[發明專利]一種冶金煤氣燃燒特性的測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202011179884.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112285158B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 劉功國;秦潔;樊河雲;李占軍
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N25/28;G01N31/12
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 曾勇;羅貴飛

本發明涉及一種冶金煤氣燃燒特性的測試裝置及方法，裝置包括連接的混氣裝置(13)、混合煤氣管道(16)、燒嘴(1)、燃燒爐(2)、均風室(6)、煙氣管路(7)，供風管道(9)的一端部與燒嘴(1)連接；還包括取氣孔(3)、流量檢測調節裝置(15)和溫度檢測裝置(14)，氣體分析系統(8)通過切換閥組(17)分別與取氣孔(3)連接。方法通過裝置設計和配套測試，快速單獨調節煤氣配比獲得不同組分和流量的混合煤氣，也能調節空氣流量，將煤氣燃燒與煙氣排放實現動態對應，得到煤氣成分與溫度、煙氣的對應關系。解決燃氣爐窯煤氣燃燒存在空煤比不合理、煤氣成分與煙氣成分對應關系不明確，導致不節能和尾氣超標等問題。

技術領域

本發明涉及一種冶金煤氣燃燒特性的測試裝置及方法，屬于鋼鐵企業煤氣燃燒研究裝備與測試技術領域。

背景技術

鋼鐵企業生產過程中，各類大型工業爐窯加熱爐、熱風爐、鍋爐和焦爐等、鋼包烘烤等以燃燒的方式消耗和平衡企業內部自產的大量冶金煤氣，在煤氣燃燒—熱量回收—熱量損耗—煙氣外排過程中，煤氣燃燒參數均比照設備廠家提供的設計參數運行，當煤氣量及成分波動時，可能導致操作調整盲目性增大，缺乏精準的指導以及造成操作適應性較差，由此導致企業對燃燒及控制能耗水平、煙氣排放及NOx濃度是否處于合理可控狀態情況不清楚。具體表現在：1、從燃料角度看，基于釩鈦礦冶煉副產的三種類型煤氣成分和低位發熱值差異較大，燃燒特性各不相同，理論最佳空煤比與煙氣成分的對應關系不清楚，煤氣燃燒供熱不能保證控制在最佳配比區間；2、從生產操作角度看，各爐窯與工藝、管網結合緊密，小時煤氣耗量多在幾萬立方米級，受漏風、漏損等綜合因素的影響，很難做到高效供熱影響因素的權重分析，無法從單因素角度進行技術研究和調控；3、國家和地方政府的節能環保監管法律法規，對爐窯效率、煙氣NOx排放濃度監管要求越來越高，從燃質和高溫燃燒源頭開展低氮燃燒研究不具備試驗平臺基礎，完全依賴末端脫硝壓力大、成本高；4、富氧燃燒技術等在燃氣爐窯領域工業應用很少，主要原因為缺乏中間試驗平臺驗證，直接工業化應用資金投入大并存在較高的技術風險。

此外，實際生產及研究中，鋼鐵企業燃氣爐窯單位時間煤氣消耗量較大，同時受到上述制約因素和被加熱產品質量要求等綜合影響，幾乎不可能直接在生產爐窯上開展系統的煤氣燃燒特性等專項試驗。即便創造條件開展，也很難辨別和研究各因素的影響權重，無法從操控上加以區分導致難以實現精準控制。因此，工業爐窯的生產操控大多依賴經驗調整，已經不適應現代化鋼鐵企業生產精準操控和國家政策節能環保政策監管的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是鋼鐵企業中燃氣爐窯的煤氣燃燒存在空煤比不合理、煤氣成分與燃燒后煙氣成分對應關系不明確，導致煤氣燃燒供熱不在最佳節能技術參數點，或煙氣中NOx、SO₂排放與煤氣供熱需求不統一。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種冶金煤氣燃燒特性的測試裝置，包括混氣裝置、混合煤氣管道、燒嘴、燃燒爐、均風室、煙氣管路、供風管道、氣體分析系統和切換閥組，所述混氣裝置、混合煤氣管道、燒嘴、燃燒爐、均風室、煙氣管路依次連接，供風管道的一端部與燒嘴連接，所述混氣裝置側壁上間隔設置有高爐煤氣管道、轉爐煤氣管道和焦爐煤氣管道；還包括取氣孔、流量檢測調節裝置和溫度檢測裝置，所述取氣孔和溫度檢測裝置設置在燃燒爐、供風管道、混合煤氣管道和煙氣管路上，且燃燒爐上的取氣孔和溫度檢測裝置至少為3個，流量檢測調節裝置設置在供風管道、混合煤氣管道和煙氣管路上，氣體分析系統通過切換閥組分別與取氣孔連接。

其中，上述裝置中所述均風室的進、出口處均設置有均風器。

其中，上述裝置中所述燃燒爐遠離燒嘴端部設置有可密閉檢修門。

其中，上述裝置中所述燃燒爐上的溫度檢測裝置為3至5個，且沿軸線間隔設置。

其中，上述裝置中所述取氣孔為六個，且三個取氣孔均勻間隔設置在同一圓周上，六個取氣孔分為兩組分別設置在燃燒爐爐中和爐尾外壁上。

其中，上述裝置中所述溫度檢測裝置設置在取氣孔處的燃燒爐側壁上。