一种多联多级竖式煤粉高效预热导流系统及其工作方法与流程

本发明属于冶金炼铁高炉喷煤，涉及一种多联多级竖式煤粉高效预热导流系统以及该多联多级竖式煤粉高效预热导流系统的工作方法。

背景技术：

1、目前，在冶金炼铁技术领域，提高煤粉温度能实现提高煤粉在高炉内的燃尽率，并降低焦比和燃料比。目前国内煤粉多级预热为不同导热源的串联多级预热，结构复杂，投资大。

2、在公告号为cn201920676782.9的中国实用新型专利中，公开了一种高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热系统。该系统通过设置串联预热系统，热风炉的高温烟气先用于对煤粉预热，再用于对空气和/或煤气预热，从而实现热风炉烟气的分级利用，既能实现煤粉的高温预热，又能实现空气和/或煤气的高温预热，能够充分回收烟气中的余热，实现节能降耗的目的。

3、在实际应用时，该专利中采用单组预热的方式，煤粉的受热面积不便于调整，灵活性和适用性较差。同时，串联设计的预热系统对于煤粉加热的效率并不高，同时，煤粉在传输中容易出现结渣堵塞的情况，影响了煤粉的传输效率，同时也致使部分热量丢失。

4、有鉴于此，需要对当前煤粉预热系统中煤粉加热效率低，且难以平稳可靠地传送至高炉的问题进行改善，从而使煤粉能充分预热到高温，并将显热带入高炉，提高煤粉的燃尽率，降低燃料比，节能降耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多联多级竖式煤粉高效预热导流系统及其工作方法，以对当前煤粉预热系统中煤粉加热效率低，且难以平稳可靠地传送至高炉的问题进行改善，从而使煤粉能充分预热到高温，并将显热带入高炉，提高煤粉的燃尽率，降低燃料比，节能降耗。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种多联多级竖式煤粉高效预热导流系统，包括并联设置的至少两组预热装置，所述预热装置用于对煤粉进行加热，其一端通过煤总管连通于煤粉车间，另一端通过煤粉出口管连通于高炉；

3、每个预热装置上均连接有减压装置，以能够对所述预热装置中的气压进行调控；

4、该系统还包括氮气助推装置，所述氮气助推装置连接于所述煤粉出口管，以用于输入高压气体将被加热后的高温煤粉助推至高炉中；其中，所述氮气助推装置包括用于对氮气进行热交换的氮气预热器。

5、可选择地，所述预热装置包括依次连通的分配器、煤粉预热器和流化器；所述分配器的入口连接于所述煤总管，所述分配器的出口连接于所述煤粉预热器；所述流化器的入口连接于所述煤粉预热器，所述流化器的出口连接于所述煤粉出口管；

6、其中，所述煤总管包括连通于煤粉车间的主管和连通于所述分配器的支管，所述主管上设有煤总阀，所述支管上设有煤粉入口阀；

7、所述煤粉出口管包括连通于所述流化器的导流管段和连通于所述高炉的汇流管段，所述导流管段上设有煤粉出口管阀，所述汇流管段上设有控制阀；

8、煤总阀、煤粉入口阀、煤粉出口管阀和控制阀均通信连接于控制器。

9、可选择地，所述分配器包括具有空腔的分配体，所述分配体中设有上层分配环和下层分配环，所述上层分配环和下层分配环均连接于所述分配体的内壁，且所述上层分配环的环径大于所述下层分配环的环径，所述上层分配环和下层分配环间隔设置；

10、其中，所述分配体中还设有导流体，所述导流体的一端连通于所述分配体入口，另一端设置于所述上层分配环的内环中并延伸至所述下层分配环上方；分配体出口位于所述下层分配环的下方。

11、可选择地，所述煤粉预热器包括多组预热单元和湍流板，入口与分配器相连，出口与流化器相连，多组预热单元按照流体的流向顺序串联排列；其中，相邻的预热单元的管板之间设有湍流板，所述湍流板用于将煤粉的顺流状态改为湍流状态，以降低所述煤粉的流速。

12、煤粉预热器

13、可选择地，所述流化器包括连接于所述煤粉预热器的流化管和至少两组流化环，其中，所述流化管具有连通于所述煤粉预热器的出口以及连通于所述煤粉出口管的入口；所述流化环沿所述流化器的轴线方向依次间隔设置于所述流化管中，且每组流化环均通过支架连接于所述流化管。

14、可选择地，所述减压装置包括减压入口管、减压出口管、减压器和排放管；

15、其中，所述减压出口管的一端连通于所述煤粉车间，另一端连通于所述减压器；所述减压入口管的两端分别连通于所述减压器和所述预热装置；所述排放管的两端分别连通于所述减压器和所述预热装置；

16、所述减压入口管上设有减压阀，所述减压出口管上设有排气阀，所述排放管上设有转阀；

17、所述预热装置的入口端和出口端对应地设有第一压力检测仪和第二压力检测仪，所述第一压力检测仪和第二压力检测仪用于检测煤粉预热器中的当前气压值；控制器通信连接于所述第一压力检测仪、第二压力检测仪、减压阀、排气阀和转阀；

18、当所述第二压力检测仪检测到当前流体压力值大于控制器预设值域时，所述控制器发出指令使得所述减压阀和排气阀打开，使氮气和煤粉混合体通过减压入口管进入减压器中，减低所述预热装置的当前压力，氮气和煤粉混合体中的煤粉被收集，而氮气从减压出口管排出输送到煤粉车间回收利用；

19、当煤粉预热器中第一压力检测仪检测到压力值在控制器预设值域中时，停止减压，减压阀、排气阀关闭，转阀打开，使煤粉通过排放管排出到所述预热装置的分配器内，并经过该分配器均匀分布进入所述预热装置的煤粉预热器中被均匀加热。

20、可选择地，所述氮气助推装置包括氮气入口管、氮气预热器、氮气出口管，其中，所述氮气预热器的入口端通过所述氮气入口管连通于氮气源，所述氮气预热器的出口端通过所述氮气出口管连通于所述预热装置；

21、其中，所述氮气入口管设有氮气入口阀，所述氮气出口管设有氮气出口阀；所述氮气入口阀和所述氮气出口阀均通信连接于控制器。

22、可选择地，该多联多级竖式煤粉高效预热导流系统还包括换热装置，所述换热装置包括、烟气换热循环系统、膨胀罐、炉前渣铁沟辐射热熔盐换热循环系统、导热油第一出口管、导热油第一回流管、导热油第二出口管和导热油第二回流管；

23、其中，所述烟气换热循环系统通过第一出口管连通于上部预热装置导热油入口；所述导热油第一回流管的入口与上部预热装置导热油出口连通；所述导热油第一回流管的出口与烟气换热循环系统连通；所述膨胀罐连接于所述导热油第一回流管；

24、所述炉前渣铁沟辐射热熔盐换热循环系统通过第二出口管连通于下部预热装置导热油入口；所述导热油第二回流管的入口与下部预热装置导热油出口连通；所述导热油第二回流管的出口与炉前渣铁沟辐射热熔盐换热循环系统；

25、其中，所述导热油回流管与所述预热装置的连接点高度高于所述导热油出口管与所述预热装置的连接点高度。

26、一种多联多级竖式煤粉高效预热导流系统的工作方法，该工作方法包括如下步骤：

27、将煤粉流导入并联设置的至少两组预热装置；

28、使用预热装置将煤粉进行分流，改变煤粉流的流速和流向，加热均流后的煤粉流；

29、将加热后的煤粉流导入至高炉中。

30、可选择地，煤粉流在导入至预热装置前，使用氮气预热器对氮气进行预热；

31、将高温氮气导入加热后的煤粉流中，以提高煤粉流的流速。

32、通过上述技术方案，煤粉车间制备好的煤粉流经喷煤管进入两联或多联并联设置的预热装置进行加热。充分利用换热装置对煤粉进行预热，使得煤粉能够稳定且均匀地被加热，并充分预热到高温。此后，在氮气助推装置的作用下，对高温的煤粉施加一定的压力，由此将显热煤粉快速地带入至高炉中，有益于提高煤粉的燃尽率、降低燃料比，节能降耗。

33、为保证煤粉能够从煤粉车间通过煤粉管道、煤粉预热器出口管顺畅的喷入高炉，各部分的压力要保持均衡，当煤粉被预热会产生膨胀，系统压力会增大，此时可以通过减压装置对所述预热装置中的气压进行调控，从而将压力控制在一定范围内，保证压力平衡，由此煤粉导流过程的安全性。而在压力不足时，则可以喷入高压氮气，增加系统压力，帮助煤粉快速有效地导入至高炉中。

34、在导流过程中，可以改变并联设置的预热装置数量，从而增加或减少煤粉单位时间通过的受热面积，为不同容积的高炉提供所需的喷煤量，提高了备品备件的通用性，降低了后期的维护成本，具有较好的经济性和实用性，有利于提高经济效益。