[发明专利]一种微波提质喷吹煤的处理装置和方法

说明书

本发明的目的在于提供一种微波提质喷吹煤的处理装置和方法，属于金属冶炼行业及煤炭行业技术领域，该装置包括输煤装置、提质装置、流化气体储罐、旋风分离器、煤质在线检测器、提质煤仓、控制系统，输煤装置包括原煤仓、助燃剂仓和螺旋给料机；提质装置包括流化气体缓冲区、气体分布器、提质反应区、微波发生器、波导、微波吸收棒、热电偶和微波屏蔽层；提质区内的煤粉与助燃剂在流化气体的作用下处于流化状态，能够非常均匀地吸收微波进行改质，提高喷吹煤的燃烧效率，降低喷吹煤着火点和高炉焦比，从而降低生产成本。本发明具有智能自动化高、煤粉提质均匀性好、效率高等优点，适宜应用于金属冶炼行业。

技术领域

本发明属于金属冶炼行业及煤炭行业技术领域，具体涉及一种微波提质喷吹煤的处理装置和方法。

背景技术

我国钢铁行业经过快速扩张，国内炼焦煤资源及冶金焦的供给正在成为瓶颈因素。高炉煤粉喷吹（PCI）方法可以用于替换部分焦炭，有效降低焦比，是一种广泛使用的高炉技术。虽然高炉喷吹煤粉可以有效降低焦比，然而随着喷吹煤粉量的逐步增加导致了另一个问题的产生：未燃煤粉的量也在增加。未燃煤粉不仅会影响进一步降低焦比，而且会影响高炉的顺利运行，因此绝大部分钢铁企业和科研机构都在研究发展高炉喷吹煤技术。

微波作为高频率的电磁波，可将它的电磁能转变为热能，不仅有热效应，还存在一种不是由温度引起的非热效应。在微波场的作用下，物质的偶极子将重新取向，使宏观偶极矩不为零，形成偶极转向极化。微波作用于物质后，分子运动速度加快，这不仅会提高分子的平均动能，还能有效地降低反应活化能。微波有选择地以体积进行加热，产生瞬时加热，从而避免了传统加热的传热限制，并大大缩短了处理时间，实现传统加热无法实现的效果。微波只作用煤粉本身，在一定的微波功率和时间下，改性后的煤粉燃烧率要明显高于未被改性的煤粉。

专利CN103305247A涉及一种风热式煤粉改性器及使用该改性器制备改性煤的方法，然而该装置采用热风来加热，热量总是由表及里传递进行加热物料，物料中不可避免地存在温度梯度，故加热的物料不均匀，致使物料出现局部过热。

专利CN112981020A提出一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法，虽然一定改质煤粉的质量，然而该方法所用热电偶安装在陶瓷管外壁，不能准确测量管内煤粉的真实温度；且微波过程中煤粉全堆积在陶瓷管底部，存在物料加热不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波提质喷吹煤的处理装置和方法，实现自动化控制喷吹煤和助燃剂在流化状态下非常均匀地接收微波所辐射出的热量达到提质的效果，进一步降低喷吹煤的着火点、提高喷吹煤的燃烧效率和降低高炉焦比，实现降低生产成本。

本发明采用如下技术方案：

一种微波提质喷吹煤的处理装置，包括输煤装置、提质装置、流化气体储罐、旋风分离器、煤质在线检测器、提质煤仓和控制系统；

所述输煤装置包括原煤仓、助燃剂仓和螺旋给料机，原煤仓和助燃剂仓分别依次通过计量装置和阀门与螺旋给料机连接；

所述提质装置包括提质反应区，提质反应区的底部设有流化气体缓冲区，所述提质反应区的顶部分别设有煤粉入口和出料口，煤粉入口和出料口中间设有热电偶插口，热电偶插口内设有热电偶，提质反应区的侧壁设有波导，波导的一侧设有微波发生器，提质装置的外侧设有微波屏蔽层，提质反应区内均匀布置有若干微波吸收棒，提质反应区的一侧设有监测器，螺旋给料机通过管道与煤粉入口连接；

流化气体缓冲区和提质反应区之间设有气体分布器，气体分布器上设有若干防堵吹扫口，流化气体缓冲区的底部设有流化气体入口；

所述流化气体储罐通过管道与流化气体入口连接，管道上设有流量计和阀门，流化气体储罐通过管道分别与防堵吹扫口连接，管道上设有阀门；