浅谈高炉喷煤中煤粉混合器与流化床技术

ｌ 概述
煤 粉 混 合 器 是 高 炉 煤粉 喷 吹 系 统 中 的 关键 设备 ， 合器 的结构形 式 决定 了煤粉 与 混 压缩 空气 （ 氮气 ）的混 匀程 度 ，直 接关 系 或 到喷 吹管道 中的煤粉 浓度 以及 喷射 能 力 。 煤 粉流 化 床 是 布 置在 喷 吹 罐 底 部 的 一种 煤 粉
流 化 装 置 ，它 由早 期 的 点流 化 形 式 发 展而
来 ， 粉流化 床不 仅 结构简 单 ，而且 对煤粉 煤 的效果 流化 菲常 好 ， 大地提 高 了喷 吹罐 的 很 出煤能 力 。
２ 传 统 煤 粉 混 合 器 形 式 、 工 作 原 理
２ １喷射 式 混合器 ． 早 期煤粉 混合 器 （ 图 １ 如 ）采 用 简单 喷 射 形式 ， 利用 从 喷嘴喷 射 出 的高速气 流产 它 生 的负 压，将煤 粉颗 粒 引射至 输煤 管 ， 终 最 送进 高炉 。 气体 对 同体 的影射 效果 很不 由 理想 ， 喷射 混合 器 的混合 浓度 低 ，而且浓 度 不均 匀 ， 足不 了人 煤量 喷吹 的要 求 ， 不 满 也 易实 现煤量 白动控制 ， 很快 被后 来 的沸腾 式 混合 器替代 。
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图 １ 喷射式混合器
２ ２ 沸腾 式混 合器 ． 如 图 ２是 沸腾 式混 合器 的结 构 原理 图 ， 该混 合器 为一 罐形 ，内设水 平 流化 板 ，＿ 设 卜
合 器 目前 较广 泛 地 运 用在 各 下 出料 式喷 吹 系统 中 ，以 Ｄ ２ Ｎ１５的该式 混合器 为例 ，其 喷吹 能力 能够达 到每 小时 １ ～ １ １ ２吨 。在特 殊 情 况 下 通过 增 加 引 射装 置 的扩 散 长度 还 能进一 步提 高喷 吹量 。
料 层 压力 快速 下料 。 这种 方式 需要 在喷 吹罐 底 部 设置 许 多流化 点 ， 工维 护复 杂 ， 流 施 若 化 点数量 少 ， 吹罐底 部 就不 能很 好地形 成 喷 流化 态 ， 流将 呈现 脉冲 式 ，下料速 度也 会 料 受到 影 响。 流化床 将传 统 的点流 化变 为面 流 化 ， 流化 效率 大大 提 高 ， 其 煤粉 在流 化板 上 均 匀 混合 ，形成 沸腾 状 的气 固二相 流 ， 在料 层 压 力 和 煤 粉 自重 的作 用 下 出料 ，料 流稳 定， 下料 能 力好 。由于沸腾 状煤 粉流 不再 是 纯 粹 的 固态 ， 是与流 化气 充分 混合 的气 固 而 二 相 物 ，其 引射 效 果也 非常好 。
气室 ， 粉输 出管 道垂 直 于流化 板 由上 部插 煤 入 ，通 过 调整距 离 大小 来调节 煤粉 喷 吹量 。 该混 合 器 流 化 气 室 大大 改 善 了煤 粉 在 混 合 器 底 部 的沉 积现 象 ， 而且 当挤压 的煤 粉进 入 混 合器 的倒 锥 斗后 ， 由于底部 气流 的扰 动 ， 煤 粉混 合均 匀程 度 得到 了很 大提 高 ， 混合 器 出 口的脉冲 现象 也 大大 降低 ， 高 了输送 能 提 力 。 次补气 与煤 粉 喷射方 向垂 直 ， 过调 二 通 节 补气 量来 调节 煤粉 的输 送量 。 结构 比较 复 杂， 但适 于浓相 喷 吹且 易实现 煤 量的 自动控 制 。其 缺 点是 减 少 喷 煤 量 时需 要 增 加补 气 量， 不仅 造成 能源 的 浪费 ， 且 由于 向高炉 而 大 量喷 吹低温 气 体 ，给炉 况造成 不 利影 响 。
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图 ３ 改 进型 沸腾 式混 合器
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３ 与 流化床 装置相 结合 的角式 混 合 器
改 进 型 的 沸腾 式 混 合 器进 一 步提 高 了 煤 粉喷 射 能力及 调剂 喷射浓 度 的能力 ， 消除 了老式 混合 器 的脉冲现 象 。 该混 合器 结构 但 复 杂 ，体 积大 ， 价较 高 ，对 于方 兴未 艾的 造 大 高炉 、 喷煤 比冶炼 来说 ， 喷煤 能力 又 高 其 有 所不 足 ， 即使 是通 过增 加 引射装 置 的扩 散 长 度来 提高 喷吹 量 ，其 能力 还是 相 当有 限。 为 适应 大高 炉 、 喷煤 比冶炼 ，出现 了 高 如 图 ４所 示 的角 式混合 器 ， 混合 器与 喷吹 该 罐底 部 的流化 装 置一 流 化床 配合 使用 ， 原 将 混合 器 中流化 、引射 两 功能分 开 ， 用先 流 采 化 后 引射 的模 式 ， 充分流 化后 的煤 粉依靠 流 化 气 带 来 的动 能 在 流 化床 （ 般 使用 烧 结 一 板） 上做 无规 则运 动 ， 成气 固二 相均匀 混 形 合 的煤 粉流 ，在 重力 的加速 下进 入 喇叭管 ， 经 过下 煤 阀进入 引射器 ， 利用 引射 气体 高速 流 动产 生 的负压 ， 过 引射器 加速 段加速 后 经 进 入喷 煤管 道 ，最终送 至 高炉 。 传 统 的点 流化 装 置 依 靠 喷 吹 罐底 部 设 置 的 多处流化 点 ， 得喷 吹罐 底部 区域 在 出 使 料 时形 成一 定 的流化态 ， 再通 过煤 粉重 力和
浅谈高炉 喷煤 中煤粉 混合器与流化床技术
肖红涛
摘 要 ：本文 研 究 了煤粉 混合 器 的传 统形式 及 工作 原理 ，介 绍 了改进 后 的煤粉 混合 器 的结 构形 式及优 点， 结合新 型 的煤粉 流 化床 技术 ，极 人地 提 高 了喷吹 系统 的喷 煤 能力 ，对提 高 高炉 煤 比具有积 极 意义 。
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图 ２ 沸 腾式 混 合器
２ ３ 改进型 沸腾 式 混合 器 ． 为 了避 免上 述混 合器 的不利 之 处 ， 后来 出现 了如 图 ３所 示 改进 型的沸腾 式 混合器 ， 它 结合 早期 简单 喷射 混合 器 的特 点， 结构 在 形 式 上 是将 沸 腾 式 混 合器 的补 气 风提 前 至 到倒 锥 斗处 ，成为 实 际上 的引射气 ， 通过 调 节 引射 管 的插 入深 度来 调节 喷煤 量 。 混合 该 器 与 早 期 的喷 射 式 混 合器 不 同之 处在 丁 它 引射 的是 气 固混合 物 ， 非 单纯 的固体 （ 而 煤 粉） 。它 与沸 腾 式混合 器 的区别 在 于二 次气 量 的引入 是增 加 引射 力 ， 高喷煤 量 ， 不 提 而 是阻 断煤 粉输 出， 少喷煤 量 。该形 式 的混 减