邯郸纵横钢铁公司高炉喷煤设计方案当峰（北京）电能技术有限公司二〇一〇年二月一日1．总论邯郸纵横钢铁有限公司炼铁厂现有4座容积为450m3的高炉。
高炉喷煤车间煤粉制备能力按供给四座450m3高炉、年产220万吨铁水的规模，制粉系统设备最大能力按喷煤量180设计，配置2台磨煤机，最大制粉能力为48。
由于高炉利用系统提高，高炉日产铁水达到1800t，在高炉最高日产铁水条件下，喷煤量提高到180操作，煤粉制备能力需要达到54，因此制粉车间需要增加制粉能力6。
为了提高高炉喷煤量，降低焦炭降低生产成本，纵横高炉喷煤车间实施一系列增产挖潜措施，在目前原煤条件下，曾采取各种措施使磨煤机出力有所提高，但局限磨机的能力提高是有限的。
因此纵横计划增加一套磨煤机来增加喷煤车间的制粉能力。
（1）高炉喷煤量有显著提高，可多喷煤6。
按焦炭和煤粉的差价计算节约成本显著。
（2）磨煤机等设备增加检修时间，降低设备故障率。
1．1．设计依据编制依据（待提供）：《纵横公司公司高炉喷煤工程》建设工程合同；《纵横公司公司喷煤工程设计技术协议》；纵横公司提供的“相关基础资料”；纵横公司提供的“纵横公司厂区总平面图”。
1．2．工程范围（1）与原有的原煤供、配系统接口输送到新建制粉系统原煤仓。
（2）煤粉制备系统：包括升温炉、高炉热风炉废气管路、原煤仓、给煤机、磨机、布袋收粉器、排烟风机及相应配套设施。
（3）喷吹系统；包括喷吹罐、氮气储气罐、喷煤管道、控制系统及相应配套设施。
（4）储气罐、分配气包及相应附属设备。
（5）与所有系统相配套的的土建厂房、结构与设备基础、给排水、循环水、输配电、采暖通风等设施。
（6）喷煤自动控制系统：包括安全防爆、仪表、计量调节系统与自动控制、安全联锁等。
（7）环境保护及安全消防：制粉以及喷吹系统的环保设施、安全防护消防设施。
1．3．工程分工当峰（北京）电能技术有限公司负责高炉喷煤工程设计，承担工程设计范围中的原煤运输、制粉系统与喷吹系统内部工艺设备、供配电、自动控制以及车间内部高炉煤气、氮气管道、供电、给排水以及通讯等。
1．4．工程设计原则与指导思想当峰（北京）电能技术有限公司在纵横公司高炉喷煤工程项目设计中，充分应用国内喷煤综合的新技术并结合纵横公司具体条件，遵循“先进、可靠、实用、效益”的方针，保证进度、节省投资、提高效益，使纵横公司高炉喷煤建设项目尽快地顺利建成投产。
1．4．1．根据纵横公司现有场地条件定为直接喷吹工艺，总图布置合理，节约工程建设投资。
1．4．2．根据纵横公司的总体发展规划结合喷煤工程建设综合考虑，经过充分研究论证，高炉喷煤选定直接喷吹工艺，建设位置及范围在纵横公司指定的狭小面积范围之内。
在指定面积范围内尽量布置合理，设法扩大原煤储存量。
1．4．3．高炉喷煤工程总设计规模按照制粉能力增加之后满足纵横公司四座450 m3高炉喷煤需要，喷煤的喷煤比最高能够达到180／t铁水平。
1．4．4．合理选择目前国内应用可靠、适合纵横公司实际条件的先进工艺和设备，使纵横公司高炉喷煤工程总体装备水平不低于国内同类高炉煤粉制粉、喷吹水平。
1．4．5．纵横公司高炉喷吹煤粉确定为按全烟煤喷吹或烟煤与无烟煤的混合喷吹进行设计，针对喷吹烟煤具有高挥发份、爆炸性强的特点，在设计中采用国内广泛应用的、行之有效的安全措施，确保高炉喷煤的安全生产。
1．4．6．煤粉制备、煤粉输送及喷吹系统的三电系统选用实用、可靠、国产化为主的仪表和设备。
1．4．7．设计中充分考虑到高炉喷煤生产符合国家环保要求规定，在设计中采取相应措施在高炉喷煤之后，使其炼铁工序污染物的总排放量不超过原有的排放量。
1．5．设计条件1．5．1．高炉有关参数表1纵横公司高炉有关参数表2 一座高炉喷煤量（高炉容积450m3）注：年工作日以355天计算，原煤水分按12％、煤粉水分1％计算。
1．5．2．产品及建设规模高炉喷吹用煤粉的水分：≤1％煤粉细度：－200目≥80％煤粉粒度过粗则在风口区燃烧不完全，煤粉过细则加工煤粉电耗增大，煤的挥发分、均匀性以及燃烧技术和煤粉细度有密切关系。
纵横公司高炉喷吹的确定煤种为全烟煤喷吹或无烟煤与烟煤混合喷吹，在喷吹混合煤粉时应进行混合煤种最佳配比燃烧性能以及经济细度试验。
根据确定的高炉基本参数以及最大180／t铁的喷煤比，纵横公司450 m3高炉小时最大喷煤量为13.5吨。
磨盘直径1600的中速磨机为18～22t／h。
为了补充原有系统制粉能力不足，因此纵横公司喷煤工程选用磨盘直径1600的中速磨机，本方案选用1600的中速磨机。
1．5．5．高炉喷煤用介质（1）氮气高炉喷煤制粉系统中的煤粉仓流化、惰化、以及制粉系统气动阀门、布袋收粉器反吹；喷吹系统的喷吹罐充压、补压、流化、气动阀门均使用氮气。
（2）压缩空气高炉喷煤喷吹系统总管输送煤粉的介质使用原有空压站的压缩空气。
喷枪停喷（不拔枪）时的冷却用气尽量使用炉前压缩空气。
1．6．工艺特点（1）根据纵横公司的发展新规划，高炉喷煤制粉系统和喷吹系统集中建设在纵横公司原有高炉喷煤系统北面（建设范围待定）。
（2）为了保证制粉系统的安全，设计工艺按照纵横要求使用制粉系统的烟气进行自循环，自循环原理见附件。
控制制粉系统末端烟气含O2含量小于14％，同时设计采用一系列保证系统安全运行的措施。
（3）煤粉制备采用立式磨煤机（中速磨）作为磨煤设备，具有设备密封性能好、安全、能耗低、噪声小等优点。
（4）制粉系统采用一级布袋收粉流程，简单可靠。
整个磨煤及收粉系统均在负压条件下操作，防止粉尘外溢。
（5）喷吹方式采用并列上出料流化喷吹罐、总管加分配器喷吹煤粉。
不仅降低了土建投资，而且避免了串联罐在倒罐时的计量失准，简化了喷吹系统的控制与管线，便于煤粉喷吹的操作与管理。
（6）设计中采用合理的煤粉流化技术。
布袋收粉器反吹气体使用氮气，对系统的煤粉仓使用氮气进行流化、惰化，喷吹罐的充压与流化使用氮气。
（7）高炉喷煤工艺以及设备选型结合纵横公司实际条件，兼顾投资规模按煤粉浓相输送进行设计。
（8）合理选择煤粉分配器安装位置，使分配器后的支管当量长度尽量一致，从设计上保证各风口喷煤均匀。
（9）按照《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》在确保安全的前提下降低投资进行工程设计（10）以安全、实用、可靠为出发点进行仪表选型。
制粉系统与喷吹系统集散控制，全系统能够自动——软手动切换控制，实现喷煤量自动调节、系统的安全联锁、事故自动紧急应对措施，控制系统允许人工干预。
2．工艺流程及主要设备2．1．原煤供、配系统本系统包括原煤的卸、贮、配、输四个环节和辅助设施使用原有原煤设施，只增加皮带运输机接到新建系统，连接方案待确认现场条件后确定。
2．2．制粉系统磨煤系统包括干燥气发生炉、原煤仓、皮带式称重给煤机、磨煤机、布袋收粉器、旋转卸灰阀、排烟风机、烟气自循环管道、煤粉仓、氮气储气分配装置、相应管路与阀门、系统控制、安全检测装置等。
2．2．1．工艺流程制粉系统工艺见喷煤工艺流程图。
当制粉系统开始运行，原煤仓出口给煤阀打开，原煤流落在运行的称重给煤皮带机将原煤定量喂入中速磨顶部的中心落煤管，经过中心落煤管给在旋转运行中的磨盘上，在离心力的作用下煤向磨盘碗的边缘移动，当原煤通过磨盘和与之有一定压力的磨辊之间时，原煤被研磨成粉，已经磨成煤粉的颗粒继续移动，最后从磨盘碗周缘溢出。
干燥气体从中速磨机进气口进入中速磨内部并围绕磨盘碗周缘自下而上通过，煤粉颗粒被干燥气体烘干并被携带上升进入粗粉分离器，比较粗大的的煤粉颗粒碰撞到分离器壁体衬板上然后返回磨盘碗上重磨，细度合格的煤粉从中速磨的出口通过煤粉管道进入布袋收粉器收集装入煤粉仓。
中速磨机磨制的煤粉通过配备的收粉器汇集到煤粉仓。
混杂在原煤中进入中速磨机的游离铁和其它难以研磨的杂质、煤矸石等从磨机磨盘碗边缘溢出，因为干燥气体不能携带其上升而落到依次风室，被刮板刮进石子煤斗，由人工定期进行清理。
避免硬质杂物过多存于磨机内不仅影响磨机刮板的正常运行，而且将使局部温度由于过度摩擦而升高，形成潜在着火隐患。
中速磨机配有润滑系统，用来冷却、润滑传动部分。
密封风机对中速磨机的传动盘、磨辊、给煤等处进行密封，并且配备紧急氮气消防管路。
利用制粉系统自身烟气自循环作为磨煤系统的干燥和输送介质，既可以保证系统具有较低的含氧量又降低了引用热风炉废气管道的建设投资。
烟气升温炉使用高炉煤气燃烧产生大约1000～1100℃的高温烟气与自循环烟气混合成250～300℃的气体用来干燥与输送煤粉。
高炉煤气最大用量3000m3／h。
为了避免高炉煤气热值偏低时熄火危害系统安全，另外设有小流量煤气烧嘴作为保火用，保火煤气最大用量80m3／h。
制粉系统依靠设置在布袋收粉器后的主排烟风机的抽力形成负压，干燥气发生炉出口的负压最小，依次是中速磨机入口、中速磨机出口、布袋收粉器入口，负压逐渐增大，到主排风机入口负压最大。
磨制合格的煤粉由低氧（O2≤12％）干燥烟气输送到布袋收粉器，经布袋收集后通过旋转卸灰阀可以通过三通阀落到指定的煤粉仓，每一个煤粉仓可以同时供给其下面并列的四个喷吹罐。
2．2．2．制粉系统安全措施由于本系统按照喷吹全烟煤设计，重点考虑了制粉系统的安全措施保证安全生产。
（1）主厂房按照耐火乙类二级等级考虑建设。
（2）厂房设防雷接地措施，设备以及管道进行防静电接地，布袋收粉器的布袋采用抗静电材料，电动机选用防爆型电机。
（3）严格控制磨制原煤使用的干燥气体在制粉系统设备中的含氧量小于12％，并在控制中设计系统含氧量超限报警以及自动采取紧急安全措施进行自动充氮、进而系统安全停机。
（4）中速磨机出口温度一般控制小于95℃、布袋收粉器出口温度小于85℃，当温度超限时进行报警并自动充氮、进而安全停机。
（5）制粉系统的收粉装置设计有足够的防爆泄压措施。
（6）烟气升温炉设计有自动点火和火焰监视器以及炉温监测系统，保证烟气升温炉能产生安全的干燥气体。
2．2．3．磨煤机本设计选用立式磨煤机（中速磨）作为原煤细磨设备。
因为：（1）中速磨内配有煤粉分离器，不需要另外建设粗粉分离器和与之配套的回煤管路，出磨的煤粉和烟气混合物可以直接进入布袋收粉器，工艺简单，布局紧凑。
由于中速磨工艺流程简单、总占用面积小、约为球磨机的70％；并且占用空间少，约为球磨机的60％。
（2）与滚筒式球磨机相比电耗可以降低25～30％，磨制中等硬度原煤的电耗约为8～12／t，噪声减少25（A）。
（3）中速磨不适于磨制可磨性系数比较低的煤种，若煤的硬度比较高，不仅影响中速磨的出力，而且也会降低磨辊、磨盘的寿命。
纵横公司周边地区煤种可磨性系数基本上在80（）以上，适合用中速磨磨制煤粉。
（4）磨损小、利用率高。
由于中速磨在运行中没有金属之间的直接接触，辊套和衬板寿命在10000小时以上，运转率可以达到95％。