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【摘要】通过对北海诚德回转窑喷煤制粉工艺改造经验的总结，对高炉喷煤制粉系统优化设计，特别是对磨机、烟气炉合理选型，节约了投资，提高了产量，稳定了安全生产。
【关键词】喷煤制粉；优化设计
北海诚德镍业有限公司二期喷煤制粉是给两座550立方米高炉喷煤使用的，是在一期喷煤制粉设施基础上总结、优化设计而成。可满足三台550立方米高炉喷煤之需。
一期喷吹制粉用煤主要是给回转窑输送喷吹高挥发分烟煤，挥发分达34以上。高炉喷吹用挥发分小于24以下的混合煤。
一期磨机是MPF2217型辊式磨机，设计产量40吨/时，实际产量只有30吨/时。主电机功率560KW，主电机+密封风机+分离器+油站电机功率总计达611.5KW。烟气炉是ZDQR6型烟气炉。
一期制粉系统工艺流程图
根据一期回转窑制粉系统的使用情况看，问题较多，制粉系统主要问题有：
1.磨机单位能耗高
磨机本体运行功率为611.5KW（包括液压站）。设计产量40吨/小时。目前最好水平：磨烟煤，给煤量最多为37吨左右，除去水分、灰分和渣子，产量只有31-32吨左右。设计系统电耗：13.5kWh/t-煤粉，实际达19.1kWh/t-煤粉。
2.烟气炉系统含O2量控制困难，热风炉废气得不到利用。
由于烟气炉选型问题，生产时炉内O2量偏高，无法正常生产。主要原因是该烟气炉配有4-72-11No10D型风机鼓风机，以平衡炉内负压。该风机引入空气后，含O2量增高，磨机入口温度也只有被迫降低。这样，煤粉中的水份达5%，根本达不到Aar≤1%的使用要求。
引风机全压—系统设备阻力损失=12950—8015—1500=3435Pa
由此可见，除去管网阻损，至少引风机还有富余3000Pa引风压力，而烟气炉出口负压最大300pa，像这样的配置烟气炉炉膛负压很高，火焰很容易熄灭同时给生产带来很大的安全隐患。
3.现点火困难
由于配风风机偏小，炉内负压偏高，常大于-300Pa，点火困难，或火焰突然熄灭。
为此，必须对烟气炉系统进行改造。具体办法是在烟气炉出口装一混合室，利用收粉器后引风机剩余的负压和风量，将高炉热风炉废气（150°C左右）和烟气炉内的高温废气同时引入混合室混合后进入磨机。改造后生产正常，有效地控制了磨机入口含的O2量。
改造后的工艺流程图：
改造后的制粉系统氧气含量低于10%，烟气炉出口负压控制在-100---300Pa内，运行安全。二期制粉系统设计优化。针对一期制粉系统的设计缺陷，二期制粉系统设计必须要优化。
1.磨机选型上，要求漏风率低、产量稳定，单位产量耗电量低。
2.烟气炉要求点火容易，废气中含O2量要低，充分利用高炉热风炉废气。
3.系统内含O2量要低，具有完整的安保系统。
一、磨机选型
通过国内磨机厂家对比，选用EM80磨机，EM型磨机是江苏大峘集团有限公司于2001年从德国Claudius Peters（简称CP）公司引进国产，并在其基础上研发改进而成的。EM型磨机具有21世纪先进水平、在国际高炉喷煤领域拥有40%以上占有率。国内外百余家企业使用该类型磨机。EM型磨机的特点：
1）设备稳定性高，研磨元件寿命长
EM型磨机的研磨件类似于水平放置的单向推力球形轴承，钢球在磨环之间自由滚动。在整个使用过程中，钢球永保绝对球形，研磨件表面的有效面积在所有的磨耗（不同煤种有不同磨耗）情况下都维持相同的状态，从而保证了在使用过程中（研磨件的寿命期内）磨机产量的均一和质量的稳定。
EM型磨机采用了高耐磨材料，加之其合理的结构型式，研磨元件就是扭矩传动部件，设备自身能量损耗低。
2）研磨元件免维护
EM型的研磨元件是免维护的。没有辊盘式中速磨机体内类似支承研磨件的支承架，没有轴承和润滑系统，也没有气封系统。在磨机开始运行直到研磨元件寿命终止，研磨件不需要进行任何维护工作。
3）动力消耗低
EM型磨机因构造上的特点：研磨元件为单向推力球形轴承式，运行部件就是研磨件，没有其他辅助部件，设备自身动力消耗很低，电机功率约是其它类型磨机的70～80%。另外，EM型磨机漏风率低，约1%左右，能够很好的控制氧含量。
4）液压系统工作单一
EM型磨机的钢球和磨盘直接接触，磨机停机前能够自动清理磨盘内残存的原料。磨机可以带压直接启动，EM型磨机所配液压系统属常规设计的液壓系统。
EM型磨机的液压站比较简单、工作单一，大大降低故障率。EM型磨机液压系统的另一特点是：当磨机内有外来异物时（如铁块等）所产生的振动力能够完全被内部减震系统吸收，不至于造成液压系统内应力。
5）润滑系统简单可靠
EM型磨机的润滑系统仅从磨机外部供减速箱润滑，内部没有轴承需要润滑，磨机内部无任何润滑点。EM型磨机润滑系统相对于MPF型辊式磨机简单可靠，操作维护方便。
6）设备安全性高
EM型磨机内研磨部区域没有任何润滑点，机体内可以承受较高的工作温度。磨机机体严密性高，无需密封风机辅以工作，故系统的O2含量变化小，有利于磨制挥发性高的煤种。磨机外壳抗压抗震可达3.5bar以上。实际生产后，一期磨机与二期磨机对比：
从对比表中可以看出，二期磨机比一期磨机投资少，产量高，单位电耗低。
二、烟气炉选型
烟气炉的作用；烟气炉是向制粉系统的磨机提供符合要求的煤粉干燥介质。设计将热风炉的废气引至烟气炉，经烟气炉加热调温制成符合要求的热废气。此工艺特点是既要利用热风炉废气，又可确保进入磨机的烟气中的氧气浓度在安全范围。
烟气炉选用YQL--8型烟气炉
烟气发生量：额定：80000Nm3/h，最大：90000 Nm3/h
高炉煤气：流量6000—8000Nm3/h
液化气作为点火用，高炉煤气作为长明火。
此烟气炉燃烧室与混风室是通过格栅砖分开的，燃烧室用莫来石浇注料浇筑，混风室用1Cr18Ni9Ti不锈钢内筒做夹层，高炉热风炉引来的废气通过不锈钢内筒上均匀分布的通风孔与燃烧室产生的高温烟气在混风室内混合后进入磨机入口，高炉热风炉废气作主要废气源，节能降耗效果明显，最小煤气用量可达2000Nm3/h。
出口烟气含氧量低（≤5%），出口温度：250—350℃。
二期烟气炉投资21.5万元，一期烟气炉投资42万元，节约投资20.5万元。制粉系统磨机+烟气炉总投资二期比一期少（360-325）+（42-21.5）=55.5万元。
二期制粉系统工艺流程图
原煤经供配煤系统进入原煤仓，再由电子皮带给煤机进入中速磨机，煤在磨机内同时进行干燥和研磨，研磨后粒度符合要求的煤粉经分离器后进入收粉器，煤、气混合物在收粉器内经过布袋除尘分离后，煤粉进入煤粉仓，符合国家环保标准要求的废气通过引风机排出进入大气。
煤粉粒度：R90≥75%，100%≤1mm。水分：≤1%
制粉系统的安全措施：
为保证制粉系统安全运行，采取了以下措施；
用近于惰性气体的烟气作为磨煤干燥用的热介质，使制粉系统维持在惰性气氛状态之下。
系统设计时在磨机入口、磨机出口、收粉器、煤粉仓、原煤仓都装有O2、CO检测仪，煤粉仓锥部设置温度检测计，并都安装有N2充气管，当O2含量超标、煤粉温度升高时，N2阀门自动打开充气，收粉器采用氮气反吹，收粉器的落灰斗、煤粉仓锥部落灰斗都安装有氮气硫化装置保证系统安全运行。
从整个制粉系统看，二期工程完全能够满足高炉喷煤需要，至今已安全运行15个月。符合国家喷煤安全标准。
【关键词】喷煤制粉；优化设计
北海诚德镍业有限公司二期喷煤制粉是给两座550立方米高炉喷煤使用的，是在一期喷煤制粉设施基础上总结、优化设计而成。可满足三台550立方米高炉喷煤之需。
一期喷吹制粉用煤主要是给回转窑输送喷吹高挥发分烟煤，挥发分达34以上。高炉喷吹用挥发分小于24以下的混合煤。
一期磨机是MPF2217型辊式磨机，设计产量40吨/时，实际产量只有30吨/时。主电机功率560KW，主电机+密封风机+分离器+油站电机功率总计达611.5KW。烟气炉是ZDQR6型烟气炉。
一期制粉系统工艺流程图
根据一期回转窑制粉系统的使用情况看，问题较多，制粉系统主要问题有：
1.磨机单位能耗高
磨机本体运行功率为611.5KW（包括液压站）。设计产量40吨/小时。目前最好水平：磨烟煤，给煤量最多为37吨左右，除去水分、灰分和渣子，产量只有31-32吨左右。设计系统电耗：13.5kWh/t-煤粉，实际达19.1kWh/t-煤粉。
2.烟气炉系统含O2量控制困难，热风炉废气得不到利用。
由于烟气炉选型问题，生产时炉内O2量偏高，无法正常生产。主要原因是该烟气炉配有4-72-11No10D型风机鼓风机，以平衡炉内负压。该风机引入空气后，含O2量增高，磨机入口温度也只有被迫降低。这样，煤粉中的水份达5%，根本达不到Aar≤1%的使用要求。
引风机全压—系统设备阻力损失=12950—8015—1500=3435Pa
由此可见，除去管网阻损，至少引风机还有富余3000Pa引风压力，而烟气炉出口负压最大300pa，像这样的配置烟气炉炉膛负压很高，火焰很容易熄灭同时给生产带来很大的安全隐患。
3.现点火困难
由于配风风机偏小，炉内负压偏高，常大于-300Pa，点火困难，或火焰突然熄灭。
为此，必须对烟气炉系统进行改造。具体办法是在烟气炉出口装一混合室，利用收粉器后引风机剩余的负压和风量，将高炉热风炉废气（150°C左右）和烟气炉内的高温废气同时引入混合室混合后进入磨机。改造后生产正常，有效地控制了磨机入口含的O2量。
改造后的工艺流程图：
改造后的制粉系统氧气含量低于10%，烟气炉出口负压控制在-100---300Pa内，运行安全。二期制粉系统设计优化。针对一期制粉系统的设计缺陷，二期制粉系统设计必须要优化。
1.磨机选型上，要求漏风率低、产量稳定，单位产量耗电量低。
2.烟气炉要求点火容易，废气中含O2量要低，充分利用高炉热风炉废气。
3.系统内含O2量要低，具有完整的安保系统。
一、磨机选型
通过国内磨机厂家对比，选用EM80磨机，EM型磨机是江苏大峘集团有限公司于2001年从德国Claudius Peters（简称CP）公司引进国产，并在其基础上研发改进而成的。EM型磨机具有21世纪先进水平、在国际高炉喷煤领域拥有40%以上占有率。国内外百余家企业使用该类型磨机。EM型磨机的特点：
1）设备稳定性高，研磨元件寿命长
EM型磨机的研磨件类似于水平放置的单向推力球形轴承，钢球在磨环之间自由滚动。在整个使用过程中，钢球永保绝对球形，研磨件表面的有效面积在所有的磨耗（不同煤种有不同磨耗）情况下都维持相同的状态，从而保证了在使用过程中（研磨件的寿命期内）磨机产量的均一和质量的稳定。
EM型磨机采用了高耐磨材料，加之其合理的结构型式，研磨元件就是扭矩传动部件，设备自身能量损耗低。
2）研磨元件免维护
EM型的研磨元件是免维护的。没有辊盘式中速磨机体内类似支承研磨件的支承架，没有轴承和润滑系统，也没有气封系统。在磨机开始运行直到研磨元件寿命终止，研磨件不需要进行任何维护工作。
3）动力消耗低
EM型磨机因构造上的特点：研磨元件为单向推力球形轴承式，运行部件就是研磨件，没有其他辅助部件，设备自身动力消耗很低，电机功率约是其它类型磨机的70～80%。另外，EM型磨机漏风率低，约1%左右，能够很好的控制氧含量。
4）液压系统工作单一
EM型磨机的钢球和磨盘直接接触，磨机停机前能够自动清理磨盘内残存的原料。磨机可以带压直接启动，EM型磨机所配液压系统属常规设计的液壓系统。
EM型磨机的液压站比较简单、工作单一，大大降低故障率。EM型磨机液压系统的另一特点是：当磨机内有外来异物时（如铁块等）所产生的振动力能够完全被内部减震系统吸收，不至于造成液压系统内应力。
5）润滑系统简单可靠
EM型磨机的润滑系统仅从磨机外部供减速箱润滑，内部没有轴承需要润滑，磨机内部无任何润滑点。EM型磨机润滑系统相对于MPF型辊式磨机简单可靠，操作维护方便。
6）设备安全性高
EM型磨机内研磨部区域没有任何润滑点，机体内可以承受较高的工作温度。磨机机体严密性高，无需密封风机辅以工作，故系统的O2含量变化小，有利于磨制挥发性高的煤种。磨机外壳抗压抗震可达3.5bar以上。实际生产后，一期磨机与二期磨机对比：
从对比表中可以看出，二期磨机比一期磨机投资少，产量高，单位电耗低。
二、烟气炉选型
烟气炉的作用；烟气炉是向制粉系统的磨机提供符合要求的煤粉干燥介质。设计将热风炉的废气引至烟气炉，经烟气炉加热调温制成符合要求的热废气。此工艺特点是既要利用热风炉废气，又可确保进入磨机的烟气中的氧气浓度在安全范围。
烟气炉选用YQL--8型烟气炉
烟气发生量：额定：80000Nm3/h，最大：90000 Nm3/h
高炉煤气：流量6000—8000Nm3/h
液化气作为点火用，高炉煤气作为长明火。
此烟气炉燃烧室与混风室是通过格栅砖分开的，燃烧室用莫来石浇注料浇筑，混风室用1Cr18Ni9Ti不锈钢内筒做夹层，高炉热风炉引来的废气通过不锈钢内筒上均匀分布的通风孔与燃烧室产生的高温烟气在混风室内混合后进入磨机入口，高炉热风炉废气作主要废气源，节能降耗效果明显，最小煤气用量可达2000Nm3/h。
出口烟气含氧量低（≤5%），出口温度：250—350℃。
二期烟气炉投资21.5万元，一期烟气炉投资42万元，节约投资20.5万元。制粉系统磨机+烟气炉总投资二期比一期少（360-325）+（42-21.5）=55.5万元。
二期制粉系统工艺流程图
原煤经供配煤系统进入原煤仓，再由电子皮带给煤机进入中速磨机，煤在磨机内同时进行干燥和研磨，研磨后粒度符合要求的煤粉经分离器后进入收粉器，煤、气混合物在收粉器内经过布袋除尘分离后，煤粉进入煤粉仓，符合国家环保标准要求的废气通过引风机排出进入大气。
煤粉粒度：R90≥75%，100%≤1mm。水分：≤1%
制粉系统的安全措施：
为保证制粉系统安全运行，采取了以下措施；
用近于惰性气体的烟气作为磨煤干燥用的热介质，使制粉系统维持在惰性气氛状态之下。
系统设计时在磨机入口、磨机出口、收粉器、煤粉仓、原煤仓都装有O2、CO检测仪，煤粉仓锥部设置温度检测计，并都安装有N2充气管，当O2含量超标、煤粉温度升高时，N2阀门自动打开充气，收粉器采用氮气反吹，收粉器的落灰斗、煤粉仓锥部落灰斗都安装有氮气硫化装置保证系统安全运行。
从整个制粉系统看，二期工程完全能够满足高炉喷煤需要，至今已安全运行15个月。符合国家喷煤安全标准。