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優(yōu)化高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)計的思考111[模版]1
高爐煤粉噴吹技術(shù)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(yùn)藏更豐富的長焰煤與無煙煤混合噴吹成為鋼鐵企業(yè)進(jìn)一步降低冶煉成本的追求目標(biāo)。經(jīng)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(shù)，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(guān)鍵技術(shù)。氮氣保護(hù)系統(tǒng)的試驗成功使煙煤作為噴吹燃料進(jìn)入實質(zhì)階段。近年來，根據(jù)各廠系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的不同狀況，北方多數(shù)鋼廠已經(jīng)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(jīng)濟(jì)效應(yīng)?？梢灶A(yù)見，未來作為節(jié)約成本的關(guān)鍵技術(shù)，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(shè)計的思考111[模版]2
380m3高爐噴煤工藝設(shè)計說明
380m3高爐噴煤工藝設(shè)計說明 1 總論
主要設(shè)計原則
a)系統(tǒng)設(shè)計主要原則可靠，在保證滿足生產(chǎn)穩(wěn)定性、可靠性的前提下降低噴煤系統(tǒng)投資。
b)結(jié)合生產(chǎn)實際，設(shè)有煤粉篩，加強(qiáng)煤粉的篩分，擴(kuò)大煤種的適應(yīng)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(chǎn)過程中足夠的檢修時間，防止設(shè)備檢修對高爐噴煤的影響，保證噴煤的可靠性。
d)設(shè)計有獨立的煤粉倉，保證系統(tǒng)生產(chǎn)過程中煤粉存放的安全性。e)噴吹設(shè)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(jī)為兩臺高壓空壓機(jī)，保證足夠的噴吹能力。開二備一，保證噴煤系統(tǒng)生產(chǎn)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(chǎn)。h)系統(tǒng)預(yù)留氮氣接口，便于煙煤噴吹。主要設(shè)計參數(shù) 項目 參數(shù) 備注 高爐容積（m3）380
設(shè)計日產(chǎn)量(t/d)1600
設(shè)計煤比(Kg/)160
設(shè)計噴煤能力(t/h)12
磨機(jī)選型 HRM1300
設(shè)計制粉能力(t/h)16-20
收塵器面積（m2）935
粉倉設(shè)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(jī) DK1600 2臺 螺桿空壓機(jī) 23m3
2原煤倉（m3）90
系統(tǒng)總功率（Kw）900 設(shè)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(shù)： HGI>75 粒度： ≤40mm 設(shè)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(shè)施。 噴煤工藝
本著先進(jìn)、可靠、簡單、實用的設(shè)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(jī)自動控制等先進(jìn)的噴煤工藝技術(shù)和設(shè)備。其主要工藝設(shè)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(shè)施。其工藝流程及噴吹主要參數(shù)簡述如下：
1、儲煤場：受煤斗→大傾角皮帶機(jī)→原煤倉；
2、制粉間：原煤倉→給料機(jī)→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(jīng)驗，高爐噴煤系統(tǒng)只設(shè)一個控制室，三班運(yùn)轉(zhuǎn)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(nèi)容有：上料系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)和各專業(yè)相關(guān)配套設(shè)施等。工程工藝設(shè)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(jī)把原煤從料坑提到原煤倉。 工藝設(shè)備流程
儲煤場→受煤斗→大傾角機(jī)→原煤倉 制粉系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括原煤倉、給料機(jī)、中速磨、一次布袋收粉器、主排粉風(fēng)機(jī)、煙氣升溫爐等。該系統(tǒng)的工藝流程為：原煤倉→給煤機(jī)→中速磨→收粉器→主排粉風(fēng)機(jī)。
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(jī)4小時左右的供煤量。
選用調(diào)速給煤機(jī)為中速磨供煤，該設(shè)備密閉性好、運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、煤量調(diào)節(jié)范圍大，而且安裝靈活。該設(shè)備依靠控制煤層厚度和刮板運(yùn)行速度，可以保證均勻給煤。
中速磨為多臺設(shè)備組成的機(jī)組，共包括：磨機(jī)本體、主電機(jī)、潤滑油站、液壓站等，由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)成套供應(yīng)。本初步設(shè)計選用HRM1300M型中速磨。其主要性能參數(shù)：磨盤中往：Φ1300；主電機(jī)：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(shè)備過濾面積900m2,除塵效率≥%，凈過濾風(fēng)速≤/min。該設(shè)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(fēng)機(jī)，其型號為： 9-26No14D，流量為：m3／h，全壓為：Pa。配套電機(jī)為：Y315M4-4，250Kw，380V。
煙氣升溫爐利用高爐煤氣燃燒產(chǎn)生熱煙器氣，煙氣升溫爐設(shè)計前部為燃燒室，設(shè)有高爐煤氣燒嘴，后部為混合室，利用系統(tǒng)負(fù)壓使熱煙氣進(jìn)入磨煤機(jī)。
煙氣升溫爐主要燃燒高爐煤氣，如果有焦?fàn)t煤氣，可以使用焦?fàn)t煤氣。 噴吹系統(tǒng)
噴吹指標(biāo)：按照高爐利用系數(shù)/計算設(shè)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(bǔ)氣調(diào)節(jié)器，通過控制罐壓和改變補(bǔ)氣流量實現(xiàn)補(bǔ)煤量的調(diào)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?qū)崿F(xiàn)濃相輸送，其設(shè)計、裝備及工藝在國內(nèi)屬于先進(jìn)水平。
b)噴吹罐設(shè)有手孔，不設(shè)防爆孔設(shè)有安全閥保證壓力容器的安全。
c)噴吹罐設(shè)有充壓閥與放散閥，可以實現(xiàn)自動穩(wěn)壓，保證罐壓衡定在設(shè)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(jī)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(fēng)口均勻噴吹。h)噴吹系統(tǒng)各氣動閥門由計算機(jī)自動控制。i)設(shè)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(shè)計的思考111[模版]3
高爐噴煤工藝優(yōu)化及系統(tǒng)改進(jìn)
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國的高爐噴煤工藝和技術(shù)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(jìn)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(dá)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(yùn)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(jìn)行有針對性地改進(jìn)將是實現(xiàn)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(jī)制粉,采用旋風(fēng)除塵器+小布袋組合進(jìn)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(yán)重。烘干介質(zhì)主要是煙氣爐產(chǎn)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(dāng)一段時期,只能對無煙煤進(jìn)行制粉。
早期的噴吹系統(tǒng)多為串聯(lián)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(nèi)建一個公共制粉站,然后在每個高爐附近建設(shè)自己的噴吹站。即使如此,因設(shè)計參數(shù)的不合理,以及設(shè)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(jīng)常磨壞風(fēng)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(chǎn)量低、噪音大的球磨機(jī)。收粉系統(tǒng)也都采取了負(fù)壓操作,并使用一次布袋收粉替代旋風(fēng)+布袋的組合,使環(huán)境大為改觀。充分利用熱風(fēng)爐廢氣并對系統(tǒng)的氣氛進(jìn)行嚴(yán)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(lián)罐系統(tǒng)逐漸替代了串聯(lián)罐系統(tǒng),單管路+分配器的結(jié)構(gòu)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(jù)高爐的容積、數(shù)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(shè)備性能的改進(jìn)進(jìn)一步保證了噴吹的高效穩(wěn)定,促進(jìn)了噴煤比的提高。
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,目前典型的工藝流程是：中速磨制粉-熱風(fēng)爐廢氣+煙氣爐-大布袋收粉-并聯(lián)罐-直接噴吹-單管噴吹+分配器。
系統(tǒng)改進(jìn) 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(jīng)常起停,而且容易引起磨機(jī)因斷煤而頻繁停機(jī)。從維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行角度出發(fā),擴(kuò)大原煤倉容積是有益的。新建系統(tǒng)的原煤倉容積應(yīng)在滿倉時滿足磨機(jī)8h以上的連續(xù)制粉需求為宜。
磨機(jī)的粒度調(diào)整是通過其帶的分離器進(jìn)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(yīng)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(hù)量小。
給煤機(jī)是控制磨機(jī)給煤量的重要設(shè)備。給煤機(jī)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(jī)具有給煤量控制準(zhǔn)確、無機(jī)械磨損、密封好、動力消耗低、安全性能好等優(yōu)點,應(yīng)是首選配置。
煙氣爐的能力應(yīng)滿足在主干燥介質(zhì)(熱風(fēng)爐廢氣或自循環(huán)氣)溫度最低時的熱量補(bǔ)充需要。為了保證運(yùn)行安全,應(yīng)設(shè)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(shè)備投資和土建結(jié)構(gòu)投資的增加。布袋出口應(yīng)設(shè)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(yán)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(fēng)機(jī)和高溫引風(fēng)機(jī)風(fēng)量的設(shè)計能力均大于實際需要量,一般靠調(diào)節(jié)閥進(jìn)行風(fēng)量的調(diào)節(jié)。
原煤中經(jīng)?；煊心緣K及塑料等雜物,經(jīng)磨機(jī)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(shè)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(fù)荷對高爐運(yùn)行帶來的不利影響。因此,以往設(shè)計時要求煤粉倉的滿倉煤量達(dá)到一個冶煉周期的原則已不適用,應(yīng)當(dāng)盡量擴(kuò)大。某國外新建4000m3高爐的煤粉倉要求裝載量達(dá)1200t,在150kg/t煤比時可持續(xù)噴吹24h。煤粉倉應(yīng)設(shè)稱重系統(tǒng),以準(zhǔn)確掌握倉內(nèi)粉量。此外,應(yīng)設(shè)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(nèi)。
噴吹罐的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shù)減少,延長閥門的使用壽命。噴吹罐內(nèi)設(shè)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(nèi),消除了泄壓產(chǎn)生的高速氣體帶來的磨損現(xiàn)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(fù)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(lián)式。該配置的優(yōu)點是進(jìn)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(guān)鍵在于分配均勻性與壓差之間的關(guān)系。采用通道式的結(jié)構(gòu)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(fēng)口內(nèi)壓力波動帶來的影響。過于追求分配的均勻性會導(dǎo)致壓差過大,影響噴吹穩(wěn)定,并帶來嚴(yán)重磨損問題。分配器的分配誤差一般要求≤5%,新的設(shè)計已要求≤3%。
隨著風(fēng)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(yīng)設(shè)計分段結(jié)構(gòu),在風(fēng)口內(nèi)的部分選用優(yōu)質(zhì)高溫材質(zhì),且可靈活更換。在噴槍的結(jié)構(gòu)上,有單筒和套筒兩種形式。雖然大多數(shù)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(yīng)是追求的目標(biāo)。槍頭采用彎頭的形式可有利于噴口在風(fēng)口內(nèi)位置的調(diào)整,防止煤粉磨風(fēng)口。
噴吹管路的鋪設(shè)應(yīng)減少轉(zhuǎn)直角彎。在必須轉(zhuǎn)彎的地方,應(yīng)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(zhuǎn)彎盒來連接。噴煤的支管應(yīng)設(shè)置自動測堵裝置,以便及時發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)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(jī)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(nèi)(300～600g/m3)且不易控制。因此,在防止系統(tǒng)出現(xiàn)火源的基礎(chǔ)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(dāng)降低系統(tǒng)O2含量時,煤粉的著火溫度大幅提高,出現(xiàn)爆炸和燃燒的可能性顯著下降。當(dāng)控制布袋出口的O2的體積分?jǐn)?shù)小于12%時,即消除了系統(tǒng)出現(xiàn)爆炸和燃燒的可能。國內(nèi)外一些企業(yè)在實際生產(chǎn)中,為更保險起見,該值控制在8%或10%。
因為制粉是負(fù)壓系統(tǒng),要控制系統(tǒng)O2含量,首先需要降低系統(tǒng)設(shè)備的漏風(fēng)率,主要是給煤機(jī)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(zhì)；第三是監(jiān)測熱風(fēng)爐廢氣的O2含量,設(shè)置煙氣自循環(huán)系統(tǒng),在熱風(fēng)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(fēng)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(dāng)系統(tǒng)局部存在積粉時,煤粉與氣氛中的O2進(jìn)行氧化反應(yīng)。這種緩慢氧化雖然進(jìn)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(dāng)達(dá)到它的著火點時,不經(jīng)點火就會引起自發(fā)的燃燒,會使溫度升高,達(dá)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(yīng)保持一定的角度,消除水平或低角度可能帶來的積粉現(xiàn)象。煤粉倉應(yīng)密閉,內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑、耐磨、無積粉死角。粉倉還應(yīng)保持氣氛監(jiān)測(O2和CO含量),并具有足夠的惰化設(shè)施。（榕霖）
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