川威集團煉鐵廠高爐高釩鈦礦比例冶煉煙煤混噴生產實踐

譚嘉川，陳 軍，陳仁宏

(川威集團成渝釩鈦科技有限公司煉鐵廠，四川內江 642469)

1 高爐噴煤的意義

隨著高爐冶煉技術的不斷提升，高爐各項技術經濟指標節(jié)節(jié)攀升。高爐富氧噴煤作為高爐技術經濟指標提升的一項強力助推劑，已成為各企業(yè)高爐技術經濟指標提升的主要手段。

隨著鋼鐵產能的不斷擴大，焦炭需求量大幅上升，煉焦煤資源日趨緊張，價格不斷攀升，煉鐵燃料成本，已成為影響煉鐵成本的主要因素。而高爐采用富氧噴煤技術后，可以用低價的無煙煤或煙煤代替部分焦炭，從而減少焦炭消耗量，實現(xiàn)煉鐵成本的下降。基于以上原因，高爐實行富氧噴煤技術已成為提升高爐技術經濟指標、平衡煤焦資源、降低煉鐵成本的重要手段而被各鋼鐵企業(yè)廣泛采用。

2 煙煤混噴的意義

目前噴煤比較好的高爐，噴煤比維持在160～200 kg/t·Fe的水平，最高煤比已達到260 kg/t·Fe以上，取得了較好的經濟效益和社會效益。高爐實現(xiàn)富氧噴煤后，高爐噴煤比和煤焦置換比，也成為了高爐噴煤新的攻關目標。隨著高爐噴煤比的提升，高爐生產對入爐礦石和焦炭的質量要求也越來越高，給精料提出了更高的要求。同時隨著噴煤比的上升，未燃煤粉量上升，煤焦置換比不斷下降，高爐爐況穩(wěn)定性下降，噴煤的經濟性也因噴煤比的上升而下滑。由于煙煤與無煙煤存在200元/噸左右的價格差，實行煙煤混噴，則可以利用煙煤易磨制的性能，提高制粉臺時產量，降低制粉生產成本和噴粉成本。同時也因煙煤的揮發(fā)分含量高，燃燒性能好而有利于煤粉在風口回旋區(qū)內的燃燒。從而降低噴煤比上升后的未燃煤粉量，降低對高爐爐況的影響，提高煤焦置換比，達到提升噴煤經濟效益、降低噴煤比、提升高爐爐況影響程度的綜合目的。

3 高爐高釩鈦礦冶煉時對噴煤的影響和要求

釩鈦磁鐵礦屬于呆礦，在高爐冶煉時，由于爐渣中TiO2的大量存在，爐渣的冶煉性能比普通礦爐渣差，并且釩鈦爐渣冶煉高爐的操作難度隨渣中TiO2含量的上升而越來越大。目前用普通高爐冶煉釩鈦磁鐵礦較成功的主要是攀鋼，其爐渣中的TiO2含量在20%～23%之間。我廠目前爐渣中TiO2的含量在18% ～21%，入爐釩鈦礦比例在55% ～57%，也屬于用普通高爐冶煉釩鈦磁鐵礦比較成功的廠家。

由于釩鈦燒結礦質量差(轉鼓強度低、易破碎、粒度小)，釩鈦礦冶煉高爐的噸鐵渣量大和爐渣冶煉性能穩(wěn)定區(qū)間小的特點，噴吹進高爐的未燃煤粉的數(shù)量對高釩鈦礦冶煉的高爐的爐況影響巨大，所以釩鈦礦冶煉高爐噴煤比都維持在較低(110～130 kg/t·Fe)的水平。提高煤粉燃燒率，降低未燃煤粉量是提高釩鈦礦冶煉高爐煤比的關鍵。

4 煙煤混噴對高爐高釩鈦礦比例冶煉的意義

釩鈦礦冶煉高爐的特點是噸鐵渣量大，爐渣冶煉性能差，對爐溫和爐渣成分的波動敏感。當爐溫上升易出現(xiàn)熱結現(xiàn)象，當噴煤比上升，未燃煤粉量上升時，爐渣的流動性也會出現(xiàn)急劇下降，從而造成爐況異常。而增加噴吹煤炭中煙煤的比例，可以充分利用煙煤的揮發(fā)分含量高，燃燒性能好的特點，提高煤粉在風口回旋區(qū)內的燃燒率，達到煤比不變的情況下，提高煤焦置換比的效果，促進燃料比的下降;在煤比提高的情況下，降低進入爐內的未燃煤粉量，達到噴煤比上升，而不對高鈦型爐渣性能造成大的影響，避免影響爐況穩(wěn)定的目的。

5 川威煉鐵廠噴煤設備及技術經濟指標現(xiàn)狀

川威煉鐵廠噴煤系統(tǒng)采用集中制粉、集中噴吹的直接噴吹工藝，制粉主體設備為HRM2200中速立磨，設計臺時產量55 t。又罐并列式噴吹系統(tǒng)，氮氣充壓、壓縮空氣噴吹，能滿足煉鐵廠高爐150～160 kg/t·Fe的噴煤要求。

2011年，因高爐入爐釩鈦礦比例在55%左右，爐渣中TiO2含量在17%左右，所以全年煤比平均為111.80 kg/t·Fe，與攀鋼比較也屬于較低的水平;2011年全年煙煤使用量為48585.29 t，煙煤平均比例為16.86%，煙煤配比最高時為27%，混合煤粉的揮發(fā)分水平在14%～16%，與目前國內多數(shù)鋼鐵廠的揮發(fā)分水平相當。

6 為了提高煙煤混噴比例，川威煉鐵廠采取的技術措施

6．1 目前川威煉鐵廠噴煤及煙煤混噴存在的問題

川威集團煉鐵廠噴煤系統(tǒng)投產于2004年4月，工藝流程設置較落伍，整個生產工藝流程中存在較多不合理的地方，主要有以下幾個方面的不足:

(1)堆煤場地狹小，只能庫存使用一周左右時間的煤炭，造成煤炭使用過程中混煤操作困難。

(2)制粉系統(tǒng)未采用尾氣循環(huán)使用工藝，系統(tǒng)氧含量較高，中速磨入口氧含量在2%～4%，布袋出口的氧含量在9% ～12%的較高水平;受熱風爐操作質量影響程度大，漲溫度現(xiàn)象也較頻繁。

(3)制粉系統(tǒng)漏風現(xiàn)象嚴重，中速磨入口氧含量與布袋出口氧含量的差值在7%～8.5%。

(4)收粉系統(tǒng)設置不合理，為四個收粉斗單列式布置，造成各收粉斗的收粉量與對應系列的噴吹量不匹配，噴吹操作中返煤工作量大。

(5)中速磨粗粉分離器為動態(tài)分離器，當因系統(tǒng)停電等原因而出現(xiàn)分離器意外停機時，易造成煤粉跑粗粉現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)跑粗現(xiàn)象，噴吹操作難度大，處理粗粉時間長，易出現(xiàn)堵塞噴煤總管的問題，對高爐影響大。

(6)噴吹用煤炭的揮發(fā)分高，其中煙煤為新疆方向的煤炭，揮發(fā)分含量在36% ～39%，屬高揮發(fā)分煙煤。無煙煤主要來自云南和貴州，揮發(fā)分最高也達18%。并且煤炭供應點多，供貨不均衡，最多時一個月25000 t的煤炭來自于17個供應點，生產組織非常困難。

(7)煙煤配比上升后，高爐風口粘結現(xiàn)象嚴重，影響高爐均勻噴煤和高爐圓周送風制度的均勻性。

6．2 提高煙煤混噴比例的措施

針對川威集團煉鐵廠噴煤生產存在的以上問題，在高爐進行高配比釩鈦礦冶煉情況下，為了提高煙煤混噴比例，提高煙煤噴吹的安全性和實現(xiàn)降低噴煤成本的目標，主要開展了以下幾個方面的工作:

(1)加強生產組織和協(xié)調，保證煙煤使用比例的均衡性。煙煤混噴的經濟價值體現(xiàn)在其燃燒性好，有利于促進煤粉在風口回旋區(qū)內的燃燒率，另外，煙煤生產使用絕對量上升才能產生效益。如果實行全煙煤噴吹，則生產安全隱患大，安全成本高。同時由于煤粉固定碳含量的下降，燃料比也會大幅上升。通過與采購部門相關人員進行溝通協(xié)調，保證煙煤回廠量充足和均衡，從而達到了煙煤的均衡使用。在煙煤使用總量上升的情況下，最高配比反而較以前有所下降，降低了煙煤混噴生產安全隱患，也充分利用了煙煤燃燒性好和價格低的優(yōu)點。

(2)加強制粉系統(tǒng)漏風治理，降低廢氣加熱溫度，提高煙煤混噴生產安全系統(tǒng)。通過與相關兄弟單位的技術溝通和交流，了解到其他廠制粉系統(tǒng)的布袋出口氧含量水平在5%～6%，判斷我廠噴煤制粉系統(tǒng)的漏風現(xiàn)象嚴重。于是我廠加大了對制粉系統(tǒng)漏風的排查和治理力度，找出了磨盤與中速磨本體之間漏風這一最大的漏風點。于是利用廢舊膠皮帶制作密封件進行密封處理，同時對磨輥與磨體之間的漏風也進行了加膠皮帶密封的方式。通過對這兩個大漏風點的處理，目前制粉系統(tǒng)出口氧含量下降到了7%～8.5%的水平，下降了2.5%左右。在同比條件下，中速磨臺時產量也上升了3噸/小時左右。

(3)對制粉系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，提高應急處理能力。噴煤制粉系統(tǒng)每個班的制粉生產時間在6小時左右，每班都有一次啟停機。在啟停機過程中，系統(tǒng)氧含量和溫度控制難度大，氧含量和溫度超標問題嚴重。并且在正常生產過程中，由于熱風爐等外部原因影響，也易造成系統(tǒng)氧含量和溫度超標，給煙煤混噴安全生產造成很大的壓力。為了解決這一問題，通過討論分析，決定在布袋與主抽風機間加一個野風閥。當加熱煙氣溫度超高或氧含量不合格時，打開野風閥，可以減少吸入制粉系統(tǒng)的高溫廢氣量或氧含量，避免煤粉自燃，減少制粉生產安全隱患;當出現(xiàn)分離器自動停機時，打開野風閥，可以減少吸入收粉斗的粗粉量，避免給噴吹造成堵管等現(xiàn)象，減少了對高爐噴煤生產的影響，保證高爐煤粉噴吹量的準確率，促進爐溫爐況的穩(wěn)定。

(4)充分挖掘制粉設備生產潛力，為進一步降低加熱煙氣溫度創(chuàng)造條件。川威煉鐵廠噴煤制粉系統(tǒng)原設計生產能力為55噸/小時，目前臺時產量控制在42噸/小時，就已滿足5座高爐的噴煤要求，加熱煙氣使用溫度在290℃。為了提高煙煤混噴生產的安全系數(shù)，進一步為提高煙煤混噴比例創(chuàng)造條件，我廠對制粉系統(tǒng)操作工藝參數(shù)進行調整，用大風低溫思想指導生產，將主抽風機變頻調速參數(shù)由原41赫茲調整為42赫茲，風量增加近3000 m3/h。在相同臺時產量情況下，加熱煙氣溫度由原來的290℃下降到目前的250℃左右，降低了近40℃，使煙煤混噴生產安全得到更有力的保障。

(5)加強噴煤吹管制作質量控制力度，提高噴吹壓力，解決煙煤混噴比例上升后，高爐風口的粘結問題。2011年，在煙煤比例達到25%以后，高爐風口粘結現(xiàn)象嚴重，給高爐生產造成了很大影響。經過對粘結原因進行系統(tǒng)分析，最后，通過對噴煤吹管的制作質量進行嚴格控制，以保證噴煤槍在吹管內的有效插入深度;同時通過增加噴吹總管壓力，縮短煤粉在風口內的停留時間，從而大幅降低了風口粘結現(xiàn)象;高爐在短期休風期間，加強對粘結物的清理，基本解決了煙煤混噴比例上升后，風口粘結影響高爐生產的問題。

7 煉鐵廠煙煤混噴取得的成效

2011年，煉鐵廠煙煤配比最高達到25%，混合煤揮發(fā)分含量在14% ～16%之間，與煙煤混噴最高揮發(fā)分22% ～25%相比較，還有較大的差距。2012年1月到3月份，由于處于春節(jié)期間，各煤礦基本停止生產，為了在2011年底，保證春節(jié)期間的噴煤生產，采購部門加大了采購力度和煤炭庫存工作，因庫存煤炭的場地狹小，造成低灰無煙煤和煙煤混堆現(xiàn)象嚴重。在此生產期間，雖然煙煤的配比在10% ～20%間，但混合煤的揮發(fā)分最高還是達到了24.11%。經過測算，煙煤配比在35%的水平，已接近22% ～25%的最高水平。煉鐵廠噴煤工段通過以上的改進措施，保證了煙煤混噴生產的安全，目前已具備混合煤揮發(fā)分含量在20%左右的安全生產條件，為今后提高煙煤配比和全年煙煤使用量，爭取最大經濟效益創(chuàng)造了條件，僅煙煤比例上升一項，年可產生經濟效益就達到300萬元以上。

［1］ 湯清華，馬樹涵，等．高爐噴吹煤粉知識問答［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2002．