石灰窯噴煤系統設計及應用*

李學華，武新萍，徐廣龍

(大峘集團有限公司， 江蘇 南京　211112)

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石灰窯噴煤系統設計及應用*

李學華，武新萍，徐廣龍

(大峘集團有限公司， 江蘇 南京211112)

介紹了石灰窯噴煤系統工藝流程以及工藝設備選型。

噴煤系統； 設備選型； 粉體喂料機； 燃燒器

1　噴煤系統簡介

經過考察、研究國內石灰窯噴煤系統的運行情況，聯峰鋼鐵公司的噴煤系統的回轉窯燒嘴設計為煤粉和轉爐煤氣五通道煤、氣混燒燃燒器，煤粉用量4～5 t/h， 轉爐煤氣用量25000～27000 m3/h。因回轉窯煤粉使用量少，且高爐噴煤車間制粉能力富裕，決定不再新建設制粉系統，由高爐噴煤車間將煤粉輸送至噴吹站煤粉倉內；煤粉倉內煤粉經粉體喂料機、轉子秤、螺旋泵供給，由羅茨風機送入燃燒器內。噴吹站主要由收粉器、煤粉倉、倉頂布袋、粉體喂料機、轉子秤、螺旋輸送機和羅茨風機等設備組成，煤粉倉設計時預留600 t/d石灰窯噴煤系統接口，流程圖如圖1所示。

圖1　噴煤系統工藝流程圖

2　工藝設備選型

2.1煤粉輸送

3#1080 m3高爐噴煤車間磨機為EM110立式球磨機，產量約為60 t/h，除高爐煤粉需求外，富裕產量約20 t/h。因此回轉窯的煤粉供應可不再新建設制粉系統，利用高爐噴煤車間的噴吹罐向回轉窯噴吹站煤粉倉內輸送煤粉，遠距離輸送管道采用擴徑技術來減少壓力損失，控制流速，實現低壓輸送；并設置一根吹掃管與輸煤管路同時抵達噴吹站，在沿途設置吹掃點，直至噴吹站煤粉倉。

2.2煤粉倉

煤粉倉的容積設計為90 m3，材質為碳鋼 (Q235B)，煤粉倉下端共有三個支腿，設稱重傳感器計量，為保證煤粉輸送暢通，錐體角度大于70°。每個錐體都設有沸騰裝置，使用N2沸騰，一則解決安全防爆問題，另一方面，通過沸騰解決煤粉倉掛灰問題。

考慮煤粉輸送以及煤粉儲放的安全要求，煤粉倉設有倉頂布袋除塵器，保持倉內負壓操作。若預算充足，風機可采用變頻電機，煤粉停止輸送時，電機低頻運行，達到節能效果。

2.3粉體喂料機

喂料系統的可靠、連續、準確、穩定運行是穩定窯的熱工制度、降低煤耗、提高產品質量和保證設備安全運轉的關鍵因素。

煤粉經稱重倉穩流后再由FR喂料機均勻、穩定地喂入RWF轉子秤。進入RWF轉子秤的煤粉由轉子從進料口帶至出料口并喂入下級設備。特殊設計的結構使得稱重傳感器能精確地測出RWF圓盤體中粉體的重量，并由SPU信號處理單元將此弱信號進行采集、放大、轉換,然后傳輸到PLC的模擬輸入接口。系統通過磁電式測速傳感器檢測轉子秤的轉速，并將此信號送入PLC的高速計數接口。采集到的物料重量與電機速度信號經控制系統處理運算得到粉體的實際流量，通過調節喂料機和轉子秤的轉速，實現粉體定量給料。對FR喂料機的調節引入預置加前饋的控制理念，使得系統運行穩定，抗干擾能力強。

粉體喂料機的技術參數：

供給物：煤粉；容重(BD)：0.5 t/m3；細度：-200目≥80%；溫度：≤80 ℃ ；水分：≤1.0% ；壓力：常壓；能力：MIN.0.9 t/h，NOR.4～5 t/h，MAX. 6 t/h；精度：短期精度為±1.0 % ，長期精度為±0.5 %；電源：3 PH，AC 380 V，50 Hz；使用區間：室內安裝。

2.4羅茨風機

羅茨風機的選型主要取決于已知的空氣需求量和系統管道操作壓力，以及空氣損失和所需的儲備系數及安全系數。煤粉輸送氣流速度一般由經驗確定，輸送速度為25～30 m/s時，才能保障煤粉與輸送空氣風量在輸送管中處于全紊流狀態，否則輸送管內會出現噎堵現象，輸送受阻。粉料輸送量和空氣消耗量的比可用“料氣比”來表示，料氣比的數值主要取決于輸送物料的特性、操作參數和氣固噴射器的幾何參數；這是個經驗數據，對于螺旋泵輸送煤粉，料氣比的設計值一般取<3 kg/m3。經過計算，羅茨風機選型為：

風量：40 m3/min；壓損：58.8 kPa。

2.5燃燒器

燃燒器型號為SR1-MQ/33YS型五通道煤、氣混燒燃燒器，燃燒能力：煤粉4～5 t/h、轉爐煤氣25000～27000 m3/h。煤粉指標要求：熱值≥6000 kcal/kg、揮發分≥20%、細度(-200目)≥85%、水分≤1.5%。燃燒器具有以下性能特點：

(1)噴頭選用Cr25Ni20鑄造后精加工而成，耐高溫、抗氧化，使用壽命長；

(2)火焰形狀規則，完整；火焰無波動，穩定。不會出現火焰吹掃窯襯的現象，可延長窯襯的使用壽命；

(3)煤粉、煤氣和一次風及二次風混合良好，燃燒充分，故可提高窯的熱力強度，同時降低一次風的比例，從而提高窯的產量并降低熱耗；

(4)攏焰罩形成碗狀效應和火焰一開始沒有強渦流避免了溫度峰值，使火焰溫度分布均勻合理，可有效地保護窯口筒體和護板；

(5)降低CO和NOx的含量：由于燃料和風混合更為充分，燃燒更為快速完全，降低了窯尾廢氣中CO和NOx的含量，有利于電收塵的安全運行和環保。

3　應用分析

3.1預計成本節約情況

根據目前生產情況，石灰窯產量約為960 t/d 。只采用轉爐煤氣時石灰窯的能源消耗量為轉爐煤氣800 m3/t.灰(轉爐煤氣的熱值為1600 kcal/m3)；改為噴煤后，用煤粉代替一半的焦爐煤氣(煤粉的熱值為7100 kcal/kg)，煤粉的消耗量約為90 kg/t.灰。能源的價格成本為：轉爐煤氣 0.2元/m3，煤粉0.8元/kg； 噴煤后噸灰產量預計可節約成本為 8元/t.灰，每年可節省近300萬元。

3.2實施效果

1) 投產以后，整套系統運行穩定，石灰窯產量約為960 t/d，管道未出現堵塞現象。喂料系統 能夠可靠、連續、準確、穩定地輸送煤粉至燃燒器內。

2) 經分析能源消耗量：轉爐煤氣約為15000 m3/h，煤粉約為4.5 t/h，石灰窯產量約為960 t/d，實際能源消耗沒有達到預期目標，并且窯頭有碳顆粒，煤粉燃燒不充分。經過反復調試、研究，總結出以下原因：

(1)轉爐煤氣含有水分，煤氣與煤粉混合過程中，形成碳顆粒，致使煤粉難以燃燒；

(2)煤粉指標：揮發分約為10%、細度(-200目)約為70%。由于回轉窯內負壓燃燒，燃料在爐膛內存在時間短，煤粉揮發性低，難以迅速燃燒，造成煤粉燃燒不充分。

查閱回轉窯噴煤資料，煤粉充分燃燒需要保證煤粉揮發分不低于18%、細度(-200目)不低于80%，并且灰熔點溫度高于爐膛溫度，否則會出現煤粉燃燒不充分，能源消耗高，窯內出現結圈現象。

4　結束語

(1)石灰窯噴煤系統改造投資不大，且利用了高爐噴煤系統的富裕產量，以減少轉爐煤氣的使用量，達到節約能源、降低消耗的目的；

(2)石灰窯噴煤系統運行效果良好，生產穩定；

(3)實際能源消耗尚未達到理想值，經原因分析，有待加以改進。

2016-01-23

李學華(1986—)，男，工程師。電話：15895910477

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