高炉喷吹系统.ppt

喷吹系统 复习导入本节内容 煤粉制备的工艺流程 中速磨 煤粉制备的主要设备 喷煤系统组成 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 高炉喷煤系统工艺流程图 5 2 1喷吹工艺从制粉系统的煤粉仓后面到高炉风口喷枪之间的设施属于喷吹系统 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 5 2煤粉喷吹系统 高炉喷吹有两种模式 直接喷吹和间接喷吹1 高炉喷吹设施的布置方式 1 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 直接将煤粉喷入高炉 这种工艺称为直接喷吹工艺 2 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 用设在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 再向高炉喷吹煤粉的工艺称为间接喷吹工艺 5 2 1煤粉喷吹工艺 图5 16直接喷煤工艺流程图1 6一PM1皮带机 2一配煤槽 3一可调式给煤机 4 称量皮带 5一PM2皮带机 7一原煤仓 8 圆盘给料机 9 落煤管 10 中速磨煤机 11 旋风分离器 12 布袋收粉器 13 排烟风机 14 螺旋给料机 15 16 螺旋输送机 17 收粉罐 18 22 波纹管 19 21 钟阀 20 贮煤罐 23 喷煤罐 24 混合器 25 给料调节装置 26 快速切断阀 27 氮气罐 28 压缩空气罐 29 分配器 图5 17间接喷煤工艺流程图1一原煤槽 2一卸煤机 3一皮带运输机 4 电磁分离器 5一原煤仓 6一粗粉分离器 7 布袋除尘器 8 收煤罐 9 分配器 10 燃烧炉 直接喷吹与间接喷吹工艺特点的对比 5 2 1煤粉喷吹工艺 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 5 2 1 2高炉喷煤罐的布置方式 5 2 1煤粉喷吹工艺 高炉喷吹分为高压喷吹和常压喷吹 以高压喷吹为主 高压喷吹又叫做罐式喷吹 喷吹又分为串罐式喷吹和并罐式喷吹两种 串罐喷吹工艺 倒罐顺序 煤粉由输煤管道输送到喷吹站的集煤罐中 并通过打开上钟阀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 1 串罐喷吹 串罐喷吹优点 喷吹罐连续运行 喷吹稳定 工作可靠 设备容量大 利用率高 厂房占地面积小 2 并罐喷吹由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 并罐喷吹优点 并罐喷吹工艺简单 设备少 厂房低 建设投资少 计量方便 常用于单管路喷吹 并罐喷吹分单罐并列和双罐双系列并列两种 5 2 1 2高炉喷煤罐的布置方式 5 2 1煤粉喷吹工艺 5 2 1 2高炉喷煤罐的布置方式 5 2 1煤粉喷吹工艺 单罐并列 由两个喷吹罐并列置于煤粉仓的下面 交替向高炉进行喷吹 即一个罐喷吹用 另一个罐泄压装煤 充压和均压 然后进人备用状态 待喷吹用的罐喷完后 进行泄压 装煤 充压和均压 与此同时 备用罐开喷 喷吹罐的功能与仓式泵相同 单罐并列喷吹的特点是 可以连续喷煤 可降低喷吹设施的高度 投资少 煤粉计量准确 有利于设备的维护和检查 但占地面积大 5 2 1 2高炉喷煤罐的布置方式 5 2 1煤粉喷吹工艺 双罐重叠双系列并列式 是两个系列双罐同时向某座高炉进行喷吹 也可以相互交替向某座高炉进行喷吹 双罐双系列并列喷吹的特点是 喷吹量增大 并且当一个系列出了问题 另一系列还可以连续向高炉喷煤 但需要更大的占地面积 这种装置适合于大型高炉 并罐式喷吹的特点是 工艺流程简单 可大大降低喷吹设备的高度 工程投资省 煤粉计量容易 可与单罐管路分配器配合使用 5 2 1 2高炉喷煤罐的布置方式 5 2 1煤粉喷吹工艺 5 2 1 3高炉喷煤罐的出粉方式 高炉喷煤罐的出粉方式可分为 单管路喷吹和多管路喷吹 1 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 各风口喷煤量的均匀程度取决于多头分配器 单管路喷吹分为上出粉喷吹和下出粉喷吹两种 下出粉喷吹适合于一般喷吹 而上出粉喷吹可进行浓相输送喷吹 图5 20单管路下出料加分配器控制原理图1 转向器 2 过滤器 3 计算机入机接口 4 计算机系统 5 分配器 6 手操器 7 喷煤电子秤 8 喷吹罐 9 混合器 10 执行器 图5 21煤粉给料器工作原理图1 流化板 2 流化气室 3 空煤口 4 流化风入口 5 流化风控制口 6 进风口 7 执行器 8 活动喷嘴 9 进风管 10 活动喷枪嘴 11 下煤口 12 喷出口 可调量混合器使用原理 单管路上的出粉喷吹 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 2 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 多管路喷吹也按出料方式也分为上出料和下出料两种 5 2 1 3高炉喷煤罐的出粉方式 图5 22多管路喷吹煤粉工艺流程示意图a一下出料 b 上出料1一喷煤罐 2 下煤阀 3一压缩空气阀 4一混合器 5一三通旋塞阀 6一吹扫阀 7一喷枪 8一高炉风管 9一流化板 10 煤粉导出管 11一流化风管12一合流管 13一二次风调节阀 14 二次风 5 2 2主要设备 5 2 2 1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 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 喷嘴周围产生负压的大小与喷嘴直径 气流速度以及喷嘴在壳体中的位置有关 混合器可以分为喷射混合器 流化罐混合器 沸腾式混合器 目前喷射混合器多用于多管路下出料喷吹形式中 特点是结构简单 价格便宜 寿命长 但是煤粉混合浓度低 而且浓度不均匀 不易实现煤量自动控制 图5 23喷射混合器示意图1一混合器外壳 2一混合器喷嘴 1 喷射混合器 5 2 2主要设备 混合器 2 流化罐混合器 图5 24流化罐混合器示意图 5 2 2主要设备 混合器 流化罐外观呈一罐形 内设水平流化板 下为气室 煤粉输出管道垂直于平流化板由上部插入 其距离大小可调节煤粉喷吹量 3 沸腾式混合器 图5 25沸腾式混合器 5 2 2主要设备 混合器 特点 壳体底部设有气室 气室上面为沸腾板 通过沸腾板的压缩空气能提高气 粉混合效果 增大煤粉的启动动能 5 2 2 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 目前使用效果较好的分配器有瓶式 盘式和锥形分配器 5 2 2主要设备 1 瓶式分配器见左图 结构复杂 而且喷吹介质和煤粉在分配器内易产生涡流 阻力大 易积粉 2 盘式分配器见右图 具有较高的分配精度 煤粉和介质沿固定流向出入 所以阻损小不积粉 分配煤量均匀 5 2 2主要设备 分配器 该分配器呈倒锥形 中心有分配锥 煤粉由下部进人分配器 经分配锥把煤粉流切割成多个相等的扇形流股 经各支管分配到各风口 煤粉在该分配器前后速度变化不大 产生的压降小 分配器出口煤粉流量受喷煤支管长度的影响 由于锥式分配器和盘式分配器的内壁喷镀耐磨材料 其寿命大大提高 可以满足生产要求 所以这两种分配器应用广泛 3 锥形分配器 5 2 2主要设备 分配器 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 锥形分配器 4 球式分配器 球式分配器是一种新型的分配器 研究出发点是克服其他分配器要求垂直安装的高度问题及实现浓相输送的均匀分配 它是由一个球形空腔及空腔中一个垂直圆筒组成 圆筒下部与球体密封固定 煤粉流从侧面切向进入球内壁与圆筒外侧的空腔内 边旋转边上升 从上面旋转进入球筒内部后 再旋转下降 从下面等角布置的出口流出 图5 27球式分配器结构示意图1 球枪 2 圆筒 3 进口 4 出口 5 2 2主要设备 分配器 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 5 2 2主要设备 分配器 5 2 2 3喷煤枪 喷煤枪是高炉喷煤的主要设备之一 由耐热无缝钢管制成 直径15 25mm 根据喷吹介质不同可分为 普通型喷煤枪和氧煤枪A 普通型喷煤枪根据喷枪插入方式可分为三种形式 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12 14 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 5 2 2主要设备 喷煤枪 2 直插式 喷枪从窥视孔插入 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 5 2 2主要设备 喷煤枪 B 氧煤枪 氧煤枪是将氧气由风口及直吹管之间加入 促进煤粉的燃烧 是高炉富氧的有效方法 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 5 2 2主要设备 喷煤枪 氧煤枪有三种结构 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 5 2 2主要设备 喷煤枪 氧煤枪 5 2 2主要设备 喷煤枪 仓式泵有下出料和上出料两种 下出料仓式泵与喷吹罐的结构相同 其结构如图5 30所示 上出料仓式泵实际上是一台容体较大的沸腾式混合器 其结构如图5 31所示 5 2 2 4仓式泵 5 2 2主要设备 图5 30下出料仓式泵结构示意图1一防爆装置 2 封头 3一圆筒体 4一锥体 5一喷嘴 6一流化装置 7一混合器 8一放散阀 图5 31上出料仓式泵结构示意图1一煤粉仓 2 给煤阀 3一充压阀 4一喷出口 5一沸腾板 6一沸腾阀 7一气室 8一补气阀 仓式泵仓体下部有一气室 气室上方设有沸腾板 在沸腾板上方出料口呈喇叭状 与沸腾板的距离可以在一定范围内调节 仓式泵内的煤粉沸腾后由出料口送入输粉管 输粉速度和粉气混合比可通过改变气源压力来实现 夹杂在煤粉中比重较大的粗粒物因不能送走而残留在沸腾板上 在泵体外的输煤管始端设有补气管 通过该管的压缩空气能提高煤粉的动能 5 2 2主要设备 仓式泵 5 2 3喷煤操作 自学 1 高炉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 15MPa 2 罐内煤粉温度小于70 烟煤 或小于80 无烟煤 3 罐内含氧量低于8 烟煤 或含氧量低于12 无烟煤 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 安全自动联锁装置良好 可靠 9 计量器 各仪表信号指示正确 5 2 4喷吹烟煤的安全措施 5 2 4 1煤粉爆炸的基本条件 1 氧浓度 煤粉在容器内燃烧后体积膨胀 压力升高 其压力超过容器的抗压能力时容器爆炸 2 煤粉悬浮浓度 煤粉在气体中的悬浮浓度达到适宜值时才会发生爆炸 由于实际生产的情况错综复杂 煤粉的悬浮浓度一般无法控制 因此消除这一爆炸条件极为困难 3 温度 喷煤工艺各点的温度都控制在低于着火点的范围 5 2 4 1煤粉爆炸的基本条件就煤粉本身而言 爆炸的危险性取决于煤粉的挥发分 粒度 水分和灰分等 煤粉灰分高 相对的可爆炸性成份含量小 由于高炉冶炼的要求 不宜采取增加灰份作为抑爆手段 挥发份越高 煤粉粒度越小 水份越少 煤粉爆炸的可能性就越大 但由于粒度和水份取决于高炉喷煤的工艺要求 不宜以此作为防火防爆措施 喷煤系统防火防爆应以采取降低工艺过程的氧浓度及控制温度和防止积粉为主 5 2 4喷吹烟煤的安全措施 5 2 4 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250 290 及其出口温度不超过90 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 5 2 4喷吹烟煤的安全措施 5 3喷煤技术进步 喷煤技术的进步主要体现在以下几方面 5 3 1喷煤设备大型化和装备水平的提高 5 3 2高炉富氧喷煤 5 3 3喷吹烟煤和无烟煤或烟煤 无烟煤混合喷吹 5 3 4浓相输送 高炉喷煤采用气力输送 按单位气体载运煤粉量的多少 可分为稀相输送和浓相输送 气力输送过程中 一般稀相输送的速度在20m s以上 煤粉浓度在5 30 m3范围内 而浓相输送的速度则小于10m s 煤粉浓度大于40 m3 浓相输送是先将喷吹罐下部的煤粉通过流化床进行流态化 再在罐压作用下输送到高炉风口 流化床由多孔材料构成 具有一定的透气性 按照煤粉的物理性质 比重 粒度等从流化床下部吹入一定气体后 使流化床上部的煤粉开始 悬浮 起来 形成气固两相混合流 这时通过流化床的气流速度称为临界流化速度 5 3 4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 5 3 4浓相输送 3 浓相输送的优缺点 优点 单位气体载运的煤粉量大 或者说输送单位煤粉消耗的气体量小 煤粉在管道内的流速低 对管道及设备的磨损减小 可以节省能源 提高煤粉喷吹量 缺点 设备复杂 价格较高 对煤粉质量的要求严格 需用输送介质的压力也比较高 5 3 4浓相输送 喷煤小知识 1 入炉品位低的高炉是否适合喷煤 入炉品位低的高炉 渣量大 对煤粉喷吹确是一个不利的因素 但只要有足够的风温 控制好煤气的合理分布 入炉品位低的高炉喷煤也是可行的 一是可以代替部分宝贵的焦炭 二是有利于高炉炉况的调剂 某380m3高炉入炉品位只有52 风温1100 煤比110kg t 经济效益十分显著 2 高炉停煤后是否需要拔枪 高炉停煤后如果枪内空气 氮气 没有停 对喷枪没有影响 如果停气 可以把枪上球阀关死 两小时内不用拔枪 如果长时间停煤 停气则需要把枪拔出来 拔枪出来后由于温度比较高 要轻拿轻放 防止喷枪变形 喷煤小知识 3 高炉喷煤安全上需要注意那些方面 首先要注意煤气的安全 监护好烟气炉燃烧情况 磨机 给煤机检修时防止煤气中毒 喷煤系统40 的较大事故是由于煤气引起的 其次注意煤粉的安全 控制好系统温度 防止煤粉着火 系统内动火时要把煤粉清理干净 煤粉不能长时间存放 最长不超过12小时 否则需要氮气保护 防止煤粉自燃 如果挥发份较高的烟煤喷吹 需要更多安全措施 其他危险因素还包括压力容器 用电 高空等 喷煤小知识