7.2.2.1 混合器
混合器是将压缩空气与煤粉混合并使煤粉启动的设备，由壳体和喷嘴组成，如图7-14所示。混合器的工作原理是利用从喷嘴喷射出的高速气流所产生的相对负压将煤粉吸附、混匀和启动的。喷嘴周围产生负压的大小与喷嘴直径、气流速度以及喷嘴在壳体中的位置有关。
图7-14 沸腾式混合器
1—压缩空气阀门；2—气室；3—壳体；4—喷嘴；5—调节帽
混合器的喷嘴位置可以前后调节，调节效果极为明显。喷嘴位置稍前或稍后都会引起相对负压不足而出现空喷——只喷空气不带煤粉。目前，使用较多的是沸腾式混合器，其结构示意图如图7-14所示。其特点是壳体底部设有气室，气室上面为沸腾板，通过沸腾板的压缩空气能提高气、粉混合效果，增大煤粉的启动动能。
有的混合器上端设有可以控制煤粉量的调节器，调节器的开度可以通过气粉混合比的大小自动调节。
图7-15 分配器结构示意图
a—瓶式；b—盘式；c—锥形
1—分配器外壳；2—中央锥体；3—煤粉分配刀；4—中间法兰；5—喷煤支管；6—喷煤主管
7.2.2.2 分配器
单管路喷吹必须设置分配器。煤粉由设在喷吹罐下部的混合器供给，经喷吹总管送入分配器，在分配器四周均匀布置了若干个喷吹支管，喷吹支管数目与高炉风口数相同，煤粉经喷吹支管和喷枪喷入高炉。目前使用效果较好的分配器有瓶式、盘式和锥形分配器等几种。图7-15所示为瓶式、盘式和锥形分配器的结构示意图。
我国从20世纪60年代中期曾对瓶式分配器进行了研究，但并没有真正用到高炉生产上。80年代中后期，对盘式分配器进行了研究，并于80年代后期用于实际高炉。生产实践证明盘式分配器具有较高的分配精度。
锥形分配器见图7-15c。该分配器呈倒锥形，中心有分配锥，煤粉由下部进入分配器，经分配锥把煤粉流切割成多个相等的扇形流股，经各支管分配到各风口。煤粉在该分配器前后速度变化不大，产生的压降小，分配器出口煤粉流量受喷煤支管长度的影响。
高炉操作要求煤粉分配器分配均匀，分配精度小于3%。在高炉生产实践中总结出使用上述分配器应遵循的一些原则：
（1）一座高炉使用两个分配器比使用一个分配器好。使用两个分配器，除了工艺布置灵活外，分配精度也可以提高；
（2）两个分配器应对称布置在高炉两侧，这样可保证分配器后喷吹支管的长度大致相等，从而使喷吹支管的压力损失近似；
（3）喷吹主管在进入分配器前应有相当长的一段垂直段，一般要求大于3.5m，以减少加速段不稳定流的影响，保证适当的气粉速度及在充分发展段煤粉沿径向均匀分布。
（4）评估分配器的性能，只从寿命及精度来评估是不全面的，还应从分配器对环境的适应性来考虑，如喷枪堵塞时的性能等。
由于瓶式、盘式和锥形分配器对喷煤主管进入分配器前的垂直段高度有一定要求，有时难以满足，特别是旧高炉改造时，并且难以满足浓相输送的要求。北京科技大学正在研究一种新型的球式分配器。
在分配器的研究中，寿命和精度是最重要的内容，而寿命取决于分配器的抗磨特性，精度取决于其结构，因此分配器的磨损及其结构一直是研究热点。
球式分配器的研究出发点是克服其它分配器要求垂直安装的高度问题及实现浓相输送的均匀分配，其结构见图7-16。它是由一个球形空腔及空腔中一个直立圆筒组成，圆筒下部与球体密封固定，煤粉流从侧面切向进入球内壁与圆筒外侧的空腔内，边旋转边上升，从上面旋转进入圆筒内部后，再螺旋下降，从下面等角布置的出口流出。
煤粉流束切向进入分配器后将沿球体内壁螺旋上升，到顶后转入圆筒内壁做螺旋运动。当螺距小于或等于煤粉流束的宽度时，相邻两圈流束将重合并相互掺混，由于煤粉的输送是连续稳定进行的，即单位长度流束上煤粉量相等，所以圆筒内壁将均匀覆盖一层煤粉流，也就是煤粉流呈轴对称分布，从而可从等角布置的直径相同的出口均匀流出。另外，在煤粉运动中，离心力占绝对优势，其它因素的扰动影响很小，因此此类分配器适应性更强，并且适合于浓相输送。
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图7-16 球式分配器结构示意图
1—球腔；2—圆筒；3—进口；4—出口
7.2.2.3 喷煤枪
喷煤枪是高炉喷煤系统的重要设备之一，由耐热无缝钢管制成，直径15～25mm。根据喷枪插入方式可分为3种形式，如图7-17所示。
斜插式从直吹管插入，喷枪中心与风口中心线有一夹角，一般为12°～14°。斜插式喷枪的操作较为方便，直接受热段较短，不易变形，但是煤粉流冲刷直吹管壁。
直插式喷枪从窥视孔插入，喷枪中心与直吹管的中心线平行，喷吹的煤粉流不易冲刷风口，但是妨碍高炉操作者观察风口，并且喷枪受热段较长，喷枪容易变形。
风口固定式喷枪由风口小套水冷腔插入，无直接受热段，停喷时不需拔枪，操作方便，但是制造复杂，成品率低，并且不能调节喷枪伸入长度。
7.2.2.4 氧煤枪
由于喷煤量的增大，风口回旋区理论燃烧温度降低太多，不利于高炉冶炼，而补偿的方法主要有两种，一是通过提高风温实现，二是通过提高氧气浓度即采取富氧操作实现。但是欲将1100～1250C的热风温度进一步提高非常困难，因此提高氧气浓度即采用富氧操作成为首选的方法。
高炉富氧的方法有两种：一是在热风炉前将氧气混入冷风；二是将有限的氧气由风口及直吹管之间，用适当的方法加入。氧气对煤粉燃烧的影响主要是热解以后的多相反应阶段，并且在这一阶段氧气浓度越高，越有利于燃烧过程。因此，将氧气由风口及直吹管之间加入非常有利，它可以将有限的氧气用到最需要的地方，而实现这一方法的有效途径是采用氧煤枪。图7-18为氧煤枪的结构示意图。
图7-17 喷煤枪
a—斜插式；b—直插式；c—风口固定式
图7-18 氧煤枪
氧煤枪枪身由两支耐热钢管相套而成，内管吹煤粉，内、外管之间的环形空间吹氧气。枪嘴的中心孔与内管相通，中心孔周围有数个小孔，氧气从小孔以接近音速的速度喷出。图7-18中A、B、C3种结构不同，氧气喷出的形式也不一样。A为螺旋形，它能迫使氧气在煤股四周做旋转运动，以达到氧煤迅速混合燃烧的目的；B为向心形，它能将氧气喷向中心，氧煤股的交点可根据需要预先设定，其目的是控制煤粉开始燃烧的位置，以防止过早燃烧而损坏枪嘴或风口结渣现象的出现；C为退后形，当枪头前端受阻时，该喷枪可防止氧气回灌到煤粉管内，以达到保护喷枪和安全喷吹的目的。
英国钢铁公司采用的双枪系统可谓独树一帜，他们将煤粉和氧气分别用单筒喷枪从风口与直吹管之间的适当的位置喷入，这种喷吹方式使高炉喷吹煤比达到每吨铁300kg以上。
7.2.2.5 仓式泵
仓式泵有下出料和上出料两种，下出料仓式泵与喷吹罐的结构相同，上出料仓式泵实际上是一台容体较大的沸腾式混合器，其结构如图7-19所示。
仓式泵仓体下部有一气室，气室上方设有沸腾板，在沸腾板上方出料口呈喇叭状，与沸腾板的距离可以在一定范围内调节。仓式泵内的煤粉沸腾后由出料口送入输粉管。输粉速度和粉气混合比可通过改变气源压力来实现。夹杂在煤粉中密度较大的粗粒物因不能送走而残留在沸腾板上。在泵体外的输煤管始端设有补气管，通过该管的压缩空气能提高煤粉的动能。
输送延迟是仓式泵常见故障。所谓输送延迟是指输送完一仓式泵煤粉所需时间明显超过正常输送时间。产生输送延迟的原因有：输送空气的压力偏低；煤粉含水多，煤粉中杂物过多；下出料形式仓式泵泵体压力偏低，喷嘴过大或已损坏；上出料形式仓式泵的可调单向阀开度不足，气室与罐体压差不适当；流态化板损坏或透气性不好，吸嘴高度不适当等。一旦发生输送延迟，要将煤粉送空，查明原因后，及时进行处理。
图7-19 上出料仓式泵
1—煤粉仓；2—给煤阀；3—充压阀；4—喷出口；5—沸腾板；6—沸腾阀；7—气室；8—补气阀
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