高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置

1.本实用新型涉及高炉炼铁喷煤技术领域，特别是涉及一种高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置。


背景技术：

2.在进行高炉炼铁作业前，一般都需要进行模拟实验。之前，国内外大多采用两段电加热的方法模拟煤粉在高温、高速状态下的燃烧状态。这种模拟装置难以同时实现热风既高温又高速的要求。
3.后来，公开了一种高炉喷煤模拟实验装置，包括高温煤粉燃烧炉、分别与高温煤粉燃烧炉通过直吹管连接的低压气体输入组件与高压气体输入组件、以及集气组件。这种技术虽然能实现既热风又高速的实验条件，强化了冷风与加热元件的热交换能力，使煤粉燃烧过程既能反映直吹管内的情况，又能反映风口循环区的反应情形。但是，随着高炉喷煤技术的不断成熟，为了降低能耗，出现了一种以富氢煤气代替煤粉从风口喷入高炉的技术。这种高炉喷煤模拟实验装置不能实现对这种新型高炉喷煤技术的模拟。
4.因此，设计一种结构简单、能够对富氢煤气与煤粉均进行模拟实验、实验模拟效果好的高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置就很有必要。


技术实现要素：

5.为了克服上述问题，本实用新型提供一种高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置，能够分别对煤粉与富氢煤气进行多种研究，以模拟得出二者的燃烧规律、二者分别与为调节理论燃烧温度需要使用冷却剂和助燃剂混喷过程中对各自燃烧率的变化规律，同时还可以进行各种添加剂对于二者燃烧率的影响研究。
6.为实现上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置，包括设备主体，所述设备主体包括氧气预热炉、燃烧炉、以及用于将所述氧气预热炉与所述燃烧炉连通的直吹管；所述氧气预热炉与低压进气组件连接，所述燃烧炉的输出端与集气组件连接，所述直吹管分别与高压进气组件及煤气组件连接；
8.所述煤气组件包括首尾依次连接的高压煤气进气口、第一高压阀、第一高压部、以及第一电磁阀，所述第一电磁阀的输出端与所述直吹管连接。
9.进一步的，所述高压煤气进气口的输出端与所述第一高压阀的输入端管路连接，所述第一高压阀的输出端与所述第一高压部的输入端管路连接，所述第一高压部的输出端与所述第一电磁阀管路连接。
10.进一步的，所述高压进气组件包括高压进气口、与所述高压进气口的输出端管路连接的第二高压阀、与所述第二高压阀的输出端管路连接的第二高压部、与所述第二高压部的输出端管路连接的第二电磁阀。
11.进一步的，所述第二电磁阀的输出端与所述直吹管管路连接，并在二者的连接管
路上设置有加料口。
12.进一步的，所述低压进气组件包括低压进气口、以及与所述低压进气口的输出端管路连接的低压阀。
13.进一步的，所述低压阀的输出端与所述氧气预热炉的输入端管路连接，并在二者的连接管路上设置有安全阀。
14.进一步的，所述集气组件包括与所述燃烧炉的输出端管路连接的气渣过滤装置、与所述气渣过滤装置管路连接的第三电磁阀、与所述第三电磁阀的输出端管路连接的集气瓶、以及与所述集气瓶管路连接的真空泵。
15.进一步的，所述燃烧炉与所述气渣过滤装置、以及所述气渣过滤装置与所述第三电磁阀之间的连接管路均为不锈钢钢管。
16.进一步的，所述第三电磁阀与所述集气瓶、以及所述集气瓶与所述真空泵之间的连接管路均为气管。
17.进一步的，所述高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置还包括与所述设备主体信号连接的控制装置。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1.本实用新型的高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置，通过在传统的高炉喷煤模拟实验装置的直吹管的管路上增设富氢煤气的高压输入管路，并在高压输入管路上设置高压阀与电磁阀等多种控制元件，能够分别对煤粉与富氢煤气进行多种研究，以模拟得出二者的燃烧规律、二者分别与为调节理论燃烧温度需要使用冷却剂和助燃剂混喷过程中对各自燃烧率的变化规律，同时还可以进行各种添加剂对于二者燃烧率的影响研究。
20.2.本实用新型的高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置，整体结构简单、布置紧凑、操作方便，并且当煤粉或富氢煤气中存在其它添加剂时，无分层现象发生。此外，通过设置控制装置，控制装置与试验装置内的各个阀体元件连接，从而自动实现各个阀体元件的开关，自动化水平高。
附图说明
21.图1是本实用新型的高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置的结构示意图；
22.附图中各部件的标记如下：10、燃烧炉；20、直吹管；31、高压煤气进气口；32、第一高压阀；33、第一电磁阀；34、第一高压部；41、高压进气口；42、第二高压阀；43、第二电磁阀；44、加料口；45、第二高压部；51、低压进气口；52、低压阀；53、安全阀；54、氧气预热炉；61、气渣过滤装置；62、第三电磁阀；63、集气瓶；64、真空泵。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
24.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
25.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.实施例
27.如图1所示，一种高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置100，包括设备主体、以及与设备主体信号连接的控制装置。控制装置与设备主体中多个组成元件信号连接，以控制各个组成元件的开关。设备主体包括氧气预热炉54、燃烧炉10、以及用于将氧气预热炉54与燃烧炉10连通的直吹管20。其中，氧气预热炉54与低压进气组件连接，以将氧气送入氧气预热炉54内并将氧气加热到热风温度。直吹管20分别与高压进气组件及煤气组件连接，高压进气组件用于快速输送煤粉，煤气组件用于快速输送富氢煤气。直吹管20能够模拟风口区域，当煤粉或富氢煤气被快速吹入直吹管20内，会与直吹管20内的热风混合后燃烧，并在燃烧的同时进入高温区域。燃烧炉10的输出端与集气组件连接，煤粉或富氢煤气在燃烧炉10内燃烧后所产生的废气由集气组件收集，以便于后续对废气进行分析。
28.如此设置，通过在传统的高炉喷煤模拟实验装置的直吹管20的管路上增设富氢煤气的高压输入管路，并在高压输入管路上设置高压阀与电磁阀等多种控制元件，能够分别对煤粉与富氢煤气进行多种研究，以模拟得出二者的燃烧规律、二者分别与为调节理论燃烧温度需要使用冷却剂和助燃剂混喷过程中对各自燃烧率的变化规律，同时还可以进行各种添加剂对于二者燃烧率的影响研究。整个试验装置结构简单、布置紧凑、操作方便，并且当煤粉或富氢煤气中存在其它添加剂时，无分层现象发生。
29.如图1所示，在一些实施例中，高压煤气进气口31的输出端与第一高压阀32的输入端管路连接。高压煤气进气口31用于输入富氢煤气。第一高压阀32的输出端与第一高压部34的输入端管路连接，第一高压部34的输出端与第一电磁阀33管路连接。特别的，第一高压部34内的氧气压力能够充压后达到0.3～0.5mpa。第一电磁阀33的输出端与直吹管20连接，第一电磁阀33用于控制富氢煤气通断。
30.如图1所示，在一些实施例中，高压进气组件包括高压进气口41、与高压进气口41的输出端管路连接的第二高压阀42、与第二高压阀42的输出端管路连接的第二高压部45、与第二高压部45的输出端管路连接的第二电磁阀43。其中，高压进气口41用于输入高压气流。第二高压部45相当于煤枪，其内的氧气压力能够充压后达到0.3～0.5mpa，在试验过程中能够作为煤粉载气。第二电磁阀43的输出端与直吹管20管路连接，并在二者的连接管路上设置有加料口44，能够通过加料口44加入煤粉等。第二电磁阀43用于控制运载煤粉的高压气体的通断。
31.如图1所示，在一些实施例中，低压进气组件包括低压进气口51、以及与低压进气口51的输出端管路连接的低压阀52。其中，低压进气口51用于输入低压气体，输入后的氧气压力可以达到0.05～0.3mpa。低压阀52的输出端与氧气预热炉54的输入端管路连接，并在二者的连接管路上设置有安全阀53。
32.如图1所示，在一些实施例中，集气组件包括与燃烧炉10的输出端管路连接的气渣过滤装置61、与气渣过滤装置61管路连接的第三电磁阀62、与第三电磁阀62的输出端管路连接的集气瓶63、以及与集气瓶63管路连接的真空泵64。气渣过滤装置61能够过滤燃烧产
生的气体中携带的废渣，防止对后续气体分析实验造成影响。第三电磁阀62用于控制燃烧炉10内煤粉或富氢煤气燃烧后产生气体向集气瓶63内输入的通断。真空泵64能够对集气瓶63进行抽真空处理，以便于燃烧产生的气体输入至集气瓶63内。
33.特别的，燃烧炉10与气渣过滤装置61、以及气渣过滤装置61与第三电磁阀62之间的连接管路均为不锈钢钢管，防止连接管路锈蚀。第三电磁阀62与集气瓶63、以及集气瓶63与真空泵64之间的连接管路均为气管。
34.如图1所示，在一些实施例中，高炉同时喷吹煤粉和富氢煤气的模拟试验装置还包括气体分析装置以及计算机数据监测与处理装置，以对集气瓶63内收集的气体进行检测。
35.下面对本技术的具体工作方式进行说明：
36.试验前，对整个模拟试验装置进行密封性检验，用氮气对整个模拟试验装置进行充压，使其压力达到0.2mpa，且能将该高压状态保持十分钟左右。当密封性检验没有问题后，将氧气预热炉54升温至1100℃左右，同时将燃烧炉10升温至1500℃左右。随后，向整个模拟试验装置内充入氧气直至将整个装置完全填充，并将集气瓶63通过真空泵64抽成真空环境。如若试验的是富氢煤气，则将第一高压部34充压至0.4mpa，通过控制装置控制第一电磁阀33与第三电磁阀62打开，富氢煤气在燃烧炉10内燃烧产生的废气过滤后进入集气瓶63内。最后，对集气瓶63中的气体进行化学分析，测定出废气中co，co2，h2，o2的含量，并根据废气中各项气体成分以及煤的元素分析其成分，即可计算得出富氢煤气的燃烧率。值得注意的是，对煤粉的试验同上述富氢煤气的模拟试验的原理和分析相同，不再赘述。
37.以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。