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降低高爐噴吹煤粉水分的研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-08-12  來源:世界金屬導報  作者:王宇哲 康丙路 李立彬  瀏覽次數:704
 
核心提示:高爐噴吹煤粉水分過高會造成噴煤量上升,導致中速磨作業率增加,設備維護和檢修時間減少。另一方面,噴吹煤粉水分高會使煤粉燃燒率下降,未燃煤粉增多,惡化高爐順行狀態。此外,噴吹煤粉水分升高,將導致煤耗增加。根據理論計算,煤粉水分每升高 1%,則煤耗增加 2%。因此,降低噴吹煤粉水分對鐵前節能、穩定、高效生產意義重大。
 降低高爐噴吹煤粉水分的研究
王宇哲 康丙路 李立彬
       高爐噴吹煤粉水分過高會造成噴煤量上升,導致中速磨作業率增加,設備維護和檢修時間減少。另一方面,噴吹煤粉水分高會使煤粉燃燒率下降,未燃煤粉增多,惡化高爐順行狀態。此外,噴吹煤粉水分升高,將導致煤耗增加。根據理論計算,煤粉水分每升高 1%,則煤耗增加 2%。因此,降低噴吹煤粉水分對鐵前節能、穩定、高效生產意義重大。 
       高爐噴吹煤粉水分含量是影響其熱值的重要因素。2018 年首鋼股份有限公司針對高爐噴吹煤粉水分偏高、高爐日均煤比近 170kg/t 的情況開展了降低煤粉水分的技術攻關。 
 
1 生產數據分析 
       研究人員利用六西格瑪工具對高爐噴吹煤粉相關數據進行了分析,得出煤粉水分單值控制圖、煤粉水分概率圖及煤粉過程能力報告,如圖 1-圖 3 所示。檢驗數據由鐵前 EMS 系統中導出,經檢驗中心進行了測量系統數據校驗,保證數據的準確性。從煤粉水分概率圖和煤粉能力報告的數據可知,P 值(特定抽檢驗概率)等于 0.085,大于 0.05,為正態數據,但 Ppk(過程穩定性分析)等于 0.01,說明工程能力不夠充分,需要進行改進。
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2 原因查找 
       研究人員通過 FMEA 對影響水分升高的 30 個因子進行打分確認,利用 Pareto 圖(見圖 4)對因子進行分析,查找出 8 個關鍵的輸入因子,即制粉系統出口溫度、噴吹風用量、噴煤系統放散、排渣設備、熱煙氣用量、給煤機、倉頂除塵器放散管、配煤。由此,先對可以直接控制管理的因子實施快速整改,整改后再作 2 次 FMEA,重新對“影響因子”進行優先度評價。 
圖片4
 
3 快速改善 
       根據現場設備運行情況,研究人員對其中四個因子進行了整改。 
       1)噴煤放散系統的改善 
       改善前,放散時間長,換熱導致放散噴嘴和放散閥門處溫度降至露點以下,由此形成大量冷凝水,冷凝水聚集后流入噴煤罐、粉倉。通過在放散閥門前后加手動球閥、優化管道布局、改造放散管路彎頭和改變孔板數量、位置及孔徑等四個方面進行了改進,改進后冷凝水明顯減少,降低了設備故障概率。 
       2)倉頂除塵器放散管改善 
       因原始設計未考慮到高溫放散氣體降溫冷凝問題,使部分冷凝水,通過放散管道,回流到倉頂除塵器罐體內,與煤粉混合,造成板結。另外,有部分高溫氣體進入除塵器罐體后,與溫度較低的罐體接觸形成的冷凝水與煤粉形成板結。由于倉頂除塵器的卸灰閥直徑僅有 300mm,板結的煤粉逐步增多,導致卸灰閥堵塞,無法將回收的煤粉送入煤粉倉。 
       經研究后,對測溫點位置進行了更改,便于及時發現并判斷倉頂除塵器的異常現象,避免因不能準確判斷,造成大量積粉,從而影響生產。另外,通過增加氮氣吹掃,及時清理板結的煤粉。 
       此外,增設擋風閥,改變熱風走向,避免了放散管道冷凝水回流,解決了倉頂除塵器阻塞的問題。 
       圖 5 示出倉頂除塵器放散管的改造。 
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       3)給煤機改善 
       因給煤機密封不嚴,導致外界潮濕空氣容易進入。據此,對密封門進行改造并增設氮氣吹掃系統。給料機每連續運行 30min,進行氮氣吹掃 3-5min,每個吹掃點位均安裝了控制閥門,可以進行單獨吹掃,解決了給料機物料水分大的問題。
       4)排渣設備改善 
       中速磨排渣口改造前,入口溫度高,煤粉水分大。通過排渣量分析發現,煙氣總管對側流量低,特別是噴嘴環處尤為明顯。據此,通過在煙氣管道上方增加一路熱煙氣管,對煙道總管對側噴嘴環處原煤進行烘干處理。 

4 操作參數及生產組織的改善 
       通過質檢分析,原煤水分主要來自占總配比 40%-50%的神華煤,其含水量最高達 30%。因此可知,控制神華煤含水量是控制水分的關鍵。據此,首先對神華煤進行多次翻倒晾曬處理,有效降低了原煤水分。其次,進行系統操作參數調整。在含氧 21%的空氣中做實驗得出以下結論:煙煤比例控制在 46%以下時,煤粉著火點在 410℃以上,結合國家安全規范 GB16543 的相關規定,確定提高中速磨出入口溫度 10℃,出口溫度提高 5℃,以保證原煤最大程度烘干,降低煤粉含水量。 
       同時,為了確保系統安全,嚴格控制中速磨出入口殘氧含量,增加三級連鎖報警,當中速磨出入口殘氧含量達到三級報警時,中速磨停機。 

5 結語 
       通過系統分析,找到了最合適的煤粉水分控制措施,經一系列改善調整,噴吹煤粉水分得到有效控制和降低,達到了預期目標,為以后工作提供了準確的數據支持。
 
 
 
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