浅谈高炉煤粉收集与净化系统设计

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1、高炉喷煤工程煤粉收集及净化系统的设计摘要：对高炉喷煤工程煤粉收集及净化系统的设计进行了简要的总结，指出了该系统设计的一些关键点，提出了系统的安全防爆及自动控制等技术措施，使得该系统设计更为优化。关键词：煤粉收集及净化系统；高浓度煤粉袋式收集器；检测；控制中图分类号：TM925.1文献标识码:B文章编号：1006-8155（2007）04-0039-05DiscussiononDesignofCoalPowderCollectingandPurifyingSystemforPCIAbstract:Thispapergivesabriefsummaryforthecoalpo

2、wdercollectingandpurifyingsystemforpulverizedcoalinjection(PCI)andindicatessomekeypointsofthissystem.Tomakethedesignbeingmorelogical,sometechnologymeasuressuchasexplosionprotectionandautocontrolarepointed.Keywords:coalpowdercollectingandpurifyingsystem;highconcentrationbagtypecollector;de

3、tection;control0引言世界炼铁业面临着焦炉老化、焦煤短缺及生产环境恶化等问题，就我国而言，煤炭资源相对丰富，但炼焦煤资源比较贫乏。随着消耗量的增加，炼焦煤资源日益紧缺。从环境保护和煤炭资源合理利用的可持续发展战略的角度出发，高炉喷煤技术的发展为解决这些问题提供了经济有效的途径。高炉喷吹煤粉可节约大量焦炭，降低生产成本，缓解焦煤短缺的矛盾，更有利于改善环境。近年来，喷煤技术得到了飞速发展，但在煤粉收集与净化系统的自动检测和控制方面还存在诸多问题，笔者结合自己在喷煤工程设计中的一些体会，对煤粉收集及净化系统设计中的一些技术问题进行探讨。1煤粉收集及净化系统工艺流

4、程简述煤粉收集及净化系统是高炉喷煤（PCI）工程制粉系统的重要组成部分，完整的高炉喷煤工艺流程应包括原煤贮运系统、制粉系统、煤粉输送系统、喷吹系统、供气系统和煤粉计量设施，最新设计的高炉喷煤系统还包括整个喷煤系统的计算机控制中心。而近年来常采用的煤粉收集及净化系统的流程：经碾磨的合格煤粉和来自干燥炉的干燥气体在磨煤机内混合、加热，煤粉中水分蒸发，碾磨干燥后的煤粉同热风一道由磨煤机排出，气、固两相流经煤粉输送管道进入高浓度煤粉袋式收集器内，气、固分离，煤粉从收集器下部给料器进入煤粉振动筛，去除木屑等杂质后，落入煤粉仓，从高浓度煤粉袋式收集器经过净化的尾气经煤粉通风机、消声器

5、及烟囱后高空排入大气。另外，在煤粉喷吹的时候，中间罐均压泄出的大量含粉气体会排入煤粉仓，所以，需在煤粉仓顶部加设仓顶除尘器，靠正压将净化后的气体排入大气（流程如图1所示）。7磨煤机高浓度煤粉袋式收集器煤粉风机消声器烟囱锁气器煤粉仓仓顶除尘器器烟囱煤粉振动筛图1煤粉收集及净化系统流程图2系统设计计算2.1悬浮速度及输送速度的计算煤粉气力输送装置的设计，关键在于输送速度选择是否正确，正确选择煤粉的输送速度是十分重要的。输送速度选择过高，动力消耗大，并增加管道和部件的磨损；速度过低，不能使煤粉处于悬浮状态，会引起管道堵塞，严重时积灰自燃，会引起系统爆炸事故。因此，由煤粉的悬浮速

6、度来确定合理的煤粉输送速度，是关系到输煤系统可靠性和经济性的一个重要设计参数。2.1.1煤粉的悬浮速度根据气力输送原理，物料的悬浮速度与物料的物理特性、几何特性、物料在管道内的运动特性有密切关系，正确确定应采用试验数据。在无试验数据的情况下，可通过计算确定。高炉喷煤工艺对煤粉品质有严格要求，总结国内高炉喷煤实践，要求制粉设备提供质中煤粉，应符合如下要求：煤的挥发分：≥25%（按强爆炸性烟煤设计）；煤粉粒度：－200目≥80%，100%<1㎜；水分：≤1%。当煤粉颗粒特征直径d=1mm根据分析与试验得知，粒子在流体中运动的阻力系数（Ca）是雷诺数Ret的函数，当颗粒为球体时

7、，颗粒特征直径d=1mm，Ret＞103，球体颗粒悬浮速度（Vf）可按牛顿公式[1]计算：式中Vf——球形颗粒的悬浮速度，m/sdl——物料颗粒的斯托克斯直径，m（即是在同一流体中，与颗粒密度相同并且具有相同沉降速度的球体直径）ρl——物料颗粒的真密度，kg/m3，取ρl=1500kg/m3ρ——输送介质的密度，kg/m3，取ρ=1.043kg/m3（85℃时的热风炉废气密度）g——重力加速度，m/s2CR——阻力系数，对于粒状物料，通常在Re＞103时，CR=0.45～0.47将以上数据代入上式：7考虑到煤粉颗粒的不规则性，