攀鋼磨煤機出口含氧率的計算與分析

34 2009 年第 32 卷第 1 期 攀鋼磨煤機出口含氧率的計算與分析 任小告 (新鋼釩煉鐵廠 ) 摘 要： 簡單介紹了磨煤機 系統(tǒng)的工藝流程，分析了磨煤機出口含氧率的計算思路 ， 計算了三臺磨煤機的出口含氧率，校核了計算的合理性。將計算結(jié)果與實際作了比較，分析了磨煤機系統(tǒng)的安全性。 關(guān)鍵詞： 磨煤機；含氧率；計算；安全性 0 引言 高爐噴煤是降低焦比、強化冶煉的重要技術(shù)措施。噴煤利用煤代替冶金焦碳能降低生鐵成本，同時可合理利用不適于煉焦的煤資源。 釩鈦磁鐵礦高爐冶煉噴煤的關(guān)鍵是提高煤粉燃燒率 1。試驗表明，瘦煤的燃燒率明顯高于無煙煤 2。瘦煤與無 煙煤混合，提高瘦煤比可以提高煤粉燃燒率。 攀鋼高爐噴煤系統(tǒng)是按照噴吹無煙煤工藝設(shè)計的，噴吹用煤主要來自攀鋼周邊地區(qū)的無煙煤。攀鋼噴煤系統(tǒng)在進行局部改造的基礎(chǔ)上，于 1998年8月開始噴吹混合煤，當時瘦煤配比達到 25%。 1999年上半年瘦煤配比達到 30%左右，至 2000年底以前，瘦煤配比一直徘徊在 35%以下。攀鋼在進一步改造噴煤設(shè)備，完善噴煤安全設(shè)施的基礎(chǔ)上，于 2003年5 6月進行了提高煙煤 (瘦煤 )配比的工業(yè)試驗，瘦煤配比由 35%提高到 50%，實現(xiàn)了安全制粉。 目前瘦煤配比又提高到 60%，于是，對磨煤機系統(tǒng)安 全性進行深入了解顯得非常必要，而磨煤機出口含氧率是磨煤機系統(tǒng)安全性的重要參數(shù)。 1 磨煤機系統(tǒng)工藝流程 磨煤機系統(tǒng)的工藝流程見圖 1， 原煤在原煤場自然滲水，經(jīng)皮帶混合并輸送到原煤倉，由給煤機進入磨煤機。磨制的合格煤粉以煙氣爐煙氣和一次摻風為載體，由排粉風機提供動力，經(jīng)過煤粉上升管，進入富集，煤粉被富集收到煤粉倉，廢氣排入大氣。制粉間共有三臺磨煤機， 1#、 2#磨煤機為 3#磨煤機 為 干燥氣由煙氣爐和一次摻風混合，煙氣爐為臥式筒狀爐。 1#、 2#號磨煤機的煙氣爐并聯(lián)使用， 3#磨 煤機單獨使用一個煙氣爐，三個煙氣爐燃料均為高爐煤氣，并有極少量的焦爐煤氣。密封風由密封風機提供，用來密封磨煤機的傳動盤迷宮和磨輥， 3#磨煤機不用密封風。制粉操作主要參數(shù)控制： 1#、 2#磨煤機一次風量控制在 31 00040 000 m3/h，一次風溫控制在 400 480 ，磨煤機出口溫 度控制在 105 115 范圍。 3#磨煤機一次風量 35 000 m3/h，一次風溫控制在 320 350 ，磨煤機出口溫度控制在 105 110 范圍。 圖 1 磨煤機系統(tǒng)工藝流程 2 磨煤機出口 含氧率的計算 計算的已知條件 高爐煤氣成分見表 1，高爐煤氣的熱值 3 350 kJ/個磨煤機在正常生產(chǎn)時工藝參數(shù)的瞬時值見表 2。 表 1 高爐煤氣成分 2 2 2 粉上升管 富集收粉 廢氣 煤粉倉 煙氣爐 給煤 機 原煤倉 密封風 磨煤機 排粉風機 攀 鋼 技 術(shù) 35 已知 Q 煙氣 和 知密封氣體 知 Q 出力 、水蒸汽密度 / 原煤 和 W 煤粉 d=1 000Q 出力 （ W 原煤 W 煤粉 ） /b b Q 煙氣 a=Q 煤氣 a= d 已知 Q 煤氣 、 2 磨煤機生產(chǎn)參數(shù) 磨煤機 (h1) (h1) h 1) T/ (t h 1) % % 1# 6 450 40 201 4 640 417 40 # 7 500 43 000 4 640 430 40 # 6 940 51 000 0 340 30 ： 煙氣爐燃燒的高爐煤氣量； 磨煤機入口的一次風量； 密封風機流量； T 磨煤機入口的一次風溫； 磨煤機實際出力； 原煤水分； 煤粉水分。 計算原理及思路 磨煤機出口含氧率 機出口煙氣量 根據(jù)磨煤機氣體量平衡，出口煙氣的含量 分析進入磨煤機氣體量由磨煤機入口的一次風 磨煤機原煤水分蒸發(fā)量 據(jù)磨煤機的氧量平衡，出口煙氣的氧含量分別由密封氣體，原煤水分蒸發(fā)量和磨煤機入口的煙氣三部分氣體的氧含量之和。密封氣體是空氣 中含氧量等于 蒸氣不含氧。 經(jīng)分析，由高爐煤氣成分及煤氣量，可以計算高爐煤氣燃燒的煙氣量 么 c。高爐煤 氣的燃料燃燒計算得出 樣 就可以計算出， 等于 樣磨煤機入口的一次風 的氧含量就由和 組成。 那么磨煤機出口煙氣量 a、 煤機出口煙氣含氧量 等于 、與 之和，磨煤機出口含氧率 校核計算，假定高爐煤氣熱值為 Q，磨煤機入口煙氣比熱為 由燃料燃燒計算出燃燒產(chǎn)物各成分 、 、 、和 ， 以計算出磨煤機 入口煙氣各氣體成分為 、 和 。在溫度 出各種氣體比熱 計算按式 (1)。 + + + (1) 2)，用 350 kJ/ Q= ( T)/ (2) 相對誤差小于 5%，則計算過程是合理的，因為熱量散失，儀表測量誤差等因素都 會影響計算的精度。 算流程 磨煤機出口含氧率的計算過程由磨煤機出口含氧率計算、燃料燃燒計算和校核計算三部分組成，計算流程分別見圖 2、圖 3和圖 4。圖 2 磨煤機出口含氧率計算流程 36 2009 年第 32 卷第 1 期 求實際空氣量 氣消耗系數(shù) n 取 n=(1+n各燃燒產(chǎn)物量及總量 2 2 算各燃燒產(chǎn)物成分 和 已知高爐煤氣成分 理論空氣量 2100 由以上計算知 、 、 、 、 a a + c+ = 煙氣 = 煙氣 = 煙氣 = Q 煙氣 C 產(chǎn) = + + + 已知 Q 煙氣 查溫度 T 下氣體的比熱值 =C 產(chǎn) Q 煙氣 T Q 煤氣 Q 與 Q 熱 比較 注： g/ 圖 3 燃料燃燒計算流程 圖 4 校核計算流程 攀 鋼 技 術(shù) 37 計算結(jié)果 按照流程圖 2、圖 3和圖 4進行計算 3，得出 1#、2#、 3#磨煤機出口含氧率分別為 3 分析 計算結(jié)果分析 計算結(jié)果與取樣化驗結(jié)果的比較見表 3 表 3 計算結(jié)果與化驗結(jié)果的比較 項目 1#磨煤機 2#磨煤機 3#磨煤機 計算結(jié)果 驗結(jié)果 對誤差 ： 1#、 2#、 3#磨煤機出口煙氣 。 通過比較可以發(fā)現(xiàn)，計算結(jié)果與化驗結(jié)果的相對誤差最大為 最小為 可見，該計算結(jié)果是 準確的，思路是可行的，計算流程是科學的。這就為進一步建立完善的數(shù)學模型奠定了基礎(chǔ)。以數(shù)學模型為基礎(chǔ)，可以考慮進行計算機編程，進一步實現(xiàn)磨煤機出口含氧率的計算機在線監(jiān)測和顯示。 磨煤機系統(tǒng)安全性分析 實驗研究表明，瘦煤 (揮發(fā)分 18%)在煤粉粒度 200目占 100%，煤粉含水量不超過 ，大氣氛圍內(nèi)著火點為 374 7%、 02 17%、溫度 530 100%的瘦煤沒有爆炸現(xiàn)象發(fā)生，超過該條件則發(fā)生爆炸 4。在混合煤揮發(fā)分為 煤粉粒度 5%，煤粉含水 ，在 （化驗結(jié)果）的情況下， 1#、 2#、 3#磨煤機出口含氧率分別為 煤機煤粉最高溫度（磨煤機出口溫度）均小于 115 外，粒度大，含水高的煤粉相對更安全，混合煤比瘦煤安全性好。通過比較，可見 1#、 2#、 3#磨煤機的各生產(chǎn)參數(shù)低于煤粉的燃燒和爆炸條件，磨機處于安全生產(chǎn)狀態(tài)。 4 結(jié)論 (1)1#、 2#、 3#磨煤機出口含氧率的計算結(jié)果分別為 (2)通過計算結(jié)果 與取樣化驗結(jié)果比較，相對誤差分別為 可見 計算是準確的。 (3)在瘦煤比為 60%的情況下， 經(jīng)過分析， 1#、2#、 3#磨煤機的各生產(chǎn)參數(shù)均低于煤粉燃燒和爆炸條件，磨煤機處于安全生產(chǎn)狀態(tài)。 5 建議 鑒于磨機出口含氧率的準確計算，建議進一步建立完善的數(shù)學模型，以便計算機編程，實現(xiàn)磨煤機出口含氧率的計算機在線監(jiān)測和顯示。 致謝 ： 本文得到官勇、饒家庭、林千谷和王戈四位老師的悉心指導，在此表示