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1、7 高炉喷吹煤粉系统,高炉喷煤系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉喷吹、热烟气和供气等几部分组成，其工艺流程如下：,高炉喷煤系统工艺流程,1.原煤贮运系统：,原煤用汽车或火车运至原煤场进行堆放、贮存、破碎、筛分及去除其中金属杂物等，同时将过湿的原煤进行自然干燥。2.煤粉制备系统：将原煤经过磨碎和干燥制成煤粉，再将煤粉从干燥气中分离出来存入煤粉仓内。,3.煤粉喷吹系统：,在喷吹罐组内充以氮气，再用压缩空气将煤粉经输送管道和喷枪喷入高炉风口。4.热烟气系统：将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送入制粉系统，用来干燥煤粉。,5.供气系统：,供给整个喷煤系统的压缩空气、氮气、氧气及少量的蒸汽。压缩空气用
2、于输送煤粉，氮气用于烟煤制备和喷吹系统的气氛惰化，蒸汽用于设备保温。,7.1 煤粉制备系统,7.1.1 煤粉制备工艺,球磨机制粉工艺 80年代广为采用球磨机制粉工艺流程。,一.按磨煤机分为两类：球磨机制粉、中速磨制粉,1原煤仓；2给煤机；3一次风机；4一级旋风分离器；5二级旋风分离器；6布袋收粉器；7二次风机；8煤粉仓；9球磨机；10木屑分离器；11粗粉分离器；12锁气器；13冷风调节阀；14切断阀；15调节阀16旋风分离器；17排粉风机 球磨机制粉工艺流程图,此流程要求一次风机前常压运行，一次风机后负压运行，在实际生产中很难控制，因此，在90年代初很多厂家对上述工艺流程进行了改造。改造的主要
3、内容有：取消一次风机，使整个系统负压运行；取消返风管，减少煤粉爆炸点；取消二级旋风分离器或完全取消旋风分离器。改造后的工艺流程如下：,改进后的球磨机制粉工艺流程图,中速磨煤机本身带有粗粉分离器，从中速磨出来的气粉混合物直接进入布袋收粉器，被捕捉的煤粉落入煤粉仓，尾气经排粉风机排入大气。,2.中速磨制粉工艺,中速磨制粉工艺流程图,二.按煤种分三种：,烟煤制粉工艺无烟煤制粉工艺烟煤与无烟煤混合制粉工艺,基于防爆要求，烟煤制粉工艺和烟煤与无烟煤混合制粉工艺增加以下几个系统：,（1）氮气系统：用于惰化系统气氛。（2）热风炉烟道废气引入系统：将热风炉烟道废气作为干燥气，以降低气氛中含氧量。（3）系统内O
4、2、CO含量的监测系统：当系统内O2含量及CO含量超过某一范围时报警并采取相应措施。,7.1.2 主要设备,1.磨煤机,（1）球磨机,球磨机结构示意图,圆筒的转速应适宜，如果转速过快，钢球在离心力作用下紧贴圆筒内壁而不能落下，致使原煤无法磨碎。相反，如果转速过慢，会因钢球提升高度不够而减弱磨煤作用，降低球磨机的效率。当钢球获得的离心力等于钢球自身的重力时，筒体的转速称为临界转速。根据力的平衡可以得到理论临界转速的计算公式：r/min,在实际生产时圆筒的最佳转速为：,球磨机的优点：对原煤品种的要求不高，它可以磨制各种不同硬度的煤种，并且能长时间连续运行，因此短期内不会被淘汰。缺点：设备笨重，系统
5、复杂，建设投资高，金属消耗多，噪音大，电耗高，并且即使在断煤的情况下球磨机的电耗也不会明显下降。,（2）中速磨煤机,中速磨优点：结构紧凑、占地面积小、基建投资低、噪声小、耗水量小、金属消耗少和磨煤电耗低。但是不能磨硬质煤，原煤中的铁件和其它杂物必须全部去除。,MPS磨煤机,配置三个大磨辊，磨辊的位置固定，互成120角，与垂直线的倾角为1215，在主动旋转着的磨盘上随着转动，在转动时还有一定程度的摆动。磨碎煤粉的碾磨力可以通过液压弹簧系统调节。原煤的磨碎和干燥借助干燥气的流动来完成的，干燥气通过喷嘴环以7090m/s的速度进入磨盘周围，用于干燥原煤，并且提供将煤粉输送到粗粉分离器的能量。合格的细
6、颗粒煤粉经过粗粉分离器被送出磨煤机，粗颗粒煤粉则再次跌落到磨盘上重新碾磨。,MPS磨煤机,2.给煤机,给煤机位于原煤仓下面，用于向磨煤机提供原煤，目前常用埋刮板给煤机。优点：密封性好，能调节刮板运行速度和输料厚度，能够发送断煤信号。,3.煤粉收集设备,（1）粗粉分离器 目前采用的粗粉分离器形式很多，工作原理大致有以下四种：1）重力分离。原理：气流在垂直上升的过程中，当流入截面较大的空间时，气流速度降低，减小对煤粉的浮力，大颗粒的煤粉随即分离沉降。,2）惯性分离。原理：在气流拐弯时，利用煤粉的惯性力把粗粉分离出来，即惯性分离。,3）离心分离。原理：粗颗粒煤粉在旋转运动中依靠其离心力从气流中分离出
7、来，称为离心分离。气流沿圆形容器的圆周运动时，由于大颗粒煤粉具有较大的离心力而首先被分离出来。,4）撞击分离。原理：利用撞击使粗颗粒煤粉从气流中分离出来，称为撞击分离。当气流中的煤粉颗粒受撞击时，由于粗颗粒煤粉首先失去继续前进的动能而被分离出来，细颗粒煤粉随气流方向继续前进。,（2）PPCS气箱式脉冲布袋收粉器,PPCS气箱式脉冲布袋收粉器由灰斗、排灰装置、脉冲清灰系统等组成。箱体由多个室组成，每个室配有两个脉冲阀和一个带气缸的提升阀。进气口与灰斗相通，出风口通过提升阀与清洁气体室相通，脉冲阀通过管道与储气罐相连。,气箱式脉冲布袋收粉器结构示意图1提升阀；2脉冲阀；3阀板；4隔板；5滤袋及袋笼
8、；6灰斗；7叶轮给煤机或螺旋输送机,原理：当气体和煤粉的混合物由进风口进入灰斗后，一部分凝结的煤粉和较粗颗粒的煤粉由于惯性碰撞，自然沉积到灰斗上，细颗粒煤粉随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，煤粉被阻留在滤袋外侧，净化后的气体由滤袋内部进入箱体，再经阀板孔、出口排出，达到收集煤粉的作用。随着过滤的不断进行，滤袋外侧的煤粉逐渐增多，阻力逐渐提高，当达到设定阻力值或一定时间间隔时，清灰程序控制器发出清灰指令。首先关闭提升阀，切断气源，停止该室过滤，再打开电磁脉冲阀，向滤袋内喷入高压气体氮气或压缩空气，以清除滤袋外表面捕集的煤粉。清灰完毕，再次打开提升阀，进入工作状态。,清灰过程：一个室从清灰开始到结
9、束，称为一个清灰过程，一般为310秒。清灰周期：一个室从清灰开始到下一次清灰开始之间的时间间隔称为清灰周期，清灰周期的长短取决于煤粉浓度、过滤风速等。清灰间隔：从一个室的清灰结束到另外一个室的清灰开始，称为清灰间隔。,PPCS气箱式脉冲布袋收粉器的技术性能,4.排粉风机 排粉风机是制粉系统的主要设备，它是整个制粉系统中气固两相流流动的动力来源，工作原理与普通离心通风机相同。,5.木屑分离器 木屑分离器安装在磨煤机出口的垂直管道上，用以捕捉气流中夹带的木屑和其它大块杂物。分离器内上方设有可翻转的网格，下部内侧有木屑篓，篓底有一扇能翻转的挡气板，外侧有取物门。木屑分离器取物时先关闭挡气板，再把网格
10、从水平位置翻下，使木屑落入木屑篓，网格复位后打开取物门把木屑等杂物取出。,木屑分离器1平衡重锤；2取物门；3挡气板；4网格,6.锁气器,锁气器是一种只能让煤粉通过而不允许气体通过的设备。常用的锁气器有锥式和斜板式两种。,当煤粉在锁气器内存到一定数量时，灰门自动开启卸灰，当煤粉减少到一定量后，由于平衡锤的作用使灰门复位。斜板式锁气器可在垂直管道上使用，也可在垂直偏斜度小于20的倾斜管道上使用。而锥式锁气器只能安装在垂直管道上。为保证锁气可靠，一般要安装两台锁气器，串连使用，并且锁气器上方煤粉管的长度不应小于600mm。,原理：,7.2 煤粉喷吹系统,从制粉系统的煤粉仓后面到高炉风口喷枪之间的设施
11、属于喷吹系统，主要包括煤粉输送、煤粉收集、煤粉喷吹、煤粉的分配及风口喷吹等。,直接喷吹工艺：在煤粉制备站与高炉之间距离小于300m的情况下，把喷吹设施布置在制粉站的煤粉仓下面，不设输粉设施，这种工艺称为直接喷吹工艺。间接喷吹工艺：在制粉站与高炉之间的距离较远时，增设输粉设施，将煤粉由制粉站的煤粉仓输送到喷吹站，这种工艺称为间接喷吹工艺。,1.串罐喷吹,是将三个罐重叠布置的，从上到下三个罐依次为煤粉仓、中间罐和喷吹罐。,串罐喷吹工艺1塞头阀；2煤粉仓电子称；3煤粉仓；4软连接；5放散阀；6上钟阀；7中间罐充压阀；8中间罐电子称；9均压阀；10中间罐；11中间罐流化阀；12中钟阀；13软连接；14
12、下钟阀；15喷吹罐充压阀；16喷吹罐电子称；17喷吹罐；18流化器；19给煤球阀；20混合器,倒罐顺序：打开上钟阀6，煤粉由煤粉仓3落入中间罐10内，装满煤粉后关上钟阀。当喷吹罐17内煤粉下降到低料位时，中间罐开始充压，向罐内充入氮气，使中间罐压力与喷吹罐压力相等，依次打开均压阀9、下钟阀14和中钟阀12。待中间罐煤粉放空时，依次关闭中钟阀12、下钟阀14和均压阀9，开启放散阀5直到中间罐压力为零。,喷吹罐连续运行，喷吹稳定，设备利用率高，厂房占地面积小。,优点：,2.并罐喷吹,两个或多个喷吹罐并列布置，一个喷吹罐喷煤时，另一个喷吹罐装煤和充压，喷吹罐轮流喷吹煤粉。优点：并罐喷吹工艺简单，设备
13、少，厂房低，建设投资少，计量方便，常用于单管路喷吹。,3.单管路喷吹,喷吹罐下只设一条喷吹管路的喷吹形式称为单管路喷吹。单管路喷吹必须与多头分配器配合使用。优点：工艺简单、设备少、投资低、维修量小、操作方便以及容易实现自动计量；由于混合器较大，输粉管道粗，不易堵塞；在个别喷枪停用时，不会导致喷吹罐内产生死角，能保持下料顺畅，并且容易调节喷吹速率；在喷煤总管上安装自动切断阀，以确保喷煤系统安全。,4.多管路喷吹,从喷吹罐引出多条喷吹管，每条喷吹管连接一支喷枪的形式称为多管路喷吹。,7.2.2 主要设备,混合器 混合器是将压缩空气与煤粉混合并使煤粉启动的设备，由壳体和喷嘴组成，如图：,沸腾式混合器
14、1压缩空气阀门；2气室；3壳体；4喷嘴；5调节帽,混合器的工作原理：是利用从喷嘴喷射出的高速气流所产生的相对负压将煤粉吸附、混匀和启动的。,2.分配器,单管路喷吹必须设置分配器。煤粉由设在喷吹罐下部的混合器供给，经喷吹总管送入分配器，在分配器四周均匀布置了若干个喷吹支管，喷吹支管数目与高炉风口数相同，煤粉经喷吹支管和喷枪喷入高炉。,分配器结构示意图 1分配器外壳；2中央锥体；3煤粉分配刀；4中间法兰；5喷煤支管；6喷煤主管,使用分配器应遵循的一些原则：,1）一座高炉使用两个分配器比使用一个分配器好。使用两个分配器，除了工艺布置灵活外，分配精度也可以提高；2）两个分配器应对称布置在高炉两侧，这样
15、可保证分配器后喷吹支管的长度大致相等，从而使喷吹支管的压力损失近似；3）喷吹主管在进入分配器前应有相当长的一段垂直段，一般要求大于3.5m，以减少加速段不稳定流的影响，保证适当的气粉速度及在充分发展段煤粉沿径向均匀分布。4）评估分配器的性能，只从寿命及精度来评估是不全面的，还应从分配器对环境的适应性来考虑，如喷枪堵塞时的性能等。,3.喷煤枪,由耐热无缝钢管制成，直径1525mm。根据喷枪插入方式可分为三种形式：,喷煤枪,（1）斜插式：从直吹管插入，喷枪中心与风口中心线有一夹角，一般为1214。斜插式喷枪的操作较为方便，直接受热段较短，不易变形，但是煤粉流冲刷直吹管壁。（2）直插式：喷枪从窥视孔
16、插入，喷枪中心与直吹管的中心线平行，喷吹的煤粉流不易冲刷风口，但是妨碍高炉操作者观察风口，并且喷枪受热段较长，喷枪容易变形。（3）风口固定式：喷枪由风口小套水冷腔插入，无直接受热段，停喷时不需拔枪，操作方便，但是制造复杂，成品率低，并且不能调节喷枪伸入长度。,4.氧煤枪,富氧的方法有两种：一是在热风炉前将氧气混入冷风；二是将有限的氧气由风口及直吹管之间，用适当的方法加入。氧煤枪有三种结构：,氧煤枪,（A）为螺旋形，它能迫使氧气在煤股四周做旋转运动，以达到氧煤迅速混合燃烧的目的；（B）为向心形，它能将氧气喷向中心，氧煤股的交点可根据需要预先设定，其目的是控制煤粉开始燃烧的位置，以防止过早燃烧而损
17、坏枪嘴或风口结渣现象的出现；（C）为退后形，当枪头前端受阻时，该喷枪可防止氧气回灌到煤粉管内，以达到保护喷枪和安全喷吹的目的。,7.4 喷煤技术进步,7.4.1 喷煤技术进步,喷煤技术的进步主要体现在以下几方面：（1）喷煤设备大型化和装备水平的提高。（2）高炉富氧喷煤。（3）喷吹烟煤或烟煤与无烟煤混合喷吹。（4）浓相输送。,7.4.2 浓相输送,1.稀相输送与浓相输送的区别：（1）煤粉状态：稀相输送时煤粉均匀地分布在气流中，煤粉沿管道断面均匀分布呈悬浮状态；而浓相输送时，由于气体流速低，单位体积内煤粉浓度高，形成输送管道下部煤粉较多，上部较少，但没有停滞现象，由于煤粉粒度又不很均匀，较大颗粒的
18、煤粉主要在管底流动，这种现象称为底密悬浮流动。（2）煤粉流速：在稀相输送时，煤粉与气流速度基本一致，是一种均匀流动；而浓相输送的底密悬浮流动与气流速度不一致，一般煤粉流动速度仅为气流速度的1/2左右。,2.影响浓相输送的因素,1)输送浓度与输送压力 输送浓度越高，P越大，要求喷吹罐的压力越高。,2)输送距离与混合比,增大输送距离，会降低输送浓度。,3)输送管径与混合比,一般浓相输送要求输送管径不宜太大，应比稀相输送小。因为单位煤粉所需载气量较少，但是如果管径太小，容易造成管道堵塞。,烟煤喷吹的安全措施,煤粉爆炸的条件：1)必须具备一定的含氧量。2）一定的煤粉悬浮浓度。3）煤粉温度达到着火点。,
19、2.高炉喷吹烟煤的安全措施,（1）控制系统气氛。（2）设计时要避免死角，防止积粉，如煤粉仓锥形部分倾角应大于70，或设计为双曲线形煤粉仓。在储煤仓、中间罐、喷吹罐下部设流化装置。（3）综合喷吹。可以采取烟煤和无烟煤混合喷吹技术（4）控制煤粉温度。严格控制磨煤机入口干燥气温度不超过250290及其出口温度不超过90。在其它各关键部位，如收粉装置煤粉斗、煤粉仓、中间罐、喷吹罐等都设有温度检测装置。当各点温度达到上限时报警，达到上上限时，系统各处消防充氮阀自动打开，向系统充入氮气。,（5）设备和管道采取防静电措施。管道、阀门及软连接处设防静电接地线，布袋选用防静电滤袋。（6）喷煤管道设自动切断阀，当喷吹压力低时自动切断阀门，停止喷煤。另外，系统还应设置消防水泵站和消防水管路系统。各层平台均应有消防器材和火灾报警装置。,
