中型高爐噴煤工藝改造設計特點_圖文

1、冶 金 動 力 2008年第5期 52METALLURGICAL POWER 總第129霸中型高爐噴煤工藝改造設計特點朱興華(馬鋼設計研究院有限責任公司,安徽馬鞍山243000【摘要】馬鋼一鐵總廠高爐噴煤車間,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。【關鍵詞】高爐;噴煤;改造;設計【中圖分類號】TK229【文獻標識碼】B 【文章編號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擴大到2x400m3、2x450 m3。隨著冶煉強度的不斷提高。全廠總產(chǎn)能已達到 220萬婦。原有為高爐配套的三個系列球磨機制粉 及

4、對應的噴吹系列生產(chǎn)能力明顯偏小,且裝備老化, 對應改造后的高爐新產(chǎn)能,僅能滿足100kg/(t.Fe 的噴吹能力,遠小于公司確立的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 爐能高指標運行,緩解公司焦炭總量不足的矛盾,公 司決定對原有噴煤車間進行改造。工程經(jīng)立項、審批、設計、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)噴煤車間制粉及噴吹能力 (制粉能力達到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,達到了預 期目標。下面針對本次改造的主要設計特點進行縮述。 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 的球磨機制粉設施,每套設施包括球磨機、兩級風 機、旋風收粉器、布袋收粉器等設備。每座高爐對應 一套噴吹設施(采用噴吹罐并列布置、總管輸煤粉至 爐前分配器。煤粉倉與噴吹罐之間依次設有蝶閥、 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)過多年生產(chǎn)實踐。特別是高爐大修擴容及冶強大 幅度提高后,原有噴煤系統(tǒng)表現(xiàn)出如下不足之處: 2.1原煤及煤粉儲存置不足原有原煤倉及煤粉倉過小,原煤運輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障 或檢修時,制粉系統(tǒng)只能運轉2h;制粉系統(tǒng)需要檢 修時,煤粉倉內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 設備故障或檢修時,僅為20ah,而該廠四座高爐 最大噴煤量約45t/ll(對應180kg/(t.Fe,差距甚 遠。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 率過高;儀表等必要的檢測元件老化或缺乏.致使倒 罐無法自動執(zhí)行,很難保證高爐連續(xù)噴吹:原系統(tǒng)僅 依靠罐壓來調節(jié)噴煤量,噴煤量波動大。不能做到準 確調節(jié);噴吹固氣比低,造成噴吹管線磨損嚴重。設萬方數(shù)據(jù)囂1第295翥 M冶ETALL金URGIC動AL POW力ER 53一 總第 期_-一I 1-_-_-_-一備維護工作量較

7、大;噴吹管路偏小,不能進一步提高 噴煤量,若在此基礎上增大噴煤量,必須擴大噴吹管 直徑和輸送氣量。但同時也增加了鼓入高爐內的冷 空氣量。會影響高爐爐缸熱制度的穩(wěn)定。另外,在原噴煤系統(tǒng)中,煤粉從儲煤罐倒入噴吹 罐后.煤粉在罐壓和自重的作用下進入負壓式煤粉 混合器。再經(jīng)中心引射管噴出的高速氣體送人輸煤 總管進入風口。其缺點是:煤粉進入混合器為塌落式 下降,噴出的煤粉易產(chǎn)生脈動,同時靠高速氣流輸送 煤粉,固氣比難以提高。混合器本身不能調節(jié)噴煤 量,只能靠罐壓進行調節(jié),操作滯后性大,不能實現(xiàn) 精確調節(jié)。2.4環(huán)境惡劣原制粉系統(tǒng)采用兩級風機、多級收粉器的布置 形式,系統(tǒng)處于正壓運行狀態(tài),當收粉器或管路出

8、現(xiàn) 破損時,煤粉外泄嚴重,造成廠房內煤粉堆積,不僅 惡化生產(chǎn)及操作環(huán)境。且?guī)韲乐氐牟话踩蛩亍?2.5自動控制系統(tǒng)缺陷原控制系統(tǒng)中,制粉、噴吹、原煤運輸及煙氣爐 等均是單獨控制和操作,不便于管理。整個系統(tǒng)的自 動化程度低,運行故障率高。大多數(shù)儀表已老化,多 數(shù)閥門不能開關到位,倒罐周期過短等等制約了系 統(tǒng)特別是噴吹系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。系統(tǒng)可靠性差,操作 人員勞動強度大。各類報表缺乏真實性,給高爐操作 帶來很大困難。3改造內容及設計特點為盡可能減少改造過程對四座高爐現(xiàn)有生產(chǎn)的 影響.改造方案為在原有噴煤車間旁邊新建制粉及 噴吹廠房。利用原有煤場、原煤轉運及煙氣發(fā)生爐等 設施,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工藝流程及先進技術確定合理的工藝流程是技術改造的基礎。通過 反復比較,決定采用當時國內比較成熟的中速磨煤 機布袋收粉器煤粉風機的短流程、全負壓 制粉以及煤粉專用球閥、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、見效快、技術新等特點。本次改造在利 用該先進工藝的基礎上。結合馬鋼多年噴煤積累的 經(jīng)驗及現(xiàn)場實際情況。投入較少的資金建成了一座 國內較為先進的制粉及噴吹車間。(1制粉能力增大制粉系統(tǒng)設兩臺能力為35d(h.臺中速磨煤機 及配套設施,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)球磨機相比,該設備 具有

10、低電耗、低噪音、低振動、低故障率及維護量小 等特點。(2全負壓一級收粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)采用內置負壓布袋式收粉器。系統(tǒng)末 端加煤粉風機,使整個系統(tǒng)處于負壓狀態(tài),有效控制 了煤粉外泄,保證了環(huán)保及安全要求。(3原煤及煤粉儲存能力大兩套制粉系統(tǒng)分別設兩座Vu=350m3雙曲線原 煤倉,可儲存10h以上制粉所需原煤,保證運輸系 統(tǒng)有足夠的檢修時間。四座高爐共用一座Vu=350 m,煤粉倉.對應8個噴吹罐分成8個倉斗,兩臺布 袋收塵器下設兩條密封性良好的齒索輸粉機,可將 煤粉任意輸送到每個噴吹罐倉斗。制粉設備需要檢 修時,可保證高爐近5h不減煤、停煤。(4噴吹系統(tǒng)先進噴吹罐底部設流化裝置,采用氮氣流化。該流

11、化 裝置的原理為:流化用氮氣通過多孔流化板進入噴 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。然后通過分 配器輸送至高爐各風口。噴煤量調節(jié)方便。噴煤量由設置在噴吹總管上 的補氣器進行氣動調節(jié)(煤比在50200kg/(t.Fe范 圍內自動調節(jié)。通過改變補氣量,可改變總管內輸 送固氣比和輸送阻力。最終調節(jié)噴煤量。這種調節(jié)在 管路中無需機械調節(jié)元件,故不存在機械磨損和機 械密封問題。分配器系統(tǒng)管路設置合理。煤粉經(jīng)分配器及其 支管進入高爐各風口。因高爐各風口相對分配器的 位置(距離差異,煤粉在管路內蠕動的時間以及阻 力也不同。勢必造成進入高爐各風口煤粉流量的差 異

12、。為了保證分配器的分配誤差盡可能小。設計首先 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。從而使各風口煤量均勻。采用濃相輸送。減少管道及閥門磨損。由于實現(xiàn) 了煤粉高濃度輸送噴吹(罐壓及補氣壓力近O.8 MPa,固氣比可達40一50kg/kg。大大減輕了管道和 其他機械設備的磨損,同時降低了靜電產(chǎn)生的能量, 有利于煤粉的安全輸送。達到了高爐大煤量噴吹的 技術要求。 .采用防止噴吹管路堵塞的措施。為保證輸煤管 路暢通,煤粉倉下設煤粉篩,過濾煤粉中的雜物;補 氣氣源采用脫水脫油的壓縮空氣(設有備用氮氣氣萬方數(shù)據(jù)冶 金 動 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 氣調節(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)計算后逐級擴徑。并設有限流 孔,煤粉分配器輸出15根支管,將煤粉噴入15個 風口。輸煤總管每隔約50m設一路反吹管路,用于 堵管時吹掃。分配器處每根支管設保槍氣源。并配有 氣動球閥,用于斷煤時吹氣保槍。選用噴煤專用球 閥,運行故障率低,閥門開關到位。(5安全防爆措施本工程設計采用的煤種雖為無煙煤。但也為將 來改噴混合煤或煙煤預先采取了一些安全措施。 噴吹系統(tǒng)中煤粉倉及噴吹罐充壓、流化等氣源 均采用氮氣,并設有煤粉倉用氮氣

14、進行惰性化的緊 急回路;煤粉倉加設防爆門;噴吹罐設防爆安全閥; 收粉布袋采用防爆型;必要的管路吹掃;必要的溫度 及流量檢測等。如將來采用低氧量的干燥劑(如熱風 爐煙氣,再增加必要的系統(tǒng)氧含量檢測元件,本系 統(tǒng)可完全滿足噴吹混合煤或煙煤的要求。3.2自動控制系統(tǒng)的改進通過本次改造.噴煤車間自動控制系統(tǒng)得到了 完善和提高。原煤運輸、煙氣爐、制粉、噴吹等各個分 系統(tǒng)全部納入整個控制系統(tǒng)中。同時,自動噴吹、自 動調節(jié)、下煤量實時跟蹤及各類報表自動生成等功 能的實現(xiàn),有效地保證了高爐均勻、連續(xù)噴吹?？刂?系統(tǒng)主要內容和特點如下:(1系統(tǒng)組成本工程中磨煤機、給煤機、布袋除塵、壓縮空氣 干燥機系統(tǒng)等均自帶一

15、套PLC系統(tǒng).與主系統(tǒng)PLC 通過I/O點通訊。主系統(tǒng)PLC完成對各子系統(tǒng)主要 設備狀態(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。簡化 了通訊結構。采用GENIU現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡結構。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)絡結構,使系統(tǒng)的配置簡單 可靠性,便于維護以及數(shù)據(jù)管理和報表的生成,也便 于與二級和三級系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊。采用雙屏顯示 卡,實現(xiàn)兩個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)在各關鍵部位均設有檢測點。如各介質流 量、壓力、溫度檢測,原煤及煤粉倉料位檢測,噴吹罐 稱重等等。有效保證了系統(tǒng)安全、有效地運行。 噴吹系統(tǒng)通過PLC和HMI計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的 采集和計算,實時監(jiān)控。同時,通過控制噴吹罐及噴 吹管路各檢測點壓力及各管路氣體流量以控制噴吹 速度。另外,系統(tǒng)對各閥門進行了聯(lián)鎖,以實現(xiàn)自動 噴吹、自動設定噴吹量及系統(tǒng)聯(lián)鎖保護等等。制粉系統(tǒng)通過調節(jié)給煤機的給煤量?？刂聘稍?氣與原煤比例來調節(jié)磨煤機出力.并