萊鋼高爐噴煤系統存在問題分析及改進措施

亓 偉，張敬獻，邵 玲，范瑛莉

（萊蕪鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

萊鋼高爐噴煤系統存在問題分析及改進措施

亓 偉，張敬獻，邵 玲，范瑛莉

（萊蕪鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

因原煤質量不穩定、噴吹參數不合理、硬件配置低以及制粉能力不足等影響了萊鋼高爐噴煤量的進一步提升。結合生產實踐，通過改進原煤混煤方案、優化噴吹參數、改造下料系統及管道敷設路線、提高煤粉產能等措施，煤粉小時產能提高5%左右，最大噴吹量由28 t/h提高到35 t/h以上，滿足了高爐大煤比操作要求。

噴煤系統；噴吹參數；制粉能力；噴煤量

1 前言

降低入爐焦比、提升煤比是控制生鐵制造成本的有效途徑。萊鋼煉鐵廠2007、2008年高爐利用系數3.0 t/（m3·d），煤比基本實現全年190 kg/t水平。2009年，制定了高爐利用系數3.5 t/（m3·d），煤比200 kg/t的產量成本指標，對噴煤生產條件提出了更高要求。萊鋼煉鐵廠噴煤工程由原煤貯運系統、煙氣系統、制粉系統、噴吹系統組成，采用多項較先進技術：中速磨制備煤粉；短流程制粉工藝；廢氣自循環；并列罐上出料單管式直接噴吹技術，整體流化上出料方式，最大噴吹能力25 t/h；倉流化裝料方式；高精度錐式煤粉分配器技術；全系統計算機控制技術。為滿足高噴煤量要求，通過分析煤比提升制約因素，對原煤混煤、制粉、噴煤參數等進行優化，并采取了一系列技術改造措施，最大限度發揮現有裝備能力。

2 噴煤系統存在問題分析

2.1 原煤質量不穩定

因冶金噴吹用煤緊缺和成本控制原因，噴吹性能較好無煙水洗煤種較少。現噴吹用煤主要是長治北、店上、桑樹坪、焦作北、待旺、北板橋等貧瘦煤種，因此類原煤質量（固定碳、灰分、揮發分、可磨性等）不穩定，對噴煤生產組織及煤比提升影響較大。

結合車間生產實踐和各入廠煤種粉煤性能檢測數據，可得出主要煤種性能結論：中性煤種為白楊墅、長治北、玉門溝、北板橋等；制粉性能差煤種為焦作北、待王；噴吹性能差煤種為桑樹坪、店上。其中桑樹坪、店上兩煤種使用實驗室焦炭反應性實驗設備反應后，不同程度出現膠質層，是高爐噴槍易結焦的原因。

2.2 噴吹參數不合理

在固有煤種條件下，主要影響噴吹能力的因素包括噴吹罐壓、補氣流量、補壓調節設定等參數以及裝料速度、管道走向優化、倒罐操作、罐底流化使用等細節問題，如何實現噴吹參數的最優和標準化是一項研究課題。

萊鋼煉鐵廠噴吹系統采用并罐上出料單管路流化罐噴煤法，可實現濃相輸送。初期由于流化風量、罐壓及補氣流量等調節噴吹煤量參數操作不當，無法實現40 kg/m3濃相輸送要求；原噴吹罐裝料系統閥門設計選型不當，煤粉倉下料口設計不合理，雖有倉流化等補償措施，但裝料速度受到較大制約，達不到噴煤量的1.5～3倍；另外，因噴煤工程先期建設，與各高爐輸送距離不一，且受現場限制，管道敷設不合理，各高爐噴煤管路管損差異大。根據高爐需求，噴吹系統一般噴吹量在30 t/h左右，最大量需滿足35 t/h水平，與原設計的25 t/h差距較大。因此，噴吹參數不合理，硬件配置低，影響了噴煤量。

2.3 制粉能力不足

萊鋼老區制粉系統為2座1 080 m3和2座750 m3高爐噴煤制備煤粉，制粉需求量112 t/h以上，主體制粉設備包括ZGM95G型、ZGM95N型輥式和HPS1003型碗式中速磨煤機，設計總產能僅98 t/h；二區制粉系統負責2座1 080 m3高爐噴煤的煤粉制備，產量需求制粉量63 t/h以上，配備ZGM123N型輥式中速磨煤機設計產能也僅58 t/h。兩區域制粉能力不足是制約煤比進一步提升的主要因素。

3 噴煤系統優化改進措施

3.1 優化混煤上料方案

在現有煤種條件下，為最大限度滿足高爐生產需求，在保證制粉系統趨近理想的經濟產量和煤粉噴吹性能之間尋求最佳結合點，避免噴槍頻繁結焦等技術問題，確定混煤上料方案。以HP1003型中速磨煤機、1#1 080 m3高爐噴吹為例，混煤上料方案見表1，表中的混煤方案均不存在噴槍結焦現象。

表1 混煤上料方案

3.2 優化噴吹參數

并罐上出料單管路流化罐噴煤調節煤量關系一般是：1）流化流量適宜，保證罐內適當固氣混合比；2）混合器補氣流量適宜，保證錐部形成有效負壓區，達到一定煤粉噴射速度；3）適當罐壓，保證煤粉噴射速度［1］。實際小時噴煤量見圖1。

圖1 不同罐壓噴煤量與補氣量對應曲線

受空氣壓縮機設備能力制約，最高壓力限定1.1 MPa，且罐壓設定過高易引起充補壓瞬時壓力損耗、噴吹系統設備磨損和密封故障。因此調解原則是：在相同小時噴吹量前提下，盡量優化流化、補氣流量設置，降低噴吹罐壓力。優化后，流化流量調節閥開度一般控制在20%～28%，流量40～70 m3/h，補氣流量調節閥開度一般控制在15%～25%，流量100～160 m3/h，罐壓上限控制在0.9 MPa。

3.3 改造下料系統

將原粉倉下料口通徑DN350改為DN500，對夾式手動蝶閥改為手動硬密封蝶閥，偏置式上鐘閥改為單氣缸氣動硬密封蝶閥，摒棄上、下鐘閥，只采用鐘閥和球閥的方式。改造后，下料速度由原一罐料（17 t）裝料用時14～18 min減少為6～8 min，滿足小時噴吹量35 t水平；噴吹閥門組設置標高由3 500 mm減少為2 600 mm；普通蝶閥氣密性完全滿足生產需要，氣動蝶閥控制簡單，設備可靠性提高，造價便宜，重量輕，便于檢修。

3.4 改進管道敷設路線

萊鋼原老區噴煤工程選址僅考慮1#、2#1 080 m3高爐，未考慮新增3#、4#750 m3高爐；二區由于總圖設計布置5#、6#1 080 m3高爐輸送距離差距較大，經多次大修改造，受現場限制，噴吹管道存在彎頭、上下行段較多，輸送管損大等，影響了噴煤量。通過實測數據分析和經驗定性，管道敷設對噴吹工藝參數的影響為：噴吹管道長度每增加10 m，影響噴吹總管壓力0.01 MPa；1個上、下行段影響0.025 MPa；120°長距離彎頭影響可忽略。以1#1 080 m3為例，管道改進后減少其上、下行段為2個，噴吹總管壓力減小0.05 MPa，最大噴吹量由原24 t/h增為28 t/h。

3.5 應用低熱值臥式單燒嘴煙氣燃燒爐

萊鋼原老區一、二系列制粉系統使用多燒嘴臥式煙氣發生爐，其工藝要求負壓（－200 Pa以上）操作。兩系列同時開機時，為避免爐內正壓，高爐廢氣調節閥開度僅達到60%左右。為保證入磨風量，需兌冷風操作，這樣入磨溫度無法保證，煤氣燃燒用量增加，燃燒效率較低。2臺中速磨入磨風量在40 000 m3/h以下，煙氣含氧量最高達12%以上，兩系列中速磨產量混煤情況下僅為32 t/h和30 t/h。

2008年10月使用臥式單燒嘴煙氣燃燒爐，該燃燒爐采用設計獨特的環形扁縫式燃氣射流方式HT-LGB系列燒嘴，在燒嘴的出口部位，燃氣和空氣能迅速進行均勻摻混，產生特別適合燃燒的燃氣-空氣混合氣流，可得到比普通燃氣燃燒器更高的火焰溫度，使用較低的空氣過剩系數；在燒嘴火焰前方設格柵耐火墻，利用其格柵耐火墻的高溫及攪動作用，高爐煤氣一般不會滅火；因此，此爐更加安全、可靠，煤氣燃燒效率高。可微正壓操作，一般爐內壓力控制在－50～150 Pa，高爐廢氣調節閥開度可達到100%，提高干燥煙氣中高爐廢氣比例，減少高爐煤氣流量，入磨風量達到45 000 m3/h以上，兩系列中速磨產量混煤情況下可達到35 t/h和33 t/h，小時產量提高6 t。

3.6 實現制粉系統互備

萊鋼現老區3個系列制粉系統分別是1999年、2003年、2006年投運，因設計標高問題，各制粉系統無法實現互備，造成各系列制粉系統負荷差異，某一系列單獨均無法滿足高爐煤粉需求。

為此，把各系列噴吹罐吹掃管道分別接至其他系列制粉系統布袋除塵器進口，實現制粉系統開機時，在不影響該系列制粉能力前提下，煤粉各系列內部互相輸送；各噴吹罐噴吹支管道至其他系列噴吹主管道跨接，實現各系列噴吹系統均可往各高爐輸送煤粉。高爐噴吹控制畫面及程序進行適應性改造，保證噴吹數據各高爐能夠實時監控。將主要噴吹罐電磁閥氣源（補氣支閥、總管切斷等）反接，得電關，失電開，采用低壓氮氣作為電磁閥氣源，提高了噴吹用閥設備穩定性。

改造后，制定必要管理規定，定期、定量進行各系列制粉系統煤粉輸送和噴吹罐倒用噴煤，各系列制粉系統負荷均衡，制粉、噴吹系統在生產壓力大時，作業率可控，贏得必要檢修時間。

4 改進效果

采取一系列改進措施后，萊鋼兩區煤粉產能分別達到116 t/h和65 t/h，滿足高爐煤粉產量需求，最大噴吹能力達到噴吹量30 t/h以上，最大噴吹量超過35 t/h，為各高爐實現利用系數3.5 t/（m3·d），煤比提高，焦比、燃料比下降，生鐵成本降低做出了貢獻。其中，二區5#1 080 m3高爐2009年9月份大修后即實現全月日均噴煤682.58 t、日均產生鐵3 402.69 t、煤比200.87 kg/t、燃料比513.05 kg/t的好成績。

今后還將通過擴大噴吹管道通徑，改造整體流化上出料混合器和流化裝置，解決較遠距離輸送煤粉能力欠缺的問題，實現最大噴吹量40 t/h能力。

［1］ 湯清華，馬樹涵.高爐噴吹煤粉知識問答［M］.北京：冶金工業出版社，1997.

Existing Problem Analysis and Improvement Measures of BF Coal Injection System in Laiwu Steel

QI Wei,ZHANG Jing-xian,SHAO Ling,FAN Ying-li
（The Ironmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271126,China）

Many factors such as precarious coal quality,unreasonable injection parameters,low equipment ability and insufficient ability of coal grinding affected the coal injection rates of Laiwu Steel’s blast furnaces advance.Combined with production practice,a series of measures such as improving coal mixing scheme,optimizing injection parameters,reconstructing coal power falling system and the pipelaying line and increasing the ability of coal grinding were taken.Then the productivity of the coal power per hour was increased by 5%,the maximum coal injection rate was increased from 28 t/h to 35 t/h above and met the needs of BF operation with large coal ratio.

coal injection system;injection parameter;coal grinding capacity;coal injection rate

TF538.6

B

1004-4620（2010）04-0007-02

2009-11-09

亓偉，男，1978年生，1999年畢業于哈爾濱工業大學威海分校電氣自動化專業。現為萊鋼煉鐵廠噴煤車間副主任，工程師，從事煉鐵噴煤工藝技術及設備管理工作。