莱钢银山型钢3200m3高炉喷煤设计

李平 陈龙

摘 要：莱芜钢铁集团有限公司新建3#3200m3高炉，配套新建喷煤设施。采用中速磨制粉，布袋1级收粉，喷吹罐下设ROTOFEED旋转给料机的出粉方式，双系列并罐、喷吹总管加炉前分配器的双管路喷吹。

关键词：高炉；喷煤；设计；ROTOFEED旋转给料机

1 概况

为了进一步提高市场竞争力，莱钢集团于2008年在莱芜市钢城区银山型钢区域新建3200m3高炉，产能280万吨/年，设计喷吹能力85t/h，最大喷吹能力100t/h。同时新建配套的喷煤设施。

喷煤按干燥无灰基挥发份大于25%的强爆炸性烟煤设计。设计煤比200kg/tHM，最大煤比250kg/tHM。制粉系统与喷吹系统共用一座喷煤主厂房，采用直接喷吹方式向高炉喷吹煤粉。制粉系统设备采用国内设备及技术；喷吹系统为英国克莱德公司的浓相输送工艺。

2 制粉系统

制粉采用双系列中速磨煤机负压制粉、布袋一级收粉。使用热风炉废气作为干燥气的主要介质。最大制粉能力为116t/h，单台磨出力58t/h。每个制粉系列设烟气炉、给煤机、中速磨煤机、布袋收粉器、主排烟风机各1台。

根据莱钢已有高炉喷煤的生产经验以及对各种类型的磨煤机进行的对比，最终选用了某厂生产的ZGM123N型中速磨煤机。磨煤机共2台，根据莱钢高炉喷煤所用煤种参数及中速磨煤机相关参数进行计算，该型号磨煤机煤粉出力能够满足58t/h的要求。磨煤机给煤采用电子称重耐压密封式给煤机，给煤能力为8～80t/h。

采用烟气炉作为干燥气发生装置。烟气炉形式为卧式，内部为双层套筒式结构，设有燃烧室和混风室。使用高炉煤气作为燃料，点火用焦炉煤气，燃烧产生的废气与热风炉废气在混风室混合形成300℃左右的干燥氣。烟气炉共2台，分别与两台磨煤机对应使用，其干燥气发生量最大为126000Nm3/h。

煤粉收集系统采用一级收粉，收粉器采用布袋收粉器。磨煤机出口烟气含粉量为400～800g/m3，选用的布袋收粉器过滤面积为4300m2，过滤风速～0.5m/min，可以处理含粉浓度500～1000g/m3的烟气，且布袋出口含尘浓度小于30mg/m3，布袋收粉器滤料为防静电针刺毡滤袋，布袋清灰反吹系统气源为氮气，确保烟煤系统安全。布袋收粉器灰斗出口设有木屑分离器，收集的煤粉经木屑分离器筛除木屑等杂物后落入煤粉仓。

布袋收粉器净化后的尾气经设置在制粉系统末端的主排烟风机排放至大气。经计算，选用的主排烟风机的额定风量为130000m3/h，全压14000Pa。

制粉系统配置2台原煤仓，每台磨煤机对应一个原煤仓。原煤仓有效容积450m3，可装原煤425t，能够满足磨煤机正常工作7小时的需求。原煤仓为圆形仓，锥段采用利于原煤下行的双曲线型设计。原煤仓锥部设有原煤疏松机，可以在发生堵煤时自动启动，耙松原煤，消除堵煤的情况。

3 喷吹系统

喷吹系统引进了英国克莱德公司的低速浓相输送技术，采用双系列并罐喷吹、双主管加炉前双分配器的输送工艺。

设计喷吹能力85t/h，设备最大能力100t/h。单系列设备能力50t/h。输送固气比40kg（煤粉）/kg（气）。

系统设4个喷吹罐，每罐容积50m3，4个罐共用1个煤粉仓，煤粉仓有效容积700m3，可装煤粉420t，能够满足高炉正常喷吹时5小时的需求。煤粉仓设有电子称重。煤粉仓设有仓顶除尘器，当煤粉仓内压力上升时，可将压力有效放散同时过滤气体中的煤粉，防止煤粉逸出。

煤粉仓与喷吹罐之间通过落煤管连接，落煤管从上到下依次设有手动插板阀、上圆顶阀、软连接和下圆顶阀，其中软连接带有放散口，通过哈气管连接至煤粉仓，可以使软连接内压力始终处于常压状态，防止软连接带压给喷吹罐称重带来影响。

喷吹罐流化、加压及补压气源均采用氮气，可以确保喷吹罐内部在整个喷吹周期内均为惰性环境，从而满足喷吹全烟煤的系统安全需求。煤粉输送采用压缩空气作为输送介质。

喷吹罐内煤粉通过ROTOFEED旋转给料机排出，这种给料机是英国克莱德独有的专利产品，其采用变频电机驱动，给料量通过调节电机的转速进行控制，电机最大调速比可达10：1。喷吹精度高，可达±0.5%。同时配置克莱德公司提供的自动化喷吹系统，可以实现全自动喷吹操作；喷吹罐倒罐时两个罐的给料量分别同步进行等量增减，从而实现倒罐时瞬时喷煤量无波动。喷吹罐装料系统阀门及出料口阀门采用克莱德独创的充气式密封圆顶阀，圆顶阀阀芯在开闭时不与任何金属面接触，降低了阀门磨损对系统性能的影响。

4 喷煤系统安全设计

（1）烟气炉引入热风炉废气作为制粉系统干燥气的主要介质，从而降低干燥气中的氧含量，保证制粉系统内部惰性气氛，确保制粉系统内部无着火的可能性。

（2）严格监控系统温度、氧浓度及一氧化碳浓度。制粉系统管道、煤粉仓及喷吹罐等均设有温度检测，严密监控各点温度。磨煤机干燥气入口、布袋收粉器烟气出口及煤粉仓均设有可在线连续检测氧、CO含量的分析仪，控制磨煤机入口干燥气氧含量小于或等于8%，布袋收粉器出口烟气含氧量小于或等于12%，煤粉仓内氧含量小于或等于12%。

（3）磨煤机、布袋收粉器及煤粉仓均设计有事故充氮装置，当检测到系统温度、氧含量和一氧化碳含量异常升高时，系统可以自动控制事故充氮装置向系统内相应部位进行充氮保护。事故充氮装置在需要时也可以手动远程操作。

（4）喷煤主厂房敞开式设计，厂房通风良好，并设有两个独立且全封闭的楼梯间，一旦发生火灾时，可以保证人员安全。

（5）喷吹罐的加压、流化以及煤粉仓的流化均采用氮气，保证内部惰性气氛。

（6）喷煤主厂房内所有电气仪表设施均按粉尘防爆要求进行设计制造。

（7）喷煤系统设有安全可靠的自动控制系统，各关键控制点设有报警及联锁保护，系统有严格的启动、停机及紧急事故处理程序。

（8）喷煤系统所有设备及管线均设有可靠的接地装置。

5 结语

2010年3月16日，新高炉建成投产开始送风，3月18日，喷煤系统开始向高炉喷吹煤粉。经实际生产验证，该系统制粉能力单台最高达到60t/h，正常生产煤比约170kg/tHM，均能满足生产需求。

参考文献：

[1]项钟庸，王筱留，等.高炉设计——炼铁工艺设计理论与实践.冶金工业出版社，2007.

[2]王国雄，王铁，沈峰满，杨佳龙.现代高炉粉煤喷吹.冶金工业出版社，1997.