攀鋼噴煤制粉系統(tǒng)的建設

目前，國際高效能驅(qū)煤技術(shù)的發(fā)展趨勢是，高噴煤量逐年增加，焦化比顯著降低。歐洲和日本高爐的煤比已達到150～200kg/t.Fe,部分高爐則達到250kg/t.Fe,且煙煤、無煙煤甚至褐煤進行混合噴吹。目前全國大中型高爐的噴煤量平均在130～180kg/t.Fe之間,混合噴吹也得到全面推廣。此外,隨著我國鋼鐵工業(yè)1/3以上焦爐的爐齡老化、淘汰,部分鋼鐵企業(yè)的焦炭產(chǎn)能明顯不足。進一步增加粉煤噴吹量已成為一項重要的經(jīng)濟實用的措施。攀鋼煉鐵廠高爐1996年實現(xiàn)噴煤,當時規(guī)模按300萬t鐵/a、噴煤比80kg/t.Fe設計;2004年進行了四座高爐噴煤擴能改造,規(guī)模按500萬t鐵/a、噴煤比150kg/t.Fe考慮設計,增設了一個制粉收粉系列;三臺磨實際制粉能力共約95t/h,基本滿足現(xiàn)有高爐噴煤比110～120kg/t.Fe的水平。隨著攀鋼高爐入爐風溫水平的提高、噴煤比增大,且由于新#3高爐建成、鐵產(chǎn)量增加,現(xiàn)有制粉能力明顯不足,按650萬t鐵/a、噴煤比150kg/t.Fe考慮年需煤粉97.5萬t,若按噴煤比180kg/t.Fe考慮年需煤粉115萬t。攀鋼根據(jù)該情況,對第4座噴煤制粉系統(tǒng)進行投資建設。本文主要就該工程的工藝選擇及主要設備參數(shù)進行選擇、計算。1袋式收粉比例穩(wěn)定,產(chǎn)煤自然過程經(jīng)過長期發(fā)展及生產(chǎn)實踐摸索,高爐噴煤制粉工藝已日益成熟,第4號磨機制粉工藝選擇與原3條制粉系統(tǒng)保持一致,采用全負壓制粉收粉工藝。主要流程為原煤經(jīng)儲運的皮帶輸送機送至主廠房的原煤倉內(nèi),將原煤喂入磨機頂部的中心落煤管,煤被研磨成粉后沿磨碗邊緣溢出。干燥氣體從磨煤機進氣口進入機體并圍繞磨碗邊緣自下而上前進,煤粉顆粒被干燥氣烘干并攜帶上升,進入分離器,較粗大的顆粒碰撞在分離器體的襯板上返回磨機重磨,細度合格的煤粉經(jīng)排出口輸入煤粉管道而后進入煤粉收集凈化系統(tǒng)。采用一級袋式收粉,制粉系統(tǒng)依靠位于袋式收粉器后的主排風機的抽力形成負壓。為降低干燥氣中的氧含量,提高制粉系統(tǒng)的安全性,摻入部分熱風爐廢氣,干燥及輸送煤粉用的～280℃的干燥氣是用高爐煤氣及點火用焦爐煤氣在干燥氣發(fā)生爐中燃燒產(chǎn)生約1100℃的煙氣與引高爐熱風爐廢氣混合而成。噴吹系統(tǒng)采用并罐式設計,負責向#3高爐直接噴吹以及向#4、新#3高爐任一座高爐輸粉。2主要設備參數(shù)的計算噴煤制粉系統(tǒng)的核心設備為磨機,磨機的產(chǎn)能及選型直接決定整個系統(tǒng)的產(chǎn)能,故磨機的選型十分重要。其能力計算如下:2.1高爐有效容積攀鋼每年噴煤需求量可由以下公式計算:式中:Qa——小時噴煤量,t/hVu——總有效容積,m3η——高爐有效容積利用系數(shù)Q——噸鐵噴煤量,t/h其中已知:5座高爐總有效容積Vv=7000m3;η=2.5tFe得年需求總量Qa=115萬t/a。2.2干燥前后物料消耗熱量根據(jù)熱量收入和支出相等原則,計算公式為:式中:Q1——干燥前煙氣帶入熱量,kJ/kgQ2——干燥前物料帶入熱量,kJ/kgQ3——漏入空氣帶入熱量,kJ/kgQ4——機械發(fā)熱量,kJ/kgq1——干燥后煙氣帶走熱量,kJ/kgq2——干燥后物料帶走熱量,kJ/kgq3——干燥物料水分蒸發(fā)消耗熱量,kJ/kg2.2.1待解參數(shù)選取(1)煙氣帶入熱量Q1=V1×C1×t1已知C1=0.343kcal/Nm3.℃=1.436kJ/Nm3.℃,t1按照煤粉安全生產(chǎn)以及磨機最大耐受溫度考慮,不超過300℃,V1為待解參數(shù)。(2)原煤帶入熱量Q2=g2×C2×t2已知g2=56800kg/h(max,含12%水分),C2=0.34kcal計算后Q2=1622.55kJ(3)空氣帶入熱量Q3=g3×C3×t3已知C3=0.3224kcal/Nm3.℃=1.35kJ/Nm3.℃,t2=20℃,考慮10%漏風量g3=0.1×V1。2.2.2反滲透膜裝置v到煤調(diào)濕風(1)煙氣帶走熱量q1=V4×C1×t4已知V4=1.1V1,C4=1.436kJ/Nm3.℃,t4按照煤粉安全生產(chǎn)以及磨機最大耐受溫度考慮,不超過300℃,V1為待解參數(shù)。(2)原煤帶走熱量q2=g4×C2×t4已知g2=50500kg/h(max,含1%水分),C2=0.34kcalNm3.℃=1.4283kJ/Nm3.℃,考慮防止集粉器煤粉結(jié)露及安全生產(chǎn),t2=80℃。計算后q2=5770.33kJ(3)干燥水分需要熱量q3,根據(jù)經(jīng)驗公式計算q3=W×計算后q3=4201kcal/h以上內(nèi)容聯(lián)立解得V1=71890Nm3/h2.3噴吹系統(tǒng)工藝參數(shù)的確定噴吹系統(tǒng)采用并罐式設計,設2個噴吹系列,每個系列2個噴吹罐,并列式的優(yōu)點為廠房高度較低,投資較省,適用于中小型高爐。噴吹系統(tǒng)主要需考慮的工藝參數(shù)為噴吹罐的容積、噴吹管道直徑、噴吹風量的設定等。主要計算過程及參數(shù)如下:2.3.1噴吹罐有效容積的確定式中:T——倒罐周期,單位hφ——裝滿系數(shù),一般取0.8～0.9PB——系列噴煤能力,t/hγ——煤粉體積密度,一般取0.55～0.65根據(jù)煉鐵廠現(xiàn)有經(jīng)驗及生產(chǎn)按要求,已知:噴吹罐T=0.5h,φ=0.8,PB=25t/h,γ=0.55t/m3,計算可得噴吹罐有效容積V=30m3。2.3.2輸粉管直徑v噴煤風量主要指輸粉用氣量,其大小主要與噴吹管道的壓力、流速等參數(shù)設定有關(guān),計算過程主要如下:式中:dm——煤粉粒度,采用1.2mmμ——煤粉濃度,一般取10～40kg/kg氣d——輸粉管直徑,mmp——起點絕對壓力,MPa已知:dm=1.2mm,μ=10kg/kg氣,d=100mm,p=0.8MPa,計算可得V=1402m3/h;3煤粉袋式收集器本工程新建1個制粉系列。包括新建煤池、制粉站、輸粉系統(tǒng)等。新制粉系統(tǒng)采用中速磨EM95型,銘牌能力:59t/h(指在原煤水分含量為12%、可磨系數(shù)為50%～55%、煤粉200目的過篩率為80%,煤粉含水量不大于1%時的設備干煤粉出力)。采用一級袋式收粉,煤粉袋式收集器型號:LY-M-3090型,處理風量:90000～130000m3/h,過濾風速:0.63～0.75m/min,過濾面積:3090m2。新增1座煙氣爐,煙氣量:7～9萬m3/h;煙氣溫度:200℃～400℃。輸粉系統(tǒng)采用兩罐并列,在收粉系統(tǒng)下部;由煤粉倉、倉式泵、蒸汽加熱器、輸粉管線、閥門和噴吹用氣體等組成;輸粉系統(tǒng)設2個煤粉倉,煤粉倉下設有2個倉式泵;新建系統(tǒng)正常情況下負責向#3高爐直接噴吹以及向#4、新#3高爐任一座高爐輸粉;原制粉系統(tǒng)正常情況下負責向#1、#2高爐直接噴吹以及向新#3高爐輸粉,新建系統(tǒng)檢修時也可向#3高爐及#4高爐輸粉?，F(xiàn)#3高爐、#4高爐、新#3高爐均有噴吹塔,本新建系統(tǒng)只需考慮將煤粉輸至相應的#4高爐、新#3高爐噴吹塔上并在#3高爐新建一根直接噴吹管道。煤粉倉流化、倉式泵加壓和流化均采用氮氣;煤粉輸送采用壓縮空氣。4降低煙氣含氧量本工程采用國內(nèi)成熟技術(shù)技術(shù)進行設計,為適應攀鋼高爐冶煉強度大、原煤水分大及原煤雜質(zhì)含量高等特點,主要工藝采參數(shù)均做相應調(diào)整,裝備水平達到了國內(nèi)先進水平。考慮到攀鋼周邊煤礦原煤質(zhì)量下滑以及降低成本等原因造成煙煤配比越來越高,本生產(chǎn)線充分考慮安全生產(chǎn)等因素,特別考慮采取參入熱風爐廢氣等特殊措施降低煙氣含氧量降低至12%以下。經(jīng)過生產(chǎn)實踐,該措施不僅完全達到了設計指標,并在節(jié)能降耗等方面具有重要作用。5生產(chǎn)線作業(yè)情況為維持攀鋼5座高爐較高的冶煉強度,制粉車間#1、#2、#3制粉系列已投產(chǎn)連續(xù)運行多年,其中#1、#2制粉系列已堅持運行15年以上,期間從未進行大修,主要設備均已大幅超過合理使用壽命,生產(chǎn)