一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置

技术领域

本发明属于冶金设备的技术领域，具体涉及一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置。

背景技术

目前我国冶金炼铁事业繁荣昌盛，炼铁技术从低端粗放型向高端技术型转变，炼铁企业也都追求从高能耗向低能耗发展，喷煤技术更是目前世界各国普遍应用的炼铁节能降耗的主要技术手段之一。在炼铁喷煤这项系统中基本趋于成熟，其运行的节能降耗成为了企业竞争，科研攻关的主要方向。目前主要通过以下手段实现节能降耗：1提高现有设计中的设备利用率，2避开用电高峰低电价时间段运行，3降低制粉运行成本；但是这些手段节能降耗的收效甚微。

现有技术中，国内外高炉炼铁喷煤装置如图1所示，该装置主要动载承载设备是收粉器，静载承载设备是储粉仓，其动静载荷在高空结构设备重量占比达90％，使得其建筑设计中必需考虑其大重量承载、抗震裂度、抗风强度、抗雨雪灾害能力的高空结构工艺要求，使得建筑设计高空主体框架结构建设投资非常巨大。再一个突出问题是现有炼铁喷煤制粉系统，运行中管道风阻动力消耗电能巨大，运行成本居高不下，且与当今全球倡导的追求绿色环保、低碳节能时代理念不相符，急需解决耗能巨大的瓶颈问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置，旨在克服现有技术中高炉炼铁喷煤装置高结构的缺陷，以及解决制粉系统能耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置，根据厂区设置的正负零高度安装固定，包括上料系统，还包括：

制粉系统，包括磨机、风机和一体化收、储粉器，所述磨机、一体化收、储粉器和风机从左到右依次设置，所述风机设置在正负零高度的上方，所述一体化收、储粉器包括收粉器、隔离仓和储粉仓，所述收粉器设置在正负零高度的上方、且为负压区，所述隔离仓设置在所述收粉器的底部，所述储粉仓设置在所述隔离仓的底部，所述储粉仓设置有惰性气体加压管，使所述储粉仓为正压区，所述收粉器上的进口与磨机上的出口通过收粉管道连接，所述收粉器上的出口与风机上的进风口通过引风管道连接，所述磨机上的进口与上料系统连接，其中，所述磨机上的出口、收粉器上的进口、收粉器上的出口和风机上的进风口接近同一高度线；

喷吹系统，整体设置在一体化收、储粉器的下方，包括木屑分离器和喷吹罐，所述木屑分离器为插板链式自卸过滤网结构，所述木屑分离器设置在储料仓的下方、并与储料仓的出料口连接，所述喷吹罐设置在木屑分离器的下方。

进一步的，所述隔离仓包括锥形漏斗和阀板，所述锥形漏斗设置在隔离仓内，所述阀板设置在锥形漏斗的底部，所述阀板为电动阀板、气动阀板、自重力平衡自锁闭阀板的任意一种。

进一步的，所述收粉器内的底部设置有排除结露湿气的吸潮管。

进一步的，所述风机上的出风口连接有大涵道烟囱，所述大涵道烟囱极大降低了排风流速，减少了风阻，降低了能耗。

进一步的，所述上料系统包括斗提机原料煤仓、斗提机、贮煤斗和给煤机，所述给煤机设置在正负零高度的上方、且给煤机的出煤口与磨机上的进口连接，所述贮煤斗设置在给煤机的上方、并与给煤机连接，所述原料煤仓的进煤口设置在正负零高度的上方、且其余部分设置在正负零高度的下方，所述原料煤仓和贮煤斗之间设置有斗提机。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置，改变了传统高炉炼铁喷煤装置高空安装结构的工艺设计，本发明将原高空收粉器、储粉仓结构安装位置降至厂区设置的正负零高度，通过此结构制粉系统90％的重量承载在正负零高度的基础面上，彻底取消了高空大承载混凝土框架或钢结构框架设计；本发明还将喷吹系统设计在正负零高度的基础面下，这样可以降低70％以上的建筑投资成本，解决了传统喷煤工艺技术高空结构制造建筑成本过高的问题；本发明通过降低整体结构的高度，将传统装置中的收粉器下降数十米高度，从而将风管摩擦阻力、沿程阻力、局部阻力、位置阻力整体大幅降低3000-5000pa，使高能耗的制粉风机能耗下降30％之多；本发明还将传统装置中的烟囱创新为大涵道烟囱，降低了风机的排风风速，降低风阻能耗的目的；发明维护简便且安全，而且本发明低碳环保，发展前景可持续，可降低同类产品投资及运行能耗，为国内炼铁喷煤年节约能耗亿万级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中高炉炼铁喷煤装置的结构示意图；

图2是图1所示结构的俯视图；

图3是本发明一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置的结构示意图；

图4是图3所示结构的俯视图；

图5是图3中涉及的一体化收、储煤器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，现有的高炉炼铁喷煤装置，一方面主要动载承载设备是收粉器，静载承载设备是储粉仓，其动静载荷在高空结构设备重量占比达90％，使得其建筑设计中必需考虑其大重量承载、抗震裂度、抗风强度、抗雨雪灾害能力的高空结构工艺要求，使得建筑设计高空主体框架结构建设投资非常巨大；另一方面现有炼铁喷煤制粉系统，运行中管道风阻动力消耗电能巨大，运行成本居高不下，且与当今全球倡导的追求绿色环保、低碳节能时代理念不相符。

本申请的发明人为了解决上述问题提供了一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置，一方面降低现有炼铁喷煤制粉系统结构高度，使原结构中其工艺设备主要动载承载设备收粉器、静载承载设备储粉仓其高空结构设计放置在正负零高度的面上承载的低空结构工艺，使得建筑设计时，其高空主体框架结构建设投资可大幅下降70％以上。

另一方面降低制粉系统风机能耗，发明人将收粉管道和风机管道长度最短化，解决了高空长距离管道大风阻制粉系统，使原高空收粉器结构安装位置降至接近厂区设置的正负零高度，将磨机上的出口、收粉器上的进口、收粉器上的出口和和风机上的进风口设置在接近同一高度线的结构工艺设计，以最短喷煤制粉生产允许管道长度连接，这样还可降低斗提机的高度，同时缩短原磨机与收粉器之间系统的管道长度，降低能耗。

如图3-5所示，一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置，根据厂区设置的正负零高度安装固定，包括上料系统1、制粉系统2和喷吹系统3。

制粉系统2，包括磨机4、风机5和一体化收、储粉器6，所述磨机、一体化收、储粉器6和风机5从左到右依次设置，风机5设置在正负零高度的上方，一体化收、储粉器6包括收粉器601、隔离仓602和储粉仓603，收粉器601设置在正负零高度的上方、且为负压区，收粉器601内的底部设置有排除结露湿气的吸潮管604，隔离仓602设置在所述收粉器601的底部，隔离仓602包括锥形漏斗605和阀板606，锥形漏斗605设置在隔离仓602内，阀板606设置在锥形漏斗605的底部，阀板606为电动阀板、气动阀板、自重力平衡自锁闭阀板的任意一种，储粉仓603设置在所述隔离仓602的底部，储粉仓603设置有惰性气体加压管607，使所述储粉仓603为正压区，收粉器601上的进口与磨机4上的出口通过收粉管道7连接，收粉器601上的出口与风机5上的进风口通过引风管道8连接，风机5上的出风口连接有大涵道烟囱9，通过连接大涵道烟囱9极大降低了排风流速，磨机4上的进口与上料系统1连接，其中，磨机4上的出口、收粉器601上的进口、收粉器601上的出口和风机5上的进风口接近同一高度线。

喷吹系统3，整体设置在一体化收、储粉器的下方，包括木屑分离器301和喷吹罐302，木屑分离器301为插板链式自卸过滤网结构，木屑分离器301设置在储料仓603的下方、并与储料仓603的出料口连接，喷吹罐302设置在木屑分离器301的下方。

上料系统1包括斗提机原料煤仓101、斗提机102、贮煤斗103和给煤机104，给煤机104设置在正负零高度的上方、且给煤机104的出煤口与磨机4上的进口连接，贮煤斗103设置在给煤机104的上方、并与给煤机104连接，原料煤仓101的进煤口设置在正负零高度的上方、且其余部分设置在正负零高度的下方，原料煤仓101和贮煤斗103之间设置有斗提机102。

本申请的发明人在现有高炉炼铁喷煤装置上，保留原有喷煤工艺技术中的压缩气系统、干燥剂制备热气炉系统和喷吹管线系统，针对原制粉系统高空结构制造建筑成本过高、高耗能的制粉喷吹系统的缺陷进行创新。采取措施有；将原高空收粉器、储粉仓结构安装位置降至接近厂区设置的正负零高度上下，也就是将制粉系统90％的重量承载在正负零基础地面上，彻底取消掉了原有技术中高空大承载混凝土框架或钢结构框架的设计；并通过把原有技术中大空间锥形结构木屑分离器改为本发明中下沉式小空间结构、插板链式自卸过滤网木屑分离器，进一步降低了喷吹系统结构高度，而把仅有10％重量的木屑分离器、喷吹罐结构设计成地下的混凝土框架或钢结构框架的结构；本发明的设计可以降低70％以上的建筑投资成本，解决了原有技术中喷煤工艺技术的高空结构制造建筑成本过高的问题。本发明中将磨机上的出口、收粉器上的进口、收粉器上的出口、风机上的进风口采用近似等高的结构工艺设计，以最短喷煤制粉生产允许管道长度连接，可使收粉管道长度最短流程化，实现风阻能耗降低的节能目的、且又不改变原喷煤系统成熟喷吹工艺流程技术的双赢目标。

本发明相较于现有的高炉炼铁喷煤装置，制粉系统节能低碳的原理：

本发明在保留原工艺设计流程的基础上，将斗提机、给煤机、贮煤斗和设置给煤机的基础随磨机一同下降，使磨机上的出口、收粉器上的进口、收粉器上的出口和风机上的进风口接近同一高度线，并将原煤上料系统斗提机、制粉系统设备基础随同磨机、收粉器整体结构下移。本发明降低了图1中C点处的结构高度，使其形成图3中C'点处的结构高度，本发明中斗提机的标高下降，使所用匹配框架结构下降，同时将减速机、电机功率匹配型号降低。本发明达到了降低斗提机、给煤机结构高度的节能降耗，同时降低了斗提机及框架结构高度制造的成本能耗、运行使用材料的成本消耗，实现节能降耗的目的。

本发明相较于现有的高炉炼铁喷煤装置，降低原高空结构制造建筑成本的原理：

本发明将图1-2中原高空收粉器、储粉仓结构(也就是喷煤工程制粉系统的主要结构)的安装位置降至厂区设置的低空至正负零高度，使其形成图3-5中新的低空一体化收、储粉器结构。如图3-4中，放置在地面上的由L、L1、L2、L3形成的地梁加立柱混凝土框架结构，通过此结构将制粉系统90％的重量承载设计安装在正负零高度的面上，彻底取消掉了高空大承载混凝土框架或钢结构框架巨额投资设计；

把图1中的锥形结构木屑分离器改为图3中下沉式小空间结构、插板链式自卸过滤网木屑分离器，进一步降低了喷吹系统的结构高度，而把仅有10％重量的木屑分离器、喷吹罐结构安装设计成地下混凝土或钢结构框架结构，如图3-4中，设计成地下混凝土或钢结构框架结构的G、G1、S、S1位置，这样可以降低70％以上的建筑投资成本，解决了原喷煤工艺技术高空结构制造建筑成本过高的问题。

本发明相较于现有的高炉炼铁喷煤装置，制粉系统风阻下降工作原理：

通过参照图1中251m3高炉喷煤工程结构中收粉器进口中心线D点结构高度(25.523米)数据和图3中一体化收、储粉器的收粉器进口中心线B'点(1.548米)数据对比变化可知，本发明节能低碳制粉、喷吹系统新工艺降低了原煤粉收粉管道高度90％，高度差达20多米，相应缩短了制粉系统中收粉管道的长度、引风管道的长度。将图1中原喷煤工程工艺设计中直径为900-1000烟囱，创新采用成为本专利图3中大涵道烟囱(直径为1500-2500)，排风大涵道烟囱采用了增大数倍于原设计直径的大通径低风阻低能耗结构，达到了降低主引风机排风大涵道烟囱风速，降低风阻能耗的目的，使主引风机排风烟囱管道沿程阻力损失、摩擦阻力损失和局部阻力损失降低300％多的风阻目的。

依据中国建筑工业出版社出版的《简明通风设计手册》第六章通风管道系统设计计算得知，在使收粉器位置下降数十米高度，大幅有效降低风管摩擦阻力、沿程阻力、局部阻力、位置阻力。经计算可知单风管降低高度、长度，可使原喷煤工程结构制粉系统整体风阻下降3000-5000pa，使现有国内外使用的喷煤风机的10000-12000pa左右风压设计工况要求，降低为6000-7500pa左右，根据《高压离心通风机》使用手册，现有251m3高炉喷煤工程工艺匹配制粉风机风量37000m3，风压10000pa匹配电机功率是160kw。而风量37000m3，风压6700pa匹配电机功率仅需110kw，本专利运用可使连续工作运行的原高炉喷煤制粉高能耗主风机所需匹配功率下降30％之多，本专利图3中大涵道烟囱，使引风机排风烟囱管道沿程阻力损失、摩擦阻力损失和局部阻力损失降低300％多的风阻目的，大幅减少了制粉系统连续运行的风机设备风阻能耗。

本发明采用的节能低碳制粉、喷吹系统新工艺结构装置，制粉系统需要引风机功能匹配引风压力，本发明产生的风阻有热气炉及冷热混风管道风阻500-800pa，磨机风阻3000-4000pa，一体化收、储粉器风阻800-1100pa，收粉管道、风机引风管道、排风烟囱风阻300-500pa，合计最大风阻6400pa，本发明只需克服6400pa的风阻就可满足整体喷煤工程工艺要求。

本发明相较于现有的高炉炼铁喷煤装置，低空结构一体化收、储粉器工作原理：

如图5所示；一体化收、储粉器包括收粉器、隔离仓和储粉仓，其隔离仓上部为收粉器负压区，此区负责收集煤粉，隔离仓下部为储粉仓，储粉仓内设置有惰性气体加压管路，对储粉仓提供惰性气体，使储粉仓形成正压区，收粉器内设置有吸潮管路，排除收粉器内由于温差变化造成的结露湿气，形成完整的收储煤粉系统。收粉器工作时，将煤粉收集到隔离仓上的锥形落煤斗，煤粉收集到一定数量重量时，煤粉靠电动阀板、气动阀板或自重力平衡自锁闭阀板，间歇式分批打开煤粉靠电动阀板、气动阀板或自重力平衡自锁闭阀板，煤粉量少时，煤粉靠电动阀板、气动阀板或自重力平衡自锁闭阀板关闭，由此，实现了收粉器负压区与储粉仓正压区的分压隔离。本专利将现有技术中收粉器与储粉仓优化后，两套设备合为一体，缩短了制粉设备中收粉器与储粉仓整体高度，完成了超短流程制粉管线的又一步工艺。

通过缩短收粉器与储粉仓结构高度，同时降低整个喷煤制粉喷吹结构安装高度，从而进一步减少收粉器的收粉管道、风机的引风管道，从而进一步降低沿程阻力的损失、摩擦阻力的损失和局部的阻力损失，以及降低了制粉系统管道风提升煤粉及气体流体压强的一部分要用于克服重力的压力损失，同时降低了收粉器、储粉仓制造成本能耗、材料使用消耗。

本发明相较于现有的高炉炼铁喷煤装置，喷吹系统工作原理；

如图3中喷吹系统新工艺结构装置中下沉式小空间结构、插板链式自卸过滤网木屑分离器和下沉式喷吹罐整体设计在储粉仓的下方，同时与新工艺制粉系统组合，形成了超短流程制粉管线的新工艺的最后一步工艺。本发明在保证了原喷煤工艺喷吹系统技术的成熟性、完整性，实用性目的，又保证了本专利新工艺结构运行中实现节能低碳，降耗的目的。

本发明一种高炉炼铁节能低碳制粉、喷吹系统新结构喷煤装置在缩短制粉管道的同时，也将制粉干燥气体与煤粉在管道中的反应时间缩短了零点几秒，针对此现象，本发明采用行业内成熟方法：适度加大收粉器中滤袋的过滤面积，增加制粉干燥气体与煤粉在管道中的反应时间。通过此方法，一方面滤袋面积增加后，收粉器内的风速降低，随之收粉器内的风阻也降低，实现节能降耗的目的；另一方面通过降低风速可以实现对制粉干燥气体与煤粉在管道中十秒左右反应时间的延时调节，这样即利于提高过滤烟气排放标准，还能满足和弥补干燥气体对煤粉脱湿的时间需要。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。