一種高爐噴煤模擬實驗裝置制造方法及圖紙

一種高爐噴煤模擬實驗裝置，屬于高爐煉鐵噴煤領域。用于模擬噴吹煤粉在高爐生產條件下的燃燒狀況。裝置由主體設備、電器控制系統、氣體分析系統和計算機數據監測與處理系統四大部分組成。高壓進氣口（１）與高壓閥（２）的進氣口通過不銹鋼管螺紋連接；高壓閥（２）的出氣口與高壓部分（３）一端螺紋連接，高壓部分（３）的另一端與電磁閥（４）的進氣口螺紋連接；電磁閥（４）出氣口與不銹鋼管螺紋連接。本實用新型專利技術優點是模擬方法準確、可靠。裝置可以研究煤粉燃燒規律以及煤粉分別與為調節理論燃燒溫度需要使用冷卻劑和助燃劑混噴過程中對煤粉燃燒率的變化規律，同時還可以進行各種添加劑對煤粉燃燒率的影響研究。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于高爐煉鐵噴煤領域。適用于模擬噴吹煤粉在高爐生產條件下的燃燒狀況。
技術介紹
研制模擬常規高爐直吹管內煤粉燃燒的實驗裝置， 一直是高爐煉鐵工作者渴望解決的課題。由于高爐的熱風溫度一般在110(TC左右，熱風在直吹管內處于高速湍流運動狀態，使得 煤粉一旦噴入直吹管中，就以高達104 106°C/s速度被迅速加熱，同時被高速氣流攜帶迅速 吹向風口，在直吹管中停留很短時間，約幾毫秒。因此要想在實驗室模擬這種高溫、高速的 煤粉燃燒狀況極為困難。目前，國內外大都采用兩段電加熱方法。即采用電阻爐將冷風(空氣)加熱到90(TC左右， 再由硅碳管爐將熱風進一步加熱到IIO(TC左右，然后在150(TC左右的高溫硅碳管爐中噴入煤 粉，進行煤粉燃燒的研究。兩段電加熱方法的實驗裝置的最大不足是難以同時實現熱風既高 溫又高速的要求，即如果滿足熱風溫度達到110(TC左右的要求，則風量不能太大，致使反應 管氣流不能達到湍流狀態，即使縮小反應管直徑勉強達到湍流狀態，也會由于反應管太細、 煤粉燃燒空間太小而使模擬失真；反之，如果滿足熱風為湍流狀態這一要求，則由于過多的 冷風與加熱元件換熱而使熱風溫度難以達到IIO(TC左右的要求。可見這類裝置的關鍵問題是 冷風與加熱元件的熱交換能力較差。為了滿足熱風溫度這一主要實驗參數的要求，同時保證煤粉有一定的燃燒空間， 一般熱風速度都較低，使得氣流和煤粉都仍處在層流運動狀態，且 在反應管內的燃燒時間也較長，不能反映出煤粉在直吹管內與熱氣流強烈地進行熱量、動量 和質量交換的真實情況。
技術實現思路
本專利技術目的是設計與制造一種能充分反映煤粉燃燒性能的、模擬高爐噴吹煤粉的實驗裝 置，通過專利技術一種模擬高爐噴吹煤粉燃燒的實驗裝置，實現熱風既高溫又高速的要求，強化 冷風與加熱元件的熱交換能力，使煤粉燃燒過程既能反映直吹管內的情況，又能反映風口循 環區的反應情形。一種高爐噴煤模擬實驗裝置，由主體設備、電器控制系統、氣體分析系統和計算機數據 監測與處理系統四大部分組成(見附圖1)。主體設備由高壓和低壓部分組成(見附圖2)。 (包括高壓氣入口 1，高壓閥2，高壓部分3，電磁閥4，加料口5,低壓氣入口6，低壓閥7，安全閥8，氧氣預熱爐9,直吹管10，高溫煤粉燃燒爐11,氣渣過濾裝置12,電磁閥13， 集氣瓶14和真空泵15。高壓進氣口 1與高壓閥2的進氣口通過不銹鋼管螺紋連接；高壓閥2 的出氣口與高壓部分3 —端螺紋連接，高壓部分3的另一端與電磁閥4的進氣口螺紋連接； 電磁閥4出氣口與不銹鋼管螺紋連接；不銹鋼管上有加料口5 (配有密封蓋)，不銹鋼管與直吹管10焊接并導通；直吹管10上端與氧氣預熱爐9的爐管下端焊接；氧氣預熱爐9的爐管上端與不銹鋼管焊接；直吹管IO下端與高溫煤粉燃燒爐11的爐管上端通過法蘭連接；高溫 煤粉燃燒爐11的爐管下端通過法蘭與下部不銹鋼管連接；不銹鋼管與氣渣過濾裝置12的上 端螺紋連接；氣渣過濾裝置12下端與電磁閥13通過不銹鋼管螺紋連接；電磁閥13的出氣口 與集氣瓶14通過氣管連接；集氣瓶14通過氣管與真空泵的進氣口連接。高壓部分3作用相當于煤槍，其氧氣壓力可以達到0.3 0.5MPa，在試驗過程中起到煤粉 載氣的作用。低壓部分由氧氣預熱爐9、直吹管IO和高溫煤粉燃燒爐11組成，其壓力可達0.05 0.3MPa。 氧氣預熱爐9可將氧氣加熱到熱風溫度。直吹管10模擬風口區域，當煤粉被快速噴入直吹管 時會和熱風混合、燃燒同時進入高溫區域，也就是相當于風口循環區的高溫煤粉燃燒爐ll進 一步燃燒。煤粉燃燒后所產生的廢氣進入一個真空取氣瓶來收集。煤粉的燃燒率(氣化率)定義為煤中的C轉化為CO， C02的百分含量，通過分析廢氣中 的CO、 C02、 CH4、 02和H2含量，并結合設備參數以及試驗過程的其它參數，確定出煤粉 燃燒過程中不同氧碳原子比O/C條件下的燃燒率，從而找出相應的規律。本專利技術裝置的優點有結構簡單，布置緊湊，操作方便，自動化程度高。可實現在線采 樣，分析。該設備的最大優點就是它可以使用純氧氣模擬煤粉在氧氣高爐條件的燃燒，并且 當煤粉中存在其它添加劑時，無分層現象發生。模擬方法準確、可靠。裝置可以研究煤粉燃 燒規律以及煤粉分別與為調節理論燃燒溫度需要使用冷卻劑和助燃劑混噴過程中對煤粉燃燒 率的變化規律，同時還可以進行各種添加劑對煤粉燃燒率的影響^F究。附圖說明圖l高爐噴煤模擬實驗裝置組成示意圖。 圖2主體設備結構示意圖。l一高壓氣入口， 2 —高壓閥，3 —高壓部分，4一電磁閥，5-加料口，6 —低壓氣入口， 7 一低壓閥，8 —安全閥，9一氧氣預熱爐，10—直吹管，ll一高溫煤粉燃燒爐，12—氣渣過濾裝 置,13 —電磁閥，14一集氣瓶。15 —真空泵具體實施方式實施例1將粒度為63lim煤粉，放入烘箱中，在105'C溫度烘干2小時，然后進行取樣稱重。每份 樣品的重量分別為150 mg。實驗開始前首先對煤粉燃燒實驗裝置進行系統密閉性檢驗，對整個系統用氮氣進行充壓， 使其壓力達到0.2MPa，且能保持10分鐘，方可進行試驗設備升溫測試。將氧氣預熱爐升溫 度至110(TC，同時將煤粉燃燒爐升溫到1500。C。裝入試樣前，先用氧氣將設備的各個部位進行清掃，確保整個系統都為氧氣，將氣體取 氣瓶抽成真空，并與燃燒廢氣體出口聯結。將高壓部位充壓至0.4MPa，將稱重后的煤粉樣品 加入樣品加入孔，然后將加入孔的開關關閉。將低壓部位充壓至0.2MPa。按下設備的試驗開 始開關后，電磁閥a和b同時打開，燃燒產生的廢氣經過耐熱纖維過濾墊，進入取氣瓶。將 取氣瓶中的氣體進行化學分析，測定出廢氣中CO， C02， H2， 02含量。根據廢氣中的各項氣 體成分以及煤的元素分析成分，即可計算出煤粉燃燒率與0/C原子比Ao/c,結果如下 7 = 7 8.5%， A0/c=2,5。權利要求1. 一種高爐噴煤模擬實驗裝置，由主體設備、電器控制系統、氣體分析系統和計算機數據監測與處理系統四大部分組成，其特征是主體設備由高壓和低壓部分組成，包括高壓氣入口(1)，高壓閥(2)，高壓部分(3)，電磁閥(4)，加料口(5)，低壓氣入口(6)，低壓閥(7)，安全閥(8)，氧氣預熱爐(9)，直吹管(10)，高溫煤粉燃燒爐(11)，氣渣過濾裝置(12)，電磁閥(13)，集氣瓶(14)和真空泵(15)；高壓進氣口(1)與高壓閥(2)的進氣口通過不銹鋼管螺紋連接；高壓閥(2)的出氣口與高壓部分(3)一端螺紋連接，高壓部分(3)的另一端與電磁閥(4)的進氣口螺紋連接；電磁閥(4)出氣口與不銹鋼管螺紋連接；不銹鋼管上有加料口(5)，不銹鋼管與直吹管(10)焊接并導通；直吹管(10)上端與氧氣預熱爐(9)的爐管下端焊接；氧氣預熱爐(9)的爐管上端與不銹鋼管焊接；直吹管(10)下端與高溫煤粉燃燒爐(11)的爐管上端通過法蘭連接；高溫煤粉燃燒爐(11)的爐管下端通過法蘭與下部不銹鋼管連接；不銹鋼管與氣渣過濾裝置(12)的上端螺紋連接；氣渣過濾裝置(12)下端與電磁閥(13)通過不銹鋼管螺紋連接；電磁閥(13)的出氣口與集氣瓶(14)通過氣管連接；集氣瓶(14)通過氣管與真空泵的進氣口連接。專利摘要一種高爐噴煤模擬實驗裝置，屬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高爐噴煤模擬實驗裝置，由主體設備、電器控制系統、氣體分析系統和計算機數據監測與處理系統四大部分組成，其特征是主體設備由高壓和低壓部分組成，包括高壓氣入口（１），高壓閥（２），高壓部分（３），電磁閥（４），加料口（５），低壓氣入口（６），低壓閥（７），安全閥（８），氧氣預熱爐（９），直吹管（１０），高溫煤粉燃燒爐（１１），氣渣過濾裝置（１２），電磁閥（１３），集氣瓶（１４）和真空泵（１５）；高壓進氣口（１）與高壓閥（２）的進氣口通過不銹鋼管螺紋連接；高壓閥（２）的出氣口與高壓部分（３）一端螺紋連接，高壓部分（３）的另一端與電磁閥（４）的進氣口螺紋連接；電磁閥（４）出氣口與不銹鋼管螺紋連接；不銹鋼管上有加料口（５），不銹鋼管與直吹管（１０）焊接并導通；直吹管（１０）上端與氧氣預熱爐（９）的爐管下端焊接；氧氣預熱爐（９）的爐管上端與不銹鋼管焊接；直吹管（１０）下端與高溫煤粉燃燒爐（１１）的爐管上端通過法蘭連接；高溫煤粉燃燒爐（１１）的爐管下端通過法蘭與下部不銹鋼管連接；不銹鋼管與氣渣過濾裝置（１２）的上端螺紋連接；氣渣過濾裝置（１２）下端與電磁閥（１３）通過不銹鋼管螺紋連接；電磁閥（１３）的出氣口與集氣瓶（１４）通過氣管連接；集氣瓶（１４）通過氣管與真空泵的進氣口連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝占忠，楊天鈞，張建良，張曦東，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]