2座1000m3高炉喷煤系统设计

摘要：本设计按2座1000m3高炉喷吹烟煤、混合煤设计，采用完全独立的两套制粉系统，并共用一个煤粉仓。喷吹系统为双系列并罐喷吹。设计煤比180kg/t，设备最大能力220kg/t。

关键词：高炉；喷煤；设计

中图分类号：N945.23 文献标识码： A 文章编号：

本工艺为高炉喷吹无烟煤、混合煤设计。原煤要求粒度小于40mm，含水量小于15%，哈氏可磨系数大于50，煤粉粒度-200目80%，含水量小于1%。

高炉利用系数为3.5t/（m3・d），设计煤比180kg/t铁，最大能力220kg/t铁。

1、工艺流程

原煤由汽车运输至高炉喷煤专用储煤场，经过除铁由胶带输送机输入位于主厂房的原煤仓内。原煤仓中的煤经电子皮带称给煤机称重后，进入中速磨煤机。

从磨煤机排出的合格煤粉与气体混合物经管道进入袋式除尘器，煤粉被收集入灰斗，被分离后的含尘浓度小于30mg/Nm3的尾气通过主排风机，排入大气。灰斗中的煤粉经木屑分离器后落入煤粉仓。煤粉仓下部通过落粉管、软连接、气动阀门及进料阀与喷吹罐相连。喷吹系统为喷吹罐并列布置，2个罐对应一台分配器，分配器支管与喷枪连接，将煤粉喷进高炉。

系统设烟气炉，燃烧高炉煤气产生高温气体，同时抽取热风炉废气与之混合，为磨煤机制粉提供温度合适的惰化气体。

2、工艺特点

（1）原煤储运系统考虑了配煤工艺，以达到喷吹混合煤的要求。

（2）制粉设备选用中速磨煤机，设备密封性好、占地面积小、耗电量小，噪音小。收粉系统利用磨煤机自带的粗粉分离器，同时选用高浓度布袋收粉器（允许入口浓度达到500~1000g/m3，出口排放浓度小于30mg/m3）实现一级收粉。整个制粉系统采用全程负压工艺，只设一台主排烟风机，工艺设备简单，操作方便。

（3）烟气系统引入热风炉废气不仅充分进行了余热利用，同时为制粉提供了惰化气体，增加了系统的安全可靠性，为喷吹混合煤提供了保障。

（4）喷吹系统采用直接喷吹工艺，集制粉、输送和喷吹三位一体。喷吹罐布置采用并列式，喷吹设施高度低，煤粉计量容易。出煤采用单管路加分配器工艺。整个喷吹系统工艺简单、工程投资低，设备运行费用低。

（5）喷吹罐带流化器，采用上出料方式，实现浓相喷吹（固气比大于40kg/m3），消耗输送介质量少，煤粉流速低，可以节约能源、提高煤粉喷吹量。

（6）充分考虑了喷吹烟煤、混合煤必要的安全措施。

3、车间布置及工艺描述

本工程由原煤贮运系统，烟气系统，制粉系统，喷吹系统组成。

考虑2座1000m3高炉喷煤需要，主厂房共用，设一个干煤棚，有利于生产组织，两座中速磨煤机共用一个煤粉仓，可以互为备用。

3.1原煤贮运系统

原煤贮运系统设计为2座1000m3高炉喷煤用。煤场总尺寸33m×108m，有效堆存面积~3000m2，总贮煤量~15000吨。能满足2座1000m3高炉7天喷煤需求量。

煤场设2台10t抓斗桥式起重机，设配煤槽1组，共3座，槽下各设一台拖料称，可变频调速，以实现喷吹混合煤的配煤需要。行车将原煤装进原煤储槽，通过拖料称落到皮带机上，经皮带机输送至主厂房内的原煤仓。皮带机输送过程中经过二级除铁，将原煤中的铁质物清除，为后部煤的处理及喷吹提供了保障。

3.2烟气系统

设2台40t中速磨制粉，制粉需要300℃的烟气进行干燥，最大入磨一次风量为60000Nm3/h。在主厂房的一侧位置布置烟气炉2座，以满足以上要求。

为节约能源，设计中选用高温风机2台，用于抽送热风炉废气，其抽风能力为120~300℃的热风炉废气60000Nm3/h。烟气炉设混风室，高温烟气、热风炉废气在此汇合，形成300℃的煤粉干燥气。

1台烟气炉高炉煤气消耗量为5000 Nm3/h，设助燃风机2台，煤气、空气量可调节，严格控制气氛含氧量。

3.3制粉系统

制粉系统采用一台风机和一级布袋收粉器的全负压制粉工艺。

主厂房采用敞开式，内设原煤仓、给煤机、中速磨煤机及高浓度煤粉袋式收集器。

原煤从煤场由胶带机运至喷煤主厂房原煤仓。原煤仓下设带式给煤机。原煤仓有效容积300m3，可装原煤280t，满足中速磨最大6个小时连续生产，原煤仓下部采用双曲线设计，以便于落煤，避免悬料。设称重传感器，控制原煤上料胶带机。带式给煤机设变频调速，根据中速磨制粉量的要求精确控制给煤量。

制粉设一台40t中速磨煤机，负压操作。磨本身带有粗粉分离器，该磨机具有出力大、研磨件使用寿命长、磨煤电耗低、设备可靠及运行平稳、噪音低等特点，目前在电力及冶金行业已广泛应用。

收粉采用布袋收粉器进行一级收粉的短流程工艺，该设备特点是粉尘进口浓度高，达500-1000g/ Nm3，出口含尘＜30mg/ Nm3，采用原装进口电磁阀，电磁阀及布袋寿命长，效率高。

布袋及其前面设备及管道设充氮设施，当气氛含氧量高（超过12%）时，及时充氮气，使气氛含氧量降到规定数值。

布袋收粉器灰斗下方设木屑分离器，筛除混在煤粉中的木屑等杂质。

布袋收粉器收集到的煤粉经溜槽汇至煤粉仓。煤粉仓设称重传感器。煤粉仓有效容积600m3，可盛煤粉330t，满足高炉5.5小时的喷吹量。煤粉仓下锥体设氮气流化，一方面使气氛惰化，保证安全，另一方面下料快，不堵料。

制粉系统主引风机选用煤粉专用引风机，处理风量9万m3/h，全压12000Pa。出口设消音器，以减少噪音污染。

3.4喷吹系统

喷吹系统采用单管路并罐直接喷吹的工艺，制粉和喷吹直接衔接。该工艺安全可靠、工艺简单、设备少、厂房低、建设投资省、计量方便。

设备布置在主厂房另一侧，4个喷吹罐共用一个煤粉仓。

喷吹罐共4座，每罐容积为28m3，可装煤粉15t。设计压力为1.6MPa。喷吹罐采用电子秤称重控制倒罐时间。

在喷吹罐下煤口处直接连接流化罐，流化罐为流化床上出料形式。其工作原理是流化罐下部设流化气室，气体经流化板均匀进入罐内使煤粉流态化，在流化区域与输送罐间压差作用下将煤粉输送到罐外。流化罐出料口安装煤粉切断阀，在倒罐过程中使用，阀门连接补气器，依靠调节补气量来调节煤粉管道中气阻与固气比，改变输送管内的煤粉状态，以达到调节煤粉量的目的和远距离输送的要求。

煤粉与补气气体经混合器混合后，用一根输送总管送至高炉炉前的分配器。煤粉分配器采用盘式分配器，1分20，对应20个风口，二座喷吹罐向一台分配器供应煤粉。

4、制粉喷吹系统安全措施

（1）煤粉容器、管道设计无死角，避免煤粉长时间积聚，发生煤粉自燃。

（2）采用惰化气氛之制粉工艺，使用热风炉废气与烟气炉产生的高温烟气混合而成的干燥剂，磨机入口干燥剂氧气浓度

（3）烟气炉用少量焦炉煤气燃烧作常明火，并设置火焰检测装置。熄火后切断煤气和助燃空气。

（4）袋式除尘器采用消静电针刺毡滤料及设置泄爆门等安全措施。在制粉管道上设置泄爆门。

（5）制粉和喷吹生产部位，其火灾危险性按乙类设计，电气设计按爆炸性粉尘11级区域考虑，厂房为敞开式。

（6）厂房采用敞开式 。厂房周围设高压消防栓，厂房内设消防水等设施。

（7）系统供电设二路电源，并设UPS电源。保证停电时阀门向安全方向动作。设检修用安全电源。系统设紧急事故开关。

（8）停机检修时，有空气置换设备内氮气之措施。

（9）喷吹罐充压、流化全部采用氮气。用氮气惰化保护。

（10）煤粉仓用氮气保持微正压，监测温度并报警。

5、结语

本设计以国家相关规范为设计依据，能够实现向高炉喷吹烟煤、混合煤的目标，设备喷吹能力可达32t/h，能够满足现代高炉生产的需要。