印度某高爐噴煤設計及實踐

陳偉

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

印度某高爐噴煤設計及實踐

陳偉

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

印度某高爐噴煤工程采用中速磨煤機和高濃度低壓脈沖收粉器進行一級收粉的短流程直排制粉工藝，以及并罐流化上出料濃相單管路直接噴吹工藝。在總結以往生產經驗的基礎上，通過對噴煤進行優化設計，投產后迅速達產達效，使用效果較好。

噴煤 直接噴吹 濃相

印度某鋼廠550m3高爐噴煤工程于2007年一次性投產成功，迅速達產，煤比穩定在130kg/t左右。

1 高爐噴煤系統

1.1 高爐噴煤系統組成

高爐噴煤系統由原煤儲運系統、干燥惰化系統、制粉系統、噴吹系統、三電系統組成。按照煙煤進行設計。結合印度當地的氣象、原料等特點，噴煤工藝設計采用中速磨煤機直排制粉、采用熱風爐廢煙氣與升溫爐燃燒煙氣作為干燥惰化氣體、并罐上出料、總管加分配器直接噴煤技術等。表1示出了噴煤主要設計指標；表2示出了高爐噴煤工藝流程［1］。

1.2 原煤儲運系統

原煤儲運系統與高爐的原料廠處于同一位置，并設地下受料坑供給噴煤系統使用。地下受料坑設兩個15m3地下受料倉，倉下各設一臺敞開式稱重給煤機，下設平皮帶機，帶寬B=650mm，帶速V= 1.25m/s。通過裝載機上煤，以及使用稱重給煤機配煤，實現煙煤、無煙煤混合，從而滿足高爐需求。

在地下受料倉的三個側面，設除塵罩及專用除塵器，用來吸收上煤時產生的灰塵，從而使這塊易揚塵區域，清潔生產。

1.3 干燥惰化系統

制粉系統的干燥煙氣溫度＜300℃，流量35000Nm3/h。為了充分利用廢熱，設高溫煙氣引風機，抽取熱風爐廢煙氣，其溫度為150℃。為了彌補其溫度不足和波動，設置燒高爐煤氣的煙氣升溫爐，用其產生高溫煙氣，并與熱風爐廢煙氣在煙氣升溫爐前端混合，滿足制粉系統的干燥氣要求。

表1 噴煤主要設計指標

圖1 高爐噴煤工藝流程

為了防止熱風爐廢煙氣溫度＞300℃對制粉系統造成不利影響，設計煙氣自循環系統。若熱風爐廢煙氣溫度超溫，引用部分自循環煙氣冷卻熱風爐廢煙氣，若溫度還超，切斷熱風爐廢煙氣，全部采用煙氣自循環系統。

1.4 制粉系統

制粉系統主要有原煤倉、密閉式給煤機、磨煤機、布袋收粉器、煤粉倉、主排風機及相應的附屬設備等。原煤倉、煤粉倉均為圓鋼倉，原煤倉錐段采用雙曲線結構，并設置吹掃閥防止其堵煤。在原密閉式稱重皮帶給煤機的基礎上，設置吹掃裝置，防止因掉煤造成的皮帶機跑偏。中速磨煤機制粉，能力25t/h，液壓加載機構可以磨印度較硬的原煤。布袋收粉器采用離線高濃度長袋脈沖反吹型式。

1.5 噴吹系統

噴吹系統按照氣固兩相流原理設計。噴吹罐按照壓力容器標準設計。噴吹系統采用并罐上出料濃相直接噴吹方式。輸送煤粉濃度最低25kg/Nm3。

1.6 三電系統

采用S7-300 PLC系統，對整個原煤儲運系統、干燥惰化系統、制粉系統、噴吹系統等均實現遠程操作。

所有的系統控制點、儀表參數均進入主PLC系統。采用DP通訊方式，將磨煤機、布袋收粉器等設備的PLC與主系統PLC通訊。使所有設備的運行值、報警值、歷史記錄等參數清晰反映。

2 高爐噴煤系統特點

2.1 制粉系統特點

制粉和噴吹合建在一個廠房內，采用總管加分配器直接噴吹工藝流程，省去輸送煤粉環節，減少設備和維修量，節約氣體消耗量。

采用立式中速輥式磨煤機，制粉能力25t/h，具有投資省、電耗低、噪聲小等優點。磨輥、磨碗弧弧接觸，接觸面積較大，且采用液壓加載方式，加載力大，適用煤種廣泛，受硬度限制較小，噸煤耗能小，磨輥輥皮可單獨更換，也可廠內自行堆焊，維修維護簡便成本低。

采用一級布袋收粉工藝。磨機系統只在末端設一臺排煙風機，磨機和收粉系統處在負壓條件下工作，為防止煤粉外溢，保證安全提供了有利條件。最終放散氣體含塵濃度＜30mg/m3。

2.2 噴吹系統特點

噴吹罐采用并罐上出料濃相輸送方式，噴吹罐壓力和噴吹補氣同時作為煤粉噴吹流量控制手段，自動倒罐全自動噴吹。噴吹罐配有高精度的稱量裝置及其校稱裝置。噴吹罐能夠滿足恒壓精確自動噴吹，實現自動換罐、自動加料、充壓，自動噴吹等。

噴吹罐在設定的壓力下將煤粉連續、均勻的送入噴煤管道，通過電子稱計量可計算煤粉噴吹的平均及瞬時流量。煤粉流量調節主要通過調節二次風量大小來調節噴煤量，或通過改變噴吹壓力來改變噴煤量。

表2 噴煤操作參數

表3 高爐的主要技術指標

由噴煤站至爐頂平臺上放置的煤粉分配器采用單根噴煤總管。分配器分成14個支頭，分別接出14根DN25的噴吹支管，分別與高爐風口直吹管相通。錐式分配器分配均勻，誤差＜3%。

2.3 干燥惰化系統特點

采用熱風爐廢煙氣、煙氣爐高溫煙氣、自循環煙氣作為干燥惰化系統惰化介質。

熱風爐在換爐時排放廢廢氣中O2含量可能超標，影響到制粉生產。對此制定了高爐檢修時制粉與熱風爐的聯系制度，盡量使熱風爐高爐煤氣燃燒充分，減少O2含量。

當熱風爐廢煙氣異常時，采用自循環煙氣。保證制粉所需的干燥氣，其溫度控制在300℃左右，既保證了噴吹煙煤安全需要的低氧氣氛，又充分利用了廢氣余熱，達到安全和節能的雙重目的。

2.4 控制系統特點

噴煤工藝均采用計算機實現電氣、儀表自動化控制，完成生產工藝操作所需要的各種參數檢測及設定，執行設備狀態監視、故障報警顯示、打印，根據操作人員的人工設定值，完成工藝設備的自動連鎖順序控制。

人機接口裝置（HMI）過程監控畫面用于監控各生產流程中的主要設備和過程數據；參數設定畫面用于大量過程參數的設定；診斷畫面用于判別主要被控設備及控制系統的可操狀態，如某電機是否可以投入自動等；故障報警和趨勢記錄畫面既包括實時數據又包括歷史數據，還提供報警過濾功能以及通過報警等級和優先級的排序功能；報表記錄畫面用于產生符合操作員生產習慣的報表并可根據需要選擇自動打印或人工打??；操作及事件記錄畫面對重要設備的起停或重要過程參數的變化進行記錄，還可對操作者和操作時間進行記錄。

2.5 整體設計特點

原煤倉、煤粉倉采用獨特的鋼構件形式。原煤倉、煤粉倉均采用三點壓力傳感器稱重。不同于傳統形式，將壓力傳感器置于筒體側面，而是將壓力傳感器直接置于倉筒體下方，無附加力矩。降低倉的整體重量，但增加了其穩定性，相同廠房面積下，增加了其體積，降低了廠房高度5～8m。

煤粉倉下設鍋底形流化裝置，可以迅速的下粉至噴吹罐。且其上設有點式流化器，可以促進下粉，又可以保證煤粉倉的惰化氣氛。鍋底流化裝置采用φ2200直徑橢圓封頭，無大流化板，基本免維修。使用這一結構，煤粉倉至噴吹罐管道短，可降低廠房高度3m。

2.6 安全技術措施

（1）噴吹罐加壓、流化、二次補氣采用氮氣。

（2）噴吹罐停噴檢修前先用壓縮空氣吹掃趕盡罐內殘存氮氣。

（3）對噴煤罐和噴煤管道采取接地措施，防止靜電積累。

（4）在噴吹系統的溫度、壓力超過安全規定時，報警并采取相應措施。

（5）為防止突然停電事故，系統中設有UPS電源，以保證一定時間的供電。

（6）系統中設有緊急事故操作按鈕，確保系統安全。

3 噴煤運行參數

中速磨銘牌制粉能力25t/h，實際生產中由于采用的工藝合理，最高時已達到28t/h，加之短流程收粉工藝，制粉成本大大降低；采用濃相輸送技術以及利用熱風爐廢氣干燥原煤，大大降低了壓縮空氣、煤氣等能源消耗；自動化水平高，所有崗位實現無人值守。高爐噴吹操作參數，見表2。

通過一系列的噴煤工藝和高爐操作改進，高爐爐況穩定順行，取得了較好效果。高爐噴煤后的主要技術指標見表3。

從表3可以看出，噴煤后煤比提高，焦比降低，去除入爐品位因素和中修因素，噴煤效果是顯著的。煤比提高，瓦斯灰中C含量沒有大的升高。

受制于印度礦鋁高的缺點，以及風溫不高等劣勢，通過提高富氧量來提高噴煤量。

4 結語

（1）生產實踐證明，印度某高爐噴煤系統設計是成功的。本次設計依據科學的理論基礎，充分采納了本單位多年來積累的豐富經驗，并結合印度當地條件，保證了系統迅速達產達效，生產穩定順沒有因噴煤系統故障，造成高爐停噴煤粉。先進的噴煤工藝和技術是提高煤比，降低能耗的前提。

（2）噴煤系統已經安全運行7年，無大的故障，無安全事故。

（3）如果風溫在1100℃以上，富氧率在3.5%以上的高爐，煤比可以提高到150kg/t以上。

［1］陳偉.天鐵高爐混噴技術改進及實踐［J］.煉鐵交流，2013（3）：50-52.