一种高炉喷煤热补偿装置

技术领域

本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种高炉喷煤热补偿装置。

背景技术

在高炉喷煤过程中需要持续的喷入煤粉，为了提高炉内的燃烧比，需要对喷入的煤粉加热，但是单独对煤粉进行加热浪费能源，而工业企业在生产过程中会产生大量的携带温度的烟气，因此，通过收集烟气，利用烟气的余热对出料管内的煤粉进行加热的换热装置应运而生。

中国专利公开号CN115094174A：公开了一种节省高炉燃料的喷煤热补偿装置，包括煤粉加热器和升温炉，煤粉加热器的煤粉入料口与送料装置连通，煤粉加热器的煤粉出料口连接有煤粉收集器，煤粉加热器的烟气出口通过高温烟气外排管道固定安装有空气煤气加热器，升温炉的高炉煤气入口通过管道与高炉煤气接口相通且该管道贯穿空气煤气加热器，升温炉的空气入口通过管道与室外空气接口相连且该管道贯穿空气煤气加热器。该发明中，解决了煤粉燃烧效率低，高喷煤比会使炉缸温度下降幅度更大，而煤粉预热对炉缸热量损失起到很好的补偿作用，提高了煤粉的燃烧效率，增加了喷吹煤粉量，降低了炼铁焦炭消耗，炼铁成本高的问题。

但是，现有技术中还存在以下问题，

现有技术中未考虑在调整煤粉喷吹量时由于煤粉在换热装置中停留时间变化而导致煤粉的预设温度不稳定，进而影响高炉内的燃烧效果，未考虑设置温度补偿装置，并且，现有技术中未考虑所产生烟气温度不足时导致换热器对煤粉的加热不足的问题。

发明内容

为解决上述在调整煤粉喷吹量时由于煤粉在换热装置中停留时间变化而导致煤粉的预设温度不稳定，进而影响高炉内的燃烧效果以及所产生烟气温度不足导致换热器对煤粉的加热不足的问题，本发明提供一种高炉喷煤热补偿装置，其包括：

保温腔体，其包括保温管体以及设置在所述保温管体一端用以输入烟气的烟气入口以及设置在所述保温管体另一端用以输出烟气的烟气出口，所述烟气出口处设置有风机以控制烟气在所述保温管体内的流通速率；

导流板组，其包括沿所述保温管体内部间隔设置的若干导流板，以使所述保温管体内部的烟气交替穿过设置在所述保温管体中的用以传输煤粉的煤粉传输管对所述煤粉传输管进行加热；

热补偿单元，其设置在各导流板之间，用以对所述煤粉传输管进行加热；

检测模组，其包括设置在所述煤粉传输管内的流量传感器，设置在所述烟气入口的第一温度传感器以及设置在所述烟气出口的第二温度传感器；

控制器，其与所述检测模组、热补偿单元以及风机分别连接，用以在所述第一温度传感器所检测的第一温度值低于预设加热标准值时，控制所述热补偿单元对所述煤粉传输管进行加热以及用以在所述煤粉传输管内的气体流量发生变化时，基于气体流量变化量判定是否需调整所述热补偿单元的温度，并根据所述气体流量变化量将所述热补偿单元的温度调整至对应值；

以及，所述控制器还用以基于所述第一温度传感器所检测的第一温度值确定对所述风机的功率进行调整时的调整方式。

进一步地，所述控制器接收所述第一温度传感器的第一温度值T1，并将所述第一温度值T1与所述控制器内存储的预设加热标准值Tb进行对比，并根据对比结果判定是否启动所述热补偿单元进行加热，其中，

当T1＜Tb时，所述控制器判定需启动所述热补偿单元进行加热，并控制所述热补偿单元以预设标准温度值t0进行加热。

进一步地，所述控制器每隔预设时间tn接收所述流量传感器的数据以获取所述煤粉传输管内的气体流量L，并按照公式(1)计算气体流量变化量ΔL，

（1）

公式（1）中，

且，所述控制器根据所述气体流量变化量ΔL判定是否需调整所述热补偿单元的温度，其中

当所述气体流量变化量ΔL小于所述控制器内预设的第一气体流量差值对比参量Le1时，所述控制器判定无需调整所述热补偿单元的温度，

当所述气体流量变化量ΔL大于等于所述控制器内预设的第一气体流量差值对比参量Le1时，所述控制器判定需调整所述热补偿单元的温度。

进一步地，所述控制器判定需调整所述热补偿单元的温度时，将所述气体流量变化量ΔL与所述控制器内预设的第二气体流量差值对比参量Le2进行对比，并根据对比结果确定对所述热补偿单元的温度调整时的温度调整方式，其中，

第一温度调整方式为根据所述控制器内预设的第一温度调整值te1将所述热补偿单元的温度调整至第一温度Te1’，设定Te1’=Te0+te1；

第二温度调整方式为根据所述控制器内预设的第二温度调整值te2将所述热补偿单元的温度调整至第二温度Te2’，设定Te2’=Te0+te2；

其中，Te0表示所述热补偿单元原有温度，所述第一温度调整值te1小于所述第二温度调整值te2。

进一步地，所述第一温度调整方式需满足所述气体流量变化量ΔL小于所述第二气体流量差值对比参量Le2；

所述第二温度调整方式需满足所述气体流量变化量ΔL大于等于所述第二气体流量差值对比参量Le2；

其中，所述第一气体流量差值对比参量Le1小于所述第二气体流量差值对比参量Le2。

进一步地，所述控制器获取所述第一温度传感器所检测的第一温度值T1，并计算所述第一温度值T1与预设第一温度对比阈值T0的第一温度差值ΔT0，根据所述第一温度差值ΔT0与所述控制器内预设的温度差值对比参量ΔTe1的对比结果确定对所述风机的功率调整时的调整方式，其中，

第一功率调整方式为根据所述控制器内预设的第一风机功率调整参量p1将所述风机的功率增大至第一功率值P1’，设定P1’=P0+p1；

第二功率调整方式为根据所述控制器内预设的第二风机功率调整参量p2将所述风机的功率增大至第二功率值P2’，设定P2’=P0+p2；

第三功率调整方式为根据所述控制器内预设的第一风机功率调整参量p1将所述风机的功率减小至第三功率值P3’，设定P3’=P0-p1；

第四功率调整方式为根据所述控制器内预设的第二风机功率调整参量p2将所述风机的功率减小至第四功率值P4’，设定P4’=P0-p2；

所述第一风机功率调整参量p1小于所述第二风机功率调整参量p2，P0表示预设风机标准运行功率。

进一步地，所述第一功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为正值，且所述第一温度差值ΔT0小于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第二功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为正值，且所述第一温度差值ΔT0大于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第三功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为负值，且所述第一温度差值ΔT0小于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第四功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为负值，且所述第一温度差值ΔT0大于所述温度差值对比参量ΔTe1。

进一步地，所述控制器还用以根据所述第一温度传感器所检测的第一温度值T1以及第二温度传感器所检测的第二温度值T2计算温度损失参数Te,设定Te=T1-T2，并将所述温度损失参数Te与预设温度损失区间进行对比，并根据对比结果判定换热设备是否出现异常，其中，

当所述温度损失参数Te属于所述预设温度损失区间，则所述控制器判定装置无异常；

当所述温度损失参数Te不属于所述预设温度损失区间，则所述控制器判定装置存在异常。

进一步地，所述煤粉传输管上还设置有螺旋翅片以增加换热面积，各所述导流板的一端设置在所述保温管体的内壁上，另一端通过套筒套接在所述煤粉传输管上。

进一步地，所述控制器与外接显示屏幕相连接，以使所述显示屏在接收所述控制器发出的信息后显示对应内容。

与现有技术相比，本发明通过设置保温腔体、导流板组、热补偿单元、检测模组以及控制器，使工业企业生产过程中产生的含有温度的烟气流入保温腔体，并沿着导流板组构成的空间交替对煤粉传输管进行加热，高效的利用了高温烟气对煤粉进行加热，提高了燃烧率，节约了能源，并且，本发明在保温管体内设置热补偿单元，在高炉内的温度处于上升阶段或煤粉传输管内的气体流量不符合预设标准时采用热补偿单元对煤粉传输管进行热补偿，避免气体流量发生变化影响对煤粉传输管的加热效率以及减少更改煤粉喷射量时煤粉在换热器内停留时间变短导致煤粉温度降低或波动的问题，进而提高高炉内煤粉的燃烧效率。

尤其，本发明的控制器通过检测模组获取烟气入口的温度若此时的烟气温度无法达到标准，则需要通过热补偿单元对煤粉传输管内的煤粉进行热补偿，保障对煤粉传输管的加热效果，从而提高喷入高炉煤粉的温度进而提高高炉内煤粉的燃烧效率。

尤其，本发明的控制器通过检测煤粉传输管内的气体流量表征煤粉输入高炉的速率，在实际情况中，在高炉燃烧的不同阶段以及根据高炉燃烧的情况均要调整煤粉的喷射量，以避免煤粉燃烧不足，调整煤粉喷射量后，煤粉在煤粉传输管内的停留时间发生变化，进而导致煤粉的加热温度无法达到预期的温度，使得与预设工艺参数不和，进而导致煤粉燃烧不足，导致高炉内的燃烧效率低，因此，本发明在煤粉传输管内气流量变化时，对应的调整热补偿单元的温度，进而保证煤粉燃烧管内的温度保持在预设工艺参数内，进而提高高炉内燃烧效率。

尤其，本发明的控制器获取设置在烟气入口的第一温度传感器的数据，根据第一温度传感器的数据对风机的功率进行调整，由于所接收的烟气来源可以是多样的，受到多种因素的影响，因此，烟气的温度有时会发生变化，因此，需要对应的调整风机的功率，进而调整烟气在保温管体内的停留时间，进而提高热利用率，保障对煤粉传输管的加热效果，进而提高高炉内的煤粉燃烧效率。

尤其，本发明的控制器还实时获取第一温度传感器以及第二温度传感器的数据并计算温度损失参数以判定设备是否出现异常，在实际情况中，换热装置出现异常例如管道泄漏、管内堵塞等问题时，烟气入口的温度以及烟气出口的温度均会发生变化，在正常运转时，温度损失参数常处于一个稳定的区间内因此通过判定温度损失参数是否处于预设的区间内则可以判定设备是否出现异常，增加了本发明的安全性和可靠性。

附图说明

图1为发明实施例的高炉喷煤热补偿装置结构示意图；

图2为发明实施例的套筒局部结构示意图；

图3为发明实施例的热补偿单元在保温管体外部设置示意图；

图中，1：保温管体，2：煤粉传输管，3：导流板，4：辅助导流板，5：热补偿单元，6：烟气传输管道，101：烟气入口，102：烟气出口，301：套筒，302：螺旋翅片。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

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。

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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

请参阅图1所示，其为本发明实施例的高炉喷煤热补偿装置结构示意图，本发明的高炉喷煤热补偿装置包括：

保温腔体，其包括保温管体1以及设置在所述保温管体一端用以输入烟气的烟气入口101以及设置在所述保温管体另一端用以输出烟气的烟气出口102，所述烟气出口102处设置有风机以控制烟气在所述保温管体1内的流通速率；

导流板组，其包括沿所述保温管体1内部间隔设置的若干导流板3，以使所述保温管体1内部的烟气交替穿过设置在所述保温管体1中的用以传输煤粉的煤粉传输管2对所述煤粉传输管2进行加热；

热补偿单元5，其设置在各导流板3之间，用以对所述煤粉传输管2进行加热；

检测模组，其包括设置在所述煤粉传输管2内的流量传感器，设置在所述烟气入口101的第一温度传感器以及设置在所述烟气出口102的第二温度传感器；

控制器，其与所述检测模组、热补偿单元5以及风机分别连接，用以在所述第一温度传感器所检测的第一温度值低于预设加热标准值时，控制所述热补偿单元5对所述煤粉传输管2进行加热以及用以在所述煤粉传输管2内的气体流量发生变化时，基于气体流量变化量判定是否需调整所述热补偿单元5的温度，并根据所述气体流量变化量将所述热补偿单元5的温度调整至对应值；

以及，所述控制器还用以基于所述第一温度传感器所检测的第一温度值确定对所述风机的功率进行调整时的调整方式。

具体而言，本发明的烟气来源可以是多样的，此不做限定，当然，在本实施例中较优的方式可以是收集工业企业生产过程中所产生的含有一定热量的烟气，以实现热量再利用的效果。

具体而言，本发明的控制器可以是一个外接计算机，其只需能完成数据运算以及与外界的数据交换即可，其为现有技术此处不再赘述。

具体而言，对于所述热补偿单元5，其只需为能发热的设备即可，以设置在保温管体1内补偿温度，为成熟现有技术，此处不再赘述。

具体而言，对于温度传感器的具体型号不做限定，各温度传感器只需能满足对应的温度测量区间即可，本领域技术人员可以根据实际需要具体设定。

具体而言，所述控制器接收所述第一温度传感器的第一温度值T1，并将所述第一温度值T1与所述控制器内存储的预设加热标准值Tb进行对比，并根据对比结果判定是否启动所述热补偿单元进行加热，其中，

当T1＜Tb时，所述控制器判定需启动所述热补偿单元进行加热，并控制所述热补偿单元以预设标准温度值t0进行加热；

其中，0＜Tb≤500℃，0＜t0≤300℃。

具体而言，尤其，本发明的控制器通过检测模组获取烟气入口的温度若此时的烟气温度无法达到标准，则需要通过热补偿单元对煤粉传输管2内的煤粉进行热补偿，保障对煤粉传输管2的加热效果，从而提高喷入高炉煤粉的温度进而提高高炉内煤粉的燃烧效率。

具体而言，所述控制器每隔预设时间tn接收所述流量传感器的数据以获取所述煤粉传输管2内的气体流量L，并按照公式(1)计算气体流量变化量ΔL，

（1）

公式（1）中，

且，所述控制器根据所述气体流量变化量ΔL判定是否需调整所述热补偿单元5的温度，其中

当所述气体流量变化量ΔL小于所述控制器内预设的第一气体流量差值对比参量Le1时，所述控制器判定无需调整所述热补偿单元5的温度，

当所述气体流量变化量ΔL大于等于所述控制器内预设的第一气体流量差值对比参量Le1时，所述控制器判定需调整所述热补偿单元5的温度。

具体而言，所述控制器判定需调整所述热补偿单元5的温度时，将所述气体流量变化量ΔL与所述控制器内预设的第二气体流量差值对比参量Le2进行对比，并根据对比结果确定对所述热补偿单元的温度调整时的温度调整方式，其中，

第一温度调整方式为根据所述控制器内预设的第一温度调整值te1将所述热补偿单元5的温度调整至第一温度Te1’，设定Te1’=Te0+te1；

第二温度调整方式为根据所述控制器内预设的第二温度调整值te2将所述热补偿单元5的温度调整至第二温度Te2’，设定Te2’=Te0+te2；

其中，Te0表示热补偿单元原有温度，所述第一温度调整值te1小于所述第二温度调整值te2，且所述第一温度调整值以及第二温度调整值的取值范围为0～100℃。

具体而言，所述第一温度调整方式需满足所述气体流量变化量ΔL小于所述第二气体流量差值对比参量Le2；

所述第二温度调整方式需满足所述气体流量变化量ΔL大于等于所述第二气体流量差值对比参量Le2；

其中，所述第一气体流量差值对比参量Le1小于所述第二气体流量差值对比参量Le2，0＜Le1＜Le2＜500m

具体而言，本发明的控制器通过检测煤粉传输管2内的气体流量表征煤粉输入高炉的速率，在实际情况中，在高炉燃烧的不同阶段以及根据高炉燃烧的情况均要调整煤粉的喷射量，以避免煤粉燃烧不足，调整煤粉喷射量后，煤粉在煤粉传输管2内的停留时间发生变化，进而导致煤粉的加热温度无法达到预期的温度，使得与预设工艺参数不和，进而导致煤粉燃烧不足，导致高炉内的燃烧效率低，因此，本发明在煤粉传输管2内气流量变化时，对应的调整热补偿单元5的温度，进而保证煤粉燃烧管内的温度保持在预设工艺参数内，进而提高高炉内燃烧效率。

具体而言，所述控制器获取所述第一温度传感器所检测的第一温度值T1，并计算所述第一温度值T1与预设第一温度对比阈值T0的第一温度差值ΔT0，根据所述第一温度差值ΔT0与所述控制器内预设的温度差值对比参量ΔTe1的对比结果确定对所述风机的功率调整时的调整方式，其中，

第一功率调整方式为根据所述控制器内预设的第一风机功率调整参量p1将所述风机的功率增大至第一功率值P1’，设定P1’=P0+p1；

第二功率调整方式为根据所述控制器内预设的第二风机功率调整参量p2将所述风机的功率增大至第二功率值P2’，设定P2’=P0+p2；

第三功率调整方式为根据所述控制器内预设的第一风机功率调整参量p1将所述风机的功率减小至第三功率值P3’，设定P3’=P0-p1；

第四功率调整方式为根据所述控制器内预设的第二风机功率调整参量p2将所述风机的功率减小至第四功率值P4’，设定P4’=P0-p2；

其中，所述第一风机功率调整参量p1小于所述第二风机功率调整参量p2，P0表示预设风机标准运行功率，0≤P0＜5Kw，0＜p1＜p2≤500W，0＜ΔTe1≤50℃。

具体而言，所述第一功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为正值，且所述第一温度差值ΔT0小于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第二功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为正值，且所述第一温度差值ΔT0大于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第三功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为负值，且所述第一温度差值ΔT0小于所述温度差值对比参量ΔTe1；

所述第四功率调整方式需满足所述第一温度差值ΔT0为负值，且所述第一温度差值ΔT0大于所述温度差值对比参量ΔTe1。

具体而言，本发明的控制器获取设置在烟气入口101的第一温度传感器的数据，根据第一温度传感器的数据对风机的功率进行调整，由于所接收的烟气来源可以是多样的，因此烟气的温度有时会发生变化，因此，需要对应的调整风机的功率，进而调整烟气在保温管体1内的停留时间，进而提高热利用率，保障对煤粉传输管2的加热效果，进而提高高炉内的煤粉燃烧效率。

具体而言，所述控制器还用以根据所述第一温度传感器所检测的第一温度值T1以及第二温度传感器所检测的第二温度值T2计算温度损失参数Te,设定Te=T1-T2，并将所述温度损失参数Te与预设温度损失区间进行对比，并根据对比结果判定换热设备是否出现异常，其中，

当所述温度损失参数Te属于所述预设温度损失区间，则所述控制器判定装置无异常；

当所述温度损失参数Te不属于所述预设温度损失区间，则所述控制器判定装置存在异常。

其中所述预设温度损失区间的区间上限范围为120℃-150℃。

具体而言，本发明的控制器还实时获取第一温度传感器以及第二温度传感器的数据并计算温度损失参数以判定设备是否出现异常，在实际情况中，换热装置出现异常例如管道泄漏、管内堵塞等问题时，烟气入口101的温度以及烟气出口102的温度均会发生变化，在正常运转时，温度损失参数常处于一个稳定的区间内因此通过判定温度损失参数是否处于预设的区间内则可以判定设备是否出现异常，增加了本发明的安全性和可靠性。

具体而言，各所述导流板之间还设置有若干辅助导流板4，用以实现导流效果。

具体而言，请参阅图2所示，所述煤粉传输管2上还设置有螺旋翅片以增加换热面积，各所述导流板的一端设置在所述保温管体1的内壁上，另一端通过套筒301套接在所述煤粉传输管2上，并且所述套筒301的两端还设置有倒角以避免所述螺旋翅片302卡死。

具体而言，所述控制器与外接显示屏幕相连接，以使所述显示屏在接收所述控制器发出的信息后显示对应内容。

实施例1

请参阅图3所示，本实施例还提供一种热补偿单元的设置方式，其中，热补偿单元5可以设置在保温管体1外的烟气传输管道6上，以对烟气传输管道6内的烟气进行热补偿。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。