喷煤增加磨机设计方案北京Word下载.docx
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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450m3高炉喷煤需要，喷煤的喷煤比最高能够达到180kg／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
高炉容积
450m3
风口数量
14个
利用系数（t／m3·
d）
4.0
日产生铁（t／d）
1800
热风压力（kPa）
200～250
热风温度（℃）
1100～1180
高炉变料周期
4h
表2一座高炉喷煤量（高炉容积450m3）
喷煤条件
吨铁喷煤量
小时喷煤量
年喷煤总量
原煤小时需要量
原煤年需要量
初期喷吹
80kg
6.75吨
5.75万吨
7.58吨
6.46万吨
无烟煤喷吹
120kg
9.00吨
7.67万吨
10.11吨
8.62万吨
混煤喷吹
150kg
11.25吨
9.59万吨
12.64吨
10.77万吨
富氧喷吹
180kg
13.50吨
11.50万吨
15.17吨
12.92万吨
大量喷吹
200kg
15.00吨
12.78万吨
16.86吨
14.36万吨
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180kg／t铁的喷煤比，纵横公司450m3高炉小时最大喷煤量为13.5吨。
磨盘直径1600mm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1600mm的中速磨机，本方案选用1600mm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8～12kwh／t，噪声减少25db（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（HGI）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％。
（5）中速磨磨制原煤所具有的特点是烘干煤粉能力大，在原煤含水较大时可以控制进风温度，容易使煤粉达到所要求的1％水分。
（6）喷煤比180kg／t铁时，小时喷煤量为13.5t／h。
当原煤的可磨性系数为65（HGI）、原煤水分10％，一台φ1600中速磨每天运行15小时左右。
2．2．4．制粉系统设备
设计采用一次收粉工艺流程，即中速磨---布袋收粉器---排风机流程。
生产实践证明该工艺运行可靠，排放浓度符合国家标准要求。
并且工艺设备的简化，降低了系统漏风率，提高了系统的安全性以及布袋的过滤效率。
（1）原煤仓
原煤仓作为供给磨煤机原煤，为了原煤下煤顺畅原煤仓锥体为双曲线，同时在原煤仓设置三个空气炮作为清堵原煤使用。
原煤仓容积为120m3，大约贮存原煤75t，原煤仓满仓的原煤可供中速磨机最大出力负荷生产3个多小时。
原煤仓设置雷达料位计检测原煤料位。
（1）JGC-30全密闭称重给煤机1台
胶带宽度：
650mm
进出口中心距：
3000mm
给煤量：
4～40吨
设备重量：
2.2t
电机功率：
1.5kw＋3kw／台
（2）中速磨机1台
型号：
MPF1612
磨盘直径：
1600mm
入磨原煤粒度：
＜35mm
煤粉产量：
18～22t／h（可磨系数：
≥65、水分≤12％）
煤粉细度：
-200目80％
磨机入口风温：
≤400℃
压力损失：
5130Pa
280kw（10kV）
辅助功率：
60kw
82t
（3）脉冲式高浓度布袋收粉器1台
处理风量：
80000m3／h
过滤面积：
1600m2
过滤风速：
0.67～0.70m／min
过滤阻力：
1200～1600Pa
入口浓度：
＜1000g／Nm3
出口浓度：
＜50mg／Nm3
入口温度：
＜120℃
45t
布袋收粉器过滤布袋的材质要求抗静电材料。
（4）M5―29No11-19主排烟风机1台
风量：
66257m3／h
全风压：
12204Pa
6.4t
355Kw（10Kv）
2．2．5．烟气升温炉
按照《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》（国家技术监督局1996年发布）的规定，制粉系统末端的含氧量应不大于12％来保证安全生产。
为此，国内高炉喷吹烟煤时，普遍采用低含氧量的高炉热风炉烟气或者使用制粉系统的烟气进行自循环兑入烟气发生炉产生的高温烟气中作为磨煤机干燥和输送介质，保证制粉系统含氧量≤12％（或≤14％）。
（1）烟气升温炉1台
升温炉外形尺寸：
φ2200×
6000mm
热负荷能力：
12.22×
106kCal／h
烟气升温炉需配带高炉煤气烧嘴、焦炉煤气嘴（或小流量煤气烧嘴）、助燃风机、流量计等附属设备。
（2）助燃风机：
1台
型号9－26№4.5A
风量3963m3／h
全压4661Pa
电机功率11kW
重量0.7t
2．2．6．煤粉仓
本工程设计为一个煤粉仓。
一个煤粉仓容积145m3，可以贮存大约60吨煤粉。
可以保证在喷煤比180kg／t铁时四个多小时的喷煤用量，可以满足高炉变料周期要求。
为了保证煤粉仓的安全和下煤顺畅，煤粉仓锥体部分设有氮气流化装置，流化的同时对仓内煤粉进行惰化，煤粉仓上盖部设有排气管接到制粉系统的布袋收粉器。
煤粉仓使用压力传感器进行称重。
煤粉仓至每个喷吹罐的落煤管上设置三个φ250mm阀门，上面的阀门为手动插板阀仅作为检修使用；
中间的阀门为气动球阀，作为截止煤粉下落；
下气动阀为三偏心半球阀安装在喷吹罐上部，实现喷吹罐充压后的密封。
煤粉仓下设四个20m3喷吹罐，其中两个喷吹罐并列轮换向4号高炉喷吹煤粉；
另两个喷吹罐作为仓式泵用将本系统富裕的煤粉分别向原有的两个喷煤系统补充煤粉。
2．2．7．安全监测
纵横公司高炉喷煤是全烟煤喷吹，为了防止煤粉发生自燃爆炸事故，需要对制粉系统中O2、CO的浓度进行监测，确保制粉系统的安全生产运行。
对制粉系统的中速磨机入口、出口、布袋收粉器入口、出口进行在线巡回监测O2含量，喷煤系统需要两台“O2、CO浓度监测装置”实行不间断循环监测，并与紧急充氮等措施实行自动联锁。
2．3．喷吹系统
喷吹系统包括喷吹罐、供气（氮气和空气）、喷吹管线、分配器、煤枪以及喷煤计量、安全监测等。
高炉喷吹煤粉输送按浓相输送进行设计，在保证煤粉喷吹均匀、稳定喷吹的前提下，尽管各高炉的喷吹距离不同，总管的煤粉输送浓度达到20kg／kg以上。
2．3．1．喷吹工艺流程
煤粉喷吹工艺见喷煤工艺流程图。
喷吹系统由喷吹罐、煤粉给煤器、喷煤总管、过滤器、煤粉分配器、喷煤支管、煤枪、氮气及空气供气、喷煤调节控制和安全联锁系统等组成。
2．3．2．喷吹罐
喷吹罐为并列罐布置。
并列罐的特点是喷吹工艺简单、总量计量准确、土建投资低。
并列罐喷吹工艺是两个喷吹罐轮换对高炉喷吹煤粉，一个喷吹罐喷吹煤粉时，另一个喷吹罐放散、装煤、充压，两个喷吹罐轮换喷吹。
喷吹罐几何容积为20m3，满罐时大约可以装9吨煤粉，在喷煤比160kg／t铁时对450m3高炉喷吹，40分钟左右换一次罐，不至于使喷煤过程的倒罐操作很频繁。
喷吹罐设计压力1.2MPa，工作压力为0.8Mpa。
充压、补压、流化均使用氮气，煤粉喷吹用气使用压缩空气。
喷吹罐支撑在三个10吨压力传感器上，使用电子秤进行喷吹罐的称重和喷煤量计量，为了计量准确，喷吹罐与煤粉仓以及所有与喷吹罐连接的管路均用金属软管或波纹管连接，喷吹罐并设置校秤装置。
喷吹罐设计有过滤装置其泄压放散的气体排至布袋收粉器或直接排放。
喷吹罐喷吹形式为流化上出料、补气调节，可以比较容易地在一定罐压条件下，实现煤粉输送量的调节，保证分配器的分配精度。
2．3．3．仓式泵
两个仓式泵分别向原有喷煤系统补充煤粉，操作方式基本与喷吹操作相同。
2．3．4．喷煤管路
喷煤总管DN80mm，根据现场条件铺设，在高炉附近管径扩大为DN100mm，通过输煤总管扩径减少喷煤输送过程的压力损失。
喷煤管路设计煤粉堵塞吹扫返吹管路，使清堵吹扫的煤粉被反吹回布袋收粉器，避免清堵时的煤粉外泄污染周围环境。
2．3．5．分配器与煤枪
（1）分配器
根据高炉热风压力在设定的喷吹压力下将煤粉从喷吹罐下部的给煤器连续地送入喷煤总管，通过设置在高炉相应平台上总管分配器分配给喷煤支管再经煤枪喷进高炉风口。
安装时尽量使分配器之后的喷煤支管当量长度相近，以保证煤粉的均匀分配。
（2）煤枪
分配器之后的喷煤支管直径为φ25mm，煤粉通过煤枪均匀喷进高炉的各个风口。
煤枪在不喷煤时由压缩空气冷却，或手动拔出更换。
煤枪的入口设置逆止阀，防止拔枪时热风倒流喷出。
2．4．气源
2．4．1氮气储气灌
制粉系统煤粉仓流化、惰化、布袋收粉器反吹、喷吹罐充压、补压、流化、以及紧急充氮消防用氮气由纵横公司制氧站管路接到喷煤车间。
喷煤工程需要建一个工作压力1.0Mpa、30m3的氮气贮气罐，用来对喷吹罐充压、流化，对煤粉仓进行流化和布袋收粉器的反吹、以及紧急充氮消防用气。
2．4．2．压缩空气
设计采用空气作为向高炉喷吹煤粉的载体与控制管线用气，使用空气利于煤粉在风口区的燃烧，而且喷吹过程是动态并且煤粉在喷煤管道中停留的时间很短，不会造成安全问题。
喷吹煤粉使用的空压机压力选用0.8Mpa。
对高炉的正常喷吹需要5～8Nm3／min的空气（但在空喷时需要的压缩空气量要多2倍以上），本工程设计压缩空气来源自纵横高炉喷煤原有空压站。
2．4．3．控制管线
（1）煤粉仓流化、惰化，喷吹罐的充压、补压、流化、放散、喷吹气路管线。
（2）煤粉输送管线。
在该管线上除了设置必要的控制阀门外，还设有自动联锁系统，防止因故障载送气体压力压力过低而造成热风倒流引发事故。
沿输煤管线设必要的吹扫系统，以备管道堵塞时及时处理，管道上并设有监测煤粉有无堵塞装置。
（3）煤粉仓及布袋收粉器自动安全充氮管线系统。
（4）气动阀门的驱动控制管线。
3．电力设施
3．1．设计范围
本高炉喷煤工程为纵横公司新建工程目，高炉喷煤工程设计包括原煤运输、制粉系统及喷吹系统设备的供配电、控制、照明、以及防雷接地，本工程设计不包括车间外的10kv高压线路和配电室进线的外网设计、动力线路和电修。
3．2．设计依据：
（1）《建筑设计防火规范》GBJ16-87。
（2）《民用建筑电气设计规范》JGJ16-92。
（3）《低压配电》JB50054-95。
（4）《建筑物防雷设计规范》GB50057-94。
3．3．供配电
3．3．1．本高炉喷煤所需高、低压变、配、供电设备安装建在原有喷煤变配电室。
高炉喷煤工程是新建工程，设计建设与工程用电负荷配套的高压配电室、变压器室和低压配电室。
原煤运输、制粉系统、烟气升温炉系统以及喷煤系统动力及照明电源等设备用电均由原有喷煤高、低压配电室配出。
3．3．3．工程用电量
新建高炉喷煤工程设备装机总容量约1000kw，其中高压负荷设备工作容量635（kw），低压负荷新建高压配电为制粉系统中速磨机和主排烟风机供电外，通过原有低压配电室供给新建喷煤车间低压动力、照明、控制等设备用电。
设备容量约350（kw），设备参数计算详见电气设计图。
3．3．4．供电设备
供电设备待落实根据原有条件后确定
3．4．电气照明
照明电源电压220V，车间厂房各层平台以及皮带通廊等照明灯具选用防水防尘型,防爆场所选用防爆型灯具，控制室、办公室和更衣室等处选用日光灯具，安全检修照明灯使用24伏安全电源。
3．5．电气安全与防雷
在易产生人身事故的地方设置保安电源和防爆装置，所有电气设备均设安全接地保护。
正常不带电的金属管，金属箱，金属构件均要求与接地体可靠联接，较高建筑设置避雷带和接地网。
4．电气仪表及计算机系统
4．1．设计范围
设计范围包括供配煤、制粉系统、喷吹系统的一次仪表、重要参数的二次仪表显示、电气控制及计算机系统的设计。
4．2．检测与控制
高炉喷煤自动控制系统分为PLC控制级和设备控制级。
PLC控制级包括PLC控制系统、高速数据传输系统、监控操作站。
由PLC系统完成对过程监控所需要的各类信号的采集，并实施相关的实时控制。
4．2．1．主要检测项目
（1）制粉系统
原煤仓料位、煤粉温度
磨机入口干燥气压力、流量、温度、氧及一氧化碳含量
磨机出口粉气流压力及温度
磨机本体有关参数（油温、油压、轴承温度）
给煤机给煤量
氮气压力、流量
布袋出口温度、压力
布袋出口氧、一氧化碳含量
布袋出口流量
自循环烟气流量、温度、湿度
烟气炉炉膛温度、压力
烟气炉出口压力、温度
高炉煤气流量、压力
助燃空气流量
（2）喷吹系统
煤粉仓温度、料位、氧及一氧化碳含量
布袋出口温度
喷吹罐温度、压力、重量
混合压力
高炉热风压力
喷吹罐充压、补压、流化气量
喷吹空气流量、压力
氮气罐压力
空气罐压力
4．2．2．主要控制项目
（1）原煤供给设施
包括对皮带机与原煤仓料位的联锁控制。
（2）制粉设施
包括对给煤机、磨煤机、烟气炉系统、布袋收尘系统、主排粉风机系统等设备的顺序控制。
主要安全联锁如下：
原煤仓料位联锁
润滑油系统联锁
密封风机联锁
磨煤机入口超温保护联锁
煤粉仓料位联锁
给煤机故障断煤联锁
中速磨分离器故障联锁
氧及一氧化碳超量安全联锁
其它事故保护联锁
（3）喷吹设施
包括供气系统各管路阀门、喷吹、倒罐等顺序及联锁控制。
喷煤量由高炉值班工长通知喷煤车间,由喷煤车间仪表操作人员设定。
并联罐倒罐及
升级会员 