球團(tuán)煤粉制備的氧含量控制難點摘要 11.關(guān)于球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)對氧含量的安全規(guī)范 1 2 32.為什么高爐噴煤系統(tǒng)要求控制氧含量，球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)不要求控制氧含量 3 4 4 53.理論上球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)是否可以把氧含量降下來 54.球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)安全控制比較合理的辦法 55.關(guān)于磨機(jī)出口(布袋收塵器進(jìn)口)是否需要安裝快速切斷閥 6 6 7 8 9摘要本文對安全檢查中常見的系統(tǒng)氧含量和磨機(jī)出口切斷閥的問題進(jìn)行探討。1.球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)氧含量是否必須≤12%?2.高爐噴煤的磨機(jī)出口管道是否需要安裝快速切斷閥?1.關(guān)于球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)對氧含量的安全規(guī)范有些安全檢查對球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)的氧含量要求≤12%(指標(biāo)和高爐噴煤類似),這是一個值得探討的要求。第2頁共10頁對于球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)的氧含量，雖然規(guī)定系統(tǒng)設(shè)置氧含量和一氧化碳檢測裝置，但是下面三個相關(guān)的規(guī)范里面都沒有明確控制范圍的要求，也就是對氧含量不做要求：·《GB/T50491-2018.鐵礦球團(tuán)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》·《GB50414-2018.鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》·《AQ2025-2010燒結(jié)球團(tuán)安全規(guī)程》這些規(guī)范里面一些條文也對“不要求氧含量”有間接的體現(xiàn)，比如《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》6.5.4.1說明“以環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)”為烘干介質(zhì)。工藝上，環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)成分和空氣非常接近，實際上也就是用熱空氣干燥煤粉，在這個工藝環(huán)境下當(dāng)然無法控制系統(tǒng)氧含量。在《GB/T50491-2018.鐵礦球團(tuán)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》5.3.3-5中也有類似“采用環(huán)冷熱風(fēng)”的描述。這些描述間接說明的球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)對系統(tǒng)氧含量沒有指標(biāo)要求。《GB50414-2018.鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》6.5.4煤粉制備烘干介質(zhì)應(yīng)符合下列規(guī)定：1以環(huán)冷機(jī)熱廢氣為烘干介質(zhì)時，宜在熱風(fēng)進(jìn)人磨煤機(jī)前設(shè)置除塵裝置；2熱風(fēng)爐提供煤粉制備烘干介質(zhì)時，熱風(fēng)爐應(yīng)設(shè)放散煙囪，并宜采用耐火極限不低于1.00h的不燃性墻體與磨煤機(jī)完全隔開；燃煤熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)含塵粒度大于0.5mm時，應(yīng)設(shè)置降塵裝置。6.5.5煤粉制備與輸送系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：5.3.35.3.3使用固體燃料時，儲存和制備系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：1直接使用粉煤時，粒度應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)表4.5.2的規(guī)定。粉煤儲存?zhèn)}應(yīng)設(shè)置在靠近用戶附近且儲存時間不宜大于6h.2使用塊煤時，原煤粒度宜小于30mm,水分宜小于8%.且應(yīng)設(shè)置原煤儲存和粉煤制備系統(tǒng)。30d,距離運輸近時宜為7d～10d,原煤儲存設(shè)施應(yīng)防雨、通風(fēng)。4當(dāng)原煤粒度大于30mm時應(yīng)破碎至細(xì)磨設(shè)備需要的粒度，在破碎、細(xì)磨前應(yīng)去除雜物和金屬異物。5原煤細(xì)磨宜采用立式磨機(jī)，在磨機(jī)內(nèi)應(yīng)通人250℃熱風(fēng)對原煤干燥，當(dāng)采用環(huán)冷機(jī)熱氣體作為熱源時，應(yīng)設(shè)置備用熱風(fēng)爐。磨機(jī)出口應(yīng)設(shè)置旋風(fēng)分級機(jī)將粗顆粒返回磨機(jī)再磨。6磨機(jī)給料口處應(yīng)設(shè)置鎖風(fēng)閥。磨機(jī)給料設(shè)備應(yīng)采用密封5.4.1制粉系統(tǒng)應(yīng)采用情化氣體作為干燥介質(zhì)，負(fù)壓系統(tǒng)磨煤機(jī)人口氧含量小予或等于8%,末端出化氣體。2.為什么高爐噴煤系統(tǒng)要求控制氧含量，球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)不要求控制氧含量第4頁共10頁對于高爐噴煤系統(tǒng)來說，控制氧含量非常簡單，主要是高爐噴煤系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢條件：1)高爐噴煤使用高爐熱風(fēng)爐廢氣(氧含量≤3%)作為80%干燥劑，系統(tǒng)氧含量輕易就能降下來。2)如果沒有廢氣，高爐噴煤的煙氣爐用高爐煤氣作為燃料，采用自循環(huán)工藝，做好密封，系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)的時候，氧含量也能夠控制在12%以下。但是對于獨立的球團(tuán)廠來說，沒有高爐廢氣和高爐煤氣，很難控制制粉系統(tǒng)氧含量。也就是說，獨立的球團(tuán)廠制粉系統(tǒng)，控制氧含量到≤12%很難，主·燃料大部分為塊煤、煤粉或者天然氣；環(huán)冷熱風(fēng)作為干燥劑主要用于煤粉制備工藝，其正確性已通過多個權(quán)威來源驗證。具體應(yīng)用場景在環(huán)式冷卻機(jī)的二冷段(即二次冷卻段),熱風(fēng)被用作干燥劑以去除煤粉的表面水分。這種工藝常見于鋼鐵廠球團(tuán)生產(chǎn)流程，通過熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)高效干燥，同時降低干燥劑氧濃度以減少爆炸風(fēng)險。工藝優(yōu)勢1)安全性高：通過摻入煙氣降低氧濃度，避免煤粉爆炸風(fēng)險；2)效率提升：增強(qiáng)制粉系統(tǒng)干燥能力，減少燃燒器區(qū)域溫度；3)環(huán)保特性：降低氮氧化物生成量，減少環(huán)境污染。4)環(huán)冷機(jī)用于制煤粉的冷卻風(fēng)使用鏈篦機(jī)干燥二段廢氣，其含氧量<6%,這種廢氣用于煤粉制備可以保證絕對安全。采用環(huán)冷熱風(fēng)作為干燥劑(規(guī)范是容許的)由于環(huán)冷熱風(fēng)成分和空氣類似，其氧含量也和空氣類似，無法控制。采用煙氣爐加熱+自循環(huán)工藝包括以下幾種工藝：·采用沸騰爐+環(huán)冷熱風(fēng)+自循環(huán)工藝；·煤粉爐+空氣+自循環(huán)工藝；采用這兩個工藝的氧含量控制也滿足不了≤12%的要求，即使充了少量的氮氣。主要原因如下：·沸騰爐空氣過剩系數(shù)很大，煙氣本身氧含量就比較高；·單位球團(tuán)干燥用的煤粉燃燒產(chǎn)生的煙氣量太少(和高爐煤氣相比),增加的惰性氣體比例太低。·煤粉燃燒對空氣的過剩系數(shù)要求比較高，否則燃燒不穩(wěn)定，CO含量超標(biāo)，不像高爐煤氣(高爐煤氣的空氣過剩系數(shù)達(dá)到1.05~1.1);也就是說，使用自循環(huán)工藝控制氧含量≤12%是有很多前提條件的，就是煙氣爐產(chǎn)生的低氧煙氣量需要達(dá)到總煙氣量一定的比例。第48章，第56章有相關(guān)類似的計算，可以參考。3.理論上球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)是否可以把氧含量降下來如果不計成本，是否能夠控制球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)氧含量≤12%,是可以的，制粉系統(tǒng)根據(jù)主風(fēng)機(jī)的工藝生產(chǎn)風(fēng)量，配加20%以上的氮氣，采用自循環(huán)系統(tǒng)，就可以的。比如10t/h的制粉系統(tǒng)，制粉工藝風(fēng)量通常為4萬m3/h左右，就需要設(shè)置一臺>8000m3/h的制氮機(jī)，每小時增加氮氣成本1500~3000元，投資和運行成本都是巨大的。這樣巨大的成本既不劃算，也沒有必要。4.球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)安全控制比較合理的辦法控制系統(tǒng)氧含量不是唯一的安全手段，可以合理的控制某一個時間段內(nèi)局部的氧含量，在一定成本范圍內(nèi)解決制粉系統(tǒng)的安全問題；比如對于10t/h的制粉系統(tǒng)，可以設(shè)置一臺1000~2000m3/h的制氮機(jī)精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)氧含量，具體如下：·粉倉為封閉系統(tǒng)，做好密封，利用微量連續(xù)的氮氣控制系統(tǒng)氧含量；·布袋脈沖采用氮氣，適當(dāng)控制停車時候的布袋內(nèi)氧含量；·磨機(jī)進(jìn)口設(shè)置充氮，停車后和開車前連續(xù)充氮，控制磨機(jī)停機(jī)時候的氧含量因為停機(jī)時候磨機(jī)更加容易著火，具體原因見第104章；·采用自循環(huán)工藝+少量氮氣把系統(tǒng)氧含量控制在16%左右；·全力消除積粉的死角，同樣見104章總之，球團(tuán)的制粉系統(tǒng)的安全控制是一個系統(tǒng)工程，后期有機(jī)會再探討。5.關(guān)于磨機(jī)出口(布袋收塵器進(jìn)口)是否需要安裝快速切斷閥高爐噴煤系統(tǒng)的安全檢查，經(jīng)常有檢查人員提出來要求磨機(jī)出口管道(或者布袋收塵器進(jìn)口)設(shè)置快速切斷閥(山西區(qū)域的單位比較多)。這個要求是否合理?對于高爐噴煤系統(tǒng)來說，比較常用的規(guī)范是《GB50607-2010高爐噴吹煤粉工程設(shè)計規(guī)范》這個規(guī)范里面正文并沒有明確的規(guī)定要求安裝快切閥，同時在后面的解釋條款里面提出了相關(guān)的建議：為了避免制粉系統(tǒng)的輸粉管線內(nèi)積粉，從煤機(jī)至布袋收粉器的輸粉管道上不宜裝設(shè)隔離閥或調(diào)節(jié)閥。也就是安全規(guī)范建議高爐噴煤系統(tǒng)不安裝快速切斷閥。對于球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)則不同，要求安裝。3.7.8制粉系統(tǒng)管道及防爆門GB50607-2010解釋條款54頁1在煙氣爐至磨煤機(jī)入口的熱風(fēng)管道上，對于非惰性干燥氣制粉系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置就地吸人冷風(fēng)用冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥。對于惰性干燥氣制粉系統(tǒng)一般不設(shè)置就地吸人冷風(fēng)用冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥，以保證系統(tǒng)的含2為了避免制粉系統(tǒng)的輸粉管線內(nèi)積粉，從磨煤機(jī)至布袋收粉器的輸粉管道上不宜裝設(shè)隔離閥或調(diào)節(jié)閥。主排煙風(fēng)機(jī)出口管道上的調(diào)節(jié)閥和循環(huán)煙氣管道是為了適應(yīng)煙氣自循環(huán)控制返回?zé)煔饬啃枰b設(shè)的。6在制粉系統(tǒng)及其相關(guān)煙、風(fēng)道上的人孔、手孔和觀察孔應(yīng)10~12制粉系統(tǒng)管道應(yīng)按要求的設(shè)計壓力進(jìn)行設(shè)計。本條們要求的設(shè)計壓力是不相同的：求煤粉制備與輸送系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：2磨煤室室外應(yīng)設(shè)置消防車道；鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》4除塵器的進(jìn)口處必須設(shè)置快速截斷閥；必須設(shè)置溫度、壓力和一氧化碳濃度、氧濃度監(jiān)控設(shè)施及報警應(yīng)高于70℃,無煙煤煤粉溫度不應(yīng)高于80℃;過5.00h,無煙煤煤粉在倉內(nèi)貯存的時間不得超過8.00h。煤粉倉需要注意的是：這個要求是在第6章工藝系統(tǒng)里面的6.5燒結(jié)和球團(tuán)章節(jié)在后面6.6煉鐵相關(guān)章節(jié)里面對高爐噴煤提出了安全要求，但是安全要求 第9頁共10頁煤粉制備系統(tǒng)里面，最大的安全隱患是堆積煤粉的死角，磨機(jī)出口設(shè)置快速切斷閥，有以下缺點：·增加了一個積粉的死角，相關(guān)的蝶閥里面難免有死角；·蝶閥處于含有煤粉的高速氣流過程中，煤粉對閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)沖刷嚴(yán)重，時間長了難以保證閥門的密封性；也有優(yōu)點，就是在布袋著火的時候能夠把布袋和磨機(jī)等設(shè)備隔離，方便滅火。球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)的危險性高于高爐噴煤系統(tǒng)，綜合來看，球團(tuán)布袋進(jìn)口設(shè)計快切閥是可以理解的，但是，高爐噴煤布袋進(jìn)口管道(磨機(jī)出口)設(shè)置快切閥就是畫蛇添足了。1.利用煉鐵高爐噴煤相關(guān)的規(guī)范和要求參數(shù)去要求球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)是不合理的，反之亦然；2.通用的煤粉制粉系統(tǒng)，不同行業(yè)的規(guī)范對安全參數(shù)要求是不同的，比如磨機(jī)出口溫度，球團(tuán)煙煤制粉磨機(jī)出口溫度要求≤70℃,高爐噴煤常規(guī)要求的是≤80℃,煤化工行業(yè)的部分制粉系統(tǒng)磨機(jī)出口溫度達(dá)到105℃。不同工藝要求參數(shù)不同，不能張冠李戴。3.球團(tuán)煤粉制備系統(tǒng)沒有要求控制氧含量，但是在其他方面對制粉系統(tǒng)提出了更加嚴(yán)格的要求，比如布袋進(jìn)口管道設(shè)置快切閥，磨機(jī)給煤機(jī)出料口設(shè)計鎖風(fēng)閥，原煤倉的惰性氣體保護(hù)，這些都是高爐噴煤沒有的