3200 m3高爐噴煤系統的改進

李 麗，馮 帥

(河鋼集團邯鋼公司，邯寶煉鐵廠，河北 邯鄲 056000)

高爐噴煤工藝流程分為直接噴吹工藝和間接噴吹工藝，直接噴吹工藝包括制粉和噴吹兩道工序，通過磨煤機制取合格煤粉后，直接噴入高爐，大高爐噴煤多采用此方法。間接噴吹工藝包括制粉、輸送、噴吹三道工序，集中制粉后，通過噴煤管道輸送至噴吹站，再噴至高爐，小高爐或高爐數目較多宜采用此方法。高爐遇到突發事故停煤或休風時，磨制好的成品煤粉不得不放置在噴煤罐或煤粉倉幾天甚至更久，煤粉的溫度降低，流動性變差，不利于噴吹。因設備損壞等原因，當磨制的成品煤粉摻進雜質時，造成噴煤管道堵塞或頻繁堵槍，影響高爐正常冶煉，煤粉不得不外排，造成資源浪費，且污染環境[1-5]。

1 噴煤系統改造前的現狀

邯鋼邯寶煉鐵廠(以下簡稱“邯寶”)兩座3200 m3高爐采用直接噴吹工藝，通過磨機磨制合格煤粉后，抽入布袋箱，煤粉通過灰斗、卸灰閥、振動篩進入煤粉倉。1#磨機只對應1#煤粉倉，供1#高爐噴煤使用；2#磨機對應1#、2#煤粉倉，1#、2#高爐噴煤均可使用；3#磨機只對應2#煤粉倉，供2#高爐噴煤使用。兩座高爐噴煤采用雙系列并罐噴吹，分別為1#高爐IA罐、IB罐、IIA罐、IIB罐，連接在1#煤粉倉底部；2#高爐IA罐、IB罐、IIA罐、IIB罐，連接在2#煤粉倉底部，如圖1所示。

1.1#煤粉倉；2.下煤閥；3.進煤閥；4. 1#高爐1系列A罐；5.錐部流化閥；6.底部流化閥；7.出煤閥；8.給煤閥；9. 2#磨機；10. 2#原煤倉；11.上插板閥；12.給煤機；13.下插板閥；14. 2#煤粉倉；15.下煤閥；16.進煤閥；17. 2#高爐1系列A罐；18.錐部流化閥；19.底部流化閥；20.給煤閥；21.出煤閥。圖1 改造前的噴煤設備

邯寶3200 m3高爐噴煤系統有以下不足之處：(1)高爐突然停煤時，煤粉停留在噴煤罐內超過10 h，再次噴吹時，煤粉溫度降低，流動性變差，噴煤速率波動較大，甚至堵管道，影響高爐正常冶煉。(2)高爐正常生產時，煤粉倉料位維持在300 t以上，高爐休風時，料位在50 t以內，高爐送風后磨制煤粉，保證煤粉在煤粉倉內儲存時間低于10 h。當高爐非計劃休風時，煤粉倉儲存煤粉在300 t以上，雖然煤粉倉外壁有保溫結構，但儲存超過1天以上，煤粉的溫度也會降低，不利于噴吹。(3)磨機大修周期為2～3年，大修工期需要15天以上，兩個煤粉倉不能實現互補，一旦一臺磨機設備出故障無法磨煤時，將無法滿足高爐噴煤量，高爐被迫減煤、停煤，影響正常冶煉。(4)因振篩、除鐵器等設備損壞，雜質進入煤粉倉進而進入噴吹罐，或煤粉水分高、溫度低等原因，高爐頻繁出現堵槍，無法正常噴吹，煤粉不得不外排，影響高爐噴煤的均勻率，且污染環境。(5)高爐正常生產時，噴煤罐需臨時檢修，罐內煤粉需通過人孔人工排出，費時費力，污染環境。

2 噴煤設備的改造

在原有的噴煤設備上安裝三段煤粉回倒管道，八個回倒閥、兩個連接閥、兩個進倉閥、兩個進磨閥。第一段是在噴煤罐的給煤閥和出煤閥之間安裝回倒管道，連接至本高爐的煤粉倉，可實現噴煤罐內煤粉回倒至本高爐煤粉倉。第二段回倒管道是連接兩個煤粉倉，可實現1#高爐噴煤罐向2#煤粉倉回倒煤粉，2#高爐噴煤罐向1#煤粉倉回倒煤粉。第三段回倒管道是在噴煤罐的給煤閥和出煤閥之間安裝回倒管道，連接至2#磨機頂部，可實現噴煤罐向2#磨機輸送煤粉，煤粉重新磨制，通過布袋箱、卸灰閥、振動篩進入1#或2#煤粉倉。回倒管道的首端、末端、分支分別安裝閥門。三條回倒管道如圖2所示。

1.1#煤粉倉；2.下煤閥；3.進煤閥；4. 1#高爐1系列A罐；5.錐部流化閥；6.底部流化閥；7.出煤閥；8.給煤閥；9. 2#磨機；10. 2#原煤倉；11.上插板閥；12.給煤機；13.下插板閥；14. 2#煤粉倉；15.下煤閥；16.進煤閥；17. 2#高爐1系列A罐；18.錐部流化閥；19.底部流化閥；20.給煤閥；21.出煤閥；22. A回倒閥；23. B回倒閥；24. C回倒閥；25. D回倒閥；26. E回倒閥；27. F回倒閥；28. G回倒閥；29. H回倒閥；30. A連通閥；31. B連通閥；32. A進倉閥；33. B進倉閥；34. A進磨閥；35. B進磨閥。圖2 改造后的噴煤設備

第一段回倒管道是連接噴煤罐至本煤粉倉，1#高爐噴吹罐連接至1#煤粉倉，2#高爐噴吹罐連接至2#煤粉倉。管道直徑為100 mm，材質為耐磨鋼管，壁厚5 mm。1#高爐噴吹罐連接至1#煤粉倉的回倒管道的首端，安裝在1#高爐1系列A罐的給煤閥和出煤閥之間，末端連接至1#煤粉倉，依次安裝A回倒閥、B回倒閥、C回倒閥、D回倒閥、A進倉閥。2#高爐噴吹罐連接至2#煤粉倉的回倒管道的首端，安裝在2#高爐1系列A罐的給煤閥和出煤閥之間，末端連接至2#煤粉倉，依次安裝E回倒閥、F回倒閥、G回倒閥、H回倒閥、B進倉閥。其中A回倒閥、B回倒閥、C回倒閥、D回倒閥、E回倒閥、F回倒閥、G回倒閥、H回倒閥、A進倉閥、B進倉閥直徑均為100 mm，材質為不銹鋼。

第二段回倒管道是連接1#煤粉倉和2#煤粉倉，實現1#煤粉倉煤粉下落至1#高爐噴煤罐，1#高爐噴煤罐充壓后，向2#煤粉倉回倒煤粉，供2#高爐噴煤使用。2#煤粉倉煤粉下落至2#高爐噴煤罐，2#高爐噴煤罐充壓后，向1#煤粉倉回倒煤粉，供1#高爐噴煤使用。回倒管道直徑為100 mm，材質為耐磨鋼管，壁厚5 mm。在D回倒閥、H回倒閥之間安裝回倒管道，分別安裝A連通閥、B連通閥。其中A連通閥、B連通閥直徑均為100 mm，材質為不銹鋼。

第三段回倒管道是連接噴煤罐至2#磨機頂部，實現1#高爐噴煤罐和2#高爐噴煤罐向2#磨機回倒煤粉，煤粉重新磨制后進入1#或2#煤粉倉，供高爐噴吹使用。在A回倒閥和 B回倒閥之間安裝回倒管道，并連接至2#磨機頂部，在磨機入口安裝A進磨閥，實現1高爐1系列A罐向2#磨機輸送煤粉。在E回倒閥和F回倒閥之間安裝回倒管道，并連接至2#磨機頂部，在磨機入口安裝B進磨閥，實現2高爐1系列A罐向2#磨機輸送煤粉。其中A進磨閥、B進磨閥直徑均為100 mm，材質為不銹鋼。

3 噴煤設備改造后的操作方法

噴煤系統的回倒裝置共三條管道對應三道操作工序，即第一條管道對應回倒操作工序、第二條管道對應互補操作工序、第三條管道對應進磨操作工序。

3.1 回倒操作工序

回倒操作適用于以下情況：(1)高爐突然停煤，煤粉在噴煤罐內儲存時間t≤10 h。煤粉的溫度T，70 ℃≤ T ≤80 ℃，煤粉由噴煤罐回倒至本高爐煤粉倉。(2)噴煤罐需臨時檢修，罐內煤粉需排空，開人孔檢查，煤粉回倒至本高爐煤粉倉。

回倒操作過程為：第一步，打開底部流閥和錐部流化閥，向噴煤罐內充壓至0.1～0.12 MPa之間。第二步，依次打開A回倒閥、B回倒閥、C回倒閥、D回倒閥、A進倉閥。第三步，打開出煤閥，關閉給煤閥。底部流化流量控制為80 m3/h，錐部流化流量控制為60 m3/h，噴吹罐內煤粉回倒至本高爐煤粉倉。

使用第一段回倒管道進行回倒操作的優點是可將噴煤罐內煤粉回倒至本高爐煤粉倉，待高爐送煤時再重新裝罐、噴吹，避免了煤粉在罐內停留時間過長，再次噴吹時，煤粉溫度降低，流動性變差，噴煤速率波動較大，影響高爐正常冶煉。噴煤罐需臨時檢修，可將罐內煤粉回倒至煤粉倉，省時省力，也避免了污染環境。

3.2 互補操作工序

互補操作適用于以下情況：

(1)高爐非計劃休風24 h以上，煤粉倉儲存的煤粉在50 t以上，儲存時間t≤24 h，煤粉溫度T≥70 ℃，需將煤粉回倒至另一個煤粉倉，供高爐噴吹使用。(2)磨機大修期間，另外兩臺磨機出故障無法磨煤時，需將煤粉回倒至另一個煤粉倉，供高爐噴吹使用。

互補操作過程為：第一步，依次打開進煤閥、下煤閥，噴煤罐裝15～20 t煤粉后，依次關閉下煤閥、進煤閥。第二步，打開底部流閥和錐部流化閥，向噴煤罐內充壓至0.12～0.15 MPa之間。第三步，依次打開A回倒閥、B回倒閥、C回倒閥、A連通閥、B連通閥、H回倒閥、B進倉閥。第四步，打開出煤閥，關閉給煤閥。底部流化流量控制為100 m3/h，錐部流化流量控制為80 m3/h，1#高爐噴吹罐內煤粉回倒至2#煤粉倉。同理，2#高爐噴吹罐內煤粉也可回倒至1#煤粉倉，實現了1#、2#煤粉倉互補。

使用第二段回倒管道進行互補操作的優點是實現了兩個煤粉倉料位互補，1#磨機生產的煤粉可供2#高爐噴吹使用，3#磨機生產的煤粉可供1#高爐噴吹使用，在磨機大修期間或設備故障時，可保證高爐正常噴煤量，保證了高爐噴煤的穩定性，為高爐正常冶煉提供了外圍條件。1#高爐(或2#高爐)非計劃休風24 h以上，可將煤粉回倒至2#煤粉倉(或1#煤粉倉)，供2#高爐(或1#高爐)噴吹使用，避免了煤粉長時間停留在煤粉倉內，煤粉的溫度降低，流動性變差。

3.3 進磨操作工序

進磨操作適用于以下情況：

(1)煤粉在煤粉倉內儲存時間t≥24 h，溫度T≤70 ℃，煤粉需重新磨制。(2)合格煤粉的粒度為-200目且占70%以上，水分低于2.0%，若檢測粒度不合格或水分超標，應進磨機重新磨制。(3)因振篩、除鐵器等設備損壞，雜質進入煤粉倉進而進入噴吹罐，高爐頻繁出現堵槍，無法正常噴吹，煤粉需重新磨制。

進磨操作過程為：第一步，正常啟動制粉系統，依次開啟磨機下插板閥、給煤機、磨機上插板閥、磨機，進行正常制粉作業。第二步，依次打開噴煤罐的進煤閥、下煤閥，噴煤罐裝15～20 t煤粉后，依次關閉下煤閥、進煤閥。第三步，打開底部流閥和錐部流化閥，向噴煤罐內充壓至0.08～0.10 MPa之間。第四步，依次打開A回倒閥、A進磨閥。第五步，打開出煤閥，關閉給煤閥。底部流化流量控制為60 m3/h，錐部流化流量控制為50 m3/h，保證磨機進出口壓差控制在3.0 kPa左右。1#高爐噴吹罐內煤粉回倒至2#磨機，煤粉重新磨制后，通過布袋箱、卸灰閥、振動篩進入1#或2#煤粉倉，供高爐噴吹使用。

使用第三段回倒管道進行進磨操作的優點是，回倒管道連接了噴煤罐和2#磨機，因煤粉儲存時間過長，溫度過低，或檢測煤粉粒度、水分不合格，亦或煤粉中雜質較多，頻繁出現堵槍，無法正常噴吹時，可將煤粉由噴煤罐回倒至2#磨機重新磨制，通過灰斗、卸灰閥、振動篩進入1#煤粉倉或2#煤粉倉，供高爐噴吹使用，保證了噴煤的均勻率，避免煤粉外排污染環境。

4 結論

噴煤系統增加的三條管道結構簡單、操作方便、效果穩定，現場實踐效果明顯。在高爐停煤或噴煤罐需檢修時將噴煤罐內煤粉輸送回煤粉倉，待高爐送煤時再重新裝罐、噴吹。并可使兩個高爐的煤粉倉實現互補利用，保證噴煤的均勻率，降低了備件消耗，避免煤粉外排污染環境。為全國同類型工藝設備提供了值得借鑒的成功經驗。