專利名稱：使用焦屑對粉煤噴射系統(tǒng)裝置進行清洗的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將粉煤氣動噴入加熱爐或其類似物的方法并且特別涉及清洗這些管道以防止在其中產生沉積物。
許多工廠采用粉煤作為其加熱爐和/或鍋爐的主要燃料源。另外，鋼鐵廠將粉煤供給其高爐以盡量減少通常在高爐中所消耗的焦炭量以及取代可另外用作其熱源的其它可燃性燃料。
一般來說，該粉煤是通過一個氣動噴射系統(tǒng)供給加熱爐或鍋爐的。另外，鋼鐵企業(yè)中這樣的氣動噴射系統(tǒng)通常是摻入空氣和氮氣作為運輸介質。這樣，該空氣/氮氣混合物用于將煤運輸至每一高爐風口或噴嘴，從而它能用爐子熱鼓風進行燃燒。
但是，遺憾的是，人們發(fā)現在該操作期間，煤粉末沉積在這些粉煤運輸管道的內表面以及有關裝置的內表面，例如管道、噴嘴、儲煤倉等等。人們還發(fā)現當使用某些煤時，這種內部沉積物顯著增加因而大大降低了向加熱爐運送粉煤的能力。
過去，人們?yōu)榻鉀Q這一難題所作的努力包括只使用某些顯示出低沉積率的煤。然而，隨著時間的流逝，沉積物仍會出現。其它的努力包括經常用空氣/氮氣吹掃系統(tǒng)或用鋼珠或其它材料進行彈擊清洗以除去沉積物。一種更極端的解決方法包括拆卸系統(tǒng)并人工清洗其各個部件。由于上述方法只具有暫時性的效果，因此，它們必須經常重復進行。每一次這樣的清洗循環(huán)中斷運行因而還增加了工廠的總費用。另一方面，選擇用部份阻塞了的運輸系統(tǒng)繼續(xù)進行運行，則將增加所需功率并且會減小系統(tǒng)的容量從而導致重大的經濟上的不利后果。
鋼鐵生產者所面臨的另一個難題是需要處理大量稱作焦屑的副產物。焦屑是一種粒狀的碳基物，它是在焦炭的生產和處理過程中產生的。該物質進入鋼鐵廠的高爐是不適宜的因為它的顆粒尺寸很小。焦屑的最大用途之一是在鐵礦石燒結廠中，焦屑作為用于燒結過程的能源與鐵礦石和其它成份混合。然而，由于這些同樣的燒結廠是重要的粉塵和氣體污染源，因此它們中的許多已經關閉或正在停工。因此，對用于燒結廠的焦屑的需求已經降低，從而導致過量的焦屑成為一個處理難題。
這就是本發(fā)明的一個目的以提供一種經濟的方法清洗粉煤運輸管道。本發(fā)明的另一個目的是提供一種方法根據需要連續(xù)清洗這些管道或間歇清洗它們。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種不中斷連續(xù)運行的清洗粉煤噴射系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還有一個目的是提供通過改變噴射所需壓力而控制其效力的清洗方法。本發(fā)明還有另一個目的是使用粒狀焦屑通過磨蝕清洗這些管道。本發(fā)明的另一個目的是利用粉煤噴射系統(tǒng)的設備作為處理過量焦屑的一種手段。本發(fā)明還有一個目的是通過燃燒處理過量焦屑從而也利用了其高的含碳量。通過進一步的研究，這些和其它的目的以及優(yōu)點將成為顯而易見的。
本發(fā)明揭示的是一種清洗粉煤噴射系統(tǒng)內表面的方法包括產生尺寸普遍均勻的焦屑流的步驟以及然后將該焦屑粒子流輸送至粉煤噴射系統(tǒng)。這樣的一種噴射系統(tǒng)會產生尺寸普遍均勻的粉煤流，該粉煤流會與注入的焦屑流混合形成焦屑/粉煤流。此后，該焦屑/粉煤流被氣動運輸至加熱爐，與此同時焦屑粒子流組份清洗了粉煤注入系統(tǒng)的內表面。


圖1是一種典型的粉煤運輸系統(tǒng)的煤制備部份和煤噴射部份的示意圖，其中只說明了各種部件中的一部份。
圖2是將粉碎的和干燥的焦屑輸送至圖1中所示的粉煤噴射系統(tǒng)的一種補充焦屑制備系統(tǒng)的示意圖。
下面是敘述將焦屑用作典型粉煤噴射系統(tǒng)的添加劑以清洗和/或清除在系統(tǒng)內可能出現的任何沉積物。
首先考慮圖1，顯示了一種典型的粉煤制備系統(tǒng)10與下游粉煤噴射系統(tǒng)12的實例。備煤系統(tǒng)10的起始點可以認為是一個或多個原煤斗14，在那兒其中的原煤16可預先進行篩選和/或磁力分離。
該原煤16經過煤閘18從這些原煤斗14排出，進入加煤機20。這些加煤機20將原煤16輸送至磨煤機22，該磨煤機將煤16磨成粉狀的普遍均質的尺寸基本相同的顆粒24。風機26和空氣加熱器28將干燥的初級空氣供給磨煤機22以干燥磨煤機22中的原煤16并將該粉煤24輸送至一個或多個旋風收集器32。
旋風收集器32將進入的粉煤流24分離成含有所有載氣與大部份細小顆粒的第一種氣流34(排氣氣流)和含有較大的重顆粒的第二種氣流36(粒子或粉煤流)。第一種氣流34可以如圖所示排放至大氣中，但該氣流34通常輸送至一個或多個過濾單元38將該第一種氣流34進一步分離成清潔氣流和一種細顆粒(粉煤)流42。清潔的氣流40如圖所示被排放，而細顆粒流42和來自旋風收集器32的第二種氣流被運輸至儲煤倉44。應該注意，一些粉煤制備系統(tǒng)10不使用旋風收集器32而是將粉煤流24直接送至過濾單元38。
儲煤倉44也通過管道46排氣，46可與旋風收集器32上游的粉煤流24連結或者直接與一個或多個過濾單元38連結。一種流態(tài)化介質48從其源處注入儲煤倉44因而從儲煤倉44產生一種排放流52。在理想的情況下，流態(tài)化介質48僅含有N2氣體或另一種惰性氣體以在儲煤倉44中建立和保持一種惰性氣氛。該惰性氣氛消除了儲煤倉44中所含粉煤自燃或爆炸的可能性。流態(tài)化介質48也會使儲煤倉44中的煤流態(tài)化以促使排放流52平穩(wěn)流出。
在此階段通過管道54可將焦屑導入圖1的粉煤噴射系統(tǒng)。這可以通過這樣的方式完成即通過氣動泵55在控制的速率下將焦屑流54直接輸送至儲煤倉44以便隨后與通過管道36和/或42進入的粉煤混合。另一種方法包括在控制的速率下使原焦屑或焦屑流54與進入一個或多個煤斗14的原煤16結合。后一種方法可使用備煤系統(tǒng)10作為粉碎、干燥以及分離與主煤流結合的焦屑的裝置。
如前所述，焦屑是鋼鐵廠中焦炭生產和處理過程中產生的副產物。它是一種粗糙的、粒狀的、有磨蝕性的、高含碳量的物質，一般不適于在給高爐加料時作為粉煤噴射系統(tǒng)中唯一的注入物，因為它不含揮發(fā)份而且在高爐燃燒空窩中不能充分燃燒。并且，其磨蝕特性將導致在氣動運輸和分布管道中迅速磨損至系統(tǒng)的可靠性和/或維修費用成為不能接受的。
如圖2所示的焦屑制備系統(tǒng)56可以認為是從將原焦屑60輸送至焦屑倉62的焦屑輸送機58開始的。(一般來說，不需要焦屑篩因為焦屑通常是一種預篩過的物質。)焦屑閘64和焦屑加料器66位于焦屑倉62的下游，控制輸送至焦屑粉碎機68的原焦屑的量。應該注意的是粉碎機68是根據原焦屑60的顆粒尺寸而選擇的。如果該原焦屑60已經預篩或粉碎至可接受的尺寸和形狀以及已經干燥至可接受的低含水量，這時粉碎機68就不需要了。然而，如果原焦屑60含有大量大顆粒和/或如果焦屑60含有大量游離水份，此時粉碎機68是必不可少的。
焦屑一級空氣風機70和焦屑一級空氣加熱器72將預熱的空氣74供給粉碎機68作為粉碎焦屑流76的輸送和干燥介質。然后由干燥空氣和適宜尺寸的焦屑的結合物組成的這種氣流76被氣動輸送至過濾器78，在該處此輸送和干燥的空氣74將從粉化焦屑中分離出來。該經分離的輸送和干燥的空氣74最好通過排氣口80排放至大氣中，而收集到的焦屑粉通過管道54經氣動泵55排放至儲煤倉44或如上所述的其它地方。正是在儲煤倉44中焦屑54與來自管道36和42源的粉煤實現了混合。
也可以將焦屑流54輸送至所希望的粉煤制備系統(tǒng)10和/或噴射系統(tǒng)12的其它部位(例如到一臺傳送設備或進入現有管道中)，上述部位僅僅是舉個例子。制備用于導入粉煤制備系統(tǒng)10的焦屑(粉碎的和干燥的)的另一種方法是在類似焦屑制備系統(tǒng)56的一個遠處的設備中制備焦屑。此后，如此制備的焦屑可通過大容量輸送的方法例如通過卡車、鐵路運輸或氣流輸送管道直接輸送至儲煤倉44或輸送至焦屑中間倉中并由此進入儲煤倉44或其它地方。
然后從儲煤倉44中排出流52(主要包括焦屑、粉煤和氣體)被輸送至一個或多個加料槽82中(如圖所示)。每一個這樣的加料槽82一般與排氣管道84連結，可將氣體排放至儲煤倉44(如圖所示)。
加料集流管48也將氮氣(或一種類似的惰性氣體)從氣源50導入粉煤噴射系統(tǒng)12中。該氮氣一般首先通過壓縮機(未予顯示)進行加壓，然后輸送至高壓氮氣儲罐中(圖中未予顯示)。然后將該氮氣直接輸送至加料槽82用于加壓和流態(tài)化，用作流態(tài)化的氮氣通過加料集流管道48進入加料槽82。之后，物流86從這些加料槽82中排出，此時物流86為焦屑、粉煤和氮氣的混合物。然后將該混合物86輸送至回收器88，在該處物流86進一步與運輸空氣90混合?？諌簷C和空氣接受器92將該運輸空氣90輸送至回收器88以及輸送至其它相鄰的高爐設備。
然后回收器88的流出物即稀相煤流94被輸送至分配器96，再繼續(xù)輸送至一個或多個高爐100的風口或噴嘴98。另外，在輸送至風口98之前，如果需要來自空氣源92的吹掃或密封空氣也可導入管道104。
通過使用上面的粉煤制備系統(tǒng)10和粉煤噴射系統(tǒng)12(與焦屑流54的使用結合)，操作者能處理過量的焦屑副產物同時利用其高含量的碳元素和能量成份。該方法使操作者能通過用于高爐100的粉料加料系統(tǒng)處理該副產物。
將粉煤與焦屑結合的另一個優(yōu)點是減少在氣動運輸導管中的沉積物，即使當使用沉積物嚴重的煤時?？梢韵胂螅谳斔拖到y(tǒng)中任何沉積物的聚集將降低該系統(tǒng)的效力和效率，從而需要給高爐100的加料系統(tǒng)提供更高的功率和壓力。另外，由于可以使用焦屑流54連續(xù)清洗管道系統(tǒng)，現在可以使用更多種類的煤，這樣就能使用低價格和/或高效力的煤。并且，如果需要也可以只間歇地使用焦屑流54清洗粉煤噴射系統(tǒng)12。這可以通過只間歇地操作圖2的系統(tǒng)56而完成。
而且，通過使用焦屑，其高的含碳量可以取代或替代一些以前用于高爐100內的煤。另外，通過如此利用焦屑，不再需要承受有關的處理費用，即費用減少了。換言之，不再需要把這些副產物作為廢物來處理，相反現在它可用作燃料源和清洗或保養(yǎng)氣動傳輸系統(tǒng)的各部件的添加劑。如此清洗的效率，或清洗這些部件的需求，可以通過測量系統(tǒng)的壓力或功率而進行監(jiān)控。通過上述的摻合焦屑，也不再需要中斷或干擾正在進行的操作，因為這些沉積物可直接輸送至高爐用于燃燒。
利用焦屑清洗粉煤噴射系統(tǒng)12的氣動管道的選擇方案包括(a)周期性的離線吹掃;(b)用鋼珠或顆粒進行周期性的彈擊清洗;(c)周期性的更換所使用的煤的類型;以及(d)拆卸系統(tǒng)對其進行機械清洗。這些選擇方案沒有一個是吸引人的，因為它們僅涉及問題的癥狀而不是問題本身，問題的本身在于要連續(xù)地保持系統(tǒng)的清潔。
如前所述焦屑流54可以在除如圖1所示之外的其它部位注入粉煤噴射系統(tǒng)12，如果需要也可將該焦屑直接注入加料槽82。
權利要求
1.一種清洗粉煤噴射系統(tǒng)內表面的方法，包括以下步驟(a)產生尺寸普遍均勻的焦屑顆粒流；(b)將所述焦屑顆粒流輸送至粉煤噴射系統(tǒng)，所述噴射系統(tǒng)包括尺寸普遍均勻的粉煤流；(c)將所述焦屑顆粒流注入所述粉煤噴射系統(tǒng)并在所述粉煤噴射系統(tǒng)中將所述焦屑顆粒流與所述粉煤流混合，從而形成焦屑/粉煤流；(d)將所述焦屑/粉煤流輸送至一個加熱爐；以及(e)用所述焦屑/粉煤流的所述焦屑顆粒流成份清洗或洗滌所述粉煤噴射系統(tǒng)的內表面。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在將所述焦屑/粉煤流輸送至所述加熱爐之前將含有氮氣的氣體注入所述焦屑/粉煤流的步驟。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于還包括將所述焦屑顆粒流氣動輸送至所述粉煤噴射系統(tǒng)的步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于還包括在輸送至所述加熱爐之前將所述焦屑/粉煤流收集在儲料倉中的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于還包括在所述一個或多個儲料倉中用含氮氣體使所述焦屑/粉煤流流態(tài)化的步驟。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于還包括用壓縮空氣將所述焦屑/粉煤流氣動輸送至所述加熱爐的步驟。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于還包括初始粉碎原焦屑從而產生所述尺寸均勻的焦屑顆粒流的步驟。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于在所述將所述焦屑顆粒流輸送至粉煤噴射系統(tǒng)的步驟中包括將所述焦屑顆粒流輸送至所述一個或多個儲料倉的步驟。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于在所述焦屑顆粒流輸送至粉煤噴射系統(tǒng)的步驟中包括將所述焦屑顆粒流輸送至氣動泵的步驟。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于在所述的將所述焦屑顆粒流輸送至粉煤噴射系統(tǒng)的步驟中還包括將所述焦屑顆粒流輸送至一個或多個原煤斗中，所述原煤斗形成了所述粉煤噴射系統(tǒng)的一部份。
11.如權利要求6所述的方法，其特征在于還包括將所述焦屑顆粒流連續(xù)注入所述粉煤噴射系統(tǒng)的步驟。
12.如權利要求6所述的方法，其特征在于還包括將所述焦屑顆粒流間歇地注入所述粉煤噴射系統(tǒng)的步驟。
全文摘要
一種連續(xù)地或間歇地通過將尺寸普遍均勻的焦屑顆粒流注入系統(tǒng)以清洗氣動操作的粉煤系統(tǒng)的方法。該焦屑流磨蝕粉煤系統(tǒng)的內表面從而對其進行清洗。另外，由于焦屑的高含碳量，該物質將取代或替代一部分輸送至加熱爐的煤流。并且，當焦屑沒有其他用途時，這樣利用焦屑就不必再處理這種副產物了。
文檔編號C21B5/00GK1113308SQ9510089
公開日1995年12月13日 申請日期1995年3月7日 優(yōu)先權日1994年3月7日
發(fā)明者B·A·庫奇納, P·H·肖勒, J·M·溫納斯特羅姆 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司