一种煤粉与半焦混合装置及粉体进料系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤粉气化技术领域，具体而言，涉及一种煤粉与半焦混合装置及粉体进料系统。


背景技术：

2.高炉喷吹技术是一项对现代高炉炼铁技术具有革命性的重大措施，通过向高炉喷吹无烟煤粉或者烟煤粉或这两者的混合煤粉，以部分替代价格昂贵而日趋匮乏的冶金焦炭，降低焦比，大大降低生铁成本。
3.随着高炉喷吹技术的日趋成熟，喷吹煤粉量急剧增加，由于无烟煤分布极为不均，运输成本较高，无烟煤资源稀缺性和广泛适用性，使得高炉喷吹无烟煤的供应日趋紧张，而优质无烟煤的价格更是不断高攀。炼钢企业为了控制成本升高，采用低阶煤气化后的半焦，作为无烟煤的替代产品，以缓解无烟煤供应紧张、价格居高不下的局面。
4.低阶煤加氢气化是将煤粉与氢气在中温（800～1000℃）和高压（5～10mpa）条件下反应，生成富含甲烷的合成气、高附加值的芳烃油品和清洁半焦的工艺。半焦粒径均匀，平均粒径约50μm，挥发分低、固定碳含量高、燃烧性好、硫磷杂质低，且经过高炉喷吹试烧，证实半焦是一种优良的高炉喷吹物料。
5.高炉喷吹采用混合物料时，必须保证挥发分不同的煤粉与半焦混合均匀，否则会出现挥发分高的煤粉积聚，在高炉内爆燃，甚至出现爆炸的风险。因此，如何实现煤粉与半焦按比例混合均匀是当前面临的急迫问题。
6.煤粉堆密度约500～550kg/m3，半焦堆密度仅100～150kg/m3；煤粉温度约70～90℃，半焦温度为室温；采用常规的螺旋输送装置，两股物料基本在螺旋出料口位置混合，无法实现两物料进一步均匀混合的要求，可能会造成高炉喷吹煤粉积聚爆燃的危险。另外，半焦堆密度小，传热系数低，如果将常温半焦预热至70～90℃，需要非常大的干燥设备，投资大，占地面积大，运行成本高。


技术实现要素：

7.鉴于此，本实用新型提出了一种煤粉与半焦混合装置及粉体进料系统，旨在解决现有螺旋输送装置中半焦和粉煤混合不均匀造成高炉喷吹煤粉积聚爆燃危险的问题。
8.一方面，本实用新型提出了一种煤粉与半焦混合装置，该装置包括：混合下料管，其内设有折流板，以使半焦颗粒和煤粉颗粒进行线接触混合；旋流混合器，设置在所述混合下料管下方，以使所述混合下料管混合后输出的物料以旋流状下落使得半焦颗粒和煤粉颗粒进行面接触混合，以强化半焦颗粒和煤粉颗粒的混合得到混合料。
9.进一步地，上述煤粉与半焦混合装置，所述旋流混合器包括：锥形旋流件；若干个旋流挡板，其沿所述锥形旋流件的周向设置在所述锥形旋流件的外壁上，并且，任意相邻两个所述旋流挡板之间具有间隙形成旋流通道，以使半焦颗粒和煤粉颗粒充分混合，得到混合料。
10.进一步地，上述煤粉与半焦混合装置，所述锥形旋流件的底部沿其周向设有若干个呈散射状分布的固定板，任意相邻两个所述固定板之间间隔设置以形成混合料出口。
11.进一步地，上述煤粉与半焦混合装置，各所述旋流挡板均为螺旋状结构。
12.进一步地，上述煤粉与半焦混合装置，所述旋流混合器的下方设有混合料仓，用以对所述混合料进行存储。
13.另一方面，本实用新型还提出了一种粉体进料系统，其设置有上述煤粉与半焦混合装置。
14.进一步地，上述粉体进料系统，该系统还包括：半焦料仓，其和所述煤粉与半焦混合装置的进料口相连通，并且，所述半焦料仓和所述煤粉与半焦混合装置之间设有半焦流化床，用以使得所述半焦料仓输出的半焦颗粒悬浮在运动的流体之中，以使半焦呈流态化导入至所述煤粉与半焦混合装置内；煤粉仓，其和所述煤粉与半焦混合装置的进料口相连通，并且，所述煤粉仓和所述煤粉与半焦混合装置之间设有螺旋称重给煤机，用以量化输送至所述煤粉与半焦混合装置内的煤粉颗粒并显示输送的煤粉流量。
15.进一步地，上述粉体进料系统，所述半焦流化床内设有换热器，用以对半焦颗粒进行预热。
16.进一步地，上述粉体进料系统，所述煤粉与半焦混合装置的出料口连接有发料罐，用以接收所述煤粉与半焦混合装置输出的混合料，并对混合料进行加压，使得混合料以高压状态输出。
17.进一步地，上述粉体进料系统，所述发料罐和所述煤粉与半焦混合装置之间还设有平衡管，用以平衡两者之间的压力；所述平衡管上还设有阀门，用以控制所述平衡管的通断。
18.本实用新型提供的煤粉与半焦混合装置以及粉体进料系统，通过混合下料管，使得导入的半焦颗粒和煤粉颗粒在入口处线接触实现初步混合；并通过混合下料管内设置的折流板，通过多次混合碰撞增加物理混合机会，进一步实现半焦颗粒和煤粉颗粒的线接触，以强化混合；通过旋流混合器，使得半焦颗粒和煤粉颗粒以旋流状下落，经多次混合实现面接触，使得半焦颗粒和煤粉颗粒充分混合，进一步强化混合效果，得到混合均匀的混合料，为高炉喷吹提供稳定的进料，避免了高炉喷吹煤粉积聚爆燃的风险。
附图说明
19.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
20.图1为本实用新型实施例提供的粉体进料系统的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的半焦流化床的结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的旋流混合器的俯视图；
23.图4为本实用新型实施例提供的旋流混合器的主视图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开
的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
25.参见图1，其为本实用新型实施例提供的粉体进料系统的结构示意图。如图所示，该系统包括：煤粉与半焦混合装置1、半焦料仓2、半焦流化床3、煤粉仓4、螺旋称重给煤机5、发料罐7和称重器8；其中，
26.半焦料仓2与煤粉与半焦混合装置1的进料口相连通，用以向煤粉与半焦混合装置1内导入半焦颗粒；半焦流化床3设置在半焦料仓2和煤粉与半焦混合装置1之间，用以使得半焦料仓2输出的半焦颗粒悬浮在运动的流体之中，以使半焦颗粒呈流态化导入至煤粉与半焦混合装置1内。具体地，半焦进入半焦料仓2内，如果没有流化风等因素，半焦颗粒是固定不动的；如图2所示，半焦流化床3的底部设有流化气入口，以导入流化气，使其形成流化风，流化风经过分布板32进入床层内部，使得半焦颗粒开始振动，同时半焦流化床3的床层有微小膨胀；随着流体流率逐渐增大，床中半焦颗粒可以自由移动，随着流速的进一步增加，整个床层显示出液体的特征，床层颗粒间距扩大，床层进一步膨胀，逐渐流态化，以便溢出半焦流化床3并导入至煤粉与半焦混合装置1内；同时，半焦料仓2内的半焦颗粒经过输送风、下降管压差连续导入半焦流化床3内，实现半焦颗粒的导流。优选地，半焦流化床3的进料口设有进料l阀（图中未示出），用以导入输送气和半焦颗粒，以避免半焦颗粒的堵塞，同时，可通过半焦流化床3内通入流化气量和输送气量的控制，控制流化风量，进而控制物料溢出床层至煤粉与半焦混合装置1的半焦颗粒量，即可以实现半焦输送量的调节，并且流化床半焦输送量负荷调整范围为0～100%，能够满足高炉进料的稳定性；如果煤粉制备工段出现故障，可以采用流化床单独输送半焦，实现高炉喷吹半焦模式，增强了高炉运行的稳定性。其中，进料l阀可以连接有下料管31，以连通半焦料仓2。在本实施例中，半焦疏松，堆密度小，采用半焦流化床3溢流进料，当然亦可通过螺旋称重给料机的机械输送方式，本实施例中对其不做任何限定。
27.煤粉仓4和煤粉与半焦混合装置1的进料口相连通，并且，螺旋称重给煤机5设置在煤粉仓4和煤粉与半焦混合装置1之间，用以控制输送至煤粉与半焦混合装置1内的煤粉流量。具体地，煤粉制备过程是比较成熟的工艺，制备合格的煤粉储存在煤粉仓4内，经过螺旋称重给煤机5，调节螺旋称重给煤机5的电机的频率，实现煤粉量的调节，以使煤粉量与半焦量相适配；可根据煤粉与半焦的堆密度、粒径分布，获得两者掺混的比例，进而获得螺旋称重给煤机电机频率与流化风量的匹配关系，操作非常容易、便捷。为确保半焦和煤粉混合的比例，优选地，半焦料仓2和/或煤粉仓4上设有称重器8，以检测两者的重量变化。在本实施例中，煤粉堆密度大，采用机械输送，例如螺旋称重给煤机5进行输送，亦可采用其他机械方式输送，本实施例中对其不做任何限定。
28.煤粉与半焦混合装置1接收螺旋称重给煤机5输送的煤粉颗粒和半焦流化床3输送的半焦颗粒，并对半焦颗粒和煤粉颗粒进行接触碰撞混合，以得到半焦和煤粉的混合料。
29.发料罐7和煤粉与半焦混合装置1的出料口相连接，用以接收煤粉与半焦混合装置1输出的混合料，并对混合料进行加压，使得混合料以高压状态输出，以输送至高炉内进行
高炉喷吹。具体地，发料罐7和煤粉与半焦混合装置1之间还设有平衡管9，用以平衡两者之间的压力；平衡管9上还设有阀门（图中未示出），用以控制平衡管9的通断。
30.在本实施例中，半焦流化床3内可设有换热器（图中未示出），用以对半焦颗粒进行预热。具体地，处于流态化的半焦颗粒尺寸较小，比表面积较大，在流化床内处于强烈的湍动状态，半焦颗粒与换热器接触不断更新换热，强化了换热效果，因此半焦颗粒在半焦流化床3内容易被预热，预热后的半焦颗粒流动性变得更好且与煤粉接触，不会发生煤粉团聚现象；同时可使得半焦颗粒与煤粉颗粒混合后亦具有良好的流动性；同时，换热器的设置可避免增加干燥机等大型设备，节约占地面积，降低操作成本。
31.继续参见图1，该煤粉与半焦混合装置1包括：混合下料管11、旋流混合器12和混合料仓13；其中，混合下料管11用以导入半焦颗粒和煤粉颗粒；混合下料管11内设有折流板14，以使半焦颗粒和煤粉颗粒进行线接触混合；旋流混合器12设置在混合下料管11下方，以使混合下料管11混合后输出的物料以旋流状下落，使得半焦颗粒和煤粉颗粒进行面接触混合，以强化半焦颗粒和煤粉颗粒的混合得到混合料。混合料仓13设置在旋流混合器12的下方，用以存储混合料。
32.具体地，混合下料管11、旋流混合器12和混合料仓13可自上之下依次设置在壳体15内，壳体15上设有进料口，混合下料管11设置在进料口处且可与该壳体15同轴设置，以使该煤粉与半焦混合装置1导入的半焦颗粒和煤粉颗粒输送至该混合下料管11内，并且，半焦颗粒和煤粉颗粒同时导入进料口即混合下料管11的入口处，两者接触碰撞，实现物料第一次线接触混合；混合下料管11内沿其内壁可设有多个折流板14，折流板14的可交错倾斜设置，并且，各个折流板14的一端可连接在混合下料管11的内壁上，另一端为自由端，以使半焦颗粒和煤粉颗粒在折流板14的作用下，通过多次混合碰撞增加物理混合机会，进一步实现半焦颗粒和煤粉颗粒的线接触，以强化混合。旋流混合器12设置在混合下料管11的下方，混合下料管11的出料口输出的物料经过旋流混合器12时，在旋流混合器12的作用下使得半焦颗粒和煤粉颗粒以旋流状下落，经多次混合实现面接触，从而充分混合，得到混合均匀的混合料。混合料仓13设置在旋流混合器12的下方，经旋流混合器12的混合料存储在混合料仓13处，以便后续输出经发料罐7加压后输送至高炉进行高炉喷吹。
33.参见图3至图4，其示出了本实用新型实施例提供的旋流混合器的优选结构。如图所示，该旋流混合器12 包括：锥形旋流件121、若干个旋流挡板122和若干个固定板123；其中，若干个旋流挡板122沿锥形旋流件121的周向设置在锥形旋流件121的外壁上，并且，任意相邻两个旋流挡板122之间具有间隙形成旋流通道124，以使半焦颗粒和煤粉颗粒充分混合，得到混合料；若干个固定板123在锥形旋流件121的底部沿锥形旋流件121的周向呈散射状分布，并且，相邻两个固定板123之间间隔设置以形成混合料出口125。具体地，锥形旋流件121可以为锥形壳体，以减少该锥形旋流件121的重量，确保锥形旋流件121固定的稳固性；当然，锥形旋流件121亦可为锥形实体结构，本实施例中对其不做任何限定；优选地，锥形旋流件121与混合下料管11同轴设置，以便混合下料管11导出的物料沿锥形旋流件121的周向均匀下落，同时可避免物料集中下落时集中在混合料仓13的同一位置造成堵塞或应力集中。若干个旋流挡板122可沿锥形旋流件121的周向均匀布置，以便使得混合下料管11导出的物料分均分配至多个旋流通道124内，经过多次碰撞混合，实现半焦颗粒和煤粉颗粒面接触混合，进一步确保半焦颗粒和煤粉颗粒混合的均匀性；其中，旋流挡板122可以为螺旋
状结构。若干个固定板123可以沿锥形旋流件121的周向均匀布置，固定板123可沿壳体15的径向设置，一端可连接在锥形旋流件121的底端，另一端连接在壳体15的内壁上，以实现该锥形旋流件121的固定，同时，任意两个固定板123之间间隔设置以形成混合料出口125，以便经旋流挡板122的作用混合得到的混合料自混合料出口125输送至混合料仓13进行存储。其中，锥形旋流件121的锥角α可以根据实际情况确定，本实施例中对其不做任何限定。
34.综上，本实施例提供的煤粉与半焦混合装置以及粉体进料系统，通过混合下料管，使得导入的半焦颗粒和煤粉颗粒在入口处线接触实现初步混合；并通过混合下料管内设置的折流板，通过多次混合碰撞增加物理混合机会，实现半焦颗粒和煤粉颗粒的线接触，以强化混合；通过旋流混合器，使得半焦颗粒和煤粉颗粒以旋流状下落，经多次混合实现面接触，使得半焦颗粒和煤粉颗粒充分混合，进一步强化混合效果，得到混合均匀的混合料，为高炉喷吹提供稳定的进料，避免了高炉喷吹煤粉积聚爆燃的风险。同时，该粉体进料系统设备占地少，投资少；对于原高炉喷吹装置改造，实施简单容易，成果推广成本低，大大增加企业无烟煤的可替代性，缓解进料紧张的局面，从而推动钢铁行业的变革，具有非常强的市场推广价值。
35.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。