攀钢磨煤机出口含氧率的计算与分析

34 2009 年第 32 卷第 1 期 攀钢磨煤机出口含氧率的计算与分析 任小告 (新钢钒炼铁厂 ) 摘 要： 简单介绍了磨煤机 系统的工艺流程，分析了磨煤机出口含氧率的计算思路 ， 计算了三台磨煤机的出口含氧率，校核了计算的合理性。将计算结果与实际作了比较，分析了磨煤机系统的安全性。 关键词： 磨煤机；含氧率；计算；安全性 0 引言 高炉喷煤是降低焦比、强化冶炼的重要技术措施。喷煤利用煤代替冶金焦碳能降低生铁成本，同时可合理利用不适于炼焦的煤资源。 钒钛磁铁矿高炉冶炼喷煤的关键是提高煤粉燃烧率 1。试验表明，瘦煤的燃烧率明显高于无烟煤 2。瘦煤与无 烟煤混合，提高瘦煤比可以提高煤粉燃烧率。 攀钢高炉喷煤系统是按照喷吹无烟煤工艺设计的，喷吹用煤主要来自攀钢周边地区的无烟煤。攀钢喷煤系统在进行局部改造的基础上，于 1998年8月开始喷吹混合煤，当时瘦煤配比达到 25%。 1999年上半年瘦煤配比达到 30%左右，至 2000年底以前，瘦煤配比一直徘徊在 35%以下。攀钢在进一步改造喷煤设备，完善喷煤安全设施的基础上，于 2003年5 6月进行了提高烟煤 (瘦煤 )配比的工业试验，瘦煤配比由 35%提高到 50%，实现了安全制粉。 目前瘦煤配比又提高到 60%，于是，对磨煤机系统安 全性进行深入了解显得非常必要，而磨煤机出口含氧率是磨煤机系统安全性的重要参数。 1 磨煤机系统工艺流程 磨煤机系统的工艺流程见图 1， 原煤在原煤场自然渗水，经皮带混合并输送到原煤仓，由给煤机进入磨煤机。磨制的合格煤粉以烟气炉烟气和一次掺风为载体，由排粉风机提供动力，经过煤粉上升管，进入富集，煤粉被富集收到煤粉仓，废气排入大气。制粉间共有三台磨煤机， 1#、 2#磨煤机为 3#磨煤机 为 干燥气由烟气炉和一次掺风混合，烟气炉为卧式筒状炉。 1#、 2#号磨煤机的烟气炉并联使用， 3#磨 煤机单独使用一个烟气炉，三个烟气炉燃料均为高炉煤气，并有极少量的焦炉煤气。密封风由密封风机提供，用来密封磨煤机的传动盘迷宫和磨辊， 3#磨煤机不用密封风。制粉操作主要参数控制： 1#、 2#磨煤机一次风量控制在 31 00040 000 m3/h，一次风温控制在 400 480 ，磨煤机出口温 度控制在 105 115 范围。 3#磨煤机一次风量 35 000 m3/h，一次风温控制在 320 350 ，磨煤机出口温度控制在 105 110 范围。 图 1 磨煤机系统工艺流程 2 磨煤机出口 含氧率的计算 计算的已知条件 高炉煤气成分见表 1，高炉煤气的热值 3 350 kJ/个磨煤机在正常生产时工艺参数的瞬时值见表 2。 表 1 高炉煤气成分 2 2 2 粉上升管 富集收粉 废气 煤粉仓 烟气炉 给煤 机 原煤仓 密封风 磨煤机 排粉风机 攀 钢 技 术 35 已知 Q 烟气 和 知密封气体 知 Q 出力 、水蒸汽密度 / 原煤 和 W 煤粉 d=1 000Q 出力 （ W 原煤 W 煤粉 ） /b b Q 烟气 a=Q 煤气 a= d 已知 Q 煤气 、 2 磨煤机生产参数 磨煤机 (h1) (h1) h 1) T/ (t h 1) % % 1# 6 450 40 201 4 640 417 40 # 7 500 43 000 4 640 430 40 # 6 940 51 000 0 340 30 ： 烟气炉燃烧的高炉煤气量； 磨煤机入口的一次风量； 密封风机流量； T 磨煤机入口的一次风温； 磨煤机实际出力； 原煤水分； 煤粉水分。 计算原理及思路 磨煤机出口含氧率 机出口烟气量 根据磨煤机气体量平衡，出口烟气的含量 分析进入磨煤机气体量由磨煤机入口的一次风 磨煤机原煤水分蒸发量 据磨煤机的氧量平衡，出口烟气的氧含量分别由密封气体，原煤水分蒸发量和磨煤机入口的烟气三部分气体的氧含量之和。密封气体是空气 中含氧量等于 蒸气不含氧。 经分析，由高炉煤气成分及煤气量，可以计算高炉煤气燃烧的烟气量 么 c。高炉煤 气的燃料燃烧计算得出 样 就可以计算出， 等于 样磨煤机入口的一次风 的氧含量就由和 组成。 那么磨煤机出口烟气量 a、 煤机出口烟气含氧量 等于 、与 之和，磨煤机出口含氧率 校核计算，假定高炉煤气热值为 Q，磨煤机入口烟气比热为 由燃料燃烧计算出燃烧产物各成分 、 、 、和 ， 以计算出磨煤机 入口烟气各气体成分为 、 和 。在温度 出各种气体比热 计算按式 (1)。 + + + (1) 2)，用 350 kJ/ Q= ( T)/ (2) 相对误差小于 5%，则计算过程是合理的，因为热量散失，仪表测量误差等因素都 会影响计算的精度。 算流程 磨煤机出口含氧率的计算过程由磨煤机出口含氧率计算、燃料燃烧计算和校核计算三部分组成，计算流程分别见图 2、图 3和图 4。图 2 磨煤机出口含氧率计算流程 36 2009 年第 32 卷第 1 期 求实际空气量 气消耗系数 n 取 n=(1+n各燃烧产物量及总量 2 2 算各燃烧产物成分 和 已知高炉煤气成分 理论空气量 2100 由以上计算知 、 、 、 、 a a + c+ = 烟气 = 烟气 = 烟气 = Q 烟气 C 产 = + + + 已知 Q 烟气 查温度 T 下气体的比热值 =C 产 Q 烟气 T Q 煤气 Q 与 Q 热 比较 注： g/ 图 3 燃料燃烧计算流程 图 4 校核计算流程 攀 钢 技 术 37 计算结果 按照流程图 2、图 3和图 4进行计算 3，得出 1#、2#、 3#磨煤机出口含氧率分别为 3 分析 计算结果分析 计算结果与取样化验结果的比较见表 3 表 3 计算结果与化验结果的比较 项目 1#磨煤机 2#磨煤机 3#磨煤机 计算结果 验结果 对误差 ： 1#、 2#、 3#磨煤机出口烟气 。 通过比较可以发现，计算结果与化验结果的相对误差最大为 最小为 可见，该计算结果是 准确的，思路是可行的，计算流程是科学的。这就为进一步建立完善的数学模型奠定了基础。以数学模型为基础，可以考虑进行计算机编程，进一步实现磨煤机出口含氧率的计算机在线监测和显示。 磨煤机系统安全性分析 实验研究表明，瘦煤 (挥发分 18%)在煤粉粒度 200目占 100%，煤粉含水量不超过 ，大气氛围内着火点为 374 7%、 02 17%、温度 530 100%的瘦煤没有爆炸现象发生，超过该条件则发生爆炸 4。在混合煤挥发分为 煤粉粒度 5%，煤粉含水 ，在 （化验结果）的情况下， 1#、 2#、 3#磨煤机出口含氧率分别为 煤机煤粉最高温度（磨煤机出口温度）均小于 115 外，粒度大，含水高的煤粉相对更安全，混合煤比瘦煤安全性好。通过比较，可见 1#、 2#、 3#磨煤机的各生产参数低于煤粉的燃烧和爆炸条件，磨机处于安全生产状态。 4 结论 (1)1#、 2#、 3#磨煤机出口含氧率的计算结果分别为 (2)通过计算结果 与取样化验结果比较，相对误差分别为 可见 计算是准确的。 (3)在瘦煤比为 60%的情况下， 经过分析， 1#、2#、 3#磨煤机的各生产参数均低于煤粉燃烧和爆炸条件，磨煤机处于安全生产状态。 5 建议 鉴于磨机出口含氧率的准确计算，建议进一步建立完善的数学模型，以便计算机编程，实现磨煤机出口含氧率的计算机在线监测和显示。 致谢 ： 本文得到官勇、饶家庭、林千谷和王戈四位老师的悉心指导，在此表示