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煤粉高浓度气力输送稳定性的控制与改进

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-01-16  浏览次数:2728
核心提示:煤粉高浓度气力输送稳定性的控制与改进张占方(天津天铁集团动力厂,河北涉县056404)[摘要]针对天铁新区2800m3高炉喷煤系统在
           煤粉高浓度气力输送稳定性的控制与改进
                  张占方(天津天铁集团动力厂,河北涉县056404)
    [摘要]针对天铁新区2 800 m3高炉喷煤系统在高浓度直接喷吹过程中出现的过滤器堵粉和泄漏、速率波动大等问题,通过采取改造煤粉过滤器、调整工艺运行参数等措施对其进行优化,确保了煤粉的稳定喷吹,使每小时喷煤量误差率稳定控制在±3%范围内,瞬时喷吹速率稳定,波动幅度小,为高炉炉况顺行创造了条件。
    关键词:喷煤 煤粉 浓度 气力输送 过滤器 改进
    1·前言
    高炉长寿与操作稳定关系密切,而喷煤直接关系着高炉的稳定操作。近几年随着天铁为降本增效不断提高喷煤比,提高煤粉高浓度气力输送的稳定性显得尤为重要。显然,随着喷煤量的增加,气力输送的固气比不断提高,容易造成输送不稳定,烧枪和堵枪现象频繁,影响高炉的稳定性。
    2·生产工艺现状
    天铁新区2 800 m3高炉喷煤系统设2个喷吹罐,单罐容积为76 m3,设计最高喷煤量为57 t/h。采用氮气充压,主管道通过补气器补充二次空压风。喷煤工艺采用单罐、单管路、下出料方式加分配器的直接喷吹工艺。因场地限制,为防止杂物堵塞喷枪,在每个喷吹罐出口支管上加装煤粉过滤器来过滤杂物,工艺系统见图1。但在生产过程中,随着喷煤量的增加,高浓度气力输送时其固气比会很高,与此相对应,煤粉在容器和管道内会因浓度和压力的变化顺序出现均匀悬浮流、不均匀悬浮流、分层流、砂丘流和柱塞流等不同形式的流型。合理控制容器和管道内各部位的压力分布和煤粉浓度,使高浓度煤粉保持在悬浮流状态,对于稳定控制和顺畅喷吹至关重要。
              
    3·喷煤作业中存在的问题
    3.1煤粉过滤器的泄漏和阻损问题
    喷吹罐出口5 m~8 m处煤粉浓度最大,阻损高,加之过滤器自身阻损,造成喷吹罐压力和出口管道压力高,过滤器进口的杂物清理孔难以密封,经常泄漏和损伤密封垫,严重时直接影响了喷煤的正常进行。
    因压力损失和阻力较大,煤粉在过滤器进口侧极易沉降、堆积,堵塞篦子,造成过滤器的频繁清理,严重时喷吹20 t就需要清理一次过滤器,且高炉堵枪现象频繁,职工劳动强度很大,给生产的连续、稳定运行带来较大风险。
    3.2喷煤速率波动大,整点喷煤量误差大
    最大每小时喷煤误差量可达到±3 t;瞬时喷煤速率极不稳定,波动幅度达±25 t/h,且喷煤曲线呈现较大峰值的正弦状波动,管道脉动和振动大。尤其在倒罐期间,待喷罐极易出现堵塞、不出粉现象,造成断喷。   
    4·改进措施
    为保证喷煤的连续稳定运行,降低波动幅度,结合生产实际,对以上问题采取如下措施。
    4.1改进煤粉过滤器结构
    原过滤器结构见图2,篦子易松动,承压低,不易密封。
            
    对其结构进行改进,将悬臂密封的杂物清理孔设计为法兰式密封、端面内嵌密封圈、利用定位装置支撑清理孔端盖、采用点焊式固定过滤器篦子,防止气流变化造成篦子移动。改造后结构见图3。
            
    为防止煤粉沉降,在过滤器入口侧锥体下部加装流化管,安装角度为45°,风量通过阀门开度控制。流化风进入过滤器后,其吹扫力可分解为水平方向F1和垂直方向F2,见图4所示。水平方向吹扫力F1与煤粉输送方向相同,用于补压和增强气体的携带力,在过滤器入口侧形成负压区,起到引流作用,防止煤粉发生柱塞流现象和造成管道堵塞。垂直方向吹扫力F2向上流化吹扫,用于悬浮煤粉,防止煤粉沉降、堆积。
            
    4.2优化运行工艺参数
    调整操作,降低流化与补气的风流量,防止喷吹罐内煤粉产生沸腾现象,保证煤粉流化效果。调整流化与补气的配比,保持粉层在微悬浮状态。通过生产实践,当流化风量比补气风量大100~200 m3/h时效果较好。
    根据罐压和混合器压力调整煤粉过滤器流化风流量。流化风过大,过滤器阻损加大,影响喷吹速率,过小则不起作用。经实践调整,阀门开度在1/3~1/2时效果最好。
    5·实施效果
    5.1喷煤误差和波动幅度大幅减小
    喷煤量误差率由原来的±8%降至±3%以内。瞬时喷煤速率比较稳定,波动幅度由原来的±25 t/h降至±5t/h以内,喷煤曲线比较平滑,无较大的峰值波动,消除了管道脉动和振动现象。
    5.2运行指标获得提升
    通过改进,氮气消耗量大幅度降低。喷吹罐的起点压力也下降了0.1~0.2 MPa,可适应外网风压的大幅度波动。表1为喷吹量35 t/h时改造前后的对比。
             
    5.3生产顺行
    解决了煤粉在过滤器内沉降、积粉造成输送困难的问题。过滤器的清理次数由原来的每天8~10次降至3~5天清理一次,且清理过程中过滤器没有积粉,清理方便。过滤杂物的效果较好,很少发生堵枪现象,分配器再没有因杂物等造成压力超高。倒罐操作时,待喷罐也没有发生过堵塞、不走粉等情况,避免了断喷现象。
    6·结束语
    通过改进过滤器结构和调整运行参数,使喷煤工艺运行顺畅,消除了过滤器漏粉和喷煤量不够等现象,喷吹速率稳定,波动幅度小,堵枪现象也很少发生,大幅度降低了职工的劳动强度和环境污染,为高炉的稳定操作创造了条件。
参考文献
[1]汤清华,马树涵.高炉喷吹煤粉知识问答[M].北京:冶金工业出版社,2004:286-293.
[2]杨伦,谢一华.气力输送工程[M].北京:机械工业出版社,2006:135.
作者简介:张占方,男,工程师,2001年毕业于河北科技大学机械制造工艺与设备专业,现于天津天铁冶金集团动力厂从事设备管理和生产技术工作。
 
 
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