СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
METHOD OF MAKING PULVERISED COAL

Область техники
В общем, данное изобретение относится к способу изготовления угольной пыли, прежде всего, для использования в металлургической промышленности.
Уровень техники
В основном, в металлургической промышленности угольная пыль вдувается в доменные печи в виде горючего. Для того чтобы гарантировать хорошее функционирование доменной печи очень важно, чтобы угольная пыль была хорошего качества, то есть, чтобы угольная пыль имела хорошую консистенцию, размер и содержание влажности. В общем, угольная пыль изготавливается в измельчающей и сушильной установке, где необогащенный уголь измельчается в угольной мельнице и высушивается до правильного содержания влажности до того, как полученная угольная пыль подается в бункер для хранения или для непосредственного использования в доменной печи. Является известным подвергать угольную пыль воздействию потока горячего газа для сушки угольной пыли. Угольная пыль может, например, увлекаться горячим газом из угольной мельницы на фильтр, где угольная пыль затем отделяется от газа и подается в бункер. Часть газа рециркулирует и нагревается до того, как она снова вводится в угольную мельницу.
Для правильного функционирования измельчающей и сушильной установки важно контролировать температуру газа на выходе угольной мельницы. Если температура слишком высока, существует риск, что фильтр ниже по потоку от угольной мельницы повреждается горячими газами. Если это происходит, фильтр не может больше функционировать надлежащим образом и должен быть отремонтирован или заменен, что влечет за собой незапланированную остановку процесса и нежелательные расходы на обслуживание.
Известные измельчающие и сушильные установки снабжены соотнесенной с угольной мельницей системой аварийного охлаждения, при этом, если температура на выходе угольной мельницы превышает заданное граничное значение, система аварийного охлаждения впрыскивает воду в камеру угольной мельницы, охлаждая, тем самым, газ. В общем, такая система аварийного охлаждения также соединена с аварийными отсечными клапанами, например один расположен на газовпускном патрубке в угольную мельницу, а один - на газовыпускном патрубке фильтра, для того, чтобы уменьшать циркуляцию газа через установку, тем самым, эффективно отключая измельчающую и сушильную установку.
Главная проблема в этом решении состоит в том, что из-за отключения измельчающей и сушильной установки на определенный период времени останавливается весь производственный процесс, что приводит к производственным потерям. Когда затем производственный процесс снова возобновляется, возникают другие проблемы. Более того, во время фазы запуска такой измельчающей и сушильной установки, газ подается через систему до того, как необогащенный уголь вводится в угольную мельницу. Это позволяет отдельным компонентам нагреваться до желаемой рабочей температуры. Когда затем начинается ввод необогащенного угля, вследствие добавления холодного и влажного материала происходит внезапное падение температуры на выходе угольной мельницы. Затем газ далее нагревается выше по потоку от угольной мельницы для того, чтобы компенсировать это падение температуры. Однако в такой измельчающей и сушильной установке существует относительно большое время перехода, то есть время, которое необходимо для температуры на выходе для того, чтобы достичь желаемой рабочей температуры после внезапного падения температуры. Во время этого переходного периода, в котором температура очень низка, угольная пыль не высушивается в достаточной мере, так что изготавливаемая измельчающей и сушильной установкой во время переходного периода угольная пыль имеет слишком высокое содержание влажности для использования в доменной печи. Более того, во время переходного периода измельчающая и сушильная установка вместо ценной угольной пыли изготавливает непригодную угольную суспензию.
Цель изобретения
Целью изобретения является разработка улучшенного способа изготовления угольной пыли, в котором отсутствуют недостатки способов из известного уровня техники. Эта цель достигается посредством способа по пункту 1 формулы изобретения.
Общее описание изобретения
Для того чтобы достичь этой цели данное изобретение предлагает способ изготовления угольной пыли, способ содержит следующие этапы:
- нагрев сушильного газа в генераторе горячего газа до предварительно заданной температуры,
- подача нагретого сушильного газа в угольную мельницу,
- ввод необогащенного угля в угольную мельницу, при этом угольная мельница превращает необогащенный уголь в угольную пыль,
- сбор смеси сушильного газа и угольной пыли из угольной мельницы и подача смеси на фильтр, при этом фильтр отделяет высушенную угольную пыль от сушильного газа,
- сбор высушенной угольной пыли для дальнейшего использования и подача части сушильного газа из фильтра на линию рециркуляции для возврата по меньшей мере части сушильного газа в генератор горячего газа.
Согласно важному аспекту данного изобретения способ содержит следующий этап управления температурой на выходе смеси сушильного газа и угольной пыли, выходящей из угольной мельницы, посредством управления объемом воды, впрыскиваемой в нагретый сушильный газ до его подачи в угольную мельницу.
За счет управления количеством воды, впрыскиваемой в сушильный газ выше по потоку от угольной мельницы, температура сушильного газа, входящего в угольную мельницу может быстро регулироваться для того, чтобы принимать во внимание разность температур, возникающих из-за вводимого в угольную мельницу необогащенного угля с разными содержаниями влажности. Таким образом, возможно поддерживать температуру выходящего из угольной мельницы сушильного газа, далее именуемой температурой на выходе, как можно более постоянной.
Данный способ имеет особенное преимущество во время цикла запуска установки, при этом способ содержит цикл запуска, в котором нагретый сушильный газ подается через угольную мельницу без ввода необогащенного угля, температура на выходе удерживается ниже первого температурного предела, и цикл измельчения, в котором нагретый сушильный газ подается через угольную мельницу, а необогащенный уголь вводится в угольную мельницу, при этом температура на выходе удерживается на уровне предпочтительной рабочей температуры. Согласно важному аспекту изобретения способ содержит:
- во время цикла запуска нагревание сушильного газа до температуры выше первого температурного предела, и впрыскивание объема воды в нагретый сушильный газ, при этом для получения температуры на выходе ниже первого температурного порога объем воды вычисляют так, чтобы уменьшить температуру нагретого сушильного газа, и
- в начале цикла измельчения уменьшение объема впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды для компенсации потери температуры на выходе.
Во время цикла запуска сушильный газ нагревается до температуры выше первого температурного предела, и в нагретый сушильный газ впрыскивается объем воды, при этом для получения температуры на выходе ниже первого температурного предела объем воды вычисляется так, чтобы уменьшить температуру нагретого сушильного газа. В начале цикла измельчения объем впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды уменьшается для того, чтобы компенсировать падение температуры на выходе и регулировать температуру на выходе до предпочтительной рабочей температуры.
В основном, во время фазы запуска установки сушильный газ подается через установку до того, как в угольную мельницу вводится необогащенный уголь. Это позволяет отдельным компонентам нагреваться до желаемой рабочей температуры. За счет управления количеством впрыскиваемой в сушильный газ воды выше по потоку от угольной мельницы во время фазы запуска, сушильный газ, который может нагреваться до температуры выше максимальной допустимой температуры на выходе, может снова охлаждаться так, что температура ниже по потоку от угольной мельницы не превышает первый температурный предел.
Когда затем начинается ввод необогащенного угля, происходит резкое падение температуры на выходе вследствие добавления холодного и влажного материала. Посредством перегрева сушильного газа в генераторе горячего газа и затем охлаждения его посредством впрыскивания воды, температура поступающего в угольную мельницу сушильного газа может быстро адаптироваться к новым условиям эксплуатации. Уменьшение количества введенной воды позволяет осуществить быстрое повышение температуры поступающего в угольную мельницу сушильного газа для того, чтобы компенсировать падение температуры вследствие ввода необогащенного угля. В результате значительно уменьшается время перехода, в котором угольная пыль вырабатывается при более низкой температуре. Также значительно уменьшается количество непригодной угольной суспензии и, тем самым, увеличивается эффективность установки.
Объем впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды может определяться на основании температуры на выходе. Альтернативно, объем впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды может определяться на основании падения давления, измеренного через угольную мельницу. Не исключается использование других измерений, одного или сочетаний для определения объема воды, который необходимо ввести в нагретый сушильный газ.
Предпочтительно, во время цикла измельчения и после компенсации падения температур на выходе, способ содержит следующие этапы: уменьшение нагрева сушильного газа, и уменьшение объема впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды для поддержания желаемой температуры на выходе. Это позволяет уменьшить потребление энергии, когда установка работает. Действительно, важность перегрева и последующего охлаждения сушильного газа является особенно значимой во время фазы запуска установки, при этом она позволяет обеспечивать буфер для компенсации падения температуры, возникающего при начале вода необогащенного угля. Как только установка запущена, может произойти только небольшое падение температуры, и буфер может быть уменьшен. Поэтому во время нормальной эксплуатации измельчающей и сушильной установки отсутствует необходимость перегревать сушильный газ в генераторе горячего газа, а затем охлаждать его до рабочей температуры.
В линии рециркуляции часть сушильного газа может быть отобрана в виде отработанного газа. Предпочтительно, в линии рециркуляции в сушильный газа впрыскивается воздух и/или горячий газ.
Согласно предпочтительному варианту осуществлению изобретения контролируется содержание кислорода в сушильном газе и, если содержание кислорода выше, чем заданное предельное значение кислорода, уменьшается объем впрыскиваемого в сушильный газ воздуха и/или увеличивается объем впрыскиваемой в сушильный газ воды. Управление содержаниями кислорода позволяет поддерживать правильные инертные условия сушильного газа.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, если содержание кислорода выше, чем заданное предельное значение кислорода, сначала уменьшается объем впрыскиваемого в сушильный газ воздуха, и если объем впрыскиваемого воздуха достигает нуля и содержание кислорода все еще выше, чем заданное предельное значение кислорода, увеличивается объем впрыскиваемой в сушильный газ воды.
Способ может также содержать непрерывный мониторинг температуры на выходе и сравнение измеренной температуры на выходе с максимальной температурой, при этом, если измеренная температура на выходе превышает максимальную температуру, увеличивается объем впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды. Это позволяет использовать средства для впрыскивания воды, применяемые для общего управления технологическим процессом также для аварийного охлаждения.
Краткое описание чертежей
Данное изобретение будет более очевидным из последующего описания одного не ограничивающего варианта осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж, при этом на чертеже показано схематичное изображение измельчающей и сушильной установки, используемой для осуществления способа согласно данному изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
На чертеже показана измельчающую и сушильную установку для изготовления угольной пыли с использованием способа согласно данному изобретению.
Такая измельчающая и сушильная установка 10 содержит угольную мельницу 20, в которую по конвейеру 22 подается необогащенный уголь. В угольной мельнице 20 необогащенный уголь размалывается между внутренними движущимися деталями (не показаны) или любыми обычными средствами измельчения в мелкий порошок. В то же самое время через угольную мельницу 20 для сушки угольной пыли подается горячий сушильный газ. Сушильный газ входит в угольную мельницу через газовпускной патрубок 24. Выше по потоку от угольной мельницы 20 измельчающая и сушильная установка 10 содержит генератор 26 горячего газа, в котором сушильный газ может нагреваться до предварительно определенной температуры. Такой генератор 26 горячего газа снабжается энергией с помощью горелки 27, такой, как, например, горелка с мультифурмой. Нагретый сушильный газ переносится из генератора 26 горячего газа в угольную мельницу 20 через трубопровод 28. Когда нагретый сушильный газ проходит через угольную мельницу 20 из газовпускного патрубка 24 на выпускной патрубок 30, захватывается угольная пыль. Смесь угольной пыли и сушильного газа из угольной мельницы 20 через трубопровод 32 переносится на фильтр 34, где угольная пыль снова удаляется из сушильного газа и готовая для дальнейшего использования подается в коллектор 36 угольной пыли. Выходящий из фильтра 34 сушильный газ подается на линию 38 рециркуляции для подачи обратно в генератор 26 горячего газа. Линия 38 рециркуляции содержит вентилирующее средство 40 для рециркуляции сушильного газа через установку. Вентилирующее средство 40 может располагаться выше по потоку или ниже по потоку линии 42, например вытяжной трубы, которая используется для извлечения части сушильного газа из линии 38 рециркуляции.
Далее линия 38 рециркуляции содержит газовпрыскивающие средства 44 для впрыскивания свежего воздуха и/или горячего газа в линию 38 рециркуляции. Впрыскиваемый свежий воздух и/или горячий газ смешивается с повторно используемым сушильным газом. Впрыскиваемый свежий воздух позволяет уменьшить точку росы сушильного газа, а впрыскиваемый горячий сушильный газ используется для улучшения теплового баланса измельчающей и сушильной цепи.
Согласно важному аспекту данного изобретения установка 10 содержит водовпрыскивающее средство 46, расположенное ниже по потоку от генератора 26 горячего воздуха и выше по потоку от угольной мельницы 20. Важность водновпрыскивающего средства 46 становится очевидной из приводимого ниже описания.
Во время эксплуатации сушильный газ нагревается до предварительно заданной температуры в генераторе 26 горячего газа и подается через угольную мельницу 20. Температура сушильного газа в угольной мельнице 20 уменьшается, так как тепло из сушильного газа используется для сушки угольной пыли. Содержание влажности необогащенного угля определяет потери, вызываемые температурными колебаниями сушильного газа. Для предотвращения повреждения фильтра 34, с помощью, например, температурного датчика 48 контролируется температура выходящей из угольной мельницы 20 смеси угольной пыли и сушильного газа, далее именуемая температурой на выходе.
Для поддержания правильной температуры на выходе необходимо контролировать температуру поступающего в угольную мельницу сушильного газа, что обычно достигается управлением выходной мощностью горелки 27 генератора 26 горячего газа. К сожалению, этот процесс имеет относительно низкое время реагирования, то есть, что как только установка определила, что температура на выходе слишком высока или слишком низка, и в результате этого горелка 27 вынуждена реагировать, проходит некоторое время до того, как температура на выходе снова достигнет правильной температуры на выходе.
Время реагирования является особенно важным во время фазы запуска установки. Действительно, первоначально, нагретый сушильный газ подается через установку до того, как введен необогащенный уголь. Это позволяет установке нагреться и достичь идеальных рабочих условий. Когда после определенного времени необогащенный уголь вводится затем в угольную мельницу 20, температура на выходе внезапно падает значительно ниже желаемой температуры на выходе. Условно, горелка 27 затем реагирует посредством последующего нагревания сушильного газа так, чтобы достичь желаемой температуры на выходе. Затем желаемая температура на выходе получается, однако, только после долгой задержки, и любая получаемая тем временем угольная пыль может быть отбракована, так как она не была достаточно высушена. Действительно, во время переходного периода, в котором температура на выходе слишком низкая, вместо высушенной угольной пыли обычно получается непригодная угольная суспензия.
Согласно данному изобретению во время фазы запуска горелка 27 устанавливается для нагрева сушильного газа значительно выше желаемой температуры на выходе. Затем нагретый сушильный газ подвергается управляемому охлаждению посредством впрыскивания воды в нагретый сушильный газ через водовпрыскивающее средство 46, за счет чего сушильный газ охлаждается так, что может достигаться желаемая температура на выходе. После определенного времени разогрева измельчающей и сушильной установки, когда необогащенный уголь вводится в угольную мельницу 20, температура на выходе резко падает значительно ниже желаемой температуры на выходе. Вместо компенсации этого внезапного падения за счет адаптации температуры нагрева горелки 27, уменьшается количество воды, впрыскиваемой в сушильный газ посредством водовпрыскивающего средства 46. Поэтому нагретый сушильный газ охлаждается менее, и желаемая температура на выходе может держаться стабильной. Время реакции этой процедуры значительно меньше, чем обычной, за счет чего значительно сокращается или предотвращается переходный период, в котором температура на выходе слишком низка, и изготовление непригодной угольной суспензии.
Следует отметить, что этот способ показывает самые существенные преимущества во время фазы запуска, то есть во время переходного периода сразу после того, как необогащенный уголь был первоначально введен в угольную мельницу. Однако данный способ также является предпочтительным во время нормальной эксплуатации установки. При уменьшении влажности необогащенного угля температура на выходе может быть быстро возвращена назад к желаемой температуре на выходе, если происходит внезапное падение температуры.
Для оптимизации потребления энергии является предпочтительным постепенно уменьшать как нагрев, так и последующее охлаждение сушильного газа, как только температура на выходе стабилизировалась. Если такого последующего охлаждения не требуется, водяная впрыскивающая система может быть отключена.
Другая функция водовпрыскивающего средства 46 может заключаться в помощи регулирования точки росы сушильного газа посредством регулировки в нем содержания кислорода. В линии 38 рециркуляции часть сушильного газа отбирается через линию 42, а через газовпрыскивающее средство 44 может впрыскиваться свежий воздух. В обычных установках содержание кислорода контролируется в целях безопасности и, если обнаруживается, что содержание кислорода слишком высоко, на средство 44 впрыскивания газа выдается команда уменьшить количество введенного в сушильный газ свежего воздуха. Однако возникает проблема, когда средство 44 впрыскивания газа достигает своей точки отключения, то есть когда средство 44 впрыскивания газа полностью отключено, и в сушильный газ свежий воздух больше не впрыскивается. Если обнаруживается, что содержание кислорода все еще высоко, объем впрыскиваемого в сушильный газ свежего воздуха не может больше уменьшаться, и становится необходимым отключение установки.
Согласно данному изобретению содержание кислорода в сушильном газе может быть уменьшено за счет впрыскивания воды в сушильный газ с помощью водовпрыскивающего средства 46. Когда содержание кислорода слишком высоко, на водовпрыскивающее средство 46 может быть подана команда увеличить объем впрыскиваемой в сушильный газ воды, уменьшая за счет этого содержание кислорода ниже по потоку от фильтра 34.
Предпочтительно, содержание кислорода сначала уменьшается с помощью обычного способа уменьшения объема впрыскиваемого в сушильный газ свежего воздуха посредством средства 44 впрыскивания газа и если это не достаточно, содержание кислорода затем уменьшается далее посредством увеличения объема впрыскиваемой в сушильный газ воды с помощью водовпрыскивающего средства 46.
Предпочтительно, водовпрыскивающее средство 46 также используется для аварийного охлаждения. Способ может включать в себя непрерывный мониторинг температуры на выходе и сравнение измеренной температуры на выходе с максимальной температурой. Если измеренная температура на выходе превышает максимальную температуру, на водовпрыскивающее средство 46 подается команда увеличить объем впрыскиваемой в нагретый сушильный газ воды, уменьшая за счет этого температуру сушильного газа, входящего в угольную мельницу 20, и, следовательно, также температуру сушильного газа, выходящего из угольной мельницы 20.
Ссылочные обозначения
10 Измельчающая и сушильная установка
20 Угольная мельница
22 Конвейер
24 Газовпускной патрубок
26 Генератор горячего газа
27 Горелка
28 Трубопровод
30 Выпускной патрубок
32 Трубопровод
34 Фильтр
36 Коллектор угольной пыли
38 Линия рециркуляции
40 Вентилирующее средство
42 Линия
44 Средство впрыскивания газа
46 Водовпрыскивающее средство
48 Температурный датчик