浅谈马钢新区高炉制粉喷吹系统

浅谈马钢新区高炉制粉喷吹系统

贺仁亮

高炉制粉喷吹系统是世界炼铁正在迅速发展的一项重大技术，其目的是在高炉冶炼技术中，扩大高炉燃料来源，从风口向高炉喷吹煤粉，以价格低的煤粉替代价格昂贵的冶金焦，改善高炉的操作条件；增加高炉的调剂手段；最终达到节焦增产的目的。我自2006年从马钢老区调入新区参加马钢新区建设一直都在从事高炉制粉喷吹的仪控安装，调试及维护工作。下面是我对马钢新区高炉制粉喷吹系统工艺的一些简单阐述。

一、制粉工艺简介

马钢新区高炉制粉系统采用中速磨加一级布袋收粉工艺，共设置3个制粉系列,全负压运行。用合格烟气作原煤干燥剂。原煤来自原煤场，经配煤、过滤大块和除铁后送至喷煤主厂房的三个原煤仓内，原煤仓贮存的原煤经原煤仓下设置的计量式给煤机均匀给入中速磨。干燥剂通过袋式收尘器后的排粉风机吸入系统。原煤在中速磨内同时进行磨细和干燥，粒度较大的粒煤在中速磨内循环磨碎，合格的煤粉沿上升管道进入气箱脉冲袋式收尘器被收集入灰斗，被分离后的含尘浓度小于50mg/Nm3的尾气通过排粉风机排入大气。灰斗中的煤粉由布袋收尘器落煤管通过叶轮排粉机、煤粉筛排入煤粉仓；煤粉仓下部钟阀、软连接与喷吹系统的喷吹罐相连。原煤中硬度较大的杂物如煤矸石等经中速磨排渣口排出。高浓度袋式收尘器为露天安装，脉冲用气为氮气。为防止结露，影响煤粉输送，收尘器在工作时须维持一定的温度（65℃～110℃）,因此，自中速磨出口至收尘器进口间的上升管道、收尘器本体外层都采取了保温措施。系统中中速磨入口、煤粉仓、收尘器出口设置了O

、CO浓度监控仪，当浓度达到设定报警值时，可采取充氮气

2

保护等措施。中速磨进出口、煤粉仓、收尘器出口设置了温度监控仪，当温度达到设定报警值时，可采取相应措施，确保系统安全。

工艺流程：

二、喷吹工艺简介

马钢新区两座高炉各设有一套（3个喷吹罐）并罐喷吹系统,采用高压并列罐总管加炉前分配器方案,连续地向高炉喷吹煤粉。由计算机自动控制倒罐作业，也可由人工在计算机上手动控制倒罐作业，并应用了喷吹罐卸压氮气回收技术。在每个喷吹罐与煤粉仓之间设有两个气动偏置钟阀，两阀间设有软连接。喷吹罐上设有充压阀、补压阀和卸压阀。喷吹罐底部设有流化装置。上述各阀的开关通过电磁换向阀的换向来实现远程控制。喷吹罐的稳压通过其控制系统来完成。喷吹罐的电子秤称量装置可以准确、连续地测定罐内煤粉重量。

煤粉仓、喷吹罐等设备均设有温度监控，当温度高于设定报警值时，可以采取相应措施，确保系统的安全。除设有高温报警外，还设有低温报警。其目的是防止结露，以免发生堵塞事故。

当喷吹气源压力降至低限时，为防止高炉热风回风，系统中设有自动切断装置，保证系统安全。

喷吹系统按喷吹烟煤或混合煤设计，引进卢森堡PW公司浓相输送技术与设备，通过调节管道煤粉流量控制阀、罐压和流化气量来控制喷煤量，输送浓度≥30kg(煤)/kg(气)或更高，煤粉输送速度在2～4m/s，总量与设定值的误差可控制

在1%范围，分配器后各风口间误差可控制在4%以内。

工艺流程：

三、制粉控制系统

制粉控制系统从各磨煤机入口至煤粉仓，系统的所有气动、电动设备都可由计算机遥控操作，并设计完善的信号和报警系统，各设备之间可根据工艺需求进行在线检测、联锁控制。其控制及检测的主要配套设备有：主风机、磨煤机、给煤机及布袋除尘器等。

每个原煤仓设有两个料位检测，每个仓设有两个低位报警信号，提示操作工

及时补充原料，以防断煤，并控制梨式卸料机，把原煤放入指定的原煤仓中。

给煤机有配套一套控制柜，该控制设备以控制柜中的皮带称重积算器、变频器

和SIEMENS 可编程控制器为核心。

基本控制方式如下图

给煤机有两种控制方式：自动时，根据高炉喷吹率及中速磨的实际工况，经

过计算，得出给煤率，通过变频器，控制给煤机皮带称的皮带速度，以达到控制

给煤率的要求；手动时，由操作工通过外设定（通过中控室DCS 系统给出）或内

设定（通过给煤机控制器给出）给出给煤率（频率）指令，磨煤机根据这个给煤

率控制着给煤速度。给煤机本体的控制，由它自带的控制器来完成。它的操作，

也有两种方式，即机旁和遥控：机旁时，由操作工在现场通过启/停按扭完成对给

煤机各个设备的启停控制；遥控时，由操作工通过操作员站画面进行启／停机器

的操作。给煤量的控制也有两种方式：开环控制、闭环控制。无论哪种方式，给

煤机的工作状况，如皮带运行指示及速度、煤重瞬时值、累计值等，均可在操作

员站上显示。

原煤阀（落煤阀）的控制： 原煤阀（落煤阀）的操作分为开和关两种，

当开阀报限指示灯亮时，表明阀门已开到最大，此时只能进行关阀操作；当关阀

极限指示灯亮时，表明阀门已完全关闭，此时只能进行开阀操作。

清扫机的控制： 清扫机的操作分远方和就地操作两种模式。当“给煤机”

开关打在“遥控”位置时，清扫机的运行由控制系统发出启动给煤机操作，控制

三相动力电

给 煤 机 本 体 控

制 柜 光字报警系统 集 FSSS 系统 控 控 CCS 手操单元 室 制 远方控制信号

柜 计算机系统

柜PLC完成控制；当“给煤机”开关不在“遥控”位置时，清扫机的运行由控制柜就地面板操作。

给煤机的启／停及紧急停控制：给煤机的启／停操作分“就地”和“远方”及备用三种操作状态。

远方控制：当“给煤机”开关打在“遥控”或“远方手操”位置时，给煤机处于“远方”操作状态。由自动化控制系统按控制程序给出启／停给煤机控制信号。

就地控制：给煤机的启动必须在“紧急停止”按钮解锁状态。就地操作给煤机的启／停，给煤皮带的运行由控制柜就地面板操作。

紧急停控制：当保护没投入，因故障而需停机时，按下“给煤机紧急停止”按钮，给煤机整机停止工作。故障消除后，需重新投入工作时，需转动“给煤机紧急停止”铵钮使之解锁，此后，给煤机可重新投入工作。当保护投入后，出现需停机的故障时，给煤机自动紧急停机。

磨煤机系统所附属的其它设备还有密封风机、稀油泵及电加热器、液压油泵及电加热器等，它们均可通过画面选择其自动/手动工作方式。自动时，密封风机、稀油站、液压站油泵均受磨煤机自动控制运行，两个电加热器受各自的油箱油温控制，托辊只有机旁控制，手动时，磨煤机系统所附属的其它设备均由操作工在画面上单独控制。

磨煤机为高压电机，它必须通过高配室来完成对它的运行控制。自动时，当启动条件成立后，它向高配室提出“申请启动”。高配室具备启动条件后，向DCS 发出信号，DCS系统检测到高配室回答的“允许启动”应答信号后，DCS系统发出“启动”指令，高配室完成合闸动作，启动中速磨煤机；手动时，需操作工根据实际情况，通过启动画面上的“按扭”，用鼠标或键盘发出“申请启动”命令，待操作画面上出现“允许启动”后，按下“启动”“按扭”，完成启动。

主风机亦为高压电机，其控制过程与磨煤机相似，但风机有一个调节量，即风量调节，它通过预旋开度来实现。对预旋开度的调节，有两种方式：主风机的风量调节。自动时设定值可通过棒图键设定，也可直接给出设定数值。控制系统根据反馈进行PID 运算自动控制调节设备的手操器进行的。手动时，由操作工在操作员站上设定输出控制值，完成对调节阀的调节以达到对主风机风量的控制。