高炉工艺操作技术—高炉喷吹操作(

高炉工艺操作技术—高炉喷吹操作(2009-03-30 18:42:37)转载标签： 杂谈
高炉工艺操作技术—高炉喷吹操作




高炉喷吹操作

喷煤技术发展的主要趋势：

◆喷煤量大幅度提高，焦比大幅度降低。

◆高炉喷吹烟煤，或烟煤、无烟煤甚至褐煤进行混配喷吹。

◆在大量喷煤的同时采用高风温、富氧操作。

一．煤的化学组成与分类

1．煤的化学组成

◆各种化合形式的有机物质。

这些有机物的组成元素有C、H、O、N和一部分S。

◆灰分。

煤中不能燃烧的矿物质统称为灰分，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O等矿物质组成。

根据灰分的来源，煤中的灰分分为原生灰分和再生灰分。

◆水分。

煤中的水分是有害成分。

煤中的水分以外部水分、吸附水分和结晶水三种形式存在。

2．煤的化学成分表示方法

煤的成分通常用各组成物的质量百分含量来表示。通常要用下述几种表示方法：

◆应用成分。将碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分在应用基中的质量百分含量定义为煤的应用成分，表示方法为在对应组成的右上角加标y，即：

Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100％

◆干燥成分。用不含水分的干燥基中的各组分百分含量来表示煤的化学组成，用这种方法表示的成分称为煤的干燥成分，表示方法为在相应组成的右上角加标g，即：

Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100％

◆可燃成分。用C、H、O、N、S在可燃基中的百分含量来表示，称为可燃成分，表示方法为在对应组成的右上角加标r，即：

Cr+Hr+ Or +Nr+Sr=100％

上述用各种方法表示的成分之间是可以进行换算的，换算系数列于表4—25。

表4—25 煤的各种成分换算系数


◆煤的工业分析成分。将一定重量的煤加热到110℃，使其水分蒸发以测出水分的百分含量w，，再在隔绝空气的条件下，将煤样加热到850℃，并测出挥发分的百分含量V，，然后再将煤样通以空气，使固定碳全部燃烧，以便测出灰分的百分含量A，最后可确定出煤的固定碳百分含量为：

Cy=(100－(Wy+Ay+Vy))×100％

3．煤的分类

煤的分类主要是按使用上的要求、煤的质量特性、煤的变质特性等划分。

◆按挥发分固定碳含量要求分类(见表4—26)。

表4—26 按挥发分(Vr)固定碳(c)含量要求分类

◆按煤的挥发分、胶质厚度分类(见表4—27)。

表4—27 按挥发分(Vr)胶质层厚度(Y)分类

◆按煤的质量特性分类

按煤中灰分(A)含量分类：A≤15％，为低灰分煤；A=15％～25％，为中灰分煤；A= 25％～40％，为高灰分煤。

按煤中硫(S)含量分类：S≤l％，为低硫煤；S=1％～l．5％，为中硫

煤；S>1．5％，为高硫煤。

◆按煤的发热量来分类

l kg煤完全燃烧后所放出的热量称为煤的发热量，单位为kJ／kg。

发热量有高发热量和低发热量两种表示方法。高发热量是在实验室条件下评价煤质的一个指标，而低发热量则主要用于燃烧计算和热工计算。

所谓高发热量QG，是指煤完全燃烧，并且燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成0℃的水时所放出的热量。

所谓低发热量QD，是指煤完全燃烧，并且燃烧产物中水蒸气冷却到20℃的蒸汽时所放出的热量。

QD>29300 kJ／kg，为高发热量煤；QD>25100～29300 kJ／kg，为中高发热量煤；QD >18800～25100 kJ／kg，为中发热量；QD>12500～18800 kJ／kg，为低发热量。

二．高炉喷吹用煤的性能要求

高炉喷煤对煤的性能要求：

1.煤的灰分越低越好，一般要求小于15％。

2.硫的质量分数越低越好，一般要求小于1．0％。

3.胶质层越薄越好，Y值应小于10mm，以免在喷吹过程中结焦堵塞喷枪和风口。

4.煤的可磨性要好，HGI值应大于50。

5.燃烧性和反应性要好。燃烧性和反应性好的煤允许大量喷吹，并允许适当放粗煤粉粒度，降低制粉能耗。

6.发热值越高越好。

三．喷煤工艺的基本流程

1.喷煤系统的组成

◆原煤贮运系统

该系统应包括综合煤场、煤棚、贮运方式。

综合煤场的设计，一般要充分考虑能分别堆放两种或两种以上原煤及其他喷吹物，并方便存取或按工艺需要进行配煤作业。

煤棚主要用于原煤的风干，以便于制粉，其设置应尽可能靠近制粉车间。

煤场与煤棚间的运输方式可以采用火车、汽车或皮带，而煤棚至制粉间通常采用皮带运输。

为控制原煤粒度和除去原煤中的杂物，在原煤贮运过程中还须设置筛分破碎装置和除铁器。

◆制粉系统

煤粉制备是通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要的煤粉。

制粉系统主要由给料、干燥与研磨、收粉与除尘几部分组成。在烟煤制粉中，还必须设置相应的惰化、防爆、抑爆及监测控制装置。

◆煤粉的输送

煤粉的输送有两种方式可供选择，即采用煤粉罐装专用卡车或采用管道气力输送。依据粉气比的不同，管道气力输送又分为浓相输送(μ>50 kg／kg)和稀相输送(μ=10～30 kg／kg)。

◆喷吹系统

喷吹系统由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成。

煤粉喷吹通常是在喷吹罐组内充以压缩空气，再自混合器引入二次压缩空气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉风口。

喷吹罐组可以采用并列式布置或采用重叠式布置，底罐只做喷煤罐。

◆供气系统

高炉

喷煤工艺系统中主要涉及压缩空气、氮气、氧气和少量的蒸汽。

压缩空气主要用于煤的输送和喷吹，同时也为一些气动设备提供动力。

氮气和蒸汽主要用于维持系统的安全正常运行。

氧气则用于富氧鼓风或氧煤喷吹。

◆煤粉计量

目前煤粉计量主要有喷吹罐计量和单支管计量两大类。

喷吹罐计量，尤其是重叠罐的计量，是高炉实现喷煤自动化的前提。

单支管计量技术则是实现风口均匀喷吹或根据炉况变化实施自动调节的重要保证。

◆控制系统

高炉喷煤系统广泛采用了计算机控制和自动化操作。

控制系统可以将制粉与喷吹分开，形成两个相对独立的控制站，再经高炉中央控制中心用计算机加以分类控制；也可以将制粉和喷吹设计为一个操作控制站，集中在高炉中央控制中心，与高炉采用同一方式控制。

2.喷煤工艺流程的分类及特点

◆按喷吹方式分：

直接喷吹和间接喷吹。

直接喷吹方式是将喷吹罐设置在制粉系统的煤仓下面，直接将煤粉喷入高炉风口，高炉附近无需喷吹站。其特点是节省喷吹站的投资及相应的操作维护费用。

间接喷吹则是将制备好的煤粉，经专用输煤管道或罐车送入高炉附近的喷吹站，再由喷吹站将煤粉喷入高炉。其特点是投资较大，设备配置复杂，除喷吹罐组外，还必须配制相应的收粉、除尘装置。

◆按喷吹罐布置形式分：

并列式喷吹和串罐式喷吹。

为便于处理喷吹事故，通常并列罐数最好为3个。并列式喷吹若采用顺序倒罐，则对喷吹的稳定性会产生一定的影响；而采用交叉倒罐则可改善喷吹的稳定性，但必须配备精确的测量和控制手段。另外，并列式喷吹占地面积大，但喷吹罐称量简单，投资较重叠式的要小。因此，常用于小高炉直接喷吹流程系统。

串罐式喷吹是指将两个主体罐重叠设置而形成的喷吹系统。其中，下罐也称为喷吹罐，它总是处于向高炉喷煤的高压工作状态。而上罐也称为加料罐，它仅当向下罐装粉时才处于与下罐相连通的高压状态，而其本身在装粉称量时，则处于常压状态。装卸煤粉的倒罐操作须通过连接上下罐的均排压装置来实现。根据实际需要，串罐可以采用单系列，也可采用多系列，以满足大型高炉多风口喷煤的需要。串罐式喷吹装置占地小，喷吹距离短，喷吹稳定性好，但称量复杂，投资也较大。这种喷吹装置是目前国内外大型高炉采用较多的一种喷吹装置。

◆按喷吹管路形式分：

多管式喷吹和单管路加分配器方式喷吹。

多管方式喷吹，是指喷吹罐直接与同风口数目相等的支管相连接而形

成的喷吹系统。一般一根支管连接一个风口。其主要特点有：

①每根支管均可装煤粉流量计，用以自动测量和调节每个风口的喷煤量。其调节手段灵活，误差小，有利于实现高炉均匀喷吹和大喷煤量的操作调节。

②喷吹距离受到限制，一般要求不超过200～300 m。这是因为在喷吹距离相同的条件下，多管方式的管道管径小，阻力损失大，过长的喷吹距离将导致系统压力的增加，从而使压力超过喷吹罐的允许罐压极限。

③单支管流量计数目多，仪表和控制系统复杂，因此投资亦较大。

④支管数目多，需要转向的阀门太多，因此多管喷吹仅适用于串罐方式，而不适用于并列式。

单管加分配器方式，是指每个喷吹罐内接出一根总管，总管经设在高炉附近的煤粉分配器分成若干根支管，每根支管分别接到每个风口上。其主要特点有：

①一般在分配器后的支管上不装流量计，通过各风口的煤粉分配关系在安装试车时一次调整完毕，因此不能进行生产过程中的自动调节。此外，通过分配器对各支管煤粉量的控制精度不仅取决于分配器的结构设计，而且还受运行过程中分配器的各个喷嘴不等量磨损的影响。因此，需要经常加以检查和调整。

②系统的阻力损失较少，喷吹距离可达600 m。

③支管不必安装流量计，控制系统相对简化，投资较少。

④对喷吹罐的安装形式无特殊要求，既适用于并列式，又可用于串罐式。





高炉喷吹操作

四．喷吹系统的操作

1.在喷吹操作中应注意的问题

◆罐压控制。

喷吹罐罐顶充气或补气，刚倒完罐需要较高的罐压。

随着喷吹的不断进行，罐内料面不断下移，料层减薄，这时的罐压应当低些，补气时当料层进一步减薄时将破坏自然料面，补充气与喷吹气相通，这就要加大补气量，提高罐内压力。

罐压应随罐内粉位的变化而改变。

罐顶补气容易将罐内的煤粉压结。停喷时应把罐内压缩空气放掉，把罐压卸到零。

利用喷吹罐锥体部位的流态化装置进行补气，可起到松动煤粉和增强煤粉流动性的作用，实现恒定罐压操作。

◆混合器调节。

混合器的喷嘴位置除在试车时进行调节外，在正常生产时，还要根据不同煤种和不同喷吹量做适当的改变。

在喷吹气源压力提高时，应适当缩小喷嘴直径，以提高混合比，增大输粉量。

使用带流化床的混合器，进入流化床气室的空气流量与喷吹流量的比例需要精心调节。

在喷吹系统使用的压缩空气中所夹带的水和油要经常排放，喷吹罐内的煤粉不宜长时间积存，否则将会导致混合器的排粉和混

合器失常或者出现粉气不能混合的现象。

煤粉中的夹杂物可能会沉积在混合器内，应经常清理。

如果混合器带有给粉量控制装置，则应根据输粉量的变化及时调节给粉量的控制装置。

2.喷吹系统运行操作

◆喷煤正常工作状态的标志：

①喷吹介质高于高炉热风压力0.15 MPa。

②罐内煤粉温度烟煤小于70℃，无烟煤小于80℃。

③罐内氧浓度烟煤小于8％，无烟煤小于12％。

④煤粉喷吹均匀，无脉动现象。

⑤全系统无漏煤、无漏风现象。

⑥煤粉喷出在风口中心，不磨风口。

⑦电气极限信号反应正确。

⑧安全自动连锁装置良好、可靠。

⑨计量仪表信号指示正确。

◆收煤罐向贮煤罐装煤程序：

①确认贮煤罐内煤粉已倒净。

②开放散阀，确认贮煤罐内压力为零。

③开贮煤罐上部的下钟阀(硬连接系统)。

④开贮煤管路上部的上钟阀。

⑤煤粉全部装入贮煤罐。

⑥关上钟阀。

⑦关贮煤管路上部的下钟阀。

⑧关放散阀。

◆贮煤罐向喷煤罐装煤程序：

①确认喷煤罐内煤粉已快到规定低料位。

②关放散阀；关上钟阀。

③开贮煤罐下充压阀；开贮煤罐上充压阀。

④关贮煤罐上、下充压阀，开均压阀。

⑤开下钟阀。

⑥煤粉全部装入喷煤罐。

⑦关下钟阀；关均压阀。

⑧开贮煤罐放散阀。

⑨当下钟阀关不严时，开喷煤罐充压阀，待下钟阀关严后，关喷煤罐充压阀。

◆喷煤罐向高炉喷煤程序：

①联系高炉，确认喷煤量及喷煤风口，插好喷枪。

②开喷吹风阀。

③开喷煤管路上各阀门。

④开自动切断阀并投入自动。

⑤开喷煤罐充压阀，使罐压力达到一定的数值后，关喷煤罐充压阀。

⑥开喷枪上的阀门并关严倒吹阀。

⑦开下煤阀。

⑧开补压阀并调整到一定位置。

⑨检查各喷煤风口、喷枪不漏煤并且煤流在风口中心线。

⑩通知高炉已喷上煤粉。

◆ 喷射型混合器调节喷煤量的方法：

①喷枪数量。喷枪数量越多，喷煤量越大。

②喷煤罐罐压。喷煤罐内压力越高，则喷煤量越大。而且罐内煤量越少，在相同罐压下喷煤量越大。

③混合器内喷嘴位置及喷嘴大小。喷嘴位置稍前或稍后均会出现引射能力不足，煤量减少。喷嘴直径适当缩小，可提高气(空气)煤混合比，增加喷吹量。

◆流化床混合器调节喷煤量的方法：

①调节流化床气室流化风量。风量过大将使气(空气)煤混合比减少，喷吹量降低；但是风量过小，不起流

化作用，影响喷吹量。

②调节煤量开度。通过手动或自动调节下煤阀开度大小来调节喷煤量。

③调节罐压。通过喷煤罐的压力来调节煤量。

对于流化罐混合器通常调节喷吹煤量的方法是向喷吹管路补气。

对于喷吹罐上出料多管路流化法，多采用向喷吹管路补气调节喷吹煤粉量。

◆倒罐操作步骤：

开备用罐充压阀，充压至一定值再关充压阀；关生产罐下煤阀；开备用罐喷吹阀、气路阀；关生产罐气路阀、喷吹阀；开备用罐下煤阀，用罐压调节到正常喷吹，开空罐的卸压阀，卸压至零位后再关上。再对空罐进行装煤作业。

◆停喷操作

停止喷吹的条件：

①高炉休风。

②高炉出现事故。

③炉况不顺，风温过低，高炉工长指令时。

④高炉大量减风，不能满足煤粉喷吹操作时。

⑤喷煤设备出现故障不能短期内恢复或压缩空气压力过低(正常值0.4～0.6 MPa)，接喷煤高压罐操作室停喷通知时。

停煤操作程序：

①高炉值班工长通知喷煤高压罐操作室(关下煤阀)停送煤粉或接到喷煤高压罐操作室其通知已停止送煤后，方可进行停喷操作，继续送压缩空气10 min左右。

②待喷吹风口煤股消失后，停风开始拔枪。拔枪时应首先关闭支管切断阀，迅速松开活接头，再拔出喷枪。

③喷煤高压罐罐内煤粉极少时，开泄压阀至常压，罐内煤粉多的，可不进行泄压操作。

在下列情况下可停煤不停风(但连续停风不允许超过2 h)：

①高炉慢风操作。

②放风坐料。

③喷煤设备发生短期故障。

④喷吹压缩空气压力低于正常压力停止送煤时。

喷煤罐短期(小于8 h)停喷操作程序：

①关下煤阀。

②根据高炉要求，拔出对应风口喷枪。

③根据高炉要求，停对应风口的喷吹风。

3.喷吹系统的故障及处理

◆如突发性的断气、断电、防爆孔炸裂、泄漏严重、气缸电磁阀严重故障等，应立即切断下煤阀，根据情况通知高炉拔枪或向高炉送压缩空气。

◆过滤器堵塞时，关下煤阀进行吹粉排污，至压力正常时再开下煤阀送煤。若吹扫无效时，需打开过滤器检查清理污物。在处理过滤器堵塞时，应保持向高炉送压缩空气。

◆当喷吹管道堵塞时，关下煤阀，沿喷吹管路分段用压缩空气吹扫，并用小锤敲击，直至管道畅通为止。处理喷吹管堵塞要通知高炉拔枪。当罐压低于正常值(0.4～0.6 MPa) 时，应检查原因，是气源问题，还是局部泄漏造成，进行对症处理。

◆喷吹管过程中脉动喷吹、空吹、分配器分配不均现象。

出现脉动喷吹的原因是：煤粉过

潮结块，粉中杂物多，混合器工作失常；给粉量不均以及分配器出口受阻等。处理方法：加强下罐体的流态；清除混合器流化床上面的杂物、调整流态化的空气量；检查并清除分配器内的杂物。

喷吹罐内只跑风不带煤，始端压力下降，载气量为正常喷吹的两倍至数倍，在悬空管道上敲击管壁时声音尖而响亮，手摸管壁特别是橡胶接管振感减弱。空吹是脉动喷吹的加剧。其原因与脉动喷吹相同，由于粉潮或粉中杂物多而引起的空吹较为普遍。更换喷嘴时，因喷嘴安装位置不妥引起喷吹故障比较少见，常被人忽视，且不能及时排除。

分配器分配不均的征兆是：各喷枪喷粉出现明显偏析，甚至出现空枪和脉动喷吹。其原因是粉中有杂物，煤粉结块或调节板的分配器调节不当，分配器已严重磨损；设备本身缺陷或喷吹管架设不合理及风机工况变化等。因设备缺陷的应拆除改造，操作者则应首先清理杂物，吹通喷吹管道及分配器；改变调节板角度，加强载气脱水。

五．喷吹烟煤的操作

1.系统气氛的控制

煤粉制备的干燥剂一般都是采用高炉热风炉废气或者是烟气炉废气的混合气等。

布袋的脉冲气源一般都是采用氮气，氮气用量应根据需要进行控制。

在制粉系统启动前，各部位的气体含氧量几乎都与大气相同，需先通入惰性气体或先透入热风炉废气，经数分钟后转入正常生产。喷吹罐补气风源，流态化风源一般使用氮气，喷吹载气一般使用压缩空气。操作者必须十分重视混合器、喷吹管、分配器以及喷枪的畅通。在条件具备的情况下，可用氮气作为载气进行浓相喷吹。处理煤粉堵塞和球磨机满煤应使用氮气，严禁使用压缩空气。

2.煤粉温度的控制

控制好各点的温度。

磨煤机出口干燥剂温度和煤粉温度不得超过规定值，且无升温趋势。

煤粉升温严重时应采取“灭火”或排放煤粉的措施。

防止静电火花。

3.喷吹烟煤操作要点

◆炉前喷吹的设施主要是分配器、喷枪和管路，要严防跑冒及堵塞煤粉。

◆经常与喷煤车间高压罐保持联系，做好送煤或停煤操作，及时处理喷吹故障。

◆至少每0.5 h检查风口一次，注意插枪位置、煤粉流股大小和煤粉燃烧状况，发现问题及时汇报工长并立即处理。

六.喷煤生产安全措施

1.安全注意事项

喷煤生产安全注意事项：

◆上班时劳保用品必须穿戴齐全。

◆严格执行岗位责任制及技术操作规程。

◆插拔喷枪操作时，应站在安全位置，不得正面对着风口。

◆喷枪插入后，迅速将喷枪固定好，以防喷枪退出伤人。

◆上班时不准在风口下

面取暖或休息，预防煤气中毒。

◆处理喷煤管道时，上下梯子脚要踩稳，防止滑跌。

◆拔喷枪时应把枪口向上，严禁带煤粉和带风插拔喷枪。

◆经常查看风口喷吹煤粉是否正常，保证煤粉能喷在风口中心，防止风口磨损。发现断煤、结焦、吹管发红、跑风等情况时，立即报告工长并及时处理。

2．煤气事故的抢救

◆煤气中毒。

将中毒者迅速及时地救出煤气危险区域，抬到空气流通的地方，解除阻碍呼吸的衣物，并注意保暖。

中毒轻微者，如出现头痛、恶心呕吐等症状，可直接送往附近的卫生所急救。

中毒较重者，如失去知觉、口吐白沫等症状，应通知煤气防护站和卫生所赶到现场抢救。中毒者未恢复知觉之前，不得送往较远医院急救，送往就近医院抢救时，途中应采取有效的急救措施，并有医护人员护送。

◆煤气着火事故。

煤气设施着火时，应逐渐降低煤气压力，通入大量蒸汽或氮气，但设施内煤气压力最低不得小于100 Pa。

直径小于或等于100 mm的管道起火可直接关闭煤气阀灭火。

◆煤气爆炸事故。

发生煤气爆炸事故后，应立即切断煤气来源，迅速将残余煤气处理干净，如因爆炸引起着火应按以上处理。