高炉喷吹系统
[最新]高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程
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高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程GB 16543-1996________________________________________1 范围本标准规定了炼铁厂高炉喷吹烟煤系统中煤粉爆炸的预防与防护的基本要求。
本标准适用于炼铁厂高炉喷吹烟煤以及烟煤与无烟煤混合喷吹系统的新建、扩建和改造工程项目的设计、施工与验收，以及操作、维护、检修及管理。
无烟煤喷吹系统可参照执行。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过引用成为本标准的条文。
本标准出版时。
所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 15577-1995 粉尘防爆安全规程GB/T 15604-1995 粉尘防爆术语GB/T 15605-1995 粉尘爆炸泄压指南GBJ 16-87 建筑设计防火规范GB 50058-92 火灾和爆炸危险环境电力设计规范劳动部压力容器安全技术监察规程3 定义本标准采用下列定义。
3.1 烟煤粉 pulverized bituminous coal干燥无灰基挥发分含量高于10%，能在气流中悬浮的煤颗粒的集合体（简称煤粉）。
3.2 高炉喷煤系统 the system of bituminous coal injection into blast furnace从原煤仓原煤和干燥介质进入磨煤机，至煤粉与载送介质喷入高炉为止的系统。
3.3 煤粉制备系统 the system of pulverized coal preparation从原煤仓、加热炉及其供气系统开始至煤粉仓为止的将原煤干燥磨制成煤粉并进行收集和储存的系统（简称制粉系统）。
3.4 煤粉输送系统 the system of pulverized coal conveying从制粉系统煤粉仓之后的仓式泵开始至喷吹系统之前的布袋收粉器为止的系统（简称输粉系统）。
3.5 煤粉喷吹系统 the system of pulverized coal injection从喷吹系统的煤粉仓开始至喷枪为止的将煤粉随载送介质喷入高炉的系统（简称喷吹系统）。
高炉喷吹技术控制及其优化
高炉喷吹技术控制及其优化随着工业生产的日益发展和全球化竞争的加剧，各类企业都在积极寻求不断提升生产效率和产品质量的方法。
在钢铁企业中，高炉是重要的生产设备之一，钢铁生产的主要环节就是在高炉内实现。
而高炉喷吹技术是高炉生产过程中的一个关键技术环节。
本文将从高炉喷吹技术控制和优化两个方面来阐述相关知识。
1.高炉喷吹技术控制高炉喷吹技术是指将煤气、风、氧气等混合物喷入高炉内，以达到控制炉内温度、压力、气流等参数的技术。
高炉喷吹技术控制主要涉及喷吹量、喷吹速度和喷吹方向等参数。
如何控制这些参数，取决于高炉操作人员对高炉生产过程的理解和掌握，还需要依靠先进的自动化控制技术。
高炉喷吹技术的控制可以采用MICOM控制系统和PLC控制系统。
MICOM控制系统是一种高效的控制系统，通过计算机控制高炉的各种参数，自动调节喷吹量、喷吹速度和喷吹方向等，从而保证整个高炉生产过程的稳定性和可控性。
PLC控制系统是一种基于可编程逻辑控制器的控制系统，通过编程控制高炉的喷吹量、喷吹速度和喷吹方向等，实现高炉生产过程的自动化控制。
高炉操作人员应该掌握高炉生产过程的基本原理和技术规范，以便在高炉喷吹技术控制过程中发挥效果。
同时，高炉操作人员还应该对高炉生产过程进行实时监测，及时发现生产中可能出现的问题，调整相关的控制参数，确保高炉生产过程的稳定性和高效性。
2.高炉喷吹技术优化喷吹量、喷吹速度和喷吹方向等参数是影响高炉生产效率和产品质量的重要因素。
针对这些因素，需要深入研究并进行优化，以达到提升生产效率和产品质量的目的。
（1）喷吹量优化喷吹量是指喷入高炉的混合物的量。
喷吹量的大小影响高炉的燃烧状态和温度分布等，因此需要进行优化。
通过控制喷吹量的大小和喷吹的位置，可以有效地改善炉内温度分布、控制一次风量和温度，减小喷吹速度对物料层的冲击对热风炉进行优化。
（2）喷吹速度优化喷吹速度是指混合物喷入高炉的速度。
高炉的喷吹速度往往是根据高炉的炉龄、原料、燃料等条件而定的。
高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程
3
工艺设备及管道的设计和配置，在保证生产需要的条件下，应尽量减少容器数量、缩小管道直径、减小管道长度、减少弯头数目，消除局部积粉，提高系统内的煤粉浓度等。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.6.3
4
制粉系统的煤气燃烧器、磨煤机布袋收粉、制粉系统和制粉系统的煤仓应设紧急充氮系统。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.4.4
5
仓式泵、储煤罐、喷吹罐、煤粉仓等设备或装置应设有应急接通压缩空气管道、阀门宜配活接头，并能与氮气管路互换。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.4.5
6
布袋收粉器及喷吹系统的煤粉仓应设有充氮装置。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.4.6
7
氮气罐及氮气分配气包应设置在室外。当喷煤厂房为（半）敞开式时，氮气罐及氮气分配气包允许设置在厂房内，并尽可能布置在通风良好的位置。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.2.1
2
应设消防水管路系统,厂房周围应设消防车通道,主要火灾危险场所应设与消防站直通的报警设施。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》5.2.2
3
应通风良好,地板及内墙面应平整、光滑(刷油漆或粘瓷砖等),并设冲水清洗及排水设施。污水必须进行净化处理后才能外排.应尽量避免可能积粉的部位。难以避免的部位应便于清扫。
表1高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程
序号
检查内容
依据
检查结果
结论
4 总则
1
高炉喷煤系统的设计、施工和生产的第一负责人,应熟知该系统的功能要求和火灾爆炸危险性。
《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》4.1
2
高炉喷煤系统应具有下列功能：
a) 规模和布局,应满足其服务的高炉或高炉群的要求。
高炉喷煤系统
• 中速磨优点： 结构紧凑、占地面积小、基建投
资低、噪声小、耗水量小、金属消耗
少和磨煤电耗低。但是不能磨硬质煤 ，原煤中的铁件和其它杂物必须全部
去除。
加热炉
• 将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送 入制粉系统，用来干燥煤粉。
• 木屑分离器
•
木屑分离器安装在磨煤机出口的垂直管道上 ，用以捕捉气流中夹带的木屑和其它大块杂物。
（4）喷吹的煤粉在风口前气化燃烧会降低理论燃
烧温度，为维持高炉冶炼所必需的T理，需要补 偿，这就为高炉使用高风温和富氧鼓风创造了条 件； （5）喷吹煤粉气化过程中放出比焦炭多的氢气， 提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于 矿石还原和高炉操作指标的改善； （6）喷吹煤粉替代部分冶金焦炭，既缓和了焦煤 的需求，也减少了炼焦设施，可节约基建投资， 尤其是部分运转时间已达30年需要大修的焦炉， 由于以煤粉替代焦炭而减少焦炭需求量，需大修 的焦炉可停产而废弃； （7）喷煤粉代替焦炭，减少焦炉座数和生产的焦 炭量，从而可降低炼焦生产对环境的污染。
高炉喷煤的重要意义
• 高炉喷煤对现代高炉炼铁技术来说是 具有革命性的重大措施。它是高炉炼 铁能否与其他炼铁方法竞争，继续生 存和发展的关键技术，其意义具体表 现: （1）以价格低廉的煤粉部分替代价格 昂 贵而日趋匮乏的冶金焦炭，使高炉 炼铁焦比降低，生铁成本下降 （2）喷煤是调剂炉况热制度的有效手 段 （3）喷煤可改善高炉炉缸工作状态， 使 高炉稳定顺行
高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤自动控制系统姚瑞英喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成，主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。
系统介绍 1 硬件配置系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器，烟气炉有一套单独的PLC系统，原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统，并采用远程I/O网络结构，原煤储运为主站，通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。
两套PLC均通过以太网进行通讯。
2 软件配置运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程，画面监控软件选用IFIX软件。
3 网络结构喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统，如图1所示。
每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。
共设两个控制室，5台上位机，其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室，原煤储运单独在一个控制室，各上位机之间通过交换机互联，其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远，为确保数据传输的准确性，两台交换机通过光纤介质互联，其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。
高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。
图1 喷煤系统网络拓扑该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备，一是交换机预留光纤口，通过光纤与高炉进行数据通讯；二是通过CPU的MB+口进行数据通讯，实现数据的透明化。
工艺控制 1 原煤储运系统该系统包括8条皮带机、1#～4#圆盘给料机，1#、2#电磁分离器、犁式卸料器，主要负责向1#、2#原煤仓上煤。
根据现场设备情况，可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料，这样共有12个料流可以选择，被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。
操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。
当某一料流运转时，从画面将程序打在“联动”位，若该料流的任一设备出现故障，则系统联停，设备停止顺序与启动顺序相反。
高炉喷吹焦炉煤气自动控制系统
现 了生产 的全 自动化 控制 ，保 证 了喷 吹焦炉煤气 系统 的正 常工作 。
二 、 自 动 控 制 系统
６ 高炉喷吹焦 炉煤气控制 系统采用 北京和利 时（ ｏｌｓｓ公司 的 Ｓ ｒ ｒ Ｄ 撑 Ｈ ｌ ｙ） ｙ ｍａｔ ｏ ＣＳ系 统，该系统具有很 Ｐ
好 的开放 性、丰 富的功能算法 、极高 的可靠性 ，系统配置 如图 １所 示 ，总貌 流程 图如 图 ２ 所示 。
Ｔ ：Ｅ — — 跟 踪 量 点 ： ＰＲ ＡＬ
Ｍ Ｅ： Ｔ ＝ ＲＵＥ， ＴＲＵＥ， ＡＥ： ＣＥ： Ｆ ＝ ＡＬＳ ， Ｔ Ｆ Ｅ Ｍ Ｅ： ＡＬＳ ， Ｅ ＡＴＥ： ＝
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时 自动 切 断 ；
3200m~3高炉喷吹系统工艺优化与改进
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和无 烟煤混 喷设 计 ， 喷煤 比为 ２０ｋ 。 ０
化， 经出煤 阀和给煤阀补气稀释后由管道送入高炉。 气粉 两相 流在管 道 中的流 动是不 均匀 的 ， 是波动 的 ， 而且波动幅度很大 ， 并且是呈周期性的， 这对高炉炉
况稳 定是 不利 的 。
１ 喷煤杂质多 ． ３ 煤粉中的杂质主要来源于原煤和系统 内部的杂 物， 由于新 系统 投入初 期 系统 内部杂 物 比较多 ， 管 尽 投产前采取措施进行 了清理 ， 但仍有一些杂质存在 ， 在 向高炉喷吹煤粉时如果杂质较多会造成管道输煤
邯钢 集 团于 ２０ 年在 新 区先后 建设 了 ２座 ０８
３２ ０ｍ３ ０ 的高炉 ， 与之配套的高炉喷煤系统与制粉
系统建在同一厂房内。 喷吹系统有二个系列 ， 分别对 应高炉奇偶数风 口， 该系统采用 了典型的双罐并列 、 上 出料 、 喷吹 主管加 炉前 分配器 的喷 吹工艺 。 烟煤 按
文章编号 ：６ ２ １５ （ｏ ２ Ｏ 一 ０ ５ ０ １７ — ２ ２ １ ） ｌ ０ ５ － ３ １
２ ． 河北钢铁 集团邯钢 自动化部 ， 河北 邯郸 摘
０６１ ５ ０ ５）
要： 针对邯 宝炼铁 厂高炉喷吹 系统存在 的诸 多问题 ， 对喷煤 工艺进行 了改进 和操 作优 化 ， 彻底解 决了喷吹
不 通 畅 ， 而 阻损 升高 ， 利 于稳 定 生产 ， 以千方 进 不 所
高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程
表1高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程序 号检查内容 依据检查结果结论4总则 《高炉喷吹 烟煤系统防 爆安全规程》4.1高炉喷煤系统的设计、施工和生产的第一负责 人，应熟知该系统的功能要求和火灾爆炸危险 性。
高炉喷煤系统应具有下列功能:a ）规模和布局,应满足其服务的高炉或高炉群的要求。
b ）能将原煤加工成煤粉，并能按设计的流量。
在稀相或浓相条件下连续将煤粉输送至 煤粉仓、喷吹罐、高炉。
C ）能长期连续正常运转，并使意外的紧急停车减少到最低限度。
d ）配有满足安全要求的监测手段、控制 设备和装置，保证系统能正常运行和重复地安 全启动或停车。
《高炉喷吹 烟煤系统防 爆安全规程》4.2设计、生产过程中，应采取措施，控制下列危险 因索,a)燃原煤。
b)度骤升。
C)原煤仓内原煤自燃，向磨煤机输入已原煤给料不畅或中断，导致系统内温系统发生煤粉自燃:《高炉喷吹 烟煤系统防 爆安全规程》4.3煤粉容器、管道内存在死角;带负荷的磨煤机跳闸;加热炉供风温度过高;空气漏入充惰化气的设备或管道内;――热空气或可燃气逆流入原煤仓。
d）某些原煤磨碎时释放出可燃气体,在设备和管道中形成更易爆炸的杂混物。
某些可燃气形成的游离基能促进煤粉自燃。
e）生产用煤种与设计煤种有显著差别。
f）煤粉处理系统的火灾可能引起爆炸或爆炸可能诱发火灾。
g）人员进入有惰化气体的管道和设备内可能窒息。
h）人员未经培训或培训未达标准，使设备维护不好或操作不当。
空气加压的煤粉设备中的爆炸力更强，发生自燃的周期更短。
j）氧煤枪供应系统没有可靠的安全联锁。
k）氧煤喷吹的氧气管网、氧煤枪内有油污和杂质。
I）喷吹氧气压力低于高炉热风压力。
m）系统设备、管网及钢结构未全部、可靠接地，或接地电阻过大。
大于12%。
煤粉枪、喷吹罐内温度急剧升高超过85C时, 应改用全氮气输粉和喷吹。
应防止漏风、漏粉和管道、设备内部积粉。
应定期测定煤粉粒度、水分。
煤种变化时应分析煤粉挥发分、测定煤粉着火温度和返回火焰长度。
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• 单罐并列喷吹的特点是：可以连续喷煤，可降低 喷吹设施的高度，投资少，煤粉计量准确，有利于 设备的维护和检查，但占地面积大。
5.2.1.2 高炉喷煤罐的布置方式.
高炉喷吹分为高压喷吹和常压喷吹。以高压喷吹为 主。高压喷吹又叫做罐式喷吹，喷吹又分为串罐式喷 吹和并罐式喷吹两种。
(1) 串罐喷吹 是将三个罐重叠布置的，从上到下三个罐依次为
煤粉仓、中间罐和喷吹罐。
a
9
(1) 串罐喷吹
串倒罐喷顺吹序优：点： 喷吹罐煤粉连由续输运煤行管，道喷输送吹到稳喷 定吹站，的工集作煤可罐靠中，，并设通备过容打量开 大上钟，阀利6用，煤率粉高由，煤厂粉房仓占3落地入 面中间积罐小1。0内，装满煤粉后关上
a
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可调量混合器使用原理
图5-21 煤粉给料器工作原理图 1－流化板；2－流化气室；3－空煤口； 4－流化风入口；5－流化风控制口；6－进风口； 7－执行器；8－活动喷嘴；9－进风管； 10－活动喷枪嘴；11－下煤口；12－喷出口
a
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单管路上的出粉喷吹
优点：工艺简单、设备少、投资低、维修量小、 操作方便以及容易实现自动计量；由于混合器较大， 输粉管道粗，不易堵塞；在个别喷枪停用时，不会导 致喷吹罐内产生死角，能保持下料顺畅，并且容易调 节喷吹速率；在喷煤总管上安装自动切断阀，以确保 喷煤系统安全。
喷 吹 系 统
a
1
复习导入本节内容
煤粉制备的工艺流程（中速磨） 煤粉制备的主要设备
a
2
喷煤系统组成
高炉喷煤系统主要由原煤贮运、煤粉制备、 煤粉喷吹、热烟气和供气等几部分组成。
高炉喷煤系统工艺流程图
a
3
5.2 煤粉喷吹系统
5.2.1 喷吹工艺
从制粉系统的煤粉仓后面到高炉风口喷枪之间的 设施属于喷吹系统，主要包括煤粉输送、煤粉收 集、煤粉喷吹、煤粉的分配及风口喷吹等。
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5.2.1.3 高炉喷煤罐的出粉方式
(2) 多管路喷吹
从喷吹罐引出多条喷吹管，每条喷吹管连接一支喷 枪的形式称为多管路喷吹。多管路喷吹也按出料方式 也分为上出料和下出料两种。
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图5-22 多管路喷吹煤粉工艺流程示意图
a一下出料；b—上出料
1一喷煤罐；2—下煤阀；3一压缩空气阀；4一混合器；5一三通旋塞阀；
a
5
图5-16 直接喷煤工艺流程图
1、6一PM1皮带机；2一配煤槽；3一可调式给煤机；4—称量皮带；5一PM2皮带机；7一 原煤仓；8—圆盘给料机；9－落煤管；10－中速磨煤机；11－旋风分离器；12－布袋收粉 器；13－排烟风机；14－螺旋给料机；15、16－螺旋输送机；17－收粉罐；18、22－波纹 管；19、21—钟阀；20—贮煤罐；23—喷煤罐；24—混合器；25—给料调节装置；26—快
(2) 并罐喷吹 由两个或多个喷吹罐并列布置，一个喷吹罐喷煤时，
另一个喷吹罐装煤和充压，喷吹罐轮流喷吹煤粉。 并罐喷吹优点：
并罐喷吹工艺简单，设备少，厂房低，建设投资 少，计量方便，常用于单管路喷吹。
并罐喷吹分单罐并列和双罐双系列并列两种。
a
11
5.2.1 煤粉喷吹工艺
5.2.1.2 高炉喷煤罐的布置方式.
6一吹扫阀；7一喷枪；8一高炉风管；9一流化板；10—煤粉导出管；
11一流化风管12一合流管；13一二次风调节阀；14—二次风
a
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5.2.2 主要设备
5.2.2.1 混合器
各风口喷煤量的均匀程度取决于多头分配器。
a
15
单管路喷吹分为上出 粉喷吹和下出粉喷吹 两种。下出粉喷吹适 合于一般喷吹，而上 出粉喷吹可进行浓相 输送喷吹。
图5-20 单管路下出料加分配器控制
原理图
1－转向器；2－过滤器；3－计算机入机接口；4 －计算机系统；5－分配器；6－手操器；7－喷 煤电子秤；8－喷吹罐；9－混合器；10－执行器
a
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5.2.1 煤粉喷吹工艺
高炉喷吹有两种模式：直接喷吹和间接喷吹 1. 高炉喷吹设施的布置方式 (1)直接喷吹工艺：在煤粉制备站与高炉之间距离小于 300m的情况下，把喷吹设施布置在制粉站的煤粉仓下 面，不设输粉设施，直接将煤粉喷入高炉，这种工艺 称为直接喷吹工艺。 (2)间接喷吹工艺：在制粉站与高炉之间的距离较远时， 增设输粉设施，用设在煤粉仓下面的仓式泵，将煤粉 输送到高炉附近的喷吹罐组内，再向高炉喷吹煤粉的 工艺称为间接喷吹工艺。
钟阀。当喷吹罐17内煤粉下降 到低料位时，中间罐开始充压， 向罐内充入氮气，使中间罐压 力与喷吹罐压力相等，依次打 开均压阀9、下钟阀14和中钟 阀12。待中间罐煤粉放空时， 依次关闭中钟阀12、下钟阀14 和均压阀9，开启放散阀5直到
中间罐压力为零。
a
串罐喷吹工艺 10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5.2.1 煤粉喷吹工艺
5.2.1.2 高炉喷煤罐的布置方式.
a
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a
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5.2.1 煤粉喷吹工艺
5.2.1.2 高炉喷煤罐的布置方式.
② 双罐重叠双系列并列式。是两个系列双罐同时向 某座高炉进行喷吹，也可以相互交替向某座高炉进 行喷吹。双罐双系列并列喷吹的特点是：喷吹量增 大，并且当一个系列出了问题，另一系列还可以连 续向高炉喷煤，但需要更大的占地面积。这种装置 适合于大型高炉。
并罐式喷吹的特点是，工艺流程简单，可大大降低 喷吹设备的高度，工程投资省，煤粉计量容易，可 与单罐管路分配器配合使用。
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5.2.1.3 高炉喷煤罐的出粉方式
高炉喷煤罐的出粉方式可分为： 单管路喷吹和多管路喷吹 (1)单管路喷吹
喷吹罐下只设一条喷吹管路的喷吹形式称为单管 路喷吹。单管路喷吹必须与多头分配器配合使用。
速切断阀；27—氮气罐；28—压缩空气罐；29—分配器
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图5-17 间接喷煤工艺流程图
1一原煤槽；2一卸煤机；3一皮带运输机；4—电磁分离器；5一原煤仓； 6一粗粉分离器；7－布袋除尘器；8—收煤罐；9－分配器；10－燃烧炉
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5.2.1 煤粉喷吹工艺
直接喷吹与间接喷吹工艺特点的对比
a
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5.2.1 煤粉喷吹工艺