高 波

( 新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001)

摘要:對(duì)新鋼 2 500 m 3 高爐噴煤技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)采用三次補(bǔ)氣技術(shù)、兩座高爐噴煤系統(tǒng)互通技術(shù)以及對(duì)高爐噴槍結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)等措施，實(shí)現(xiàn)了在低品質(zhì)爐料條件下穩(wěn)定、高效地向高爐噴吹煤粉。

關(guān)鍵詞:高爐噴煤; 固氣比; 補(bǔ)氣技術(shù); 噴槍結(jié)構(gòu)

0 前言

噴煤是高爐煉鐵生產(chǎn)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外對(duì)噴煤降本增效技術(shù)研究相對(duì)比較成熟，也經(jīng)歷了從片面追求大噴煤比到結(jié)合自身?xiàng)l件選擇經(jīng)濟(jì)噴煤比的過(guò)程^［1］。新鋼兩座 2 500 m³高爐( 9 號(hào)、10 號(hào)高爐) 分別投產(chǎn)于2009 年2 月和11 月，各有風(fēng)口30個(gè)，兩座高爐合建制粉噴吹主體設(shè)施，設(shè)計(jì)最大噴煤量 57. 5 t/h( 噴煤比 230 kg/t) 。高爐投產(chǎn)初期，入爐綜合品位高達(dá) 57． 5%，噴煤比最高達(dá)170 kg/t，噴煤系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，隨著高爐入爐原燃料品質(zhì)的逐年劣化( 最低綜合年入爐品位只有 54. 88%) ，高爐爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)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(chǎn)有自身的特點(diǎn)，其中入爐原燃料品質(zhì)低，特別是噴吹用煤粉的品種多，質(zhì)量波動(dòng)大。在這種生產(chǎn)條件下，通過(guò)優(yōu)化噴煤結(jié)構(gòu)，對(duì)噴煤系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，配合高爐操作的不斷優(yōu)化來(lái)指導(dǎo)煤種的采購(gòu)和選擇，使高爐噴煤從原煤采購(gòu)、進(jìn)場(chǎng)直到噴入爐內(nèi)的全過(guò)程更加科學(xué)合理，最終實(shí)現(xiàn)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(zhì)量波動(dòng)大

新鋼2 座2 500 m³ 高爐日消耗噴吹原煤約2 000 t，原煤場(chǎng)儲(chǔ)煤約4.5 萬(wàn) t，進(jìn)廠原煤的特點(diǎn)是品種多、質(zhì)量波動(dòng)大。進(jìn)場(chǎng)原煤質(zhì)量情況見表 1。原煤由火車車皮或汽車直接入庫(kù)卸車，入庫(kù)原煤水分波動(dòng)大，原煤中的石塊、木塊、煤矸石等雜質(zhì)多，導(dǎo)致磨制的煤粉中雜質(zhì)多，煤粉輸送性下降，高爐各風(fēng)口出煤濃度不一致，堵槍現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。此外，原煤進(jìn)廠無(wú)規(guī)律，進(jìn)廠原煤按南方無(wú)煙煤、北方無(wú)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(shí)際混合煤的發(fā)熱值、哈氏可磨指數(shù)、水分、硫分、灰分及揮發(fā)分等指標(biāo)波動(dòng)大，對(duì)制粉、輸送設(shè)備參數(shù)的設(shè)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(tǒng)的布袋收粉倉(cāng)底部安裝了木屑分離器，但是使用一段時(shí)間后，木屑分離器的篩網(wǎng)容易堵塞，清篩網(wǎng)工作量大，同時(shí)由于粉塵大造成篩網(wǎng)篩分速率滿足不了生產(chǎn)需求。為解決布袋收粉倉(cāng)積煤的問(wèn)題，曾經(jīng)采用過(guò)加強(qiáng)原煤質(zhì)量管理的方法，即從源頭上清理雜物，同時(shí)去除煤粉篩，使原煤與煤粉均不過(guò)篩，在這種情況下，為了避免噴吹管路堵塞，適當(dāng)增加了噴吹氮?dú)庥昧考傲骰L(fēng)量，但這會(huì)造成噴煤氮?dú)庀牧吭黾樱股a(chǎn)成本上升，同時(shí)還不能徹底解決噴吹管路堵塞的問(wèn)題。

在制粉過(guò)程中，受原煤質(zhì)量及混合煤配比的影響，在磨混合煤時(shí)，如果給煤量較小，煤層較薄，就容易出現(xiàn)懸料現(xiàn)象，磨輥沖擊磨盤會(huì)增大磨輥和磨盤的磨損; 如果給煤量較大，磨機(jī)會(huì)出現(xiàn)“磨不贏”的現(xiàn)象，經(jīng)常吐渣。因此，磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量長(zhǎng)期維持在47 t/h以下，離設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量( 60 t/h) 較遠(yuǎn)，造成制粉效率低，消耗高。

1． 3 高爐噴煤不穩(wěn)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(zhǎng)，支管彎頭多。輸送管道直徑為DN125 mm( 引進(jìn)德國(guó)技術(shù)，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(chǎn)中還不時(shí)碰到后端噴煤支管和后端總管拐角處磨穿的現(xiàn)象，同時(shí)噴煤量不穩(wěn)定。除了受原煤質(zhì)量差限制外，還存在的問(wèn)題主要是噴吹用氣過(guò)高，后端輸送速度過(guò)快，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有些支管拐角角度小，有的接近直角，容易沖刷磨穿管子。當(dāng)煤粉質(zhì)量差、分配器內(nèi)煤粉流速低、壓差過(guò)大、噴吹壓力小且風(fēng)量不夠等情況出現(xiàn)時(shí)，易造成噴吹管路煤流阻損大，導(dǎo)致噴煤量不穩(wěn)定甚至間斷性堵槍，這時(shí)如果沒有及時(shí)反吹堵槍支管，就會(huì)造成噴煤不穩(wěn)定。此外，受堵槍影響，支管內(nèi)長(zhǎng)期存在風(fēng)多煤少的情況，容易造成各處彎頭、支管出現(xiàn)不同程度磨損。

1． 4 噴煤固氣比低，氮?dú)庀母?/p>

在爐況穩(wěn)定的前提下，高爐噴煤量長(zhǎng)期穩(wěn)定在40 t/h左右，噴吹氮?dú)馐褂昧糠€(wěn)定在2 250 m³ /h，流化氮?dú)庖话闶褂?350 m³ /h，噴煤固氣比長(zhǎng)期在 17kg/m³ 以下，屬于稀相輸送的范圍，這距離行業(yè)高爐噴煤追求的濃相輸送目標(biāo)較遠(yuǎn)。稀相輸送的主要原因如下: 煤質(zhì)影響，如水分波動(dòng)大，原煤中時(shí)常含雜物，造成煤粉質(zhì)量波動(dòng)，煤粉輸送性下降，高爐各風(fēng)口出煤濃度不均勻，需增加流化氮?dú)? 設(shè)備故障多，易造成噴吹管路堵塞，需適當(dāng)增加噴吹氮?dú)庥昧考傲骰L(fēng)量; 操作參數(shù)不合理，如磨機(jī)出口溫度長(zhǎng)期處于下限時(shí)，有可能造成環(huán)境溫度低于露點(diǎn)，使煤粉的輸送性變差，需增加氮?dú)庥昧俊ｈb于此，提高固氣比，降低氮?dú)庀某闪藝娒航当镜闹饕黄瓶凇?/p>

2 改進(jìn)措施

2． 1 加強(qiáng)煤場(chǎng)管理

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

2． 2 優(yōu)化磨機(jī)操作參數(shù)

磨機(jī)工作性能對(duì)整個(gè)噴煤系統(tǒng)的意義重大，要實(shí)現(xiàn)噴煤系統(tǒng)的優(yōu)化，達(dá)到降本增效的目的，磨機(jī)操作參數(shù)的優(yōu)化非常重要。

1) 控制磨機(jī)出口溫度為 80 ～85 ℃，溫度太高，磨機(jī)的給煤量將下降，磨機(jī)的產(chǎn)量勢(shì)必減少; 溫度太低，易造成煤粉結(jié)團(tuán)積粉、掛蠟、結(jié)露，導(dǎo)致噴吹管路堵塞。

2) 提高磨機(jī)加載壓力，可以有效增加磨輥對(duì)磨盤上原煤的碾壓力，有利于原煤的碾碎，從而提高磨機(jī)的產(chǎn)量。

3) 增加布袋出口負(fù)壓，有利于增加磨機(jī)的給煤量，從而提高磨機(jī)的產(chǎn)量，并能夠有效防止吐渣現(xiàn)象。

4) 優(yōu)化開停機(jī)過(guò)程，有效降低電機(jī)作業(yè)率。

5) 在磨盤上裝一圈擋板，磨混合煤時(shí)，可增加磨盤的容量，加大煤層厚度，從而提高制粉產(chǎn)量，降低磨機(jī)作業(yè)率。

2． 3 改造煤粉篩

改旋轉(zhuǎn)式篩煤為振動(dòng)式篩煤，并加裝雙層彈簧消除震動(dòng)，使過(guò)篩效率有了極大提高。同時(shí)，適當(dāng)擴(kuò)大了篩網(wǎng)孔徑，使之不僅滿足生產(chǎn)需求，還使清理篩網(wǎng)的工作強(qiáng)度明顯減少。煤粉篩改造前后的實(shí)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(gè)分配器且安裝在風(fēng)口平臺(tái)一側(cè)，反吹管和噴吹支管錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)煤流阻力較大，不利于提高固氣比，實(shí)現(xiàn)濃相輸送。為此，減少了噴吹支管和彎頭，同時(shí)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(shí)現(xiàn)每根支管等距離噴吹，同時(shí)也可以大大減少因堵槍而造成的氮?dú)夥创荡螖?shù)，從而降低了氮?dú)庥昧俊?/p>

加大分配器盤徑。將現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)度基本相等，以達(dá)到均勻噴吹的目的。

2． 5 安裝旁通閥，實(shí)現(xiàn)連續(xù)噴吹

1) 引進(jìn)噴煤流量在線顯示和瞬間調(diào)整技術(shù)，在2 座高爐總管上各新裝 1 臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)陶瓷球閥來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴吹煤量，通過(guò)流量計(jì)發(fā)出的指令能自動(dòng)控制噴吹煤量。

2) 在 2 座高爐總管之間安裝旁通閥，當(dāng)一座高爐噴吹罐出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)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(cāng)底部安裝旁通，當(dāng)卸灰閥出現(xiàn)故障時(shí)，煤粉可通過(guò)旁通落入煤粉倉(cāng)，這樣不僅可以縮短檢修時(shí)間，還有利于環(huán)保。

2． 6 應(yīng)用三次補(bǔ)氣及自動(dòng)檢堵反吹補(bǔ)氣裝置

在煤粉輸送過(guò)程中，依靠調(diào)節(jié)旁路補(bǔ)氣量可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)煤粉流量，并且可以破壞生成的料柱，達(dá)到遠(yuǎn)距離穩(wěn)定輸送的效果。新鋼 10 號(hào)高爐噴煤狀況比9 號(hào)高爐稍差，表現(xiàn)在堵槍次數(shù)、反吹次數(shù)多于9 號(hào)高爐，分配器入口壓力高于 9 號(hào)高爐，在相同爐內(nèi)壓力的前提下9 號(hào)高爐噴吹壓力比 10 號(hào)高爐高0. 1 MPa。這是由于10 號(hào)高爐噴吹總管比 9 號(hào)高爐長(zhǎng)100 m( 9 號(hào)高爐噴吹管路總長(zhǎng)200 m，10 號(hào)高爐噴吹管路總長(zhǎng)300 m) ，且 10 號(hào)高爐 88%的噴吹支管都比9 號(hào)高爐多1 個(gè)彎頭，無(wú)形中增加了管道的阻力( 壓差) 。為此，在噴吹主管上安裝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和管道。當(dāng)閥前壓力低于爐內(nèi)壓力 0. 015 MPa 時(shí)，自動(dòng)打開三次補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥提壓; 當(dāng)閥前壓力高于爐內(nèi)壓力0. 02 MPa時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。這樣避免了換罐時(shí)分配器閥前壓力低于爐內(nèi)熱風(fēng)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(shù)參數(shù)明顯改善，噴煤穩(wěn)定性也明顯提高，噴煤系統(tǒng)技 術(shù)改造前后的情況見表 2。

3． 1 固氣比顯著提高

對(duì)噴煤系統(tǒng)優(yōu)化改造后，開發(fā)應(yīng)用了三次補(bǔ)氣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高爐噴煤安全、均勻、穩(wěn)定，為進(jìn)一步減少氮?dú)庥昧刻峁┝税踩ＷC，為后期實(shí)現(xiàn)濃相輸送提供了條件。

3． 2 噴煤系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)

對(duì)兩座高爐噴煤系統(tǒng)進(jìn)行互通技術(shù)改造后，解決了單一高爐噴吹故障導(dǎo)致停煤的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高爐穩(wěn)定噴煤。引進(jìn)在線瞬間顯示噴量和瞬間調(diào)整噴量的技術(shù)后，縮短了噴煤換罐時(shí)間，減小了換罐時(shí)煤量波動(dòng)，煤粉噴吹量更加穩(wěn)定。

改造前后煤粉噴吹流量趨勢(shì)圖見圖 2 中( a) ，( b) 所示。

3． 3 堵槍及磨風(fēng)口明顯減少

高爐實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定噴吹后，有利于減少堵槍。另外，將噴槍前端角度由原來(lái)的 4°增加為 7°，噴槍插入爐內(nèi)距離從原來(lái)的 12 ～ 15 cm增加到 25 ～30 cm。采取以上措施后，高爐風(fēng)口磨損現(xiàn)象明顯減少。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的焦煤資源短缺，焦、煤價(jià)格差距較大，高爐噴煤在高爐生產(chǎn)降本增效中的作用越來(lái)越受重視。噴煤技術(shù)進(jìn)步不僅有利于降低煉鐵生產(chǎn)成本，還能減輕煉焦過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染。在鋼鐵行業(yè)大力發(fā)展“高效節(jié)能、低碳低成本生產(chǎn)”的當(dāng)下，煉鐵工作者更應(yīng)該結(jié)合自身噴煤系統(tǒng)的設(shè)備條件，不斷優(yōu)化噴煤操作技術(shù)，同時(shí)，根據(jù)高爐生產(chǎn)狀況，選擇合理的經(jīng)濟(jì)煤比，促進(jìn)高爐噴煤技術(shù)不斷取得進(jìn)步。

［ 參 考 文 獻(xiàn)］

［1］ 侯 興． 國(guó)內(nèi)外高爐噴煤現(xiàn)狀和發(fā)展［J］． 江西冶金，2012，32( 3) : 40 －48．