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1、高炉喷吹煤粉系统高炉经风口喷吹煤粉已成为节焦和改进冶炼工艺最有效的措施之一。它不仅可以代替 日益紧缺的焦炭，而且有利于改进冶炼工艺：扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区；降低风口前的理论燃烧温度，有利于提高风温和采用富氧鼓风，特别是喷吹煤粉和富氧鼓风相结合，在节焦和增产两方面都能取得非常好的效果；可以提高一氧化碳的利用率，提高炉内 煤气含氢量，改善还原过程等等。总之，高炉喷煤既有利于节焦增产，又有利于改进高炉冶炼工艺和促进高炉顺行，受到世界各国的普遍重视。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，其工艺流程如图71所示。 原煤贮运系统；原煤用汽车或火车运至原煤场进行堆
2、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。根据总图布置的远近，用皮带机将原煤送人煤粉制备系统的原煤仓内。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。 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人高炉风口。根据现场情况，喷吹罐组可布置在制粉系统的煤粉仓下面，直接将煤粉喷入高炉；也可布置在高炉附近，用设在制粉系统煤粉仓下面的仓式泵，将煤粉输送到高炉附近的喷吹罐组内。热烟气系统：将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送人制粉系统，用来干燥煤粉。为了降低干燥气中含氧量，现多采用热风炉烟道废气与燃烧炉热烟气
3、的混合气体作为制粉系统的干燥气。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。 71煤粉制备系统 711煤粉制备工艺 煤粉制备工艺是指通过磨煤机将原煤加工成粒度及水分含量均符合高炉喷煤要求的煤粉的工艺过程。高炉喷吹系统对煤粉的要求是：粒径小于74m的占80以上，水分不大于1。根据磨煤设备可分为球磨机制粉工艺和中速磨制粉工艺两种。 7111球磨机制粉工艺 图72a所示为20世纪80年代广为采用的球磨机制粉工艺流程示意图。原煤仓1中的原煤由给煤机2送入球磨机9内进行研磨。干燥气经切断阀14和调节阀15送入
4、球磨机，干燥气温度通过冷风调节阀13调节混入的冷风量来实现，干燥气的用量通过调节阀15进行调节。 干燥气和煤粉混合物中的木屑及其它大块杂物被木屑分离器10捕捉后由人工清理。煤粉随干燥气垂直上升，经粗粉分离器11分离，分离后不合格的粗粉返回球磨机再次碾磨，合格的细粉再经一级旋风分离器4和二级旋风分离器5进行气粉分离，分离出来的煤粉经锁气器12落入煤粉仓8中，尾气经布袋收粉器6过滤后由二次风机排人大气。 一次风机出口至球磨机人口之间的连接管叫返风管。设置此管的目的是利用干燥气余热提高球磨机入口温度和在风速不变的情况下减轻布袋收粉器的负荷，但生产实践证明此目的并没有达到。 此流程要求一次风机前常压运
5、行，一次风机后负压运行，在实际生产中很难控制，因此，在20世纪90年代初很多厂家对上述工艺流程进行了改造，改造后的工艺流程如图726所示。改造的主要内容有：(1)取消一次风机，使整个系统负压运行；(2)取消返风管，减少煤粉爆炸点；(3)取消二级旋风分离器或完全取消旋风分离器。改造后大大简化了工艺流程，减小了系统阻力损失，减少了设备故障点。 7112中速磨制粉工艺 中速磨制粉工艺如图73所示。原煤仓中的原煤经给煤机送人中速磨中进行碾磨，干燥气用于干燥中速磨内的原煤，冷风用于调节干燥气的温度。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
6、粉风机排人大气。中速磨不能磨碎的粗硬煤粒从主机下部的清渣孔排出。 按磨制的煤种可分为烟煤制粉工艺、无烟煤制粉工艺和烟煤与无烟煤混合制粉工艺，3种工艺流程基本相同。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： 氮气系统：用于惰化系统气氛。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。系统内O：、CO含量的监测系统：当系统内O。含量及CO含量超过某一范围时报警并采取相应措施。烟煤和无烟煤混合制粉工艺增加配煤设施，以调节烟煤和无烟煤的混合比例。 712主要设备 7121磨煤机 根据磨煤机的转速可以分为低速磨煤机和中速磨煤机。低速磨煤机又称钢球磨煤机
7、或球磨机，筒体转速为1625rmin。中速磨煤机转速为50300rmin，中速磨优于钢球磨，是目前新建制粉系统广泛采用的磨煤机。 A球磨机 球磨机是20世纪80年代建设的制粉系统广泛采用的磨煤机，其结构如图74所示。图74球磨机结构示意图 球磨机主体是一个大圆筒筒体，筒内镶有波纹形锰钢钢瓦，钢瓦与筒体间夹有隔热石棉板，筒外包有隔音毛毡，毛毡外面是用薄钢板制作的外壳。简体两头的端盖上装有空心轴，它由大瓦支承。空心轴与进、出口短管相接，内壁有螺旋槽，螺旋槽能使空心轴内的钢球或煤块返回筒内。 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
8、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n临(rmin)。根据力的平衡可以得到理论临界转速的计算公式： 式中R筒体内半径，m； g重力加速度，98ms2 由上式可知，临界转速取决于筒体内半径尺，而与钢球质量无关。简体内半径越小，临界转速越大。在正常生产时，筒体转速应略低于理论临界转速。 生产实践证明，磨煤机能力最强时圆筒的最佳转速为： n佳=0.76n临 球磨机中钢球是沿筒体长度方向均匀分布的，因此简体出口端煤粒被钢球磨碎的机会比入口端多，煤粉的均匀性指数较差。 球磨机的优点是：对原煤品种的要求不高，它可以磨制各
9、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。其缺点是：设备笨重，系统复杂，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。 B中速磨煤机 中速磨煤机是目前新建制粉系统普遍采用的磨煤机，主要有3种结构形式平盘磨、碗式磨和MPS磨。 中速磨具有结构紧凑、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等优点。中速磨在低负荷运行时电耗明显下降，单位煤粉耗电量增加不多，当配用回转式粗粉分离器时，煤粉均匀性好，均匀指数高。中速磨的缺点是磨煤元件易磨损，尤其是平盘磨和碗式磨的磨煤能力随零件的磨损明显下降。由于磨煤机干燥气的温度不能
10、太高，因此，磨制含水分高的原煤较为困难。另外，中速磨不能磨硬质煤，原煤中的铁件和其它杂物必须全部去除。 中速磨转速过低时磨煤能力低，转速过高时煤粉粒度过粗，因此转速要适宜，以获得最佳效果。 图75为平盘磨的结构示意图，转盘和辊子是平盘磨的主要部件。电动机通过减速器带动转盘旋转，转盘带动辊子转动，煤在转盘和辊子之间被研磨，它是依靠碾压作用进行磨煤的。碾压煤的压力包括辊子的自重和弹簧拉紧力。 原煤由落煤管送到转盘的中部，依靠转盘转动产生的离心力使煤连续不断地向转盘边缘移动，煤在通过辊子下面时被碾碎。转盘边缘上装有一圈挡环，可防止煤从转盘上直接滑落出去，挡环还能保持转盘上有一定厚度的煤层，提高磨煤效
11、率。干燥气从风道引入风室后，以大于35ms的速度通过转盘周围的环形风道进入转盘上部。由于气流的卷吸作用，将煤粉带入磨煤机上的粗粉分离器，过粗的煤粉被分离后又直接回到转盘上重新磨制。在转盘的周围还装有一圈随转盘一起转动的叶片，叶片的作用是扰动气流，使合格煤粉进入磨煤机上部的粗粉分离器。 此种磨煤机装有23个锥形辊子，辊子有效深度约为磨盘外径的209，6，辊子轴线与水平盘面的倾斜角一般为15。，辊子上套有用耐磨钢制成的辊套，转盘上装有用耐磨钢制成的衬板。辊子和转盘磨损到一定程度时就应更换辊套和衬板，弹簧拉紧力要根据煤的软硬程度进行适当的调整。 为了保证转动部件的润滑，此种磨煤机的进风温度一般应小于
12、300350。干燥气通过环形风道时应保持稍高的风速，以便托住从转盘边缘落下的煤粒。国产平盘磨的型号和规格见表71。 b碗式磨 此种磨煤机由辊子和碗形磨盘组成，故称碗式磨，沿钢碗圆周布置3个辊子。钢碗由电机经蜗轮蜗杆减速装置驱动，做圆周运动。弹簧压力压在辊子上，原煤在辊子与钢碗壁之间被磨碎，煤粉从钢碗边溢出后即被干燥气带人上部的煤粉分离器，合格煤粉被带出磨煤机，粒度较粗的煤粉再次落入碾磨区进行碾磨，原煤在被碾磨的同时被干燥气干燥。难以磨碎的异物落入磨煤机底部，由随同钢碗一起旋转的刮板扫至杂物排放口，并定时排出磨煤机体外。磨煤机结构如图76所示。 表72列出了国产151型碗式磨煤机的技术性能。表7
13、3为德国产RP型碗式磨煤机规格。 cMPS磨煤机 MPS型辊式磨煤机结构示意图见图77。该机属于辊与环结构，它与其它形式的中速磨煤机相比，具有出力大和碾磨件使用寿命长，磨煤电耗低，设备可靠以及运行平稳等特点。新建的中速磨制粉系统采用这种磨煤机的较多。它配置3个大磨辊，磨辊的位置固定，互成120。角，与垂直线的倾角为12。15。，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7090ms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。合格的细颗粒煤粉经过粗粉分
14、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。原煤中较大颗粒的杂质可通过喷嘴口落到机壳底座上经刮板机构刮落到排渣箱中。煤粉粒度可以通过粗粉分离器挡板的开度进行调节，煤粉越细，能耗越高。在低负荷运行时，同样的煤粉粒度，单位煤粉的能耗会提高。 7.1.2.2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。图78为埋刮板给煤机结构示意图。此种给煤机便于密封，可多点受料和多点出料，并能调节刮板运行速度和输料厚度，能够发送断煤信号。 埋刮板给煤机由链轮、链条和壳体组成。壳体内有上下两组支承链条滑移的轨道和控制料层厚度的调节板，刮板装在链条上，壳体上下设有一个或数个进出
15、料口和一台链条松紧器。链条由电动机通过减速器驱动。原煤经进料口穿过上刮板落人底部后由下部的刮板带走。埋刮板给煤机对原煤的要求较严，不允许有铁件和其它大块夹杂物，因此在原煤贮运过程中要增设除铁器，去除其中的金属器件。 7123煤粉收集设备 A粗粉分离器 由于干燥气和煤粉颗粒相互碰撞，使得从磨煤机中带出的煤粉粒度粗细混杂。为避免煤粉过粗，在低速磨煤机的后面通常设置粗粉分离器，其作用是把过粗的煤粉分离出来，再返回球磨机重新磨制。 目前采用的粗粉分离器形式很多，工作原理大致有以下4种： (1)重力分离。其原理是气流在垂直上升的过程中，当流入截面较大的空间时，使气流速度降低，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。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。惯性是物体保持原来运动速度和方向的特性；而惯性力的大小与物体运动的速度、质量有关，速度越快，质量越大，惯性力也就越大。在同样的流速下，大颗粒煤粉容易脱离气流而分离出来。 (3)离心分离。粗颗粒煤粉在旋转运动中依靠其离心力从气流中分离出来，称为离心分离。实际上这种方式仍属惯性分离，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
