高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，属于高炉喷吹煤粉检测设备领域。

背景技术：

高炉喷吹煤粉工艺具有降低焦比、合理利用煤炭资源、减少环境污染、降低生产成本等作用，因此高炉大量喷煤已经成为高炉炼铁的一个主要方向。为降低生产成本，进一步大幅度提高喷煤量、降低焦比，是国内各个钢铁厂目前共同关注的一个关键问题，而煤粉在高炉风口前能否充分燃烧是影响高炉喷煤量的一个关键因素。如果煤粉在高炉风口燃烧率低，煤粉燃烧不完全，不仅会降低煤粉在高炉内的利用率，还会影响炉料的透气性和炉渣高温黏度，从而影响到高炉顺行及炼铁生产，不利于高炉继续提高煤比，因此有必要对高炉喷吹用煤的燃烧率进行检测，掌握其燃烧特性，提高其燃烧率，实现大量喷煤，降低生产成本。测定煤粉燃烧率的方法和设备目前还无国家标准，国内现有的煤粉燃烧率测定设备有的采用横卧式结构，该类设备占地面积大，维修和维护困难,操作难度大；北科大也曾实用新型了一种高炉喷煤模拟试验装置，虽然是竖式结构，占地面积小，但其所需试样要求小于1g，不能实现连续喷吹，对不同喷煤量条件下的燃烧率模拟效果不理想，因此非常有必要研制一种真实模拟高炉喷吹煤粉燃烧的方法及装置，用于对高炉喷吹煤粉燃烧的燃烧性能进行研究。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，该装置占地面积小,能够真实模拟高炉喷吹煤粉燃烧过程，可以实现连续喷吹，试样喷吹量一次性可达500克，可以实现对不同喷煤量条件下燃烧率的有效评价。

解决上述技术问题的技术方案是：

高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，包括气体加热炉、煤粉燃烧炉、煤灰收集罐、刚玉管、喷枪、引风机和控制柜；气体加热炉、煤粉燃烧炉和煤灰收集罐竖直串联连接，它们的竖直轴线相互重合；刚玉管由气体加热炉顶部插入气体加热炉和煤粉燃烧炉内，喷枪沿刚玉管的轴线插入，由气体加热炉延伸至煤粉燃烧炉内；气体加热炉中安装加热炉控温偶，煤粉燃烧炉中安装燃烧炉控温偶和风温热电偶；加热炉控温偶、燃烧炉控温偶、风温热电偶分别与控制柜电连接；煤灰收集罐上开有排气孔连接引风机。

上述的高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，所述气体加热炉、煤粉燃烧炉均为圆柱体，气体加热炉底部与煤粉燃烧炉顶部通过中法兰连接，煤粉燃烧炉底部和煤灰收集罐顶部通过下法兰连接；气体加热炉顶部安装上法兰；所述刚玉管包括2段，上段刚玉管由上法兰插入气体加热炉内，通过气体加热炉底部的中法兰固定，下段刚玉管由中法兰插入煤粉燃烧炉内，通过煤粉燃烧炉底部的下法兰固定；喷枪由气体加热炉顶部的刚玉管插入延伸至煤粉燃烧炉内，风温热电偶呈水平态安装于煤粉燃烧炉侧壁，其位置与喷枪下端同高。

上述的高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，所述气体加热炉、煤粉燃烧炉、煤灰收集罐、刚玉管和喷枪的轴线分别重合。

上述的高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，所述气体加热炉顶部的上法兰上安装有法兰帽，法兰帽顶部和侧壁分别开孔；所述位于气体加热炉内的刚玉管和喷枪之间填充有气体加热介质；所述喷枪靠近顶端处周向设有台阶环，喷枪由法兰帽顶部孔插入刚玉管内，台阶环卡设于法兰帽上。

上述的高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，它还包括框架，所述框架包括水平底盘、与底盘垂直固定的立柱、固定于立柱上并与立柱垂直的上托盘和下托盘，上托盘和下托盘均为圆环状；所述气体加热炉、煤粉燃烧炉的外壁周向分别固定有托圈，框架的上托盘、下托盘分别托住气体加热炉、煤粉燃烧炉外壁的托圈；所述煤灰收集罐和框架底盘之间设有千斤顶，通过千斤顶对煤灰收集罐的支撑实现气体加热炉、煤粉燃烧炉、煤灰收集罐的紧密连接。

上述的高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，所述加热炉控温偶水平安装于气体加热炉侧壁，其前端与位于气体加热炉内的刚玉管靠近但不接触；燃烧炉控温偶水平安装于煤粉燃烧炉中，其前端与位于煤粉燃烧炉内的刚玉管靠近但不接触。

本实用新型的使用方法如下：

按照设计的试验方案，通过控制柜、加热炉控温偶、燃烧炉控温偶将气体加热炉、煤粉燃烧炉加热到设定温度，气体加热炉最高温度可加热至1400℃，煤粉燃烧炉最高温度可加热至1650℃；助燃气体由法兰帽侧壁的孔通入后进入刚玉管和喷枪之间的空间内，经其中的气体加热介质加热，经煤粉喷枪喷出的煤粉与通过气体加热炉加热的助燃气体混合，在煤粉燃烧炉中进行燃烧，助燃气体的温度由风温热电偶测得，燃烧后的废气经引风机由排气孔排出，煤灰由煤灰收集罐收集，最后采用灰分平衡计算法来获取煤粉的燃烧率。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的主体设备气体加热炉、煤粉燃烧炉和煤灰收集罐呈竖直串联连接，相对于采用横卧式结构的设备来说具有占地面积小的优点；本实用新型经煤粉喷枪喷出的煤粉与通过气体加热炉加热的助燃气体混合，在煤粉燃烧炉中进行燃烧，模拟了实际高炉中煤粉在风口前的燃烧行为；本实用新型可以实现连续喷吹，煤粉燃烧后的煤灰由煤灰收集罐收集，采用灰分平衡计算法来获取煤粉的燃烧率；本实用新型煤粉喷吹量的限制性环节为煤灰收集罐的贮灰量，本实用新型设定一次性试样喷吹量为500克，收集煤灰量大于50g，保证试验结果的准确性；本实用新型通过气体加热炉的助燃气体温度可达1400℃，可以模拟煤粉高炉不同风温条件下的燃烧情况；通过调节助燃气体和所喷煤粉的比例，可以实现对不同喷煤量条件下燃烧率的有效评价。

本实用新型是针对高炉生产过程中，由于对煤粉的燃烧状况无法真实定量评价而实用新型的一种新型煤粉燃烧率检测装置。这种检测装置能够真实模拟高炉喷吹煤粉燃烧的过程，有效对高炉喷吹煤粉燃烧率进行定量评价，掌握煤粉的燃烧特性，提高其燃烧率，实现大量喷煤，降低生产成本。

本实用新型的这种检测装置操作简单、参数调节灵活、模拟性强，尤其在当前优质焦煤资源紧缺条件下，为实现资源的合理利用、提高高炉煤比、确保高炉生产优质低耗、稳定顺行提供了一种新的检测装置，对促进钢铁企业的可持续发展和提高经济效益有积极和显著的作用，具有很强的推广和应用价值。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是框架主视图；

图3是喷枪示意图；

图4是法兰帽与上法兰连接示意图；

图中标记为：气体加热炉1、煤粉燃烧炉2、煤灰收集罐3、刚玉管4、喷枪5、引风机6、控制柜7、加热炉控温偶8、燃烧炉控温偶9、风温热电偶10、排气孔11、中法兰12、下法兰13、上法兰14、法兰帽15、气体加热介质16、台阶环17、水平底盘18、立柱19、上托盘20、下托盘21、托圈22、千斤顶23、助燃气体管24。

具体实施方式

图1显示，本实用新型高炉喷吹煤粉燃烧率检测装置，包括气体加热炉1、煤粉燃烧炉2、煤灰收集罐3、刚玉管4、喷枪5、引风机6、控制柜7和框架，气体加热炉1和煤粉燃烧炉2均为圆柱形电加热炉，气体加热炉1高度630mm，外径为400mm，内径为380mm，气体加热炉1上下两端分别焊有上法兰14和中法兰12；煤粉燃烧炉2高为840mm，外径为330mm，内径为315mm，煤粉燃烧炉2上下两端分别焊有中法兰12和下法兰13；气体加热炉1的底部与煤粉燃烧炉2的顶部通过中法兰12连接，煤粉燃烧炉2的底部和煤灰收集罐3的顶部通过下法兰13连接；气体加热炉1的顶部安装上法兰14，上法兰14上安装有法兰帽15；气体加热炉1、煤粉燃烧炉2和煤灰收集罐3竖直串联连接后，它们的竖直轴线相互重合；

图1和图4显示，法兰帽15顶部和侧壁分别开孔，顶部的孔用于插入喷枪5；侧壁的孔连接助燃气体管24，用于通入助燃气体；

图1和图2显示，框架包括水平底盘18、与底盘18垂直固定的立柱19、固定于立柱19上并与立柱19垂直的圆环状上托盘20和圆环状下托盘21；

图1显示，气体加热炉1、煤粉燃烧炉2的外壁周向分别固定有托圈22，框架的上托盘20、下托盘21分别托住气体加热炉1、煤粉燃烧炉2外壁的托圈22实现气体加热炉1和煤粉燃烧炉2的固定；煤灰收集罐3和框架水平底盘18之间设有千斤顶23，通过千斤顶23对煤灰收集罐3的支撑实现气体加热炉1、煤粉燃烧炉2、煤灰收集罐3的紧密连接；

图1显示，刚玉管4包括2根，上段刚玉管4直径为100mm，高度为650mm；下段刚玉管直径为62mm，高度为860mm，上段刚玉管4由法兰帽15顶部的通孔经上法兰14插入气体加热炉1内，通过气体加热炉1底部的中法兰12固定，下段刚玉管4由中法兰12插入煤粉燃烧炉2内，通过煤粉燃烧炉2底部的下法兰13固定，2根刚玉管4相通；

图1和图3显示，喷枪5为耐高温不锈钢管，喷枪5长1100mm，内径8mm，壁厚10mm，距上端15mm处的外壁周向焊有台阶环17；

图1显示，喷枪5由气体加热炉1顶部的法兰帽15顶部的通孔插入上段刚玉管4中，并延伸至煤粉燃烧炉2内，插入后喷枪5的台阶环17被法兰帽15托住；风温热电偶10呈水平态安装于煤粉燃烧炉2的侧壁，其位置与喷枪5的下端平齐，风温热电偶10的前端距喷枪5的外壁2mm，风温热电偶10与控制柜7电连接；

图1显示，加热炉控温偶8与控制柜7电连接，水平安装于气体加热炉1的侧壁，其前端距气体加热炉1内的上段刚玉管4的外壁2mm；燃烧炉控温偶9与控制柜7电连接，水平安装于煤粉燃烧炉2的侧壁，其前端距煤粉燃烧炉2内的下段刚玉管4的侧壁2mm；

图1显示，煤灰收集罐3的侧壁开有排气孔11，通过管道与引风机6连接，用于收集煤灰；位于气体加热炉1内的上段刚玉管4和喷枪5之间填充有气体加热介质16，在本实施例中，气体加热介质16为氧化铝纤维棉；

图1显示，本实用新型整体装配完成后，气体加热炉1、煤粉燃烧炉2、煤灰收集罐3、刚玉管4和喷枪5的轴线分别重合。

本实用新型的工作过程如下：

按照设计的试验方案，通过控制柜7、加热炉控温偶8、燃烧炉控温偶9将气体加热炉体1、煤粉燃烧炉体2加热到设定温度，煤粉经煤粉喷枪5喷出，助燃气体从助燃气体管24中通入，经气体加热炉体1加热后在煤粉加热炉2中与煤粉混合，在煤粉燃烧炉体2中进行燃烧，助燃气体的温度由风温热电偶10测得，燃烧后的废气经引风机6由排气孔11排出，煤灰由煤灰收集罐3收集，最后采用灰分平衡计算法来获取煤粉的燃烧率。