萊鋼高爐噴煤系統(tǒng)存在問題分析及改進(jìn)措施

亓 偉，張敬獻(xiàn)，邵 玲，范瑛莉

（萊蕪鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

萊鋼高爐噴煤系統(tǒng)存在問題分析及改進(jìn)措施

亓 偉，張敬獻(xiàn)，邵 玲，范瑛莉

（萊蕪鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

因原煤質(zhì)量不穩(wěn)定、噴吹參數(shù)不合理、硬件配置低以及制粉能力不足等影響了萊鋼高爐噴煤量的進(jìn)一步提升。結(jié)合生產(chǎn)實踐，通過改進(jìn)原煤混煤方案、優(yōu)化噴吹參數(shù)、改造下料系統(tǒng)及管道敷設(shè)路線、提高煤粉產(chǎn)能等措施，煤粉小時產(chǎn)能提高5%左右，最大噴吹量由28 t/h提高到35 t/h以上，滿足了高爐大煤比操作要求。

噴煤系統(tǒng)；噴吹參數(shù)；制粉能力；噴煤量

1 前言

降低入爐焦比、提升煤比是控制生鐵制造成本的有效途徑。萊鋼煉鐵廠2007、2008年高爐利用系數(shù)3.0 t/（m3·d），煤比基本實現(xiàn)全年190 kg/t水平。2009年，制定了高爐利用系數(shù)3.5 t/（m3·d），煤比200 kg/t的產(chǎn)量成本指標(biāo)，對噴煤生產(chǎn)條件提出了更高要求。萊鋼煉鐵廠噴煤工程由原煤貯運系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)組成，采用多項較先進(jìn)技術(shù)：中速磨制備煤粉；短流程制粉工藝；廢氣自循環(huán)；并列罐上出料單管式直接噴吹技術(shù)，整體流化上出料方式，最大噴吹能力25 t/h；倉流化裝料方式；高精度錐式煤粉分配器技術(shù)；全系統(tǒng)計算機(jī)控制技術(shù)。為滿足高噴煤量要求，通過分析煤比提升制約因素，對原煤混煤、制粉、噴煤參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，并采取了一系列技術(shù)改造措施，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有裝備能力。

2 噴煤系統(tǒng)存在問題分析

2.1 原煤質(zhì)量不穩(wěn)定

因冶金噴吹用煤緊缺和成本控制原因，噴吹性能較好無煙水洗煤種較少。現(xiàn)噴吹用煤主要是長治北、店上、桑樹坪、焦作北、待旺、北板橋等貧瘦煤種，因此類原煤質(zhì)量（固定碳、灰分、揮發(fā)分、可磨性等）不穩(wěn)定，對噴煤生產(chǎn)組織及煤比提升影響較大。

結(jié)合車間生產(chǎn)實踐和各入廠煤種粉煤性能檢測數(shù)據(jù)，可得出主要煤種性能結(jié)論：中性煤種為白楊墅、長治北、玉門溝、北板橋等；制粉性能差煤種為焦作北、待王；噴吹性能差煤種為桑樹坪、店上。其中桑樹坪、店上兩煤種使用實驗室焦炭反應(yīng)性實驗設(shè)備反應(yīng)后，不同程度出現(xiàn)膠質(zhì)層，是高爐噴槍易結(jié)焦的原因。

2.2 噴吹參數(shù)不合理

在固有煤種條件下，主要影響噴吹能力的因素包括噴吹罐壓、補氣流量、補壓調(diào)節(jié)設(shè)定等參數(shù)以及裝料速度、管道走向優(yōu)化、倒罐操作、罐底流化使用等細(xì)節(jié)問題，如何實現(xiàn)噴吹參數(shù)的最優(yōu)和標(biāo)準(zhǔn)化是一項研究課題。

萊鋼煉鐵廠噴吹系統(tǒng)采用并罐上出料單管路流化罐噴煤法，可實現(xiàn)濃相輸送。初期由于流化風(fēng)量、罐壓及補氣流量等調(diào)節(jié)噴吹煤量參數(shù)操作不當(dāng)，無法實現(xiàn)40 kg/m3濃相輸送要求；原噴吹罐裝料系統(tǒng)閥門設(shè)計選型不當(dāng)，煤粉倉下料口設(shè)計不合理，雖有倉流化等補償措施，但裝料速度受到較大制約，達(dá)不到噴煤量的1.5～3倍；另外，因噴煤工程先期建設(shè)，與各高爐輸送距離不一，且受現(xiàn)場限制，管道敷設(shè)不合理，各高爐噴煤管路管損差異大。根據(jù)高爐需求，噴吹系統(tǒng)一般噴吹量在30 t/h左右，最大量需滿足35 t/h水平，與原設(shè)計的25 t/h差距較大。因此，噴吹參數(shù)不合理，硬件配置低，影響了噴煤量。

2.3 制粉能力不足

萊鋼老區(qū)制粉系統(tǒng)為2座1 080 m3和2座750 m3高爐噴煤制備煤粉，制粉需求量112 t/h以上，主體制粉設(shè)備包括ZGM95G型、ZGM95N型輥式和HPS1003型碗式中速磨煤機(jī)，設(shè)計總產(chǎn)能僅98 t/h；二區(qū)制粉系統(tǒng)負(fù)責(zé)2座1 080 m3高爐噴煤的煤粉制備，產(chǎn)量需求制粉量63 t/h以上，配備ZGM123N型輥式中速磨煤機(jī)設(shè)計產(chǎn)能也僅58 t/h。兩區(qū)域制粉能力不足是制約煤比進(jìn)一步提升的主要因素。

3 噴煤系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1 優(yōu)化混煤上料方案

在現(xiàn)有煤種條件下，為最大限度滿足高爐生產(chǎn)需求，在保證制粉系統(tǒng)趨近理想的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和煤粉噴吹性能之間尋求最佳結(jié)合點，避免噴槍頻繁結(jié)焦等技術(shù)問題，確定混煤上料方案。以HP1003型中速磨煤機(jī)、1#1 080 m3高爐噴吹為例，混煤上料方案見表1，表中的混煤方案均不存在噴槍結(jié)焦現(xiàn)象。

表1 混煤上料方案

3.2 優(yōu)化噴吹參數(shù)

并罐上出料單管路流化罐噴煤調(diào)節(jié)煤量關(guān)系一般是：1）流化流量適宜，保證罐內(nèi)適當(dāng)固氣混合比；2）混合器補氣流量適宜，保證錐部形成有效負(fù)壓區(qū)，達(dá)到一定煤粉噴射速度；3）適當(dāng)罐壓，保證煤粉噴射速度［1］。實際小時噴煤量見圖1。

圖1 不同罐壓噴煤量與補氣量對應(yīng)曲線

受空氣壓縮機(jī)設(shè)備能力制約，最高壓力限定1.1 MPa，且罐壓設(shè)定過高易引起充補壓瞬時壓力損耗、噴吹系統(tǒng)設(shè)備磨損和密封故障。因此調(diào)解原則是：在相同小時噴吹量前提下，盡量優(yōu)化流化、補氣流量設(shè)置，降低噴吹罐壓力。優(yōu)化后，流化流量調(diào)節(jié)閥開度一般控制在20%～28%，流量40～70 m3/h，補氣流量調(diào)節(jié)閥開度一般控制在15%～25%，流量100～160 m3/h，罐壓上限控制在0.9 MPa。

3.3 改造下料系統(tǒng)

將原粉倉下料口通徑DN350改為DN500，對夾式手動蝶閥改為手動硬密封蝶閥，偏置式上鐘閥改為單氣缸氣動硬密封蝶閥，摒棄上、下鐘閥，只采用鐘閥和球閥的方式。改造后，下料速度由原一罐料（17 t）裝料用時14～18 min減少為6～8 min，滿足小時噴吹量35 t水平；噴吹閥門組設(shè)置標(biāo)高由3 500 mm減少為2 600 mm；普通蝶閥氣密性完全滿足生產(chǎn)需要，氣動蝶閥控制簡單，設(shè)備可靠性提高，造價便宜，重量輕，便于檢修。

3.4 改進(jìn)管道敷設(shè)路線

萊鋼原老區(qū)噴煤工程選址僅考慮1#、2#1 080 m3高爐，未考慮新增3#、4#750 m3高爐；二區(qū)由于總圖設(shè)計布置5#、6#1 080 m3高爐輸送距離差距較大，經(jīng)多次大修改造，受現(xiàn)場限制，噴吹管道存在彎頭、上下行段較多，輸送管損大等，影響了噴煤量。通過實測數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗定性，管道敷設(shè)對噴吹工藝參數(shù)的影響為：噴吹管道長度每增加10 m，影響噴吹總管壓力0.01 MPa；1個上、下行段影響0.025 MPa；120°長距離彎頭影響可忽略。以1#1 080 m3為例，管道改進(jìn)后減少其上、下行段為2個，噴吹總管壓力減小0.05 MPa，最大噴吹量由原24 t/h增為28 t/h。

3.5 應(yīng)用低熱值臥式單燒嘴煙氣燃燒爐

萊鋼原老區(qū)一、二系列制粉系統(tǒng)使用多燒嘴臥式煙氣發(fā)生爐，其工藝要求負(fù)壓（－200 Pa以上）操作。兩系列同時開機(jī)時，為避免爐內(nèi)正壓，高爐廢氣調(diào)節(jié)閥開度僅達(dá)到60%左右。為保證入磨風(fēng)量，需兌冷風(fēng)操作，這樣入磨溫度無法保證，煤氣燃燒用量增加，燃燒效率較低。2臺中速磨入磨風(fēng)量在40 000 m3/h以下，煙氣含氧量最高達(dá)12%以上，兩系列中速磨產(chǎn)量混煤情況下僅為32 t/h和30 t/h。

2008年10月使用臥式單燒嘴煙氣燃燒爐，該燃燒爐采用設(shè)計獨特的環(huán)形扁縫式燃?xì)馍淞鞣绞紿T-LGB系列燒嘴，在燒嘴的出口部位，燃?xì)夂涂諝饽苎杆龠M(jìn)行均勻摻混，產(chǎn)生特別適合燃燒的燃?xì)?空氣混合氣流，可得到比普通燃?xì)馊紵鞲叩幕鹧鏈囟龋褂幂^低的空氣過剩系數(shù)；在燒嘴火焰前方設(shè)格柵耐火墻，利用其格柵耐火墻的高溫及攪動作用，高爐煤氣一般不會滅火；因此，此爐更加安全、可靠，煤氣燃燒效率高。可微正壓操作，一般爐內(nèi)壓力控制在－50～150 Pa，高爐廢氣調(diào)節(jié)閥開度可達(dá)到100%，提高干燥煙氣中高爐廢氣比例，減少高爐煤氣流量，入磨風(fēng)量達(dá)到45 000 m3/h以上，兩系列中速磨產(chǎn)量混煤情況下可達(dá)到35 t/h和33 t/h，小時產(chǎn)量提高6 t。

3.6 實現(xiàn)制粉系統(tǒng)互備

萊鋼現(xiàn)老區(qū)3個系列制粉系統(tǒng)分別是1999年、2003年、2006年投運，因設(shè)計標(biāo)高問題，各制粉系統(tǒng)無法實現(xiàn)互備，造成各系列制粉系統(tǒng)負(fù)荷差異，某一系列單獨均無法滿足高爐煤粉需求。

為此，把各系列噴吹罐吹掃管道分別接至其他系列制粉系統(tǒng)布袋除塵器進(jìn)口，實現(xiàn)制粉系統(tǒng)開機(jī)時，在不影響該系列制粉能力前提下，煤粉各系列內(nèi)部互相輸送；各噴吹罐噴吹支管道至其他系列噴吹主管道跨接，實現(xiàn)各系列噴吹系統(tǒng)均可往各高爐輸送煤粉。高爐噴吹控制畫面及程序進(jìn)行適應(yīng)性改造，保證噴吹數(shù)據(jù)各高爐能夠?qū)崟r監(jiān)控。將主要噴吹罐電磁閥氣源（補氣支閥、總管切斷等）反接，得電關(guān)，失電開，采用低壓氮氣作為電磁閥氣源，提高了噴吹用閥設(shè)備穩(wěn)定性。

改造后，制定必要管理規(guī)定，定期、定量進(jìn)行各系列制粉系統(tǒng)煤粉輸送和噴吹罐倒用噴煤，各系列制粉系統(tǒng)負(fù)荷均衡，制粉、噴吹系統(tǒng)在生產(chǎn)壓力大時，作業(yè)率可控，贏得必要檢修時間。

4 改進(jìn)效果

采取一系列改進(jìn)措施后，萊鋼兩區(qū)煤粉產(chǎn)能分別達(dá)到116 t/h和65 t/h，滿足高爐煤粉產(chǎn)量需求，最大噴吹能力達(dá)到噴吹量30 t/h以上，最大噴吹量超過35 t/h，為各高爐實現(xiàn)利用系數(shù)3.5 t/（m3·d），煤比提高，焦比、燃料比下降，生鐵成本降低做出了貢獻(xiàn)。其中，二區(qū)5#1 080 m3高爐2009年9月份大修后即實現(xiàn)全月日均噴煤682.58 t、日均產(chǎn)生鐵3 402.69 t、煤比200.87 kg/t、燃料比513.05 kg/t的好成績。

今后還將通過擴(kuò)大噴吹管道通徑，改造整體流化上出料混合器和流化裝置，解決較遠(yuǎn)距離輸送煤粉能力欠缺的問題，實現(xiàn)最大噴吹量40 t/h能力。

［1］ 湯清華，馬樹涵.高爐噴吹煤粉知識問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1997.

Existing Problem Analysis and Improvement Measures of BF Coal Injection System in Laiwu Steel

QI Wei,ZHANG Jing-xian,SHAO Ling,FAN Ying-li
（The Ironmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271126,China）

Many factors such as precarious coal quality,unreasonable injection parameters,low equipment ability and insufficient ability of coal grinding affected the coal injection rates of Laiwu Steel’s blast furnaces advance.Combined with production practice,a series of measures such as improving coal mixing scheme,optimizing injection parameters,reconstructing coal power falling system and the pipelaying line and increasing the ability of coal grinding were taken.Then the productivity of the coal power per hour was increased by 5%,the maximum coal injection rate was increased from 28 t/h to 35 t/h above and met the needs of BF operation with large coal ratio.

coal injection system;injection parameter;coal grinding capacity;coal injection rate

TF538.6

B

1004-4620（2010）04-0007-02

2009-11-09

亓偉，男，1978年生，1999年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海分校電氣自動化專業(yè)。現(xiàn)為萊鋼煉鐵廠噴煤車間副主任，工程師，從事煉鐵噴煤工藝技術(shù)及設(shè)備管理工作。