喷煤技术简介

中冶京诚工程技术有限公司

（原北京钢铁设计研究总院）高炉喷煤技术简介

中冶京诚-高炉富氧大喷煤技术开拓者与引领者！

二00四年十二月

一、CERIS喷煤技术开发概况：

我院是国内最早开发研究高炉喷吹煤粉技术的单位。1965年，我院和首钢（原石景山钢铁厂）成功的开发设计我国第一套高炉喷吹煤粉装置，经国家科技委鉴定认为此项技术达到世界先进水平。这套装置从1966年至1978年在首钢高炉上一直连续安全生产，并在全国30多座高炉上推广使用。1978年获北京市表彰奖和全国科学大会奖，1979年获国家发明二等奖，而后我院又对安全喷吹烟煤和计量调节手段进行了攻关和研究，取得很大的成效。从1990年6月开始，我院和有关单位参加了包头特殊矿高炉富氧喷煤技术的试验研究，改进和完善了喷吹系统，提高了喷煤技术和装备水平，开发了高炉富氧喷煤单支管流量测量及控制技术和喷吹罐连续计量的先进技术，实现了低富氧率高煤比的喷吹，使高炉冶炼各项技术指标有了重大突破。这是我国炼铁事业的一项重要技术成果，1993年获冶金部科技进步一等奖，1995年获国家科技进步二等奖。

为彻底改变传统炼铁工艺创造新途径，我院和鞍钢、北京科技大学、鞍山钢铁学院等单位开发设计高炉氧煤强化炼铁新工艺，1992年11月1日至1993年3月31日在鞍钢2号高炉进行了150天试验，首次完成了100%喷吹烟煤，平均喷煤比161kg/tHM，鼓风含氧量24.71%，高炉利用系数为 2.21/m3d,入炉焦比407kg/tHM,煤焦置换比0.88。该试验成果获冶金部科技进步二等奖。在此基础上，从1995年8月21日至11月20日又在鞍钢3号高炉上进行提高喷煤量试验，连续三个月平均喷吹混合煤203kg/tHM，成为当时世界上高喷煤量连续操作时间最长的高炉之一，高炉入炉焦比307kg/tHM，高炉利用系数2.185t/m3.d,富氧只有3.42%。这标志着我国高炉氧煤强化炼铁技术的总体水平己跃居世界前列。1996年获国家“八五”科技攻关重大成果和“国民经济贡献巨大的十大攻关成果”之一。

此外，我院研制的高炉喷煤用的可调煤粉给料器，在济钢、宝钢、天铁、包钢、唐钢、酒钢、攀钢、首钢等厂使用多年，该装置结构新颖，体积小巧、灵活准确、效果很好。1993年获国家发明专利权。该设备与电容流量计配合，能进一步提高喷煤均匀度，改善煤粉燃烧效果，为实现喷煤工艺全自动化奠定了基础。1993年获冶金部科技进步二等奖。

我院的高炉喷煤技术和设计成果不仅已在国内各地开花结果，而且引起国际上的关注，1987年我院高炉喷煤技术转让给印度MECON公司。

截止今天为止，院已为国内高炉设计喷吹煤粉装置近30套并投产使用。

二、近几年来我院设计的几种典型高炉喷煤工艺流程及技术特点简介

1. 宝钢No.3高炉喷煤设施

宝钢No.3高炉是目前中国最大的高炉,有效容积4350m3。高炉喷煤设施于1994年10月与高炉同步建成投产。制粉系统采用立式磨煤机，共三个系列，1994年建成投产两个制粉系列，予留的第三个制粉系列1997年建成，1998年投产。每个制粉系列主要由热烟气系统、磨煤系统和收粉系统组成。制粉系统采用RP783（上重）磨煤机，设计能力为3x28.5t/h。煤粉喷吹系统采用双系列串罐+总管+分配器、下出料方式。煤粉仓下接两个中间罐和两个喷吹罐，中间罐在常压状态下接受煤粉仓的煤粉，在充压状态下将煤粉加入喷吹罐，喷吹罐在充压状态下通过主管加分配器的方式连续向高炉喷吹煤粉。宝钢NO3号高炉共38个风口，其中一个分配器供19个奇数风口，另一个分配器供19个偶数风口。

喷煤设施的控制分为自动和手动两种方式都在高炉主控室的CRT上进行操作，控制程序包括：自动调节烟气温度、风量，自动调节磨煤机加煤量，自动装煤粉，自动倒罐、自动调节喷煤量、自动调节压缩空气和氮气的压力、风量、及参数检测联锁报警后自动紧急停喷等程序。

经过投产后四年多的生产实践，宝钢3号高炉的喷煤技术日趋完善，原设计喷煤量120kg/tHM，制粉系统能力扩大后，3号高炉喷煤量在宝钢率先突破200公斤/ tHM。目前喷煤量稳定在200kg～210kg/tHM左右，焦比310kg/tHM，高炉富氧率<3%。

2 . 梅山3号高炉喷煤设施

梅山3号高炉有效容积1250M3，喷煤设施1996年建成投产，煤粉制备利用原有制粉设备，新上两台仓式泵，经输煤管道送往喷吹站，喷吹站设双系列喷吹系统，采用三罐串联单支管喷吹方式，两个系列既能同时工作也可以单独工作，每个系列由收粉装置、贮煤罐、中间罐和喷吹罐等设备组成。采用下出料喷吹方式，每个喷吹罐下部设10台可调式煤粉给料器，每个系列通过10根喷吹支管向10个奇数或偶数风口喷吹煤粉，两个系列可同时向高炉20个风口进行喷煤。

每个系列的中间罐和喷吹罐各设一套电子称，在贮煤罐与中间罐之间装有普通波纹管，中间罐与喷吹罐之间装有低刚度压力自平衡式波纹补偿器，用以消除当下钟阀打开时对中间罐和喷吹罐两个罐体产生的盲板力。中间罐和喷吹罐的

最高压力0.8MPa。

设计除设有常规的检测仪表外，输煤、收粉、装煤、喷煤程序均为自动联锁控制，主控室设手动控制按钮。过程控制及顺序控制系统全部纳入高炉计算机控制系统，通过MMI对整个喷吹装置进行操作。

梅山3号高炉因受原有制粉能力制约，设计喷煤量为150kg/tFe。

3凌钢3号和4号高炉喷煤设施

凌源钢铁公司3号高炉容积300m3，4号高炉容积380m3。设计喷煤量：高炉不富氧时，喷煤量为120kg/THM，风温11000C；高炉富氧时，喷煤量为170kg/THM，风温11000C。该喷煤设施按工艺流程分为三部分：即原煤贮运（含干煤棚、配煤设施及相应的配套设施）、煤粉制备（包括原煤仓、磨煤设备、收粉装置、烟气升温炉以及相应的管道和设备）、煤粉喷吹（包括煤粉仓、中间罐、喷吹罐及相应的管道和设备）等。

煤粉制备采用2台HRM1100立式煤磨机，铭牌产量8～12t/h，磨煤机干燥气体有两种来源，一是通过了引自热风炉烟气。另一是在升温炉内燃烧高炉煤气产生的烟气，当热风炉烟气的温度较高，足以满足磨煤系统的热量要求时，升温炉可以不用。成品煤粉的细度要求-200约占80%，水分要求<1%。

煤粉制备系统设计能满足三座高炉喷煤需要量。因新1号高炉正在设计中，目前仅3、4号高炉喷煤，制粉系统一台磨煤机运转，另一台备用。

煤粉喷吹系统引进德国KOSTE浓相喷吹技术，采用单系列双罐串连上出料、多支管、浓相输送直喷方式，每座高炉设一个喷吹系列，每个系列由中间罐、喷吹罐及相应阀门组成，喷吹设施设在煤粉仓下部，中间罐在常压下称取煤粉仓放下的煤粉，在高压下，将煤粉加入到喷吹罐内，常压高压交替工作，喷吹罐则在高压下连续向高炉各风口喷吹煤粉，中间罐、喷吹罐的最高工作压力1.0Mpa。

凌钢喷煤设施经投产1年多的实践证明，该流程技术先进，经济效益显著，在无富氧情况下，4号高炉98年七月份平均喷煤量已达131kg/t HM（设计120kg/tHM）。

4武钢4号和5号高炉喷煤

武钢No.4高炉有效容积为25160m3，No.5高炉有效容积为3200m3。高炉喷煤设施于2002年7月建成投产。制粉系统采用立式磨煤机，共2个系列。制粉系统采用ZGM133G磨煤机，设计能力为2x84.1t/h(原煤条件：HGI=50，Mt=10%，

R90=20%)。煤粉喷吹系统引进PW技术，采用并罐下出料+总管+分配器式。设一个煤粉仓，容积为1004 m3，下接4个60m3喷吹罐。喷吹系统正常喷煤量为200kg/tHM,最大喷煤能力为250kg/Thm。喷吹煤种为烟煤+无烟煤混合煤粉，设计按喷吹爆炸性烟煤考虑。No.4号高炉共28个风口；No.5号高炉共32个风口。为了提高喷吹系统的控制水平，引进一些关键设备：炉前煤粉分配器、混风室、LAYAR风管、喷枪装置、充压流化装置和减压控制阀等。从国外引进了一批喷煤工艺和设备，促使我国的喷煤工艺日趋合理。

喷煤设施的操作控制分为自动和手动两种方式，并设有事故操作台。制粉系统控制程序包括：自动调节烟气温度、风量，自动调节磨煤机加煤量。喷吹系统控制包括过程控制和程序控制。过程控制主要包括：总喷吹速度控制，氮气管道的加热控制，喷吹罐的自动加压操作等。程序控制包括喷吹罐的自动加料操作、自动换罐、自动排压操作、停电事故、计算机事故等紧急处理操作自动装煤粉，自动倒罐、自动调节喷煤量、自动调节压缩空气和氮气的压力、风量、及参数检测联锁报警后自动紧急停喷等程序。

5.国丰钢铁有限公司5x450m3+2x179m3高炉喷煤工程

国丰钢铁有限公司炼铁系统高炉多，布置相对紧凑，此种布置在我国目前的中小型钢铁企业有一定的典型性，随着市场煤炭价格上涨和钢铁企业对节能降耗的要求，高炉喷煤已成为钢铁企业提高竞争力的重要措施。

国丰钢铁有限公司共有7座高炉，5座450m3高炉，2座179m3高炉。高炉喷煤设施于2004年1月建成投产。喷煤车间包括原煤贮运系统、煤粉制备系统、煤粉喷吹系统以及与之配套的空压站和水泵房等。喷煤车间采用集中制粉集中喷吹方式设计。制粉系统采用两台ZGM95G立式磨煤机，分2个系列。设计能力为2x43.6t/h(原煤条件：HGI=55，Mt=10%，R90=23%)。采用并罐上出料+总管+分配器式。设2个钢结构煤粉仓，每个仓容积为260 m3，下接6个18m3喷吹罐。喷吹系统正常喷煤量为160kg/tHM,最大喷煤能力为180kg/Thm。喷吹煤种为烟煤+无烟煤混合煤粉，设计按喷吹爆炸性烟煤考虑。

高炉喷煤车间全部采用自动控制，控制系统分为PLC控制级和设备控制级。PLC控制级包括PLC控制系统、高速数据传输系统、监控操作站。由PLC系统完成对过程监控所需要的各类信号的采集，并实施相关的实时控制。对制粉系统的一些设备设有机旁和集中操作台。

6．唐山群利钢铁公司煤粉输送及喷吹工程

唐山群利钢铁有限公司有2座179m3高炉。高炉喷煤设施于2004年1月建成投产。采用间接喷吹方式。群利喷煤工程设计的没有补气的长距离煤粉输送实践证明是可行的。

煤粉和喷吹用气体均由国丰厂供给。利用国丰厂剩余的两个喷吹罐作为输煤罐，将煤粉送到水平相距约1700米的喷吹站，输煤管道设计成四段扩径（DN100~DN130）。喷吹站顶部设受粉布袋，为了达到环保要求和检修条件，布袋后面配引风机，使布袋处在负压下工作。煤粉仓容积45m3，可以储存3小时喷煤量，用电子称测量装煤量。煤粉仓下设四个并列喷吹罐，每座高炉用两个，一个喷吹，另一个备煤待喷。加煤装置采用树枝分叉方式，一分为四。煤粉仓底部设流化装置。煤粉经任何一根支管流入喷吹罐中。每根加煤支管上设DN200手动球阀，气动球阀和气动三偏心半球阀。

喷吹系统喷吹罐容积为5.2m3，用电子称称重及控制，最大喷煤量时的倒罐时间约30分钟。每个喷吹罐系统设有气动充压阀、补压阀、流化阀、大小排压阀、出口阀、二次补气阀等。

喷煤总管DN50，经分配器分成10根支管（DN20）再接至10根喷枪。

7.邢台德龙钢铁公司高炉喷煤工程

邢台德龙钢铁有限公司炼铁厂共有4座179m3高炉。高炉喷煤设施于2003年11月建成投产。喷煤车间采用集中制粉、集中喷吹方式，喷吹系统选择并罐下出料方式。喷煤车间包括：原煤贮运、配煤系统；煤粉制备系统；煤粉喷吹系统；以及喷吹车间需要的各种动力能源介质。

原煤堆场面积1600m2，可存煤3500吨。用两台1.5m3铲斗轮式装载机进行装煤和倒堆作业。磨机系统采用单系列，选用一台ф1600中速磨，当原煤水份=10%，可磨性系数HGI=50（最硬的煤）时，磨机的后期能力为25.2t/h。原煤经地下受料斗和大倾角胶带机装入原煤仓中。原煤仓容积按磨机最大产量4-5小时考虑。仓下设有密闭式给煤机，可自动调节加入磨机的给煤量。制粉系统需要250-350°C的热烟气作为干燥和载送煤粉的介质，为此，设有一台升温炉，燃烧高炉煤气以获得1200°C左右的高温烟气，在升温炉出口端兑入热风炉烟气并混合到所需要的温度和流量后进入磨机，出磨的烟气和煤粉直接进入布袋收粉器收集煤粉,成品煤粉靠自重进灰斗,再经旋转式锁气器和振动筛（筛除杂物）后落

入煤粉仓内。载送烟气经排烟风机抽取后经烟囱排入大气，排放烟气中含尘量≦50mg/m3,完全符合国家排放标准。整个磨机系统采用负压操作，煤粉不能向外泄露。煤粉仓按4座高炉最大喷煤量5小时的煤粉储量设计粉仓容积，几何容积250m3。当磨机遇到突然故障长时间停机时，煤粉仓已贮有的煤粉可供4座高炉同时使用至高炉变料周期结束；或磨机停机检修、维护时也能维持正常喷吹煤粉。煤粉仓下共设8个几何容积6m3，有效容积4.5m3喷吹罐，每座高炉用2个，其中一个喷吹，一个装煤后待喷，当最大喷煤量时，一罐煤粉可供喷吹30分钟（即每隔30分钟倒罐一次）

控制方式除采用PLC自动控制外，对制粉系统的一些设备还设有机旁和集中操作台，集中操作台设在主控室内，在操作台上装有集中/自动/机旁三挡转换开关。PLC系统完成对过程监控所需的各类信号的采集，并实施相关的实时控制。一套制粉系统和四座高炉的喷吹系统各使用一套PLC控制，在CRT上监视显示及控制所有参数，包括阀门位置、各种主要参数的当前值及历史趋势，自动建立数据库，及时打印或按班、日打印报表。

上述几种典型的高炉喷煤工艺经实践证明是完善可靠的，各系统均达到甚至超过了设计指标。CERI设计的高炉喷煤工程发展过程主要特点：

●从喷吹无烟煤发展到喷吹混合煤

●制粉、喷吹工艺向紧凑、实用、经济型发展

●浓相喷吹技术得到了发展

●喷煤量控制技术日趋完善

●确保喷吹烟煤的安全

三、CERI设计（或总包）喷煤工程主要业绩

获国家、部、省（市）的科技进步奖项目

这几个具体时间地点能找到吗？

●高炉喷吹煤粉技术

?设计了国内第一套具有国际水平的高炉喷煤装置并与有关单位合作完成了高炉喷吹无烟煤的试验，改项目获得国家发明奖。

?宝钢1#高炉大修工程中，设计了国内第一套喷吹法炉前脱硅设施，投产后平均脱硅率达67%，经济效益显著。该项目获得国家级科技进步一等奖。

?与天铁合作完成了富氧大喷煤试验，喷煤量达到250kg/tHM；

?唯一一家独立完成4000m3级以上高炉全国产化的喷煤设计，在国内率先实现吨铁喷煤量250 kg以上。

?三项工程设计获得国家级一等奖，两项冶金部一等奖；

?获得一项“轴向可调节头”专利；

?高炉富氧喷煤单支管流量测量及控制技术或冶金部科技进步二等奖；

?与多家国外公司合作，完成了各种流程的喷煤设计，如并罐、串罐、三罐，多支管、总管加分配器的喷煤设计。