高 波

( 新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余 338001)

摘要:對新鋼 2 500 m 3 高爐噴煤技術進步進行總結。通過采用三次補氣技術、兩座高爐噴煤系統互通技術以及對高爐噴槍結構進行優化改進等措施，實現了在低品質爐料條件下穩定、高效地向高爐噴吹煤粉。

關鍵詞:高爐噴煤; 固氣比; 補氣技術; 噴槍結構

0 前言

噴煤是高爐煉鐵生產的重要組成部分，國內外對噴煤降本增效技術研究相對比較成熟，也經歷了從片面追求大噴煤比到結合自身條件選擇經濟噴煤比的過程^［1］。新鋼兩座 2 500 m³高爐( 9 號、10 號高爐) 分別投產于2009 年2 月和11 月，各有風口30個，兩座高爐合建制粉噴吹主體設施，設計最大噴煤量 57. 5 t/h( 噴煤比 230 kg/t) 。高爐投產初期，入爐綜合品位高達 57． 5%，噴煤比最高達170 kg/t，噴煤系統正常運轉。但是，隨著高爐入爐原燃料品質的逐年劣化( 最低綜合年入爐品位只有 54. 88%) ，高爐爐況的長期穩定順行受到影響，噴煤比也隨之不斷降低。新鋼 2 500 m³ 高爐生產有自身的特點，其中入爐原燃料品質低，特別是噴吹用煤粉的品種多，質量波動大。在這種生產條件下，通過優化噴煤結構，對噴煤系統進行技術改造，配合高爐操作的不斷優化來指導煤種的采購和選擇，使高爐噴煤從原煤采購、進場直到噴入爐內的全過程更加科學合理，最終實現了噴煤降本增效的目的。

1 影響高爐高效噴煤的主要原因

1． 1 原煤品種多，質量波動大

新鋼2 座2 500 m³ 高爐日消耗噴吹原煤約2 000 t，原煤場儲煤約4.5 萬 t，進廠原煤的特點是品種多、質量波動大。進場原煤質量情況見表 1。原煤由火車車皮或汽車直接入庫卸車，入庫原煤水分波動大，原煤中的石塊、木塊、煤矸石等雜質多，導致磨制的煤粉中雜質多，煤粉輸送性下降，高爐各風口出煤濃度不一致，堵槍現象時有發生。此外，原煤進廠無規律，進廠原煤按南方無煙煤、北方無煙煤、煙煤三大類別分別堆放，難以分清具體煤種，造成各班實際混合煤的發熱值、哈氏可磨指數、水分、硫分、灰分及揮發分等指標波動大，對制粉、輸送設備參數的設置及成本控制影響較大。

1． 2 噴煤制粉效率低

由于原煤中石頭、木塊、稻草、塑料袋等雜物多，因此在制粉系統的布袋收粉倉底部安裝了木屑分離器，但是使用一段時間后，木屑分離器的篩網容易堵塞，清篩網工作量大，同時由于粉塵大造成篩網篩分速率滿足不了生產需求。為解決布袋收粉倉積煤的問題，曾經采用過加強原煤質量管理的方法，即從源頭上清理雜物，同時去除煤粉篩，使原煤與煤粉均不過篩，在這種情況下，為了避免噴吹管路堵塞，適當增加了噴吹氮氣用量及流化風量，但這會造成噴煤氮氣消耗量增加，使生產成本上升，同時還不能徹底解決噴吹管路堵塞的問題。

在制粉過程中，受原煤質量及混合煤配比的影響，在磨混合煤時，如果給煤量較小，煤層較薄，就容易出現懸料現象，磨輥沖擊磨盤會增大磨輥和磨盤的磨損; 如果給煤量較大，磨機會出現“磨不贏”的現象，經常吐渣。因此，磨機的臺時產量長期維持在47 t/h以下，離設計臺時產量( 60 t/h) 較遠，造成制粉效率低，消耗高。

1． 3 高爐噴煤不穩定

高爐噴煤采用雙罐并列單管路加爐前煤粉分配器工藝，噴吹管線長，支管彎頭多。輸送管道直徑為DN125 mm( 引進德國技術，噴吹管道直徑從噴吹罐到高爐分配器前是逐步放大的，由 DN100 mm 至DN125 mm，能夠有效避免噴吹管路堵塞) ，但在生產中還不時碰到后端噴煤支管和后端總管拐角處磨穿的現象，同時噴煤量不穩定。除了受原煤質量差限制外，還存在的問題主要是噴吹用氣過高，后端輸送速度過快，同時現場有些支管拐角角度小，有的接近直角，容易沖刷磨穿管子。當煤粉質量差、分配器內煤粉流速低、壓差過大、噴吹壓力小且風量不夠等情況出現時，易造成噴吹管路煤流阻損大，導致噴煤量不穩定甚至間斷性堵槍，這時如果沒有及時反吹堵槍支管，就會造成噴煤不穩定。此外，受堵槍影響，支管內長期存在風多煤少的情況，容易造成各處彎頭、支管出現不同程度磨損。

1． 4 噴煤固氣比低，氮氣消耗高

在爐況穩定的前提下，高爐噴煤量長期穩定在40 t/h左右，噴吹氮氣使用量穩定在2 250 m³ /h，流化氮氣一般使用 350 m³ /h，噴煤固氣比長期在 17kg/m³ 以下，屬于稀相輸送的范圍，這距離行業高爐噴煤追求的濃相輸送目標較遠。稀相輸送的主要原因如下: 煤質影響，如水分波動大，原煤中時常含雜物，造成煤粉質量波動，煤粉輸送性下降，高爐各風口出煤濃度不均勻，需增加流化氮氣; 設備故障多，易造成噴吹管路堵塞，需適當增加噴吹氮氣用量及流化風量; 操作參數不合理，如磨機出口溫度長期處于下限時，有可能造成環境溫度低于露點，使煤粉的輸送性變差，需增加氮氣用量。鑒于此，提高固氣比，降低氮氣消耗成了噴煤降本的主要突破口。

2 改進措施

2． 1 加強煤場管理

要保證高爐噴煤的穩定，首先要凈化原煤質量，把好第一道關。主要措施如下: 1) 原煤水分在 14%以下時可以直接上倉，水分超過 14% 的原煤則集中卸至場地上單獨堆放，晾干后再上倉，確保進入磨機的原煤水分滿足生產要求; 2) 改小行車加煤倉柵格尺寸，從以往的 200 mm × 200 mm 改為 150 mm ×150 mm，減少大塊煤進入磨機; 3) 合理安排入庫煤品種的堆放，便于原煤配比的穩定。

2． 2 優化磨機操作參數

磨機工作性能對整個噴煤系統的意義重大，要實現噴煤系統的優化，達到降本增效的目的，磨機操作參數的優化非常重要。

1) 控制磨機出口溫度為 80 ～85 ℃，溫度太高，磨機的給煤量將下降，磨機的產量勢必減少; 溫度太低，易造成煤粉結團積粉、掛蠟、結露，導致噴吹管路堵塞。

2) 提高磨機加載壓力，可以有效增加磨輥對磨盤上原煤的碾壓力，有利于原煤的碾碎，從而提高磨機的產量。

3) 增加布袋出口負壓，有利于增加磨機的給煤量，從而提高磨機的產量，并能夠有效防止吐渣現象。

4) 優化開停機過程，有效降低電機作業率。

5) 在磨盤上裝一圈擋板，磨混合煤時，可增加磨盤的容量，加大煤層厚度，從而提高制粉產量，降低磨機作業率。

2． 3 改造煤粉篩

改旋轉式篩煤為振動式篩煤，并加裝雙層彈簧消除震動，使過篩效率有了極大提高。同時，適當擴大了篩網孔徑，使之不僅滿足生產需求，還使清理篩網的工作強度明顯減少。煤粉篩改造前后的實物圖見圖 1 中( a) ，( b) 所示。

2． 4 改造噴煤管路，降低煤粉輸送阻力

由于只有一個分配器且安裝在風口平臺一側，反吹管和噴吹支管錯綜復雜，對煤流阻力較大，不利于提高固氣比，實現濃相輸送。為此，減少了噴吹支管和彎頭，同時加大支管彎頭角度，將部分噴吹支管改裝為大于 100°甚至是 180°的水平直管，以盡量實現每根支管等距離噴吹，同時也可以大大減少因堵槍而造成的氮氣反吹次數，從而降低了氮氣用量。

加大分配器盤徑。將現場分配器盤徑向上延伸，減小管道彎頭并盡量拉直，使各支管管道長度基本相等，以達到均勻噴吹的目的。

2． 5 安裝旁通閥，實現連續噴吹

1) 引進噴煤流量在線顯示和瞬間調整技術，在2 座高爐總管上各新裝 1 臺氣動調節陶瓷球閥來自動調節噴吹煤量，通過流量計發出的指令能自動控制噴吹煤量。

2) 在 2 座高爐總管之間安裝旁通閥，當一座高爐噴吹罐出現故障時，可以通過旁通閥由另一座高爐的噴吹罐供煤。

3) 為便于檢修，在主布袋粉倉底部安裝旁通，當卸灰閥出現故障時，煤粉可通過旁通落入煤粉倉，這樣不僅可以縮短檢修時間，還有利于環保。

2． 6 應用三次補氣及自動檢堵反吹補氣裝置

在煤粉輸送過程中，依靠調節旁路補氣量可以在較大范圍內調節煤粉流量，并且可以破壞生成的料柱，達到遠距離穩定輸送的效果。新鋼 10 號高爐噴煤狀況比9 號高爐稍差，表現在堵槍次數、反吹次數多于9 號高爐，分配器入口壓力高于 9 號高爐，在相同爐內壓力的前提下9 號高爐噴吹壓力比 10 號高爐高0. 1 MPa。這是由于10 號高爐噴吹總管比 9 號高爐長100 m( 9 號高爐噴吹管路總長200 m，10 號高爐噴吹管路總長300 m) ，且 10 號高爐 88%的噴吹支管都比9 號高爐多1 個彎頭，無形中增加了管道的阻力( 壓差) 。為此，在噴吹主管上安裝氣動調節閥和管道。當閥前壓力低于爐內壓力 0. 015 MPa 時，自動打開三次補氣調節閥提壓; 當閥前壓力高于爐內壓力0. 02 MPa時，自動關閉調節閥。這樣避免了換罐時分配器閥前壓力低于爐內熱風壓力，保證了噴吹安全。

3 效果

采取以上措施后，新鋼 2 500 m³ 高爐噴煤技術參數明顯改善，噴煤穩定性也明顯提高，噴煤系統技 術改造前后的情況見表 2。

3． 1 固氣比顯著提高

對噴煤系統優化改造后，開發應用了三次補氣技術，實現了高爐噴煤安全、均勻、穩定，為進一步減少氮氣用量提供了安全保證，為后期實現濃相輸送提供了條件。

3． 2 噴煤系統穩定性增強

對兩座高爐噴煤系統進行互通技術改造后，解決了單一高爐噴吹故障導致停煤的問題，實現了高爐穩定噴煤。引進在線瞬間顯示噴量和瞬間調整噴量的技術后，縮短了噴煤換罐時間，減小了換罐時煤量波動，煤粉噴吹量更加穩定。

改造前后煤粉噴吹流量趨勢圖見圖 2 中( a) ，( b) 所示。

3． 3 堵槍及磨風口明顯減少

高爐實現連續穩定噴吹后，有利于減少堵槍。另外，將噴槍前端角度由原來的 4°增加為 7°，噴槍插入爐內距離從原來的 12 ～ 15 cm增加到 25 ～30 cm。采取以上措施后，高爐風口磨損現象明顯減少。

4 結語

目前，國內生產優質焦炭的焦煤資源短缺，焦、煤價格差距較大，高爐噴煤在高爐生產降本增效中的作用越來越受重視。噴煤技術進步不僅有利于降低煉鐵生產成本，還能減輕煉焦過程對環境的污染。在鋼鐵行業大力發展“高效節能、低碳低成本生產”的當下，煉鐵工作者更應該結合自身噴煤系統的設備條件，不斷優化噴煤操作技術，同時，根據高爐生產狀況，選擇合理的經濟煤比，促進高爐噴煤技術不斷取得進步。

［ 參 考 文 獻］

［1］ 侯 興． 國內外高爐噴煤現狀和發展［J］． 江西冶金，2012，32( 3) : 40 －48．