萊鋼1000m3高爐噴煤制備與噴吹集成技術的研究與應用

孫連生 薛俊璽 李連海 劉輝

摘要：通過優化制粉工藝提升制粉系統產能，建立最佳的混煤配比模型提高煤粉燃燒利用率，采取自動倒罐等系列新技術改進，滿足了萊鋼四座1000m3高爐煤比160kg/t鐵以上的噴吹需求。

Abstract： This paper optimizes the milling system to improve the capacity of the milling system， establishes the best blending coal ratio model to improve the utilization rate of pulverized coal combustion， and adopts a series of new technologies such as automatic pot to meet the injection requirements of the four 1000m3 blast furnace coals of Laiwu Iron and Steel Company above 160kg/t iron.

關鍵詞：制粉產能;噴吹穩定性;煤粉質量;煤比

Key words： milling capacity;injection stability;quality of pulverized coal;coal ratio

中圖分類號：TF573? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0112-03

0? 引言

噴煤系統作為高爐的服務單位，生產的首要方向就是滿足高爐煤比需求。萊鋼老區共配置四座1000m3高爐，與其匹配的老區噴煤生產共有三套生產系統，分別建成于1999年9月、2003年4月和2007年1月，改進前主要存在三方面難題：一是制粉系統產能低，二是原煤煤種質量不穩定問題，三是噴吹系統穩定問題。

1? 現狀分析

1#、2#中速磨由于投產按照750型高爐噴煤能力設計，單臺磨生產能力遠遠不滿足擴容后的1000m3高爐需求。3#中速磨自投產以來，由于生產壓力大工況惡劣，出現磨輥軸承密封裝置效果差，后期大修時磨輥安裝位置不正，降低研磨面積，制粉產量僅為45t/h，無法滿足3#、4#高爐160kg/t的煤比需求。

2? 技術改進

2.1 制粉系統產量提升的技術開發

2.1.1 兩套制粉系統共用一套臥式煙氣爐送溫工藝實施

1#、2#制粉系統單臺磨煤氣用量在4200m3/h左右，同時生產需消耗煤氣量8500m3/h左右。為了節約生產成本，拆除漏風嚴重的立式多燒嘴煙氣爐，設計共用一套單燒嘴圓形臥式送溫系統，如圖1所示，燃燒能力：高爐煤氣16000Nm3/h;值班常明火：焦爐煤氣100Nm3/h（間斷使用）。單燒嘴圓形臥式送溫工藝先進、燃燒能力強，煙氣爐的密封性好。采用鼓風機為系統提供助燃風配煤氣進行燃燒，大大提高了煤氣的燃燒值，供風管道上安有電動、手動的調節蝶閥，用以調節風壓和風量。密封的煙氣爐微正壓操作，一般爐內壓力控制在-50Pa至+150Pa之間，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，減少高爐煤氣消耗量在2000m3/h左右，入磨風量達到45000m3/h以上，可滿足單臺磨小時產量35t的供氣需求。

2.1.2 1#、2#制粉系統產能互補工藝改進

由于1#、2#制粉系統產量一直維持在28-30t左右，均不能單獨滿足3#、4#高爐噴煤需求，且1#制粉系統使用的是舊A、B、C、D噴吹罐噴吹，裝煤量僅為6.5t，使用小罐噴吹倒罐次數頻繁，噴吹穩定性差，高爐反饋有懸料現象。為均衡產能，實施1#、2#制粉系統產能優化改造。將1#磨制粉系統旋風分離器下方更換星型排料閥1臺、螺旋輸送機1臺，將旋風分離器收集的煤粉輸送到FG煤粉倉（圖2），在星形排料閥下煤粉下料管上增設螺旋輸送機1臺。1#布袋箱下星型排料閥增設螺旋輸送機，將1#布袋箱收集的煤粉輸送至三期HI煤粉倉（圖3），實現1#、2#制粉系統共同為4#900m3高爐制備輸送煤粉。

2.1.3 實施中速磨磨輥找正技術

3#中速磨由于生產壓力大工況惡劣，磨輥油腔內沉積大量煤粉，嚴重時會發生磨輥“抱死”的惡劣事故。后期大修時磨輥安裝位置不正，三個磨輥不同心，出現磨輥“啃”邊現象。為此，延長磨輥中心線，使其中心點作用在同一平面、同一點上，通過反復調整磨輥同心度、傾斜度和標高，使三個角處輔助下連接端上表面與輔助上連接端下表面間距，使其成為一近似值。

2.2 高爐噴吹用煤性能技術研究

2.2.1 對現用煤種進行生產實踐分析

萊鋼高爐噴吹煤種較多，主要是無煙煤和貧瘦煤，統計得出平均值如表1。

高爐噴吹用煤一般控制可磨性指數應在60～90，對各種原煤分2批次取樣進行哈氏方法實驗，得出可磨行指數HGI如表2。

在3#中速磨進行單一煤種制粉產量、噴吹性實驗，得出結論：主要噴吹煤種中玉門溝、店上、桑樹坪易磨，而東田良、長治北、晉城北、新井煤可磨性相差不大，相對較易磨。焦作、待旺在所取煤種中可磨性最差。因此，從磨煤能耗來考慮選擇東田良、長治北、晉城北、新井煤更為經濟。

2.2.2 提高煤粉燃燒率

試驗利用熱分析測定煤粉燃燒至600℃煤粉燃燒率。首先需精確稱量試樣重量，然后將所稱量的一定量煤粉，加入試樣坩堝，放置于差熱天平上，通入空氣流（60ml/min），升溫速率（20℃/min）加熱煤粉。結果見表3。

分析表3：無煙煤燃燒率低于貧瘦煤，尤其是在噴煤量比較高時，過多的未燃煤粉不僅影響高爐順行，還會降低置換比。對于目前噴吹的無煙煤，東田良煤種具有較好的燃燒性能，因此制定配比時在理論計算固定碳不低于78%的基礎上，控制無煙煤不超過40%，但可以增加東田良的配加比例，且東田良可磨性較好。

2.2.3 控制煤粉粒度

綜合考慮，一般控制煤粉粒度一200目以下55-60%左右為宜。首先通過調整高效粗粉分離器及主風機電流來控制煤粉粒度，風機電流38A、折向門角度50%，控制200目煤粉45-50%左右，中速磨產量為58t/h，當煤比達到160kg/t以上時高爐出現了堵槍現象，噴吹壓力升高30-50kPa，為此擴大槍口直徑由15mm到19mm;調整高效粗粉分離器，折向門角度調整為45%，中速磨產量為52t/h;增大燃燒率較高的貧瘦煤配加比例。

2.2.4 煤種綜合評價和實踐

從灰分及冶金性能上綜合考慮，任何單一煤種都不能達到較理想綜合指標。為此，經過多次生產實踐（以老區3#磨為例），得出以下結論：

配比模型1：無煙煤（焦作、待旺、晉城北）：貧瘦煤（長治北、玉門溝、新井、大成）=3：7;

配比模型2：無煙煤（東田良、焦作）：貧瘦煤（長治北、玉門溝、新井、大成）=2：3。

2.3 實施噴吹用供氣系統恒壓穩定技術

噴煤系統用壓縮空氣管道流程長，供氣任務艱巨，實施供氣系統恒壓穩定技術可有效提升空壓機作業效率和運行穩定性，實現空氣壓縮機的啟停及運行過程中的故障報警和保護，控制在線運行的空壓機逐臺順序減荷、加載，保證空壓機作業率分配均勻。同時還可根據壓縮空氣的消耗量來自動控制壓縮機的排氣量，以滿足生產需要，可靠性和自動化程度大大提高。空壓機組恒壓方法通過PLC 計算確定壓力設定值公式Pmax=（1+S）Pmin，累積經驗數據庫，進而科學配置高爐噴煤空壓機組，根據負載快速、準確設定空壓機組壓力值，保證了高爐噴煤空壓機組恒壓、穩定運行，解決了頻繁加、卸載造成空壓機能耗大、設備損耗高等問題。

3? 改進效果

系列改進實施后，2017年10月煤粉固定碳（平均值）達到78.79%，S<0.5%，灰分<12%，混合煤粉燃燒率達到了57.63%，煤粉利用率達到98.14%以上，滿足了高爐冶煉要求滿足老區四座高爐煤比160kg/t鐵以上的噴吹需求，燃料比低于530kg/t鐵，為鐵前系統的降本增效下良好的基礎。

參考文獻：

[1]黎均紅.重鋼高爐噴煤優化與實踐研究[D].重慶大學，2007.

[2]張鳳瓊.基于高爐噴煤計算機控制系統的設計與研究[D].四川大學，2006.

[3]湯清華，等編著.高爐噴吹煤粉知識問答[M].冶金工業出版社，1997.