天鐵高爐混噴技術實踐

賀大鵬（天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠,河北涉縣056404）

天鐵高爐混噴技術實踐

賀大鵬（天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠,河北涉縣056404）

天鐵高爐在煤比達到150kg/t后，由于一直采用單一煤種無煙煤噴吹，煤比無法進一步提高。2009年進行了高爐混噴工藝改造，通過攻關實踐，煤比已達到170kg/t以上，收到了節能降耗的目的。

高爐噴煤煤比工藝優化

1 前言

天鐵集團煉鐵廠老區現有五座高爐，其中700 m3四座，380 m3一座。高爐噴煤系統采用集中制粉間接噴吹，每座高爐建有一座噴吹站。自1987年投產以來，依托山西優質無煙煤資源，噴煤量逐年提高，到1995年在不富氧的條件下煤比達到了100kg/t.Fe，創全國同類行業先進水平。隨著高爐噴煤技術的提高，天鐵集團對噴煤系統的原有制粉設備進行了工藝優化，并進行了濃相噴吹的實驗和改造，2000年高爐煤比提高到了140kg/t.Fe以上。在2000年到2007年期間，采用了制粉系統短工藝和噴吹系統雙系列噴吹工藝改造，煤比達到150kg/t.Fe。但是，在單一無煙煤噴吹的情況下，要進一步提高煤比已非常困難，因此，2009年天鐵集團對噴吹工藝做了進一步改進，采用煙煤和無煙煤混噴工藝，取得了較好效果，煤比達到了170kg/t.Fe以上。

2 高爐混噴技術改造

2.1 混噴工藝設計

（1）噴煤設備能力按煤比220kg/t.Fe設計。

（2）噴吹煤種為無煙煤、煙煤，煤粉揮發分達到18%以上。

（3）集中制粉直接噴吹，兩個制粉系列，制粉能力每小時65t，每個系列6個噴吹罐，直接為五座高爐噴煤。

（4）磨煤機采用立式中速磨煤機，一級布袋收粉工藝。

（5）引用高爐的熱風爐廢氣作為磨機的干燥和惰化介質。

（6）輸粉系統采用噴吹罐底部流化，上出料濃相輸送，補氣調節，總管加分配器噴吹工藝，見圖1。

圖1 高爐混噴煤粉工藝

2.2 混噴技術改造

2.2.1 原煤貯運系統改造

原煤由火車和汽車進廠至干煤棚，無煙煤和煙煤分開堆存放，干煤棚內設置了三個配煤斗。供煤時，通過干煤棚內抓斗橋式起重機將不同品種的煤放入不同的受料斗，根據配料比例，系統自動調節定量配煤裝置的給料量，達到配煤效果。經過配料的原煤進入上煤膠帶輸送機及儲煤倉頂的帶式輸送機，送至儲煤倉完成供煤作業。

2.2.2 干燥氣系統改造

干燥氣由熱風爐廢氣和高溫煙氣組成。從1#~2#高爐熱風爐煙道引一根廢煙氣管供應1#制粉系列生產，從3#~4#高爐熱風爐煙道引一根廢煙氣管供應2#制粉系列生產。

（1）當熱風爐廢氣管路系統正常且溫度高于240℃以上時，干燥氣發生爐不需工作，僅采用熱風爐廢氣即可完成煤粉的干燥和輸送任務。

（2）如果熱風爐廢氣溫度過高，在廢氣管路上設置了溫度檢測和報警裝置，廢氣溫度過高時系統會自動引入再循環氣以降低廢氣溫度，使系統正常工作。

（3）當熱風爐廢氣溫度過低，或高爐的熱風爐廢氣無法引出時，可啟動干燥氣發生爐，使燃料燃燒產生的高溫廢氣與部分熱風爐廢氣相混合，生成適合于煤粉干燥用的干燥氣。

2.2.3 煤粉制備系統改造

采用中速磨負壓制粉加一級布袋收粉工藝。干燥氣體從磨煤機進氣口進入機體，煤粉顆粒被干燥氣烘干并攜帶上升，進入分離器，較粗大的顆粒碰撞在分離器體的襯板上返回重磨，細度合格的煤粉經排出口輸入煤粉管道后進入煤粉收集系統。

2.2.4 收粉系統改造

從磨煤機排出的合格煤粉與氣體混合物經管道進入袋式收粉器，煤粉被收集入袋式收粉器料斗，被分離后的含塵濃度小于30mg/Nm3的尾氣通過主排煙風機排入大氣。收粉器料斗中的煤粉經振動篩落入煤粉倉。

2.2.5煤粉噴吹系統改造

高爐噴吹系統上接制粉系統的煤粉倉，每個煤粉倉下設6個26 m3噴吹罐，直接為五座高爐噴煤。兩個噴吹罐一組，經輸煤總管，將煤粉輸送到對應的高爐的分配器，經噴吹支管噴入高爐。另有一組(兩個)噴吹罐用于五座高爐的備用罐。

氮氣是用于噴吹工藝的充壓、流化和管道的清掃，壓縮空氣用于煤粉的輸送噴吹。

煤粉噴吹控制系統包括過程控制和程序控制。過程控制主要用于總噴吹速率和噴吹罐自動增壓的控制。程序控制包括自動給料、自動換罐、自動減壓和停電及計算機故障時的應急操作。

3 混噴設備的投產

3.1 混噴參數的確定

混噴設備于2009年8月31日建成投產。為保證混噴后高爐的爐況穩定，將煤粉的揮發份分為三個階段進行控制，第一階段揮發份15%，第二階段揮發份18%，第三階段揮發份提高到21%。高爐第一階段混噴煤粉質量控制見表1。

表1 高爐混噴煤粉質量/%

為保證混噴投產的成功，首先從距離最遠的5#高爐開始，5#高爐距制粉800多米，由于管線長、阻損大，經反復調整后，確定出噴吹操作參數，實現了超遠距離試噴成功。隨后，1#～4#高爐相繼投產，2010年1月28日老噴煤系統正式停止運行。混噴操作參數見表2。

表2 混噴操作參數

3.2 混噴工藝規程的確定

混噴工藝采用集中制粉直接噴吹技術，噴吹操作由高爐遠程控制。為保證高爐正常噴煤，防止發生意外停煤，仍保持老噴煤系統的正常運行，并制定了新老系統轉換的操作規程，提前組織噴煤工和高爐工長學習，并做好停煤等各種事故的預防和演練。因為措施得當，基本上實現了新老系統的互相替補，保證了高爐正常生產。

4 混噴后的高爐操作

4.1 改善原燃料條件

大煤量噴吹后，爐腹煤氣量增加，煤氣上升阻力增大，煤氣壓差增加，中心氣流顯得不足，中心難以吹透，相比較邊緣氣流得到了發展。為此從下部應當適當縮小風口面積，國內噴煤比較高的武鋼在這方面有很好的經驗。從上部裝料制度，增加中間環帶和邊緣的礦焦比，增加中心加焦量，來實現發展中心氣流。

天鐵的爐料結構是堿性燒結礦加酸性燒結礦配加塊礦和少量球團，入爐料結構和質量很難有較大突破，只有通過加強篩分管理，減少粉末入爐來實現原料質量改善。

在高爐實現大煤比情況下，焦炭質量顯得尤為重要。為了保證焦炭的骨架作用，應提高礦批重，保證焦炭量不變，盡量保證焦炭層厚度。但是，因料車容積限制，礦批難以擴大，為此必須保證焦炭質量得到提高，尤其是焦炭熱性能提高。因新區大焦爐投產，外購焦減少，增加自產焦炭量，而且新區大焦爐焦炭質量明顯好于老區焦炭，為提高煤比創造了較好條件。表3為天鐵高爐使用焦炭質量，本廠焦炭基本能滿足大煤比要求。

表3 高爐用焦炭質量/%

4.2 其它技術措施

4.2.1 提高風溫

熱風溫度每升高100℃，爐缸理論燃燒溫度升高60℃，允許多噴煤粉30~40kg/t。為此，對高爐熱風爐操作工進行考核，改進燒爐方法，提高責任心，精心燒爐，對使用較高風溫的班組進行獎勵。

4.2.2 進行富氧鼓風

富氧率每提高1%，爐缸理論燃燒溫度升高40~50℃，允許多噴煤20~30 kg/t，另外還有利于提高風溫。為克服夜間氧氣壓力波動造成停氧的局面，專門制定了各高爐富氧量規定，避免因互相搶氧造成壓力低而停氧，從而實現了連續富氧。

4.2.3 出凈渣鐵

及時出凈渣鐵，減少憋風現象，一方面利于高爐接受風量，改善高爐順行，同時利于高爐煤粉燃燒。

5 混噴效果

2010年1月下旬開始，徹底將老噴煤系統斷開，改為混噴系統，同時煉鐵廠制定攻關方案和激勵機制，煤比提高到了160kg/t以上，個別高爐已達到180 kg/t以上，焦比和綜合焦比下降，實現了節能降耗的目的。尤其是當前焦炭嚴重不足，因煤比提高減少外購焦炭的數量，焦炭質量提高，滿足了高爐穩定順行的需要。表4為混噴前后的主要技術指標。

表4 混噴前后的主要技術指標

目前條件下，煤比達到170kg/t后高爐還沒有出現影響爐況順行的情況，風口沒有因煤量大而出現磨壞的情況，從風口看也沒有出現結焦和堵槍現象。判定煤粉燃燒效率的最直接方法有兩種：一是看是否影響爐況順行，綜合焦比是否大幅度升高；二是看高爐重力除塵灰（一次灰）和布袋除塵灰（二次灰）中碳含量值是否有明顯上升，絕對值是否超標。表5為混噴前后除塵灰中碳含量變化。

表5 混噴前后除塵灰中碳含量

從以上數據可以看出一次灰中碳含量略有上升，二次灰含碳量變化不大，煤粉燃燒效果有待進一步研究和觀察。

6 結論

6.1 煙煤與無煙煤混噴技術、集中制粉直接噴吹技術、中速磨制粉技術、單支管計量等技術的應用，高爐煤比達到170kg/t以上，為天鐵高爐節能降耗做出了較大貢獻。

6.2 下一步煤比將會繼續提高，但是根據筆者經驗，應該注意解決以下問題。

6.2.1 當前煤比在160~180kg/t之間比較適宜，燃燒效率問題不大，在160 kg/t以下時可以大膽往上噴。

6.2.2 煤比往上提高時要區分對待，尤其提高到180kg/t以上時，要根據各高爐情況，風溫在1 150℃以上，富氧率在3%以上的，可以繼續提高煤比。

6.2.3 提高煤比牽扯到其它各方面條件的改善，原燃料條件改善、入爐品位提高、渣量減少，焦炭強度提高等都有利于提高煤比。

6.2.4 密切注意跟蹤綜合焦比和除塵灰中碳含量變化，防止煤粉燃燒不完全造成影響高爐順行和能耗升高。

（收稿2010－03－20責編趙實鳴）

TIANTIE Blast Furnace Mixed Injection Technology Practice

He Dapeng

After reaching 150 kg/t,the coal injection ratio at TIANTIE BF cannot be improved further due to single-kind anthracite injection.BF mixed injection process was upgraded in 2009.The coal ratio reaches over 170 kg/t in practice.Thus,energy is saved and consumption reduced.

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賀大鵬，1991年畢業于北京科技大學鋼鐵冶煉專業，多年來一直從事高爐冶煉技術和管理工作，目前在天鐵集團煉鐵廠生產技術部主管生產技術和原燃料質量工作。