中型高炉喷煤工艺改造设计特点_图文

1、冶 金 动 力 2008年第5期 52METALLURGICAL POWER 总第129霸中型高炉喷煤工艺改造设计特点朱兴华(马钢设计研究院有限责任公司,安徽马鞍山243000【摘要】马钢一铁总厂高炉喷煤车间,经采用中速磨制粉及浓相输送喷吹工艺等改造措施后,大幅度 地提高了高炉煤比。改造效果良好。【关键词】高炉;喷煤;改造;设计【中图分类号】TK229【文献标识码】B 【文章编号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引言马钢第一炼铁总厂铁一区4座高炉,经几次改 造。有效容积从原4x300m3扩大到2x400m3、2x450 m3。随着冶炼强度的不断提高。全厂总产能已达到 220万妇。原有为高炉配套的三个系列球磨机制粉 及

4、对应的喷吹系列生产能力明显偏小,且装备老化, 对应改造后的高炉新产能,仅能满足100kg/(t.Fe 的喷吹能力,远小于公司确立的180kg/(t.Fe煤比 的要求,且生产保障的可靠性差。为保证这四座高 炉能高指标运行,缓解公司焦炭总量不足的矛盾,公 司决定对原有喷煤车间进行改造。工程经立项、审批、设计、施工等阶段后,于 2005年5月建成投产。从三年的生产情况看,本次 改造大大提高了铁一区喷煤车间制粉及喷吹能力 (制粉能力达到200kg/(t.Fe以上,喷吹能力在高炉 顺行的情况下,可维持在180kg/(t.Fe,达到了预 期目标。下面针对本次改造的主要设计特点进行缩述。 2改造前的状况改造

5、前的制粉系统共有三套生产能力为10t/ll 的球磨机制粉设施,每套设施包括球磨机、两级风 机、旋风收粉器、布袋收粉器等设备。每座高炉对应 一套喷吹设施(采用喷吹罐并列布置、总管输煤粉至 炉前分配器。煤粉仓与喷吹罐之间依次设有蝶阀、 橡胶软联接、钟阀,每套喷吹系统的喷煤能力为3.5 t/ll,总管输送浓度15kg/m3,压缩空气压力0.5MPa。 经过多年生产实践。特别是高炉大修扩容及冶强大 幅度提高后,原有喷煤系统表现出如下不足之处: 2.1原煤及煤粉储存置不足原有原煤仓及煤粉仓过小,原煤运输系统出现故障 或检修时,制粉系统只能运转2h;制粉系统需要检 修时,煤粉仓内剩余煤粉也只能维持2h正常

6、喷吹, 不能确保高炉连续喷煤。2-2制粉能力不足原有制粉系统最大制粉能力仅为30t,ll(如遇 设备故障或检修时,仅为20ah,而该厂四座高炉 最大喷煤量约45t/ll(对应180kg/(t.Fe,差距甚 远。2.3喷吹系统缺陷原有喷吹罐倒罐周期仅有20。25lYlin.倒罐频 率过高;仪表等必要的检测元件老化或缺乏.致使倒 罐无法自动执行,很难保证高炉连续喷吹:原系统仅 依靠罐压来调节喷煤量,喷煤量波动大。不能做到准 确调节;喷吹固气比低,造成喷吹管线磨损严重。设万方数据嚣1第295翥 M冶ETALL金URGIC动AL POW力ER 53一 总第 期_-一I 1-_-_-_-一备维护工作量较

7、大;喷吹管路偏小,不能进一步提高 喷煤量,若在此基础上增大喷煤量,必须扩大喷吹管 直径和输送气量。但同时也增加了鼓入高炉内的冷 空气量。会影响高炉炉缸热制度的稳定。另外,在原喷煤系统中,煤粉从储煤罐倒入喷吹 罐后.煤粉在罐压和自重的作用下进入负压式煤粉 混合器。再经中心引射管喷出的高速气体送人输煤 总管进入风口。其缺点是:煤粉进入混合器为塌落式 下降,喷出的煤粉易产生脉动,同时靠高速气流输送 煤粉,固气比难以提高。混合器本身不能调节喷煤 量,只能靠罐压进行调节,操作滞后性大,不能实现 精确调节。2.4环境恶劣原制粉系统采用两级风机、多级收粉器的布置 形式,系统处于正压运行状态,当收粉器或管路出

8、现 破损时,煤粉外泄严重,造成厂房内煤粉堆积,不仅 恶化生产及操作环境。且带来严重的不安全因素。 2.5自动控制系统缺陷原控制系统中,制粉、喷吹、原煤运输及烟气炉 等均是单独控制和操作,不便于管理。整个系统的自 动化程度低,运行故障率高。大多数仪表已老化,多 数阀门不能开关到位,倒罐周期过短等等制约了系 统特别是喷吹系统实现自动化。系统可靠性差,操作 人员劳动强度大。各类报表缺乏真实性,给高炉操作 带来很大困难。3改造内容及设计特点为尽可能减少改造过程对四座高炉现有生产的 影响.改造方案为在原有喷煤车间旁边新建制粉及 喷吹厂房。利用原有煤场、原煤转运及烟气发生炉等 设施,既有利于节省投资,又有

9、利于保证高炉正常生 产。3.1工艺流程及先进技术确定合理的工艺流程是技术改造的基础。通过 反复比较,决定采用当时国内比较成熟的中速磨煤 机布袋收粉器煤粉风机的短流程、全负压 制粉以及煤粉专用球阀、喷吹罐底流化上出料、并 罐、总管输送至炉前分配器的喷吹工艺流程。该流程 具有投资少、见效快、技术新等特点。本次改造在利 用该先进工艺的基础上。结合马钢多年喷煤积累的 经验及现场实际情况。投入较少的资金建成了一座 国内较为先进的制粉及喷吹车间。(1制粉能力增大制粉系统设两台能力为35d(h.台中速磨煤机 及配套设施,充分考虑不同煤种的可磨性、高炉产能 及高煤比等各种因素。与原系统球磨机相比,该设备 具有

10、低电耗、低噪音、低振动、低故障率及维护量小 等特点。(2全负压一级收粉系统制粉系统采用内置负压布袋式收粉器。系统末 端加煤粉风机,使整个系统处于负压状态,有效控制 了煤粉外泄,保证了环保及安全要求。(3原煤及煤粉储存能力大两套制粉系统分别设两座Vu=350m3双曲线原 煤仓,可储存10h以上制粉所需原煤,保证运输系 统有足够的检修时间。四座高炉共用一座Vu=350 m,煤粉仓.对应8个喷吹罐分成8个仓斗,两台布 袋收尘器下设两条密封性良好的齿索输粉机,可将 煤粉任意输送到每个喷吹罐仓斗。制粉设备需要检 修时,可保证高炉近5h不减煤、停煤。(4喷吹系统先进喷吹罐底部设流化装置,采用氮气流化。该流

11、化 装置的原理为:流化用氮气通过多孔流化板进入喷 吹罐,使罐底煤粉流化形成流化区域,在喷吹总管压 差的作用下将煤粉输送至煤粉分配器。然后通过分 配器输送至高炉各风口。喷煤量调节方便。喷煤量由设置在喷吹总管上 的补气器进行气动调节(煤比在50200kg/(t.Fe范 围内自动调节。通过改变补气量,可改变总管内输 送固气比和输送阻力。最终调节喷煤量。这种调节在 管路中无需机械调节元件,故不存在机械磨损和机 械密封问题。分配器系统管路设置合理。煤粉经分配器及其 支管进入高炉各风口。因高炉各风口相对分配器的 位置(距离差异,煤粉在管路内蠕动的时间以及阻 力也不同。势必造成进入高炉各风口煤粉流量的差 异

12、。为了保证分配器的分配误差尽可能小。设计首先 确定分配器的合理安装位置;其次根据分配器出口 至各风口的距离,采用不同规格的的短管连接,尽量 使各支管阻损一致。从而使各风口煤量均匀。采用浓相输送。减少管道及阀门磨损。由于实现 了煤粉高浓度输送喷吹(罐压及补气压力近O.8 MPa,固气比可达40一50kg/kg。大大减轻了管道和 其他机械设备的磨损,同时降低了静电产生的能量, 有利于煤粉的安全输送。达到了高炉大煤量喷吹的 技术要求。 .采用防止喷吹管路堵塞的措施。为保证输煤管 路畅通,煤粉仓下设煤粉筛,过滤煤粉中的杂物;补 气气源采用脱水脱油的压缩空气(设有备用氮气气万方数据冶 金 动 力2008

13、年第5期 54METALLURGICAL POWER 总第129期源,用于喷吹烟煤;采取喷吹罐底流化上出料经补 气调节器输送入喷煤总管,经总管输送至炉前煤粉 分配器,输煤主管经计算后逐级扩径。并设有限流 孔,煤粉分配器输出15根支管,将煤粉喷入15个 风口。输煤总管每隔约50m设一路反吹管路,用于 堵管时吹扫。分配器处每根支管设保枪气源。并配有 气动球阀,用于断煤时吹气保枪。选用喷煤专用球 阀,运行故障率低,阀门开关到位。(5安全防爆措施本工程设计采用的煤种虽为无烟煤。但也为将 来改喷混合煤或烟煤预先采取了一些安全措施。 喷吹系统中煤粉仓及喷吹罐充压、流化等气源 均采用氮气,并设有煤粉仓用氮气

14、进行惰性化的紧 急回路;煤粉仓加设防爆门;喷吹罐设防爆安全阀; 收粉布袋采用防爆型;必要的管路吹扫;必要的温度 及流量检测等。如将来采用低氧量的干燥剂(如热风 炉烟气,再增加必要的系统氧含量检测元件,本系 统可完全满足喷吹混合煤或烟煤的要求。3.2自动控制系统的改进通过本次改造.喷煤车间自动控制系统得到了 完善和提高。原煤运输、烟气炉、制粉、喷吹等各个分 系统全部纳入整个控制系统中。同时,自动喷吹、自 动调节、下煤量实时跟踪及各类报表自动生成等功 能的实现,有效地保证了高炉均匀、连续喷吹。控制 系统主要内容和特点如下:(1系统组成本工程中磨煤机、给煤机、布袋除尘、压缩空气 干燥机系统等均自带一

15、套PLC系统.与主系统PLC 通过I/O点通讯。主系统PLC完成对各子系统主要 设备状态的监视和控制。各系统之间的联锁均由主 系统PLC程序完成。(2主系统PLC主系统的PLC选用GE9030系列控制系统。其 中CPU选用带协处理器运算的374CPU。其集成以 态网通讯接口,不需另外配置以态网通讯模块。简化 了通讯结构。采用GENIU现场总线的网络结构。减 少了电缆数量,增加了可靠性。(3HMI监控软件HMI监控软件选用Lfix工控软件。采用了 SERVERCLIENT的网络结构,使系统的配置简单 可靠性,便于维护以及数据管理和报表的生成,也便 于与二级和三级系统进行数据通讯。采用双屏显示 卡,实现两个屏幕之间的自由切换,降低了工程投 资。(4检钡0和控制 系统在各关键部位均设有检测点。如各介质流 量、压力、温度检测,原煤及煤粉仓料位检测,喷吹罐 称重等等。有效保证了系统安全、有效地运行。 喷吹系统通过PLC和HMI计算机实现数据的 采集和计算,实时监控。同时,通过控制喷吹罐及喷 吹管路各检测点压力及各管路气体流量以控制喷吹 速度。另外,系统对各阀门进行了联锁,以实现自动 喷吹、自动设定喷吹量及系统联锁保护等等。制粉系统通过调节给煤机的给煤量。控制干燥 气与原煤比例来调节磨煤机出力.并