陳偉

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

印度某高爐噴煤設(shè)計(jì)及實(shí)踐

陳偉

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

印度某高爐噴煤工程采用中速磨煤機(jī)和高濃度低壓脈沖收粉器進(jìn)行一級(jí)收粉的短流程直排制粉工藝，以及并罐流化上出料濃相單管路直接噴吹工藝。在總結(jié)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)噴煤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，投產(chǎn)后迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，使用效果較好。

噴煤 直接噴吹 濃相

印度某鋼廠550m3高爐噴煤工程于2007年一次性投產(chǎn)成功，迅速達(dá)產(chǎn)，煤比穩(wěn)定在130kg/t左右。

1 高爐噴煤系統(tǒng)

1.1 高爐噴煤系統(tǒng)組成

高爐噴煤系統(tǒng)由原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、干燥惰化系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、三電系統(tǒng)組成。按照煙煤進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合印度當(dāng)?shù)氐臍庀?、原料等特點(diǎn)，噴煤工藝設(shè)計(jì)采用中速磨煤機(jī)直排制粉、采用熱風(fēng)爐廢煙氣與升溫爐燃燒煙氣作為干燥惰化氣體、并罐上出料、總管加分配器直接噴煤技術(shù)等。表1示出了噴煤主要設(shè)計(jì)指標(biāo)；表2示出了高爐噴煤工藝流程［1］。

1.2 原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與高爐的原料廠處于同一位置，并設(shè)地下受料坑供給噴煤系統(tǒng)使用。地下受料坑設(shè)兩個(gè)15m3地下受料倉(cāng)，倉(cāng)下各設(shè)一臺(tái)敞開(kāi)式稱重給煤機(jī)，下設(shè)平皮帶機(jī)，帶寬B=650mm，帶速V= 1.25m/s。通過(guò)裝載機(jī)上煤，以及使用稱重給煤機(jī)配煤，實(shí)現(xiàn)煙煤、無(wú)煙煤混合，從而滿足高爐需求。

在地下受料倉(cāng)的三個(gè)側(cè)面，設(shè)除塵罩及專用除塵器，用來(lái)吸收上煤時(shí)產(chǎn)生的灰塵，從而使這塊易揚(yáng)塵區(qū)域，清潔生產(chǎn)。

1.3 干燥惰化系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)的干燥煙氣溫度＜300℃，流量35000Nm3/h。為了充分利用廢熱，設(shè)高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)，抽取熱風(fēng)爐廢煙氣，其溫度為150℃。為了彌補(bǔ)其溫度不足和波動(dòng)，設(shè)置燒高爐煤氣的煙氣升溫爐，用其產(chǎn)生高溫?zé)煔?，并與熱風(fēng)爐廢煙氣在煙氣升溫爐前端混合，滿足制粉系統(tǒng)的干燥氣要求。

表1 噴煤主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

圖1 高爐噴煤工藝流程

為了防止熱風(fēng)爐廢煙氣溫度＞300℃對(duì)制粉系統(tǒng)造成不利影響，設(shè)計(jì)煙氣自循環(huán)系統(tǒng)。若熱風(fēng)爐廢煙氣溫度超溫，引用部分自循環(huán)煙氣冷卻熱風(fēng)爐廢煙氣，若溫度還超，切斷熱風(fēng)爐廢煙氣，全部采用煙氣自循環(huán)系統(tǒng)。

1.4 制粉系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)主要有原煤倉(cāng)、密閉式給煤機(jī)、磨煤機(jī)、布袋收粉器、煤粉倉(cāng)、主排風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的附屬設(shè)備等。原煤倉(cāng)、煤粉倉(cāng)均為圓鋼倉(cāng)，原煤倉(cāng)錐段采用雙曲線結(jié)構(gòu)，并設(shè)置吹掃閥防止其堵煤。在原密閉式稱重皮帶給煤機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)置吹掃裝置，防止因掉煤造成的皮帶機(jī)跑偏。中速磨煤機(jī)制粉，能力25t/h，液壓加載機(jī)構(gòu)可以磨印度較硬的原煤。布袋收粉器采用離線高濃度長(zhǎng)袋脈沖反吹型式。

1.5 噴吹系統(tǒng)

噴吹系統(tǒng)按照氣固兩相流原理設(shè)計(jì)。噴吹罐按照壓力容器標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。噴吹系統(tǒng)采用并罐上出料濃相直接噴吹方式。輸送煤粉濃度最低25kg/Nm3。

1.6 三電系統(tǒng)

采用S7-300 PLC系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、干燥惰化系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)等均實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

所有的系統(tǒng)控制點(diǎn)、儀表參數(shù)均進(jìn)入主PLC系統(tǒng)。采用DP通訊方式，將磨煤機(jī)、布袋收粉器等設(shè)備的PLC與主系統(tǒng)PLC通訊。使所有設(shè)備的運(yùn)行值、報(bào)警值、歷史記錄等參數(shù)清晰反映。

2 高爐噴煤系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 制粉系統(tǒng)特點(diǎn)

制粉和噴吹合建在一個(gè)廠房?jī)?nèi)，采用總管加分配器直接噴吹工藝流程，省去輸送煤粉環(huán)節(jié)，減少設(shè)備和維修量，節(jié)約氣體消耗量。

采用立式中速輥式磨煤機(jī)，制粉能力25t/h，具有投資省、電耗低、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。磨輥、磨碗弧弧接觸，接觸面積較大，且采用液壓加載方式，加載力大，適用煤種廣泛，受硬度限制較小，噸煤耗能小，磨輥輥皮可單獨(dú)更換，也可廠內(nèi)自行堆焊，維修維護(hù)簡(jiǎn)便成本低。

采用一級(jí)布袋收粉工藝。磨機(jī)系統(tǒng)只在末端設(shè)一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，磨機(jī)和收粉系統(tǒng)處在負(fù)壓條件下工作，為防止煤粉外溢，保證安全提供了有利條件。最終放散氣體含塵濃度＜30mg/m3。

2.2 噴吹系統(tǒng)特點(diǎn)

噴吹罐采用并罐上出料濃相輸送方式，噴吹罐壓力和噴吹補(bǔ)氣同時(shí)作為煤粉噴吹流量控制手段，自動(dòng)倒罐全自動(dòng)噴吹。噴吹罐配有高精度的稱量裝置及其校稱裝置。噴吹罐能夠滿足恒壓精確自動(dòng)噴吹，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換罐、自動(dòng)加料、充壓，自動(dòng)噴吹等。

噴吹罐在設(shè)定的壓力下將煤粉連續(xù)、均勻的送入噴煤管道，通過(guò)電子稱計(jì)量可計(jì)算煤粉噴吹的平均及瞬時(shí)流量。煤粉流量調(diào)節(jié)主要通過(guò)調(diào)節(jié)二次風(fēng)量大小來(lái)調(diào)節(jié)噴煤量，或通過(guò)改變噴吹壓力來(lái)改變噴煤量。

表2 噴煤操作參數(shù)

表3 高爐的主要技術(shù)指標(biāo)

由噴煤站至爐頂平臺(tái)上放置的煤粉分配器采用單根噴煤總管。分配器分成14個(gè)支頭，分別接出14根DN25的噴吹支管，分別與高爐風(fēng)口直吹管相通。錐式分配器分配均勻，誤差＜3%。

2.3 干燥惰化系統(tǒng)特點(diǎn)

采用熱風(fēng)爐廢煙氣、煙氣爐高溫?zé)煔?、自循環(huán)煙氣作為干燥惰化系統(tǒng)惰化介質(zhì)。

熱風(fēng)爐在換爐時(shí)排放廢廢氣中O2含量可能超標(biāo)，影響到制粉生產(chǎn)。對(duì)此制定了高爐檢修時(shí)制粉與熱風(fēng)爐的聯(lián)系制度，盡量使熱風(fēng)爐高爐煤氣燃燒充分，減少O2含量。

當(dāng)熱風(fēng)爐廢煙氣異常時(shí)，采用自循環(huán)煙氣。保證制粉所需的干燥氣，其溫度控制在300℃左右，既保證了噴吹煙煤安全需要的低氧氣氛，又充分利用了廢氣余熱，達(dá)到安全和節(jié)能的雙重目的。

2.4 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

噴煤工藝均采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣、儀表自動(dòng)化控制，完成生產(chǎn)工藝操作所需要的各種參數(shù)檢測(cè)及設(shè)定，執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、故障報(bào)警顯示、打印，根據(jù)操作人員的人工設(shè)定值，完成工藝設(shè)備的自動(dòng)連鎖順序控制。

人機(jī)接口裝置（HMI）過(guò)程監(jiān)控畫面用于監(jiān)控各生產(chǎn)流程中的主要設(shè)備和過(guò)程數(shù)據(jù)；參數(shù)設(shè)定畫面用于大量過(guò)程參數(shù)的設(shè)定；診斷畫面用于判別主要被控設(shè)備及控制系統(tǒng)的可操狀態(tài)，如某電機(jī)是否可以投入自動(dòng)等；故障報(bào)警和趨勢(shì)記錄畫面既包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)又包括歷史數(shù)據(jù)，還提供報(bào)警過(guò)濾功能以及通過(guò)報(bào)警等級(jí)和優(yōu)先級(jí)的排序功能；報(bào)表記錄畫面用于產(chǎn)生符合操作員生產(chǎn)習(xí)慣的報(bào)表并可根據(jù)需要選擇自動(dòng)打印或人工打?。徊僮骷笆录涗洰嬅鎸?duì)重要設(shè)備的起?；蛑匾^(guò)程參數(shù)的變化進(jìn)行記錄，還可對(duì)操作者和操作時(shí)間進(jìn)行記錄。

2.5 整體設(shè)計(jì)特點(diǎn)

原煤倉(cāng)、煤粉倉(cāng)采用獨(dú)特的鋼構(gòu)件形式。原煤倉(cāng)、煤粉倉(cāng)均采用三點(diǎn)壓力傳感器稱重。不同于傳統(tǒng)形式，將壓力傳感器置于筒體側(cè)面，而是將壓力傳感器直接置于倉(cāng)筒體下方，無(wú)附加力矩。降低倉(cāng)的整體重量，但增加了其穩(wěn)定性，相同廠房面積下，增加了其體積，降低了廠房高度5～8m。

煤粉倉(cāng)下設(shè)鍋底形流化裝置，可以迅速的下粉至噴吹罐。且其上設(shè)有點(diǎn)式流化器，可以促進(jìn)下粉，又可以保證煤粉倉(cāng)的惰化氣氛。鍋底流化裝置采用φ2200直徑橢圓封頭，無(wú)大流化板，基本免維修。使用這一結(jié)構(gòu)，煤粉倉(cāng)至噴吹罐管道短，可降低廠房高度3m。

2.6 安全技術(shù)措施

（1）噴吹罐加壓、流化、二次補(bǔ)氣采用氮?dú)狻?/p>

（2）噴吹罐停噴檢修前先用壓縮空氣吹掃趕盡罐內(nèi)殘存氮?dú)狻?/p>

（3）對(duì)噴煤罐和噴煤管道采取接地措施，防止靜電積累。

（4）在噴吹系統(tǒng)的溫度、壓力超過(guò)安全規(guī)定時(shí)，報(bào)警并采取相應(yīng)措施。

（5）為防止突然停電事故，系統(tǒng)中設(shè)有UPS電源，以保證一定時(shí)間的供電。

（6）系統(tǒng)中設(shè)有緊急事故操作按鈕，確保系統(tǒng)安全。

3 噴煤運(yùn)行參數(shù)

中速磨銘牌制粉能力25t/h，實(shí)際生產(chǎn)中由于采用的工藝合理，最高時(shí)已達(dá)到28t/h，加之短流程收粉工藝，制粉成本大大降低；采用濃相輸送技術(shù)以及利用熱風(fēng)爐廢氣干燥原煤，大大降低了壓縮空氣、煤氣等能源消耗；自動(dòng)化水平高，所有崗位實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。高爐噴吹操作參數(shù)，見(jiàn)表2。

通過(guò)一系列的噴煤工藝和高爐操作改進(jìn)，高爐爐況穩(wěn)定順行，取得了較好效果。高爐噴煤后的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

從表3可以看出，噴煤后煤比提高，焦比降低，去除入爐品位因素和中修因素，噴煤效果是顯著的。煤比提高，瓦斯灰中C含量沒(méi)有大的升高。

受制于印度礦鋁高的缺點(diǎn)，以及風(fēng)溫不高等劣勢(shì)，通過(guò)提高富氧量來(lái)提高噴煤量。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）生產(chǎn)實(shí)踐證明，印度某高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)是成功的。本次設(shè)計(jì)依據(jù)科學(xué)的理論基礎(chǔ)，充分采納了本單位多年來(lái)積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合印度當(dāng)?shù)貤l件，保證了系統(tǒng)迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，生產(chǎn)穩(wěn)定順沒(méi)有因噴煤系統(tǒng)故障，造成高爐停噴煤粉。先進(jìn)的噴煤工藝和技術(shù)是提高煤比，降低能耗的前提。

（2）噴煤系統(tǒng)已經(jīng)安全運(yùn)行7年，無(wú)大的故障，無(wú)安全事故。

（3）如果風(fēng)溫在1100℃以上，富氧率在3.5%以上的高爐，煤比可以提高到150kg/t以上。

［1］陳偉.天鐵高爐混噴技術(shù)改進(jìn)及實(shí)踐［J］.煉鐵交流，2013（3）：50-52.