GB 50607-2010 高炉喷吹煤粉工程设计规范.pdf

1、S/N: 统一书号:1580177 533 定价:15.00元911158 ?煞费霄叨叨UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 50607 - 2010 高炉喷吹煤粉工程设计规范Design regulations of pulverized coal injection for blast furnace 2010 - 07 -15 发布2011 - 02 -01 实施中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准高炉喷吹煤粉工程设计规范Design regulations of pulverized coal injection for

2、 blast furnace GB 50607 - 2010 主编部门:中国冶金建设协会批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2 0 1 1 年2 月1 日中国计划出版社2011 北京中华人民共和国国家标准高炉喷吹煤粉工程设计规范GB 50607亿010会中国冶金建设协会主编中国计划出版社出版(地址:北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座4层)(邮政编码:100038电话:6390643363906381) 新华书店北京发行所发行世界知识印刷厂印刷850 X 1168毫米1/32 2.5印张60千字2011年1月第1版2011年1月第1次印刷印数1-4000册女统一书号:158

3、0177 533 定价:15.00元中华人民共和国住房和城乡建设部公告第663号关于发布国家标准高炉喷吹煤粉工程设计规范的公告现批准高炉喷吹煤粉工程设计规范为国家标准，编号为GB 50607-2010，自2011年2月1日起实施。其中，第3.1. 1、3.7.1(1)、3.7.2、3.7.5(4)、3.8.2(3)条(款)为强制性条文，必须严格执行。行。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发中华人民共和国住房和城乡建设部二0一0年七月十五日片古节如咽.，扫节圣罗J 们们可目。吕本规范是根据原建设部关于印发(2007年工程建设国家标准制订、修订计划(第二批)的通知)(建标函(2007

4、126号)的要求，由中冶京诚工程技术有限公司会同有关单位共同编制完成的。本规泡在编制过程中，进行了广泛调查研究和专题技术论证;总结了多年高炉喷吹煤粉工程设计的实践经验;征求了生产、科研、设计、大专院校等部门和单位的意见，最后经审查定稿。本规范共分8章，主要技术内容包括总则，术语，工艺和设备，富氧鼓风及氧气输送管线，建筑物、构筑物，电气和仪表控制，能源介质，防火、安全、环保等。本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国冶金建设协会负责日常管理，中冶京诚工程技术有限公司负责具体技术内容的解释。在执行过程中，请各单位结合工程实践，

5、认真总结经验，如发现需要修改和补充之处，请将意见和建议寄至中冶京诚工程技术有限公司高炉喷吹煤粉工程设计规范管理组(地址:北京市北京经济技术开发区建安街7号，邮政编码:100176)，以供今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位、主要起草人及主要审查人:主编单位:中冶京诚工程技术有限公司参编单位:中冶赛迪工程技术股份有限公司中冶南方工程技术有限公司中冶华天工程技术有限公司中冶东方工程技术有限公司北京首钢国际工程技术有限公司 1 上海宝钢股份有限公司鞍山钢铁集团公司武汉钢铁集团公司主要起草人:吴启常张建梁贾京王艳民胡日君刘颖唐振炎汤清华朱锦明姚波汤楚雄韩忠礼周淑援王卫海颜新莫邦华主要审查人:顾飞彭

6、华国唐文权周建刚俞金城万成略何国强赵军王琳吴秋廷 2 1 2 3 目次J总贝。(1 ) 术语(2 ) 工艺和设备( 4 ) 3. 1 一般规定( 4 ) 3. 2 煤和煤粉特性、煤种的要求(4 ) 3.3 高炉喷吹用煤的质量要求( 5 ) 3.4 高炉喷吹煤粉量(5 ) 3. 5 高炉喷吹对煤粉粒度及水分的要求(6 ) 3. 6 干煤棚、原煤的运输和储存(6 ) 3. 7 制粉系统( 6 ) 3. 8 喷吹系统(1 1 ) 4 富氧鼓风及氧气输送管线门门5 建筑物、构筑物U们6 电气和仪表控制( 20) 6.1 一般规定门0)6. 2 检测和控制要求7 能源介质( 24) 8 防火、安全、环保

7、( 2 5 ) 本规范用词说明(2 6 ) 引用标准名录(27)附:条文说明( 2 9 ) 1 Contents 1 General provisions ( 1 ) 2 Terms ( 2 ) 3 Process and Equipment ( 4 ) 3. 1 General requirement ( 4 ) 3. 2 Requirement on the coal characteristics and the coal type ( 4 ) 3. 3 Quality requirement on raw coal ( 5 ) 3.4 Quantity of pulverized co

8、al 叫ectlOn(5 ) 3. 5 Requirement on the size and moisture of pulverized coal ( 6 ) 3. 6 Storage building, transportation and storage conditions for raw coal ( 6 ) 3. 7 Pulverized coal preparation system ( 6 ) 3.8 Pulverized coal injection system (1 1 ) 4 Oxygen-enriched blast and oxygen supply pipeli

9、ne (17) 5 Building and structure (1 8 ) 6 Electrical and instrumentation control ( 20) 6. 1 General requirement (20) 6. 2 Detection and control requirement ( 2 1 ) 7 Energy media . (2 4) 8 Fire protection, security and environmental protectlOn ( 2 5 ) Explanation of wording in this code ( 2 6 ) List

10、 of quoted standards (27) Addition: Explanation of provisions ( 2 9 ) 2 1总JHH1 日只1. 0.1 为了推动喷煤技术的发展，确保高炉喷吹煤粉工程设计达到更好的资源与能源利用，制定本规范。1. O. 2 本规范适用于新建、改建和扩建的高炉喷吹煤粉工程设计。1. O. 3 高炉喷吹煤粉工程设计应认真贯彻执行国家钢铁产业发展政策，坚持循环经济的原则，提高环境保护水平，安全生产，节能减排，做到技术先进，经济合理，可靠实用。1. O. 4 高炉喷吹煤粉工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 1 2术语2.0.

11、1 高炉喷吹煤粉工程pulverized coal injection project 经过细磨后的煤粉以气力输送的方式从风口吹入高炉的工程项目。2. O. 2 烟气直排式制粉系统pulverized coal preparation sys-tem with direct fume discharge 进入磨煤机供制粉系统干燥和输送用的气体由烟气炉燃烧的烟气和热风炉烟气(或空气)组成，并经布袋收粉器和主排烟风机等设备后全部排往大气的制粉系统。2. O. 3 烟气自循环式制粉系统pulverized coal preparation system with self-cycling fume

12、进入磨煤机供制粉系统干燥和输送用的气体由烟气炉燃烧的烟气供给，并经布袋收粉器和主排烟风机等设备后只有一部分排往大气，其余部分返回磨煤机重复使用的制粉系统。2.0.4 直接喷吹系统direct pulverized coal injection system 制粉系统和喷吹系统的设施合建在一个厂房内，细磨后的煤粉直接进入煤粉仓内，然后再经与之相连接的喷吹系统以气力输送的方式从风口吹入高炉的喷吹系统。2. O. 5 间接喷吹系统indirect pul verized coal inj ection sys-tem 制粉系统和喷吹系统的设施分两处建设，细磨后的煤粉先通过气力输送或其他的方式送至喷吹

13、系统煤粉仓内，然后再经喷吹罐以气力输送的方式将煤粉从风口吹入高炉的喷吹系统。2. O. 6 串罐喷吹方式serial tanks injection 2个煤粉罐以上下串联方式连接。上罐作为储煤罐在常压状 2 态下，接受来自煤粉仓的煤粉，然后以有压状态向下罐装煤，下罐作为喷吹罐，始终处于有压状态向高炉喷吹煤粉的喷吹方式。2.0.7 并罐喷吹方式paral1el tanks injection 喷吹系统设置2个或2个以上并列布置的喷吹罐，每个喷吹罐以喷吹装煤一一待喷的程序交替工作的喷吹方式。2. O. 8 多支管输送multiple branch pipelines transportation

14、从喷吹罐至高炉风口之间煤粉气力输送管线为多数目，所有管线的端部直接与喷煤枪相连接的输送方式。2.0.9 总管输送col1 ection pipeline tra口sportatlOn从喷吹罐至高炉炉前之间的煤粉气力输送管线有1条或2条，该输送管与分配器入口相连i分配器出口支管数目与所需喷吹的风口数目相等并与喷煤枪相连的输送方式。2.0.10 t昆合喷吹blended coal injection 多种原煤按一定的比例混合经磨细后喷入高炉的方式。 3 3 工艺和设备3.1一般规定3. 1. 1 新建或改造的高炉必须设置喷煤设施。3. 1. 2 高炉喷吹煤粉应与高风温配合应用，且宜采用富氧鼓风。3

15、. 1. 3 煤种应选用无烟煤，烟煤中的贫煤、不粘煤、长焰煤以及贫瘦煤和粘结性指数不大于40的弱粘煤。3. 1. 4 高炉喷吹煤粉工程应根据当地煤炭资源的实际情况，可采用棍合煤喷吹，也可单独喷吹无炯煤或烟煤。3. 1. 5 高炉喷煤设施宜采用直接喷吹方式，总图布置应靠近高炉。3.2 煤和煤粉特性、煤种的要求3.2.1 高炉喷吹煤粉系统设计时，选择的煤和煤粉特性应符合下列规定1 工程中使用的新煤种应收集其原煤理化性能和煤粉特性的完整技术数据。2 工程中已使用且未发现特殊问题的常用煤种应收集其原煤理化性能数据。3.2.2 采用有爆炸性和自燃特性的煤种应符合下列规定:1 对爆炸性指数大的煤种应进行特

16、殊防爆设计，并应补充收集煤粉云最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数等技术数据。2 对自燃倾向高的煤种，应补充收集有关判断其自燃倾向性等级的技术数据。3.3 高炉喷吹用煤的质量要求3.3.1 高炉喷吹用煤应根据当地资源条件，选择灰分低、含硫量少、可磨性能好的煤作为喷吹煤。喷吹煤质量应符合表3.3.1的规定。表3.3.1喷吹煤质量炉容级别Cm3)1000 2000 3000 4000 5000 灰分A，d三二12%三11%37.0%、G50.0%为烟煤。 42 表1煤炭分类总表分类指标类别符号数码VdafC%) PMC%) 无烟煤WY 。1，02. 03 主二10.011.12.13. 1

17、4. 15. 16. 烟煤YM 21, 22. 23. 24. 25. 26. 10.0 31.32.33.34.35.36. 41.42.43.44.45.46 褐煤HM 51, 52 37.0 ;:;50.0 2 元烟煤的分类。无烟煤是变质程度最高的煤，采用干燥元灰基挥发分Vdaf和干燥无灰基氢含量Hdaf两个指标作为表征煤化程度参数，以此来区分无烟煤3个小类，无烟煤的分类表见表2。表2无烟煤的分类分类指标类别符号数码VdafC %) HdafC %) 元烟煤一号WY1 01 。3.5 。2.0 元烟煤二号WY2 02 3. 56. 5 2. O3. 0 无烟煤三号WY3 03 6. 51

18、0.。3.0 3 烟煤的分类。采用煤化程度和工艺性质两个参数来确定烟煤的类别(牌号)，烟煤的分类表见表3。表征烟煤煤化程度的指标采用干燥无灰基挥发分Vdaf;表征烟煤工艺性质的指标采用粘结性，并根据粘结性的大小不同，以粘结指数G为主、并辅以胶质层最大厚度Y或奥亚膨胀度b指标，来确定烟煤的类别。表3烟煤的分类分类指标类别符号数码Vdaf( %) G Y(mm) b(%) 贫煤PM 11 10. O20.。主二5贫瘦煤PS 12 10. 020.。520 瘦煤SM 13 10. 020.。2050 14 10. 020.。5065 .J_ 43 一向白白俨们才5呐?叫，-_万亏丁.，.一-十一如一

19、一一一续表3分类指标类别符号数码Vd,j10. 020.。65祷:;:;25.0 20. 028.。5065 25 20. 028.。65骨王三25.010. 020.。25.0 20. 028.。25.0 28. 037.。25.0 28. 037.。65骨:;:;25.0 37.0 25.0 28. 037.。5065 气煤QM 43 37.0 3550 44 37.0 5065 45 37.0 65骨主三25.020. 028.。3050 33 28. 037.。3050 弱粘煤RN 22 20. 028.。530 32 28. 037.。530 不粘煤BN 21 20. 028.。:;

20、:;5 31 28. 037.。王三5长焰煤CY 41 37.0 三三542 37.0 535 注:蕃当烟煤的粘结指数Ji!值G小于或等于85时，用干燥无灰基挥发分Vd，j和粘结指数G来划分煤类。当烟煤的粘结指数视j值G大于85时，则用干燥无灰基挥发分Vd，j和胶质层最大厚度Y，或用干燥无灰基挥发分Vd，j和奥亚膨胀度b来划分煤类。根据上述煤炭分类，喷吹用煤应属于:无烟煤;烟煤中的贫煤、不粘煤、长焰煤以及贫瘦煤和粘结性指数不大于40的弱粘煤。3. 1. 4 关于混合喷吹的说明国内外喷煤的实践表明，喷吹任何一种单一煤种的效果都不如混合喷吹，将烟煤和无烟煤泪喷(按挥发分20%22%配煤，不44 c

21、呻町?霄F町町?节订俨町时町r忖 俨川吨， 飞怡-超过25%)，取得了良好的效果，表现为燃烧率明显提高，置换比上升。实际上，我国许多高炉喷吹煤粉工程长期采用无烟煤和烟煤混合后喷吹，不仅充分利用了煤炭资源，也提高了喷煤效率和操作安全性。因此，在规范中作了应根据当地煤炭资源的实际情况，可采用海合煤喷吹，也可单独喷吹无烟煤或烟煤的规定。3. 1. 5 高炉喷煤设施的平面布置应尽可能靠近高炉，并将煤粉制备系统与喷吹站合建在一起，实现直接喷吹。目的在于简化喷吹系统流程、节约能耗、节约投资以及便于管理。3.2 煤和煤粉特性、煤种的要求3.2.1 本条规定喷吹煤粉系统设计应掌握关于煤和煤粉特性的原始数据情况

22、。1 对于没有工程使用经验的新煤种应全面收集:工业分析(水分、灰分、挥发分、固定碳);灰分熔点和灰分成分分析;元素分析(碳、氢、氧、氮和硫);可磨性指数;低位发热量;煤粉的爆炸性;煤的粘结性指数;煤的燃烧性和反应性;煤粉流动性;煤粉着火温度。2 对于以往工程中已使用且未发现特殊问题的常用煤种可仅收集:工业分析(水分、灰分、挥发分、固定碳);灰分熔点和灰分成分分析;元素分析(碳、氢、氧、氮和硫)、低位发热值及可磨性系数。3.2.2 对有爆炸和自燃特性的煤补充收集的资料作如下说明:1 爆炸指数。根据现行国家标准粉尘防爆术语)GB/T15604的定义:煤粉云最大爆炸压力Pmax-在规定容积和点火能量

23、下，煤粉云中粉尘浓度范围内，不同被度值对应的所有爆炸压力峰的最大值。 45 喷吹煤质量要求炉容级别(m3)1000 2000 3000 4000 5000 灰分A，d12% 王三11%主二10%主二9%运二9%含硫鼠d三二0，7%O， 7% 三二0，7%0，6% 0，6% 可磨性指数HGI二，50二:;，50二，50二，50二，50表5煤粉最大爆炸压力上升速率(业在规定容积和点火飞dt max 能量下，爆炸产生最大爆炸压力时的压力-时间上升曲线的斜率的最大值。最大爆炸指数一一在密闭容器中，给定的煤粉爆炸时，产生的最大爆炸压力上升速率与爆炸容积的立方根乘积为一常数，这个3.3.2 为了防止喷吹煤

24、粉在风口和喷枪结焦，对煤的胶质层厚度要求越薄越好。考虑到在保证正常生产的前提下尽可能扩大喷吹煤种，因而提出了胶质层厚度不应大于10mm的要求。3.3.4 由于煤粉在风口前燃烧的时间很短，要求煤的燃烧性能良好，着火温度低，反应性强是必要的。高炉喷吹煤粉量3.4 高炉喷吹煤粉量应根据原料、燃料、风温、富氧和鼓风含湿等条件确定，喷吹量要适当，喷人煤粉的碳素要尽量得到有效利用，提高置换比。3.4.1 常数称为煤粉的爆炸指数，即Km.x=(艺)Jt。它们的测定方法见现行国家标准粉尘云最大爆炸压力和最大上升速率测定方法)GB/T16426。2 自燃倾向高的煤种。根据电力行业标准火力发电厂煤和制粉系统防爆设

25、计技术规程)DL/T5203，作如下说明:煤自燃倾向性表征煤自燃难易的特性。煤的自燃倾向性与煤的吸氧量、含水量、全硫含量以及粒度等特性有关。煤的自燃倾向性根据煤的吸氧量和全硫含量不同，可分为如表4所示的三个等级。根据现行国家标准高炉炼铁工艺设计规程)GB50427的相关要求选定，高炉喷煤量与富氧率有关。当采用自然湿度或加湿鼓风，热风温度10500C 11000C时可采用规范表3.4.1中的下限煤自燃倾向性分类表全硫含量(仅用于高硫煤、元烟煤类)(%) 表4煤的吸氧量Ccm3/g)(干煤)自燃倾向性燃Jm级自阳等值。当焦炭强度高、渣量低，并采用脱湿鼓风，热风温度12000C 1250oC，炉顶压

26、力超过0.2MPa的情况下可采用规范表3.4.1中干燥无灰基挥发分18，0%的高硫煤、无烟煤类1. 00 褐煤、烟煤类2, 00 二三0，71 易自燃I 的上限值。当富氧率3%时，均按此选定。3.4.2 根据不同的冶炼条件，通过计算风口前的理论燃烧温度值的方法来选定喷煤量。这种方法只是在冶炼条件超出上述范围二，2，00(3) 273 101325 - t:. PR 式中:V一二主排烟风机人口烟气工况风量(m3/h); K1一一风量备用系数，K=1. 051. 10。VB一一主排烟风机入口烟气标准状态流量(Nm3/h); Fr J t一一主排烟)l /kg()。气体摩擦阻损按式(11)计算。AP

27、FlM45i41Ll08(山式中:Yhga-一水平管段内气体实际平均密度Ckg/旷); Vhga 水平管段内气体实际平均速度Cm/s); D 水平管段的内径Cm); 58 击, L 水平管段的当量长度(m)。(2)煤粉颗粒重力压损按式(12)计算:AP=QiXX10寸go 3.673XVvgaXAp 式中:Qi一一喷煤量(t/h); H一一一垂直管段高度(m); Vvga 垂直管段内气体实际平均速度(m/s); Ap 管段内面积(m2)。(3)煤粉颗粒加速动力压损应采用式(13)计算:AP Q(Vc -Vb)v105 d一3.673XgXAp川i式中:Ve一一管段内气体实际末速度(m/s);

28、Vb一一管段内气体实际初速度(m/s); Ap -管段内面积(m2); g 重力加速度Cm/s2)。(1 2) (1 3) 2)弗劳德数计算法一一我国学者深入研究了两相流输送的特性，研究结果表明，两相流输送的压力损失系数是弗劳德数与输送浓度的函数，即:z=f(丑，)。两相流输送的压力损失按式(14)计算，通常包括纯气体流动压力损失和物料运输附加压力损失两部分:A=6.Pa十Az其中，纯气体压力损失为4户a=主.色豆，PaaD 2 物料运输附加压力损失为:印zz古.色E7在fL向a讨: 两式相加得:句=(Aa+AJE.?，pa(1 4) 式中:儿，z分别为纯气体和物料附加的压力损失系数; 固气比

29、Ckg固/kg(); L ,D 分别为管道长度和内径Cm); 59 pa-一一气体密度Ckg/m3); Va 气体速度Cm/s)。对于煤粉输送压力损失的计算主要在于确定物料附加压力损失系数:(1)水平直管段:当卢35kg/kg时，zl=F，u=川OOkg/kg时，z2严(2)垂直管段:当卢问/kg时，z3=掉!.25 当=40200kg/kg时，z4= F?8; 式中:zl叫一一物料附加压力损失系数;Fr一一弗劳德数。弗劳德数按式(15)计算:Fr=-L (15) VgD 式中:Va一一气体表现速度(m/s); D-一一输送管内径(m)。11 喷吹系统投产前，应对计量用的喷吹罐或储煤罐作称量校

30、正试验。12 喷吹罐(包括储煤罐)属于压力容器。3.8.5 煤粉喷吹管线4 煤粉输送管线直径根据在已定的喷煤量条件下气力输送的浓度和起始端的工况实际流速，按式(16)计算:d= , 1 Qi j O. 9u.o(1+10X) (1 6) 式中:d一一煤粉输送管线初始端内径(m); - - ;GB504142007的有关规定。8.0.3 为了维修管理设备、灭火装置和防爆孔的方便，厂房内应设置足够的走梯和平台，并在平台地坪设置水冲洗设施或其他清扫煤粉设施，也是必要的，以防止煤粉沉积。8. O. 6-8. O. 9 高炉煤粉喷吹系统主要污染源及其主要污染物指少量煤粉飞逸，干燥用烟气含少量二氧化硫，冲洗地坪产生少量废水，磨煤机、风机和泵等运转产生噪声。设计应采用有效的污染控制措施，环保各项指标达到国家相关标准要求，对于地方或企业标准中各项指标优于国家标准的应执行先进指标，主要措施例如:原煤转运点设除尘设施，风机和泵设置在独立房内隔声降躁等。 70 一-一，.一一一 叫一一十一一一一_-_一年一俨