工程硕士研究生论文-热风炉废烟气节能改造研究

分类号 密级 UDC 学 位 论 文 热风炉废烟气节能改造研究 作者姓名： 指导教师： 东北大学机械设计及理论 申请学位级别： 硕士学科类别：工程硕士 学科专业名称： 机械工程 论文提交日期： 2011 年 6 月论文答辩日期：2011 年 6 月 学位授予日期： 2011 年 7 月答辩委员会主席： 评阅人： 东 北 大 学 2011 年 06 月 A Thesis in Mechanical Engineering and Automation Hot Air Stove Waste Gas Energy Saving Renovation Research By Wu Yuquan Supervisor: Professor Zhang Zhenwei Northeastern University June 2011 I 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 日 期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年 一年 一年半 两年 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 东北大学硕士学位论文摘要 II 热风炉废烟气节能改造研究 摘 要 制粉加热炉烟气工程是首钢炼铁厂的一个节能改造项目，它不仅能够完成生产的 需要，而且对环保工作起到一定的帮助。 本文以制粉加热炉烟气改造为主要的研究对象，结合现场的实际工艺流程和工艺 参数，利用比较成熟和广泛采用的数值模拟技术，通过实际生产计算和现场实际施工， 对加热炉内两种烟气混合生产情况进行分析，分别得出了在改造前和改造后的压力分 布、温度分布、速度方向等模型，通过分析对比和现场实际应用，为废烟气的利用提 供理论依据。 文中通过介绍制粉加热炉的运行情况，说明制粉加热炉烟气改造的必要性和重要 意义，经过对加热炉内烟气的运行情况分析，建立炉内烟气运行情况的有限元模型， 文中对加热炉模型进行了理想化，通过模拟论证了改造工程的可行性，最后对现场生 产中所采集的数据进行分析，绘制了温度、压力、氧含量等相关流场数据的动态变化 曲线，从所得结论和现场实际应用情况，体现出改造的成功性，而且通过实际的改造， 煤气的耗用量明显减少，而且避免了制粉加热炉单一煤种的局限性，提高了生产的安 全可靠性。 关键词：加热炉；烟气；氧含量；流场；曲线 东北大学硕士学位论文Abstract IV Hot Air Stove Waste Gas Energy Saving Renovation Research Abstract Pulverizing furnace flue gas engineering is an energy-saving shougang rebuilt. as reconstruction project, it can not only the need of complete production, but also for environmental protection have some help. Taking pulverizing furnace flue gas transformation as the main object of study, combined with the practical process and technical parameters, use relatively mature and widespread adoption of numerical simulation technology, through actual production calculation and actual construction, on the heating furnace two hybrid flue gas mixture production situation analysis, separately obtained before and after the transformation in reforming the pressure distribution and temperature distribution, speed direction of model, through the analysis to contrast and actual application for gas utilization draw advantageous basis. In this paper, through the introduction of the operation pulverizing reheating furnace flue gas pulverizing, explains the necessity of reform and the significance of the heating furnace flue gas, after the operation situation of analysis, a furnace flue gas operation, the finite element model of heating furnace in this model, the proof of the reconstruction project idealize feasibility, finally to spot in the production of the data collected were analyzed, painted related data dynamic changes of the curve, from curve and site actual application, can manifest the transformation, and the success of sex through the practical transformation, gas LiYongLiang significantly reduced, but also avoid single coal pulverizing furnace limitations, increasing the production of safety and reliability. Key word: Furnace; Flue gas; Oxygen content; Flow field; Curve 东北大学硕士学位论文目 录 VI 目 录 独创性声明I 摘 要II AbstractIV 第 1 章 绪 论1 1.1 首钢炼铁厂煤粉喷吹工艺简述 1 1.1.1 首钢四制粉车间生产工艺1 1.1.2 四制粉车间生产特点2 1.2 热风炉向制粉中速磨燃烧炉引废烟气研究的意义及课题来源 3 1.3 国内外制粉设备发展及干燥烟气研究概况 4 1.3.1 球磨机时代4 1.3.2 中速磨时代5 1.4 烟气研究的背景及发展趋势 6 1.4.1 加热炉烟气利用的国内背景6 1.4.2 加热炉烟气利用的国外背景7 1.4.3 废烟气利用的发展趋势8 1.5 废烟气工程所涉及的问题 8 1.6 本文研究的主要内容 8 第 2 章 制粉中速磨烘干系统机构的改进11 2.1 首钢制粉中速磨烘干系统引入热风炉烟气设计方案 11 2.2 制粉中速磨烘干系统工艺方案 12 2.3 热风炉废烟气引入中速磨烘干系统管道铺设方案 13 第 3 章 烟气利用过程中模型的确立和烟气量的计算15 3.1 废烟气在制粉加热炉中模型的建立 15 3.1.1 模型的确立15 3.1.2 有限元模型的建立16 3.2 热风炉生产废烟气量的说明 16 东北大学硕士学位论文目 录 VII 3.3 加热炉高炉煤气燃烧产烟气量的边界计算 17 3.3.1 燃烧炉用空气量的计算18 3.3.2 空气过剩系数的计算19 3.3.3 制粉用干燥气量的计算19 3.3.4 干燥气初始温度的计算20 3.4 两种烟气混合后的配比 20 3.5 确定热风炉烟气流量 21 3.6 烟气的流速 21 3.7 加热炉内烟气的各种介质流场分析 21 3.7.1 压力场结果分析21 3.7.2 温度场结果分析22 3.7.3 速度场结果分析23 3.8 本章小结 24 第 4 章 废烟气系统的设计计算及施工25 4.1 废烟气管道的管径总述 25 4.2 废烟气管道的管径计算 25 4.3 烟气管道施工 25 4.3.1 钢筋和土建施工标准26 4.3.2 管道及支架施工27 4.3.2.1 钢材的放样和切割规定27 4.3.2.2 气割的尺寸偏差规定28 4.3.2.3 构件焊接组装标准29 4.4 烟气管道施工计量器具 30 第 5 章 烟气监控系统的完善33 5.1 系统安全的完善 33 5.1.1 安全防火防爆系统33 5.1.2 温度监测和防静电措施33 5.1.3 气氛监测和氮气惰化系统33 5.2 氧气监控系统 34 东北大学硕士学位论文目 录 VIII 5.2.1 残氧分析对废烟气节能的重要意义34 5.2.2 应用残氧分析仪表对热风炉燃烧控制的影响35 5.3 电气部分 37 5.3.1 主要电气安装项目的施工方法37 5.3.2 电气调试37 5.3.2.1 调试程序37 5.3.2.2 电动机试车37 第 6 章 动态模拟试验及现场测试39 6.1 加热炉烘干系统运行情况及烟气流入量测试 39 6.1.1 冷态试车39 6.1.2 热态试车40 6.2 测试结果 40 6.3 现场实际数据采集与分析 40 6.3.1 制粉加热炉烟气流量数据分析44 6.3.2 制粉加热炉烟气温度数据分析45 6.3.3 制粉加热炉烟气氧气含量数据分析46 第 7 章 结 论49 参考文献51 致 谢55 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -1- 第 1 章 绪 论 1.1 首钢炼铁厂煤粉喷吹工艺简述 四制粉车间工艺主要由原煤系统、皮带运输机（M1M5 皮带） 、原煤仓、加热炉、 中速磨（2 台） 、布袋收集器、除尘风机（惯称排粉风机） 、粉仓等组成。 原煤从 M1、M2 皮带到两条大倾角皮带 M3、M4，由 M5 皮带进入原煤仓，最后 进入中速磨，由中速磨磨制煤粉，同时由加热炉内热风对煤粉进行烘干。磨制的煤粉 经过分离器（在中速磨内上部）分离，到煤粉布袋收集器再次分离，合格煤粉1进入粉 仓，由输粉系统供应给高炉（二、三高炉） ，废风通过除尘风机过滤后排放，工艺如图 1.1 所示。 图 1.1 首钢煤粉喷吹工艺图 Figure 1.1 Shougang pulverized coal injection process diagram 1.1.1 首钢四制粉车间生产工艺 炼铁厂四制粉中速磨为 MPS212 型，如图 1.2 所示，它是辊盘式磨煤机，由主体设 备和辅助设备组成。主体设备是三个均布的磨辊，在一个匀速旋转的磨盘上做碾压运 行，靠磨辊和磨盘的摩擦力将煤碾压成粉末状态，再由分离器将粗细粉分离，粗粉返 回再磨，细粉经过其它辅助设备输送入高炉2。辅助设备有密封系统、分离系统、液压 系统、润滑系统等。 原煤从中心的给煤管喂入，落到磨盘上，磨盘由电动机通过行星齿轮带动旋转， 落到旋转盘上的煤，在离心力的作用下，甩向盘周缘，平盘式的煤则移动进入磨槽内， 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -2- 3 个独立的弹簧、加载磨辊，按 120 相隔分布。两者之间保持一定的间隔，无直接的金 属接触，当原煤通过磨辊3与磨盘之间时，被研磨成粉，已磨好的煤粉继续向外移动， 最后沿磨周溢出。 热烟气从磨煤机风口进入机体并围绕磨碗周缘由下而上，煤粉被热烟干燥并携带 上升，较重的粗颗粒在分离内分离出来又返回磨盘重磨，较轻的细小煤粉通过分离器4 上部的折向门装置在锥体内产生旋流，折向门的角度决定旋流速度和煤粉颗粒的最终 成品细度，细度不合格的煤粉沿锥体内壁从旋流中分离出来返回磨盘进一步研磨，而 细度合格的煤粉被烟气带出磨煤机。 图 1.2 MPS212 型中速磨简图 Figure 1.2 MPS212 type medium speed grinding diagram 1.1.2 四制粉车间生产特点 四制粉车间主要引用的制粉设备是中速磨，制粉系统的运转是高炉喷煤降焦的关 键，从制粉生产的历史发展方向来看，归纳起来制粉生产有如下的特点： （1）地位重要。高炉节能降耗工作大部分体现在喷煤降焦方面，是高炉生产的一 个主要环节，对提高高炉产量起到重要的作用，因此在现今节能降耗、提高产量、降 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -3- 低焦比等许多方面，制粉生产都处于重要的地位。 （2）能耗消耗低，生产能力大。中速磨的生产要比传统的球磨机生产节省很多能 源，因为设备较轻，需要驱动的力较小，是利用电能推动机械设备运转的，50%的费 用都被电费占据，其余的包括水耗、煤气耗量、风耗、氮气等能源。 （3）污染较多，环保工作十分重要。制粉生产的原料（煤粉） 、燃烧的烟气系统引 起大量的粉尘，控制不好，厂区环境、周边生活环境都会遭到巨大破坏，因此搞好环 境保护，越来越成为钢铁企业的重要课题。 （4）浪费煤气，由于煤粉的输送是靠煤气燃烧5后产生的干燥烟气带动送往高炉6， 因此每天伴随着高炉的生产，大量的煤气需要提供，因此对节能工作提出了一个课题， 能否用一个新的资源来代替煤气，这样不仅能够节省有限的煤气能源，而且对节能环 保工作也有贡献。 1.2 热风炉向制粉中速磨燃烧炉引废烟气研究的意义及课题来源 （1）全世界都在控制温室效应的进一步扩大，热风炉废烟气的利用可以减少对大 气的污染，首钢现在的年产铁水量为 400 多万吨，加热热风炉需要高炉煤气的量为 17.8 亿立方米，燃烧后大量的烟气排入到大气中，而且热量在 400 度左右，经过预热 器后大约在 280 度，这样不仅浪费了热量，而且，造成了对环境的破坏，实现改造后， 回收了热量，实现零排放、大循环利用烟气。 （2）工程的成功能够帮助首钢大量使用烟煤，安全可靠。首钢以前大多使用的是 无烟煤粉，不仅昂贵，而且由于氧气含量较高，经常着火；由于废烟气的引入，制粉 加热炉内氧气的含量减少，大部分是惰性气体，比例为 CO2占 22%，O2占 1%，N2占 70%，H2O 占 6%，煤粉可以多元化的使用，能够保证直喷煤的顺利进行，为实现喷煤 7降焦，提供有利的保证。 （3）废烟气利用，为钢铁8行业之间喷煤工艺的探讨提供理论依据，喷煤是铁厂 降焦的重要手段，如何稳定利用气体进行输送煤粉9 10 11将成为未来的课题。 （4）热风炉废烟气的利用，大大改观了传统铁厂的冒烟形象。以前都是黑烟、废 水，现在看到的都是白色的，站在石景山山上，看到的是首钢的美，它的环境效益是 无法估量的。 随着钢铁企业的扩大，资源的枯竭，如何节能降耗，提高废物的利用率，将是未 来生产的主题。 本课题的应用价值就是利用废烟气中的热量，通过各种阀门、铺设管道、安装风 机、在线分析测试、混合测试、风机等手段将废烟气引入制粉加热炉内，烘干煤粉， 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -4- 经过中速磨、分离器等设备输送煤粉，进入高炉，实现喷煤降焦。 1.3 国内外制粉设备发展及干燥烟气研究概况 随着高炉炼铁生产规模的不断扩大和对生铁需要量的日益增加，高炉炼铁对燃料 的需求量也越来越大，由于现有焦炉的老化，严重污染环境以及炼焦煤储量的日趋减 少，导致冶金焦炭的供应日趋紧张，人们寻找新的燃料代替部分焦炭。高炉采用喷煤 燃料已成为高炉节焦和强化冶炼的一种手段。高炉可以喷吹的燃料分为三大类：液体 燃料，如重油、焦油等；固体燃料，如无烟煤、烟煤、褐煤等；气体燃料，如天然气、 焦炉煤气等。喷吹燃料的选择依赖于各国燃料资源的条件，随着资源条件的变化而变 化。自 20 世纪 60 年代初喷煤技术在法国获得成功以后，美国、前苏联主要喷吹天然 气，西欧、日本则自 20 世纪 80 年代初由喷吹重油转为喷吹煤粉。我国是开发喷煤技 术较早的国家，自 20 世纪 60 年代初开始试验，至今已有 40 多年历史，特别是近十年 来，高炉喷煤技术得到了广泛的应用和发展，从而促进了我国钢铁工业的迅猛发展， 减少了炼铁生产受炼焦煤资源、投资、环保等多方面的限制和影响。 1.3.1 球磨机时代 制粉系统主要由干燥气系统、磨煤系统及煤粉收集等三大部分组成。 图 1.3 球磨机筒体结构简图 图 1.4 球磨机系统结构简图 Figure 1.3 Ball mill barrel structure diagram Figure 1.4 Ball mill system structure diagram 制粉生产初期，制粉设备的干燥气系统主要是单一的球磨机配置系统，如图 1.3 和 1.4 所示，干燥气系统为加热炉燃烧后烘干煤粉，这种制粉设备噪音大，而且生产能 力小，占地面积大，耗电量高，而且磨制烟煤时安全可靠性低，这种设备是人们通常 所熟知的传统制粉工艺；干燥气由干燥气发生炉烟气混入冷空气生产，生产工艺如图 1.5 所示。 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -5- 图 1.5 生产工艺简图 Figure 1.5 Production process diagram 1.3.2 中速磨时代 图 1.6 中速磨磨辊 图 1.7 中速磨磨盘 Figure 1.6 Medium-speed dilly roller Figure 1.7 Medium-speed dilly plate 为了解决制粉能力严重不足、工艺技术落后，设备老化、不能喷吹烟煤和混合煤， 安全措施不完善、场地狭小等问题，技术人员开始考察调研，利用磨煤的特性，发明 了中速磨设备，利用磨辊（图 1.6）和磨盘（图 1.7）碾磨磨碎煤粉。磨盘是由电动机 通过行星锥形减速机驱动做旋转运动。在磨盘上均布安装三个磨辊，除了磨辊的自重 外，由油液压系统驱动的三个液压缸调整磨辊与磨盘间隙，增加磨辊的压力，从而提 高生产能力。从原煤进入磨煤机到磨成煤粉，及煤粉输送、喷吹都需要在干燥状态下 进行，因此中速磨设置了加热炉，提供干燥气。 在此基础上，1976 年卢森堡阿尔贝德公司喷吹褐煤，另外日本大分厂 1 号、2 号、 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -6- 户畑 4 号、名古屋 1 号、2 号等制粉设备都采用了中速磨设备。30 年来中速磨设备在 各个大型高炉的喷煤设备上应用比较广泛，而且在不断的推广。我国从 80 年代中期开 始和国外中速磨制造厂商合作，通过技术引进和消化吸收，我国在中速磨设计、制造 技术已经取得了突破，在大型电厂和高炉上都已经能够采用我国自行设计、制造的中 速磨，例如宝钢、武钢、首钢、鞍钢等新建和扩建的高炉都应用这种制粉设备。 在我国应用的中速磨，有三种类型：MPS 型、RP（HP）型和 E 型。无论何种类 型，其结构都包括给煤管、磨辊、磨盘、分离器、传动装置和干燥气入口等。 1.4 烟气研究的背景及发展趋势 由于原煤中的水分较高，通常在 6%14%，在制粉过程中，必须将煤粉的水份控 制在 1%左右，干燥气是为制粉系统提供热量，用来干燥煤粉的介质。干燥气在制粉过 程中具有一定的运动速度，可以携带煤粉进行运动和分离，而且干燥气能够降低制粉 系统的含氧浓度，提高安全性能，是制粉过程的惰化剂。作为制粉系统的干燥气有燃 烧炉干燥气、锅炉干燥气和混合干燥气 3 种。 1、燃烧炉干燥气 将高炉煤气在燃烧炉内燃烧后，产生的高炉烟气，再兑入一定量的冷空气12 13， 使烟气温度降到 300 度左右，再抽入磨煤机中干燥煤粉。这种工艺干燥气的温度、流 量容易控制，但由于兑入了冷空气，含氧量高，只适用于无烟煤的制粉系统，比较单 一。 2、锅炉房烟气干燥气 锅炉房是提供蒸汽的地方，也是燃烧高炉煤气14和天然气，其烟气也可以作为制 粉系统的干燥气，由于锅炉房烟气是一种含氧量低且有一定温度的废气，即可利用烟 气的余热进行发电，又可以惰化制粉系统的气氛，是实现烟煤制粉系统安全的重要条 件。锅炉烟气温度比较低且波动较大，一般较少单独使用，但在小型高炉制粉系统中 有所使用。 3、混合干燥气 混合干燥气是将热风炉烟气或锅炉烟气和燃烧炉烟气混合而成的气体，前者的温 度在 150300 度，用量一般为 85%95%，后者的温度在 9001000 度，用量占 5%10%。 二者混合以后的温度可以控制在磨煤机入口要求的温度范围内（200320 度） 。此种干 燥气工艺系统运行可靠，温度、氧气含量均可满足制粉系统的要求，它适合各种煤的 制粉要求，而且特别适用于烟煤制粉系统。 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -7- 1.4.1 加热炉烟气利用的国内背景 烟气的利用现在越来越受到广大研究工作者的重视，它的利用可以看作是一个大 的节能项目的标志，近几年，干燥气已经变成了一门学科，很多学者进行研究。烟气 的利用是伴随着制粉喷煤系统而产生的，有喷煤就有烘干系统，我国高炉喷煤烘干技 术开发和应用起步较早，早在 20 世纪 60 年代就开始了高炉喷煤，首钢是高炉喷煤技 术的开创者和先行者之一。 1963 年首钢开始对喷煤技术进行了系统的研究和试验，1964 年首钢在全国率先开 始了高炉喷煤工业化试验，并且使用焦炉煤气单一燃烧烘干，1966 年在全公司高炉上 推广使用，当时使用的干燥方法是燃烧焦炉煤气对煤粉进行烘干。90 年代末，首钢公 司引进中速磨系统，为节省能源，减少环境污染，首钢利用锅炉房产出的废烟气和燃 烧炉的燃烧气混合进行烘干15，取得很大的进步，拉开了节能改造的序幕。2007 年伴 随着首钢四高炉的停产，锅炉房停产的影响，我厂大胆的设想，使用热风炉的废烟气 进行干燥，经过实际检验，能够满足生产的要求，而且效果更好。 宝钢 2 号制粉干燥气系统与每台磨煤机、原煤仓组成独立的制粉系统，其干燥气 是干燥气发生炉直接加热烘干；宝钢 3 号高炉利用了节能改造技术，使用了热风炉废 烟气和干燥气的混合加热技术，效果较好。 目前国家已经非常注重环境的保护和烟气的排放，国内新建的大型高炉大部分都 已经采取了措施，使用废烟气中的热量，如在热风炉的废烟气烟道上增加预热气，对 高炉煤气和助燃空气进行加热，利用烟气进行预热生产蒸汽，利用烟气进行余热发电 等等，但还是有排放，就目前热风炉废烟气的使用情况来看，小型的钢铁厂还不注重 排放的指标，对环境污染较大，国内烟气排放还比较多，和国际的标准相差较多，需 要进一步加强管理。 1.4.2 加热炉烟气利用的国外背景 1966 年，美国阿姆科公司在贝利方特高炉建设了第一代喷煤技术，当时可以连续 安全的喷吹挥发份达 30%的烟煤，1973 年改造，他的防火防爆系统是抑爆药剂，硫化、 冲压使用氮气，当时他的热风炉烟气主要用于预热，已经开始了能源节能的利用，他 的方法在世界许多高炉上使用，如日本大分厂 1 号、2 号、户畑 4 号、名古屋 1 号、2 号，日新吴厂 1 号、2 号高炉，荷兰的霍高文钢铁厂，韩国浦项钢铁公司采用的都是上 述技术。 卢森堡阿尔贝德公司 1976 年试验喷吹褐煤，1980 年投产，使用的是高炉鼓风机， 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -8- 经过加压后向高炉风口喷吹煤粉，要求挥发份为 50%的褐煤，现在法国敦刻尔克 2 号、 4 号高炉都用这种技术。 日本神户钢铁公司 3 号高炉、加古川 2 号高炉采用的便是热风炉17 18烟气，经过 加热后送入中速磨，应用热风炉烟气的高炉已经逐步的发展起来，公司不仅考虑的是 生产，而且更加注重了环保，国外的技术比较先进，而且能够控制燃烧。 1.4.3 废烟气利用的发展趋势 现在许多国家都在控制烟气的排放，实现烟气的回收利用，烟气一直被视为废弃 物，其能源价值、热量、流量、成分等并没有得到人们的重视，近些年研究人员已经 发现了他的价值，并且利用了他，给了他一个专有名词干燥气。经过研究人员的理论 计算、实际分析，现在废烟气从一开始的排放到现在的回收利用，中间经历了很多的 事情，工厂利用烟气的种类越来越多，例如作为喷煤干燥气介质、利用烟气进行余热 生产蒸汽，利用余热进行发电，利用余热对介质加热提高温度等等，现在研究人员又 开始研究烟气的脱硫技术，以便更好的利用烟气，这些都是未来烟气利用的趋势。 1.5 废烟气工程所涉及的问题 随着中国钢铁行业的不断壮大和发展，企业都在提高自身的竞争力，具体体现在 产品的质量、企业的规模、能源的管理、环境治理等多个方面。如何变废为宝，循环 的利用资源是每个钢铁企业面临的巨大挑战，位于首都北京的首钢在保证生产的同时， 会更加注重环境的保护和能源循环再利用，节省有限的资源。每年都需要投入大量的 资金用于环境治理，自 2002 年首钢先后在热风炉烟道、烧结机机尾等部位投入大量的 资金，进行改造，完成环境治理、热量的循环，实现治理、效益双丰收。对于像首钢 这样的企业，废烟气的产生会对首钢的自身形象造成很大的影响，公司如果通过自身 的生产工艺，进行有效的改造，就能够使企业的效益最大化，为北京市的环境治理做 贡献。而由于各种原因，公司目前在烟气利用上还存在不足，如何解决这些问题，施 行有效节能改造，是我们首钢急待解决的研究课题。 1.6 本文研究的主要内容 本论文围绕首钢中速磨制粉车间所进行的煤粉烘干系统中，引入热风炉废烟气烘 干煤气进行节能改造所展开，通过工艺及设备结构进行分析、理论计算、模拟测试和 工业应用中数据跟踪采集等方法，进行热风炉废烟气节能利用的攻关，最终达到满足 制粉正常生产的要求。具体内容如下： 1、结合制粉加热炉烘干的工艺特性，对中速磨烘干系统内外部结构系统进行分析、 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 -9- 对比及改进。通过对制粉加热炉煤粉烘干工艺系统进行改进，以满足用热风炉废烟气 充当煤气燃烧后烟气烘干的介质为目标，确定改造后热风炉废烟气引入的内部结构、 管线铺设、工艺改进的最佳改进方案，进而完成热风炉烟气引入系统设计改造方案。 2、烟气利用过程中热模型的确立和热负荷的计算。针对高炉热风炉生产工艺特点， 对加热后产生的废气总量进行分析，并且对制粉加热炉烘干煤粉系统进行分析，建立 流场模型，确定烘干煤粉加热炉混合后的温度和传递的总热量，分析内部工艺特点、 温度、氧气、流量、热量指标，最终确立热风炉废烟气的流量，使用引风机的大小。 3、热风炉废烟气引入的设计计算和具体施工。通过验算加热炉燃烧后的烟气量和 热风烟气引入量的合并组合，并考虑管道损失及工艺波动，确定最终需要烟气最大事 故量。根据上述的参数，对整个工艺系统进行改造和施工，确定具体的路由和管径， 制定使用方案，编制施工材料明细，完成热风废烟气向制粉加热炉引入的整体节能工 程。 4、结合实际，确定烟气引入和氧气检测监控系统的改造安全、完善方案。 5、模拟试验及工业应用数据采集分析，对设计方案及相关参数进行检验。 东北大学硕士学位论文 第 2 章 制粉中速磨烘干系统机构的改进 -11- 第 2 章 制粉中速磨烘干系统机构的改进 2.1 首钢制粉中速磨烘干