《高爐噴煤的應(yīng)用》PPT課件

1、高爐噴煤的應(yīng)用,XXX,一、高爐噴煤概論,1、高爐噴煤的出現(xiàn) 自20世紀(jì)60年代初噴煤技術(shù)在法國(guó)獲得成功以后，美國(guó)、前蘇聯(lián)主要噴吹天然氣 西歐、日本則自20世紀(jì)80年代初由噴吹重油轉(zhuǎn)為噴吹煤粉。我國(guó)是開發(fā)噴煤技術(shù)較早的國(guó)家 近幾十年來(lái)，高爐噴煤技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，從而促進(jìn)了我國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，減少了鋼鐵生鐵受焦煤資源、投資、環(huán)保等多方面的限制和影響,2、高爐噴煤的意義,以低價(jià)的煤代替了日趨貧乏且價(jià)格昂貴的冶金焦，降低了焦比，使高爐煉鐵成本大幅下降 高爐噴煤可以作為一種調(diào)劑爐況的手段 高爐噴煤可以改善爐缸工作狀態(tài)，使高爐穩(wěn)定順行 為高爐提高風(fēng)溫和富氧鼓風(fēng)創(chuàng)造條件。因?yàn)閲姶得悍蹠?huì)使風(fēng)口

2、前理論燃燒溫度降低,3、國(guó)內(nèi)外高爐噴煤發(fā)展概況,國(guó)外高爐噴煤起步較晚，但發(fā)展較快。 到了20世紀(jì)90年代初期，德國(guó).國(guó). 荷蘭等一批高爐的月平均噸鐵噴煤量已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)了200Kg。 近十年日本高爐噴煤技術(shù)發(fā)展更快，到1995年日本所有高爐全部實(shí)現(xiàn)噴煤生產(chǎn)。日本高爐也進(jìn)入了搞噴煤量的行列。 20世紀(jì)90年代初部分國(guó)家噴煤比例于圖1,我國(guó)高爐噴煤始于20世紀(jì)60年代初，起步最早的是鞍鋼、首鋼。 鞍鋼1964年開始試驗(yàn)至19966年實(shí)現(xiàn)5座高爐全部噴煤。 首鋼也與1964年開始試驗(yàn)至1965年正式噴煤。因此我國(guó)是世界上最早實(shí)現(xiàn)噴煤的國(guó)家之一。 之后一段時(shí)間發(fā)展緩慢，直至80年代末90年代初，特別是

3、近幾十年我國(guó)的高爐噴煤技術(shù)得到迅速發(fā)展。如圖2所示,我國(guó)部分鋼鐵企業(yè)高爐噴煤情況,我國(guó)高爐噴煤技術(shù)和富氧噴煤技術(shù)發(fā)展迅速的主要原因,新型制粉、噴吹工藝的形成和完善及其裝備水平的提高 儲(chǔ)量豐富的煙煤得到應(yīng)用 自動(dòng)化水平得到提高,噴煤比不斷提高和低富氧高煤比的噴吹成功 氧煤燃燒技術(shù)等一批新技術(shù)得到實(shí)現(xiàn),我國(guó)高爐噴煤的三個(gè)發(fā)展階段,第一階段（1964|1989年）。中國(guó)高爐噴煤起步雖早。但發(fā)展較慢，這一階段特點(diǎn)是噴吹無(wú)煙煤，全國(guó)重點(diǎn)企業(yè)年平均噸鐵噴煤量在60Kg一下，噴煤的積極性不高 第二階段（19901999年）。1990年，鞍鋼高爐噴吹煙煤試驗(yàn)成功，寶鋼2號(hào)高爐引進(jìn)了噴吹煙煤安全技術(shù)，以后一些企

4、業(yè)開始噴吹煙煤或混合煤，然而這一時(shí)期國(guó)內(nèi)焦炭?jī)r(jià)格尚未與國(guó)際接軌，煤的價(jià)格與價(jià)值不匹配 第三階段（2000年以后）。加入世界貿(mào)易組織是我國(guó)高爐噴煤經(jīng)濟(jì)效益從低到高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。煤焦價(jià)格逐漸與國(guó)際接軌，噴煤經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高，使我國(guó)高爐噴煤進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段,4、高爐噴煤工藝,高爐噴煤工藝系統(tǒng)主要包括 原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 煤粉制備系統(tǒng) 干燥惰化系統(tǒng) 噴吹系統(tǒng) 空壓站 輔助設(shè)施 工藝流程如圖3所示,高爐噴吹系統(tǒng)的工藝流程,二 高爐噴吹用煤,1、煤的分類 根據(jù)成煤物質(zhì)和成煤條件不同，人們把煤分成三大類：腐植煤、殘質(zhì)煤和腐泥煤。 殘質(zhì)煤在自然界中儲(chǔ)量很少，它一般氫含量很高，揮發(fā)分多，低溫焦油產(chǎn)率高 腐植煤按其

5、煤化程度可分為 泥煤、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤四大類,2、煤的組成,煤是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分組成。也可以說(shuō)是由可燃成分、灰分及水分組成,3、煤的物理性質(zhì),煤的孔隙率 煤的孔隙率也是決定煤層瓦斯容量的主要因素之一，是計(jì)算煤層中游離瓦斯含量的重要依據(jù)。根據(jù)煤的視（相對(duì)）密度和煤的真（相對(duì)）密度可以計(jì)算出煤的孔隙率計(jì)算公式為,2、煤的可磨性,煤的可磨性是指把煤研磨成粉的難易程度 同一種煤，水分和灰分越高，其可磨性就越差。 某一種煤的可磨性，用此種煤磨到與標(biāo)準(zhǔn)煤同一細(xì)度所消耗電能的比值表示 稱為該種煤的可磨性指數(shù)K,3、煤的比表面積,煤的比表面積是指單位重量的煤粒的表面積的總和，它叫做這種煤在該粒度范圍內(nèi)

6、的比表面積，單位為mm2/g。 測(cè)定后按下式公式計(jì)算,式中 K儀器常數(shù) ; 煤粉密度，g/mm3; 煤粉孔隙率，%； T氣壓計(jì)中液面從擴(kuò)大部分B下降到液面C所需的時(shí)間，或液面C降到液面D所需是的時(shí)間，s； 實(shí)驗(yàn)時(shí)空氣黏度，Pas,4、煤的黏結(jié)性,把粉碎的煤隔絕空氣并逐漸加熱到200500時(shí)，煤中會(huì)析出一部分氣體并形成黏稠狀膠質(zhì)體繼續(xù)分解，一部分分解為氣體，其余部分逐漸固化將炭粒結(jié)合在一起成為焦塊，這種結(jié)合牢固的程度叫黏結(jié)性。 用黏結(jié)指數(shù)GR-1表示，它是評(píng)價(jià)煉焦用煤的主要指標(biāo),5、煤的結(jié)焦性,煤的結(jié)焦性是指煤在工業(yè)焦?fàn)t或模擬工業(yè)的煉焦條件下結(jié)成一定塊度和足夠強(qiáng)度焦炭的能力，人們把具有這種性能的

7、煤叫煉焦煤 它們有氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤 因?yàn)闊捊姑罕仨毦哂叙そY(jié)性，即在干餾過(guò)程中能軟熔成膠質(zhì)體并固化黏結(jié)成塊狀焦炭的能力 在某些非煉焦煤中添加一些焦油、瀝青等物質(zhì)在熱壓力下也能煉出焦煤,4、高爐噴煤對(duì)煤的要求,1）對(duì)原煤性能的要求 煤的灰分 煤的灰分要低，一般要求煤的灰分低于或接近焦炭灰分，應(yīng)小于15 煤的硫分 為了改善生鐵質(zhì)量，煤的硫含量要盡可能低，一般要求低于0.8%，最高不超過(guò)1.0% 膠質(zhì)層 煤的膠質(zhì)層要薄，以免在噴吹過(guò)程中風(fēng)口結(jié)焦,易堵塞噴槍和風(fēng)口 煤的燃燒性和反應(yīng)性要求煤的燃燒性和反應(yīng)性要好 煤的可磨性 煤的可磨性要好，這樣磨煤機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高，電耗低，可降低成本 煤的發(fā)熱量 煤的發(fā)

8、熱值越高，在高爐內(nèi)放出的熱量越多，置換的焦炭也越多,2）入爐噴吹煤粉的主要要求,粒度 無(wú)煙煤- 200目的應(yīng)達(dá)到8085%；煙煤- 200目的達(dá)到5065%，含結(jié)晶水的煙煤、褐煤在高富氧的條件下粒度還可以更粗些。 溫度 應(yīng)控制在7080，以避免輸送煤粉載體中的飽和水蒸氣結(jié)露而影響收粉 水分 煤粉的水分應(yīng)控制在1.0%左右，最高不超過(guò)2.0%，因?yàn)樗执笠环矫嬗绊懨悍鄣妮斔?，另一方面噴入爐缸，在風(fēng)口前分解吸熱，加劇t理的下降。 為保證必要的t理，要增加熱補(bǔ)償，無(wú)補(bǔ)償手段時(shí)要降低噴吹量,三 噴吹工藝,1、直接噴吹 在煤粉制備站與高爐之間距離小于300mm的情況下，把噴吹設(shè)施布置在制煤站的煤粉倉(cāng)下面

9、，不設(shè)輸粉站設(shè)施，這種工藝稱為直接噴吹工藝，即集制粉、輸送和噴吹“三位一體”的方式，如圖3所示,直接噴煤工藝流程圖,1、6PM1皮帶機(jī)；2配煤槽；3可調(diào)試給料機(jī)；4稱量皮帶；5PM2皮帶；7原煤倉(cāng)；8圓盤給料機(jī)；9落煤管；10中速磨煤機(jī)；11旋風(fēng)分離器；12布袋收粉機(jī)；13排煙分機(jī)；14螺旋給料機(jī)；15、16螺旋輸送機(jī)；17收粉罐；18、22波紋管；19、21鐘閥；20貯煤罐；23噴煤罐；24混合器；25給料調(diào)節(jié)裝置；26快速切斷閥；27氮?dú)夤蓿?8壓縮空氣罐；29分配器,2、間接噴吹,在制煤站與高爐之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，增設(shè)輸粉設(shè)施，將煤粉有制粉站的煤粉倉(cāng)輸送到噴吹站，這種工藝稱為間接噴吹工藝，

10、即集中制粉通過(guò)輸送管道把煤粉輸送到各高爐噴吹站，進(jìn)行分散噴吹的方式，如圖4所示,間接噴吹工藝流程圖,1原煤倉(cāng)；2卸煤機(jī)；3皮帶運(yùn)輸機(jī)；4電磁分離器；5原煤倉(cāng)；6粗粉分離器；7布袋除塵器；8收煤罐；9分配器；10燃燒爐,四 高爐噴煤系統(tǒng)主體設(shè)備,1、原煤倉(cāng) 原煤倉(cāng)的個(gè)數(shù)和磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)相對(duì)應(yīng)，最好采用圓筒形直段、雙曲線錐段結(jié)構(gòu) 為了滿足噴煤系統(tǒng)設(shè)備檢修時(shí)間要求，原煤倉(cāng)必須有相應(yīng)的存煤容積 為了滿足高爐變料時(shí)間，要求儲(chǔ)煤容積加上用煤和加煤之間的不平衡所需的容積即所需的原煤倉(cāng)的幾何容積,2、給料機(jī),給煤機(jī)位于原煤倉(cāng)下面，用于向磨煤機(jī)提供原煤，目前常用埋刮板給煤機(jī)。圖4為埋刮板給煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,圖4 埋

11、刮板給煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 l一進(jìn)料口；2一殼體；3一刮板；4一星輪；5一出料口,埋刮板給煤機(jī)由鏈輪、鏈條和殼體組成。殼體內(nèi)有上下兩組支承鏈條滑移的軌道和控制料層厚度的調(diào)節(jié)板，刮板裝在鏈條上，殼體上下設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)進(jìn)出料口和一臺(tái)鏈條松緊器。鏈條由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)。原煤經(jīng)進(jìn)料口穿過(guò)上刮板落入底部后由下部的刮板帶走,3、磨煤機(jī),國(guó)外和國(guó)內(nèi)新建的噴煤設(shè)施幾乎都采用立式中速磨 沈陽(yáng)重型機(jī)器廠的MPS（圖5）型磨煤機(jī) 該機(jī)屬于輥與環(huán)結(jié)構(gòu)，它與其它形式的中速磨煤機(jī)相比 具有出力大和碾磨件使用壽命長(zhǎng) 磨煤電耗低 設(shè)備可靠以及運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn) 新建的中速磨制粉系統(tǒng)采用這種磨煤機(jī)的較多,圖5 MPS磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

12、 1-煤粉出口；2-原煤入口；3-壓緊環(huán)；4-彈簧；5-壓環(huán)；6-滾子；7-磨輥；8-干燥氣入口；9-刮板；10-磨盤；11.磨環(huán)； 12-拉緊鋼絲繩；13-粗粉分離器,4、布袋收粉器,粉煤收集應(yīng)采用一級(jí)負(fù)壓布袋收集系統(tǒng)。各卸粉點(diǎn)應(yīng)設(shè)置捕集罩，并經(jīng)凈化處理后，再經(jīng)風(fēng)機(jī)、消聲器、煙囪響大氣排放 排放氣體含塵濃度應(yīng)低于50 mg/m3 布袋收粉器的反吹清粉方式有低壓脈沖和風(fēng)機(jī)反吹兩種方式 前者使用低壓氮?dú)?，后者使用磨煤機(jī)排放的煙氣,5、煤粉倉(cāng),煤粉倉(cāng)主要是在制粉設(shè)備出故障是起緩沖作用 煤粉倉(cāng)的容積應(yīng)與儲(chǔ)煤倉(cāng)的容積統(tǒng)一考慮，煤粉倉(cāng)的總?cè)莘e應(yīng)滿足制粉系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)高爐變料的要求 噴煤設(shè)施中得煤粉倉(cāng)個(gè)數(shù)

13、應(yīng)該越少越好 兩臺(tái)磨煤機(jī)應(yīng)該合用一個(gè)煤粉倉(cāng)，幾座高爐共用一套噴煤設(shè)施時(shí)也可以用一個(gè)煤粉倉(cāng),6、高爐噴煤設(shè)備,煤粉噴吹裝置應(yīng)具備的主要功能 安全、可靠、連續(xù)不斷地把符合高爐要求的煤粉噴入高爐內(nèi) 具有完善的煤粉計(jì)量手段，并能按照高爐要求隨時(shí)調(diào)節(jié)噴入高爐的煤粉量 能實(shí)現(xiàn)高爐圓周均勻噴吹和使煤粉在風(fēng)口區(qū)域內(nèi)充分燃燒,螺旋泵,目前，螺旋泵在常壓噴吹系統(tǒng)是采用比較廣泛的設(shè)備 在它的后邊連接瓶式分配器直接將煤粉送到風(fēng)口 在制粉車間與噴吹裝置距離較遠(yuǎn)時(shí)，它也是用管道輸送煤粉的主要設(shè)備 煤粉由煤粉倉(cāng)底部經(jīng)過(guò)閥門進(jìn)入螺旋泵的煤粉入口 再由旋轉(zhuǎn)的螺桿將煤粉壓入混合室，借助于通入混合室的壓縮空氣將煤粉送出,混合器,混

14、合器是將壓縮空氣與煤粉混合并使煤粉啟動(dòng)的設(shè)備，由殼體和噴嘴組成，如圖6所示 混合器的工作原理是利用從噴嘴噴射出的高速氣流所產(chǎn)生的相對(duì)負(fù)壓將煤粉吸附、混勻和啟動(dòng)的,圖6 沸騰式混合器 l一壓縮空氣閥門；2氣室；3一殼體；4一噴嘴；5一調(diào)節(jié)帽,分配器,單管路噴吹必須設(shè)置分配器（圖7） 煤粉由設(shè)在噴吹罐下部的混合器供給，經(jīng)噴吹總管送入分配器，在分配器四周均勻布置了若干個(gè)噴吹支管，噴吹支管數(shù)目與高爐風(fēng)口數(shù)相同，煤粉經(jīng)噴吹支管和噴槍噴入高爐 目前使用效果較好的分配器有瓶式、盤式和錐形分配器等幾種,圖7 分配器結(jié)構(gòu)示意圖 a一瓶式；b一盤式；c一錐形 1一分配器外殼；2一中央錐體；3一煤粉分配刀；4一中間

15、法蘭；5一噴煤支管；6噴煤主管,噴煤槍,噴煤槍是高爐噴煤系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，由耐熱無(wú)縫鋼管制成，直徑1525mm 根據(jù)噴槍插入方式可分為三種形式，如圖8所示 斜插式是常見(jiàn)的噴煤槍插入方式，從直吹管插入，噴槍中心與風(fēng)口中心線有一夾角，一般為1214 斜插式噴槍的操作較為方便，直接受熱段較短，不易變形，但是煤粉流沖刷直吹管壁 風(fēng)口固定式噴槍由風(fēng)口小套水冷腔插入，無(wú)直接受熱段，停噴時(shí)不需拔槍，操作方便 制造復(fù)雜，成品率低，并且不能調(diào)節(jié)噴槍伸入長(zhǎng)度,圖8 噴煤槍 a-斜插式；b-直插式；c-風(fēng)口固定式,氧煤槍,氧煤槍槍身由兩支耐熱鋼管相套而成，內(nèi)管吹煤粉，內(nèi)、外管之間的環(huán)形空間吹氧氣 槍嘴的中心孔與內(nèi)

16、管相通，中心孔周圍有數(shù)個(gè)小孔，氧氣從小孔以接近音速的速度噴出 氧氣對(duì)煤粉燃燒的影響主要在熱解以后的多相反應(yīng)階段，并且在這一階段氧氣濃度越高，越有利于燃燒過(guò)程 因此，將氧氣由風(fēng)口及直吹管之間加入非常有利，它可以將有限的氧氣用到最需要的地方 實(shí)現(xiàn)這一方法的有效途徑是采用氧煤槍。圖9為氧煤槍的結(jié)構(gòu)示意圖,圖9 氧煤槍,五 高爐噴煤的冶煉特征,爐缸煤氣量和鼓風(fēng)動(dòng)能增加,中心氣流發(fā)展 間接還原反應(yīng)改善，直接還原反應(yīng)速度降低 理論燃燒溫度降低，中心溫度升高 煤氣量增多，用于加熱燃燒產(chǎn)物所需的熱量相應(yīng)增加 噴吹物氣化時(shí)因碳?xì)浠狭鸦臒?，使燃燒放出的熱值降?焦炭到達(dá)風(fēng)口燃燒帶時(shí)已被上升煤氣加熱到約1500

17、左右，可為燃燒帶來(lái)部分物理熱，而噴吹燃料溫度一般為100左右，減少了熱收入,料柱阻損增加，壓差升高頂溫升高 熱滯后現(xiàn)象 對(duì)生鐵質(zhì)量的作用 更適于冶煉低Si、低S生鐵，其原因是： 爐缸活躍，爐缸中心溫度提高，爐缸內(nèi)溫度趨于均勻，渣、鐵水的物理溫度有所提高，這些均有助于提高爐渣的脫硫能力 噴油時(shí)其含S低于焦炭，降低了硫負(fù)荷 還原情況改善，減輕了爐缸工作負(fù)荷，渣中(FeO)比較低，有利Ls的提高 大幅度降低了焦比和渣量，降低了風(fēng)口前理論燃燒溫度，因此減少了SiO2的來(lái)源和抑制了硅的還原 高爐熱狀態(tài)穩(wěn)定，生鐵成分波動(dòng)小，因而生鐵的Si含量可以控制在下限水平,六 高爐噴煤在某廠的應(yīng)用,高爐噴吹煤粉可以大

18、幅度減少生鐵成本，降低焦比，改善環(huán)境，是高爐下部調(diào)劑的重要手段之一。 高爐大量噴煤后，不僅影響爐料透氣性，還會(huì)降低爐缸的活躍程度，影響高爐順行，影響生鐵質(zhì)量,1、應(yīng)用的效果,該廠在2004年高爐噴煤投產(chǎn)后取得明顯的效益，5#高爐投產(chǎn)后的第二個(gè)月，高爐噴煤量就達(dá)到了90KgtFe左右，從而使全年的煤比達(dá)到66KgtFe，四、五高爐全年平均煤比達(dá)到69KgtFe，均超過(guò)了目標(biāo)值 現(xiàn)在該廠的噴煤比達(dá)到了97 KgtFe，綜合焦比為550 KgtFe。圖10為2004年開始噴煤后一年內(nèi)的4、5#高爐的月噴煤比的變化,圖10 2005年噴吹一年內(nèi)月噴煤比的變化,2、該廠存在的問(wèn)題,某廠噴煤比與國(guó)內(nèi)水平比

19、差距尚大，煤比的繼續(xù)提高和焦比的降低還有很大的空間 煙煤與無(wú)煙煤混噴的最佳比例尚不清楚 噴吹無(wú)煙煤后對(duì)高爐的冶煉制度影響和變化有待進(jìn)一步探索 高爐噴吹的工藝優(yōu)化，富氧噴煤等技術(shù)需要深入研究 高爐噴煤對(duì)高爐冶煉制度的要求和影響，未然煤粉的形成及其行為，還需要研究和實(shí)踐分析,3、解決的思路及辦法,提高煤比 精料 改善配煤結(jié)構(gòu)，進(jìn)行煙煤混噴 提高風(fēng)溫，穩(wěn)定富氧 改進(jìn)噴槍結(jié)構(gòu)，全風(fēng)口廣噴均噴 提高煤粉輸送的計(jì)量準(zhǔn)確性，加快設(shè)備技術(shù)改造步伐 優(yōu)化高爐操作，完善裝料制度 提高爐況順行度，對(duì)高爐順行狀況實(shí)行“預(yù)知調(diào)整”，長(zhǎng)期保證順行 加強(qiáng)設(shè)備管理，提高布料準(zhǔn)確率，形成較為理想的氣流分布,優(yōu)化高爐操作制度，提高噴煤比,裝料制度 它是爐料裝入爐內(nèi)方式的總稱 它決定著爐料在爐內(nèi)的分布狀況，由于不同爐料對(duì)煤氣流阻力的差異，因此，爐料在橫斷面上的分布狀況對(duì)煤氣流在爐內(nèi)上部的分布有重大