光缆，以及与所述测温光缆连接的测温处理控制器，所述测温处理控制器与所述电磁感应加热控制器连接。可选地，所述温度检测装置包括与所述输粉管道外壁对应的红外测温探头，以及与所述红外测温探头连接的测温处理控制器，所述测温处理控制器与所述电磁感应加热控制器连接。可选地，所述高炉煤粉预热喷吹系统还与所述高炉结构连接的高炉控制装置，所述电磁感应加热控制器与所述高炉控制装置连接。可选地，所述温度检测装置包括设于所述输粉支管上的煤粉输出温度检测传感器，所述煤粉输出温度检测传感器位于所述电磁感应加热线圈和所述煤粉喷枪之间。本实用新型提出的技术方案中，通过电磁感应加热结构对输粉管道进行电磁加热，从而对输粉管道中的煤粉进行加热，以实现对喷入高炉结构中的煤粉进行预热。具体地，电磁感应加热结构的电磁感应加热控制器根据生产需求，产生合乎要求的交变电流，交变电流通入缠绕在输粉管道上的电磁感应加热线圈，在电磁感应加热线圈中产生交变磁场，根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场中的输粉管道中产生涡流，涡流使输粉管道的管壁发热，并将热量传递给输粉管道内部的煤粉，实现对煤粉的加热。而且，电磁感应加热结构具有加热均匀、充分的特点，可安装在输粉管道的某个位置处(即加热段)，有完善的加热段的温度检测装置，能可靠地检测加热段的温度，防止温度过高发生事故，能根据高炉生产的需求简单可靠地控制喷入高炉结构的煤粉的温度，占地面积小，热量散失小，建设成本低、周期短等优点；其运行成本低于所产生的效益，能达到工业实用水平。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型实施例所述高炉煤粉预热喷吹系统的结构示意简框图；图2为本实用新型实施例所述高炉煤粉预热喷吹系统的结构示意简图；图3为本实用新型实施例所述高炉煤粉预热喷吹系统(输粉管道加热段)的结构示意简图一；图4为本实用新型实施例所述高炉煤粉预热喷吹系统(输粉管道加热段)的结构示意简图二。附图标号说明：标号名称标号名称100高炉煤粉喷吹装置110喷吹罐120输粉管道122输粉主管1222第一保温层124煤粉分配器126输粉支管1262第二保温层130煤粉喷枪140高炉结构150高炉控制室控制显示系统200煤粉预热装置210电磁感应加热结构212电磁感应加热线圈2122第一电磁感应加热线圈2124第二电磁感应加热线圈214电磁感应加热控制器2142第一电磁感应加热控制器2144第二电磁感应加热控制器220温度检测装置222第一温度检测结构2222红外测温探头2224窗口2226测温光缆224第二温度检测结构226煤粉输出温度检测传感器本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。如图1至图2所示，本实用新型提出一种高炉煤粉预热喷吹系统，包括高炉煤粉喷吹装置100，以及设于高炉煤粉喷吹装置100上的煤粉预热装置200。煤粉预热装置200可对高炉煤粉喷吹装置100中输送的煤粉进行预热，可以提高煤粉温度，从而提高煤粉的燃烧率。具体地，上述高炉煤粉喷吹装置100可包括喷吹罐110，与喷吹罐110连通的输粉管道120，与输粉管道120连通的煤粉喷枪130，以及与煤粉喷枪130连通的高炉结构140。喷吹罐110可对煤粉进行加压，使得煤粉从喷吹罐110流出到输粉管道120中，并从输粉管道120流出到煤粉喷枪130中，煤粉喷枪130的喷枪口可将煤粉喷入高炉结构140内部进行燃烧。而可将煤粉预热装置200连接设于输粉管道120上，以煤粉预热装置200对流经输粉管道120的煤粉进行预热，以提高喷入高炉结构140中的煤粉的温度，从而降低煤粉颗粒在高炉结构140内被加热到燃点的时间及减少从煤粉喷枪130的喷枪口至燃尽所需的运动路程，这样可以提高煤粉的燃烧率，并且可以提高煤比。而且，上述煤粉预热装置200可包括设于输粉管道120上的电磁感应加热结构210，即可通过电磁感应加热结构210对输粉管道120进行电磁加热，从而对输粉管道120中的煤粉进行加热，以实现对喷入高炉结构140中的煤粉进行预热。具体地，上述电磁感应加热结构210可包括绕设于输粉管道120上的电磁感应加热线圈212，以及与电磁感应加热线圈212电连接的电磁感应加热控制器214。电磁感应加热结构210的电磁感应加热控制器214根据生产需求，产生合乎要求的交变电流，交变电流通入缠绕在输粉管道120上的电磁感应加热线圈212，在电磁感应加热线圈212中产生交变磁场，根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场中的输粉管道120中产生涡流，涡流使输粉管道120的管壁发热，并将热量传递给输粉管道120内部的煤粉，实现对煤粉的加热。采用电磁感应加热的方法对输送管道120进行加热，热损失非常小，热效率可达95％；而其它加热方式对输送管道进行加热，热量散失比较大，热效率仅能达到40％～60％。进一步地，上述输粉管道120可包括与喷吹罐110连通的输粉主管122，与输粉主管122连通的煤粉分配器124，以及与煤粉分配器124连通的至少一根输粉支管126，输粉支管126与煤粉喷枪130连通。煤粉从喷吹罐110流出到输粉主管122后，并在输粉主管122中流动至煤粉分配器124，从与煤粉分配器124连通的多个输粉支管126流出，每个输粉支管126末端与煤粉喷枪130连接，通过煤粉喷枪130将煤粉喷入高炉结构140内部。而且，上述煤粉预热装置200可包括设于输粉主管122或/和输粉支管126上的电磁感应加热结构210。即可将电磁感应加热结构210设于输粉主管122上，单独对输粉主管122中的煤粉进行预热，可对煤粉统一加热；也可设于输粉支管126上，单独对输粉支管126中的煤粉进行预热，可减少煤粉热损失；或者同时设于输粉主管122和输粉支管126上，同时对输粉主管122和输粉支管126中的煤粉进行预热，可以实现二次梯度加热。而且，上述煤粉预热装置200可包括设于输粉主管122上的第一电磁感应加热结构，即通过第一电磁感应加热结构对输粉主管122进行电磁加热，从而实现对输粉主管122中的煤粉进行预热。而且，第一电磁感应加热结构可设置在输粉主管122的某一段位置处，或者设置在输送主管122的某几段位置处。进一步地，上述第一电磁感应加热结构可包括绕设于输粉主管12上的第一电磁感应加热线圈2122，以及与第一电磁感应加热线圈2122电连接的第一电磁感应加热控制器2142。通过第一电磁感应加热控制器2142可以对通过第一电磁感应加热线圈2122的电流进行调节控制，从而控制对输粉主管122的加热温度。此外，第一电磁感应加热线圈2122与第一电磁感应加热控制器2142可通过电缆实现电连接。此外，上述煤粉预热装置200可包括设于输粉支管126上的第二电磁感应加热结构，即通过第二电磁感应加热结构对输粉支管126进行电磁加热，从而实现对输粉支管126中的煤粉进行预热。而且，第二电磁感应加热结构可设置在输粉支管126的某一段位置处，或者设置在输送支管126的某几段位置处。进一步地，上述第二电磁感应加热结构可包括绕设于输粉支管126上的第二电磁感应加热线圈2124，以及与第二电磁感应加热线圈2142电连接的第二电磁感应加热控制器2144。通过第二电磁感应加热控制器2144可以对通过第二电磁感应加热线圈2124的电流进行调节控制，从而控制对输粉支管126的加热温度。此外，第二电磁感应加热线圈2124与第二电磁感应加热控制器2144可通过电缆实现电连接。此外，上述煤粉预热装置200还可包括设于输粉主管122上的第一保温层1222，通过第一保温层1222可对输粉主管122进行保温，避免输粉主管122中煤粉热量的损失而导致温度降低。而且，当输粉主管122上设有第一电磁感应加热线圈2122时，第一电磁感应加热线圈2122绕设于第一保温层1222外。因为第一电磁感应加热线圈2122产生的磁场可以穿过第一保温层1222形成的保温材料而没有任何损耗，所以这样设置可使得对输粉主管122的保温效果达到最佳，热量散失最小；并且，还以使第一电磁感应加热线圈2122避开高温的输粉主管122的管壁，延长输粉主管122的使用寿命，降低故障。此外，上述煤粉预热装置200还可包括设于输粉支管126上的第二保温层1262，通过第二保温层1262可对输粉支管126进行保温，避免输粉支管126中煤粉热量的损失而导致温度降低。而且，当输粉支管126上设有第二电磁感应加热线圈2124时，第二电磁感应加热线圈2124绕设于第二保温层1262外。同理，因为第二电磁感应加热线圈2124产生的磁场可以穿过第二保温层1262形成的保温材料而没有任何损耗，所以这样设置可使得对输粉支管126的保温效果达到最佳，热量散失最小；并且，还以使第二电磁感应加热线圈2124避开高温的输粉支管126的管壁，延长输粉支管126的使用寿命，降低故障。此外，在本实施例中，上述第一保温层1222和第二保温层1262均可设20mm厚度的保温棉，或者其他厚度的保温棉或其他保温材料。由于电磁感应加热结构采用的是内热原理，可通过电磁感应加热线圈使输粉主管122、输粉支管126自身发热，即是通过电、磁、热之间的能量转换达到加热输粉主管122、输粉支管126的目的，而不是通过热传递的方式使输粉主管122、输粉支管126发热，另外再加上在输粉主管122、输粉支管126的管壁外还有设有较厚的保温层进行包裹，使得电磁感应加热过程中存在的热损失非常低，热能利用率可以高达95％以上。此外，上述煤粉预热装置200还可包括设于输粉主管122或/和输粉支管126上的温度检测装置220，温度检测装置220可以与电磁感应加热控制器214连接，也可以与其他控制仪表装置连接。温度检测装置220可与电磁感应加热结构210对应，即在输粉主管122和输粉支管126设有电磁感应加热线圈212的位置处设置温度检测装置220。通过温度检测装置220可对输粉主管122和输粉支管126的加热段处的温度及其内部的煤粉的温度进行监测，并可通过电磁感应加热控制器214或其他的控制仪表装置对温度检测装置220进行控制以获取温度值。需要说明的是，上述温度检测装置可与电磁感应加热控制器之间连接；上述温度检测装置也可以与温度控制器、处理器或其它控制仪表连接后，温度信号再转接入电磁感应加热控制器，以实现文件检测装置与电磁感应加热控制器的间接连接。而且，电磁感应加热控制器214可根据监测温度对电磁感应加热线圈212进行控制，以使煤粉达到合适的温度。在故障状态下，输粉管道120内的煤粉如果不流动或电磁加热感应线圈212电流过高，会使输粉管道120产生高温，会使管道变软，使得管道的强度大幅度下降，导致在管道内的煤粉及介质的压力作用下会发生爆穿的事故。因此需要检测输粉主管122和输粉支管126的加热段的温度，当加热段的温度超过设定的安全值时，可通过电磁感应加热控制器214调小或切断电磁感应加热线圈212的电流。而且，温度检测装置220包括设于输粉主管122处的第一温度检测结构222，以及设于输粉支管126处的第二温度检测结构224。而且，输粉主管122和输粉支管126的加热段处于保温层(第一保温层1222或第二保温层1262)内部，并且该处具有很强的交变电磁场，因此常规的热电偶、热电阻等温度检测元件在加热段处无法进行测量工作、而自身会被加热损坏，只能安装在加热段的端部，这样测得的温度数值既不真实，又严重滞后。为了解决上述技术问题，在一些实施例中，如图3所示，上述温度检测装置220(第一温度检测结构222或第二温度检测结构224)可包括与输粉管道120(输粉主管122或输粉支管126)外壁接触的测温光缆2226，以及与测温光缆2226连接的测温处理控制器，该测温处理控制器可以与电磁感应加热控制器214(第一电磁感应加热控制器2142或第二电磁感应加热控制器2144)连接，也可以与其他控制装置连接。测温光缆2226基于激光的喇曼散射原理，当一束脉冲激光信号在光纤(测温光缆)中传输时，光纤中的每一点都会对激光信号产生极其微弱的背向散射，根据散射光信的波长可将其分为瑞利(rayleigh)散射、拉曼(raman)散射和布里渊(brillouin)散射。其中拉曼散射信号的强度与该点所处位置的温度相关性大，通过检测每一点散射光信号的光强，获得该点的温度信息，进而得到整条光纤(测温光缆)上的温度分布。这样，可使得测温光缆测温不受交变磁场的作用与影响，反应快，可以实时地检测到输粉主管122或输粉支管126的加热段的温度，确保了系统的安全性和测量的准确性。此外，为了解决上述技术问题，在另一些实施例中，如图4所示，上述温度检测装置220(第一温度检测结构222或第二温度检测结构224)包括与输粉管道120(输粉主管122或输粉支管126)外壁对应的红外测温探头2222，以及与红外测温探头2222连接的测温处理控制器，该测温处理控制器可以与电磁感应加热控制器(第一电磁感应加热控制器2142或第二电磁感应加热控制器2144)连接，也可以与其他控制装置连接。即可在第一电磁感应加热线圈2122或第二电磁感应加热线圈2124的两圈导线之间的保温层(第一保温层1222或第二保温层1262)上设有窗口2224，在正对窗口2224的上方设置有红外测温探头2222，红外测温探头2222的探测透镜正对窗口2224，红外测温探头2222检测窗口2224裸露出的输粉主管122或输粉支管126外表面的温度。红外测温检测是非接触式温度检测方式，安装于电磁感应加热线圈外部，受到电磁场的影响非常小，该种方案也可以满足快速真实地测温的要求。而且，红外测温探头2222与第一电磁感应加热控制器2142或第二电磁感应加热控制器2144电连接，可以将检测到的温度反馈给电磁感应加热控制器214。此外，上述温度检测装置220还可包括设于输粉支管126上的煤粉输出温度检测传感器226(如热偶温度计)，煤粉输出温度检测传感器226位于电磁感应加热线圈212和煤粉喷枪130之间。通过在煤粉喷枪130和输粉支管126的非加热段位置处设置煤粉输出温度检测传感器226，可以对通过煤粉喷枪130喷入高炉结构140中的煤粉温度进行检测。而且，还可使煤粉输出温度检测传感器226与第二电磁感应加热控制器2144连接，从而可以通过第二电磁感应加热控制器2144对进入高炉结构140中的煤粉温度进行调节，以达到合适的温度需求。此外，上述高炉煤粉预热喷吹系统还可包括与高炉结构140连接的高炉控制装置，电磁感应加热控制器212可与高炉控制装置连接，也可与其他控制装置连接。而高炉控制装置可设为高炉控制室控制显示系统150，可使得第一电磁感应加热控制器2142和第二电磁感应加热控制器2144均可与高炉控制室控制显示系统150连接，方便对第一电磁感应加热控制器2142和第二电磁感应加热控制器2144进行统一控制。因为，第一电磁感应加热控制器2142和第二电磁感应加热控制器2144一般设置在现场，当对其进行单独设置时，就需要在现场对其主要参数的调整和控制，十分不便。而通过将第一电磁感应加热控制器2142和第二电磁感应加热控制器2144可与高炉控制室控制显示系统150连接，就可以通过高炉控制室控制显示系统对第一电磁感应加热线圈2122和第二电磁感应加热线圈2124进行远程控制。这样，现场检测到的各种输粉管道120(输粉主管122或输粉支管126)内煤粉的温度、输粉管道120(输粉主管122或输粉支管126)管体的温度、压力等电信号通过电缆输入到第一电磁感应加热控制器2142、或第二电磁感应加热控制器2144、或高炉控制室控制显示系统150中进行显示及处理，可在高炉控制室控制显示系统150中对加热的数值进行设定，信号传至第一电磁感应加热控制器2142(或第二电磁感应加热控制器2144)，第一电磁感应加热控制器2142(或第二电磁感应加热控制器2144)根据设定值改变输入到第一电磁感应加热线圈2122(或第二电磁感应加热线圈2124)的电参数，以使加热功率符合工艺需求。本实用新型提出的技术方案中，利用电磁感应加热结构具有加热均匀、充分的特点，可将电磁感应加热结构安装在输粉管道的某个位置处(即加热段)，有完善的加热段的温度检测装置，能可靠地检测加热段的温度，防止温度过高发生事故，能根据高炉生产的需求简单可靠地控制喷入高炉结构的煤粉的温度。这种电磁感应加热结构等等结构所构成的煤粉预热装置，占地面积较小，占用空间不到其它工艺的5％，现场设备安装、布置不受限制；结构简单，仅需电源及若干控制柜即可；设计周期和建设周期很短，维护简单，投资较低；无需耐火材料，仅需少量的保温材料；不只可以对输粉主管进行加热，还可以对支管进行加热；热量散失很小，热效率高达95％；运行成本远低于蒸汽加热及电阻加热，其运行成本低于所产生的效益，能达到工业实用水平。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12