喷吹系统（精选7篇）
喷吹系统 篇1
一、系统现状及存在问题
武钢炼钢总厂三分厂1#脱硫站虽然有4个生产工位, 但是同时最多只能有3个工位生产, 且3#、4#工位铁水不能深脱硫处理, 脱硫站的使用效率不高。
1. 硬件问题
如图1所示, 1#脱硫目前有1#系统三个料仓 (1#、2#、3#仓) 对应1#、2#两个工位, 同一时间只能用两个仓, 总有一个仓处于空闲的状态, 可以实现复合喷吹;2#系统中3#、4#工位共用4#仓氧化钙 (CaO) , 同一时间只能喷吹一个工位, 有一个工位总是处于空闲的状态, 更不能实现混合交叉喷吹。实际生产中, 1#工位和4#工位共一条铁轨线, 2#工位和3#工位共一条铁轨线, 两套系统不能交叉喷吹, 给操作生产带来很大限制, 如果3#工位 (或4#工位) 喷吹氧化钙 (CaO) 粉料后硫磺没有降下来再想进行碳化钙 (CaC2) 喷吹时, 必须把铁水罐用机车重新对到2#工位 (或1#工位) 用1#系统重新进行操作, 不但耗时耗力还容易出现误操作, 铁水温度也不能完全保证。
2. 软件问题
如图1所示两个PLC都有独立系统和操作站, 画面不能互相备用, 两个系统同时生产时, 必须由两个操作人员同时分工合作, 分别操作不同的操作站, 浪费人力物力。
通过对供料系统和助吹系统的计算, 将两个系统整合成一个完整的脱硫站是可以实现的。这就不光需要将1#系统和2#系统用管线连接, 而且需要使两个没有任何关联的操作系统从硬件设备和软件控制上具备同时喷吹和混合喷吹的功能, 两个独立的PLC系统操作站实现互为备用。
二、改造措施
根据攻关目标制定出攻关任务书, 结构框架硬件设备的安装, 操作系统的设计不能影响在线设备的生产。工艺设计如图2所示, 具体措施包括将1#仓和3#仓各引一趟支管到3#、4#工位;在各换向位用气动阀门控制;各阀门实现电气自动控制;对PLC进行改造, 操作画面优化。
1. 施工安全环保措施
由于CaC是易燃介质, 喷吹罐间禁止动火, 如需动火必须经安全部门审批并有安全防火具体措施;在脚手架上施工, 高于2m时必须佩挂安全带;拆除易扬散的粉尘、纤维等物质时, 分包密封装载、运输, 集中存放在指定地方;不得用气吹扫场地, 积尘厚的地方撒水清扫;不准擅自焚烧垃圾;保护施工现场自然环境。
2. 硬件安装
包括管架搭设、管道安装、阀门安装、控制设备安装、设备调试和碰点及热负荷试车。
设备安装完成后, 利用单线检修的时间将新、老系统碰点连通。各条管线用助吹氮气检漏, 无泄漏后对新增系统进行冷负荷试车。冷负荷试车成功后热负荷试车。
3. 软件编程
此软件的设计编程有以下几个特点。
(1) PLC1—PLC2之间数据交换数量和类型的设计及实现。
(2) 喷吹仓对应工位自动选择功能的设计及实现。
(3) 阀门、工位和喷吹仓互相选择的联锁设计及实现。
(4) PLC1、PLC2两个互相独立的操作站画面实现冗余功能。
其设计方框图如图3所示。
4. 操作方式
改造后具备以下操作方式:1#仓可以选择1#、2#、3#、4#工位任意喷吹;3#仓可以选择1#、2#、3#、4#工位任意喷吹;2#仓可以选择1#、2#工位任意喷吹;4#仓可以选择3#、4#工位任意喷吹。
以上操作方式可以实现以前不能解决的问题:可以实现4个料仓对应4个工位同时喷吹脱硫的功能;当氧化钙 (CaO) 脱硫不能达到指标要求的时候, 可以选择用碳化钙 (CaC2) 进行补吹。
改造后系统实现了以下功能:四个操作站都可以对两个PLC系统进行操作, 两个系统的画面互为备用;两个控制系统可以同时操作所有的阀门;可以实现联锁功能, 避免误操作。
三、应用效果
改造后运行至今效果良好, 真正实现混合交叉喷吹功能。应用效果见表1。
摘要：针对炼钢总厂三分厂1#脱硫站喷吹系统脱硫剂分配不均, 不能相互交叉混合喷吹的现状, 改造了脱硫设备和操作系统, 提高了作业率, 降低了成本, 简化了操作程序, 减少了生产故障。
关键词：脱硫,混合喷吹,交叉喷吹,PLC,改造
喷吹系统 篇2
马钢第三炼铁总厂高炉喷煤喷吹罐称重系统采用西门子SIWAREX FTA电子称重模块, 此称重模块可以代替称重仪表接收称重传感器输出的m V信号, 从而与PLC构成全集成称重控制系统, 它具有称重控制设备一体化、结构简单、系统集成度高等优点。
我厂喷吹系统共有六台喷吹罐, 每个喷吹罐的称重均有一套FTA模块进行测量与控制, 因为称重模块是PLC的一个功能模块, 所以通过称重模块, 可以将现场的称重设备直接集成于PLC控制系统中。电信号由现场的电阻应变片称重传感器传递给称重模块, 由称重模块进行计算处理 (包括AD转换等) 后, 再通过PLC总线直接传给中央控制器的CPU, 然后通过上位机显示屏进行显示并操作。
因为称重模块不同于一般的称重仪表, 无法在现场直接进行称重系统标定参数的修改与设定, 因此只能通过RS232接口连接一台PC机, 并事先在PC机上安装与FTA称重系统的接口软件SIWATOOL, 进行FTA称重模块的标定。
1 系统组成
1.1 硬件组成
1) 称重传感器, 每个喷吹罐配有3个称重传感器;
2) 现场接线盒, 每个喷吹罐配有1个现场接线盒;
3) 屏蔽电缆;
4) 接线端子;
5) 西门子卡件电源;
6) SIWAREX FTA电子称重模块;
7) 西门子存储卡;
8) 隔离器;
9) 24V直流电源;
10) OVITION模拟量输入卡件。
SIWAREX FTA是SIMATIC S7-300的一个功能模块 (FM) , 其数据都能够在SIMATIC S7-300或ET200M总线电路板上直接读取。称重传感器、电源和串行接口的连接全部都能通过40针前连接器来完成。SIWAREX FTA具有两个串行接口, 一个是RS485接口, 用于连接数字远程显示器;另一个是RS232接口, 可以连接一台PC机, 用于设置SIWAREX FTA参数。
我厂高炉及喷煤系统均采用的是OVATION系统, 那么如何使SIWAREX FTA与OVATION系统进行良好的数据传输, 我厂工程人员与西门子工程人员进行了深入的探讨, 西门子FTA模块提供了几种数据传输的方式, 例如通讯、脉冲计数及模拟量输出等, 我厂人员结合现场具体情况, 选择了更为稳定的模拟量传输方式, 即4-20m A方式进行称重信号的传输, 具体连接方式如图3所示。
1.2 软件组成
硬件设备调试好以后, 如何来读取FTA模块里面的参数, 并调试和校准称重系统?这时就要运用到FTA模块配套的接口软件SIWATOOL, 此款软件可以运行在Windows操作系统下, 该软件可以分析秤重的过程性能, 并借助于一台电脑来测试它们, 除了能够完整地访问称重系统内的所有参数、打印相关参数外, 还能创建称重曲线、对称重系统进行校准。
喷煤系统将原煤进行烘干、研磨之后, 通过排粉风机产生的负压将磨好的煤粉抽入到原煤仓, 然后通过一系列排粉装置最终将煤粉送到喷吹罐, 经过程序设定后从喷吹罐直接喷吹出煤粉进入高炉。
在喷吹过程中, 单位时间喷吹罐内煤粉的减少量就是喷煤喷吹率, 煤粉的减少量就要依靠称重系统进行测量和监控, 下图反映了单个喷吹罐从装粉到喷吹的过程。
图5中第1阶段为喷吹罐的装粉阶段, 随着时间的推移, 煤粉越装越多, 重量也就随着时间越来越大, 曲线呈上升趋势。
第2阶段, 当所装煤粉重量达到程序设定重量时, 喷吹罐上方卸灰阀停止运行, 装粉结束, 此时可以开始对喷吹罐进行冲压, 并等待喷吹的指令。
第3阶段, 当喷吹罐冲压到程序所设定的压力值, 并接到喷吹指令的时候, 此时喷吹罐下部出煤阀打开, 煤粉便源源不断喷吹到高炉各个风口, 随着时间得推移重量越来越小, 曲线呈下降趋势, 此阶段单位时间的重量减少便是所喷煤的喷吹率, 生产方根据高炉运行的状况可以调节喷吹率的大小, 调节喷吹率的大小就是调节单位时间内煤粉重量的减少量。下图为喷吹系统控制画面。
1.3 FTA称重系统的特点
(1) 称重系统以SIWAREX FTA称重模块取代常规配料控制仪表, 使得称重与控制系统完美的结合在一起, 整个配料系统的运行统一由PLC进行控制。
(2) 整个称重控制系统I/O约2000点。在系统自动配料时, 为控制料仓压力变化对下料精度产生的影响, 系统与上面的料仓自动加料系统有相应的联锁控制关系。
(3) 西门子SIWAREX FTA称重模块将称重功能直接集成到S7-300 PLC中, 加上FTA模块本身集成的16个开关量I/O点和一路4-20m A模拟量输出功能, 可以轻松的实现这种较复杂的称重应用。
(4) 可定义的输入和输出信号。
(5) 通过参数定义, 可适用于大多数不同形式的称重应用。
(6) 通过SIWATOOL FTA软件可方便的设置参数。
(7) 具有理论校准功能, 无需标定砝码。
(8) 更换模块时, 秤无需重新标定。
(9) 可用于防爆区域, FTA适用于I级、2区, 类别A、B、C、D或者非爆炸场合, 对于1区需要配用经严格认证的称重传感器。
2 称重系统的校准
称重系统校准一般采用挂砝码比对, 或者实物比对的方法进行, 此西门子SIWAREX FTA电子称重模块提供了另外一种校准的方法, 理论标定———免砝码的标定。
假如不需要使用调节砝码进行调节, 在秤的机械结构正确并且可获得单个称重传感器的测量记录下, 秤也可以在没有调节砝码的情况下进行调节。该步骤在调节参数的过程中使用SIWATOOL FTA工具软件实现调节, 该步骤是“理论调节”。
为获得调节数据, 特征值范围 (1m V/V、2m V/V或4m V/V) 必须在数据记录的调节标签下定义。然后, 切换到“理论调节”标签。为执行理论调节, 所有称重传感器的额定负荷必须实现定义。
例如:3个称重传感器 (每个为1, 000kg) 的总额定负荷为3, 000kg, 为每个单独称重传感器输入调节零点偏移量 (单位μV) 和特征值 (单位m V/V) 。这些值从响应的称重传感器测量记录中获得的。特征值通常以5位小数输入, 例如2.01201。每个称重传感器调整的零点偏移定义如下:
调整的零点偏移 (μV) =调整的零点偏移测量值 (μV/V) ╳称重模块电源 (V)
例如:称重传感器电压 (EXC) =10V, 调整的零点偏移=1.2μV/V, (源自称重传感器的测量记录) 输入:调整的零点偏移=1.2μV/V╳10V=12μV输入每个称重传感器的数据后, 计算调节数字并且通过执行“计算调节数字”的执行按钮显示结果。然后, 经过计算的调节数字通过执行“接受计算”与调节数据 (DR3) 一同集成到数据记录中。然后数据记录与新的调节数据一同送入称重模块。根据设备的结构, 完全空载的秤可以指示一个稍微偏离调节零点的数值。在这种情况下, 可以执行“特性曲线偏移”的命令。
进行校秤操作前, 需要将模式调到ON的状态:
进入校秤参数:
此时将称重模拟器调整为零点, 按下“Adjustment zero valid (3) ”调整零点:
调整成功后, 会显示:
然后进行量程设定, 输入量程重量, 例如“150.0”, 同时需要选定传感器特性值等相应参数, 以及量程单位等参数, 按“Send”发送到模块。
然后加入150kg砝码重量, 并点击“Adjustment weight1 valid (4) ”, 即可发现显示的为设定的重量, 校秤工作结束:
此种方法校秤简便易行, 但是精度上和砝码校准略有偏差, 此偏差可以忽略不计, 在现场没有条件进行砝码标定或者时间上不允许的情况下可以使用此种方法。正常校秤时还是建议采用砝码或实物校准的方法。
3 结语
当前高炉生产线自动化程度要求越来越高, 对称重系统的精度和稳定性提出了更高的要求, 通过2006年到2014年这八年来长时间运行、维护、检修、改造, 西门子SIWAREX FTA系统的安全性和稳定性也得到了肯定和认可, 能够确保高炉喷煤生产能够长时间的保持高精度、高稳定性运行。
参考文献
[1]西门子公司.siwarex_FTA运用[Z].2008.
[2]张明, 郭吉仁, 李萌, 亢涛.SIWAR EX FTA电子称重模块在全自动配料控制中的应用[J].玻璃, 2008 (8) .
[3]方原柏.西门子公司SIWAREX FTA全集成称重控制系统[J].衡器, 2011 (5) .
喷吹系统 篇3
脉冲袋式除尘器是一种比较完善的、成熟的高效除尘设备, 它主要应用于冶金、烟草加工、化工、机械等行业捕集细小而干燥的非纤维性粉尘。除尘器由脉冲电磁阀来控制, 传统的控制方式是采用单独的一套顺序控制器对各吹灰电磁阀顺序控制。
使用顺序控制器对电磁阀控制存在以下缺陷:①每个喷吹过程靠输出脉冲信号给电磁阀来完成, 但如果电磁阀本身损坏, 因无任何反馈信号, 损坏的电磁阀很难被发现;②如果顺序控制器中一个触点损坏, 无法把信号输出给电磁阀, 因顺序控制器无反馈信号, 无法判断对应的是哪一只电磁阀没有接收到控制器的输出信号;③在顺序控制器上较难将脉冲宽度 (喷吹时间) 及脉冲间隔 (喷吹间隔) 的时间调整好, 因为运行一段时间后, 其内部模拟量时间控制器件易产生零点漂移, 造成计时时间的不准确。
以上缺陷易引起滤袋被灰尘堵死, 严重时需要停机处理。很多复烤厂只能通过修理人员定期巡检来发现损坏的电磁阀, 但因复烤除尘设备噪声大, 靠电磁阀动作后布袋发出的吹气声很难判断出对应的哪支电磁阀损坏。也有些复烤厂采用了PLC输出模块来直接控制喷吹电磁阀, 电磁阀线圈的输入信号的可靠性和喷吹时间得到了很好的控制, 但没有提供电磁阀动作的反馈信号, 仍然存在喷吹电磁阀不动作不易被发现的隐患, 该故障最终导致除尘布袋被灰尘堵死, 严重影响了生产的正常进行。
因此急需设计一个有效的检测系统, 使得其在电磁阀不能正常动作时或滤袋上的附着物影响喷吹效果时能给出报警信号, 并能及时报告故障来源, 使修理人员通过报警信号及时进行分析, 处理存在的问题。
1基于PLC和压差检测技术的控制系统设计
要检测电磁阀是否动作, 我们运用压差检测的方法, 而使用顺序控制器无法完成压差的数值计算, 只有通过PLC技术才能实现。
我们通过在除尘箱体上加装真空压力传感器和正压压力传感器, 以及在电磁阀控制上采用PLC模块代替顺序控制器的方式, 从而解决除尘效果差及无法报告除尘器故障来源的问题。图1为除尘设备压差检测技术的控制流程图。其工作原理如下:在除尘系统中一只电磁阀动作的同时, 真空压力传感器及正压压力传感器采集的信号通过PROFIBUS-DP 输送给I/O分站, I/O分站利用采集的信号通过CPU程序计算压差, 并在现场工作站和集中控制室通过WinCC编程监控压差的数值;若压差低于除尘器允许的压差, 则说明该电磁阀没有动作, PLC给出报警信号, 通过现场操作站、MP277、中控室指示具体的设备代号及故障点。
本系统提供了一个除尘器工作是否正常、是否需要更换除尘布袋或电磁阀的信息平台, 便于除尘器的维修和维护, 减少了流水线的停机时间。
在打叶复烤车间4套除尘系统中, 任何一只电磁阀动作时, 压差传感器都会分别检测布袋式除尘器净腔及尘腔的负压, 通过PLC对两腔的数值判定, 计算两腔的压差。如果这个差值在30 kPa以上, 则电磁阀工作正常;如果这个差值在30 kPa以内, 则说明控制除尘喷吹脉冲电磁阀出了故障。图2是除尘系统的网络拓扑图。
2HMI编程组态
2.1 组态过程
选用WinCC作为PLC监控的组态软件, 下位机是S7-400PLC及其编程工具STEP7, 与WinCC都是SIEMENS公司的产品, WinCC本身提供S7-400PLC的驱动软件, 因此PLC与上位计算机的链接很容易实现。
首先启动WinCC, 建立一个新的WinCC项目, 选单用户项目, 单用户项目是一种只拥有一个操作终端的项目类型, 在计算机上可以完成组态、与过程总线的连接及项目数据的存储。在标签管理器 (Tag Management) 中选择添加PLC驱动程序, 系统需建立一个PROFIBUS网络, 所以选择支持S7协议的通信驱动程序“SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN”, 在其中的“PROFIBUS”下联接S7-400, 设置节点名、MPI地址等参数, 而且MPI地址必须与PLC中设置的相同。
然后在组态完的S7-400下设置标签, 每个标签有3个设置项, 即标签名、数据类型、地址, 其中最重要的是标签地址, 它定义了此标签与S7-400中某一确定地址如某一输入位、输出位或中间位等的对应关系。将S7-400与WinCC之间需要通信的数据做成标签, 完成了S7-400与WinCC之间的链接。
最后在图形编辑器 (Graphics Editor) 中, 用基本元件或图形库中对象制作生产工艺流程监控画面, 并将变量标签与每个对象连接, 也就相当于画面中各个对象与现场设备相连, 从而可在工控机画面上监视、控制现场设备。
2.2 监控界面
图3是在除尘系统1中, 当压差值在30 kPa以下时, 系统组态报警窗口, 并弹出当前压差值。说明此时该系统有一电磁阀出故障。
图4显示在系统1的电磁阀明细表中电磁阀DF1Y35报警灯已亮, 说明该电磁阀没有动作, 系统以红色闪烁灯指出对应出故障的电磁阀。
3结束语
通过增设真空压力传感器、正压压力传感器和PLC模块, 对除尘系统中原来的控制系统进行了改造, 改造后的系统能及时准确地显示出喷吹系统的故障点, 达到提前预防设备故障、防止设备故障扩大化的控制效果。
参考文献
[1]黄迎春, 董爱荣.S7-200控制器在脉冲袋式除尘仪中的应用[J].化工生产与技术, 2008 (2) :63-64.
[2]程文峰.布袋式除尘器的应用[J].江西能源, 2008 (2) :42-44.
济钢喷吹煤燃烧性研究及应用 篇4
1 煤样的选择
烟煤的挥发份高, 其燃烧性比较优良, 影响混合煤粉燃烧性主要煤种为无烟煤和贫瘦煤, 所以济钢主要对无烟煤和贫瘦煤进行了燃烧性研究, 研究煤样为济钢常用的9种无烟煤 (代王、青町、白杨墅、凤山、焦作北、华仁、朝鲜、井陉) 和2种贫瘦煤 (潞安和三给村) 。
2 实验研究
2.1 煤样制备
本次研究主要为实验室研究, 煤样在烘箱温度为100～105℃范围内烘干2h后, 用实验室小磨机磨制, 最后收集粒度小于-200目的煤样。
2.2 实验设备及实验方法
2.2.1 实验设备
本次实验利用北京光学仪器厂生产的W C T-2 C微机差热天平, 利用热重法对煤样进行燃烧性能研究。
2.2.2 实验方法
(1) 试验方法:将一定量煤粉装入差热仪中, 通入空气流, 升温加热煤粉。煤粉加热至完全燃烧。从TG线读出煤粉燃烧至600℃、700℃失去重量百分比, 分别除以全部可燃值 (即煤粉完全燃烧后的所有失重百分比) 即是燃烧率。 (2) 试验参数:试样重量18.0mg左右;空气流量60mL/min;升温速率20℃/min。
2.3 燃烧性研究结果及分析
2.3.1 煤样工业分析
表1为实验煤样工业分析成分, 整体看, 济钢所用的贫瘦煤和无烟煤灰分偏高, 其中朝鲜煤灰分高达16.43%, 相比较贫瘦灰分相对略低。
2.3.2 煤样的燃烧率
在600℃和700℃时, 三给村村贫瘦煤和潞安贫瘦煤燃烧率均高于无烟煤, 其中700℃时, 贫瘦煤燃烧率较无烟煤更高, 可以得出结论, 贫瘦煤燃烧性能明显高于无烟煤 (如表2) 。
3 生产喷吹效益
根据试验研究数据表明, 贫瘦煤较无烟煤相比, 燃烧性能良好, 为此炼铁厂加大了喷吹贫瘦煤的使用比例, 截止到2012年4月, 贫瘦煤使用比例达到了6 0%, 上升了40%, 无烟煤使用比例下降了40%。由于贫瘦煤燃烧性能良好, 在增加了贫瘦煤比例后, 高炉接受煤量的能力加强, 在贫瘦煤比例为20%时, 高炉煤比为161kg, 在贫瘦煤比例增加至60时, 高炉煤比达到了170kg, 同时在贫瘦煤比例提高后, 煤粉燃烧性能改善, 有效的提高了煤焦置换比, 高炉焦比下降约10kg, 由于焦炭和煤粉之间存在明显差价, 高炉生产取得了良好的经济效益。
4 结语
高炉喷吹兰炭末工业试验研究 篇5
1 高炉喷吹兰炭末实验研究分析
1.1 煤粉理化性能分析
从表1看出: (1) 兰炭末挥发分高于无烟煤, 有利于提高混合煤的燃烧性, 提高喷煤比。 (2) 兰炭末灰分高于无烟煤和烟煤, 发热量低于无烟煤和烟煤, 将导致燃料比升高, 但兰炭末价格便宜, 燃料成本将下降。
1.2 煤粉可磨性、爆炸性、着火点测试
高炉喷煤必须保证安全, 因此测试了煤粉的爆炸性。兰炭末的爆炸性由长管式煤粉爆炸性测试仪测定。兰炭末的可磨性要符合要求, 因此测试了煤粉的可磨性。
从表2看出: (1) 兰炭末的可磨性指数较低, 说明兰炭末比较难磨, 但达到高炉喷吹用煤技术条件 (GB/T18817) 对其他烟煤的要求 (>50-70) 。 (2) 兰炭末挥发分含量低, 因此其返回火焰长度短, 爆炸性较微弱, 因此用兰炭末替代高炉喷吹用煤有助于提高喷煤安全性。 (3) 说明兰炭末的着火点较低, 但有利于提高高炉喷煤的安全性。
1.3 兰炭末灰熔融性特性
高炉喷吹煤粉的灰熔点太低易导致风口或喷枪前结渣, 也会包裹煤粉影响燃烧率, 太高会影响高脱硫及炉渣的排放[2]。
从表3看出:兰炭末灰熔融性特性温度较低, 但不会对高炉喷吹造成不利影响。
1.4 兰炭末灰分成分
高炉喷煤过程中, 煤粉的灰分对高炉渣的流动性及脱硫性的影响较大。
从表4看出, 兰炭末灰分中Ca O含量较高, 有利于高炉脱硫, Al2O3含量较高, 降低高炉渣的流动性。
1.5 兰炭末对二氧化碳化学反应性
反应性强的煤在气化和燃烧过程中, 反应速度快, 效率高。高炉喷吹反应性强的煤, 不仅可提高煤粉燃烧率, 扩大喷吹量, 而且风口回旋区未燃烧的煤粉在高炉的其他部位参加了与CO2的气化反应, 减少焦炭的气化反应, 在某种程度上对焦炭强度起到保护作用[3]。
从表5看出, 兰炭末反应性较强, 能满足高炉喷吹的要求。
1.6 兰炭末高炉喷吹燃料的综合评价
兰炭具有“三高四低”的特点, 兰炭末用于高炉喷吹时主要缺点为:灰分较高、着火点低, 可磨性较差。因此, 最好将兰炭末和无烟煤、烟煤搭配使用, 以保证高炉安全稳定顺行。
2 高炉喷吹兰炭末工业试验研究分析
为了解高炉喷吹兰炭末后高炉生产指标、技术经济指标、铁水成分和渣成分的变化, 对高炉在基准期及工业试验期的参数作了归纳, 加以对比分析, 并以此来说明配加兰炭末的试验效果。
从表6看出, 试验前后高炉生产指标的变化基本没有变化, 说明喷吹兰炭末后高炉保持稳定顺行。
从表7看出, 高炉喷吹兰炭后炉渣成分变化不大, 其中Ca O和Mg O含量略有下降, 因此炉渣碱度从1.14下降到1.13, 同时渣中Al2O3略有增加, 因此粘度升高, 渣流动性将减弱。
从表8看出, 高炉喷吹兰炭后铁水成分变化不大, 其中铁水中磷含量升高, 硅含量略有升高。
从表9看出, 高炉喷吹兰炭末后重力灰和二次除尘灰中碳含量增多。可能导致煤粉置换比降低, 喷煤比提高, 燃料比上升, 吨铁燃料成本增加。
从表10看出, 焦炭质量、风温和平均硅对焦比的影响很小, 说明焦比变化主要是煤粉的影响。
按照2013年12月份焦炭1100元/吨, 煤粉750元/吨, 兰炭末515元/吨计算。
从表11看出, 兰炭末配比在20%时, 综合燃料上升4.54kg/t, 焦比降低2.19kg/t, 煤比上升6.73kg/t, 但燃料价格下降4.51元/t, 降低了生产成本, 表明陕钢集团采用兰炭末作为高炉喷吹燃料是可行的。
3 结论
3.1陕钢集团高炉喷吹兰炭末获得成功。高炉喷吹10-20%兰炭末时, 生产指标、技术经济指标、铁水成分、渣成分等基本没有变化;综合燃料上升, 焦比降低, 煤比上升, 但燃料价格下降, 有利于降低生产成本。因此, 兰炭末作为高炉喷吹燃料是可行的。
3.2陕钢集团距离兰炭主产区陕西省神木县较近, 运输费用低, 且兰炭末有明显的价格优势, 这有利于陕钢集团降低生产成本。
3.3从生产技术性和经济性两方面考虑, 陕钢集团高炉喷吹兰炭末是可行的。
摘要：为降低生铁成本, 陕钢集团在1800m3高炉开展了高炉喷吹兰炭末工业试验研究, 结果表明兰炭末配比在20%时, 高炉稳定顺行, 综合燃料上升4.54kg/t, 焦比降低2.19kg/t, 煤比上升6.73kg/t, 但燃料价格下降4.51元/t, 降低了生产成本, 表明陕钢集团采用兰炭末作为高炉喷吹燃料是可行的。
关键词：高炉喷吹,兰炭末,工业试验,生铁成本
参考文献
典型喷吹煤种预热前后的力学分析 篇6
关键词：预热,典型喷吹煤种,热力学,动力学
随着高炉喷吹技术的发展, 提高煤粉在风口前燃烧带内的燃烧率已成为扩大喷吹量的重要课题[1]。煤粉预热技术是目前喷吹煤技术领域的前沿课题, 国内尚无先例, 国外也仅有报道 [2,3,4] 。煤粉预热喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应、加速煤粉的燃烧过程提高煤粉利用率。本文从热力学和动力学两个方面探讨了四种典型喷吹煤种预热后燃烧性能的变化规律, 以期为强化喷煤燃烧提供一种新的有效工艺方法。
1 实验
实验用煤选择国内典型的喷吹煤种:府谷鸿运长焰煤、大同晋华宫不粘煤、潞安常村贫煤、高平赵庄无烟煤为试验材料, 煤粉粒度-200目为100%。其理化性能见表1。
预热时先将鼓风干燥箱分别升温至设定温度100℃、150℃、200℃, 然后将煤样快速放入鼓风干燥箱恒温1h, 制得不同预热温度下的煤样。
热重实验采用北京光学仪器厂生产的WCT-2C型微机差热天平。将煤样称取15.5mg左右放入氧化铝坩埚内, 然后将坩埚置于热重分析仪的分析室内。向热分析仪中通入N2、压缩空气分别作为保护气体和反应气体, 流量分别为66.5 ml/min和60ml/min。实验中升温速率20℃ /min, 终温为1000℃。
2 试验结果与分析
2.1 预热前后各煤样的差热分析
图1是四种典型喷吹煤种预热前后在升温速率20℃下的热失重 (TG) 曲线。
从图1TG曲线可以看出, 这四种煤样, 随着预热温度的升高, 在相同反应温度下, 煤粉的失重率逐渐增加, 所需反应时间逐渐减小。府谷鸿运长焰煤和大同晋华宫不粘煤在预热温度为150℃时, 具有最大失重速率, 考虑二者为挥发分较高煤种, 从其燃点及安全喷吹方面考虑, 府谷长焰煤和大同不粘煤应以预热至150℃为宜。潞安常村贫煤和高平赵庄无烟煤在预热温度为200℃时, 燃烧完全所需时间最短, 失重速率也明显大于其他预热温度和没有预热的煤样。
2.2 预热前后潞安常村煤的动力学分析
以潞安常村煤为例讨论预热前后煤粉燃烧反应的动力学变化规律。
本文采用积分法求取煤样的活化能和动力学参数。根据Arrhenius定律[5], 最终积分方程为:
令
由表3可知, 随着预热温度的升高, 潞安煤燃烧反应的反应级数逐渐减小, 由1.3减小为0.6, 活化能、频率因子逐渐降低, 这使得煤样的燃烧反应变得更易于进行。如煤样预热至200℃时, 其活化能比没有预热时减小了35.68kJ·mol-1, 下降了36.41%。根据该计算结果可以预计, 对高炉喷吹煤粉进行预热后再进行喷吹, 可以缩短其在高炉内从着火到燃烧的时间, 从而提高煤粉燃烧率, 扩大喷吹量。
3 结论
⑴ 随着预热温度的升高, 四种煤的起始燃烧温度、最大失重速率对应温度大体上呈减小趋势。
⑵ 以潞安贫煤燃烧反应为例, 计算预热前后各反应级数, 计算结果表明, 随着预热温度的升高, 反应级数逐渐减小, 活化能逐渐降低。
参考文献
[1]张俊燕, 等.贫煤、贫瘦煤用作高炉喷吹煤的可行性研究[J].煤炭科学技术, 2006 (10) :62-65.
[2]Karl Langner.蒂森克虏伯公司高炉的喷煤操作[J].鞍钢技术, 2006 (2) :41-43.
[3]高少华.高炉喷煤技术的新进展[J].中国钢铁业, 2006 (9) :27-30.
[4]杜钢, 应自伟.预热对混合煤粉爆炸性的影响[J].中国冶金, 2007 (6) :9-12.
喷吹系统 篇7
关键词：喷煤,大烟煤,设备改造,生产实践
1 项目背景
1.1 炼铁喷吹煤粉概况
高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉, 以代替焦炭所提供热量与还原剂的作用。现代高炉喷吹煤粉技术经过近代30多年的发展, 已经十分成熟。
1.2 喷吹用煤分析
高炉喷吹用煤必须能满足高炉冶炼工艺要求和对提高喷吹量与置换比有利。现代高炉冶炼对喷吹用煤主要考核指标有灰分、挥发分、可磨系数、硫含量、发热值等。
按照原煤挥发份含量, 将原煤分为无烟煤 (A<10%) 、烟煤 (10%
1.3 日照钢铁第一炼铁厂喷煤生产线概况
日照钢铁第一炼铁厂一期喷煤共有两台磨机, 型号为ZGM95G。设备制造厂家为北京电力设备总厂, 磨环滚道平均直径:Φ1900mm, 磨辊数量:3台, 设计台产:33t/h。
2 喷吹大烟煤的经济性与危害
2.1 喷吹大烟煤经济性分析
目前, 国内钢铁市场不太景气, 钢铁厂利润较前几年有所下降, 更大限度的降低钢铁生产成本是钢铁企业追求的目标, 也是企业实现长期稳定发展的根本。
为降低炼铁生产成本, 日照钢铁至2003年建厂以来, 炼铁喷吹用煤很少使用无烟煤, 一直使用挥发份在15%-20%的烟煤。目前, 由于市场环境发生变化, 我们注意到挥发份在35%左右的大烟煤市场价格非常低廉, 目前市场价每吨无烟煤比烟煤高60元, 每吨大烟煤比烟煤低290元, 如果能有效的运用大烟煤, 将为公司降低大量生产成本。
2.2 磨制大烟煤的危害, 可能引发的事故
通常认为高炉喷吹用煤的挥发份<10% (无烟煤) 是安全的。为此, 要扩大喷吹煤种的选择范围, 选择高挥发份煤作为高炉喷吹用煤, 首先要考虑喷吹用煤的安全性, 这也是冶金企业长期不喷吹大烟煤的原因。参照其他企业对某种大烟煤进行的爆炸性试验, 按常规磨煤处理, 大烟煤不能直接用于高炉喷吹, 非常容易造成磨机系统爆炸等恶性生产事故, 但如果配备适当的无烟煤, 则能解决这个问题, 从而实现喷吹大烟煤的目的。
2.3 磨制大烟煤对生产系统的要求
煤粉发生燃烧或者爆炸必须具备三个条件:一定的煤粉浓度、适当的氧气含量、达到着火点温度。对此, 为防止在磨制大烟煤过程中发生煤粉燃烧或爆炸, 必须降低磨机系统氧气含量与磨机出入口温度。
日钢第一炼铁厂喷煤使用的磨机密封性较好, 为保证安全, 分厂对磨机出入口温度、系统含氧量都有明确的要求:磨机入口温度小于350℃, 含氧量小于6%、出口温度小于85℃, 含氧量小于12%;另外, 对于磨机生产系统而言, 必须具备一定的防范突发事故的能力, 比如紧急充氮等设施。
3 磨制大烟煤前期准备
3.1 方案确定
为实现喷吹大烟煤项目, 为公司降低生产成本, 日照钢铁第一炼铁厂结合自身生产实际, 通过多次技术论证最终确定了喷吹大烟煤方案如下:
第一阶段:喷煤车间利用3个月时间, 对磨机系统进行改造。
第二阶段:大烟煤:无烟煤=1:4, 持续时间一个月, 根据高炉的反应情况, 对数据进行总结, 如果使用效果好, 进行第三阶段的试验。
第三阶段:大烟煤:无烟煤=1:3, 持续时间一个月, 根据高炉的反应情况, 对数据进行总结, 如果使用效果好, 进行第四阶段的试验。
第四阶段:大烟煤:无烟煤=1:2, 最后, 通过总结前三个阶段的实验效果, 对于是否应该配用大烟煤或应该以多少的配比进行配用做出最后的结论。
3.2 喷煤磨机生产系统的相应改造
3.2.1 备煤系统进行相应的改造
一是限定称重给煤机转速:通过对称重给煤机变频器频率的调整, 实现对称重给煤机转速进行调整。由于1#、2#称重给煤机用于配比无烟煤、3#称重给煤机用于配比大烟煤;
二是为防止卡料出现断煤, 影响精确配比, 添加断煤报警系统。如果在配比大烟煤过程中, 配比无烟煤的1#、2#仓出现卡料现象不能及时处理, 势必会导致大量大烟煤进入磨机, 给磨机生产系统带来极大的安全隐患;我们结合生产实际, 我们利用称重给煤机皮带煤层厚度, 制作了一套电磁接触时断煤报警系统;
三是断煤自动处理系统:发生断煤现象后, 一方面报警系统自动报警, 另一方面, 相应受煤斗震动电机自动启动, 对受煤斗卡料进行自动处理。
四是为进一步实现无烟煤与大烟煤的精确配比, 将三台称重给煤机皮带运载的煤层厚度进行限定并统一。结合生产实际, 我们为三个受煤斗出料口添加了料流闸板, 通过调节料流闸板高度, 实现对煤层厚度的精确调整。
3.2.2 制粉系统进行相应的改造
降低系统含氧量方面:
由于日钢一炼铁一期喷煤投产时间较早, 两台密封给煤机和出、入口氧气分析仪都连续在线运行已达9年, 密封给煤机整体密封效果较差, 所以在磨制大烟煤时计划对其进行更换, 并请专业人员对氧气分析仪进行了修复;为保证磨机系统含氧量达标, 需重点对干燥风系统各部件进行密封, 特别时各法兰连接处。
紧急充氮方面:
当磨机内部出现出入口温度出现超高现象时, 首先应当降低热风调节阀开度, 增加下煤速度, 同时打开紧急充氮系统;由于前期设计缺陷, 磨机紧急充氮与喷吹系统共用同一气源, 导致紧急充氮气量不足同时影响喷吹系统。对此, 我们重新为紧急充氮系统添加了气源管道, 并与喷吹气源有效隔开, 解决了先前存在的问题。
磨机出入口温度方面:
为增加磨机台时产量, 降低磨机入口温度, 我们将热风炉废气气源从以前的一座高炉热风炉, 增加到两座高炉热风炉。这样一来, 增加了热风炉废气量与干燥气风量, 适当的降低加热炉燃烧煤气量与磨机入口温度;对于磨机出口温度, 通过调节下煤速度可以有效的进行实时调节, 为保证磨机出口温度超高能够及时处理, 我们将磨机出口温度报警从95℃下调至90℃。
3.3 适当调整各项管理制度
为更好的配合磨制大烟煤, 我们将相应的管理制度做了如下调整:
1) 要求分开存放大烟煤和无烟煤。由于3#受煤斗用于添加大烟煤, 所以将其对应的东煤场作为大烟煤存放地、1#、2#受煤斗所对应的西煤场作为无烟煤存放地, 并且两者之间用水泥墙明确分隔;外来车辆卸煤由专人负责, 确保卸车无误;
2) 增加一名备煤人员, 专门负责看守3台称重给煤机, 出现断煤报警及时处理, 确保配比准确;
3) 及时送原煤样, 每天送三种原煤样品化验:无烟煤、大烟煤和配比以后的原煤, 及时分析并根据化验结果进行调整;
4) 大烟煤的配比以车间要求为准, 1#、2#、3#称重皮带机转速由车间派专人调整, 任何人无权进行调整;
5) 在日常的各级点检与专项检查中, 严查系统漏风点, 一经发现及时处理。
4 生产实践
4.1 配比生产情况
由于前期准备充分, 实现了3.1中要求的配比量, 由于混合后的原煤水分较低 (仅10%-15%) 、可磨系数较高 (达70以上) , 加之干燥气风量较大, 磨机台时产量得到有效提高。
4.2 喷吹情况
由于原煤质量较好, 胶质层最大厚度Y值小于10mm, 煤粉在风口前不易结焦, 整体喷吹情况良好;由于我们狠抓喷吹操作, 实现了喷煤连续、均匀、稳定的要求。
结合高炉生产实际, 要提高煤比, 从190kg/tfe, 提高至200kg/tfe, 对此, 我们提高了喷吹压力, 实现大喷吹要求。
4.3 高炉接受情况分析
4.3.1、高炉燃料比
混喷大烟煤后, 煤粉热值理论上达到7300大卡, 混合喷煤与原先使用的烟煤煤粉置换比接近1:1, 加上焦炭质量相对稳定, 均在在二级焦水平, 所以高炉燃料比没有明显上升。
4.2.2、混喷大烟煤后, 高炉炉况方面
按照最大配比量1:2配比大烟煤与无烟煤后, 煤粉挥发份为18.7%、与原先使用的原煤挥发份15.2%相比, 略有上升;煤粉在风口回旋区的燃烧速度加快, 风口回旋区略有扩大, 导致中心气流略有扩大;高炉通过调节送风制度, 有效的解决了这个问题。
5 结论
针对目前钢铁企业效益普遍低迷的情况下, 日照钢铁第一炼铁厂喷煤车间按照公司的部署, 积极想办法定措施, 通过喷煤整套系统的设备改造、人员培训、制定相应的管理制度, 确保了在配比大烟煤生产过程中工艺安全, 为降低炼铁成本提供了有益尝试, 实践证明在各方面措施到位的情况下可以实现大烟煤的安全喷吹。
参考文献
参考文献
[1]汤清华, 马树涵.高炉喷吹煤知识问答.北京:冶金工业出版社, 1997.
[2]徐矩良.炼铁工艺的新发展和炼铁工序的结构优化.炼铁, 1994.
[3]丁照忠.新钢高炉喷吹煤性能检测与优选的研究.北京科技大学硕士生论文, 2011.
[4]高少华.高炉喷煤技术的新发展[J].中国钢铁业, 2006.
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