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優(yōu)化高爐噴煤系統(tǒng)設計的思考111[模版]1
高爐煤粉噴吹技術的發(fā)展路徑為：起初全部采用無煙煤做噴吹燃料，因為噴吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素，100%采用無煙煤噴吹正好迎合了這樣的需求和想法。后來，由于無煙煤供給的有限性及其原煤儲量不斷減少，市場價格也逐漸攀升，采用更廉價、蘊藏更豐富的長焰煤與無煙煤混合噴吹成為鋼鐵企業(yè)進一步降低冶煉成本的追求目標。經過許多研究和試驗，在混合煤炭磨粉及噴吹過程中采用氮氣惰化技術，從而為系統(tǒng)增加安全性、防止煤粉爆，是取得混合噴吹的關鍵技術。氮氣保護系統(tǒng)的試驗成功使煙煤作為噴吹燃料進入實質階段。近年來，根據各廠系統(tǒng)運轉的不同狀況，北方多數鋼廠已經將煙煤混合的比例提高到30%-50%之間，而且煙煤噴吹的加入可以活化高爐還原氣氛，為高爐還原鐵提供更多的氫元素。再后來也就是最近兩年，由于無煙煤資源的再度緊缺，貧瘦洗精煤也逐漸走入市場，南方武鋼、馬鋼等將三種煤的混合比例一度穩(wěn)定在1：1：1，且取得了較好的經濟效應?？梢灶A見，未來作為節(jié)約成本的關鍵技術，采用三種煤炭資源混合噴吹，是發(fā)展方向。
優(yōu)化高爐噴煤系統(tǒng)設計的思考111[模版]2
380m3高爐噴煤工藝設計說明
380m3高爐噴煤工藝設計說明 1 總論
主要設計原則
a)系統(tǒng)設計主要原則可靠，在保證滿足生產穩(wěn)定性、可靠性的前提下降低噴煤系統(tǒng)投資。
b)結合生產實際，設有煤粉篩，加強煤粉的篩分，擴大煤種的適應性，保證煤粉的順利輸送與噴吹，防止高爐堵槍。
c)具備超大粉倉，提供系統(tǒng)生產過程中足夠的檢修時間，防止設備檢修對高爐噴煤的影響，保證噴煤的可靠性。
d)設計有獨立的煤粉倉，保證系統(tǒng)生產過程中煤粉存放的安全性。e)噴吹設計足夠的噴吹能力，滿足高爐以后噴煤能力的發(fā)展。
f)空壓機為兩臺高壓空壓機，保證足夠的噴吹能力。開二備一，保證噴煤系統(tǒng)生產的可靠性。g)工程包括廢氣系統(tǒng)，便于控制系統(tǒng)氧含量，保證安全生產。h)系統(tǒng)預留氮氣接口，便于煙煤噴吹。主要設計參數 項目 參數 備注 高爐容積（m3）380
設計日產量(t/d)1600
設計煤比(Kg/)160
設計噴煤能力(t/h)12
磨機選型 HRM1300
設計制粉能力(t/h)16-20
收塵器面積（m2）935
粉倉設置（m3）100 獨立粉倉 煤粉篩 MZS120-200 噴吹罐（m3）16
上料系統(tǒng)皮帶 B650 100t/h 料坑給料機 DK1600 2臺 螺桿空壓機 23m3
2原煤倉（m3）90
系統(tǒng)總功率（Kw）900 設計煤種：無煙煤或貧瘦煤 揮發(fā)分： 8％≤Vf≤16％
灰分： Af≤16％
全硫： Sf≤0．6％
水分： Wf≤10％ 哈氏可磨系數： HGI>75 粒度： ≤40mm 設計范圍
包括中速磨制粉、一級布袋收粉、并列罐噴吹系統(tǒng)及其配套設施。 噴煤工藝
本著先進、可靠、簡單、實用的設計的原則，380m3高爐采用直接噴煤短流程（包括中速磨制粉、一次布袋收粉器）、流化上出料濃相輸送高濃度噴吹、計算機自動控制等先進的噴煤工藝技術和設備。其主要工藝設施包括：原煤上料系統(tǒng)、兩套制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)及其附屬設施。其工藝流程及噴吹主要參數簡述如下：
1、儲煤場：受煤斗→大傾角皮帶機→原煤倉；
2、制粉間：原煤倉→給料機→中速磨→一次布袋收粉器；
3、噴吹間：一次布袋收粉器→煤粉倉→噴吹罐→分配器→噴煤槍。 勞動定員
高爐噴煤系統(tǒng)勞動定員為34人。參考其它企業(yè)的經驗，高爐噴煤系統(tǒng)只設一個控制室，三班運轉工作制，每班定員11人，工段管理人員1人。 工程概況
380m3高爐噴煤工程主要包括內容有：上料系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)和各專業(yè)相關配套設施等。工程工藝設備總重量460t。，總功率900Kw左右，工程項目工期5個月。2 噴煤工藝 上料系統(tǒng)
上料采用B650大傾角皮帶機把原煤從料坑提到原煤倉。 工藝設備流程
儲煤場→受煤斗→大傾角機→原煤倉 制粉系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括原煤倉、給料機、中速磨、一次布袋收粉器、主排粉風機、煙氣升溫爐等。該系統(tǒng)的工藝流程為：原煤倉→給煤機→中速磨→收粉器→主排粉風機。
為中速磨提供干燥氣的工藝流程為 高爐煤氣→煙氣升溫爐→中速磨。 原煤倉容積為90m3，可裝原煤72t，能保證磨機4小時左右的供煤量。
選用調速給煤機為中速磨供煤，該設備密閉性好、運行平穩(wěn)、故障率低、煤量調節(jié)范圍大，而且安裝靈活。該設備依靠控制煤層厚度和刮板運行速度，可以保證均勻給煤。
中速磨為多臺設備組成的機組，共包括：磨機本體、主電機、潤滑油站、液壓站等，由生產廠家負責成套供應。本初步設計選用HRM1300M型中速磨。其主要性能參數：磨盤中往：Φ1300；主電機：Y355-6，220kw 收粉器選用煤粉防爆袋式收塵器一臺，型號為：FGM128-6,設備過濾面積900m2,除塵效率≥%，凈過濾風速≤/min。該設備無死角，無螺旋輸送部件，檢查和更換布袋方便
選用一臺排煙風機，其型號為： 9-26No14D，流量為：m3／h，全壓為：Pa。配套電機為：Y315M4-4，250Kw，380V。
煙氣升溫爐利用高爐煤氣燃燒產生熱煙器氣，煙氣升溫爐設計前部為燃燒室，設有高爐煤氣燒嘴，后部為混合室，利用系統(tǒng)負壓使熱煙氣進入磨煤機。
煙氣升溫爐主要燃燒高爐煤氣，如果有焦爐煤氣，可以使用焦爐煤氣。 噴吹系統(tǒng)
噴吹指標：按照高爐利用系數/計算設計噴煤比為160kg/t鐵。 噴吹工藝：噴吹系統(tǒng)采用雙罐并列噴吹總管加爐前分配器形式。 噴吹系統(tǒng)的工藝特點為：
a)噴吹罐采用整體流化上出料形式，噴吹管道采用補氣調節(jié)器，通過控制罐壓和改變補氣流量實現補煤量的調節(jié)。與傳統(tǒng)的下出料噴吹罐相比，流化上出料噴吹罐的出料均勻穩(wěn)定，噴吹脈動少，能夠實現濃相輸送，其設計、裝備及工藝在國內屬于先進水平。
b)噴吹罐設有手孔，不設防爆孔設有安全閥保證壓力容器的安全。
c)噴吹罐設有充壓閥與放散閥，可以實現自動穩(wěn)壓，保證罐壓衡定在設定值附近（±），從而使噴吹速度穩(wěn)定。
d)噴吹系統(tǒng)煤量由計算機計算顯示。
e)噴吹系統(tǒng)各閥門采用煤粉專用閥門，其耐磨損、使用壽命長。f)噴吹罐采用電子稱計量。
g)爐前安裝錐式煤粉分配器，其分配精度為±5%，可以保證各風口均勻噴吹。h)噴吹系統(tǒng)各氣動閥門由計算機自動控制。i)設30m3空氣儲罐一臺，以穩(wěn)定噴吹氣源壓力。
優(yōu)化高爐噴煤系統(tǒng)設計的思考111[模版]3
高爐噴煤工藝優(yōu)化及系統(tǒng)改進
經過幾十年的發(fā)展,中國的高爐噴煤工藝和技術已發(fā)展到較高的水平。中國的高爐噴煤在普及程度和平均煤比方面均取得很大進步。不僅所有高爐都上了噴煤,平均煤比也不斷增加,2007年已達到137kg/t。以寶鋼高爐為突出代表的越來越多的高爐已長期穩(wěn)定在高煤比上運行。然而,就噴煤工藝的優(yōu)化和系統(tǒng)的完善而言,許多企業(yè)的高爐噴煤還存在著一些不足或缺陷。進行有針對性地改進將是實現噴煤穩(wěn)定和更高煤比的必要工作。
早期的制粉系統(tǒng)基本是使用球磨機制粉,采用旋風除塵器+小布袋組合進行正壓收粉,存在的問題是制粉效率和能力低,系統(tǒng)阻損高,另外系統(tǒng)容易跑粉,污染嚴重。烘干介質主要是煙氣爐產生的熱煙氣兌空氣,系統(tǒng)含氧量高。加之安全檢測和控制手段落后,在相當一段時期,只能對無煙煤進行制粉。
早期的噴吹系統(tǒng)多為串聯罐系統(tǒng)。噴吹管路有單管路加分配器,也有許多是多管路直接噴吹。由于高爐容積小,布置分散,早期許多高爐采取的是間接噴吹方式,即煉鐵廠內建一個公共制粉站,然后在每個高爐附近建設自己的噴吹站。即使如此,因設計參數的不合理,以及設備和控制系統(tǒng)的落后,使得噴吹系統(tǒng)計量和控制誤差大、粉氣混合不好,噴吹固氣比低,而且噴槍易燒損,并經常磨壞風口。
隨著高爐對噴煤制粉能力和噴吹能力要求的提高,越來越多的中速磨被用來替代產量低、噪音大的球磨機。收粉系統(tǒng)也都采取了負壓操作,并使用一次布袋收粉替代旋風+布袋的組合,使環(huán)境大為改觀。充分利用熱風爐廢氣并對系統(tǒng)的氣氛進行嚴格控制,保證了即使在煙煤制粉時的系統(tǒng)安全。
在噴吹方面,并聯罐系統(tǒng)逐漸替代了串聯罐系統(tǒng),單管路+分配器的結構也得到推廣普及。系統(tǒng)的計量和控制精度得到顯著改善。各廠根據高爐的容積、數量及位置,多采取制粉和噴吹在一起的直接噴吹布置。良好的粉氣混合及噴槍等設備性能的改進進一步保證了噴吹的高效穩(wěn)定,促進了噴煤比的提高。
經過數十年的發(fā)展,目前典型的工藝流程是：中速磨制粉-熱風爐廢氣+煙氣爐-大布袋收粉-并聯罐-直接噴吹-單管噴吹+分配器。
系統(tǒng)改進 1制粉系統(tǒng)
原煤倉容積小的優(yōu)點是節(jié)約投資,但缺點是上煤系統(tǒng)要經常起停,而且容易引起磨機因斷煤而頻繁停機。從維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行角度出發(fā),擴大原煤倉容積是有益的。新建系統(tǒng)的原煤倉容積應在滿倉時滿足磨機8h以上的連續(xù)制粉需求為宜。
磨機的粒度調整是通過其帶的分離器進行的。分離器有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇。鑒于高爐對煤粉粒度有較好的適應性,選擇靜態(tài)分離器即可。其優(yōu)點是簡單可靠,無電力消耗,節(jié)約投資且維護量小。
給煤機是控制磨機給煤量的重要設備。給煤機的種類有刮板式、螺旋式、及皮帶式等。與前兩者比較,稱重皮帶式給煤機具有給煤量控制準確、無機械磨損、密封好、動力消耗低、安全性能好等優(yōu)點,應是首選配置。
煙氣爐的能力應滿足在主干燥介質(熱風爐廢氣或自循環(huán)氣)溫度最低時的熱量補充需要。為了保證運行安全,應設置燃燒火焰監(jiān)視器,并采取自動點火。
采用大布袋收粉器已成為中國噴煤的一個特點。大布袋使過濾速度降低,延長了布袋的使用壽命。但不要追求過低的過濾速度,避免不必要的設備投資和土建結構投資的增加。布袋出口應設置專用的煙氣露點檢測儀。特別是采用煙氣自循環(huán)系統(tǒng)時,要嚴格控制循環(huán)氣量,以防止煙氣水分升高造成露點上升。
主排風機和高溫引風機風量的設計能力均大于實際需要量,一般靠調節(jié)閥進行風量的調節(jié)。
原煤中經?；煊心緣K及塑料等雜物,經磨機后形成纖維狀,對噴吹影響較大。因此,有必要在布袋下出口設置振動篩。篩孔的直徑可大些,如6mm×6mm。篩子密封性要好,同時清除雜物便捷。振動篩也可安裝在粉倉與噴吹罐之間。2噴吹系統(tǒng) 隨著噴吹煤比的不斷提高,高爐要求噴煤持續(xù)穩(wěn)定,以避免因停減煤變負荷對高爐運行帶來的不利影響。因此,以往設計時要求煤粉倉的滿倉煤量達到一個冶煉周期的原則已不適用,應當盡量擴大。某國外新建4000m3高爐的煤粉倉要求裝載量達1200t,在150kg/t煤比時可持續(xù)噴吹24h。煤粉倉應設稱重系統(tǒng),以準確掌握倉內粉量。此外,應設置必要的惰化系統(tǒng)和氣氛監(jiān)測系統(tǒng),保證粉倉的氧含量和CO含量在安全范圍內。
噴吹罐的結構形式主要有下出料和上出料兩種。由于采取了罐底流化裝置,使上出料的方式在粉氣的混合效果和控制方面要好于下出料方式。噴吹罐的容積也應以大為好,其優(yōu)點是倒罐時間長,有利于穩(wěn)定噴吹；另外閥門動作次數減少,延長閥門的使用壽命。噴吹罐內設特殊的泄壓過濾器是解決卸壓磨管道和閥門的有效手段。該過濾器采用特殊的過濾材料,使泄壓時氣中的煤粉被留在罐內,消除了泄壓產生的高速氣體帶來的磨損現象。采用泄壓速度控制和特殊耐磨閥門是解決這一問題的另一個方法,但相對復雜和昂貴。近年來,某些高爐的噴吹罐布置還采取了三罐并聯式。該配置的優(yōu)點是進一步提高了噴吹的可靠性,并可回收部分充壓氮氣。
分配器的關鍵在于分配均勻性與壓差之間的關系。采用通道式的結構可使壓差大大降低,但無法保持分配的均勻性,特別是無法克服支管長度變化及風口內壓力波動帶來的影響。過于追求分配的均勻性會導致壓差過大,影響噴吹穩(wěn)定,并帶來嚴重磨損問題。分配器的分配誤差一般要求≤5%,新的設計已要求≤3%。
隨著風溫的提高和煤比的增加,對噴槍的耐高溫性能和使用壽命提出更高的要求。普通的高溫合金1Cr18Ni9Ti因耐熱溫度低,已不適合作為噴煤槍,特別是對于大高爐。必須采用更高級的耐熱鋼管。為降低成本,應設計分段結構,在風口內的部分選用優(yōu)質高溫材質,且可靈活更換。在噴槍的結構上,有單筒和套筒兩種形式。雖然大多數高爐采用的是單筒噴槍,但套筒噴槍將是發(fā)展方向。噴槍正常無損耗應是追求的目標。槍頭采用彎頭的形式可有利于噴口在風口內位置的調整,防止煤粉磨風口。
噴吹管路的鋪設應減少轉直角彎。在必須轉彎的地方,應考慮一定的曲率半徑,并采用耐磨彎管。要避免使用直角彎頭或轉彎盒來連接。噴煤的支管應設置自動測堵裝置,以便及時發(fā)現堵塞現象。
3系統(tǒng)安全 噴煤系統(tǒng)的主要危險源是煤粉的爆炸或燃燒。
發(fā)生爆炸或燃燒的3個條件是濃度、氧化劑(O2含量)及火源。在制粉系統(tǒng)中,磨機至布袋之間的粉氣流股中煤粉濃度基本在爆炸濃度范圍內(300～600g/m3)且不易控制。因此,在防止系統(tǒng)出現火源的基礎上,防爆防燃燒的措施是控制系統(tǒng)的O2含量。
試驗研究表明,當降低系統(tǒng)O2含量時,煤粉的著火溫度大幅提高,出現爆炸和燃燒的可能性顯著下降。當控制布袋出口的O2的體積分數小于12%時,即消除了系統(tǒng)出現爆炸和燃燒的可能。國內外一些企業(yè)在實際生產中,為更保險起見,該值控制在8%或10%。
因為制粉是負壓系統(tǒng),要控制系統(tǒng)O2含量,首先需要降低系統(tǒng)設備的漏風率,主要是給煤機處,布袋和粉倉之間；其次是控制煙氣爐的助燃空氣比例,減少多余O2帶入量,避免使用空氣作為摻冷介質；第三是監(jiān)測熱風爐廢氣的O2含量,設置煙氣自循環(huán)系統(tǒng),在熱風爐廢氣O2含量高時,利用煙氣自循環(huán)系統(tǒng)切斷或減少熱風爐廢氣的使用量。
積粉自燃是另一個需要重視的安全問題。當系統(tǒng)局部存在積粉時,煤粉與氣氛中的O2進行氧化反應。這種緩慢氧化雖然進行得很慢,以致不易覺察,但是緩慢氧化放出的熱量如不及時散失,就會越積越多,使溫度逐漸升高,當達到它的著火點時,不經點火就會引起自發(fā)的燃燒,會使溫度升高,達到自燃。因此,防止自燃的措施是消除系統(tǒng)的積粉點。
所有制粉的煤粉管路系統(tǒng)應保持一定的角度,消除水平或低角度可能帶來的積粉現象。煤粉倉應密閉,內表面應平整、光滑、耐磨、無積粉死角。粉倉還應保持氣氛監(jiān)測(O2和CO含量),并具有足夠的惰化設施。（榕霖）
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