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降低高炉喷吹煤粉水分的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-12  来源:世界金属导报  作者:王宇哲 康丙路 李立彬  浏览次数:551
 
核心提示:高炉喷吹煤粉水分过高会造成喷煤量上升,导致中速磨作业率增加,设备维护和检修时间减少。另一方面,喷吹煤粉水分高会使煤粉燃烧率下降,未燃煤粉增多,恶化高炉顺行状态。此外,喷吹煤粉水分升高,将导致煤耗增加。根据理论计算,煤粉水分每升高 1%,则煤耗增加 2%。因此,降低喷吹煤粉水分对铁前节能、稳定、高效生产意义重大。
 降低高炉喷吹煤粉水分的研究
王宇哲 康丙路 李立彬
       高炉喷吹煤粉水分过高会造成喷煤量上升,导致中速磨作业率增加,设备维护和检修时间减少。另一方面,喷吹煤粉水分高会使煤粉燃烧率下降,未燃煤粉增多,恶化高炉顺行状态。此外,喷吹煤粉水分升高,将导致煤耗增加。根据理论计算,煤粉水分每升高 1%,则煤耗增加 2%。因此,降低喷吹煤粉水分对铁前节能、稳定、高效生产意义重大。 
       高炉喷吹煤粉水分含量是影响其热值的重要因素。2018 年首钢股份有限公司针对高炉喷吹煤粉水分偏高、高炉日均煤比近 170kg/t 的情况开展了降低煤粉水分的技术攻关。 
 
1 生产数据分析 
       研究人员利用六西格玛工具对高炉喷吹煤粉相关数据进行了分析,得出煤粉水分单值控制图、煤粉水分概率图及煤粉过程能力报告,如图 1-图 3 所示。检验数据由铁前 EMS 系统中导出,经检验中心进行了测量系统数据校验,保证数据的准确性。从煤粉水分概率图和煤粉能力报告的数据可知,P 值(特定抽检验概率)等于 0.085,大于 0.05,为正态数据,但 Ppk(过程稳定性分析)等于 0.01,说明工程能力不够充分,需要进行改进。
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2 原因查找 
       研究人员通过 FMEA 对影响水分升高的 30 个因子进行打分确认,利用 Pareto 图(见图 4)对因子进行分析,查找出 8 个关键的输入因子,即制粉系统出口温度、喷吹风用量、喷煤系统放散、排渣设备、热烟气用量、给煤机、仓顶除尘器放散管、配煤。由此,先对可以直接控制管理的因子实施快速整改,整改后再作 2 次 FMEA,重新对“影响因子”进行优先度评价。 
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3 快速改善 
       根据现场设备运行情况,研究人员对其中四个因子进行了整改。 
       1)喷煤放散系统的改善 
       改善前,放散时间长,换热导致放散喷嘴和放散阀门处温度降至露点以下,由此形成大量冷凝水,冷凝水聚集后流入喷煤罐、粉仓。通过在放散阀门前后加手动球阀、优化管道布局、改造放散管路弯头和改变孔板数量、位置及孔径等四个方面进行了改进,改进后冷凝水明显减少,降低了设备故障概率。 
       2)仓顶除尘器放散管改善 
       因原始设计未考虑到高温放散气体降温冷凝问题,使部分冷凝水,通过放散管道,回流到仓顶除尘器罐体内,与煤粉混合,造成板结。另外,有部分高温气体进入除尘器罐体后,与温度较低的罐体接触形成的冷凝水与煤粉形成板结。由于仓顶除尘器的卸灰阀直径仅有 300mm,板结的煤粉逐步增多,导致卸灰阀堵塞,无法将回收的煤粉送入煤粉仓。 
       经研究后,对测温点位置进行了更改,便于及时发现并判断仓顶除尘器的异常现象,避免因不能准确判断,造成大量积粉,从而影响生产。另外,通过增加氮气吹扫,及时清理板结的煤粉。 
       此外,增设挡风阀,改变热风走向,避免了放散管道冷凝水回流,解决了仓顶除尘器阻塞的问题。 
       图 5 示出仓顶除尘器放散管的改造。 
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       3)给煤机改善 
       因给煤机密封不严,导致外界潮湿空气容易进入。据此,对密封门进行改造并增设氮气吹扫系统。给料机每连续运行 30min,进行氮气吹扫 3-5min,每个吹扫点位均安装了控制阀门,可以进行单独吹扫,解决了给料机物料水分大的问题。
       4)排渣设备改善 
       中速磨排渣口改造前,入口温度高,煤粉水分大。通过排渣量分析发现,烟气总管对侧流量低,特别是喷嘴环处尤为明显。据此,通过在烟气管道上方增加一路热烟气管,对烟道总管对侧喷嘴环处原煤进行烘干处理。 

4 操作参数及生产组织的改善 
       通过质检分析,原煤水分主要来自占总配比 40%-50%的神华煤,其含水量最高达 30%。因此可知,控制神华煤含水量是控制水分的关键。据此,首先对神华煤进行多次翻倒晾晒处理,有效降低了原煤水分。其次,进行系统操作参数调整。在含氧 21%的空气中做实验得出以下结论:烟煤比例控制在 46%以下时,煤粉着火点在 410℃以上,结合国家安全规范 GB16543 的相关规定,确定提高中速磨出入口温度 10℃,出口温度提高 5℃,以保证原煤最大程度烘干,降低煤粉含水量。 
       同时,为了确保系统安全,严格控制中速磨出入口残氧含量,增加三级连锁报警,当中速磨出入口残氧含量达到三级报警时,中速磨停机。 

5 结语 
       通过系统分析,找到了最合适的煤粉水分控制措施,经一系列改善调整,喷吹煤粉水分得到有效控制和降低,达到了预期目标,为以后工作提供了准确的数据支持。
 
 
 
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