高爐制粉改用氮氣噴吹的實踐

王維 ,王麗芳 ,金建棟 ,趙鵬 ,張浩

（1.鞍鋼股份煉鐵總廠，2.鞍山市水務集團有限公司，遼寧鞍山 114000）

1 項目情況介紹

鞍鋼股份煉鐵總廠二、三制粉作業區原高爐噴吹系統使用壓縮空氣作為動力介質，運行中存在壓力不足和含水量大的缺陷，為保證高爐達產，降低運行成本，計劃實施改氮氣工程。在能源管控中心氧氣分廠送煉鐵總廠Φ273高壓氮氣總管上接出一根Φ219氮氣管道，供煉鐵總廠二、三制粉車間噴吹使用。同時在能源管控中氧氣分廠6萬m3/h制氧機、3#制氧機、4#制氧機高壓氮氣出口調節閥前各接出1條Φ273管道，3條管道在氧氣分廠院內匯總為1條Φ273管道供煉鐵總廠一制粉噴吹；一、二、三制粉倒罐等。

2 前期調查和初步方案設計

鞍鋼股份煉鐵總廠二、三制粉改氮氣工程可行性研究擬在能源管控中心氧氣分廠送煉鐵總廠Φ273高壓氮氣（1.1 MPa）總管，能源管控中心與煉鐵總廠產權分界截止閥前接出一根Φ219氮氣管道，沿現有管道支架敷設至煉鐵總廠二、三制粉車間，管道在進入二、三制粉車間前設置自立式穩壓閥組一套，使氮氣壓力穩定在0.9 MPa?，F二、三制粉車間噴煤采用高壓壓縮空氣（0.9 MPa）為氣源，用量約10 000 m3/h，由能源管控中心氧氣分廠院內1#、2#、3#、4# 9 000 m3/h空壓機提供。噴煤氣源改為氮氣后壓力、流量保持不變。

改造后可以改善煉鐵總廠二、三制粉噴煤效果，并且提高高爐煤比，降低焦炭使用量等，同時能源管控中心氧氣分廠可以減少約10 000 m3/h高壓壓縮空氣送出量，降低設備維護及運行費用。

能源管控中心氧氣分廠送煉鐵總廠Φ273高壓氮氣總管上的用戶為煉鐵總廠一高爐噴涂；一制粉噴煤；一、二、三制粉倒罐等，使用壓力為1.1 MPa，用量約20 000 m3/h。此高壓氮氣總管與能源管控中心氧氣分廠送其它用戶的高壓氮氣管網連接在一起，但只有煉鐵總廠單一用戶要求壓力1.1 MPa，在氮氣需求量大時，經常造成氮氣壓力低，影響煉鐵總廠生產，也使能源管控中心氧氣分廠需長期將供氣壓力維持1.1 MPa。

此次改造，在能源管控中氧氣分廠6萬m3/h制氧機、3#制氧機、4#制氧機高壓氮氣出口調節閥前接出3條Φ273管道，并設置3臺壓力調節閥，使送出壓力穩定在1.1 MPa，3條管道在氧氣分廠院內匯總為1條Φ273管道，送煉鐵總廠一制粉噴吹；一、二、三制粉倒罐等，此管道只為煉鐵總廠單一用戶提供1.1 MPa高壓氮氣，接點位置位于能源管控中心氧氣分廠送煉鐵總廠Φ273高壓氮氣總管，能源管控中心與煉鐵總廠產權分界截止閥后，改造后將產權分界截止閥關閉，閥門兩端加盲板，分界截止閥前壓力降為≥0.9 MPa，閥后壓力穩定在1.1 MPa。能源管控中氧氣分廠6萬m3/h制氧機、3#制氧機、4#制氧機互為備用，為煉鐵總廠提供1.1 MPa高壓氮氣，為滿足互為備用制氧機自動啟停需要，需新增DN500氣動緊急切斷閥2臺，DN800氣動緊急切斷閥1臺，分別安裝在3#、4#制氧機氮氣支管及總管上，具體工藝流程見圖1。

圖1 二、三制粉噴吹改氮氣工程工藝流程圖

3 施工過程中遇到的問題及解決方案

（1）由于管道輸送動力介質為高壓氮氣，設計時按照要求需要射線探傷。實際操作中發現沿途敷設管道區域存在大量室內辦公人員，無法全部清除。后經過審查改為超聲波探傷，滿足施工需求同時保證人身安全。

（2）管道敷設完畢后需要和原始管線連接，由于工藝需求煤粉系統不能全部停產配合，最終決定采用管道在線開孔技術，在生產運行狀態下施工。

（3）管道沖洗完畢連通后投入使用，由于煤粉系統與高爐配套使用，按照先后順序投產。使用前先打開氮氣閥門，待壓力穩定后，關閉壓空閥門，同時做好上游管線保護。

4 項目效果評價

2019年5月投入生產，投產后第一年即達到設計生產能力的100%。投產后系統運行穩定，二、三制粉的煤比提高，同時氮氣運行壓力穩定，沒有大的波動。原冬季運行中動力介質系統發生凍卡現象較為頻繁，需采取防凍保溫及持續排水措施保產，現氮氣中含水量較小，不存在凍卡現象，減少了能源的浪費，基本達到了設計目標。