中型高爐噴煤工藝改造設(shè)計(jì)特點(diǎn)_圖文

1、冶 金 動(dòng) 力 2008年第5期 52METALLURGICAL POWER 總第129霸中型高爐噴煤工藝改造設(shè)計(jì)特點(diǎn)朱興華(馬鋼設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,安徽馬鞍山243000【摘要】馬鋼一鐵總廠高爐噴煤車(chē)間,經(jīng)采用中速磨制粉及濃相輸送噴吹工藝等改造措施后,大幅度 地提高了高爐煤比。改造效果良好?！娟P(guān)鍵詞】高爐;噴煤;改造;設(shè)計(jì)【中圖分類(lèi)號(hào)】TK229【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)1006-6764(200805-0052-03Design Characteristics of Coal Injection Process Reconstruction of Medium-sized Blast

2、 FurnaceZHU Xing-hua 。(Maaed仉咄:,l&Resem'ch Institute Co.,Ltd.,Mainstay,Anhui 243000,Chi,叫【AbstractBlast furnace coal injection workshop of No.1Ironmaking Plant of Maanshan Iron&Steel Co.Ltd adopted the reconstruction measures of powder prepared by mid-speed grinding mill and concentrated

3、 phase transportation injection process,which sreatly increased coal ratio of blast furnace and achieved better reconstruction effects.【Key wordsblast furnace;coal injection;reconstruction;design1引言馬鋼第一煉鐵總廠鐵一區(qū)4座高爐,經(jīng)幾次改 造。有效容積從原4x300m3擴(kuò)大到2x400m3、2x450 m3。隨著冶煉強(qiáng)度的不斷提高。全廠總產(chǎn)能已達(dá)到 220萬(wàn)婦。原有為高爐配套的三個(gè)系列球磨機(jī)制粉 及

4、對(duì)應(yīng)的噴吹系列生產(chǎn)能力明顯偏小,且裝備老化, 對(duì)應(yīng)改造后的高爐新產(chǎn)能,僅能滿足100kg/(t.Fe 的噴吹能力,遠(yuǎn)小于公司確立的180kg/(t.Fe煤比 的要求,且生產(chǎn)保障的可靠性差。為保證這四座高 爐能高指標(biāo)運(yùn)行,緩解公司焦炭總量不足的矛盾,公 司決定對(duì)原有噴煤車(chē)間進(jìn)行改造。工程經(jīng)立項(xiàng)、審批、設(shè)計(jì)、施工等階段后,于 2005年5月建成投產(chǎn)。從三年的生產(chǎn)情況看,本次 改造大大提高了鐵一區(qū)噴煤車(chē)間制粉及噴吹能力 (制粉能力達(dá)到200kg/(t.Fe以上,噴吹能力在高爐 順行的情況下,可維持在180kg/(t.Fe,達(dá)到了預(yù) 期目標(biāo)。下面針對(duì)本次改造的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行縮述。 2改造前的狀況改造

5、前的制粉系統(tǒng)共有三套生產(chǎn)能力為10t/ll 的球磨機(jī)制粉設(shè)施,每套設(shè)施包括球磨機(jī)、兩級(jí)風(fēng) 機(jī)、旋風(fēng)收粉器、布袋收粉器等設(shè)備。每座高爐對(duì)應(yīng) 一套噴吹設(shè)施(采用噴吹罐并列布置、總管輸煤粉至 爐前分配器。煤粉倉(cāng)與噴吹罐之間依次設(shè)有蝶閥、 橡膠軟聯(lián)接、鐘閥,每套噴吹系統(tǒng)的噴煤能力為3.5 t/ll,總管輸送濃度15kg/m3,壓縮空氣壓力0.5MPa。 經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐。特別是高爐大修擴(kuò)容及冶強(qiáng)大 幅度提高后,原有噴煤系統(tǒng)表現(xiàn)出如下不足之處: 2.1原煤及煤粉儲(chǔ)存置不足原有原煤倉(cāng)及煤粉倉(cāng)過(guò)小,原煤運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障 或檢修時(shí),制粉系統(tǒng)只能運(yùn)轉(zhuǎn)2h;制粉系統(tǒng)需要檢 修時(shí),煤粉倉(cāng)內(nèi)剩余煤粉也只能維持2h正常

6、噴吹, 不能確保高爐連續(xù)噴煤。2-2制粉能力不足原有制粉系統(tǒng)最大制粉能力僅為30t,ll(如遇 設(shè)備故障或檢修時(shí),僅為20ah,而該廠四座高爐 最大噴煤量約45t/ll(對(duì)應(yīng)180kg/(t.Fe,差距甚 遠(yuǎn)。2.3噴吹系統(tǒng)缺陷原有噴吹罐倒罐周期僅有20。25lYlin.倒罐頻 率過(guò)高;儀表等必要的檢測(cè)元件老化或缺乏.致使倒 罐無(wú)法自動(dòng)執(zhí)行,很難保證高爐連續(xù)噴吹:原系統(tǒng)僅 依靠罐壓來(lái)調(diào)節(jié)噴煤量,噴煤量波動(dòng)大。不能做到準(zhǔn) 確調(diào)節(jié);噴吹固氣比低,造成噴吹管線磨損嚴(yán)重。設(shè)萬(wàn)方數(shù)據(jù)囂1第295翥 M冶ETALL金URGIC動(dòng)AL POW力ER 53一 總第 期_-一I 1-_-_-_-一備維護(hù)工作量較

7、大;噴吹管路偏小,不能進(jìn)一步提高 噴煤量,若在此基礎(chǔ)上增大噴煤量,必須擴(kuò)大噴吹管 直徑和輸送氣量。但同時(shí)也增加了鼓入高爐內(nèi)的冷 空氣量。會(huì)影響高爐爐缸熱制度的穩(wěn)定。另外,在原噴煤系統(tǒng)中,煤粉從儲(chǔ)煤罐倒入噴吹 罐后.煤粉在罐壓和自重的作用下進(jìn)入負(fù)壓式煤粉 混合器。再經(jīng)中心引射管?chē)姵龅母咚贇怏w送人輸煤 總管進(jìn)入風(fēng)口。其缺點(diǎn)是:煤粉進(jìn)入混合器為塌落式 下降,噴出的煤粉易產(chǎn)生脈動(dòng),同時(shí)靠高速氣流輸送 煤粉,固氣比難以提高?；旌掀鞅旧聿荒苷{(diào)節(jié)噴煤 量,只能靠罐壓進(jìn)行調(diào)節(jié),操作滯后性大,不能實(shí)現(xiàn) 精確調(diào)節(jié)。2.4環(huán)境惡劣原制粉系統(tǒng)采用兩級(jí)風(fēng)機(jī)、多級(jí)收粉器的布置 形式,系統(tǒng)處于正壓運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)收粉器或管路出

8、現(xiàn) 破損時(shí),煤粉外泄嚴(yán)重,造成廠房?jī)?nèi)煤粉堆積,不僅 惡化生產(chǎn)及操作環(huán)境。且?guī)?lái)嚴(yán)重的不安全因素。 2.5自動(dòng)控制系統(tǒng)缺陷原控制系統(tǒng)中,制粉、噴吹、原煤運(yùn)輸及煙氣爐 等均是單獨(dú)控制和操作,不便于管理。整個(gè)系統(tǒng)的自 動(dòng)化程度低,運(yùn)行故障率高。大多數(shù)儀表已老化,多 數(shù)閥門(mén)不能開(kāi)關(guān)到位,倒罐周期過(guò)短等等制約了系 統(tǒng)特別是噴吹系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。系統(tǒng)可靠性差,操作 人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。各類(lèi)報(bào)表缺乏真實(shí)性,給高爐操作 帶來(lái)很大困難。3改造內(nèi)容及設(shè)計(jì)特點(diǎn)為盡可能減少改造過(guò)程對(duì)四座高爐現(xiàn)有生產(chǎn)的 影響.改造方案為在原有噴煤車(chē)間旁邊新建制粉及 噴吹廠房。利用原有煤場(chǎng)、原煤轉(zhuǎn)運(yùn)及煙氣發(fā)生爐等 設(shè)施,既有利于節(jié)省投資,又有

9、利于保證高爐正常生 產(chǎn)。3.1工藝流程及先進(jìn)技術(shù)確定合理的工藝流程是技術(shù)改造的基礎(chǔ)。通過(guò) 反復(fù)比較,決定采用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)比較成熟的中速磨煤 機(jī)布袋收粉器煤粉風(fēng)機(jī)的短流程、全負(fù)壓 制粉以及煤粉專(zhuān)用球閥、噴吹罐底流化上出料、并 罐、總管輸送至爐前分配器的噴吹工藝流程。該流程 具有投資少、見(jiàn)效快、技術(shù)新等特點(diǎn)。本次改造在利 用該先進(jìn)工藝的基礎(chǔ)上。結(jié)合馬鋼多年噴煤積累的 經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。投入較少的資金建成了一座 國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的制粉及噴吹車(chē)間。(1制粉能力增大制粉系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)能力為35d(h.臺(tái)中速磨煤機(jī) 及配套設(shè)施,充分考慮不同煤種的可磨性、高爐產(chǎn)能 及高煤比等各種因素。與原系統(tǒng)球磨機(jī)相比,該設(shè)備 具有

10、低電耗、低噪音、低振動(dòng)、低故障率及維護(hù)量小 等特點(diǎn)。(2全負(fù)壓一級(jí)收粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)采用內(nèi)置負(fù)壓布袋式收粉器。系統(tǒng)末 端加煤粉風(fēng)機(jī),使整個(gè)系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài),有效控制 了煤粉外泄,保證了環(huán)保及安全要求。(3原煤及煤粉儲(chǔ)存能力大兩套制粉系統(tǒng)分別設(shè)兩座Vu=350m3雙曲線原 煤倉(cāng),可儲(chǔ)存10h以上制粉所需原煤,保證運(yùn)輸系 統(tǒng)有足夠的檢修時(shí)間。四座高爐共用一座Vu=350 m,煤粉倉(cāng).對(duì)應(yīng)8個(gè)噴吹罐分成8個(gè)倉(cāng)斗,兩臺(tái)布 袋收塵器下設(shè)兩條密封性良好的齒索輸粉機(jī),可將 煤粉任意輸送到每個(gè)噴吹罐倉(cāng)斗。制粉設(shè)備需要檢 修時(shí),可保證高爐近5h不減煤、停煤。(4噴吹系統(tǒng)先進(jìn)噴吹罐底部設(shè)流化裝置,采用氮?dú)饬骰Ｔ摿?/p>

11、化 裝置的原理為:流化用氮?dú)馔ㄟ^(guò)多孔流化板進(jìn)入噴 吹罐,使罐底煤粉流化形成流化區(qū)域,在噴吹總管壓 差的作用下將煤粉輸送至煤粉分配器。然后通過(guò)分 配器輸送至高爐各風(fēng)口。噴煤量調(diào)節(jié)方便。噴煤量由設(shè)置在噴吹總管上 的補(bǔ)氣器進(jìn)行氣動(dòng)調(diào)節(jié)(煤比在50200kg/(t.Fe范 圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)改變補(bǔ)氣量,可改變總管內(nèi)輸 送固氣比和輸送阻力。最終調(diào)節(jié)噴煤量。這種調(diào)節(jié)在 管路中無(wú)需機(jī)械調(diào)節(jié)元件,故不存在機(jī)械磨損和機(jī) 械密封問(wèn)題。分配器系統(tǒng)管路設(shè)置合理。煤粉經(jīng)分配器及其 支管進(jìn)入高爐各風(fēng)口。因高爐各風(fēng)口相對(duì)分配器的 位置(距離差異,煤粉在管路內(nèi)蠕動(dòng)的時(shí)間以及阻 力也不同。勢(shì)必造成進(jìn)入高爐各風(fēng)口煤粉流量的差 異

12、。為了保證分配器的分配誤差盡可能小。設(shè)計(jì)首先 確定分配器的合理安裝位置;其次根據(jù)分配器出口 至各風(fēng)口的距離,采用不同規(guī)格的的短管連接,盡量 使各支管阻損一致。從而使各風(fēng)口煤量均勻。采用濃相輸送。減少管道及閥門(mén)磨損。由于實(shí)現(xiàn) 了煤粉高濃度輸送噴吹(罐壓及補(bǔ)氣壓力近O.8 MPa,固氣比可達(dá)40一50kg/kg。大大減輕了管道和 其他機(jī)械設(shè)備的磨損,同時(shí)降低了靜電產(chǎn)生的能量, 有利于煤粉的安全輸送。達(dá)到了高爐大煤量噴吹的 技術(shù)要求。 .采用防止噴吹管路堵塞的措施。為保證輸煤管 路暢通,煤粉倉(cāng)下設(shè)煤粉篩,過(guò)濾煤粉中的雜物;補(bǔ) 氣氣源采用脫水脫油的壓縮空氣(設(shè)有備用氮?dú)鈿馊f(wàn)方數(shù)據(jù)冶 金 動(dòng) 力2008

13、年第5期 54METALLURGICAL POWER 總第129期源,用于噴吹煙煤;采取噴吹罐底流化上出料經(jīng)補(bǔ) 氣調(diào)節(jié)器輸送入噴煤總管,經(jīng)總管輸送至爐前煤粉 分配器,輸煤主管經(jīng)計(jì)算后逐級(jí)擴(kuò)徑。并設(shè)有限流 孔,煤粉分配器輸出15根支管,將煤粉噴入15個(gè) 風(fēng)口。輸煤總管每隔約50m設(shè)一路反吹管路,用于 堵管時(shí)吹掃。分配器處每根支管設(shè)保槍氣源。并配有 氣動(dòng)球閥,用于斷煤時(shí)吹氣保槍。選用噴煤專(zhuān)用球 閥,運(yùn)行故障率低,閥門(mén)開(kāi)關(guān)到位。(5安全防爆措施本工程設(shè)計(jì)采用的煤種雖為無(wú)煙煤。但也為將 來(lái)改噴混合煤或煙煤預(yù)先采取了一些安全措施。 噴吹系統(tǒng)中煤粉倉(cāng)及噴吹罐充壓、流化等氣源 均采用氮?dú)?并設(shè)有煤粉倉(cāng)用氮?dú)?/p>

14、進(jìn)行惰性化的緊 急回路;煤粉倉(cāng)加設(shè)防爆門(mén);噴吹罐設(shè)防爆安全閥; 收粉布袋采用防爆型;必要的管路吹掃;必要的溫度 及流量檢測(cè)等。如將來(lái)采用低氧量的干燥劑(如熱風(fēng) 爐煙氣,再增加必要的系統(tǒng)氧含量檢測(cè)元件,本系 統(tǒng)可完全滿足噴吹混合煤或煙煤的要求。3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)通過(guò)本次改造.噴煤車(chē)間自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了 完善和提高。原煤運(yùn)輸、煙氣爐、制粉、噴吹等各個(gè)分 系統(tǒng)全部納入整個(gè)控制系統(tǒng)中。同時(shí),自動(dòng)噴吹、自 動(dòng)調(diào)節(jié)、下煤量實(shí)時(shí)跟蹤及各類(lèi)報(bào)表自動(dòng)生成等功 能的實(shí)現(xiàn),有效地保證了高爐均勻、連續(xù)噴吹?？刂?系統(tǒng)主要內(nèi)容和特點(diǎn)如下:(1系統(tǒng)組成本工程中磨煤機(jī)、給煤機(jī)、布袋除塵、壓縮空氣 干燥機(jī)系統(tǒng)等均自帶一

15、套PLC系統(tǒng).與主系統(tǒng)PLC 通過(guò)I/O點(diǎn)通訊。主系統(tǒng)PLC完成對(duì)各子系統(tǒng)主要 設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視和控制。各系統(tǒng)之間的聯(lián)鎖均由主 系統(tǒng)PLC程序完成。(2主系統(tǒng)PLC主系統(tǒng)的PLC選用GE9030系列控制系統(tǒng)。其 中CPU選用帶協(xié)處理器運(yùn)算的374CPU。其集成以 態(tài)網(wǎng)通訊接口,不需另外配置以態(tài)網(wǎng)通訊模塊。簡(jiǎn)化 了通訊結(jié)構(gòu)。采用GENIU現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。減 少了電纜數(shù)量,增加了可靠性。(3HMI監(jiān)控軟件HMI監(jiān)控軟件選用Lfix工控軟件。采用了 SERVERCLIENT的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)的配置簡(jiǎn)單 可靠性,便于維護(hù)以及數(shù)據(jù)管理和報(bào)表的生成,也便 于與二級(jí)和三級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。采用雙屏顯示 卡,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)屏幕之間的自由切換,降低了工程投 資。(4檢鋇0和控制 系統(tǒng)在各關(guān)鍵部位均設(shè)有檢測(cè)點(diǎn)。如各介質(zhì)流 量、壓力、溫度檢測(cè),原煤及煤粉倉(cāng)料位檢測(cè),噴吹罐 稱(chēng)重等等。有效保證了系統(tǒng)安全、有效地運(yùn)行。 噴吹系統(tǒng)通過(guò)PLC和HMI計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 采集和計(jì)算,實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí),通過(guò)控制噴吹罐及噴 吹管路各檢測(cè)點(diǎn)壓力及各管路氣體流量以控制噴吹 速度。另外,系統(tǒng)對(duì)各閥門(mén)進(jìn)行了聯(lián)鎖,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 噴吹、自動(dòng)設(shè)定噴吹量及系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)等等。制粉系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)給煤機(jī)的給煤量?？刂聘稍?氣與原煤比例來(lái)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出力.并