高炉喷煤烟气自循环工艺介绍

高炉喷煤烟气自循环工艺介绍 任小告，施洪刚，王军联 （新钢钒炼铁厂） 摘 要 : 介绍了 高炉喷煤磨煤系统的 烟气自循环工艺 ,指出了理论计算的步骤 ,分析了系统中热量、氧量和水分三种平衡关系。指出烟气自循环工艺运行完善的标志是系统含氧率控制在 12以下和保证系统不结露，并总结了保证该工艺稳定运行的措施。介绍了该工艺的运行情况。 关键词 : 高炉；喷煤；烟气；自循环 0 引言 高炉喷煤是降低焦比、强化冶炼的重要技术措施。喷煤除能降低生铁成本外，还可合理利用不适于炼焦的煤资源。 20世纪 90年代开始，多数高炉 陆续由喷吹无烟煤改为喷混合煤或烟煤。为了保证 喷煤磨煤系统（以下简称 磨机系统）的安全生产，控制磨机系统含氧率，需要对干燥烟气进行惰化，目前采用的方法主要有两种：引入热风炉废气作为主要的干燥剂；利用自身的干燥烟气部分兑入进行惰化，所谓的烟气自循环系统。烟气自循环与引入热风炉废烟气相比较，一则可以节省投资，二则不受热风炉废气量波动的影响，更加稳定 1。 笔者就烟气自循环工艺技术的特点及运行情况进行介绍，以便该技术能在攀钢推广使用。 1 工艺介绍及分析 工艺介绍 烟气自循环工艺分带烟气脱水装置和不 带脱水装置的两种 ,本文讨论的是不带脱水装置的一种工艺 , 其流程更简单，投资也更省。 烟气自循环工艺流程见图 1。 图 1 烟气自循环工艺流程 将主排烟风机的废气排放管分成两路：一路从烟囱排放，另一路返回到烟气炉循环使用，用以代替部分一次掺风；在循环管道上加一根短管，短管上增加一个调节阀，当系统漏风率较低时，用以加入空气，增加自循环烟气中的含氧率，在保证磨机含氧率小于 12%的前提下，降低磨机的含湿率；在收粉器 调节阀 废气排放 温度检测 流量孔板 循环管道 压力检测 排粉风机 磨机 调节阀 调节阀 烟气炉 54 2009 年第 32 卷第 2 期 废气排放管道上设置一个手动调节阀，用以调节排放烟气量；在自循环的管道上设置一个调节 阀，用以调节自循环烟气量和停磨后切断自循环管道；管道上装有检测流量、温度压力的设备。 工艺分析 理论计算 在自循环工艺中，系统含氧率和烟气含湿率是两个重要的参数。在计算过程中，有些数据是已知的，例如：磨机出力，原煤和煤粉水分，原煤水分蒸发量，煤气成分和发热值，空气含湿率等。有些数据是需要在计算时先设定的，如加煤口漏风量，布袋漏风量，掺入冷风量，磨机入口烟气温度和入口烟气量，磨机出口烟气温度等。在计算过程中有些参数互有关系需反复调整，例如：磨机入口烟气温度和入口烟气量设定以后，就可以 计算烟气炉烟气和自循环烟气两部分热量，当烟气炉烟气量需要增加时，必须要减少自循环烟气量，在增加烟气炉烟气量的同时，要考虑对自循环烟气热量减少的补偿 1。 计算步骤；根据磨机出力，原煤和煤粉的水分，磨机出口烟气温度，加煤口漏风量，密封风机鼓入空气量，设定的磨机入口烟气量等进行输出热量的计算，并由此设定磨机入口烟气温度。根据磨机所需供热量，初算煤气、助燃空气量，烟气炉烟气量，循环烟气量。根据各种烟气温度和比热，调整烟气炉烟气量和循环烟气量 (也可以对磨机入口烟气温度作微量调整 )，使两部分烟气热量相加等于磨 机入口烟气供热量。根据加煤口漏风量，密封风机鼓入风量，布袋漏风量，助燃空气过剩量，烟气炉烟气量，原煤水分蒸发量，计算排放循环烟气含氧率。当系统含氧率较低时，再求加入冷风量。参照求系统含氧率的方法，求排放循环烟气和磨机内脱水终点处烟气的含湿率和露点温度。 三种平衡关系 三种平衡是指同一磨机系统的热量、氧量和水分的平衡。 (1)磨机系统热量收入等于热量支出。磨机系统热量收入包括磨机入口烟气带入的热量，原煤带入的物理热量，磨煤研磨部件产生的热量和漏入磨机冷风带入的热量等。磨机系统热量支出包括磨机出口烟气带走的热量，原煤水分蒸发消耗的热量，煤粉带走的物理热以及磨机系统的散热损失等 2。 (2)进入磨机系统的氧量等于排出磨机系统的氧量。要求系统内任何一点的烟气含氧率都在安全值以下。进入系统的氧量来自冷风 (包括各种漏风和过剩助燃风和加入风 )；在排放烟气中带走这些氧量 2。 (3)进入磨机系统的水分等于排出磨机系统的水分。要求系统内任何一点烟气的实际含湿率与该点烟气温度下的饱和含湿率有较低的比例；要求磨机内脱水终点处的烟气具有较低的相对湿度。进入系统的水分来自冷风 (包括各种漏风和加入风 )、烟气炉烟气所 带水分，以及原煤中的水分蒸发；在排放烟气中带走这些水分 2。 2 工艺达到完善状态的标志及措施 工艺达到完善的标志 (1)自循环工艺应用完善的标志有两个：一是系统含氧率控制在 12以下；二是系统中不产生结露现象。 (2)烟气含氧率和含湿率的关系。自循环系统中的烟气含氧率和含湿率是需要兼顾而不能兼得的。排放烟气量越小，循环烟气含氧率越低，但含湿率越高，反之亦然。系统含氧率的最高点在主排烟风机的出口处，含湿率的最高点是在磨机内脱水终点处。按照我国高炉喷吹烟煤安全规程规定，把系统含氧率控制在 11% 12%，在这一条件下得到的系统各处的含湿率都是最低含湿率 3。采用自循环工艺不要一味追求过低的含氧率，要兼顾降低烟气含湿率。 控制系统不结露的措施 在不脱水完全自循环工艺中，烟气含湿量要比直排式高几倍，这是工艺本身固有的特点。含湿量虽然不能降低，但是可以抑制它潜在的危害性。 (1)控制磨机出口烟气温度，保证布袋到主排风机之间的烟气温度，保证该点不结露，因为自循环管路的进口烟气温度经过主排风机压缩后温度升高，所以该点温度是系统温度最低点，保证该点不结露，就保证了整个系统不结露了。 (2)在循环 烟气中掺入适当的空气 ,在保证系攀 钢 技 术 55 统含氧率低于 12%的情况 ,降低系统含湿率。 (3)布袋和煤粉仓均采取保温措施，保持煤粉有足够的温度。 控制系统含氧率低于 12%的措施 (1)减少原煤仓进入磨机系统的漏风，包括要求原煤仓不漏气，操作时经常保持原煤仓里存煤有一定的高度，设计采用封闭式自动称重给煤机等。 (2)减少磨机出口后管道的漏风，包括要求布袋做密封性试验，在布袋到煤粉仓的落粉管上装可靠的锁气装置，要求煤粉仓不漏气等。 (3)堵住其他地方的漏风。例如烟气炉出口的放散阀，磨机入口的冷风阀，都只在停磨机时 打开，平时生产都处在关闭位置。要选用关闭状态下密封性能好的阀门。 (4)要求烟气炉的助燃空气量随煤气量等比例自动调节，防止过多的过剩空气进入系统。 (5)当选用中速磨时，要针对密封风量太大的情况，在进入磨机的密封风管路上增加一个流量计，将进气量调到各级磨机所要求的流量。 (6)为了达到风机特性曲线上的流量值，在采用关闭小阀门调节外部管网阻损时，只能用风机入 口的调节阀，不能用磨机入口阀或自循环烟气管上阀进行调节，目的是使磨机入口负压控制到最小值，减少磨机系统的负压，等于减少了所有的漏风量 3。 3 工 艺运行情况 济钢采用不脱水完全自循环工艺，于 2003年 10月份投产后实现了喷吹烟煤的目标且系统含氧率控制在 12%以下，煤粉水分降到 %的要求。在使用自循环过程中系统也没有产生结露以及煤粉堵塞的情况 1。 南钢也采用了自循环工艺，其喷煤系统自 2005 年 12 月 8 日投产 , 投产当天制粉以及喷吹即达到了设计要求。经过两年多的生产运行表明 , 系统未发现不正常现象，无结露，达到了安全喷吹烟煤的要求 4。表 1为南钢磨机系统运行期间的主要参数情况。 表 1 南钢磨机系统运行期间的主要参数 磨机系列 磨机入口 氧含量 /% 布袋除尘器出口 氧含量 /% 粉仓 磨机入口 压力 /量 / (t ) 1号 00 5 2号 00 5 4 结语 不带脱水装置的自循环工艺是成熟可靠的，应用该工艺，可以成功地把磨机系统含氧率降低到12%以下，同时系统也不会结露。 参考文献 1 韩江文，郭建涛喷煤制粉烟气自循环技术的应用炼铁， 2005， 24(3):36 2