煤粉高濃度氣力輸送穩(wěn)定性的控制與改進

張占方 （天津天鐵集團動力廠，河北涉縣 056404)

煤粉高濃度氣力輸送穩(wěn)定性的控制與改進

張占方 （天津天鐵集團動力廠，河北涉縣 056404)

針對天鐵新區(qū)2 800 m3高爐噴煤系統(tǒng)在高濃度直接噴吹過程中出現(xiàn)的過濾器堵粉和泄漏、速率波動大等問題，通過采取改造煤粉過濾器、調(diào)整工藝運行參數(shù)等措施對其進行優(yōu)化，確保了煤粉的穩(wěn)定噴吹，使每小時噴煤量誤差率穩(wěn)定控制在±3%范圍內(nèi)，瞬時噴吹速率穩(wěn)定，波動幅度小，為高爐爐況順行創(chuàng)造了條件。

噴煤 煤粉 濃度 氣力輸送 過濾器 改進

1 前言

高爐長壽與操作穩(wěn)定關(guān)系密切，而噴煤直接關(guān)系著高爐的穩(wěn)定操作。近幾年隨著天鐵為降本增效不斷提高噴煤比，提高煤粉高濃度氣力輸送的穩(wěn)定性顯得尤為重要。顯然，隨著噴煤量的增加，氣力輸送的固氣比不斷提高，容易造成輸送不穩(wěn)定，燒槍和堵槍現(xiàn)象頻繁，影響高爐的穩(wěn)定性。

2 生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

天鐵新區(qū)2 800 m3高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)2個噴吹罐，單罐容積為76 m3，設(shè)計最高噴煤量為57 t/h。采用氮氣充壓，主管道通過補氣器補充二次空壓風(fēng)。噴煤工藝采用單罐、單管路、下出料方式加分配器的直接噴吹工藝。因場地限制，為防止雜物堵塞噴槍，在每個噴吹罐出口支管上加裝煤粉過濾器來過濾雜物，工藝系統(tǒng)見圖1。但在生產(chǎn)過程中，隨著噴煤量的增加，高濃度氣力輸送時其固氣比會很高，與此相對應(yīng)，煤粉在容器和管道內(nèi)會因濃度和壓力的變化順序出現(xiàn)均勻懸浮流、不均勻懸浮流、分層流、砂丘流和柱塞流等不同形式的流型。合理控制容器和管道內(nèi)各部位的壓力分布和煤粉濃度，使高濃度煤粉保持在懸浮流狀態(tài)，對于穩(wěn)定控制和順暢噴吹至關(guān)重要。

圖1 噴煤工藝圖

3 噴煤作業(yè)中存在的問題

3.1 煤粉過濾器的泄漏和阻損問題

噴吹罐出口5 m～8 m處煤粉濃度最大，阻損高，加之過濾器自身阻損，造成噴吹罐壓力和出口管道壓力高，過濾器進口的雜物清理孔難以密封，經(jīng)常泄漏和損傷密封墊，嚴重時直接影響了噴煤的正常進行。

因壓力損失和阻力較大，煤粉在過濾器進口側(cè)極易沉降、堆積，堵塞篦子，造成過濾器的頻繁清理，嚴重時噴吹20 t就需要清理一次過濾器，且高爐堵槍現(xiàn)象頻繁，職工勞動強度很大，給生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定運行帶來較大風(fēng)險。

3.2 噴煤速率波動大，整點噴煤量誤差大

最大每小時噴煤誤差量可達到±3 t;瞬時噴煤速率極不穩(wěn)定，波動幅度達±25 t/h，且噴煤曲線呈現(xiàn)較大峰值的正弦狀波動，管道脈動和振動大。尤其在倒罐期間，待噴罐極易出現(xiàn)堵塞、不出粉現(xiàn)象，造成斷噴。

4 改進措施

為保證噴煤的連續(xù)穩(wěn)定運行，降低波動幅度，結(jié)合生產(chǎn)實際，對以上問題采取如下措施。

4.1 改進煤粉過濾器結(jié)構(gòu)

原過濾器結(jié)構(gòu)見圖2，篦子易松動，承壓低，不易密封。

圖2 改造前過濾器結(jié)構(gòu)

對其結(jié)構(gòu)進行改進，將懸臂密封的雜物清理孔設(shè)計為法蘭式密封、端面內(nèi)嵌密封圈、利用定位裝置支撐清理孔端蓋、采用點焊式固定過濾器篦子，防止氣流變化造成篦子移動。改造后結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 改造后過濾器結(jié)構(gòu)

為防止煤粉沉降，在過濾器入口側(cè)錐體下部加裝流化管，安裝角度為45°，風(fēng)量通過閥門開度控制。流化風(fēng)進入過濾器后，其吹掃力可分解為水平方向F1和垂直方向F2，見圖4所示。水平方向吹掃力F1與煤粉輸送方向相同，用于補壓和增強氣體的攜帶力，在過濾器入口側(cè)形成負壓區(qū)，起到引流作用，防止煤粉發(fā)生柱塞流現(xiàn)象和造成管道堵塞。垂直方向吹掃力F2向上流化吹掃，用于懸浮煤粉，防止煤粉沉降、堆積。

圖4 過濾器加裝流化管結(jié)構(gòu)圖

4.2 優(yōu)化運行工藝參數(shù)

調(diào)整操作，降低流化與補氣的風(fēng)流量，防止噴吹罐內(nèi)煤粉產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，保證煤粉流化效果。調(diào)整流化與補氣的配比，保持粉層在微懸浮狀態(tài)。通過生產(chǎn)實踐，當(dāng)流化風(fēng)量比補氣風(fēng)量大100～200 m3/h時效果較好。

根據(jù)罐壓和混合器壓力調(diào)整煤粉過濾器流化風(fēng)流量。流化風(fēng)過大，過濾器阻損加大，影響噴吹速率，過小則不起作用。經(jīng)實踐調(diào)整，閥門開度在1/3～1/2時效果最好。

5 實施效果

5.1 噴煤誤差和波動幅度大幅減小

噴煤量誤差率由原來的±8%降至±3%以內(nèi)。瞬時噴煤速率比較穩(wěn)定，波動幅度由原來的±25 t/h降至±5 t/h以內(nèi)，噴煤曲線比較平滑，無較大的峰值波動，消除了管道脈動和振動現(xiàn)象。

5.2 運行指標獲得提升

通過改進，氮氣消耗量大幅度降低。噴吹罐的起點壓力也下降了0.1～0.2 MPa，可適應(yīng)外網(wǎng)風(fēng)壓的大幅度波動。表1為噴吹量35 t/h時改造前后的對比。

表1 改造前后指標對比表

5.3 生產(chǎn)順行

解決了煤粉在過濾器內(nèi)沉降、積粉造成輸送困難的問題。過濾器的清理次數(shù)由原來的每天8～10次降至3～5天清理一次，且清理過程中過濾器沒有積粉，清理方便。過濾雜物的效果較好，很少發(fā)生堵槍現(xiàn)象，分配器再沒有因雜物等造成壓力超高。倒罐操作時，待噴罐也沒有發(fā)生過堵塞、不走粉等情況，避免了斷噴現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

通過改進過濾器結(jié)構(gòu)和調(diào)整運行參數(shù)，使噴煤工藝運行順暢，消除了過濾器漏粉和噴煤量不夠等現(xiàn)象，噴吹速率穩(wěn)定，波動幅度小，堵槍現(xiàn)象也很少發(fā)生，大幅度降低了職工的勞動強度和環(huán)境污染，為高爐的穩(wěn)定操作創(chuàng)造了條件。

[1]湯清華,馬樹涵.高爐噴吹煤粉知識問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004：286-293.

[2]楊倫，謝一華.氣力輸送工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：135.

Control and Improvement of Stability of Pulverized Coal High Condensed Pneumatic Conveying

Zhang Zhanfang

In order to solve the problems of filter clogging,leakage and big rate fluctuation occurring in high condensed direct injection,optimization was carried out by improving coal filter and adjusting process parameter at the coal injection system of 2 800 m3 BF,Tiantie New Area.Hence,conditions were created for the smooth running of blast furnace due to ensured steady coal injection with less than±3%error ratio of injected coal and stable instantaneous injection rate.

coal injection,pulverized coal,concentration,pneumatic conveying,filter,improvement

（收稿 2011－10－08 責(zé)編 趙實鳴)

張占方，男，工程師，2001年畢業(yè)于河北科技大學(xué)機械制造工藝與設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)于天津天鐵冶金集團動力廠從事設(shè)備管理和生產(chǎn)技術(shù)工作。