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优化高炉喷煤系统设计的思考111[模版]1
高炉煤粉喷吹技术的发展路径为：起初全部采用无烟煤做喷吹燃料，因为喷吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素，100%采用无烟煤喷吹正好迎合了这样的需求和想法。后来，由于无烟煤供给的有限性及其原煤储量不断减少，市场价格也逐渐攀升，采用更廉价、蕴藏更丰富的长焰煤与无烟煤混合喷吹成为钢铁企业进一步降低冶炼成本的追求目标。经过许多研究和试验，在混合煤炭磨粉及喷吹过程中采用氮气惰化技术，从而为系统增加安全性、防止煤粉爆，是取得混合喷吹的关键技术。氮气保护系统的试验成功使烟煤作为喷吹燃料进入实质阶段。近年来，根据各厂系统运转的不同状况，北方多数钢厂已经将烟煤混合的比例提高到30%-50%之间，而且烟煤喷吹的加入可以活化高炉还原气氛，为高炉还原铁提供更多的氢元素。再后来也就是最近两年，由于无烟煤资源的再度紧缺，贫瘦洗精煤也逐渐走入市场，南方武钢、马钢等将三种煤的混合比例一度稳定在1：1：1，且取得了较好的经济效应。可以预见，未来作为节约成本的关键技术，采用三种煤炭资源混合喷吹，是发展方向。
优化高炉喷煤系统设计的思考111[模版]2
380m3高炉喷煤工艺设计说明
380m3高炉喷煤工艺设计说明 1 总论
主要设计原则
a)系统设计主要原则可靠，在保证满足生产稳定性、可靠性的前提下降低喷煤系统投资。
b)结合生产实际，设有煤粉筛，加强煤粉的筛分，扩大煤种的适应性，保证煤粉的顺利输送与喷吹，防止高炉堵枪。
c)具备超大粉仓，提供系统生产过程中足够的检修时间，防止设备检修对高炉喷煤的影响，保证喷煤的可靠性。
d)设计有独立的煤粉仓，保证系统生产过程中煤粉存放的安全性。e)喷吹设计足够的喷吹能力，满足高炉以后喷煤能力的发展。
f)空压机为两台高压空压机，保证足够的喷吹能力。开二备一，保证喷煤系统生产的可靠性。g)工程包括废气系统，便于控制系统氧含量，保证安全生产。h)系统预留氮气接口，便于烟煤喷吹。主要设计参数 项目 参数 备注 高炉容积（m3）380
设计日产量(t/d)1600
设计煤比(Kg/)160
设计喷煤能力(t/h)12
磨机选型 HRM1300
设计制粉能力(t/h)16-20
收尘器面积（m2）935
粉仓设置（m3）100 独立粉仓 煤粉筛 MZS120-200 喷吹罐（m3）16
上料系统皮带 B650 100t/h 料坑给料机 DK1600 2台 螺杆空压机 23m3
2原煤仓（m3）90
系统总功率（Kw）900 设计煤种：无烟煤或贫瘦煤 挥发分： 8％≤Vf≤16％
灰分： Af≤16％
全硫： Sf≤0．6％
水分： Wf≤10％ 哈氏可磨系数： HGI>75 粒度： ≤40mm 设计范围
包括中速磨制粉、一级布袋收粉、并列罐喷吹系统及其配套设施。 喷煤工艺
本着先进、可靠、简单、实用的设计的原则，380m3高炉采用直接喷煤短流程（包括中速磨制粉、一次布袋收粉器）、流化上出料浓相输送高浓度喷吹、计算机自动控制等先进的喷煤工艺技术和设备。其主要工艺设施包括：原煤上料系统、两套制粉系统、喷吹系统及其附属设施。其工艺流程及喷吹主要参数简述如下：
1、储煤场：受煤斗→大倾角皮带机→原煤仓；
2、制粉间：原煤仓→给料机→中速磨→一次布袋收粉器；
3、喷吹间：一次布袋收粉器→煤粉仓→喷吹罐→分配器→喷煤枪。 劳动定员
高炉喷煤系统劳动定员为34人。参考其它企业的经验，高炉喷煤系统只设一个控制室，三班运转工作制，每班定员11人，工段管理人员1人。 工程概况
380m3高炉喷煤工程主要包括内容有：上料系统、制粉系统、喷吹系统和各专业相关配套设施等。工程工艺设备总重量460t。，总功率900Kw左右，工程项目工期5个月。2 喷煤工艺 上料系统
上料采用B650大倾角皮带机把原煤从料坑提到原煤仓。 工艺设备流程
储煤场→受煤斗→大倾角机→原煤仓 制粉系统 该系统包括原煤仓、给料机、中速磨、一次布袋收粉器、主排粉风机、烟气升温炉等。该系统的工艺流程为：原煤仓→给煤机→中速磨→收粉器→主排粉风机。
为中速磨提供干燥气的工艺流程为 高炉煤气→烟气升温炉→中速磨。 原煤仓容积为90m3，可装原煤72t，能保证磨机4小时左右的供煤量。
选用调速给煤机为中速磨供煤，该设备密闭性好、运行平稳、故障率低、煤量调节范围大，而且安装灵活。该设备依靠控制煤层厚度和刮板运行速度，可以保证均匀给煤。
中速磨为多台设备组成的机组，共包括：磨机本体、主电机、润滑油站、液压站等，由生产厂家负责成套供应。本初步设计选用HRM1300M型中速磨。其主要性能参数：磨盘中往：Φ1300；主电机：Y355-6，220kw 收粉器选用煤粉防爆袋式收尘器一台，型号为：FGM128-6,设备过滤面积900m2,除尘效率≥%，净过滤风速≤/min。该设备无死角，无螺旋输送部件，检查和更换布袋方便
选用一台排烟风机，其型号为： 9-26No14D，流量为：m3／h，全压为：Pa。配套电机为：Y315M4-4，250Kw，380V。
烟气升温炉利用高炉煤气燃烧产生热烟器气，烟气升温炉设计前部为燃烧室，设有高炉煤气烧嘴，后部为混合室，利用系统负压使热烟气进入磨煤机。
烟气升温炉主要燃烧高炉煤气，如果有焦炉煤气，可以使用焦炉煤气。 喷吹系统
喷吹指标：按照高炉利用系数/计算设计喷煤比为160kg/t铁。 喷吹工艺：喷吹系统采用双罐并列喷吹总管加炉前分配器形式。 喷吹系统的工艺特点为：
a)喷吹罐采用整体流化上出料形式，喷吹管道采用补气调节器，通过控制罐压和改变补气流量实现补煤量的调节。与传统的下出料喷吹罐相比，流化上出料喷吹罐的出料均匀稳定，喷吹脉动少，能够实现浓相输送，其设计、装备及工艺在国内属于先进水平。
b)喷吹罐设有手孔，不设防爆孔设有安全阀保证压力容器的安全。
c)喷吹罐设有充压阀与放散阀，可以实现自动稳压，保证罐压衡定在设定值附近（±），从而使喷吹速度稳定。
d)喷吹系统煤量由计算机计算显示。
e)喷吹系统各阀门采用煤粉专用阀门，其耐磨损、使用寿命长。f)喷吹罐采用电子称计量。
g)炉前安装锥式煤粉分配器，其分配精度为±5%，可以保证各风口均匀喷吹。h)喷吹系统各气动阀门由计算机自动控制。i)设30m3空气储罐一台，以稳定喷吹气源压力。
优化高炉喷煤系统设计的思考111[模版]3
高炉喷煤工艺优化及系统改进
经过几十年的发展,中国的高炉喷煤工艺和技术已发展到较高的水平。中国的高炉喷煤在普及程度和平均煤比方面均取得很大进步。不仅所有高炉都上了喷煤,平均煤比也不断增加,2007年已达到137kg/t。以宝钢高炉为突出代表的越来越多的高炉已长期稳定在高煤比上运行。然而,就喷煤工艺的优化和系统的完善而言,许多企业的高炉喷煤还存在着一些不足或缺陷。进行有针对性地改进将是实现喷煤稳定和更高煤比的必要工作。
早期的制粉系统基本是使用球磨机制粉,采用旋风除尘器+小布袋组合进行正压收粉,存在的问题是制粉效率和能力低,系统阻损高,另外系统容易跑粉,污染严重。烘干介质主要是烟气炉产生的热烟气兑空气,系统含氧量高。加之安全检测和控制手段落后,在相当一段时期,只能对无烟煤进行制粉。
早期的喷吹系统多为串联罐系统。喷吹管路有单管路加分配器,也有许多是多管路直接喷吹。由于高炉容积小,布置分散,早期许多高炉采取的是间接喷吹方式,即炼铁厂内建一个公共制粉站,然后在每个高炉附近建设自己的喷吹站。即使如此,因设计参数的不合理,以及设备和控制系统的落后,使得喷吹系统计量和控制误差大、粉气混合不好,喷吹固气比低,而且喷枪易烧损,并经常磨坏风口。
随着高炉对喷煤制粉能力和喷吹能力要求的提高,越来越多的中速磨被用来替代产量低、噪音大的球磨机。收粉系统也都采取了负压操作,并使用一次布袋收粉替代旋风+布袋的组合,使环境大为改观。充分利用热风炉废气并对系统的气氛进行严格控制,保证了即使在烟煤制粉时的系统安全。
在喷吹方面,并联罐系统逐渐替代了串联罐系统,单管路+分配器的结构也得到推广普及。系统的计量和控制精度得到显著改善。各厂根据高炉的容积、数量及位置,多采取制粉和喷吹在一起的直接喷吹布置。良好的粉气混合及喷枪等设备性能的改进进一步保证了喷吹的高效稳定,促进了喷煤比的提高。
经过数十年的发展,目前典型的工艺流程是：中速磨制粉-热风炉废气+烟气炉-大布袋收粉-并联罐-直接喷吹-单管喷吹+分配器。
系统改进 1制粉系统
原煤仓容积小的优点是节约投资,但缺点是上煤系统要经常起停,而且容易引起磨机因断煤而频繁停机。从维持系统的稳定运行角度出发,扩大原煤仓容积是有益的。新建系统的原煤仓容积应在满仓时满足磨机8h以上的连续制粉需求为宜。
磨机的粒度调整是通过其带的分离器进行的。分离器有静态和动态两种选择。鉴于高炉对煤粉粒度有较好的适应性,选择静态分离器即可。其优点是简单可靠,无电力消耗,节约投资且维护量小。
给煤机是控制磨机给煤量的重要设备。给煤机的种类有刮板式、螺旋式、及皮带式等。与前两者比较,称重皮带式给煤机具有给煤量控制准确、无机械磨损、密封好、动力消耗低、安全性能好等优点,应是首选配置。
烟气炉的能力应满足在主干燥介质(热风炉废气或自循环气)温度最低时的热量补充需要。为了保证运行安全,应设置燃烧火焰监视器,并采取自动点火。
采用大布袋收粉器已成为中国喷煤的一个特点。大布袋使过滤速度降低,延长了布袋的使用寿命。但不要追求过低的过滤速度,避免不必要的设备投资和土建结构投资的增加。布袋出口应设置专用的烟气露点检测仪。特别是采用烟气自循环系统时,要严格控制循环气量,以防止烟气水分升高造成露点上升。
主排风机和高温引风机风量的设计能力均大于实际需要量,一般靠调节阀进行风量的调节。
原煤中经常混有木块及塑料等杂物,经磨机后形成纤维状,对喷吹影响较大。因此,有必要在布袋下出口设置振动筛。筛孔的直径可大些,如6mm×6mm。筛子密封性要好,同时清除杂物便捷。振动筛也可安装在粉仓与喷吹罐之间。2喷吹系统 随着喷吹煤比的不断提高,高炉要求喷煤持续稳定,以避免因停减煤变负荷对高炉运行带来的不利影响。因此,以往设计时要求煤粉仓的满仓煤量达到一个冶炼周期的原则已不适用,应当尽量扩大。某国外新建4000m3高炉的煤粉仓要求装载量达1200t,在150kg/t煤比时可持续喷吹24h。煤粉仓应设称重系统,以准确掌握仓内粉量。此外,应设置必要的惰化系统和气氛监测系统,保证粉仓的氧含量和CO含量在安全范围内。
喷吹罐的结构形式主要有下出料和上出料两种。由于采取了罐底流化装置,使上出料的方式在粉气的混合效果和控制方面要好于下出料方式。喷吹罐的容积也应以大为好,其优点是倒罐时间长,有利于稳定喷吹；另外阀门动作次数减少,延长阀门的使用寿命。喷吹罐内设特殊的泄压过滤器是解决卸压磨管道和阀门的有效手段。该过滤器采用特殊的过滤材料,使泄压时气中的煤粉被留在罐内,消除了泄压产生的高速气体带来的磨损现象。采用泄压速度控制和特殊耐磨阀门是解决这一问题的另一个方法,但相对复杂和昂贵。近年来,某些高炉的喷吹罐布置还采取了三罐并联式。该配置的优点是进一步提高了喷吹的可靠性,并可回收部分充压氮气。
分配器的关键在于分配均匀性与压差之间的关系。采用通道式的结构可使压差大大降低,但无法保持分配的均匀性,特别是无法克服支管长度变化及风口内压力波动带来的影响。过于追求分配的均匀性会导致压差过大,影响喷吹稳定,并带来严重磨损问题。分配器的分配误差一般要求≤5%,新的设计已要求≤3%。
随着风温的提高和煤比的增加,对喷枪的耐高温性能和使用寿命提出更高的要求。普通的高温合金1Cr18Ni9Ti因耐热温度低,已不适合作为喷煤枪,特别是对于大高炉。必须采用更高级的耐热钢管。为降低成本,应设计分段结构,在风口内的部分选用优质高温材质,且可灵活更换。在喷枪的结构上,有单筒和套筒两种形式。虽然大多数高炉采用的是单筒喷枪,但套筒喷枪将是发展方向。喷枪正常无损耗应是追求的目标。枪头采用弯头的形式可有利于喷口在风口内位置的调整,防止煤粉磨风口。
喷吹管路的铺设应减少转直角弯。在必须转弯的地方,应考虑一定的曲率半径,并采用耐磨弯管。要避免使用直角弯头或转弯盒来连接。喷煤的支管应设置自动测堵装置,以便及时发现堵塞现象。
3系统安全 喷煤系统的主要危险源是煤粉的爆炸或燃烧。
发生爆炸或燃烧的3个条件是浓度、氧化剂(O2含量)及火源。在制粉系统中,磨机至布袋之间的粉气流股中煤粉浓度基本在爆炸浓度范围内(300～600g/m3)且不易控制。因此,在防止系统出现火源的基础上,防爆防燃烧的措施是控制系统的O2含量。
试验研究表明,当降低系统O2含量时,煤粉的着火温度大幅提高,出现爆炸和燃烧的可能性显著下降。当控制布袋出口的O2的体积分数小于12%时,即消除了系统出现爆炸和燃烧的可能。国内外一些企业在实际生产中,为更保险起见,该值控制在8%或10%。
因为制粉是负压系统,要控制系统O2含量,首先需要降低系统设备的漏风率,主要是给煤机处,布袋和粉仓之间；其次是控制烟气炉的助燃空气比例,减少多余O2带入量,避免使用空气作为掺冷介质；第三是监测热风炉废气的O2含量,设置烟气自循环系统,在热风炉废气O2含量高时,利用烟气自循环系统切断或减少热风炉废气的使用量。
积粉自燃是另一个需要重视的安全问题。当系统局部存在积粉时,煤粉与气氛中的O2进行氧化反应。这种缓慢氧化虽然进行得很慢,以致不易觉察,但是缓慢氧化放出的热量如不及时散失,就会越积越多,使温度逐渐升高,当达到它的着火点时,不经点火就会引起自发的燃烧,会使温度升高,达到自燃。因此,防止自燃的措施是消除系统的积粉点。
所有制粉的煤粉管路系统应保持一定的角度,消除水平或低角度可能带来的积粉现象。煤粉仓应密闭,内表面应平整、光滑、耐磨、无积粉死角。粉仓还应保持气氛监测(O2和CO含量),并具有足够的惰化设施。（榕霖）
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