高炉喷煤喷吹自动化控制系统的硬件设计

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1、河北理工大学轻工学院本科毕业论文开题报告题目：高炉喷煤喷吹自动化控制系统硬件设计学部：工程教育部专业：机械设计制造及其自动化班级：05级机械1班姓名：赵杰学号：200515160402指导教师：玄兆燕2009年3月23日一、选题背景1高炉喷煤技术背景高炉喷煤技术始于1840年S．M．Banks关于喷吹焦炭和无烟煤的设想；世界最早的工业应用即是根据这一设想于1840～1845年间在法国博洛涅附近的马恩省炼铁厂实现的。但此后的一百多年，发展却相对缓慢，基本无进展；直至20世纪60年代初，欧洲、中国、美国的一些工厂才陆续开始在高炉上试验喷煤。7O年代末，第二次

2、石油危机的出现，加快了高炉喷煤技术的研究和发展，特别是欧洲和日本更是在实际应用上取得了重大突破。到90年代初，欧洲和日本已有小部分高炉月均吨铁喷煤超过了200kg大关，如：1991年l0月英国钢铁公司斯肯索普工厂维多利亚女王号高炉201kg(粒煤)，1992年11月德国蒂森公司施韦尔根1号高炉200．6kg，1992年11月荷兰霍戈文公司艾莫依登厂6号高炉205kg，1993年11月日本新日铁君津厂3号高炉200kg、1994年l0月NKK公司福山厂4号高炉218kg等指标均已是当时的世界一流水平。2高炉喷煤的意义高炉喷煤对现在高炉炼铁技术来说是一项重要

3、的技术革命。所谓高炉喷煤，就是指从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的煤粉（无烟煤、烟煤或两者的混合煤粉以及褐煤），以代替焦炭向高炉提供热量和还原剂。它的意义在于：A.以低价的煤代替了日趋贫乏且价格昂贵的冶金焦，降低了焦化，使高炉炼铁的成本大幅下降。B.高炉喷煤可以作为一种调剂炉况的手段。C.高炉喷煤可以改善炉缸工作状态，是高炉稳定顺行。D.为高炉提高风温和富氧鼓风创造条件。因为喷吹煤粉会使风口前理论燃烧温度降低，导致理论燃烧温度降低的主要原因有：1）高炉喷吹煤粉后煤气量增加，加热煤气需要消耗热量；2）喷吹煤粉带入的热量少，而焦炭进入风口区时已被充分加热，温度

4、高达1450~1500℃，而喷吹的煤粉温度不超过100℃；3）煤粉中的碳氢化合物分解需要热量。E.喷吹煤粉中的氢含量比焦炭带入的多，氢气提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石的还原和高炉操作指标的改善。F.喷吹煤粉代替了部分焦炭，不仅缓解了焦煤的供需紧张状况，也减少了对炼焦设施的投资和建设，更降低了炼焦生产对环境的污染。3高炉喷煤基本流程根据制粉装置到高炉距离的远近、煤粉仓，喷吹罐安放位置的差异、喷吹管路的粗细、喷吹压力的高低、输送浓度的大小以及喷枪形式的不同，可以有直接喷吹、间接喷吹；串罐喷吹、并罐喷吹；总管喷吹、多支管喷吹；高压喷吹、常压喷吹

5、；浓相喷吹、稀相喷吹和氧煤枪喷吹、常规枪喷吹等各种形式的喷吹。不同的设备结构和组合可以产生以下几种较成熟的工业性生产流程。3．1德国KvTTNER流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→流化小罐→喷吹支管→喷枪；支管上装有流量计和二次风入口，安装位置前者靠近喷吹罐出口，后者靠近高炉。近十多年来，KvTTNER公司又推出了一种新流程：煤粉仓→并列喷吹罐→流化小罐→总管一分配器一支管一氧煤喷枪，并得到了更多的推广。新流程为双罐、双总管和双分配器形式，仍然使用氮气加压、流化，采用浓相输送。上钢一厂2500m3高炉喷煤选用的即是KvTTNER新流程，但是未用氧煤喷枪

6、。此外，重钢高炉喷煤也选用了KvTTNER新流程(常规喷枪)，所不同的是该厂3、4、5号三座高炉共用一套喷吹装置，这套装置已于2001年11月投产，运行正常。3．2美国阿姆科(ARMCO)流程煤粉仓→并列喷吹罐→总管→分配器→支管→常规喷枪。与新KuTrNER流程不同的是ARMCO流程使用3个喷吹罐，一根总管、一个分配器；总管既变径，局部还要变形，为确保足够的分配精度，分配器必须置于高炉炉顶，所有支管也必须等径、等长、等形状。加压、流化使用氮气，因为是稀相输送，所以还需添加压缩空气。宝钢1高炉喷煤即属阿姆科流程。3．3日本住友流程煤粉仓→并列喷吹罐→旋转

7、给料器→喷吹小罐→总管→第一分配器→第二分配器→支管→喷枪。住友流程总管上装有压差式流量计与旋转给料器共同调节喷煤总量，控制和设备组成均较复杂，和歌山4、5高炉喷煤即为这种流程。3．4日本川崎流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→多支管→喷枪；喷吹罐上出料，底部设有搅拌器并在支管出口处接人二次风(压缩空气)稀释。宝钢2高炉喷煤即属川崎流程。3．5卢森堡PaulWurth流程历史上PW公司与KvTTNER公司曾有过一段较长时间的合作，因此无论新流程还是老流程，两家的差异都不大，基本上大同小异，仅在个别设备的选用上有出入。如老流程中PW用旋转给料器代替了KvT

8、TNER的流化小罐；新流程中用声纳管代替了阻损管、用流化喷嘴代替了流化罐、增设泄