高炉喷煤喷吹自动化控制系统毕业设计说明书

1 前言

5.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。

6.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。

1.3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；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。 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。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。

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．日本住友流程

煤粉仓→并列喷吹罐→旋转给料器→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。

4．日本川崎流程

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1 前言

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。

5．卢森堡Paul Wurth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KvTTNER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、增设泄压气回收装置等。武钢4、5号高炉喷煤选用的即是PW流程，已于2002年投产。

6．混合型流程

煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→总管→分配器→支管→喷枪；这是在上述多支管流程基础之上的一种改良流程。也可以称作混合流程。宝钢3号高炉喷煤用的即是该种流程。

7．英钢联粒煤喷吹流程

煤粉仓、中间罐、喷煤泵三罐串接→总管→分配器→支管→喷枪；主要特点是用喷煤泵代替了传统的喷吹罐，中间罐与喷煤泵之间使用圆顶阀联接，同样条件下，喷煤泵工作压力通常小于传统喷吹罐工作压力，喷煤泵出口设有由变频电机驱动的旋转给料阀。

斯肯索普安娜女王号高炉及克里夫兰4号高炉采用的即是典型的粒煤喷吹流程；其中，克里夫兰4号高炉的设计喷煤比竞高达匪夷所思的400kg／t，是迄今为止煤比最高的设计。

以上各流程均有吨铁喷吹200kg的能力和生产实绩，但无论是浓相或稀相，无论使用氧煤喷枪与否，抑或喷吹粉煤粒煤，近十年来新建喷煤装置采用较多的流程当属并罐、总管加分配器流程。

1.4喷吹技术的发展

本世纪60年代高炉喷煤技术开始发展和应用，至8O年代得到广泛应用。最近10年，世界高炉喷煤技术发展很快，普及率、喷吹量、计量及自动控制水平在不断提高，喷吹技术也有创新，主要表现在以下几个方面。

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1 前言

1.4.1富氧大喷煤量技术

高炉鼓风中含氧每增加1％，可增产3％，可多喷煤8～lOkg／t。原苏联是世界上富氧率最高的国家，鼓风中含氧一般在3O％左右。西欧、日本由于钢铁限产，鼓风含氧一般只有22％～23％（有的高炉不富氧鼓风)。我国鞍钢2号高炉在“七五”期间进行富氧大喷煤量试验，鼓风含氧由21％增至28.59％，喷煤量由73 kg／t提高到170kg／t，取得了利用系数2.4t／m32d、焦比428 kg／t的好成绩。

高炉富氧大喷煤量操作与常规的富氧鼓风不同，是用煤氧喷枪提高煤粉燃烧区局部氧气浓度，以促进煤粉在风口区的燃烧和气化。国内外理论和实践都证明在相同富氧量条件下，采用高炉直吹管及风口区局部富氧的方式出提高整个鼓风含氧量更合理。富氧大喷畋是投资少、增铁节焦有效且简单易行的措施，已成为当今世界炼铁技术发展的趋势。 1.4.2利用等离子大量喷吹煤粉

比利时和法国等国的炼铁工作者正在研究和开发等离子加热器促进煤粉燃烧的技术，以提高喷煤数量。 1.4.3复合喷吹技术

利用高炉喷煤设施开发复合喷吹技术，除喷吹煤粉外，可根据高炉冶炼的需要同时喷吹铁矿粉或熔剂。

如日本住友金属工业公司利用停炉的和歌山3号高炉，在一个风口进行了超复合鼓风法的试验。从风口同时大量喷吹煤粉(200kg／t)和矿粉(200 kg／t)，在煤粉的燃烧性、矿粉的熔融还原性方面得到了有益的经验。

日本川崎钢铁公司开发了多功能喷煤装置。除喷吹煤粉外，还可喷吹矿粉和石灰粉。该装置已应用于千叶厂5号、水岛厂4号高炉上，效果良好。 1.4.4粒煤喷吹技术

英国钢铁公司的斯肯索普厂、雷文斯克雷格厂首先采用粒煤喷吹技术并获成功。斯肯索普厂喷吹的粒煤粒度95％虽小于2 mm，但只有10％～3O％小于74μm， 其三座高炉通常喷煤量为150kg／t。在1991年1O月到1992年2月进行的l8周试验期

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1 前言

间，维多利亚女王号高炉平均喷煤量为196 kg／t，最后4周的平均喷煤量达207 kg／t，焦比降至289kg／t，达到世界领先水平。

原西德的克勒克纳钢铁公司，瑞典的律勒欧钢铁厂、德国的洛尔丰特钢铁厂的高炉也相继采用了粒煤喷吹技术，美国伯利恒钢铁公司也正在伯恩斯港厂C、D两座高炉上安装粒煤制备和喷吹系统。

1.5我国喷煤喷吹技术

1.5.1我国喷煤喷吹技术现状

高炉应用喷煤技术始于6O年代，进入9O年代后，西欧、美国和日本的一批焦炉开始老化，由于焦煤资源日益短缺，加上环保及投资等原因，很难新建和改造焦炉，必须大幅度降低焦炭消耗。因此，喷煤成为弥补焦炭缺口的有效措施，并成为高炉技术发展的必然趋势。

目前，这些国家的高炉喷煤已较普遍，喷煤量和用氧量不断提高，喷煤工艺与配套技术日臻完善。日本、西欧国家约2/3的高炉喷煤，一些高炉的平均喷煤量已达140～l8O千克／吨铁，日本钢管公司福山厂4号高炉自l994年10月创造和保持了218千克／吨铁的喷煤记录。英国、意大利、荷兰在联营公司的支持下，准备投资600万英镑，在一座炉缸直径为6米的高炉上进行富氧喷煤炼铁试验，其目标喷煤量为300～400千克／吨铁，国外大喷煤量高炉用氧量达到40～70m3／吨铁，喷吹的煤种已向烟煤或烟煤加无烟煤发展。

我国由于优质炼焦煤资源和运输供应日益紧张，冶金企业近1/3的焦炉接近老化，优质焦炭的生产供应已成为钢铁工业发展的限制的限制之一。但我国非炼焦煤资源丰富，并且分布较广，用这些煤部分替代焦炭已成为保证钢铁工业发展的必要措施和炼铁系统结构优化的中心环节。高炉大量喷煤粉可以大幅度降低成本和消耗，利于提高钢铁产品的竞争力。

我国现在1000m3以上的高炉有38座，若喷煤量增加到100千克／吨铁，就可节约焦炭130万吨，生铁成本降低约4元／吨，年经济效益为1.24亿元，喷煤时富氧量增加1％，可增产铁3～5％。发展煤氧强化炼铁工艺可以改造现有高炉，从而少建新高炉、新焦炉，节约大量投资，还有利于环保。因此，发展和采用高炉氧煤强化炼铁新工艺意义十分重大。

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